引言

碱矿渣水泥由于具有早强、快硬、低水化热、低需水量、高抗渗、高抗蚀等一系列优点，因此近几十年来得到了业内人士的广泛关注，并投入了大量的研究，但是由于碱矿渣水泥凝结时间过快，因此至今仍没有发挥出它自身的优势，在国内基本上没有应用。

针对碱矿渣水泥的这种不足，国内外水泥专家进行了大量的研究工作。独联体采用有机硅表面活性剂，试图在碱矿渣粒子表面建立起有机硅物质薄膜，以阻止和延缓矿渣粒子和碱组分之间的快速反应，虽有效果，但始终未能达到独联体标准对硅酸盐水泥初凝时间(不小于45min)的要求。

国内目前研究的碱矿渣水泥的缓凝剂，掺量大，对水泥的强度影响较大，价格贵，配制工艺复杂，只能局限在实验室中研究，在实际工程中无法推广。

1碱矿渣水泥高效缓凝剂的研制

1.1基本要求
1)低掺量低成本，高效缓凝。
2)初凝时间:现场搅拌施工用水泥控制在60～120min；商品混凝土搅拌站用水泥控制在6～10h。
3)终凝时间:控制初凝与终凝时间差在1～2h之间，以便尽早的开始混凝土工程的养护工作并为及早拆模奠定基础。
4)水化硬化:缓凝剂在完成缓凝任务后不影响水泥的水化硬化或具有一定的促硬作用。
5)耐久性:缓凝剂的加入不能影响碱矿渣水泥混凝土的耐久性。

1.2基本原理

碱性组分与矿渣在加水搅拌混合时，由于碱的强烈激发，使矿渣玻璃体硅氧键断裂形成含有非桥氧的自由端和羟基的硅酸根离子，钙离子与这些硅酸根离子相互结合形成水化硅酸钙凝胶，同时硅酸根离子在静电作用下进行了快速聚合，这是碱矿渣水泥急凝的主要原因。我们通过引入带电荷的阴阳粒子，在电荷斥力作用下阻止延缓钙离子的移动速度，或降低硅酸根离子的静电引力，从而阻止水化硅酸钙的生成，延迟硅酸根离子的聚合，以达到缓凝的效果。这是我们在原理上与大掺量缓凝剂利用反应产物膜假设的不同之处。随着时间的延续，静电逐渐释放，这种静电吸引力和斥力逐渐变小最后消失，水泥就可以正常水化达到初凝、终凝、硬化。这时微量的带电缓凝剂可以代替部分钙离子形成水化产物，硅酸根离子的自聚合作用正常进行，在混凝土水化反应产物内部不留下任何起负作用的离子。

1.3缓凝剂种类及掺量对凝结时间的影响

在实验室用人工合成的方法研制成功了BF、TH、FQ三大系列的低掺量高效缓凝剂。实验室采用首钢矿渣、鞍钢矿渣和本钢矿渣，碱激发剂采用水玻璃(模数为2.4)、石灰等。试验用矿渣化学成分及碱度见表1。

表1 试验用矿渣化学成分及碱度 序号? 化学成分/%? 碱性系数?
SiO2? CaO? FeO? MgO? Fe2O3? P2O5? fCaO? Al2O3? M?
1? 11.40? 43.13? 9.71? 9.86? 10.33? 0.35? 1.29? 3.13? 3.65?
2? 12.59? 47.20? 5.49? 7.50? 10.41? 0.26? 2.26? 1.96? 3.76?
3? 11.59? 45.30? 6.71? 8.35? 10.40? 0.33? 2.11? 2.27? 3.87?

缓凝剂BF、TH、FQ为粉状物，属于铬酸盐与蜜胺系列减水剂复配而得，易溶于水，每吨成本2000元左右。凝结时间的测量按GB1346-89进行，优选后不同掺量的BF、TH、FQ的初凝、终凝时间如表2。