一種無(wú)堿液體速凝劑的合成及性能研究

馬臨濤，韓良滿

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院，北京 100038）

0 前言

傳統(tǒng)速凝劑大多數(shù)是高堿性的粉狀物質(zhì)，對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度發(fā)展很不利，會(huì)發(fā)生大幅度強(qiáng)度降低，對(duì)施工人員也有一定的傷害，因此速凝劑的研究正朝著無(wú)堿(低堿)液態(tài)方向發(fā)展。國(guó)外已經(jīng)研究使用了無(wú)堿、液態(tài)速凝劑, 在工程中取得了很好的效果。開(kāi)發(fā)無(wú)堿液態(tài)混凝土速凝劑已成為我國(guó)速凝劑發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。但是我國(guó)目前沒(méi)有專門的液體速凝劑的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，JC477-2005是以粉末速凝劑為主，在參考粉末速凝劑的基礎(chǔ)上寫的一種速凝劑的檢測(cè)方法，實(shí)踐證明，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)液體速凝劑檢測(cè)部分存在很大問(wèn)題[1]。

1 原材料

（1）合成原料：無(wú)機(jī)化工原料A，工業(yè)級(jí)；無(wú)機(jī)化工原料B，工業(yè)級(jí)；有機(jī)化工原料C，工業(yè)級(jí)；有機(jī)化工原料D，工業(yè)級(jí)；調(diào)節(jié)劑E，自制；溶劑：水。

（2）檢測(cè)原料：基準(zhǔn)水泥，河南孟店水泥P·O42.5，河北奎山水泥P·O42.5，唐山皇苑水泥P·S 32.5，自治SK速凝劑，標(biāo)準(zhǔn)砂。

2 試驗(yàn)方法

2.1 合成路線

將原料A、B、C、D以一定比例加入帶有溫度控制器、攪拌器的四口燒瓶，加水、邊攪拌邊加熱至80℃，保溫至原料全部溶解，降溫至0℃以下，加自制調(diào)節(jié)劑E，加水調(diào)節(jié)至40%濃度，得無(wú)色透明液體速凝劑，代號(hào)SK。

2.2 檢測(cè)方法

（1）摻速凝劑的水泥凝結(jié)時(shí)間和水泥砂漿強(qiáng)度：按照J(rèn)C 477―2005《噴射混凝土用速凝劑》；

（2）未摻速凝劑的水泥砂漿強(qiáng)度：按照GB/T 17671―1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》；

（3）水泥砂漿干縮試驗(yàn)：按照J(rèn)C/T 603－2004《水泥砂漿干縮試驗(yàn)方法》。

3 結(jié)果與討論

3.1 SK速凝劑配方的確定

SK速凝劑合成時(shí)先根據(jù)凝結(jié)時(shí)間是否符合JC477－2005二等品以上要求，淘汰了一部分合成樣品，然后對(duì)符合凝結(jié)時(shí)間要求的樣品做了1d抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和28d抗壓強(qiáng)度比、抗折強(qiáng)度，最終確定綜合性能最好的樣品，對(duì)其做較為全面的性能檢測(cè)，以最終確定產(chǎn)品配方。

圖1中SK-004、8、15～20由于合成樣品為懸濁液或者有沉淀，沒(méi)有做凝結(jié)時(shí)間檢測(cè)。SK-010、012等符合JC475－2005凝結(jié)時(shí)間一等品的要求。SK-002、005、009、011、013、014也達(dá)到或接近二等品凝結(jié)時(shí)間要求，進(jìn)一步做抗壓強(qiáng)度比和抗折強(qiáng)度檢測(cè)，以確定產(chǎn)品配方。

圖1 SK樣品凝結(jié)時(shí)間

表1 SK系列速凝劑樣品抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比

由表1可知，符合一天抗壓強(qiáng)度大于7.0MPa，28d抗壓強(qiáng)度比大于70%的有SK-010和SK-012兩個(gè)樣品，由于SK-012 1d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度明顯低于SK-010，所以確定SK-010及其改進(jìn)樣品為最佳研究方向。

所得速凝劑主要物性特點(diǎn)：產(chǎn)品無(wú)色透明，溶液呈現(xiàn)酸性，pH值3左右，密度為1.250～1.336g/cm3（和產(chǎn)品濃度有關(guān)）、早期強(qiáng)度高，1d抗壓強(qiáng)度在摻量8%時(shí)可達(dá)20MPa，遠(yuǎn)高于JC477－2005一等品的要求。28d抗壓強(qiáng)度比達(dá)到或超過(guò)100%。該產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝易于操作，生產(chǎn)投資小，產(chǎn)品長(zhǎng)期（6個(gè)月）保存保持穩(wěn)定，低溫下不結(jié)晶，無(wú)腐蝕，無(wú)刺激性，對(duì)水泥無(wú)不良影響。

3.2 SK速凝劑與水泥的適應(yīng)性

速凝劑和減水劑一樣，對(duì)水泥都有個(gè)適應(yīng)性的問(wèn)題，我們隨機(jī)的選了三種水泥：孟店水泥 P·O42.5；皇苑水泥P·S32.5；奎山水泥P·O42.5。另外加上基準(zhǔn)水泥。

噴射混凝土使用水泥一般為普通硅酸鹽水泥P·O42.5及以上等級(jí)，由表2可知，速凝劑SK對(duì)所選的三種P·O42.5水泥均有較好的適應(yīng)性，1d抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于JC477- 2005要求的7.0MPa的一等品的標(biāo)準(zhǔn)，而28d抗壓強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)70%的要求，都說(shuō)明無(wú)堿速凝劑不但對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)有破壞，反而少量的提高了砂漿的后期強(qiáng)度；而對(duì)皇苑·S32.5水泥，由于強(qiáng)度等級(jí)較低，1d抗壓強(qiáng)度較低，28d抗壓強(qiáng)度比仍達(dá)到93.2%，說(shuō)明SK系列無(wú)堿速凝劑由于堿含量低對(duì)水泥及砂漿的后期強(qiáng)度基本沒(méi)有破壞，且具有較好的適應(yīng)性。

表2 SK系列速凝劑在不同水泥上抗折強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度比

3.3 SK無(wú)堿液體速凝劑的干縮性能

我們對(duì)上述三種水泥按照J(rèn)C/T 603－2004《水泥砂漿干縮試驗(yàn)方法》進(jìn)行了添加速凝劑的砂漿干縮試驗(yàn)，得到結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 無(wú)堿液體速凝劑對(duì)砂漿干縮的影響

由圖2可以看出，添加了速凝劑的砂漿的干縮量明顯增加，添加無(wú)堿速凝劑的砂漿干縮比不加速凝劑的砂漿干縮增加1.2～1.5倍，一般含堿或高堿速凝劑使砂漿干縮的增加量在1.5～2.0倍[2]。說(shuō)明無(wú)堿速凝劑對(duì)砂漿干縮影響比普通速凝劑要小些，但是在一些對(duì)干縮要求嚴(yán)格的工程中還是要和膨脹劑等減少收縮的外加劑配合使用。

從前面試驗(yàn)結(jié)果可知，SK系列無(wú)堿液體速凝劑是一種對(duì)水泥適應(yīng)性廣、對(duì)混凝土干縮影響小、性能優(yōu)異的混凝土添加劑，可廣泛應(yīng)用于各種工程中。

[1]李國(guó)新，楊秦莉，伍勇華等.淺談噴射混凝土用速凝劑JC477- 2005.標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)存在的問(wèn)題[J].混凝土，2006（ 3）：22～24.

[2]曾文淵，黃煜鑌.速凝劑對(duì)噴射混凝土耐久性的不利影響淺析[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)， 2002（9）：30～31.