一种无碱液体速凝剂的合成及性能研究

马临涛，韩良满

（中国水利水电科学研究院，北京 100038）

0 前言

传统速凝剂大多数是高碱性的粉状物质，对混凝土的后期强度发展很不利，会发生大幅度强度降低，对施工人员也有一定的伤害，因此速凝剂的研究正朝着无碱(低碱)液态方向发展。国外已经研究使用了无碱、液态速凝剂, 在工程中取得了很好的效果。开发无碱液态混凝土速凝剂已成为我国速凝剂发展的当务之急。但是我国目前没有专门的液体速凝剂的国家标准，JC477-2005是以粉末速凝剂为主，在参考粉末速凝剂的基础上写的一种速凝剂的检测方法，实践证明，这个标准液体速凝剂检测部分存在很大问题[1]。

1 原材料

（1）合成原料：无机化工原料A，工业级；无机化工原料B，工业级；有机化工原料C，工业级；有机化工原料D，工业级；调节剂E，自制；溶剂：水。

（2）检测原料：基准水泥，河南孟店水泥P·O42.5，河北奎山水泥P·O42.5，唐山皇苑水泥P·S 32.5，自治SK速凝剂，标准砂。

2 试验方法

2.1 合成路线

将原料A、B、C、D以一定比例加入带有温度控制器、搅拌器的四口烧瓶，加水、边搅拌边加热至80℃，保温至原料全部溶解，降温至0℃以下，加自制调节剂E，加水调节至40%浓度，得无色透明液体速凝剂，代号SK。

2.2 检测方法

（1）掺速凝剂的水泥凝结时间和水泥砂浆强度：按照JC 477―2005《喷射混凝土用速凝剂》；

（2）未掺速凝剂的水泥砂浆强度：按照GB/T 17671―1999《水泥胶砂强度检验方法》；

（3）水泥砂浆干缩试验：按照JC/T 603－2004《水泥砂浆干缩试验方法》。

3 结果与讨论

3.1 SK速凝剂配方的确定

SK速凝剂合成时先根据凝结时间是否符合JC477－2005二等品以上要求，淘汰了一部分合成样品，然后对符合凝结时间要求的样品做了1d抗压强度、抗折强度和28d抗压强度比、抗折强度，最终确定综合性能最好的样品，对其做较为全面的性能检测，以最终确定产品配方。

图1中SK-004、8、15～20由于合成样品为悬浊液或者有沉淀，没有做凝结时间检测。SK-010、012等符合JC475－2005凝结时间一等品的要求。SK-002、005、009、011、013、014也达到或接近二等品凝结时间要求，进一步做抗压强度比和抗折强度检测，以确定产品配方。

图1 SK样品凝结时间

表1 SK系列速凝剂样品抗折强度及抗压强度比

由表1可知，符合一天抗压强度大于7.0MPa，28d抗压强度比大于70%的有SK-010和SK-012两个样品，由于SK-012 1d抗压强度和抗折强度明显低于SK-010，所以确定SK-010及其改进样品为最佳研究方向。

所得速凝剂主要物性特点：产品无色透明，溶液呈现酸性，pH值3左右，密度为1.250～1.336g/cm3（和产品浓度有关）、早期强度高，1d抗压强度在掺量8%时可达20MPa，远高于JC477－2005一等品的要求。28d抗压强度比达到或超过100%。该产品生产设备简单，工艺易于操作，生产投资小，产品长期（6个月）保存保持稳定，低温下不结晶，无腐蚀，无刺激性，对水泥无不良影响。

3.2 SK速凝剂与水泥的适应性

速凝剂和减水剂一样，对水泥都有个适应性的问题，我们随机的选了三种水泥：孟店水泥 P·O42.5；皇苑水泥P·S32.5；奎山水泥P·O42.5。另外加上基准水泥。

喷射混凝土使用水泥一般为普通硅酸盐水泥P·O42.5及以上等级，由表2可知，速凝剂SK对所选的三种P·O42.5水泥均有较好的适应性，1d抗压强度远远高于JC477- 2005要求的7.0MPa的一等品的标准，而28d抗压强度及抗压强度比远大于标准70%的要求，都说明无碱速凝剂不但对后期强度没有破坏，反而少量的提高了砂浆的后期强度；而对皇苑·S32.5水泥，由于强度等级较低，1d抗压强度较低，28d抗压强度比仍达到93.2%，说明SK系列无碱速凝剂由于碱含量低对水泥及砂浆的后期强度基本没有破坏，且具有较好的适应性。

表2 SK系列速凝剂在不同水泥上抗折强度及抗压强度比

3.3 SK无碱液体速凝剂的干缩性能

我们对上述三种水泥按照JC/T 603－2004《水泥砂浆干缩试验方法》进行了添加速凝剂的砂浆干缩试验，得到结果见图2。

图2 无碱液体速凝剂对砂浆干缩的影响

由图2可以看出，添加了速凝剂的砂浆的干缩量明显增加，添加无碱速凝剂的砂浆干缩比不加速凝剂的砂浆干缩增加1.2～1.5倍，一般含碱或高碱速凝剂使砂浆干缩的增加量在1.5～2.0倍[2]。说明无碱速凝剂对砂浆干缩影响比普通速凝剂要小些，但是在一些对干缩要求严格的工程中还是要和膨胀剂等减少收缩的外加剂配合使用。

从前面试验结果可知，SK系列无碱液体速凝剂是一种对水泥适应性广、对混凝土干缩影响小、性能优异的混凝土添加剂，可广泛应用于各种工程中。

[1]李国新，杨秦莉，伍勇华等.浅谈喷射混凝土用速凝剂JC477- 2005.标准检测存在的问题[J].混凝土，2006（ 3）：22～24.

[2]曾文渊，黄煜镔.速凝剂对喷射混凝土耐久性的不利影响浅析[J].建筑技术开发， 2002（9）：30～31.