一種用于液體無堿速凝劑的復(fù)合型早強劑的研制

石林

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

速凝劑是一種能使水泥或混凝土快速凝結(jié)硬化的化學(xué)外加劑，是噴射混凝土中必不可少的一種外加劑組分[1，2]。近年來，由于含堿金屬鹽類速凝劑腐蝕性強、后期強度損失大的缺點也逐漸被摒棄。取而代之的是液體無堿速凝劑的使用[2]。液體無堿速凝劑具有綠色、環(huán)保對人體無傷害，且混凝土后期強度損失小等特點，因此越來越受到許多科研工作者及工程建設(shè)單位的青睞。

液體無堿速凝劑多是硫酸鋁與其他有機物或無機物的液體混合物。后期強度損失小及對現(xiàn)場施工人員傷害小是許多施工單位使用速凝劑的第一選擇。但液體無堿速凝劑1d強度低不易達標也是很多施工單及外加劑廠家的技術(shù)難題。這不僅影響了隧道等工程的施工進度，更容易造成第三方抽檢不合格而引起的麻煩。現(xiàn)在一般采用加入早強劑解決早期強度低的問題。但通常的無機早強劑含有大量鈉或鉀屬離子，有機早強劑比較昂貴，對工程的質(zhì)量及造價成本等都極為不利。因此，研究開發(fā)一款專用于液體無堿速凝劑的復(fù)合型早強劑對液體無堿速凝劑的發(fā)展及推廣應(yīng)用具有重要意義。

1 實驗

1.1 實驗原材料

液體無堿速凝劑：固含量48%，云南某公司；三乙醇胺，工業(yè)級，鄭州福特化工產(chǎn)品有限公司；銨明礬，工業(yè)級，山東藍鼎新能源科技股份有限公司；乙二醇，工業(yè)級，濟南榮冠化工有限公司；硫酸鋰，工業(yè)級，鄭州鑫通化工產(chǎn)品有限公司。

水泥：海螺P.O42.5水泥。

1.2 復(fù)合型早強劑的制備

向裝有攪拌器、溫度計的三口反應(yīng)容器中加入一定量的去離子水、銨明礬和硫酸鋰，攪拌下加熱至45℃，待固體完全溶解，加入預(yù)先配制好的三乙醇胺和乙二醇的混合溶液，均勻攪拌60min，降溫，調(diào)節(jié)水的用量，即得所述復(fù)合型早強劑。

1.3 實驗部分

表1 海螺P.O42.5級水泥技術(shù)性能指標

表2 西南P.O42.5級水泥技術(shù)性能指標

1.3.1 凈漿凝結(jié)時間的測定

按照GB/T 35159—2017《噴射混凝土用速凝劑》中的規(guī)定測定樣品凝結(jié)時間。其中水灰比為0.35，無堿速凝劑折固摻量7.0%。

1.3.2 砂漿性能實驗

參照TB10424-2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標準》進行砂漿性能實驗，砂漿配比見表3。

表3 砂漿實驗配合比

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合型早強劑配比的確定

用三乙醇胺（A）、銨明礬（B）、乙二醇（C）及硫酸鋰（D）與水加熱混合。設(shè)計L9（34）正交實驗如表4，加熱溫度固定45℃。實驗中各組分數(shù)據(jù)均為500g早強劑中各組分所占的質(zhì)量分數(shù)。

實驗用水泥為海螺P.O42.5水泥，以水泥砂漿1d抗壓強度大于7MPa為評價指標。從正交實驗結(jié)果可看出，三乙醇胺、銨明礬、乙二醇及硫酸鋰四種早強劑中，硫酸鋰影響最大，三乙醇胺和銨明礬次之，乙二醇在常溫下影響較小。其中，四種早強劑在復(fù)合型早強劑中的最優(yōu)占比為：三乙醇胺0.4%，銨明礬4%，乙二醇0.3%及硫酸鋰3%。

表4 復(fù)合早強劑正交實驗

2.2 復(fù)合型早強劑用于液體無堿速凝劑中的性能測試

用上述最優(yōu)占比的復(fù)合型早強劑與云南廠家的液體無堿速凝劑復(fù)配，早強劑用量為速凝劑總量的0.2%。以不摻復(fù)合早強劑的速凝劑實驗做空白對比，用海螺P.O42.5水泥和西南P.O42.5水泥進行速凝劑性能測試，速凝劑摻量7%，實驗結(jié)果如表5。

表5 速凝劑性能實驗

實驗表明，液體無堿速凝劑中加入復(fù)合型早強劑后，速凝劑凝結(jié)時間可有效縮短3min，1d砂漿抗壓強度大于7MPa，28d砂漿抗壓強度比大于90%。從海螺水泥與西南水泥的對比實驗看，西南水泥凝結(jié)時間偏長，相應(yīng)的抗壓強度也較低。但復(fù)合型早強劑的加入，使得凝結(jié)時間1d抗壓強度及28d抗壓強度比均能滿足標準的需求。從正交實驗及砂漿性能測試實驗看，復(fù)合型早強劑的的生產(chǎn)較為簡單，且成本較低，用于液體無堿速凝劑后能極大改善液體無堿速凝劑1d抗壓強度的不足。

3 結(jié)語

1）不使用早強劑或使用單一早強劑復(fù)合的液體無堿速凝劑，1d抗壓強度很難達到施工標準的要求，使用三乙醇胺、硫酸鋰、乙二醇及銨明礬復(fù)合能很好的解決液體無堿速凝劑的這一缺陷。

2）通過正交實驗發(fā)現(xiàn)，四種早強劑在復(fù)合型早強劑中的最優(yōu)占比為：三乙醇胺0.4%，硫酸鋰4%，乙二醇0.3%及銨明礬3%時，液體無堿速凝劑的砂漿1d抗壓強度及28d抗壓強度比得到極大改善。

3）從正交實驗及砂漿性能測試數(shù)據(jù)看，復(fù)合型早強劑的的生產(chǎn)較為簡單，且成本較低，用于液體無堿速凝劑后能極大改善液體無堿速凝劑的凝結(jié)時間及抗壓強度，具有實際工程意義。