液體無堿速凝劑的制備與應(yīng)用技術(shù)探究

黃文明　胡從文　仝浩勝　陳明中　魏運(yùn)權(quán)

摘要：速凝劑作為一種混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑，在當(dāng)今建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛?，F(xiàn)如今，由于建筑行業(yè)對(duì)速凝劑的要求不斷增加，因此在速凝劑制備中，要強(qiáng)化其速凝效果、保證長(zhǎng)期耐久性、降低強(qiáng)度損失，這也推動(dòng)了速凝劑朝向高性能、無堿液態(tài)方向發(fā)展，無堿液體速凝劑更是濕噴射混凝土必須的新型材料?；诖耍疚氖紫忍岢鲆后w無堿速凝劑的制備方法，進(jìn)而提出液體無堿速凝劑的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：液體無堿速凝劑;應(yīng)用技術(shù);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(dāng)今混凝土制備當(dāng)中的應(yīng)用愈加廣泛。近些年來濕法噴射混凝土技術(shù)由于回彈性低，所以不會(huì)對(duì)施工環(huán)境造成影響，還可以保障施工效率，已經(jīng)取代了傳統(tǒng)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(qiáng)度、耐滲性會(huì)逐漸下降，而無堿液體速凝劑可以保證混凝土的后期強(qiáng)度、提升抗?jié)B性，所以液體無堿速凝劑被各大企業(yè)廣泛關(guān)注，在工程項(xiàng)目中的應(yīng)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(luò)合溶液;二乙醇胺，分析純;穩(wěn)定劑，陽離子表面活性劑和自來水。水泥采用P·0425;砂;ISO標(biāo)準(zhǔn)砂。

1.2使用設(shè)備

設(shè)備主要是包括是你稠度凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀、水泥恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱、水泥膠砂振動(dòng)臺(tái)、壓力試驗(yàn)機(jī)、數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱、恒溫水浴鍋、增力電動(dòng)攪拌器、掃描電鏡、X射線衍射儀、數(shù)顯酸度計(jì)、比重計(jì)。

1.3測(cè)試與表征

各類測(cè)試參數(shù)嚴(yán)格按照《混凝土外加劑均質(zhì)性試驗(yàn)方法》進(jìn)行，包括密度、含堿量、PH值、固含量。在速凝劑試驗(yàn)過程中需要采用目測(cè)方法，一段時(shí)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(jì)對(duì)速凝劑粘度進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)溫度控制在20℃。凈漿凝結(jié)時(shí)間、砂漿強(qiáng)度按照《噴射被混凝土用速凝劑》標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施。

使用XRD對(duì)兩個(gè)水泥凈漿水化樣的物相變化進(jìn)行測(cè)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(shí)、1天試驗(yàn)對(duì)比。使用SEM觀察兩個(gè)水泥砂漿的顯微結(jié)構(gòu)。XRD和SEM試樣制備當(dāng)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(guī)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(jìn)行對(duì)比。

1.3制備

首先使用80℃水浴進(jìn)行加熱處理，在三口燒瓶當(dāng)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(luò)合溶液，保持恒溫?cái)嚢?.5小時(shí)，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(jìn)行加熱處理，在三口燒瓶當(dāng)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(luò)合溶液，保持恒溫?cái)嚢?.5小時(shí)，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(wěn)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(zhǎng)速凝劑的存儲(chǔ)時(shí)間，加入一定量的穩(wěn)定劑，用量為速凝劑的0.8%，添加穩(wěn)定劑時(shí)必須要緩緩進(jìn)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(biāo)為：（1）性狀。無色或微黃色懸浮液體;（2）含堿量經(jīng)測(cè)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(huán)境下的粘度為150±50/（mPa· s）;（8）穩(wěn)定期在90天以上。

2.液體無堿速凝劑應(yīng)用技術(shù)的注意事項(xiàng)與影響

2.1凝結(jié)時(shí)間

在速凝劑制備完成之后，進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)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(jié)時(shí)間。通過實(shí)際應(yīng)用可知，隨著速凝劑使用數(shù)量不斷增加，其凝結(jié)時(shí)間也不斷降低，在速凝劑加入量在6%時(shí)，此時(shí)P·042.5水泥達(dá)到了一等品速凝劑對(duì)凝結(jié)時(shí)間的要求，初凝時(shí)間為2.4min，終凝時(shí)間6.0min。在實(shí)際應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)，在加入了速凝劑之后，此時(shí)漿液的粘稠度快速增長(zhǎng)，提升了水泥漿液的粘附性。

2.2膠砂強(qiáng)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(diǎn)觀察不同速凝劑使用量對(duì)膠砂強(qiáng)度的影響。在試驗(yàn)當(dāng)中，5-8%速凝劑摻入量?jī)?nèi)，速凝劑摻入量增加，其抗壓強(qiáng)度也有所增加，1d后抗折強(qiáng)度為峰形，先增后減，摻入量在6%時(shí)得到最大值。28d的抗折強(qiáng)度會(huì)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(qiáng)度會(huì)隨著速凝劑摻入量先增加后減少，此時(shí)摻入量在5%時(shí)取最大值，在摻入量在5-8%時(shí)，28d抗壓強(qiáng)度都超過了100%。

2.3速凝劑和水泥的適應(yīng)性

適應(yīng)性包括膠砂1d、凈漿凝結(jié)時(shí)間、28d抗壓強(qiáng)度比。在實(shí)際應(yīng)用中，采用了水泥凈漿凝結(jié)試驗(yàn)，水灰比為0.4;水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)的水灰比為0.5%，膠砂比為1：1.5。從中可以發(fā)現(xiàn)，速凝劑當(dāng)中的P·042.5水泥具有良好的促進(jìn)凝結(jié)作用。水泥在加入了7%速凝劑時(shí)，初凝時(shí)間不超過3分鐘、終凝時(shí)間不超過8分鐘，符合文件標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了一等品的要求。在加入了速凝劑之后，多個(gè)試樣1d抗壓強(qiáng)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(qiáng)度大于7MPa要求;28d抗壓強(qiáng)度超過了95%，符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.4水泥試樣XRD與SEM

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

結(jié)束語

綜上所述，本文所提出的速凝劑制備方案具有強(qiáng)度高、凝結(jié)速度快、28d抗壓強(qiáng)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(gè)度，如果加入量過大會(huì)降低抗折強(qiáng)度。因此速凝劑摻量應(yīng)控制在6-8%范圍，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也具有良好的使用特性。

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