葡萄糖酸钠对混凝土基本性能的影响

沈焱，王香港，余振新，周建军

（苏州兴邦化学建材有限公司，江苏苏州 215155）

葡萄糖酸钠对混凝土基本性能的影响

沈焱，王香港，余振新，周建军

（苏州兴邦化学建材有限公司，江苏苏州 215155）

主要通过实验研究葡萄糖酸钠对混凝土基本性能的影响。试验表明：一定范围内葡萄糖酸钠可以改善混凝土和易性，降低含气量，减小混凝土坍落度经时损失，推迟放热峰，提高混凝土的中后期抗压强度；由于水分过量的挥发，超掺易导致混凝土抗压强度降低或不凝。

葡萄糖酸钠；缓凝；含气量；强度

0 引言

缓凝剂是用来延长凝结时间，使新拌混凝土较长时间保持塑性，以利于施工[1]。随着商品混凝土的普及运用，搅拌形成的混凝土混合物不能立即浇筑，而是需要从商品混凝土搅拌站运输至工地，一般要经过1～2 h的运输时间，并且受运输距离、交通状况和气候环境的影响，无法掌控，因此缓凝剂是现代商品混凝土中常用的一种化学外加剂[2]。葡萄糖酸钠因具有延缓水泥早期水泥产物形成的作用，与减水剂等其他外加剂经过复配，广泛运用于预拌商品混凝土中。

本文主要通过试验研究羟基羧酸类缓凝剂葡萄糖酸钠，对混凝土和性、强度等基本性能的影响。

1 试验原材料及配合比

1.1 试验原材料

水泥，安徽海螺P.O42.5水泥；砂，II区中砂，细度模数2.7，含泥量＜1%；石子，5～25 mm连续级配，针片状物含量6%，含泥量＜0.5%；减水剂，选用苏州兴邦化学建材有限公司生产的标准型高性能减水剂PC1016；葡萄糖酸钠，分析纯，含量＞98%。1.2 试验配合比（表1）

表1 混凝土配合比（C30）

混凝土减水率、含气量、坍落度、凝结时间和抗压强度参照GB8076-2008《混凝土外加剂》进行测试；水泥水化热试验根据GB2022-80《水泥水化测定方法（直接法）》进行测定。

2 试验结果与分析

2.1 葡萄糖酸钠对混凝土拌和物流动性的影响

由图1可见，保持水灰比不变，调整葡萄糖酸钠的掺量，混凝土初始坍落度随着掺量的增加而增加。如图2所示，葡萄糖酸钠中的羟基基团，具有较强的固液表面活性，从而能吸附在水泥矿物颗粒表面形成溶剂化吸附层，阻碍了凝胶颗粒的接触和凝聚，从而破坏了水泥的絮凝结构，对水泥的初期水化有较强的抑制作用，使游离水增多，提高了水泥浆体的流动性。

图1 混凝土初始坍落度

图2 葡萄糖酸钠分子结构式

2.2 葡萄糖酸钠对混凝土含气量的影响

葡萄糖酸钠作为一种羟基羧酸类缓凝剂，具有一定的表面活化作用，羧基通过抑制水泥水化，在拌合料塑性阶段释放出了更多的自由水，相对提高了未水化水泥部分的水灰比；并且分子量因葡萄糖酸钠的引入而增加，疏水能力也随之提升，降低了拌和物的粘稠度，则气泡易于合并长大，并上浮逸出，因此如图3所示，随着葡萄糖酸钠掺量的增大，混凝土含气量不断降低。

图3 混凝土含气量

2.3 葡萄糖酸钠对混凝土凝结时间的影响

从表2可以看出，导入葡萄糖酸酸钠明显延缓了初凝和终凝时间，随着葡萄糖酸钠掺量的增加，初凝和终凝时间也在不断延长，并且增长了初凝和终凝的间隔差。葡萄糖酸酸钠的羧基在水泥水化产物的碱性介质中与游离Ca2+反应生成不稳定的络合物，在水化初期抑制了液相中Ca2+的浓度，随着水化进程的继续，这种不稳定的络合物将自行分解，水化将继续正常进行。其次OH-易与水分子通过氢键缔合，再加上水分子之间的氢键缔合，使水泥颗粒表面形成了一层稳定的溶剂化水膜，阻止了水泥颗粒间的直接接触，阻碍了水化的进行，延缓了水泥的凝结时间。

2.4 葡萄糖酸钠对坍落度损失的影响

对于普通混凝土来说，流动度经时损失是一种正常现象，其根本原因是混凝土中的拌和用水量随着水泥水化而逐渐消耗，部分水还会挥发到空气中，时间越长混凝土拌和物的流动度越小，最终混凝土失去塑性[3]。

表2 混凝土凝结时间

表3 混凝土经时损失

由表3可知，葡萄糖酸钠具有明显的保塑作用和辅助塑化效应，随着掺量的增加，混凝土拌合料和易性逐步改善，初始坍落度也在不断增加，由于水泥水化速度的降低，混凝土可以保持较长时间的塑性，葡萄糖酸钠的掺量越大，保持塑性的时间越长[4]。

对比表3上下两个部分，可以发现混凝土坍落度损失明显增加。这是因为掺入高效减水剂可以明显降低水泥浆体的屈服应力和粘度，但是减水剂效应有明显的时间特性，常常随着时间而有较大的变化，减水剂的有效含量随着时间增长而不断减小，加剧了混凝土拌合料坍落度的经时损失[5]。

2.5 葡萄糖酸钠对混凝土抗压强度的影响

可以从图4看出，掺入葡萄糖酸钠后，水泥水化热各时刻均有下降，延缓了放热峰，降低了发热峰值，并且水化热的放热速率特随着降低，水化温升出现推迟，对混凝土的绝热温升有延峰、消峰作用，从而降低了混凝土因早期内外温差过大，而产生温度裂纹的概率，从而提高了混凝土的抗压强度[6-7]。

图4 水泥放热曲线

葡萄糖酸钠作为缓凝剂，不参与水泥水化，因此可看作一种惰性的催化剂。从表4混凝土抗压强度的发展趋势来看，适量增加葡萄糖酸钠后的混凝土，早期强度（7 d左右）比未掺的要低，但一般7 d后就赶上或超过未掺者，28 d混凝土抗压强度比未掺者有明显的提高，并且随着时间的发展，增长幅度在不断增大。究其原因在于，掺入一定量的葡萄糖酸钠，减缓了水泥水化速度，使得水泥颗粒周围溶液中的C-S-H等水化产物分别得更加均匀；并且将图3水泥水化热的曲线进行微积分可以看出，葡萄糖酸钠在一定范围内的混凝土总体放热量接近，甚至超过未掺葡萄糖酸钠的，说明葡萄糖酸钠有利于水泥颗粒充分水分，从而提高混凝土的中后期强度[8]。但是随着葡萄糖酸钠掺量的加大，混凝土早期强度降低，强度增长速率变得异常缓慢，达到设计强度的时间更长；如果超掺，不但会严重降低混凝土早期强度，并且会降低中后期强度，主要是过度缓凝，混凝土长时间不凝结，会造成混凝土内部水分过量的蒸发和散失，使得水化反应过缓甚至停止，水化程度低，水化产物少，对混凝土强度造成不可恢复的损失，因此，只有正确掌握葡萄糖酸钠的性质和变化规律，才能使其合理利用，并且要注意养护，防止水分过早挥发。

表4 混凝土抗压强度

3 结论

（1）葡萄糖酸钠作为缓凝剂，不仅明显延缓了水泥水化的初期进程，延长了新拌混凝土凝结时间，提高了新拌混凝土和易性，降低了混凝土粘度，提高了气泡的逸出率，从而降低了混凝土内的含气量。此外，随着葡萄糖酸钠掺量提高，混凝土凝结时间随之延长，而混凝土内含气量随之降低。

（2）随着葡萄糖酸钠含量的提高，新拌混凝土经时损失也随之降低，掺量越大塑性时段越长。另外与减水剂复合使用时，减水剂的有限组分随着时间的推移不断减少，因此相较于未掺减水剂的，葡萄糖酸钠对于掺入了减水剂的保塑性能更趋明显。

（3）适量的葡萄糖酸钠可延迟放热峰的释放，使水泥早期水化更加充分，增加了中后期的混凝土抗压强度；但是超掺后，会造成混凝土内未能及时参与反应的水过量蒸发和散失，影响了水泥的正常水化，导致混凝土强度降低或不凝，因此保证葡萄糖酸钠掺量适宜的情况下，必须使掺葡萄糖酸钠的混凝土得到充分的养护。

[1]水中和,魏小胜，王栋民.现代混凝土科学技术[M].北京:科学出版社,2014:94-95.

[2]张巨松.混凝土学[M].黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,2011:77-79.

[3]管学茂，杨雷.混凝土材料学[M].北京:化学工业出版社,2011:83-85.

[4]洪雷,王苏岩.超缓凝剂对硅酸盐水泥砂浆性能的影响[J].沈阳建筑大学学报:自然科学版,2006,(5).

[5]王栋民,张力冉.超塑化剂对新拌水泥浆体多级絮凝结构的影响[J].建筑材料科学报,2013(6):755-759.

[6]葛兆明.混凝土外加剂[M].北京:化学工业出版社,2011:132-133.

[7]黄小平.水泥混凝土的水化热及其早期收缩研究[D].上海:同济大学,2010.

[8]刘其城.混凝土外加剂[M].北京:化学工业出版社,2009:112-1143.

制约现代建筑产业发展的四个关键影响因素：标准、税费、规模经济、上下游联动。现代建筑行业标准体系不完善，影响建材制品业的发展。从标准体系看，还需要不断加紧完善，在施工及现场安全质量等方面的监督要求还没有完善的规章制度，对于预制件、建筑部品生产企业的准入门槛也较低，难以满足大规模生产需要；建筑物施工企业与建材工业的联动不足，上下游产业链的配合虽大体协调，但上游建筑产品和下游建设施工产业链的设计、生产、施工、监理方面，仍然存在协调不足的问题。

（来源：中国建材信息总网）

In this paper,the influence of sodium gluconate on the basic properties of concrete is studied by experiment.The results show that sodium gluconate can improve the workability,decrease gas content，reduce the slump loss of concrete,delay exothermic peak and improve the compressive strength of concrete in the latter.In addition,due to the excess moisture evaporation,excessive content of sodium gluconate easily leads to the loss of compressive strength or non condensing in concrete.

sodium gluconate；retarding；air content；strength

沈焱（1986-），男，本科，主要从事混凝土添加剂及制品相关研究。

烨）（

2014-8-3）