液体中性速凝剂与预拌混凝土的适应性研究
水泥 2006-07-28
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0 引言
速凝剂是一种能够加快混凝土凝结和硬化速度的混凝土调凝剂。当使用硅酸盐系列的水泥时，速凝剂是喷射混凝土施工中必不可少的外加剂。长期以来，喷射混凝土施工中所使用的速凝剂主要是以高碱、粉体的速凝剂为主，由于这一系列的速凝剂碱性较大，其腐蚀性给施工人员的眼睛及皮肤造成很大的伤害，还易造成混凝土的碱骨料反应，影响水泥石的水化结构，造成后期强度的严重降低；另外，粉状的速凝剂在混凝土喷射作业时，容易造成速凝剂添加不均匀。为克服传统速凝剂的以上缺点，人们致力于新型速凝剂的开发，自美国Denver protex 工业公司、瑞士Aliva 公司生产出非碱性速凝剂以来，中性盐、有机盐速凝剂引起工程界的高度重视，液态、低碱及无碱速凝剂代表着新一代速凝剂的发展方向 。
由于影响速凝剂效果的因素很多，如不同的掺量、温度、贮存条件、水泥品种与质量、混凝土外加剂的使用等因素，都会使速凝剂的促凝效果具有很大差异；此外，在特殊的施工环境中，如隧道、沟渠等水利工程中，要求初始的混凝土采用集中搅拌的商品混凝土供应方式，虽然初始混凝土的商品化能够给工程带来方便、快捷、性能稳定等诸多优点，但是，诸多商品混凝土都含有保塑组分，商品混凝土掺入速凝剂后的性能能否满足喷射混凝土的技术要求，必须根据工程情况和材料的具体特点进行大量的试验研究。本文着重对速凝剂与辽宁地区某重点工程所用水泥、减水剂、及速凝剂与商品混凝土输送方式适应性进行了相应的研究。
1 试验原材料
1.1 水泥 根据工程需要，水泥采用沈阳冀东水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥P·O42.5R 和P·O32.5R ，本溪工源水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥P ·O42.5R ，矿渣硅酸盐水泥P·S32.5 。水泥的性能指标见表1 、表2 。
1.2 速凝剂
选用市场上易于购买的化工产品A （无机物） 、B（有机物） 、C （无机物） ，以水为溶剂。速凝剂的组成为：30 %～50 %A ，1 %～10 %B ，10 %～30 %C ，其余为水。
先将原料B 溶于水，然后将原料A 溶于该溶液，将溶液加热到50 ℃～60 ℃，并且边加热边搅拌，直到得到澄清溶液停止搅拌，向该加热并搅拌的溶液中逐渐加入原料C ，并搅拌，得到速凝剂成品。
速凝剂为乳白色液体，中性，密度为1.3g/ mm3～1.5g/ mm3 ，流动性较好；并且该速凝剂的有效成分以络合物的形式存在，具有较好的稳定性。
2 试验方法
2.1 凝结时间试验 按国家建材行业标准JC477 - 92 的试验方法进行。试验时，速凝剂与水同时加入，并扣除液体速凝剂中的水。工程性质试验过程的凝结时间，先制备掺泵送剂的水泥净浆，按工程运输的时间静停后，重新搅拌同时加入速凝剂，并测试凝结时间。
2.2 强度试验
按国家建材行业标准JC477 - 92 的试验方法进行。测试砂浆试件的1d ，3d ，28d 的抗折、抗压强度。
3 试验结果与分析
3.1 速凝剂对不同品种水泥的影响 测试新型液体、中性速凝剂对不同品种水泥进行了凝结时间及强度试验。凝结时间试验的速凝剂掺量为7.0 % ，水灰比0.4 ；强度试验中根据标准要求，速凝剂掺量为7.0 % ，水灰比为0.5 。分析速凝剂对水泥凝结时间及强度的影响，其凝结时间的测试结果见表3 ，强度性能见表4 。
 从表3 可知，该速凝剂除了对矿渣硅酸盐水泥凝结时间的适应性稍差之外，对其他不同品种的普通硅酸盐水泥凝结时间的影响大致相同，并且具有较好的适应性。初凝基本在2min ～ 4min 内完成， 终凝在5min～7min 完成。对于砂浆强度试验，该速凝剂对以上品种水泥均能很好地提高砂浆的早期强度，且对后期强度损失比较小，或有所提高。
 3.2 速凝剂与减水剂的适用性
通过表5 可以看出，对于无缓凝作用的萘系高效减水剂、聚羧酸高效减水剂，可以通过降低水灰比达到很好的促凝效果，但对于使用木钙类缓凝作用比较强的减水剂时，速凝剂的促凝效果较差。因此，在同时使用速凝剂与减水剂时，使用前应进行试验，对水灰比及掺量进行调整，从而使促凝效果达到施工要求。
通过表6 可以看出，当满足了喷射混凝土施工所要求的速凝效果时，由于掺加了高效减水剂，混凝土的用水量减少，从而提高了喷射混凝土的强度。
3.3 速凝剂与商品混凝土输送方式适应性的研究
在喷射混凝土施工中，如初始的混凝土采用集中搅拌的商品混凝土供应方式，将混凝土输送到施工现场，然后再加入速凝剂进行喷射施工，此种施工形式具有输送距离远、输送便捷及混凝土拌和均匀、性能稳定等特点，特别适用于隧道、沟渠等输送距离较远及施工作业面较为狭小的水利工程。根据具体的工程要求，对速凝剂与商品混凝土用外加剂（泵送剂） 的适应性进行了试验。考虑到混凝土输送距离对水泥凝结时间的影响，试验中将泵送剂分别掺入30min 和60min 后再掺入速凝剂搅拌均匀。泵送剂采用沈阳北四达新材料有限公司生产的BH - B12 型高效泵送剂，水泥采用冀东水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥P·O42.5R ，速凝剂掺量为7.0 %。凝结时间试验结果见表7 ，强度试验结果见表8 。
 从表7 可以看出，通过调整泵送剂掺量及混凝土用水量，可以达到较好的促凝效果，同时，静置时间的长短，即商品混凝土的输送距离远近对速凝剂的促凝效果也有一定的影响。从表8 可知，由于泵送剂中的缓凝成分，造成了混凝土的早期强度较低，但由于水灰比降低，后期强度有明显的升高。因此，新型液体、中性速凝剂与商品混凝土输送方式具有很好的适应性。
 4 结论
（1） 新型的液体、中性喷射混凝土速凝剂各项指标符合JC477 - 1992《喷射混凝土用速凝剂》的技术要求。
（2） 该速凝剂对于普通硅酸盐水泥适应性很好，1d 抗压强度均大于8MPa ，28d 抗压强度比均在90 %以上，对于P·O42.5R 水泥，28d 抗压强度比均大于100 % ，尤其是盾石牌P·O42.5R 水泥，28d 抗压强度比达到127.8 %。
（3） 该速凝剂与高效减水剂具有很好的适用性，可用于高强喷射混凝土的配制。
（4） 新型液体、中性速凝剂与商品混凝土输送方式具有很好的适应性。 |
| 原作者： 唐 明 孙亚东 |
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