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  1. 產品類別  
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    影響液體速凝劑作用效果的試驗研究

    摘要: 液體速凝劑和粉狀速凝劑相比有很多優點,但液體速凝劑的促凝效果受許多因素的影響。為了分析影響其作用效果的因素,本文主要從萘系高效減水劑,高效氨基減水劑,速凝劑摻入方式,水泥品牌,速凝劑摻量這5 個方面對鋁酸鹽液體速凝劑凝結時間的影響進行了研究。


    關鍵詞: 液體速凝劑;作用效果;凝結時間
          目前,在隧道、涵洞等地下建筑物的混凝土噴錨支護中,濕法噴射混凝土以其粉塵含量低,回彈少等優點得到了越來越廣泛的應用,而液體速凝劑是濕法噴射混凝土中的重要組成成分,其效果的好壞直接影響到噴射混凝土的噴射質量。


          本試驗所用速凝劑是以鋁酸鹽為主要成分,包括增黏組分和早強組分的液體速凝劑。其中鋁酸鹽促凝組分,使水泥漿體迅速凝結硬化;增黏組分為長鏈大分子有機物,起“架橋”作用,使漿體更容易形成遠程凝聚結構 ;早強組分是為提高早期強度,進一步促進水泥漿體迅速凝結硬化。此液體速凝劑相比與粉狀速凝劑有很多優點,但它的使用效果受到多種因素的影響。本文研究了速凝劑摻入方式、水泥品牌、高效氨基減水劑、萘系高效減水劑及速凝劑摻量對水泥凈漿凝結時間的影響。


    1 試驗方案


          本試驗參照建材行業標準JC 477-92 對液體速凝劑進行凝結時間的測定。試驗原材料為自配鋁酸鹽液體速凝劑、高效氨基減水劑、萘系高效減水劑、普通硅酸鹽水泥42.5R、自來水。


    2 試驗數據及分析


          影響水泥凝結時間的因素很多,包括溫度、水泥品種、速凝劑摻入方式和摻量等。本文主要研究高效減水劑(氨基、萘系),速凝劑摻入方式,速凝劑摻量,及水泥品牌對凝結時間的影響。


    2.1 高效減水劑


          減水劑被廣泛應用于噴射混凝土中,其加入后可顯著減少用水量,降低水灰比,提高混凝土的強度。以下就高效減水劑(萘系、氨基)對鋁酸鹽液體速凝劑促凝效果的影響分別予以分析。


    2.1.1 萘系高效減水劑


          萘系高效減水劑具有成本較低、減水率較高、應用廣泛、與其它外加劑復合性能好、水泥適應性好等優點,其與鋁酸鹽液體速凝劑的協同作用效果測試數據如表1。


    2.1.2 氨基減水劑


          氨基減水劑具有減水率高、分散性好、緩凝作用較強等特點,為研究其與鋁酸鹽液體速凝劑的協同作用效果而進行試驗,數據如表2。


        從表1、表2中的數據分析可知,無論是摻入高效氨基減水劑還是萘系高效減水劑,都可以大大加快凝結速度,縮短凝結時間。這是因為減水劑都是表面活性劑,它具有吸附- 分散和潤濕作用,可以使水泥顆粒相互分散,漿體中的絮狀結構解體,釋放出其中包裹的水,有利于水泥礦物充分水化,這樣鋁酸鹽液體速凝劑可充分發揮其促凝作用。但兩種減水劑對速凝劑促凝效果的影響是有差異的,如下圖所示。


    2.2 摻入方式


          在噴射混凝土施工中,由于運輸、攪拌量大等因素,致使新拌混凝土不能立即與液體速凝劑在噴嘴處進行混合,因此摻入方式的影響顯得非常實用。本文選擇了以下兩種方式:方式1,與水泥拌合30 s后加入鋁酸鹽液體速凝劑 ;方式2,與水泥拌合30 s后放置15 min 加入鋁酸鹽液體速凝劑。試驗數據見表3。


    從表3 中的數據可知,按方式1 加入比按方式2 加入的促凝效果好。摻量為2.5%,按方式1 加入能達到技術要求,而按方式2 則不能達到技術要求。產生這種現象的原因應該與水泥的水化凝結有關。由此可以推測,鋁酸鹽液體速凝劑發揮作用的基本形式就是有利于水泥中組分的溶解,加速其水化進程,所以為了使鋁酸鹽液體速凝劑達到很好的促凝效果,必須采取一定措施,縮短速凝劑與新拌混凝土的混合間隔時間。


    2.3 水泥品牌


         該試驗所用鋁酸鹽液體速凝劑對不同品牌水泥的適應性是不同的,因此進行以下試驗,數據如表4所示。


    從表4 可以看出,水泥品牌的不同,凝結時間也相差較大??傮w來說,雁塔水泥和盾石水泥的凝結時間在2.5%~3.5%達到技術要求,秦嶺水泥在摻量為3.0%時符合技術要求,玉峰水泥2.5%時達到技術標準。水泥品牌的不同,鋁酸鹽液體速凝劑的促凝效果也不同,產生這種現象的原因是 :不同品牌水泥,其中的礦物原料有差異,水化程度不同,與鋁酸鹽液體速凝劑的適應性也有差異。所以在原材料確定之后,應對水泥的適應性進行試驗,及時進行調整,以確保施工性能。


    2.4 速凝劑摻量


          根據JC477-92標準規定,速凝劑摻量必須滿足初凝時間2 300 s,終凝時間2 600 s。 從摻量與時間的關系中可以看出,速凝劑摻量并不是越大越好,在兼顧成本和促凝效果的前提下,有一個最佳摻量的問題,本試驗的最佳摻量為2.5%。


          產生這一現象的原因可能是 :速凝劑摻量過大,導致水泥與速凝劑迅速發生反應,生成大量的水化產物,這些產物包裹在未水化的水泥顆粒表面,使水泥顆粒之間無法很好地與水接觸進行水化,從而影響了速凝劑的促凝效果。因此在施工條件確定之后,必須進行試驗,找出最佳摻量,以確保施工性能和成本兩不誤。


    3 結論


    (1) 高效減水劑(氨基、萘系)與鋁酸鹽液體速凝劑協同作用可顯著加快水泥的凝結速度。


    (2) 速凝劑的摻入方式對水泥的凝結時間有很大影響,總體來說,先摻優于后摻。


    (3) 速凝劑的摻量有一個最佳值,并非摻量越大越好。


    (4) 鋁酸鹽液體速凝劑與不同水泥的適應性是不同的。所以在原材料確定之后,應對水泥的適應性進行試驗,及時進行調整,以確保施工性能。

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