調凝劑作用原理
(1)分散劑的調凝作用
在水泥漿分散體系中,水泥粒子因重力、粒子間范德華引力、水化微粒之間的化學鍵力以及碰撞而聚集,這些都是水泥凝結的原因,也是膠體分散體系被破壞的原因。從這個意義上講,水泥漿的分散性好,膠體體系則不易破壞,水化粒子之間的聚集受到阻礙,因此,凝結時間將延長。尤其是加入分散劑之后,吸附作用、帶電微粒的排斥作用、溶劑化層的屏障都使凝結時間增長,因此,多數分散劑都有緩凝作用,能減緩水化速度。
(2)無機鹽的調凝作用原理
①鹽效應
在水泥漿開始攪拌時加入水泥礦物不含有的離子,如Na+,Cl-等將會分別吸引水化產物中的不同符號離子,使它們在溶液中的活度減少,溶解度增大,這會影響到水泥的水化速度和結晶速度。
C3S的水化過程中,在誘導期產生的[Ca2+]濃度已達到Ca(OH)2的結晶濃度,但由于Cl-的存在,則Ca2+活度減小,C3S的溶解度將增加到[Ca2+] 達到過飽和的濃度,才會出現Ca(OH)2晶體,于是延緩了凝結時間。
②同離子效應
在水泥漿中加入與水泥礦物所具有的同類離子,如Ca2+,SiO44-等可以促進Ca(OH) 2晶體和硅酸鈣凝膠的形成,因此,它們有促凝作用。
③生成復鹽
復鹽是指含有兩種或兩種以上正離子或負離子的鹽,它們的溶解度往往小于相應的水化產物,因而最先結晶。如C3A·3CaSO4·31H2O和C3A·CaCl2·10H2O的溶度積KSP分別是1.1×10-40和1.0×10-39,比相應的簡單鹽要小得多,這樣促使水泥漿凝結。
(3)沉淀理論
沉淀理論認為,有機物的極性基團如羧酸根等在水泥粒子表面生成難溶鹽(通常是鈣鹽)或保護膜包裹未水化的水泥顆粒,由于屏蔽作用則使水分子不能接近,起延長誘導期的作用。
(4)成核、結晶理論
討論水化反應歷程時已經知道,延緩晶核理論認為,誘導期的結束,加速期的開始是以Ca(OH)2結晶,[Ca2+]濃度下降為標志。成核、結晶理論認為,任何加速Ca(OH)2的成核過程和晶核發育的化合物都可以成為促凝劑,反之,則是緩凝劑??扇苄遭}鹽如CaCl2在水化初期就有加速Ca(OH)2的成核作用,是有效的促凝劑。有機酸具有陰離子基團,它們與Ca2+產生絡合作用后,絡合物吸附在正在發育的Ca(OH) 2晶核上,抑制其生長,或者Ca2+和OH-重新形成晶核,因而誘導期明顯變長。