卫消网:调凝剂作用原理_作用-溶解度--水泥浆-晶核

调凝剂作用原理(1)分散剂的调凝作用  在水泥浆分散体系中，水泥粒子因重力、粒子间范德华引力、水化微粒之间的化学键力以及碰撞而聚集，这些都是水泥凝结的原因，也是胶体分散体系被破坏的原因。从这个意义上讲，水泥浆的分散性好，胶体体系则不易破坏，水化粒子之间的聚集受到阻碍，因此，凝结时间将延长。尤其是加入分散剂之后，吸附作用、带电微粒的排斥作用、溶剂化层的屏障都使凝结时间增长，因此，多数分散剂都有缓凝作用，能减缓水化速度。(2)无机盐的调凝作用原理①盐效应在水泥浆开始搅拌时加入水泥矿物不含有的离子，如Na+，Cl-等将会分别吸引水化产物中的不同符号离子，使它们在溶液中的活度减少，溶解度增大，这会影响到水泥的水化速度和结晶速度。C3S的水化过程中，在诱导期产生的[Ca2+]浓度已达到Ca(OH)2的结晶浓度，但由于Cl-的存在，则Ca2+活度减小，C3S的溶解度将增加到[Ca2+] 达到过饱和的浓度，才会出现Ca(OH)2晶体，于是延缓了凝结时间。②同离子效应在水泥浆中加入与水泥矿物所具有的同类离子，如Ca2+，SiO44-等可以促进Ca(OH) 2晶体和硅酸钙凝胶的形成，因此，它们有促凝作用。③生成复盐复盐是指含有两种或两种以上正离子或负离子的盐，它们的溶解度往往小于相应的水化产物，因而最先结晶。如C3A·3CaSO4·31H2O和C3A·CaCl2·10H2O的溶度积KSP分别是1.1×10-40和1.0×10-39，比相应的简单盐要小得多，这样促使水泥浆凝结。(3)沉淀理论沉淀理论认为，有机物的极性基团如羧酸根等在水泥粒子表面生成难溶盐(通常是钙盐)或保护膜包裹未水化的水泥颗粒，由于屏蔽作用则使水分子不能接近，起延长诱导期的作用。表2-9的数据说明有的缓凝剂的作用机理是符合沉淀理论的。不过也有一些例外，例如草酸钙溶解度很低，而草酸并无缓凝作用。对这个理论，目前尚有争议。表2-9部分有机酸盐的溶解度钙盐名称溶解度(m mol/n)缓凝能力甲酸钙127促凝醋酸钙220促凝顺丁烯二酸钙16适当丁二酸钙8弱葡萄糖酸钙8很强酒石酸钙2很强草酸钙0.005没有(4)成核、结晶理论讨论水化反应历程时已经知道，延缓晶核理论认为，诱导期的结束，加速期的开始是以Ca(OH)2结晶，[Ca2+]浓度下降为标志。成核、结晶理论认为，任何加速Ca(OH)2的成核过程和晶核发育的化合物都可以成为促凝剂，反之，则是缓凝剂。可溶性钙盐如CaCl2在水化初期就有加速Ca(OH)2的成核作用，是有效的促凝剂。有机酸具有阴离子基团，它们与Ca2+产生络合作用后，络合物吸附在正在发育的Ca(OH) 2晶核上，抑制其生长，或者Ca2+和OH-重新形成晶核，因而诱导期明显变长。丁二酸钙有很小的溶解度，但它的酸或钠盐缓凝效果远不及酒石酸或葡萄糖酸，其原因就是它们与钙的络合物差异较大，如图2-8酒石酸钙络合物较稳定。