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缓凝剂的作用机理是什么?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-07-12

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产生理论。

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CS表面生成吸附膜,因此掺0.1%葡萄糖使水泥凝结时间延长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,能与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的络合物。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。

缓凝剂分子在水泥粒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。这种稳定作用阻止结构形成过程,并降低早期强度。缓凝剂不仅由于在原化合物和最终化合物上的吸附作用,而且由于改变了饱和溶液中晶胚生成的速度,因此控制了胶凝物的水化和硬化过程。无论使用何种缓凝剂,在水泥水化继续进行过程中,由于水泥粒子的膨胀引起吸附层分子之间的空隙扩大或膜层破裂,因此水化作用可照常进行。这样对后期强度的发展几乎没有坏的影响,在合理掺量范围(0.01%~0.20%) 内甚至可以增加后期强度。
 

缓凝作用的机理另一观点认为,缓凝剂吸附在氢氧化钙核上,抑制了其继续生长,在达到一定过饱和度之前,氢氧化钙的生长将停止。这个理论重点放在缓凝剂在氢氧化钙上的吸附,而不是在水化产物上吸附。但是,研究表明仅仅抑制或改变氢氧化钙生长状态不足以引起缓凝,而更重要的是缓凝剂在水化的CS上的吸附。

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