一种常温合成无碱速凝剂的方法及性能研究

2016-12-07骆志超李全堂

商品混凝土 2016年6期

关键词：硫酸铝速凝剂份数

骆志超，李全堂

（1.河北三楷深发科技股份有限公司，河北　石家庄　050000；2.中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西　西安　710000）

一种常温合成无碱速凝剂的方法及性能研究

骆志超1，李全堂2

（1.河北三楷深发科技股份有限公司，河北石家庄050000；2.中铁十二局集团第一工程有限公司，陕西西安710000）

采用硫酸铝（100～150目）、自制配位剂、有机醇胺、无机酸等，在常温条件下，制备无碱速凝剂，并研究该无碱速凝剂对不同水泥的适应性。试验结果表明：在常温条件下制备的无碱速凝剂可降低能耗且具有很好的适应性，在掺量4%～6% 时，水泥初凝时间不超过5min，终凝时间不超过10min，1d 抗压强度均大于7MPa，28d 抗压强度比均大于90%。

常温；无碱速凝剂；适应性能；凝结时间

0　引言

速凝剂是混凝土调凝剂的一种，它能够使混凝土在很短的时间内凝结、硬化，因而广泛应用于喷射混凝土、灌装止水混凝土及抢修补强工程中[1]。目前，我国喷射混凝土分为干喷法与湿喷法，干喷法采用粉状速凝剂，因其污染大、强度损失大这些固有的缺陷，不能满足工程施工的环保要求[2]。湿喷法采用液体速凝剂，液体无碱速凝剂对皮肤腐蚀性小，由于后期强度损失小、并显著改善施工条件和提高工程质量等特点[3]，已成为当前喷射混凝土施工的主流产品。目前，市场上的无碱速凝剂良莠不齐、稳定性差，多采用在50～80℃ 生产，生产过程能耗大，并且产品存在与不同水泥、掺合料以及外加剂适应性不稳定等问题。本技术研究了如何在常温体系下制备无碱速凝剂，节省了生产能耗，利于节能减排，符合国家可持续发展的战略。

1　试验方法

1.1原材料

（1）合成原材料：

硫酸铝（100～150目）、自制配位剂、有机醇胺、无机酸等。

（2）检测原材料：

水泥：基准 P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀东P·O42.5水泥、鼎鑫 P·O42.5水泥、大坝 P·O42.5水泥。

砂： ISO 标准砂。

水：自来水。

1.2合成路线

试验方案：硫酸铝质量份数20%～70%、自制络合剂质量份数20%～30%、有机醇胺质量份数3%～10%、无机酸质量份数0.5%～2%

试验步骤：常温条件下，将水、自制配位剂按照一定比例加入到四口烧瓶中，在搅拌条件下加入1/2硫酸铝，搅拌1.5h 加入有机醇胺，随后，加入剩余的1/2硫酸铝，搅拌1.5h，最后加入无机酸，制得浓度为48% 的无碱速凝剂。

1.3检测方法

（1）按照 JC477－2005《喷射混凝土用速凝剂》测试水泥凝结时间和水泥砂浆强度。

2　结果与讨论

2.1各组分对水泥凝结时间的影响

以基准水泥为胶凝材料，无碱速凝剂掺量4%，按照水泥凝结时间测试的方法，考察速凝剂各组分硫酸铝、自制配位剂、有机醇胺、无机酸在不同质量比例中对水泥凝结时间的影响，结果见图1～4。

图1　硫酸铝对凝结时间的影响

图2　自制络合剂对凝结时间的影响

图3　有机醇胺对凝结时间的影响

图4　无机酸对凝结时间的影响

由图1可见，随着硫酸铝用量的增加，速凝时间先逐渐缩短，然后速凝时间变长，硫酸铝的用量在50%，速凝效果最佳。图2可见，自制络合剂随着比例的增加，速凝时间先减小后增加，当自制络合剂比例为23% 时，速凝效果最佳。图3可见，随着有机醇胺比例的增加，速凝时间越来越短，当大于7% 时速凝时间趋于平缓。图4可见，随着无机酸比例的增加，速凝时间变化缓慢，但是通过对无碱速凝剂保存时间的观察，发现无机酸比例在1% 时，无碱速凝剂不易分层，保存时间较长。

2.2无碱速凝剂与水泥的适应性

无碱速凝剂对水泥具有适应性的问题，试验采用基准P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀东 P·O42.5水泥、鼎鑫P·O42.5水泥、大坝 P·O42.5水泥5种水泥，测试不同品种水泥凝结时间和水泥砂浆强度。

表1　无碱速凝剂在不同水泥凝结时间及砂浆强度

从表1中可以看出，所制得无碱速凝剂针对不同水泥均具有良好的适应性，对基准水泥无碱速凝剂掺量4% 以及曲寨水泥、冀东水泥、鼎鑫水泥、大坝水泥4种水泥无碱速凝剂掺量5% 均能满足 JC477－2005一等品的要求，并且该无碱速凝剂对鼎鑫水泥、大坝水泥28d 砂浆抗压强度几乎没有损失，对基准水泥、曲寨水泥、冀东水泥能少量提高砂浆的28d 抗压强度。