第四章 缓凝剂

缓凝剂技术简介缓凝剂是一种能延长混凝土凝结时间的外加剂。

缓凝减水剂则是兼有缓凝和减水功能的外加剂。

目的是用来调节新拌混凝土的凝结时间。

缓凝剂可以根据要求使混凝土在较长时间内保持塑性，以便于浇筑成型或是延缓水化放热速率，减少因集中放热产生的温度应力造成混凝土的结构裂缝。

在流化混凝土中，缓凝剂可用来克服高效减水剂的坍落度损失，保证商品混凝土的施工质量。

随着混凝土质量的提高以及高性能混凝土的问世，商品混凝土使用范围的不断扩大，缓凝减水剂及缓凝高效减水剂得到了日益广泛的应用。

（一）缓凝剂品种与性能·缓凝剂主要用于延缓水泥的水化硬化速度，以使新拌混凝土在较长时间内保持塑性。

目前在混凝土中使用的缓凝剂品种也较多。

不同的缓凝剂其使用效果及作用机理也是不尽相同的。

·按其生产来源分，可以分为工业副产品类及纯化学品类。

按其化学成分来分又可分为：无机盐类、羟基羧酸盐类、多羟基碳水化合物类、木质素磺酸盐类等。

按其化学成分分类如下：1、无机盐类缓凝剂最常用的无机盐类缓凝剂有磷酸盐、硼砂、硫酸锌、氟硅酸钠等。

磷酸盐是近年来研究较多的无机缓凝剂。

磷酸(H3P04)并无明显的缓凝作用，某些磷酸盐则有较强的缓凝作用。

如焦磷酸钠、二聚磷酸钠、三聚磷酸钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等。

掺入磷酸盐会使水泥水化的诱导期延长，并且使硫酸钙的水化速度大大减缓。

缓凝的机理主要是：磷酸盐与氢氧化钙反应在已生成的熟料相表面形成了“不溶性”的磷酸钙，从而阻碍了正常水化的进行。

出于性价比的综合考虑，在混凝土中使用较多的为三聚磷酸钠，其掺量在0.1%左右，根据工程要求及施工温度来确定适合掺量。

硼砂又名四硼酸钠，它的缓凝机理，主要是硼酸盐的分子与溶液中的钙离子形成络合物，从而抑制了氢氧化钙结晶的析出。

络合物以在水泥颗粒表面形成一层无定形的阻隔层，从而延缓了水泥的水化与结晶析出。

硼砂的掺量为水泥质量的1-2%。

其他的无机缓凝剂还有氟硅酸钠，主要用于耐酸混凝土。

缓凝剂原理缓凝剂是一种化学物质，可以延缓水泥浆或混凝土中水分子的凝聚速度，从而使其具有更好的可流动性和可泵性。

缓凝剂在建筑工程中广泛应用，主要用于控制混凝土的凝聚速度，防止混凝土在运输、浇筑和振捣过程中出现过早凝固的现象。

一、缓凝剂的分类缓凝剂根据其化学成分和作用方式可以分为有机缓凝剂、无机缓凝剂和复合缓凝剂。

有机缓凝剂主要是指聚羧酸盐类缓凝剂，其作用机理是通过在水泥颗粒表面形成一层负电荷，从而防止水泥颗粒之间的相互作用，使混凝土具有更好的可流动性。

无机缓凝剂主要是指磷酸盐和硫酸盐缓凝剂，其作用机理是通过与水泥中的钙离子发生化学反应，形成难溶的沉淀物，从而减缓水泥的凝聚速度。

复合缓凝剂则是以上两种缓凝剂的混合物，其作用机理是综合了两种缓凝剂的优点，具有更好的缓凝效果。

二、缓凝剂的作用原理缓凝剂的作用原理主要是通过改变水泥浆或混凝土中的化学反应速率，从而延缓其凝聚速度。

水泥浆或混凝土中的凝聚速度是由水泥颗粒之间的相互作用力和水分子的含量决定的。

当水泥颗粒之间的相互作用力增强时，水泥浆或混凝土的凝聚速度也会增加，反之亦然。

而水分子的含量则是影响水泥浆或混凝土凝聚速度的另一个重要因素。

当水分子的含量较高时，水泥浆或混凝土的凝聚速度会减缓，反之亦然。

缓凝剂的作用机理可以分为以下几种：1.阻断水泥颗粒之间的相互作用力缓凝剂可以在水泥颗粒表面形成一层负电荷，从而防止水泥颗粒之间的相互作用，使混凝土具有更好的可流动性和可泵性。

2.吸附水分子缓凝剂可以吸附水分子，从而降低水泥浆或混凝土中的水分子含量，减缓其凝聚速度。

3.与水泥中的钙离子发生化学反应无机缓凝剂可以与水泥中的钙离子发生化学反应，形成难溶的沉淀物，从而减缓水泥的凝聚速度。

三、缓凝剂的应用范围缓凝剂在建筑工程中广泛应用，主要用于以下几个方面：1.混凝土的运输和浇筑在混凝土运输和浇筑过程中，由于时间和距离的限制，混凝土容易出现过早凝固的现象。

此时可以添加适量的缓凝剂，延缓混凝土的凝聚速度，使其具有更好的可泵性和可流动性。

缓凝剂一、缓凝剂定义缓凝剂是能延长混凝土凝结时间的外加剂。

缓凝剂的主要种类有：羟基羧酸及其盐类，如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸及其盐类以及水杨酸；含糖碳水化合物类，如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等；无机盐类，如硼酸盐、磷酸盐、锌盐等；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠等。

二、常用缓凝剂(1)糖蜜缓凝剂糖蜜缓凝剂是由制糖下脚料经石灰处理而成，其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。

一般掺量为水泥质量的0.1%～0.3%(粉剂)，0.2%～0.5%(水剂)，混凝土的凝结时间可延长2～4h，掺量每增加0.1%(水剂)，凝结时间约延长1h，当掺量大于1%时，混凝土长时间酥松不硬;掺量为4%时，28d强度仅为不掺的1/10。

(2)羟基羧酸及其盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03%～0.10%，混凝土凝结时间可延长4～10h。

这类缓凝剂会增加混凝土的泌水率，在水泥用量低或水灰比大的混凝土中尤为突出。

若与引气剂一起使用，则可得到改善。

(3)木质素磺酸盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%～0.3%，混凝土凝结时间可延长2～3h。

三、缓凝剂的作用机理各种缓凝剂的作用机理各不相同。

一般来说，有机类缓凝剂大多是表面活性剂，对水泥颗粒以及水化产物新相表面具有较强的活性作用，吸附于固体颗粒表面，延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。

无机类缓凝剂，往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化。

这些作用都会导致水泥混凝土的缓凝。

缓凝剂对水泥品种适应性十分明显，不同水泥品种缓凝效果不相同，甚至会出现相反效果。

因此，使用前必须进行试拌，检测效果。

缓凝剂一般掺量较少，使用时应严格控制掺量，过量掺入不仅会出现长时间不凝现象，有时还会出现速凝现象。

各种缓凝剂的掺量见表4—22。

缓凝剂主要用于高温季节混凝土、大体积混凝土、泵送和滑模混凝土施工以及远距离运输的商品混凝土。

缓凝剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜用于有早强要求的混凝土和蒸养混凝土。

缓凝剂种类一、缓凝剂定义缓凝剂是能延长混凝土凝结时间的外加剂。

缓凝剂的主要种类有：羟基羧酸及其盐类，如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸及其盐类以及水杨酸；含糖碳水化合物类，如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等；无机盐类，如硼酸盐、磷酸盐、锌盐等；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠等。

二、常用缓凝剂(1)糖蜜缓凝剂糖蜜缓凝剂是由制糖下脚料经石灰处理而成，其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。

一般掺量为水泥质量的0.1%～0.3%(粉剂)，0.2%～0.5%(水剂)，混凝土的凝结时间可延长2～4h，掺量每增加0.1%(水剂)，凝结时间约延长1h，当掺量大于1%时，混凝土长时间酥松不硬;掺量为4%时，28d强度仅为不掺的1/10。

(2)羟基羧酸及其盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03%～0.10%，混凝土凝结时间可延长4～10h。

这类缓凝剂会增加混凝土的泌水率，在水泥用量低或水灰比大的混凝土中尤为突出。

若与引气剂一起使用，则可得到改善。

(3)木质素磺酸盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%～0.3%，混凝土凝结时间可延长2～3h。

缓凝剂(HN)系列缓凝剂(HN)系列产品是青岛鼎昌新材料有限公司自主研发生产的一种新型混凝土外加剂，该产品提高了新拌混凝土的工作性，具有优良的坍落度保持能力。

本产品能在水泥水化产物的碱性介质与游离的Ca2+生成不稳定的络合物，在水化初期降低了液相中的Ca2+的浓度，延迟了CH的析晶，同时还可以吸附于水泥水化颗粒表面，与“富硅层”中的氧离子生成氢键，在水泥颗粒表面形成一层保护膜，抑制其水化反应的进行，从而产生缓凝作用。

随着水化过程的进行，这种不稳定的络合物将其自行分解，水化将继续正常进行，并不影响水泥后期水化。

该产品的加入可以提高减水剂的分散性，延长混凝土的凝结时间，不影响混凝土强度的发展。

本产品无毒、不易燃，对钢筋无锈蚀作用，可广泛应用于建筑、道路、桥梁、水工和地下工程等各类泵送施工的混凝土。

缓凝剂（一）定义缓凝剂就是降低水泥或石膏的水化热，延长凝结时间的一种添加剂。

用于砂浆中的缓凝剂的定义如下：缓凝剂：延长砂浆凝结时间的添加剂。

（二）种类按结构可将缓凝剂分为下列几类：1）糖类：糖钙、葡萄糖酸盐等，糖钙就是由制糖下脚料经石灰处理而成。

2）羟基羧酸及其盐类：柠檬酸、酒石酸及其盐，其中以天然的酒石酸缓凝效果最好。

3）无机盐类：锌盐、磷酸盐等。

4）木质磺酸盐等在所有的缓凝剂中，木质磺酸盐的添加量最大且有较好的减水效果。

（三）作用机理一般来说，有机类缓凝剂大多对水泥颗粒以及水化产物新相表面具有较强的活性作用，吸附于固体颗粒表面，延缓了水泥和浆体结构的形成。

无机类缓凝剂，往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的水化起屏障作用，阻碍了水泥的正常水化。

这些作用都会导致水泥的水化速度减慢，延长水泥的凝结时间。

缓凝剂对水泥缓凝的理论主要包括吸附理论、生成络盐理论、沉淀理论和控制氢氧化钙结晶生产理论。

多数有机缓凝剂有表面活性，它们在固液界面产生吸附，改变固体粒子表面性质，即亲水性。

由于吸附作用，它们分子中的羟基在水泥粒子表面，阻碍水泥水化过程，使晶体相互接触受到屏蔽，改变了结构形成过程。

如葡萄糖吸附在C3S表面生成吸附膜，因此掺0.1﹪葡萄糖是水泥凝结时间延长70﹪。

对羟基羧酸及其盐的缓凝作用，用络合物理论解释更为合适。

因为羟基羧酸盐是络合物形成剂，能于过渡金属离子形成稳定的络合物，而与碱土金属离子只能在碱性介质中形成不稳定络合物。

正因为如此，羟基羧酸及其盐类能与水泥中的钙离子形成不稳定络合物，在水化初期控制了液相中的钙离子的浓度，产生缓凝作用，随水化过程的进行，这种不稳定的络合将会破坏，这样水化将继续正常进行。

缓凝剂分子在水泥离子上的吸附层的存在，使分子间的作用力保持在厚的水化层表面上，使水泥悬浮体也有分散作用。

它们不但在原胶凝物质的粒子表面吸附，而且在水化和硬化过程中吸附在新相的晶胚上，并使其稳定。

常用缓凝剂的分类及作用展开全文缓凝剂是一种延缓混凝土凝结时间而对后期强度无明显影响的外加剂。

主要被运用在建筑领域较多，其成分包含多羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、高糖木质素磺酸盐，因其兼有减水作用，也称缓凝减水剂。

此外，一些无机盐如氯化锌、硼酸盐、各种磷酸盐也有缓凝作用。

那么这里小编就来说说常用缓凝剂的分类及作用。

常用缓凝剂的分类1、木质素磺酸盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%～0.3%，混凝土凝结时间可延长2～3h。

2、糖蜜缓凝剂糖蜜缓凝剂是由制糖下脚料经石灰处理而成，其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。

一般掺量为水泥质量的0.1%～0.3%(粉剂)，0.2%～0.5%(水剂)，混凝土的凝结时间可延长2～4h，掺量每增加0.1%(水剂)，凝结时间约延长1h，当掺量大于1%时，混凝土长时间酥松不硬;掺量为4%时，28d强度仅为不掺的1/10。

3、羟基羧酸及其盐类缓凝剂这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03%～0.10%，混凝土凝结时间可延长4～10h。

这类缓凝剂会增加混凝土的泌水率，在水泥用量低或水灰比大的混凝土中尤为突出。

若与引气剂一起使用，则可得到改善。

缓凝剂的作用缓凝剂、缓凝减水剂及缓凝高效减水剂可用于大体积混凝土、碾压混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、大面积浇筑的混凝土、避免冷缝产生的混凝土、需较长时间停放或长距离运输的混凝土、自流平免振混凝土、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延缓凝结时间的混凝土。

缓凝高效减水剂可制备高强高性能混凝土。

总的来说，无论是何种类型的缓凝剂，主要目的都是为了进行加工混凝土的需要，只是不同类型的缓凝剂对应的掺量和缓凝时间也会有一定的差异，所以挑选缓凝剂前一定要对相应的施工环境做好仔细的评估，以便有更好的施工效果。

1.缓凝剂的作用机理一般来讲, 多数有机缓凝剂有表面活性, 它们在固- 液界面上产生吸附, 改变固体粒子表面性质; 或是通过分子中亲水基团吸附大量水分子形成较厚的水膜层, 使晶体从相互接触到屏蔽, 改变了结构形成过程; 或是通过其分子中的某些官能团与游离的Ca生成难溶性的钙盐吸附于矿物颗粒表面, 从而抑制水泥的水化进程, 起到缓凝效果。

大多数无机缓凝剂能与水泥生成复盐(如钙矾石) , 沉淀于水泥矿物颗粒表面, 抑制水泥水化。

缓凝剂的机理较为复杂, 通常是以上多种缓凝剂机理综合作用的结果。

1.1 无机缓凝剂作用机理水泥凝胶体凝聚过程的发展取决于水泥矿物的组成和胶体粒子间的相互作用, 同时也取决于水泥浆体中电解质的存在状态。

如果胶体粒子之间存在相当强的斥力, 水泥凝胶体系将是稳定的, 否则将产生凝聚。

电解质能在水泥矿物颗粒表面构成双电层,并阻止粒子的相互结合。

当电解质过量时, 双电层被压缩, 粒子间的引力强, 水泥凝胶体开始凝聚。

此外,高价离子能通过离子交换和吸附作用来影响双电层结构。

胶体粒子外界的高价离子可以进入胶体粒子的扩散层中, 甚至紧密层中, 置换出低价离子, 导致双电层中反号离子数量减少, 扩散层减薄, 动电电位的绝对值也随之降低, 水泥浆体的凝聚作用加强, 产生凝聚现象; 同样的道理, 若胶体粒子外界低价离子浓度较高时, 可以将扩散层中的高价离子置换出来,从而使动电电位绝对值增大, 颗粒减斥力增大, 水泥浆体的流动能力提高。

绝大多数无机缓凝剂都是电解质盐类, 可以在水溶液中电离出带电离子。

阳离子的置换能力随其电负性的大小、离子半径以及离子浓度不同而变化。

而同价数的离子的凝聚作用取决于它的离子半径和水化程度。

一般来讲, 原子序数越大, 凝聚作用越强。

难溶电解质的溶度积也会对水泥浆体系稳定状态产生影响。

水泥的水化过程本质上就是一种低溶解度的固体与水生成更低溶解度的固体产物的反应过程。

也就是说, 这是一个随水泥浆体系中液相量不断消耗, 而与之相接触的固相量不断增加的过程。