一種常溫合成無堿速凝劑的方法及性能研究

駱志超，李全堂

（1.河北三楷深發(fā)科技股份有限公司，河北　石家莊　050000；2.中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西　西安　710000）

一種常溫合成無堿速凝劑的方法及性能研究

駱志超1，李全堂2

（1.河北三楷深發(fā)科技股份有限公司，河北石家莊050000；2.中鐵十二局集團(tuán)第一工程有限公司，陜西西安710000）

采用硫酸鋁（100～150目）、自制配位劑、有機(jī)醇胺、無機(jī)酸等，在常溫條件下，制備無堿速凝劑，并研究該無堿速凝劑對(duì)不同水泥的適應(yīng)性。試驗(yàn)結(jié)果表明：在常溫條件下制備的無堿速凝劑可降低能耗且具有很好的適應(yīng)性，在摻量4%～6% 時(shí)，水泥初凝時(shí)間不超過5min，終凝時(shí)間不超過10min，1d 抗壓強(qiáng)度均大于7MPa，28d 抗壓強(qiáng)度比均大于90%。

常溫；無堿速凝劑；適應(yīng)性能；凝結(jié)時(shí)間

0　引言

速凝劑是混凝土調(diào)凝劑的一種，它能夠使混凝土在很短的時(shí)間內(nèi)凝結(jié)、硬化，因而廣泛應(yīng)用于噴射混凝土、灌裝止水混凝土及搶修補(bǔ)強(qiáng)工程中[1]。目前，我國(guó)噴射混凝土分為干噴法與濕噴法，干噴法采用粉狀速凝劑，因其污染大、強(qiáng)度損失大這些固有的缺陷，不能滿足工程施工的環(huán)保要求[2]。濕噴法采用液體速凝劑，液體無堿速凝劑對(duì)皮膚腐蝕性小，由于后期強(qiáng)度損失小、并顯著改善施工條件和提高工程質(zhì)量等特點(diǎn)[3]，已成為當(dāng)前噴射混凝土施工的主流產(chǎn)品。目前，市場(chǎng)上的無堿速凝劑良莠不齊、穩(wěn)定性差，多采用在50～80℃ 生產(chǎn)，生產(chǎn)過程能耗大，并且產(chǎn)品存在與不同水泥、摻合料以及外加劑適應(yīng)性不穩(wěn)定等問題。本技術(shù)研究了如何在常溫體系下制備無堿速凝劑，節(jié)省了生產(chǎn)能耗，利于節(jié)能減排，符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。

1　試驗(yàn)方法

1.1原材料

（1）合成原材料：

硫酸鋁（100～150目）、自制配位劑、有機(jī)醇胺、無機(jī)酸等。

（2）檢測(cè)原材料：

水泥：基準(zhǔn) P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀東P·O42.5水泥、鼎鑫 P·O42.5水泥、大壩 P·O42.5水泥。

砂： ISO 標(biāo)準(zhǔn)砂。

水：自來水。

1.2合成路線

試驗(yàn)方案：硫酸鋁質(zhì)量份數(shù)20%～70%、自制絡(luò)合劑質(zhì)量份數(shù)20%～30%、有機(jī)醇胺質(zhì)量份數(shù)3%～10%、無機(jī)酸質(zhì)量份數(shù)0.5%～2%

試驗(yàn)步驟：常溫條件下，將水、自制配位劑按照一定比例加入到四口燒瓶中，在攪拌條件下加入1/2硫酸鋁，攪拌1.5h 加入有機(jī)醇胺，隨后，加入剩余的1/2硫酸鋁，攪拌1.5h，最后加入無機(jī)酸，制得濃度為48% 的無堿速凝劑。

1.3檢測(cè)方法

（1）按照 JC477－2005《噴射混凝土用速凝劑》測(cè)試水泥凝結(jié)時(shí)間和水泥砂漿強(qiáng)度。

2　結(jié)果與討論

2.1各組分對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響

以基準(zhǔn)水泥為膠凝材料，無堿速凝劑摻量4%，按照水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)試的方法，考察速凝劑各組分硫酸鋁、自制配位劑、有機(jī)醇胺、無機(jī)酸在不同質(zhì)量比例中對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響，結(jié)果見圖1～4。

圖1　硫酸鋁對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

圖2　自制絡(luò)合劑對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

圖3　有機(jī)醇胺對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

圖4　無機(jī)酸對(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響

由圖1可見，隨著硫酸鋁用量的增加，速凝時(shí)間先逐漸縮短，然后速凝時(shí)間變長(zhǎng)，硫酸鋁的用量在50%，速凝效果最佳。圖2可見，自制絡(luò)合劑隨著比例的增加，速凝時(shí)間先減小后增加，當(dāng)自制絡(luò)合劑比例為23% 時(shí)，速凝效果最佳。圖3可見，隨著有機(jī)醇胺比例的增加，速凝時(shí)間越來越短，當(dāng)大于7% 時(shí)速凝時(shí)間趨于平緩。圖4可見，隨著無機(jī)酸比例的增加，速凝時(shí)間變化緩慢，但是通過對(duì)無堿速凝劑保存時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)無機(jī)酸比例在1% 時(shí)，無堿速凝劑不易分層，保存時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2無堿速凝劑與水泥的適應(yīng)性

無堿速凝劑對(duì)水泥具有適應(yīng)性的問題，試驗(yàn)采用基準(zhǔn)P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀東 P·O42.5水泥、鼎鑫P·O42.5水泥、大壩 P·O42.5水泥5種水泥，測(cè)試不同品種水泥凝結(jié)時(shí)間和水泥砂漿強(qiáng)度。

表1　無堿速凝劑在不同水泥凝結(jié)時(shí)間及砂漿強(qiáng)度

從表1中可以看出，所制得無堿速凝劑針對(duì)不同水泥均具有良好的適應(yīng)性，對(duì)基準(zhǔn)水泥無堿速凝劑摻量4% 以及曲寨水泥、冀東水泥、鼎鑫水泥、大壩水泥4種水泥無堿速凝劑摻量5% 均能滿足 JC477－2005一等品的要求，并且該無堿速凝劑對(duì)鼎鑫水泥、大壩水泥28d 砂漿抗壓強(qiáng)度幾乎沒有損失，對(duì)基準(zhǔn)水泥、曲寨水泥、冀東水泥能少量提高砂漿的28d 抗壓強(qiáng)度。

3　結(jié)論

（1）常溫合成的無堿速凝劑，工藝操作簡(jiǎn)單且降低能耗。

（2）合成無堿速凝劑最佳比例為：硫酸鋁質(zhì)量份數(shù)50%、自制絡(luò)合劑質(zhì)量份數(shù)23%、有機(jī)醇胺質(zhì)量份數(shù)7%、無機(jī)酸質(zhì)量份數(shù)1%。

（3）該無堿速凝劑具有摻量低、對(duì)不同水泥具有良好的適應(yīng)性，砂漿早期強(qiáng)度高且28d 抗壓強(qiáng)度比 ≥97% 以上，完全滿足 JC477－2005《噴射混凝土用速凝劑》的技術(shù)要求。

[1] 葛兆明，余成行，趙連義，等．混凝土外加劑[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012:118-127.

[2] 王子明．國(guó)內(nèi)外速凝劑研究以及應(yīng)用現(xiàn)狀[J]．中國(guó)混凝土外加劑，2015,4：10-15．

[3] 陳東揚(yáng)．噴射混凝土中的速凝劑[C]．全國(guó)混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)論文集[A]，2015：151-159.

［通訊地址］河北省石家莊市橋西區(qū)河北三楷深發(fā)科技股份有限公司（050000）

駱志超（1986－），男，助理工程師。