緩凝劑是一種能推遲水泥水化反應(yīng)，從而延長混凝土的凝結(jié)時(shí)間，使新拌混凝土較長時(shí)間保持塑性，方便澆注，提高施工效率，同時(shí)對(duì)混凝土后期各項(xiàng)性能不會(huì)造成不良影響的外加劑。目前，木質(zhì)素硫磺鹽是產(chǎn)量較大、應(yīng)用較為廣泛的緩凝劑。除此以外，糖蜜類、羥基羧酸類以及少數(shù)無機(jī)鹽類緩凝劑也得到了普遍使用。因此，結(jié)合緩凝劑的不同種類，論述了緩凝劑的緩凝作用機(jī)理。

　　1、緩凝劑的種類

　　緩凝劑的種類按其化學(xué)成可分為無機(jī)緩凝劑和有機(jī)緩凝劑兩大類。

　　1.1 無機(jī)緩凝劑

　　（1）磷酸鹽、偏磷酸鹽類緩凝劑

　　磷酸鹽、偏磷酸鹽類緩凝劑是近年來研究較多的無機(jī)緩凝劑。正磷酸（H3PO4）的緩凝作用并不大，但各種磷酸鹽的緩凝作用卻較強(qiáng)。在相同摻量情況下，磷酸鹽類緩凝劑中緩凝作用最強(qiáng)的是焦磷酸鈉（Na2P2O7）。

　?。?）硼砂（Na2B4O7・10H2O）

　　無色粉末狀結(jié)晶物質(zhì)。吸濕性強(qiáng)，易溶于水和甘油，水溶液呈弱堿性，在干燥的空氣中易緩慢風(fēng)化。

　　（3）氟硅酸鈉（Na2SiF6）

　　白色結(jié)晶物質(zhì)，密度 2.68g・cm-3，微溶于水，不溶于乙醇，有腐蝕性，一般摻量為水泥用量的 0.1%～0.2%[1]。

　　1.2 有機(jī)緩凝劑

　　有機(jī)緩凝劑按其官能團(tuán)的不同可分為木質(zhì)素磺酸鹽、羥基羧酸及其鹽、多元醇及其衍生物、糖類及碳水化合物等。

　?。?）羥基羧酸、氨基羧酸及其鹽

　　此類緩凝劑的分子結(jié)構(gòu)中含有羥基，羧酸基或氨基，常見的此類緩凝劑有檸檬酸、葡萄糖酸、水楊酸等及其鹽。此類緩凝劑的緩凝效果較強(qiáng)，摻量一般為水泥用量的 0.05%～0.2%。

　?。?）多元醇及其衍生物

　　多元醇及其衍生物的緩凝作用較穩(wěn)定，特別是在使用溫度變化時(shí)仍有較好的穩(wěn)定性。其中一元醇緩凝作用較小，但隨烷基的增加，表面活性增強(qiáng)；二元醇中的乙二醇基本沒有緩凝作用，丙二醇以后的二元醇緩凝作用逐漸增強(qiáng)；丙三醇緩凝作用很強(qiáng)，甚至可以使水泥水化作用完全停止。此類緩凝劑摻量一般為水泥用量的 0.05%～0.2%之間。

　?。?）糖類

　　葡萄糖、蔗糖及其衍生物和糖蜜及其衍生物，由于原料廣泛、價(jià)格低廉，同時(shí)具有一定

　　的緩凝作用，因此使用也較為廣泛。其摻量一般為膠凝材料用量的 0.1%～0.3%[2]。

　　2、緩凝劑的作用機(jī)理

　　緩凝劑必須能阻止或延緩C3S和C3A的反應(yīng)速度，從而延緩水泥水化反應(yīng)的誘導(dǎo)期，即延長水泥的初凝時(shí)間；或通過吸附等作用阻止或延緩水泥水化產(chǎn)物相互吸附凝聚成連續(xù)網(wǎng)狀絮凝結(jié)構(gòu)的速率，從而延長了水泥漿體凝聚結(jié)構(gòu)存在時(shí)間及向結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的時(shí)間，使水泥的凝結(jié)時(shí)間延長了.Young[3]認(rèn)為：雖然C3A在水泥一水體系中的早期水化對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間有一定影響，但水泥的凝結(jié)時(shí)間的加速或延緩，主要是C3A水化的加速或減緩，凡可以延緩Ca（OH）2的成核過程和晶體發(fā)育的化合物，都可以成為緩凝劑，相反，可以加速Ca（OH）2的成核過程和晶體發(fā)育的化合物，則成為促凝劑。

　　有關(guān)專家提出了兩種硅酸鹽水泥的水化機(jī)理：一是通過溶液的水化機(jī)理；二是固態(tài)水化機(jī)理。目前普遍認(rèn)為水泥化合物的反應(yīng)在早期是通過溶液的反應(yīng)，也就是說化合物先電離成離子，然后再在溶液中形成水化物。水泥漿體的稠化、凝結(jié)和硬化是水化物不斷結(jié)晶析出的結(jié)果。所以在水泥一水體系中加入某些可溶性化學(xué)制品，只要能對(duì)水泥化合物的電離速率（針對(duì)水泥化合物）或者水化產(chǎn)物的結(jié)晶速率有所影響，就會(huì)影響水泥漿體的凝結(jié)和硬化特性。

　　2.1 無機(jī)緩凝劑作用機(jī)理

　　水泥漿體凝聚過程的發(fā)展取決于水泥礦物的組成和膠體粒子間的相互作用，同時(shí)也取決于水泥漿體中電解質(zhì)的存在狀態(tài)。如果膠體粒子之間存在相當(dāng)強(qiáng)的斥力，水泥凝膠體系將是穩(wěn)定的，否則將產(chǎn)生凝聚。電解質(zhì)能在水泥礦物顆粒表面構(gòu)成雙電層，并阻止粒子的相互結(jié)合。當(dāng)電解質(zhì)過量時(shí)，雙電層被壓縮，粒子間的引力強(qiáng)，水泥凝膠體開始凝聚。絕大多數(shù)無機(jī)緩凝劑都是電解質(zhì)鹽類，可以在水溶液中電離出帶電離子。陽離子的置換能力隨其電負(fù)性的大小、離子半徑以及離子濃度不同而變化。而同價(jià)數(shù)的離子的凝聚作用取決于它的離子半徑和水化程度。一般來講，原子序數(shù)越大，凝聚作用越強(qiáng)。難溶電解質(zhì)的溶度積也會(huì)對(duì)水泥漿體系穩(wěn)定狀態(tài)產(chǎn)生影響。水泥的水化過程本質(zhì)上就是一種低溶解度的固體與水生成更低溶解度的固體產(chǎn)物的反應(yīng)過程。也就是說，這是一個(gè)隨水泥漿體系中液相量不斷消耗，而與之相接觸的固相量不斷增加的過程。因此，無機(jī)電解質(zhì)的加入會(huì)影響 Ca（OH）2、C-S-H 析出成核及 C-A-S-H 的形成過程，進(jìn)而延遲了水泥的凝結(jié)硬化[4]。

　　2.2 有機(jī)緩凝劑作用機(jī)理

　?。?）羥基羧酸、氨基羧酸及其鹽

　　此類緩凝劑對(duì)硅酸鹽水泥的緩凝作用主要在于它們的分子結(jié)構(gòu)中含―OH 等絡(luò)合物形成基。羥基在水泥水化產(chǎn)物的堿性介質(zhì)中與游離的 Ca2+生成不穩(wěn)定的絡(luò)合物，在水化初期控制了液相中的 Ca2+的濃度，產(chǎn)生緩凝作用。隨著水化過程的進(jìn)行，這種不穩(wěn)定的絡(luò)合物將自行分解，水化將繼續(xù)正常進(jìn)行，并不影響水泥后期水化。其次，羥基、氨基、羧基均易與水分子通過氫鍵締合，再加上水分子之間的氫鍵締合，使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，阻止了水泥顆粒鍵的直接接觸，阻礙水化的進(jìn)行。

　?。?）糖類、多元醇類及其衍生物

　　此類緩凝劑對(duì)水泥的水化反應(yīng)具有程度不同的緩凝作用，其緩凝作用在于羥基吸附在水泥顆粒表面與水化產(chǎn)物表面上的 O2-形成氫鍵，同時(shí)，其他羥基又與水分子通過氫鍵締合，同樣使水泥顆粒表面形成了一層穩(wěn)定的溶劑化水膜，從而抑制水泥的水化進(jìn)程。在醇類的同系物中，隨其羥基數(shù)目的增加，緩凝作用逐漸增強(qiáng)。單糖、低聚糖，如葡萄糖、蔗糖等，均具有較強(qiáng)的緩凝作用，它們的緩凝機(jī)理同醇類。

　?。?）糖蜜類減水劑

　　糖蜜中的主要成分是己糖酸鈣，具有較強(qiáng)的固―液表面活性，因此能吸附在水泥礦物顆粒表面形成溶劑化吸附層，阻礙顆粒的接觸和凝聚，從而破壞了水泥的絮凝結(jié)構(gòu)，使水泥的初期水化糖鈣含有多個(gè)羥基，對(duì)水泥的初期水化有較強(qiáng)的抑制作用，可以使游離水增多，提高了水泥漿的流動(dòng)性。糖蜜屬于非引氣型緩凝劑，原因在于它的氣―液界面活性較低，不利于降低水的表面張力，因而引氣量不大[5]。

　　3、結(jié)論

　?。?）大多數(shù)無機(jī)緩凝劑是電解質(zhì)鹽類，在水溶液中電離出帶電離子，產(chǎn)生置換和凝聚作用，在水泥的凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生難溶的膜層，阻止水泥的水化，產(chǎn)生緩凝效果。

　?。?）有機(jī)緩凝劑分類不同，緩凝機(jī)理不同。主要依靠形成絡(luò)合物、水化薄膜、吸附層等來延緩水泥的水化。 

作者：佚名　　來源：中國水處理網(wǎng)