不同缓凝剂与减水剂对无碱速凝剂的影响

罗中天 李茜茜 Serina Ng*

1.石家庄市长安育才建材有限公司 河北石家庄 051530；2.河北省混凝土用功能性材料工程技术研究中心 河北石家庄 051530；3.河北省建筑化学添加剂产业技术研究院 河北石家庄 051530

喷射混凝土是指借助压缩空气或其他动力输送，将混凝土拌合物或预拌混凝土通过充气管道送入喷射设备，高速喷射至受喷面后快速凝结硬化所形成的一种混凝土[1]。喷射混凝土的喷射方式一般分为干喷与湿喷，由于干喷施工条件苛刻，对人体危害较大，现在主要以湿喷为主[2]。液体速凝剂是喷射混凝土湿喷工艺中必不可少的外加剂，具有凝结硬化速度快、匀质性好、施工速度快、施工粉尘少等优点[3]。

液体速凝剂一般根据碱含量可分为有碱速凝剂、无碱速凝剂、低碱速凝剂[4]。研究表明，有碱速凝剂是消耗水泥种的石膏，从而促进水泥凝结[5]；无碱或低碱速凝剂是与水泥中的铝酸三钙反应形成针状钙矾石，从而促进水泥凝结[6]。

在混凝土生产过程中掺入一定水泥比例的减水剂，可以在减少混凝土单位用水量的同时有效地增加混凝土的坍落度，提高混凝土的流动性，且改善混凝土的泌水现象和提高混凝土的保水性能[7]。为了能使混凝土更好的工作，一般会在减水剂中加入缓凝剂提高工作效率[8]，有些混凝土也会加入一点HPMC增加一点混凝土黏聚性，从而提高混凝土状态。

本文研究了减水剂、缓凝剂对无碱速凝剂的影响，又进一步研究了白糖、三聚磷酸钠两组缓凝成分分别混入减水剂对速凝剂凝结时间、一天抗压强度的影响，再加入HPMC，再次对比缓凝剂凝结时间和一天抗压强度的影响。

1 实验方法

1.1 原材料

无碱速凝剂WJ-B(由公司自产)、白糖BT(工业级)、三聚磷酸钠SJ(工业级)、葡萄糖酸钠PN(工业级)、硫代硫酸钠LD(工业级)、HPMC(工业级)、S5减水剂(具有减水作用由公司自产)、P3减水剂(具有减水作用由公司自产)、C7减水剂(具有保坍减水作用由公司自产)、重龙山水泥、峨胜水泥、尧柏水泥、ISO标准砂。

1.2 测试方法

无碱速凝剂掺量分别为重龙山水泥7.5%、尧柏水泥5.5%、峨胜水泥6.5%，试验方法按照GB/T 35159-2017《喷射混凝土用速凝剂》所规定的液体速凝剂净浆凝结时间和砂浆抗压强度的测试方法进行。

2 结果与分析

2.1 减水剂与缓凝剂的选择

所用水泥为峨胜水泥，无碱速凝剂WJ-B掺量为6.5%，改变加入的缓凝剂种类及用量，试验数据见表1、表2：

表1 不同缓凝剂对速凝剂凝结时间影响

从表1可以看出，缓凝剂在0.015%掺量时，基本不影响初凝时间，终凝时间略微延长;在0.03%掺量时，白糖的缓凝效果最好，三聚磷酸钠的缓凝效果最差，因此，选用这两个缓凝剂做对比。

从表2可以看出，掺量在0.08%减水剂中，C7对于速凝剂有缓凝作用，S5对速凝剂有促凝作用，P3对于速凝剂初凝有促进作用而对终凝有缓凝作用，因此，选择对速凝剂有缓凝作用的减水剂C7。

表2 不同减水剂对速凝剂凝结时间影响

表3 试验所加速凝剂、减水剂、缓凝剂的种类及掺量

2.2 减水剂、缓凝剂混合加入对速凝剂凝结时间的影响

2.2.1 对初凝时间的影响

从图1可以看出，对于重龙山水泥，减水剂C7对初凝没有影响，白糖、三聚磷酸钠以及HPMC对于水泥的初凝时间均没有影响；对于尧柏水泥，减水剂C7对初凝没有影响，白糖、三聚磷酸钠对初凝时间都没有影响，再加入HPMC反而加快了初凝时间，三聚磷酸钠比白糖微快，单独加入HPMC会略微加快初凝时间；对于峨胜水泥，减水剂C7延缓初凝，白糖、三聚磷酸钠加入后会延缓初凝时间，白糖比三聚磷酸钠略微延缓，加入HPMC后影响不大，无碱速凝剂单独加入HPMC对初凝时间没有影响。

图1 缓凝成分混入减水剂对掺无碱速凝剂水泥净浆初凝时间影响

2.2.2 对终凝时间的影响

图2可以看出，对于重龙山水泥，减水剂C7会延缓终凝，加入三聚磷酸钠终凝时间比加入白糖快，之后再加入HPMC也一样，而无碱速凝剂单独加入HPMC反而大幅度延长了终凝时间；对于尧柏水泥，减水剂C7会延缓终凝，白糖对终凝时间没有影响，三聚磷酸钠加快了终凝时间，加入HPMC后无论是白糖还是三聚磷酸钠都加快了终凝时间，无碱速凝剂单独掺入HPMC会延缓终凝时间；对于峨胜水泥，减水剂C7对终凝没有影响，加入三聚磷酸钠会加快终凝时间，加入白糖会延缓终凝时间，再加入HPMC后，白糖、三聚磷酸钠均会加快终凝时间，速凝剂单独加入HPMC对终凝时间没有影响。

图2 缓凝成分混入减水剂对掺无碱速凝剂水泥净浆终凝时间影响

2.3 减水剂、缓凝剂混合加入对速凝剂一天抗压强度的影响

从图3可以看出，对于重龙山水泥，减水剂C7对一天强度没有影响，无碱速凝剂加入减水剂与缓凝剂后，一天抗压强度会有所下降，其中白糖降低较明显(约4MPa)，三聚磷酸钠降低约1MPa，无碱速凝剂单独加入HPMC对一天抗压强度没有影响；对于尧柏水泥，减水剂C7对一天抗压强度没有影响，加入白糖后一天抗压强度下降了约2MPa，三聚磷酸钠下降了约1MPa，再加入HPMC后，一天抗压强度略微提高，但无碱速凝剂单独加入HPMC对一天抗压强度没有影响；对于峨胜水泥，减水剂C7对一天抗压强度没有影响，加入白糖一天强度下降约2.5MPa，三聚磷酸钠下降约2MPa，加入HPMC会降低一天抗压强度，无碱速凝剂单独加入HPMC对一天抗压强度没有影响。

图3 缓凝成分混入减水剂对掺无碱速凝剂水泥砂浆1d抗压强度影响

3 结论

减水剂S5对速凝剂有促凝作用，减水剂P3对于速凝剂初凝有促进作用而对终凝有缓凝作用，减水剂C7对于速凝剂初终凝结时间有延缓作用，对一天强度没有影响；白糖、三聚磷酸钠、葡萄糖酸钠、硫代硫酸钠对无碱速凝剂都具有一定缓凝作用，其中白糖对无碱速凝剂缓凝效果最好，三聚磷酸钠对无碱速凝剂缓凝效果最差；白糖、三聚磷酸钠的掺量在0.03%时，与0.08%减水剂C7混合掺入，对于无碱速凝剂初凝时间没有影响，而对于终凝时间稍微加快，说明缓凝剂的加入能减弱减水剂对无碱速凝剂终凝时间的影响，三聚磷酸钠的加快效果要比白糖快；对于一天强度来说，无论是三聚磷酸钠还是白糖都降低了无碱速凝剂的一天强度，白糖比三聚磷酸钠的降强效果更明显，再加入0.0015%HPMC后，初终凝结时间比没有加的要慢，一天强度也会略微增强。

而无碱速凝剂单独加入0.0015%HPMC，对于三种水泥初凝时间没有影响，对于重龙山水泥终凝有明显延长，对于其他两种水泥没有影响，对三种水泥一天抗压强度没有影响。