液體無堿速凝劑的制備與應用技術探究

黃文明　胡從文　仝浩勝　陳明中　魏運權

摘要：速凝劑作為一種混凝土迅速凝結硬化的外加劑，在當今建筑工程領域的應用愈加廣泛。現如今，由于建筑行業對速凝劑的要求不斷增加，因此在速凝劑制備中，要強化其速凝效果、保證長期耐久性、降低強度損失，這也推動了速凝劑朝向高性能、無堿液態方向發展，無堿液體速凝劑更是濕噴射混凝土必須的新型材料。基于此，本文首先提出液體無堿速凝劑的制備方法，進而提出液體無堿速凝劑的應用。

關鍵詞：液體無堿速凝劑;應用技術;制備;方法

引言

液體無堿速凝劑作為一種新型的速凝劑，在當今混凝土制備當中的應用愈加廣泛。近些年來濕法噴射混凝土技術由于回彈性低，所以不會對施工環境造成影響，還可以保障施工效率，已經取代了傳統的干噴工藝。濕噴法常用的液體速凝劑包括鋁酸鈉、硅酸鈉等堿性液體或無堿液體。堿性液體速凝劑在加入到混凝土之后，噴射后期強度、耐滲性會逐漸下降，而無堿液體速凝劑可以保證混凝土的后期強度、提升抗滲性，所以液體無堿速凝劑被各大企業廣泛關注，在工程項目中的應用愈加廣泛。

1.液體無堿速凝劑的制備

1.1材料

液體無堿混凝土制作需要采用硅酸鈉、十八水硫酸鋁，分析純;二水酸草，分析純;氯化銨，分析純;碳酸銨，分析純;自制固含量40%的氟鋁絡合溶液;二乙醇胺，分析純;穩定劑，陽離子表面活性劑和自來水。水泥采用P·0425;砂;ISO標準砂。

1.2使用設備

設備主要是包括是你稠度凝結時間測定儀、水泥恒溫恒濕標準養護箱、水泥膠砂振動臺、壓力試驗機、數顯鼓風干燥箱、恒溫水浴鍋、增力電動攪拌器、掃描電鏡、X射線衍射儀、數顯酸度計、比重計。

1.3測試與表征

各類測試參數嚴格按照《混凝土外加劑均質性試驗方法》進行，包括密度、含堿量、PH值、固含量。在速凝劑試驗過程中需要采用目測方法，一段時間之后觀察速凝劑是否分層、析晶、絮凝等情況。采用布氏粘度計對速凝劑粘度進行測試，檢測溫度控制在20℃。凈漿凝結時間、砂漿強度按照《噴射被混凝土用速凝劑》標準實施。

使用XRD對兩個水泥凈漿水化樣的物相變化進行測試，包括沒有加入速凝劑的漿液和加入6%速凝劑的漿液展開6分鐘、6小時、1天試驗對比。使用SEM觀察兩個水泥砂漿的顯微結構。XRD和SEM試樣制備當中，采用P·042.5水泥，水灰比控制在0.4，速凝劑使用量為6%，用六連模成型（規格為20*20*20mm），分別加入沒有速凝劑的漿液和加入速凝劑的漿液，并將試樣進行對比。

1.3制備

首先使用80℃水浴進行加熱處理，在三口燒瓶當中加入10g乙醇、2g陽離子表面活性劑，20g硅酸鈉、5g氯化銨，之后再放入水25g，將溶液攪拌均勻，完畢后加入15g自制氟鋁絡合溶液，保持恒溫攪拌0.5小時，制得粒徑在50nm～150nm的硅酸，部分硅酸氧化后制得二氧化硅粉末。

其次使用80℃水浴進行加熱處理，在三口燒瓶當中加入55g十八水硫酸鋁、5g草酸，5g碳酸銨，之后再放入水25g，將溶液攪拌均勻，完畢后加入15g自制氟鋁絡合溶液，保持恒溫攪拌0.5小時，最后得到粒徑在50nm～150nm之間的氫氧化鋁粉末。

最后將50g納米氫氧化鋁、10g硅酸、50g二氧化硅粉末在穩定劑、二乙醇胺4g、2g增黏劑，使用攪拌棒快速攪拌到全部溶解，獲得透明速凝劑溶液。為了能夠延長速凝劑的存儲時間，加入一定量的穩定劑，用量為速凝劑的0.8%，添加穩定劑時必須要緩緩進行，常溫高速攪拌，并將其密封保存使用。

本文所制備的液體無堿速凝劑的物化性能指標為：（1）性狀。無色或微黃色懸浮液體;（2）含堿量經測試為0.063%;（3）濃度為1.36/（g/cm³）;（4）PH值的范圍在2.7±0.5;（5）氯離子含量低于0.02%（6）固含量為41%;（7）在20℃環境下的粘度為150±50/（mPa· s）;（8）穩定期在90天以上。

2.液體無堿速凝劑應用技術的注意事項與影響

2.1凝結時間

在速凝劑制備完成之后，進行試驗對比，采用P·042.5水泥，水灰比控制在0.4，并加入不同量的速凝劑，觀察混凝土的凝結時間。通過實際應用可知，隨著速凝劑使用數量不斷增加，其凝結時間也不斷降低，在速凝劑加入量在6%時，此時P·042.5水泥達到了一等品速凝劑對凝結時間的要求，初凝時間為2.4min，終凝時間6.0min。在實際應用中可以發現，在加入了速凝劑之后，此時漿液的粘稠度快速增長，提升了水泥漿液的粘附性。

2.2膠砂強度

使用P·042.5水泥，水灰比為0.5，膠砂比為1：1.5，速凝劑加入量分別為水泥總量的0.5%、6%、7%、8%，并重點觀察不同速凝劑使用量對膠砂強度的影響。在試驗當中，5-8%速凝劑摻入量內，速凝劑摻入量增加，其抗壓強度也有所增加，1d后抗折強度為峰形，先增后減，摻入量在6%時得到最大值。28d的抗折強度會隨著速凝劑量增多而減少，甚至不如未加入速凝劑的試樣。28d抗壓強度會隨著速凝劑摻入量先增加后減少，此時摻入量在5%時取最大值，在摻入量在5-8%時，28d抗壓強度都超過了100%。

2.3速凝劑和水泥的適應性

適應性包括膠砂1d、凈漿凝結時間、28d抗壓強度比。在實際應用中，采用了水泥凈漿凝結試驗，水灰比為0.4;水泥膠砂強度試驗的水灰比為0.5%，膠砂比為1：1.5。從中可以發現，速凝劑當中的P·042.5水泥具有良好的促進凝結作用。水泥在加入了7%速凝劑時，初凝時間不超過3分鐘、終凝時間不超過8分鐘，符合文件標準，達到了一等品的要求。在加入了速凝劑之后，多個試樣1d抗壓強度都高于沒有加入速凝劑的試樣，符合《噴射混凝土用速凝劑》的一等品1d抗壓強度大于7MPa要求;28d抗壓強度超過了95%，符合標準。

2.4水泥試樣XRD與SEM

通過分析可知，在齡期不斷增長的情況下，石高峰會慢慢削減，1d石膏峰已經完全消失;鈣礬石峰變化不夠明顯，整體上是呈現為增長趨勢。在加入速凝劑當中，水化樣當中出現了4個AFt，表示速凝劑可以促進生成鈣礬石。在SEM分析中，通過加入6%的速凝劑水泥分別進行1h和6h水化試樣，從而得出SEM特征。在分析中發現，水泥顆粒表面長滿了白色的C-S-H針狀、膠狀鈣礬石，顆粒間隙當中也存有棒狀鈣礬石，鈣礬石能夠有效填充孔隙。

結束語

綜上所述，本文所提出的速凝劑制備方案具有強度高、凝結速度快、28d抗壓強度保有率高。雖然理論上速凝劑加入量越多速凝效果越好，但是也要掌握一個度，如果加入量過大會降低抗折強度。因此速凝劑摻量應控制在6-8%范圍，在實際應用當中也具有良好的使用特性。

參考文獻

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