摘要：本文采用直接测温和EDTA滴淀的方法，研究了萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、葡萄糖酸钠缓凝剂、柠檬酸缓凝剂、三聚磷酸钠缓凝剂及十二烷基苯磺酸钠对水泥浆体5min内水化温度和溶解的影响。结果表明：水泥的水化进程，尤其初期水化进程受高效减水剂和缓凝剂的影响较大，并随其掺量的增加，抑制作用增强。
关键词：建筑材料 水泥 初期水化 溶解
1 绪论
混凝土技术的发展离不开化学外加剂，而高效减水剂是混凝土中应用最广泛的化学外加剂，高效减水剂对水泥水化的影响及其与水泥的适应性问题对混凝土技术的发展有着重要的影响，高效减水剂吸附后对水泥水化进程，尤其是初期水化进程也有重要的影响。
国内外学者对高效减水剂对初期水泥水化的影响进行了大量的试验研究，黄学辉、马保国、Ionela等采用相应的试验方法和仪器设备，研究了高效减水剂对水泥初期水化的影响，结果均表明，高效减水剂抑制了水泥的水化。但是，Older、何廷树、雷永林等研究结果却表明，氨基磺酸盐系、聚羧酸盐系等高效减水剂对水泥水化有促进的作用。目前，国内外学者对高效减水剂对水泥初期水化的影响认识并不统一，因此，本文采用直接测温方法，研究了萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂对水泥浆体5min内水化温度的影响。
采用乙二胺四乙酸钠（EDTA）滴定法，研究了萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂对水泥5min内溶解的影响。
2 试验原料及方法
2.1试验原料
①水泥：秦岭P.O42.5级。
②外加剂及水
试验所用外加剂及水如表1
2.2 试验方案
2.2.1 水化温度的测定：采用直接测温法，设定ZDR-41数据记录仪的记录间隔为10s，在水灰比为0.4的条件下，研究了萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂对水泥与水接触5min内水化温度的影响，其试样编号及外加剂掺量如表2。
2.2.2 水泥早期溶解速率的测定：保持水灰比为20，把水泥与水混合并搅拌5min后，采用真空抽滤装置进行抽滤，按GB7476-1987中的EDTA滴定法测定滤液中Ca2+浓度的变化，研究高效减水剂对水泥早期溶解的影响。
3 结果与分析
3.1 试验结果
采用上述试验方法，研究了不同掺量的PNS、PC、GNa、SC、SN、SR对水泥初期水化温度的影响，其结果如图1、图2。
图1、图2分别是PNS、PC对水泥初期水化温度的影响曲线。从图中可以看出，空白试样S0在与水接触后，便迅速开始水化，试样的温度开始迅速升高。
从图1可以看，与空白试样S0相比，在低掺量时，试样SF1的最高水化温度有所降低。增大PNS掺量（1.0%），试样SF2、SF3的最高水化温度均随PNS掺量的增加而进一步降低。试样SF1、SF2、SF3的水化温度曲线斜率随PNS掺量的增加而有所减小，这表明，随PNS掺量的增加，试样的水化升温速率有减小的趋势。
从图2可以看出，PC对水泥初期水化温度的影响规律和PNS对水泥初期水化温度的影响规是相似的，随其掺量的增加，试验的水化温度减小。
这些实验结果均表明：PNS、PC均能抑制水泥的初期水化，减小水泥初期水化的放热速度，降低水泥初期水化的升温速度，导致水泥初期最高水化温度减小。
采用EDTA滴定法研究了PNS、PC、GNa、SC、SN、SR对水泥早期溶解的影响，结果如图3~图4。
图3、图4分别是PNS、PC对水泥浆体液相中Ca2+浓度的影响曲线。从图中可以看出，与空白样相比，掺入PNS、PC后，试样滤液中的Ca2+浓度减小。在一定掺量范围内，随PNS、PC掺量的增加，试样滤液中Ca2+浓度逐渐有减小的趋势。当PNS、PC达到某一掺量时，再增加其掺量，试样滤液中Ca2+浓度变化不大。
这些试验结果表明：PNS、PC均能够抑制水泥的早期溶解，在一定掺量范围内，随PNS、PC掺量的增加，其对水泥早期溶解的抑制作用有增大的趋势。
3.2 讨论
通过直接测温法和EDTA滴淀法研了PNS、PC两种高效减水剂对水泥初期水化温度和溶解的影响，结果表明，这两种高效减水剂对水泥的初期水化和溶解均有不同程度的抑制作用，其作用机理分析如下：
PNS、PC是阴离子型表面活性剂，在溶液中由于能解离出阳离子而带负电。在水泥水化初期，水泥与水接触后，因C3A首先开始水化而使水泥颗粒表面带正电。这样在水泥水化初期，水泥颗粒表面就会吸附带有负电的PNS、PC、分子，在水泥颗粒表面形成吸附层。在水泥颗表面形成的吸附层会阻止水分与水泥颗粒表面的接触，抑制了水泥的水化和溶解，降低了水泥初期水化温度。增加PNS、PC的掺量，它们在水泥颗粒表面形成的吸附层增厚，其对水泥初期水化和溶解的抑制作用进一步增强，导致水泥初期最高水化温度进一步降低。
PC分子中含有大量的-OH、-COO等官能团，在水化初期能与溶液中的Ca2+生成不稳定的络合物，阻止水泥矿物最初相的析出，抑制水泥的水化。PC、GNa、SC分子中的-OH、-COO等阴离子基团，在低掺量时，能够抑制硅酸盐和铝酸盐的溶解性，文献指出具有缓凝作用的外加剂能抑制水泥颗粒的溶解，是其具有缓凝作用的原因之一。-OH，-O-和-COO、-SO3-等官能团又可以与溶液中的Ca2+形成不溶性钙盐，沉淀在水泥颗粒表面形成富钙沉淀层，阻止水分与水泥颗粒表面的接触，抑制水泥水化，导致水泥初期最高水化温度的降低。-OH、-COO能与水分子通过氢键缔合，在水泥颗粒表面形成溶剂化水膜，阻止水分与水泥颗粒表面的接触，抑制了水泥的初期水化和溶解。
4 结论
通过试验，可以得到以下几点结论：
4.1 在水泥与水接触后，即开始迅速水化，试样温度开始升高。PNS、PC、均能抑制水泥的初期（5min内）水化，降低水泥初期水化的放热速度，降低水泥初期最高水化温度，并随高效减水剂及缓凝剂掺量的增加，其对水泥初期水化抑制作用进一步增强。
4.2 首次研究了PNS、PC高效减水剂对水泥初期溶解的影响。结果表明，PNS、PC均能抑制水泥溶出钙离子，并随它们掺量的增加，其对水泥溶出钙离子的抑制作用增强。
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作者简介：牛敏照，男，河南郑州人，现为河南财经政法大学工程管理与房地产学院教授，研究方向：工程项目管理与建筑施工等；杨守磊，男，河南财经政法大学工程管理与房地产学院教师，研究方向：建筑材料与建筑施工等。
