157 多元復合緩凝劑在抑制混凝土坍落度損失方面的應用有哪些？

一、緩凝劑種類

按照化學成分，緩凝劑分為有機緩凝劑和無機緩凝劑兩種。常用的有機緩凝劑包括：木質素磺酸鹽及其衍生物、羥基羧酸及其鹽（如酒石酸、酒石酸鈉鉀、檸檬酸等）、多元醇及其衍生物和糖類等碳水化合物。其中，多數有機緩凝劑通常具有親水性活性基團，因此兼具減水作用，又稱為緩凝減水劑。無機緩凝劑包括：硼砂，氯化鋅，鐵、銅、鋅的硫酸鹽、磷酸鹽和偏磷酸鹽等。

二、緩凝機理

目前，對緩凝劑作用機理的認識主要存在四種理論：吸附理論、絡合物生成理論、沉淀理論和Ca（OH）₂結晶理論。

（一）吸附理論

由于大多數有機緩凝劑具有表同活性，能在水泥顆粒的固液界面吸附，改變了水泥顆粒表面的親水性，形成一層可抑制水泥水化的緩凝劑膜層，從而導致混凝土凝結時間的延長。

（二）緩凝劑分子可以與水泥水化生成的Ca²⁺C形絡鹽

在水泥水化初期控制了液相中Ca²⁺離子濃度，阻止水泥水化相的形成，產生緩凝作用。三聚磷酸鈉能與Ca²⁺生成穩定的絡合水化產物結晶成長，延緩了Ｃ₃Ｓ和Ｃ₃Ａ的水化。

（三）沉淀理論

有機或無機緩凝劑通過在水泥顆粒表面形成一層不溶性的薄層，阻止水泥顆粒與水的接觸，因而延緩了水泥的水化，起到緩凝作用。

（四）Ca（OH）₂結晶成核抑制理論

緩凝劑通過吸附在Ca（OH）₂晶核上，抑制Ca（OH）₂結晶繼續生長而產生緩凝作用。不同類型和種類緩凝劑的作用并不能用同一理論進行解釋。通常，多數有機緩凝劑（含有羥基、羧酸基、羰基等活性官能團）的緩凝作用歸結為吸附理論；也有的觀點認為，羥基羧酸鹽及其鹽類是典型的絡合物生成劑，采用絡合物生成理論解釋更為合理；多數無機緩凝劑的作用則主要歸結為水泥顆粒表面不溶物的生成，宜用沉淀理論解釋。

下面解釋了不同的活性官能團對水泥水化性能的影響。

（１）羥基（—OH）

醇類是典型的羥基化合物。常見的醇類，如甲醇、乙醇、丙醇、丙二醇、丙三醇等都是對硅酸鹽水泥起到緩凝作用。緩凝的原因主要是由于羥基吸附于水泥或水化產物表面形成氫鍵，阻止了水泥的進一步水化。在醇的同系物中，隨著羥基數目的增加緩凝作用增強，例如緩凝作用強弱排序有：丙醇＜丙二醇＜丙三醇，實際上，丙三醇將完全終止水泥的水化。

不同的水泥熟料礦物對羥基化合物的吸附作用不同，Ｃ₃Ａ吸附作用最強，其次依次為Ｃ₄ＡＦ，Ｃ₃Ａ，Ｃ₂Ａ。

（２）羧酸（鹽）基（—COOM）

低級的羧酸或羧酸鹽，如甲酸鈣、乙酸、草酸、丙酸、苯甲酸及其鹽等都對水泥水化具有早強作用，而隨著有機酸或鹽分子量的增大，則逐步表現出緩凝作用。有機酸類化合物隨著生成不溶性金屬鹽（Ca鹽），使水泥的水化速度減慢，因此，高級羧酸或鹽類如葡萄糖酸鈉、酒石酸的緩凝作用被認為與生成溶解度低的鈣鹽有關。

有機酸的離解常數pK值對水泥水化影響的研究證明，pK值小于5的有機酸及其鹽對水泥有促進水化的早強作用，而pK值小于5的有機酸或鹽類則隨著烷基的增加而緩凝作用逐步增強。

（３）羥基羧酸鹽或氨基羧酸鹽

如上所述，低級的羧酸及鹽類緩凝作用小，并具有早強作用。但當羧基的α位或β位的氫被羥基或氨基取代就產生明顯的緩凝作用，如乳酸、酒石酸、檸檬酸、蘋果酸、葡萄糖酸鈉以及它們的鈣鹽等。

緩凝劑的作用程度還與水泥熟料礦物組成有關。水泥礦物組成對凝結時間和水化的影響順序為Ｃ₃Ａ＞Ｃ₄ＡＦ＞Ｃ₂Ｓ。因此，同等摻量下，緩凝劑對Ｃ₃Ａ含量高的水泥緩凝效果較差。