随外加剂种类的不断丰富，现代混凝土的应用场景不断拓展，并使得混凝土力学性能和耐久性能不断改善，其中缓凝剂的加入不仅可以延长混凝土凝结时间，而且在改善混凝土工作性能和调节混凝土温升方面起到了积极作用。庞煜霞等通过复配缓凝剂获得了改性木质素磺酸盐高效减水剂，在对水泥水化影响研究中发现加入缓凝剂后混凝土水化放热减缓、混凝土内部温升大幅下降，且混凝土内部孔结构和密实度提高。王涛等通过将缓凝剂和粉煤灰、矿粉等矿物掺合料进行掺比优化，制备了低水化热C40承台混凝土，在降低混凝土开裂、提高混凝土强度和耐久性方面成效明显。黄宗凯、李旭等发现缓凝剂对混凝土具有良好的性能提升效应，但应该注意掺量的影响，否则混凝土缓凝时间过长不仅造成施工进度延迟，同时也会对混凝土强度和耐久性造成不良影响，甚至出现“糖心”混凝土。当前主要的缓凝剂主要分为有机缓凝剂、无机缓凝剂以及复合缓凝剂等，不同的缓凝剂的作用效果也呈现出一定差异，需要更多研究，通过这些研究了解其作用效果，以便趋利避害，在此基础上更好地发挥缓凝剂的正向作用。
本文选取蔗糖、葡萄糖酸钠（以下简称葡钠）两种常见的缓凝剂，通过与聚羧酸减水剂复配获得缓凝型聚羧酸减水剂，研究不同缓凝剂复配量对掺聚羧酸减水剂混凝土性能的影响，以获得更多缓凝剂应用的技术资料和经验参考。
1原材料及试验方法
1.1原材料
（1）水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥，粉煤灰为珞电二级灰，45μm方孔筛余18%，28d活性指数为80%，需水比为100%，烧失量3.1%，矿粉为S95。水泥的主要性能参数见表1。粉煤灰和矿粉的主要化学组成见表2。
（2）骨料。细集料采用石灰石质机制砂，细度模数为3.0，含粉率8%，MB值1.5，粒形良好。粗骨料为5～20mm的连续级配山碎石，压碎值9.0%，含泥量0.5%，无泥块含量。
（3）试验外加剂。基准外加剂为减水母液和保坍母液按照一定比例溶于水中配制的标准型聚羧酸减水剂。缓凝剂和聚羧酸减水剂复配方案如表3所示，将蔗糖和葡钠按照表3所示比例溶解于基准外加剂中，可获得不同组分的缓凝型聚羧酸减水剂。
1.2试验方法
（1）将蔗糖、葡钠按照表3的复配方案制备相应的外加剂，将胶凝材料、砂石等干料预拌30s，然后加入水和外加剂拌和均匀，进行混凝土后续试验检测。
（2）混凝土凝结时间、工作性能测试按照《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2016）进行，试验温度为22℃，湿度为53%。
（3）混凝土抗压强度测试按照《混凝土物理力学性能试验方法标准》（GB/T50081-2019）进行，对于成型100mm×100mm×100mm试块，采用标准养护，测试混凝土3d、7d、28d、60d抗压强度值。
1.3试验配合比
试验采用C30混凝土，原材料用量如表4所示。
2试验结果及讨论
2.1缓凝剂对混凝土凝结时间的影响
研究了单独加入蔗糖和葡钠以及二者和聚羧酸减水剂复配后对混凝土凝结时间的影响，结果见表5。
根据表5显示，相比未加缓凝剂的H0组，蔗糖或葡钠的加入对混凝土都起到了不同程度的缓凝作用，但缓凝效果又存在差异。当蔗糖和葡钠采用单掺时，随着缓凝剂掺入量增加，混凝土初凝和终凝时间都呈现延长趋势。在单掺20kg/t和30kg/t时，蔗糖和葡钠对混凝土凝结时间差距不大，当掺入量达到40kg/t时，蔗糖对混凝土缓凝作用更加明显，且终凝时间长达19h，相比之下葡钠的凝结较为缓和，同缓凝剂下，蔗糖和葡钠复配后起到了协同作用，能够对混凝土凝结时间做到综合调节，降低了混凝土对缓凝剂的敏感性。
缓凝剂主要通过吸附在水泥颗粒表面，降低混凝土碱性离子的溶解速度，从而起到缓凝效果，但蔗糖和葡钠缓凝机理存在部分差异。研究表明，蔗糖溶解后产生的羟基吸附在水泥颗粒表面形成氢键，通过氢键的键合作用在水泥颗粒形成一层水膜，从而抑制了水泥水化。葡钠通过与Ca（OH）2、水化C-S-H凝胶等生成不稳定的络合物，从而延缓水泥早期水化，但随着水化进行，会逐步分解，对水泥后期水化反应影响较小。
2.2缓凝剂对混凝土工作性能的影响
混凝土在运输和等待浇筑的过程中需要保持混凝土必要的流变性能，以便顺利泵送和浇筑，提高混凝土保坍性能常用的手段为增加保坍组分用量。有研究表明，缓凝剂的加入有利于增强混凝土保坍能力。表6为缓凝剂对混凝土工作性能的影响。
表6结果显示，在未添加缓凝剂时混凝土保坍能力相对较差，2h后混凝土坍落度和扩展度分别损失50mm和170mm，混凝土工作性能损失较快，而缓凝剂不仅影响混凝土初始工作性能，同时对混凝土保坍性能和含气量也有一定影响。具体来说，当单掺蔗糖和葡钠时，混凝土保坍能力都有不同程度的提高，但复配葡钠后混凝土初始流动性增加，表现出一定的减水作用，这是因为葡钠自身的极性羟基基团通过吸附、电荷中和等过程在水泥颗粒表面形成了稳定的溶剂水膜，从而一定程度阻止水泥水化，释放较多的游离水，起到减水作用。蔗糖溶解后起到一定增粘作用，因此蔗糖掺量增加，混凝土初始坍落度减小，但仍具有保坍效用。在H7实验组，蔗糖和葡钠掺入量分别为10kg/t和30kg/t时，综合了单掺缓凝剂的特点，混凝土流动性和保坍能力较好。
通过对复配缓凝剂后混凝土含气量的试验发现，加入缓凝剂后混凝土含气量相比基准组有所增加，且葡钠引入的气泡相对较为明显，这可能是因为葡钠具有的减水作用改善混凝土流变性能的同时激发了聚羧酸分子基团对空气分子的吸附和裹入。
2.3缓凝剂对混凝土抗压强度的影响
研究了蔗糖和葡钠复配聚羧酸减水剂后H0～H8组的混凝土抗压强度，结果见表7。
表7结果显示，缓凝剂在混凝土中不仅可以调节凝结时间，而且对混凝土抗压强度也有一定影响。相比未掺加缓凝剂的混凝土，蔗糖复配量在低于30kg/t时，混凝土3d和7d强度相比基准组要高，且混凝土28d和60d强度能持续增长并超过基准混凝土，在蔗糖复配量在40kg/t时，混凝土3d和7d强度下降并低于基准混凝土，后期强度发展受到部分影响，低于基准H0组。当外加剂单掺葡钠后，由于掺量增加混凝土强度增长或下降的趋势相对较缓和，这可能是因为适量蔗糖溶解后混凝土粘聚性改善，更有利于混凝土水化产物分布与水化调控，但较多的蔗糖容易造成混凝土早期强度降低。
确定缓凝剂总复配量为40kg/t时，采用10kg/t蔗糖和30kg/t葡钠复配后混凝土各龄期强度均最高，这时蔗糖和葡钠经过复配后混凝土粘聚性和流动性均得到改善，通过对混凝土凝结硬化的调控，水化产物排布有序，有利于混凝土长期强度发展。同时，不少研究中发现缓凝剂对削低混凝土放热温峰，调控混凝土水化放热进程有利，也能对混凝土强度的持续增长起到积极作用。
通过研究得到以下结论。①聚羧酸减水剂复配蔗糖或葡钠后对混凝土的缓凝效果存在差异，采用单掺时，随着缓凝剂量增加，混凝土凝结时间增加，单掺20kg/t和30kg/t时，蔗糖和葡钠的缓凝效果差别不大，当复配量达到40kg/t时，蔗糖的缓凝作用更加明显，而同时复配下，对混凝土优化调节作用明显。②聚羧酸减水剂与缓凝剂的复配对混凝土初始工作性能和保坍能力有一定影响，复配蔗糖或葡钠时，混凝土保坍能力有所提高，但葡钠的减水作用更强，蔗糖和葡钠分别为10kg/t和30kg/t复配时，混凝土和易性较好。③加入缓凝剂后混凝土含气量相比未掺组有所提高，且葡钠的引气作用相对明显，这可能与葡钠的分子结构极性有关。④缓凝剂在一定量复配范围内混凝土早期和后期强度都得以持续增长并超过基准混凝土，但过掺后对混凝土早期强度影响较明显，后期强度随着龄期增长得以发展，采用蔗糖和葡钠复掺后对混凝土综合影响较小，当采用10kg/t蔗糖和30kg/t葡钠复配时相比等量单掺时表现出明显的比较优势。