液體速凝劑試驗中的問題探討

段 麗

(貴州省交通科學研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550003)

液體速凝劑試驗中的問題探討

段 麗

(貴州省交通科學研究院有限責任公司，貴州 貴陽 550003)

針對濕法噴射混凝土技術常用液體速凝劑的試驗工作，在明確試驗對象與目的的基礎上，將目前常見材料作為試驗材料，采取規范試驗方法，對水泥種類、攪拌時間、水泥溫度三個因素對速凝效果的影響進行深入分析和量化統計，最后得出水泥種類、攪拌時間、水泥溫度均與速凝效果有關，施工中應予以嚴格控制的結論。

液體速凝劑；水泥種類；攪拌時間；水泥溫度

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

水泥采用四種類型，分別為中國海螺、基準水泥、聯合水泥與天寶山；速凝劑采用SBT-N1液體速凝劑。

1.2 試驗方法

(1)水泥種類

水泥早期水化是影響速凝劑實際作用效果的主要因素，二者存在十分密切的聯系。水泥品牌不同則其礦物組成也有一定差別，速凝劑對于不同的水泥表現出各不相同的適應性，即相同速凝劑使用在不同的水泥當中會發揮出截然不同的作用效果。基于此，應在了解這一適應性特點的基礎上，通過試驗確定各類水泥對應的速凝劑最佳摻量，也就是速凝效果達到最佳時各類水泥所摻量速凝劑的實際數量。以中國海螺水泥和基準水泥為例，對其不同速凝劑摻量下的凝結時間進行試驗、記錄與統計，得出如圖1、2所示的試驗結果。

由圖1、2可知，中國海螺水泥和基準水泥在凝結時間達到最小值時對應的速凝劑摻量不同，中國海螺水泥為4%，而基準水泥為3%，造成這種差別的主要原因為二者礦物構成不同。在水泥漿體當中加入液體速凝劑之后，速凝劑會與石膏、鈣離子等發生一系列反應，反應的主要產物為鈣礬石，且大多呈針棒狀，在鈣礬石作用下，石膏緩凝被抑制，加快C3A水化速度，加之反應過程中還會產生一定熱量，致使水化作用加快，最終使水泥快速凝結。此外，從圖中還可以看出，無論水泥的種類如何，其凝結時間并非伴隨速凝劑摻量不斷增大而縮短，因為速凝劑的實際摻量在超出限度以后，石膏和大量鋁酸鹽發生反應后會生成AFm(單硫型水化硫鋁酸鈣)，不是具有緩凝抑制作用的鈣礬石，繼而無法形成網狀結構，最終對速凝作用效果造成影響，甚至在基準水泥中當速凝劑實際摻量為4%時，其凝結時間比摻量為2%時還要高。

圖2 基準水泥在不同速 凝劑摻量下的凝結 時間變化曲線

以上四種水泥速凝劑最佳摻量如表1所示。

表1 各水泥液體速凝劑摻量試驗結果

需要注意的是，雖然基準水泥和聯合水泥的速凝劑最佳摻量相同，均為3.0%，但這并不能說明這兩種水泥的礦物構成相似或相同，二者是存在本質上的差別的。

由表1可知，對于不同類型的水泥而言，確實存在一個速凝劑摻量可使水泥的初凝與終凝時間達到最低水平，而且不同水泥對應的這一摻量也有所不同。

(2)攪拌時間

在水泥類型、速凝劑種類及其摻量均相同的情況下，不同攪拌時間對應的凝結時間不同，即攪拌時間會對速凝劑作用效果造成影響。選取基準水泥對其不同攪拌時間條件下的凝結時間進行分析與統計，得出如表2所示的統計結果。

表2基準水泥不同攪拌時間對應的凝結時間統計結果

水泥攪拌時間/s水泥凝結時間/min慢攪時間快攪時間初凝時間終凝時間5104．613．55152．77．75203．17．65254．411．25304．414．8

由表2可知，在慢攪時間固定，快攪時間從10 s按5 s幅度遞增至30 s的試驗中，水泥凝結時間出現明顯的變化：當快攪時間為10 s時，由于水泥中摻入的速凝劑無法均勻分布，所以作用效果有限，導致水泥初凝與終凝時間都較長；當快攪時間在25～30 s范圍內時，由于水泥和速凝劑反應所形成的產物在過量攪拌后會被破壞，影響作用效果發揮，進而延長了水泥的初凝與終凝時間；而當快攪時間在15～20 s范圍內時，水泥初凝及終凝時間都很短，說明15～20 s是水泥摻入速凝劑之后的最佳攪拌時間，施工中若采用基準水泥，則應將其快攪時間嚴格控制在此范圍之內，以充分發揮速凝效果。

(3)材料溫度

水泥的水化過程十分復雜，且其反應速率受溫度直接影響，而水化速率又與速凝效果有關，所以有必要對材料溫度和速凝劑之間的關系進行分析。普通混凝土中水泥的水化作用已是十分強烈，而摻入了液體速凝劑的混凝土，其水泥水化更加強烈，所以其對溫度的敏感度也高于普通混凝土。

同樣選取基準水泥對其不同溫度條件下的凝結時間進行分析與統計，得出如表3所示的統計結果(試驗過程中室溫為20 ℃保持恒定，不同水泥樣品除溫度不同外速凝劑摻量等其他條件均完全相同)。

由表3可知，在速凝劑實際摻量、室溫固定，水泥溫度從5 ℃按5 ℃幅度遞增至30 ℃的過程中，水泥初凝與終凝時間均減少，即隨水泥溫度的不斷升高，水泥凝結時間縮短。產生這一現象的主要原因為：水泥溫度的不斷升高，能起到加速水化反應的作用，使水泥的凝結時間總體縮短。鑒于速凝混凝土所具有的這一特質，在實際施工中應采取有效的保溫措施，避免水泥溫度劇烈下降，穩定在理想的條件下進行噴射，從而避免低溫影響速凝效果。

表3基準水泥不同溫度對應的凝結時間統計結果

水泥溫度/℃水泥凝結時間/min初凝時間終凝時間56．213．2104．912．4153．710．4203．49．5253．39．4303．18．8

2 試驗結果分析

(1)不同類型水泥有不同的速凝劑最佳摻量，即達到這一摻量時水泥凝結時間最短。施工中應根據所用水泥類型采取試驗與分析手段確定最佳摻量。

(2)攪拌時間對水泥的速凝效果有直接影響，以基準水泥為例，其快攪時間應控制在15～20 s范圍內。

(3)水泥溫度對水泥速凝效果有影響，以基準水泥為例，隨水泥溫度的不斷升高，水化反應加速，凝結時間縮短，速凝效果顯著，施工中應采取必要保溫措施。

[1] 張力冉，王棟民，張述雄，等.無堿液體速凝劑與水泥的適應性及水化促凝機理分析[J].硅酸鹽通報，2014，(6):1365-1371.

[2] 胡鐵剛，王虎群，吳文選，等.一種新型無堿液體速凝劑的合成及性能研究[J].新型建筑材料，2013，(2):41-43.

[3] 劉大為，趙江，魏金，等.一種無堿液體速凝劑的適應性研究[J].硅酸鹽通報，2013，(9):1822-1825，1831.

U412

C

1008-3383(2017)11-0023-02

2017-09-13

段麗(1985-)，女，貴州畢節人，助理工程師，研究方向：冶金環保。