緩凝劑是在工程施工中必不可少的一種外加劑，主要應(yīng)用于炎熱氣候條件下的長(zhǎng)距離運(yùn)輸、大體積混凝土施工、碾壓混凝土施工和油氣井固井高溫混凝土作業(yè)。緩凝劑的加入，可有效延緩水泥水化放熱溫峰出現(xiàn)的時(shí)間，有利于混凝土、砂漿等建筑材料在長(zhǎng)運(yùn)輸距離、高環(huán)境氣溫等條件下保持塑性，從而保證澆筑質(zhì)量；當(dāng)天氣、工期等其他特殊情況影響施工進(jìn)度時(shí)，也需摻入緩凝劑，以避免形成施工裂縫。緩凝劑不僅能延長(zhǎng)砂漿凝結(jié)時(shí)間，同時(shí)還能改善砂漿的工作性能。

砂漿的經(jīng)時(shí)損失與使用場(chǎng)景、季節(jié)及溫度高度相關(guān)。在配制砂漿的過程中，需要結(jié)合緩凝劑的抗凝工作特性，選擇恰當(dāng)?shù)木從齽┓N類與摻量。本文在配合比、成型條件不變的前提下，試驗(yàn)考察了不同緩凝劑種類對(duì)砂漿工作性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果為工程應(yīng)用提供技術(shù)參考。

水泥：本文采用海螺牌 P·O42.5 水泥，其性能指標(biāo)見表 1。

      礦粉：重慶鈺宏 S95 礦粉，28 天活性 97%。

細(xì)骨料：石灰石碎石破碎的機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)值 2.8，MB 值 1.5，含粉量 10.2%。

聚羧酸外加劑：重慶建研科之杰新材料有限公司自制。

緩凝劑：試驗(yàn)對(duì)象包括白糖、葡萄糖酸鈉、胺類聚合物、氨基三甲叉膦酸、檸檬酸、三聚磷酸鈉六種。

試驗(yàn)用砂漿配合比見表 2，不摻緩凝劑砂漿初始流動(dòng)度控制在 180～220mm 范圍內(nèi)。將水泥、礦粉、砂一次性投入攪拌機(jī)，干拌均勻后，加入摻有外加劑的拌合水?dāng)嚢?90s，環(huán)境溫度控制在 (20±3)℃，出料后進(jìn)行砂漿初始流動(dòng)度測(cè)試。初始流動(dòng)度測(cè)試完成后，將砂漿樣品裝入用濕布擦過的帶蓋試樣筒內(nèi)，轉(zhuǎn)移至恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱進(jìn)行靜置（溫度 (30±3)℃、濕度 (70±5)%），并進(jìn)行 1h、2h 砂漿流動(dòng)度測(cè)試（從加水?dāng)嚢钑r(shí)刻開始計(jì)時(shí)）。

將攪拌好的砂漿，裝入濕布擦過的砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)定容器內(nèi)，在溫度 (30±3)℃、濕度 (70±5)% 條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，并按照 JGJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行砂漿凝結(jié)時(shí)間測(cè)試。

將攪拌好的砂漿，裝入用機(jī)油涂抹均勻、規(guī)格為 70.7mm×70.7mm×70.7mm 的砂漿強(qiáng)度試模，在溫度 (30±3)℃、濕度 (70±5)% 條件下養(yǎng)護(hù) 7 天，脫模后將試塊轉(zhuǎn)移至標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室，并按照 JGJ/T 70—2009 進(jìn)行砂漿 3d、7d、28d 強(qiáng)度測(cè)試。

試驗(yàn)對(duì)比研究了不摻緩凝劑以及白糖、葡萄糖酸鈉、胺類聚合物、檸檬酸、三聚磷酸鈉、氨基三甲叉膦酸六種緩凝劑在 3% 摻量下砂漿的流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表 3。

從表 3 中可以看出白糖、葡萄糖酸鈉、胺類聚合物三種緩凝劑顯著降低砂漿的 2h 經(jīng)時(shí)損失，未摻緩凝劑的砂漿 2h 后無流動(dòng)度，摻白糖、葡萄糖酸鈉、胺類聚合物的砂漿 2h 后流動(dòng)度分別為 179mm、235mm、163mm；三聚磷酸鈉、氨基三甲叉膦酸兩種緩凝劑能夠降低砂漿的 1h 經(jīng)時(shí)損失，摻上述兩種緩凝劑的砂漿 1h 砂漿流動(dòng)度比未摻緩凝劑的砂漿大 30mm 左右；檸檬酸的加入顯著降低了砂漿的初始流動(dòng)度，與未摻緩凝劑的砂漿相比，加入檸檬酸后砂漿的初始流動(dòng)度降低 49mm。從上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，葡萄糖酸鈉明顯提高了砂漿各時(shí)段的流動(dòng)度，白糖對(duì)砂漿初始流動(dòng)度幾乎沒有影響，但其 2h 砂漿流動(dòng)度僅次于葡萄糖酸鈉。

由表 3 和圖 1 可知，未摻緩凝劑時(shí)砂漿凝結(jié)時(shí)間 2.4h，六種緩凝劑均具備良好的緩凝作用。白糖的緩凝效果最佳，摻后砂漿凝結(jié)時(shí)間達(dá)到了 8h；摻葡萄糖酸鈉的砂漿凝結(jié)時(shí)間僅次于摻白糖，凝結(jié)時(shí)間為 6h；胺類聚合物、檸檬酸、三聚磷酸鈉和氨基三甲叉膦酸的緩凝效果接近，砂漿凝結(jié)時(shí)間約 4h。

2.1.3 不同種類緩凝劑對(duì)砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

由表 3 和圖 2 可知，隨著時(shí)間的變化，不同緩凝劑對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響略有差異。白糖、檸檬酸、三聚磷酸鈉和氨基三甲叉膦酸摻入后，砂漿的 3d 強(qiáng)度分別比未摻緩凝劑的砂漿 3d 強(qiáng)度低 0.8MPa、1.4MPa、1.1MPa、4.1MPa；葡萄糖酸鈉和胺類聚合物摻入后，砂漿的 3d 強(qiáng)度分別提高了 1.2MPa、2.2MPa。摻葡萄糖酸鈉、胺類聚合物、檸檬酸的砂漿 7d 強(qiáng)度比未摻緩凝劑的砂漿分別提高了 4.7MPa、5.7MPa、4.0MPa。摻白糖、葡萄糖酸鈉和檸檬酸的砂漿 28d 強(qiáng)度比未摻緩凝劑的砂漿強(qiáng)度分別提高 4.2MPa、1.5MPa、2.8MPa；摻三聚磷酸鈉和氨基三甲叉膦酸后砂漿的 28d 強(qiáng)度低于未摻緩凝劑的砂漿強(qiáng)度。

由此可知，摻入白糖和檸檬酸會(huì)使砂漿的 3d 強(qiáng)度降低，但隨著齡期的增加，從 7d 開始強(qiáng)度不低于未摻緩凝劑砂漿強(qiáng)度，28d 后強(qiáng)度增長(zhǎng)更明顯；摻葡萄糖酸鈉和胺類聚合物砂漿的 3d、7d 強(qiáng)度均高于未摻緩凝劑砂漿強(qiáng)度，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)降低，28d 強(qiáng)度略高于未摻緩凝劑砂漿強(qiáng)度；摻三聚磷酸鈉和氨基三甲叉膦酸的砂漿各齡期強(qiáng)度均低于未摻緩凝劑砂漿強(qiáng)度，它們的摻入會(huì)對(duì)砂漿強(qiáng)度起到不利的影響。

綜合評(píng)估六種緩凝劑對(duì)砂漿流動(dòng)度、凝結(jié)時(shí)間和強(qiáng)度的影響，白糖和葡萄糖酸鈉不管是在緩凝效果還是對(duì)砂漿流動(dòng)性保持能力上均具有明顯的優(yōu)勢(shì)。為深入了解緩凝劑摻量對(duì)砂漿綜合性能的影響，細(xì)化開展白糖和葡萄糖酸鈉的摻量研究，摻量分別為 1%、3%、5%、7%。試驗(yàn)結(jié)果見表 4。

2.2.1 白糖、葡萄糖酸鈉不同摻量對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響

根據(jù)表 4 所示，隨著白糖摻量的增加，砂漿初始流動(dòng)度與未摻緩凝劑砂漿流動(dòng)度差異不大，但都能有效改善砂漿 1h 經(jīng)時(shí)損失；3% 摻量時(shí)，能使 2h 砂漿流動(dòng)度達(dá)到 179mm，具有一定流動(dòng)性能；5%摻量時(shí)，砂漿有最大的初始流動(dòng)度和最佳的流動(dòng)度保持效果，2h 流動(dòng)度只降低了 9mm；當(dāng)白糖摻量達(dá)到 7%時(shí)，砂漿初始流動(dòng)度較未摻緩凝劑降低 11mm，2h 流動(dòng)度比 5% 摻量時(shí)小 35mm，這表明當(dāng)白糖摻量超過最佳摻量后，會(huì)對(duì)砂漿的流動(dòng)度及流動(dòng)度保持能力帶來不利影響。

隨著葡萄糖酸鈉摻量從 0% 增加到 5%，砂漿各時(shí)段流動(dòng)度逐步增加，在 5% 摻量時(shí)砂漿初始流動(dòng)度達(dá)到最大值，比未摻緩凝劑砂漿增加了 81mm，2h 流動(dòng)度比初始流動(dòng)度減少了 22mm；當(dāng)葡萄糖酸鈉摻量達(dá)到 7% 時(shí)，初始流動(dòng)度低于摻量為 5% 時(shí)的流動(dòng)度，但 1h 流動(dòng)度放大 33mm，2h 流動(dòng)度比初始大 26mm。因此，葡萄糖酸鈉的加入會(huì)使砂漿初始流動(dòng)度增加，在 5% 時(shí)初始流動(dòng)度達(dá)到最大值，砂漿 2h 流動(dòng)度也隨摻量的增加逐步增大，7% 摻量時(shí)，達(dá)到最大的 2h 砂漿流動(dòng)度值。

從數(shù)據(jù)上分析兩種緩凝劑對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響效果，葡萄糖酸鈉初始流動(dòng)度、1h 流動(dòng)度、2h 流動(dòng)度均大于同摻量下白糖的流動(dòng)度，說明葡萄糖酸鈉更有利于砂漿流動(dòng)度的增加。

從圖 3a）可以看出，隨著白糖摻量的增加，砂漿凝結(jié)時(shí)間先增加后下降，白糖摻量從 0% 增加到5%時(shí)，砂漿凝結(jié)時(shí)間從 2.4h 增加到 11.8h，而摻量增加到 7% 時(shí)，砂漿的凝結(jié)時(shí)間反而下降到 9.2h。從圖 3b）可以看出，隨著葡萄糖酸鈉的摻量從 0% 增加到 7% 時(shí)，砂漿的凝結(jié)時(shí)間呈現(xiàn)出單調(diào)增加的趨勢(shì)，從 2.4h 增加到 10.8h。從兩種緩凝劑對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的對(duì)比來看，0%～5% 摻量范圍內(nèi)，同摻量下的白糖凝結(jié)時(shí)間均比葡萄糖酸鈉的凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，說明白糖的緩凝效果好于葡萄糖酸鈉；當(dāng)摻量增加到 7% 時(shí)，由于白糖的超量加入，導(dǎo)致砂漿凝結(jié)時(shí)間呈下降趨勢(shì)，而葡萄糖酸鈉在摻入 7% 時(shí)，砂漿凝結(jié)時(shí)間依然呈上升趨勢(shì)。

如圖 4a）所示，隨著白糖摻量從 0% 增加到 7%，砂漿 3d 強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，從 35.5MPa 降至 30.6MPa；各白糖摻量的砂漿 7d 強(qiáng)度值相近；28d 強(qiáng)度值呈先增加后下降的趨勢(shì)，當(dāng)白糖摻量為 5% 時(shí)，28d 強(qiáng)度值達(dá)到 59.9MPa，比 0% 時(shí)增加 11.2MPa，摻量為 7% 時(shí)，28d 強(qiáng)度比 0% 時(shí)只增加 5.4MPa。分析白糖對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響，白糖對(duì)砂漿早期強(qiáng)度有不利的影響，但到 7d 時(shí)，其強(qiáng)度值與 0% 摻量時(shí)相近，28d 后強(qiáng)度會(huì)隨白糖摻量增加而增大，在摻量為 5% 達(dá)到最大值，繼續(xù)增加會(huì)因白糖的超量，使強(qiáng)度降低。

如圖 4b）所示，隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加，砂漿 3d 強(qiáng)度呈先增加后下降的趨勢(shì)，摻量從 0% 增加到 3%，砂漿 3d 強(qiáng)度從 35.5MPa 增加到 36.7MPa，摻量增加到 7% 時(shí)，3d 強(qiáng)度下降到 33.7MPa；砂漿 7d 強(qiáng)度也呈先增加后下降的趨勢(shì)，摻量從 0% 增加到 3%，砂漿 7d 強(qiáng)度從 38.8MPa 增加到 43.5MPa，摻量增加到 7% 時(shí)，7d 強(qiáng)度下降到 39.8MPa；砂漿 28d 強(qiáng)度隨葡萄糖酸鈉摻量的增加單調(diào)增加，在摻量為 7% 時(shí)，砂漿強(qiáng)度達(dá)到 58.9MPa，比 0% 摻量的 28d 強(qiáng)度提高 10.2MPa。從數(shù)據(jù)分析，葡萄糖酸鈉加入砂漿后，各齡期強(qiáng)度數(shù)據(jù)比未摻緩凝劑強(qiáng)度普遍提高，只有摻量超過 5% 時(shí)，因砂漿凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，使得 3d 強(qiáng)度值偏低，說明葡萄糖酸鈉的加入對(duì)砂漿強(qiáng)度有利。

3 結(jié)論

（1）葡萄糖酸鈉對(duì)砂漿各時(shí)段流動(dòng)度有非常明顯的改善作用；白糖、胺類聚合物對(duì)砂漿流動(dòng)度也有一定的改善效果；而氨基三甲叉膦酸、三聚磷酸鈉對(duì)砂漿流動(dòng)度影響較小；檸檬酸會(huì)顯著降低砂漿初始流動(dòng)度。

（2）白糖、檸檬酸會(huì)使砂漿 3d 強(qiáng)度偏低，但 28d 強(qiáng)度有顯著的增長(zhǎng)，白糖 5% 摻量時(shí)，砂漿 28d 強(qiáng)度取得最大值；葡萄糖酸鈉隨著摻量的增加，砂漿 3d、7d 強(qiáng)度呈先增加后下降的趨勢(shì)，砂漿 28d 強(qiáng)度單調(diào)增加；胺類聚合物對(duì)砂漿 3d、7d 強(qiáng)度有增強(qiáng)作用，但 28d 強(qiáng)度增長(zhǎng)效果不明顯；氨基三甲叉膦酸、三聚磷酸鈉對(duì)砂漿各凝期強(qiáng)度均無改善。

（3）六種緩凝劑的摻入均延長(zhǎng)了砂漿的凝結(jié)時(shí)間，具有明顯的緩凝效果。在 0%～5% 摻量范圍內(nèi)，白糖的緩凝效果最好，5% 摻量時(shí)砂漿凝結(jié)時(shí)間最長(zhǎng)；葡萄糖酸鈉在 0%～7% 摻量范圍內(nèi)，砂漿凝結(jié)時(shí)間隨摻量的增加單調(diào)遞增。

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