速凝劑對噴射砼性能影響的研究

０ 前言 速凝劑是砼外加劑的一種，在噴射砼使用中主要起到使噴射砼速凝快硬，減少回彈損失，防止噴射砼因重力引起脫落，提高在潮濕或含水巖層中使用的適應(yīng)性能，適當(dāng)加大一次噴射厚度和縮短噴射層間的間隔時(shí)間等。 由于加入速凝劑后，水泥水化首先形成的是疏松的鋁酸鹽水化物結(jié)構(gòu)，以后雖有Ｃ３Ｓ和Ｃ２Ｓ水化物填充加固，但因Ｃ4ＡＦ的水化速度也得到了提高，其析出的ＣＦＨ膠體會包圍在硅酸鹽礦物的表面，從而阻礙Ｃ３Ｓ，Ｃ２Ｓ后期水化。因此，速凝劑的加入必然會影響水泥的后期強(qiáng)度。因此，噴射砼施工中，要選擇一種適宜的速凝劑必須具備：初凝＜３ ｍｉｎ；終凝＜１２ ｍｉｎ；８ ｈ強(qiáng)度≥０．３ ＭＰａ；２８ ｄ強(qiáng)度≥不加速凝劑試件強(qiáng)度的７０ ％等條件。因環(huán)境條件、測試方法、配比、原材料等多種因素對速凝劑的影響是較為敏感的，在實(shí)驗(yàn)室中的結(jié)果與實(shí)際應(yīng)用相差較大。因此，在實(shí)際施工中，應(yīng)重新根據(jù)實(shí)際情況，采用對比觀察法對噴射砼速凝劑摻加量進(jìn)行確定。 １ 試驗(yàn)材料和方法 （１） 試驗(yàn)材料。水泥：＃４２５普通硅酸鹽水泥；砂：洛陽伊河細(xì)砂，相對體積質(zhì)量２．６１，細(xì)度模數(shù)２．１４，含泥量２．０ ％；石子：洛陽伊河卵石，相對體積質(zhì)量２．７８，骨料粒徑５～２２ ｍｍ占 ５０％；速凝劑：河南生產(chǎn)的ＳＪ－ＳＮ１型和ＳＪ－ＳＮ２型。砼配比：水泥∶砂∶石子（質(zhì)量比）＝ １∶１．６８∶１．５４ （２） 試驗(yàn)方法。采用ＺＰ－Ｖ型干噴機(jī)，操作時(shí)采用相同的原材料、配比和固定的風(fēng)壓、水壓、噴射強(qiáng)度，將砼噴射到１ ０００ ㎜×１ ０００ ㎜×１５ ㎜的施工面上，通過養(yǎng)護(hù)后，鉆取標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行測試。 ２ 速凝劑對噴射砼性能影響的試驗(yàn) ２．１ 對不同生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的同品種水泥的影響 對不同生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥進(jìn)行了凝結(jié)時(shí)間的研究試驗(yàn)。試驗(yàn)以干摻方式加入２．５％ ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑（水灰比＝０．４，室溫２３ ～２６ ℃）觀察其對水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，結(jié)果見表１。 從表１可知，ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑對各廠生產(chǎn)的同品種水泥凝結(jié)時(shí)間的影響較為接近，且速凝效果好，初凝在１～３ ｍｉｎ內(nèi)完成；終凝在３～９ ｍｉｎ內(nèi)完成。基本上可以確定，對不同廠家生產(chǎn)的＃４２５普通水泥中使用ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑均能達(dá)到一定的速凝效果。 ２．２ 速凝劑摻量對水泥砼性能的影響 試驗(yàn)采用洛陽水泥廠生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥拌制噴射砼（水灰比＝０．４，室溫＝２４ ～２６ ℃），采用干摻方式加入不同摻量的ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑，觀察其對噴射砼性能的影響，結(jié)果見表２。由表２可知，用＃４２５普通硅酸鹽水泥拌制噴射砼時(shí)，ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑的最佳摻量為２．０ ％～４ ％；若超過４％，凝結(jié)時(shí)間反而增長，且砼后期強(qiáng)度降低更為明顯。試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)：摻入速凝劑不均勻時(shí)，不同區(qū)域會有明顯的凝結(jié)速度和強(qiáng)度差異。故施工時(shí)要保證其均勻性。應(yīng)當(dāng)指出：不同型號的速凝劑有不同的最佳摻量，應(yīng)用時(shí)均應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)確定。 ２．３ 水灰比對噴射砼凝結(jié)時(shí)間的影響 采用洛陽水泥廠生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥，并加入相同摻量２．５％的ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑，按不同水灰比拌制砼（實(shí)驗(yàn)溫度２０ ℃）觀察其凝結(jié)時(shí)間的影響，見表３。 從表３可知，水灰比愈大，速凝劑效果愈差，且過大的水灰比加大了砼的收縮率，使砼易產(chǎn)生裂縫；而過小的水灰比，將增加砼的回彈率，使工程損耗加大，并增加機(jī)械磨損等不良狀況的出現(xiàn)。因此在施工中根據(jù)具體情況（如干法施工還是濕法施工及施工機(jī)械的型號等），采取適宜的水灰比并進(jìn)行嚴(yán)格控制非常重要。 ２．４ 溫度對噴射砼凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度的影響 同樣，采用洛陽水泥廠生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥，在實(shí)驗(yàn)溫度２０ ℃的環(huán)境下拌制噴射砼（其ＳＪ－ＳＮ１型摻量為３％），觀察其在不同養(yǎng)護(hù)條件下的凝結(jié)時(shí)間和抗壓強(qiáng)度情況；同時(shí)進(jìn)行了不加速凝劑的普通砼的強(qiáng)度對比試驗(yàn)，結(jié)果見表４。 分析表４可知,總體上噴射砼的凝結(jié)時(shí)間隨養(yǎng)護(hù)溫度的升高而加快、早期強(qiáng)度則隨養(yǎng)護(hù)溫度的升高而提高；但當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度達(dá)到３０ ℃時(shí)，在摻加速凝劑的噴射砼，其凝結(jié)時(shí)間反而延長（尤其是終凝時(shí)間），且后期強(qiáng)度大大下降。 另外，由表４可計(jì)算出各齡期噴射砼與普通砼抗壓強(qiáng)度的比值（即相對強(qiáng)度值）見表５。 由表５可知：同一溫度下的Ｒ噴/Ｒ普值隨齡期的延長而下降；同一齡期下Ｒ噴/Ｒ普值則隨溫度的升高而降低。因此，在施工中要采取一定措施控制溫度，這對噴射砼耐久性非常關(guān)鍵。 ２．５ 水泥存放時(shí)間和速凝劑受潮程度 采用不同存放時(shí)間的洛陽水泥廠生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥，分別加入相同摻量（３％），不同受潮程度的ＳＪ－ＳＮ１型速凝劑，并取同一水灰比為０．４和同一試驗(yàn)溫度為２５ ℃，進(jìn)行拌制噴射砼并測試凝結(jié)時(shí)間，結(jié)果見表６。 從表６可知，水泥的存放時(shí)間愈長或存放條件愈差，速凝劑對水泥的速凝效果就愈差；同樣，速凝劑的受潮程度越嚴(yán)重，對水泥的速凝效果也愈差。 ２．６ 速凝劑對噴射砼收縮率的影響 試驗(yàn)采用ＳＪ－ＳＮ２型速凝劑和洛陽水泥廠生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥作對噴射砼收縮率影響的試驗(yàn)，結(jié)果見表７。從表７可知，速凝劑對噴射砼的收縮率有著明顯的增大作用，故在施工中要控制每次的噴射厚度，或在砼配比中添加適量膨脹劑，以進(jìn)行補(bǔ)償收縮，從而確保噴射砼的耐久性。 ３ 結(jié)論 （１） ＳＪ－ＳＮ型速凝劑對不同廠家生產(chǎn)的＃４２５普通硅酸鹽水泥有著較好的適應(yīng)性。 （２） 隨著ＳＪ－ＳＮ型速凝劑摻量的增大、養(yǎng)護(hù)溫度的升高、水灰比的減小，噴射砼的初凝和終凝時(shí)間縮短，但早晚期強(qiáng)度將隨之下降，收縮率隨之增大。在溫度較高時(shí)如≥３０ ℃，使用ＳＪ－ＳＮ型速凝劑噴射砼會出現(xiàn)異?，F(xiàn)象凝結(jié)緩慢，強(qiáng)度降低。因此，施工中應(yīng)注意季節(jié)和溫度對施工的影響因素。 （３） 水泥和速凝劑在存放時(shí)會產(chǎn)生水化，特別是速凝劑的水化速度較快，所以在存放和使用時(shí)，應(yīng)對其存放時(shí)間、生產(chǎn)日期和摻量上加以注意和調(diào)整。 （４） 在施工中原材料的摻量、水灰比、溫度、存放時(shí)間以及施工方法、機(jī)械型號等方面對噴射砼的影響因素較為復(fù)雜，故必須在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用試配試驗(yàn)，并配合其他外加劑，以滿足在凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、抗?jié)B等方面的要求，保證施工質(zhì)量。 參考文獻(xiàn) １ 李赤波．噴射混凝土回答．北京 煤炭工業(yè)出版社，１９８１ ２ 程良奎． 噴射混凝土的材料組成與主要性能．工業(yè)建筑， １９８６（０２） ３ 劉龍．水泥工廠實(shí)用新技術(shù)（立窯篇）．武漢武漢工業(yè)大學(xué)出版社２０００－０１