基準水泥的新鮮程度對速凝劑檢測結果的影響

趙麗英

(山西省建筑科學研究院，山西太原 030001)

0 引言

近年來，噴射混凝土技術不僅在巖土工程和地下工程建設中得到迅速發展，而且在地面建筑結構補強、巖土邊坡加固、耐火防護工程和薄層結構等特種結構施工中也得到廣泛應用，因其獨特的功能和施工的簡單易行，噴射混凝土技術的應用愈來愈廣泛。噴射混凝土可以快速封閉松散面層，對井礦初期支護的作用非常關鍵，可以加快工作進度，降低施工成本，速凝劑作為噴射混凝土的關鍵材料，其質量的優劣直接影響到工程進度和安全。目前，速凝劑主要有無機物類速凝劑、復合型速凝劑、低堿有機類速凝劑，以及目前正研制的無堿液態速凝劑［1］。隨著速凝劑的廣泛應用，對速凝劑的質量檢測就提出了更高的要求，在大量的檢測工作中發現，除了速凝劑本身質量差異之外，基準水泥的新鮮程度不同，對速凝劑的檢測結果影響也較大。針對上述情況并結合實際檢測結果的差異，本文對不同新鮮程度基準水泥與不同生產廠家的速凝劑的檢測結果進行了研究分析。該研究對速凝劑生產廠家、檢測機構和施工單位正確合理使用速凝劑具有指導意義。

1 原材料及試驗方法

1.1 試驗原材料

水泥:符合GB 8076標準中附錄A的規定的基準水泥，按生產時間一個月、三個月、五個月，分別編號為基準水泥1號，2號，3號。

砂:符合GB/T 17671中有關ISO標準砂的規定。

水:符合JGJ 63的規定。

速凝劑:采用山西康特爾精細化工有限公司(速凝劑1)，山西凱迪建材有限公司(速凝劑2)，陽泉世太建筑材料廠(速凝劑3)，山西桑穆斯建材化工有限公司(速凝劑4)，山西黃騰化工有限公司(速凝劑5)。

1.2 主要儀器

1)電子天平量程2 000 g，分度值為0.01 g;2)水泥凈漿標準稠度與凝結時間測定儀;3)秒表;4)250 mL，500 mL量筒;5)300 kN壓力試驗機;6)膠砂振實臺;試模;攪拌鍋;攪拌鏟。

1.3 試驗方案

速凝劑試驗依據標準JC 477-2005噴射混凝土用速凝劑［2］。試驗室溫度和材料溫度在20℃ ±2℃范圍內。凝結時間采用凈漿檢測，檢測配比為:基準水泥400 g，速凝劑20 g，水160 g;1 d抗壓強度和28 d抗壓強度比采用水泥膠砂試驗方法檢測，檢測配比為:基準水泥900 g，標準砂1 350 g，速凝劑45 g，水450 g。為了更直觀的分析比較，五個速凝劑均選用粉劑，其檢測摻量均為5%，選用不同新鮮程度的基準水泥1號，2號和3號分別對五個生產廠家的速凝劑1，速凝劑2，速凝劑3，速凝劑4，速凝劑5進行凝結時間、1 d抗壓強度和28 d抗壓強度比檢測，其試驗方案如表1所示。

表1 不同新鮮程度的基準水泥與不同廠家速凝劑的試驗方案

2 試驗結果與分析

根據上述試驗方案，對不同新鮮程度的水泥與五個不同生產廠家的速凝劑進行凝結時間、1 d抗壓強度和28 d抗壓強度比進行對比試驗，其試驗結果如表2所示。

表2 速凝劑凈漿和砂漿試驗數據

2.1 基準水泥的新鮮程度對速凝劑檢測結果的影響

從表2中可以看出，基準水泥的新鮮程度對速凝劑的凝結時間有較大影響，不同凝結時間的速凝劑，影響也不盡相同，但總體來講，隨著水泥存放時間的延長，速凝劑的凝結時間均有延長的趨勢，凝結時間長的速凝劑，其增長值也較大，特別是對終凝時間的影響更為顯著，存放五個月的基準水泥終凝時間檢測結果均比存放一個月基準水泥終凝時間檢測結果延長(4～5)min，最高延長10 min 6 s;隨著基準水泥存放時間的延長，速凝劑的1 d抗壓強度均有所降低，降幅大都在10%以上，最大達到14.9%，28 d抗壓強度比變化也比較明顯，速凝劑1從68%增大到76%，速凝劑2從70%增大到77%，速凝劑3從70%增大到79%，速凝劑4從67%增大到78%，速凝劑5從71%增大到75%，都有了較大幅度的提高，最高可達11%。

2.2 形成機理分析

基準水泥摻入速凝劑后，通過消除石膏緩凝的緩凝作用，促進C3A水化，使鈣礬石快速大量生成而實現速凝［3］，但水化形成的鈣礬石會在水化產物的空隙間分散分布，它們搭建成一種架狀結構，使水泥漿體很快失去流動性，同時又不會影響水泥水化，反而由于消耗了漿體中的大量Ca2+和SO2－4而促進了水泥中C3S的水化進一步加速［4］。由于基準水泥在長期存放過程中C3A有所減少或者活性降低，使漿體早期水化硬化體中的針狀、柱狀鈣礬石數量相應減少，使凝結時間延長，1 d抗壓強度降低，這樣就解釋了凝結時間的延長和水泥膠砂1 d抗壓強度降低的原因;28 d抗壓強度比明顯提高可能是速凝劑的促凝組分對水泥組分的激發作用或堿性速凝劑(試驗用速凝劑均為堿性)中堿的激發作用使膠砂試體的后期強度有所提高的原因。

3 結語

1)不同新鮮程度的基準水泥對速凝劑檢測結果影響較大，隨著基準水泥存放時間的延長，凝結時間延長，1 d抗壓強度減小，28 d抗壓強度比增大。2)基準水泥在長期存放過程中C3A有所減少或者活性降低，使漿體早期水化硬化體中的針狀、柱狀鈣礬石數量相應減少，使凝結時間延長，1 d抗壓強度降低;28 d抗壓強度比明顯提高可能是速凝劑的激發作用引起。3)研究不同新鮮程度的基準水泥對速凝劑檢測結果的影響，對速凝劑生產廠家、使用單位和檢測單位具有指導意義。其微觀機理還需進一步探索。

［1］丁向群，趙 蘇，王 毅，等.一種無堿液體速凝劑開發研究［J］.混凝土，2005(4):77-78.

［2］JC 477-2005，噴射混凝土用速凝劑［S］.

［3］熊大玉，王小虹.混凝土外加劑［M］.北京:化學工業出版社，2002.

［4］李付剛，潘志華，傅秀新，等.高效低堿液態水泥速凝劑的性能及促凝機理研究［J］.建井技術，2008，29(6):18-20.