影響液體速凝劑作用效果的試驗(yàn)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(diǎn),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(gè)方面對(duì)鋁酸鹽液體速凝劑凝結(jié)時(shí)間的影響進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞: 液體速凝劑;作用效果;凝結(jié)時(shí)間

中圖分類號(hào):TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):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(hù)中,濕法噴射混凝土以其粉塵含量低,回彈少等優(yōu)點(diǎn)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(yàn)所用速凝劑是以鋁酸鹽為主要成分,包括增黏組分和早強(qiáng)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(zhǎng)鏈大分子有機(jī)物,起“架橋”作用,使?jié){體更容易形成遠(yuǎn)程凝聚結(jié)構(gòu) ;早強(qiáng)組分是為提高早期強(qiáng)度,進(jìn)一步促進(jìn)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(diǎn),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(duì)水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間的影響。

1 試驗(yàn)方案

      本試驗(yàn)參照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC 477-92 對(duì)液體速凝劑進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定。試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)及分析

      影響水泥凝結(jié)時(shí)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(duì)凝結(jié)時(shí)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(qiáng)度。以下就高效減水劑(萘系、氨基)對(duì)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(diǎn),其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果測(cè)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(qiáng)等特點(diǎn),為研究其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果而進(jìn)行試驗(yàn),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(shí)間。這是因?yàn)闇p水劑都是表面活性劑,它具有吸附- 分散和潤(rùn)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(duì)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(yùn)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(jìn)行混合,因此摻入方式的影響顯得非常實(shí)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(yàn)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(dá)到技術(shù)要求,而按方式2 則不能達(dá)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(cè),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(jìn)程,所以為了使鋁酸鹽液體速凝劑達(dá)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(shí)間。

2.3 水泥品牌

     該試驗(yàn)所用鋁酸鹽液體速凝劑對(duì)不同品牌水泥的適應(yīng)性是不同的,因此進(jìn)行以下試驗(yàn),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(shí)間也相差較大??傮w來說,雁塔水泥和盾石水泥的凝結(jié)時(shí)間在2.5%~3.5%達(dá)到技術(shù)要求,秦嶺水泥在摻量為3.0%時(shí)符合技術(shù)要求,玉峰水泥2.5%時(shí)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。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(duì)水泥的適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn),及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,以確保施工性能。

2.4 速凝劑摻量

      根據(jù)JC477-92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,速凝劑摻量必須滿足初凝時(shí)間² 300 s,終凝時(shí)間² 600 s。

      從摻量與時(shí)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(gè)最佳摻量的問題,本試驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行試驗(yàn),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(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)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(gè)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(duì)水泥的適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn),及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,以確保施工性能。

參考文獻(xiàn):

[1] 熊大玉,王小虹.混凝土外加劑[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

[2] 王福川.土木工程材料[M].中國(guó)建材工業(yè)出版社,2001.

[3] 袁潤(rùn)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

作者簡(jiǎn)介:武萍,單位地址:(710055)西安市雁塔路13 號(hào),聯(lián)系電話:

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原作者: 武萍 尚建麗 李國(guó)新   

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