影響液體速凝劑作用效果的試驗研究

（西安建筑科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710055）

摘要: 液體速凝劑和粉狀速凝劑相比有很多優(yōu)點，但液體速凝劑的促凝效果受許多因素的影響。為了分析影響其作用效果的因素，本文主要從萘系高效減水劑，高效氨基減水劑，速凝劑摻入方式，水泥品牌，速凝劑摻量這5 個方面對鋁酸鹽液體速凝劑凝結(jié)時間的影響進行了研究。

關(guān)鍵詞: 液體速凝劑；作用效果；凝結(jié)時間

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：B 文章編號：1004-1672(2006)01-0040-02

      目前，在隧道、涵洞等地下建筑物的混凝土噴錨支護中，濕法噴射混凝土以其粉塵含量低，回彈少等優(yōu)點得到了越來越廣泛的應(yīng)用，而液體速凝劑是濕法噴射混凝土中的重要組成成分，其效果的好壞直接影響到噴射混凝土的噴射質(zhì)量。

      本試驗所用速凝劑是以鋁酸鹽為主要成分，包括增黏組分和早強組分的液體速凝劑。其中鋁酸鹽促凝組分，使水泥漿體迅速凝結(jié)硬化；增黏組分為長鏈大分子有機物，起“架橋”作用，使?jié){體更容易形成遠程凝聚結(jié)構(gòu) ；早強組分是為提高早期強度，進一步促進水泥漿體迅速凝結(jié)硬化。此液體速凝劑相比與粉狀速凝劑有很多優(yōu)點，但它的使用效果受到多種因素的影響。本文研究了速凝劑摻入方式、水泥品牌、高效氨基減水劑、萘系高效減水劑及速凝劑摻量對水泥凈漿凝結(jié)時間的影響。

1 試驗方案

      本試驗參照建材行業(yè)標準JC 477-92 對液體速凝劑進行凝結(jié)時間的測定。試驗原材料為自配鋁酸鹽液體速凝劑、高效氨基減水劑、萘系高效減水劑、普通硅酸鹽水泥42.5R、自來水。

2 試驗數(shù)據(jù)及分析

      影響水泥凝結(jié)時間的因素很多，包括溫度、水泥品種、速凝劑摻入方式和摻量等。本文主要研究高效減水劑(氨基、萘系)，速凝劑摻入方式，速凝劑摻量，及水泥品牌對凝結(jié)時間的影響。

2.1 高效減水劑

      減水劑被廣泛應(yīng)用于噴射混凝土中，其加入后可顯著減少用水量，降低水灰比，提高混凝土的強度。以下就高效減水劑(萘系、氨基)對鋁酸鹽液體速凝劑促凝效果的影響分別予以分析。

2.1.1 萘系高效減水劑

      萘系高效減水劑具有成本較低、減水率較高、應(yīng)用廣泛、與其它外加劑復(fù)合性能好、水泥適應(yīng)性好等優(yōu)點，其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果測試數(shù)據(jù)如表1。

2.1.2 氨基減水劑

      氨基減水劑具有減水率高、分散性好、緩凝作用較強等特點，為研究其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果而進行試驗，數(shù)據(jù)如表2。

      從表1、表2中的數(shù)據(jù)分析可知，無論是摻入高效氨基減水劑還是萘系高效減水劑，都可以大大加快凝結(jié)速度，縮短凝結(jié)時間。這是因為減水劑都是表面活性劑，它具有吸附- 分散和潤濕作用，可以使水泥顆粒相互分散，漿體中的絮狀結(jié)構(gòu)解體，釋放出其中包裹的水，有利于水泥礦物充分水化，這樣鋁酸鹽液體速凝劑可充分發(fā)揮其促凝作用。但兩種減水劑對速凝劑促凝效果的影響是有差異的，如下圖所示。

2.2 摻入方式

      在噴射混凝土施工中，由于運輸、攪拌量大等因素，致使新拌混凝土不能立即與液體速凝劑在噴嘴處進行混合，因此摻入方式的影響顯得非常實用。本文選擇了以下兩種方式：方式1，與水泥拌合30 s后加入鋁酸鹽液體速凝劑 ；方式2，與水泥拌合30 s后放置15 min 加入鋁酸鹽液體速凝劑。試驗數(shù)據(jù)見表3。

      從表3 中的數(shù)據(jù)可知，按方式1 加入比按方式2 加入的促凝效果好。摻量為2.5%，按方式1 加入能達到技術(shù)要求，而按方式2 則不能達到技術(shù)要求。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因應(yīng)該與水泥的水化凝結(jié)有關(guān)。由此可以推測，鋁酸鹽液體速凝劑發(fā)揮作用的基本形式就是有利于水泥中組分的溶解，加速其水化進程，所以為了使鋁酸鹽液體速凝劑達到很好的促凝效果，必須采取一定措施，縮短速凝劑與新拌混凝土的混合間隔時間。

2.3 水泥品牌

     該試驗所用鋁酸鹽液體速凝劑對不同品牌水泥的適應(yīng)性是不同的，因此進行以下試驗，數(shù)據(jù)如表4所示。

      從表4 可以看出，水泥品牌的不同，凝結(jié)時間也相差較大?？傮w來說，雁塔水泥和盾石水泥的凝結(jié)時間在2.5％~3.5％達到技術(shù)要求，秦嶺水泥在摻量為3.0％時符合技術(shù)要求，玉峰水泥2.5％時達到技術(shù)標準。水泥品牌的不同，鋁酸鹽液體速凝劑的促凝效果也不同，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是 ：不同品牌水泥，其中的礦物原料有差異，水化程度不同，與鋁酸鹽液體速凝劑的適應(yīng)性也有差異。所以在原材料確定之后，應(yīng)對水泥的適應(yīng)性進行試驗，及時進行調(diào)整，以確保施工性能。

2.4 速凝劑摻量

      根據(jù)JC477-92標準規(guī)定，速凝劑摻量必須滿足初凝時間² 300 s，終凝時間² 600 s。

      從摻量與時間的關(guān)系中可以看出，速凝劑摻量并不是越大越好，在兼顧成本和促凝效果的前提下，有一個最佳摻量的問題，本試驗的最佳摻量為2.5%。

      產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是 ：速凝劑摻量過大，導(dǎo)致水泥與速凝劑迅速發(fā)生反應(yīng)，生成大量的水化產(chǎn)物，這些產(chǎn)物包裹在未水化的水泥顆粒表面，使水泥顆粒之間無法很好地與水接觸進行水化，從而影響了速凝劑的促凝效果。因此在施工條件確定之后，必須進行試驗，找出最佳摻量，以確保施工性能和成本兩不誤。

3 結(jié)論

(1) 高效減水劑(氨基、萘系)與鋁酸鹽液體速凝劑協(xié)同作用可顯著加快水泥的凝結(jié)速度。

(2) 速凝劑的摻入方式對水泥的凝結(jié)時間有很大影響，總體來說，先摻優(yōu)于后摻。

(3) 速凝劑的摻量有一個最佳值，并非摻量越大越好。

(4) 鋁酸鹽液體速凝劑與不同水泥的適應(yīng)性是不同的。所以在原材料確定之后，應(yīng)對水泥的適應(yīng)性進行試驗，及時進行調(diào)整，以確保施工性能。

參考文獻:

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[2] 王福川.土木工程材料[M].中國建材工業(yè)出版社,2001.

[3] 袁潤章.膠凝材料學(xué)[M].武漢工業(yè)大學(xué)出版社.

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收稿日期：2005-06-30

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