本試驗(yàn)所用速凝劑是以鋁酸鹽為主要成分,包括增黏組分和早強(qiáng)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(jié)硬化;增黏組分為長(zhǎng)鏈大分子有機(jī)物,起“架橋”作用,使?jié){體更容易形成遠(yuǎn)程凝聚結(jié)構(gòu) ;早強(qiáng)組分是為提高早期強(qiáng)度,進(jìn)一步促進(jìn)水泥漿體迅速凝結(jié)硬化。此液體速凝劑相比與粉狀速凝劑有很多優(yōu)點(diǎn),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(duì)水泥凈漿凝結(jié)時(shí)間的影響。
1 試驗(yàn)方案
本試驗(yàn)參照建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC 477-92 對(duì)液體速凝劑進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定。試驗(yàn)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(yàn)數(shù)據(jù)及分析
影響水泥凝結(jié)時(shí)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(duì)凝結(jié)時(shí)間的影響。
2.1 高效減水劑
減水劑被廣泛應(yīng)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(qiáng)度。以下就高效減水劑(萘系、氨基)對(duì)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(yīng)用廣泛、與其它外加劑復(fù)合性能好、水泥適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果測(cè)試數(shù)據(jù)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(qiáng)等特點(diǎn),為研究其與鋁酸鹽液體速凝劑的協(xié)同作用效果而進(jìn)行試驗(yàn),數(shù)據(jù)如表2。
從表1、表2中的數(shù)據(jù)分析可知,無(wú)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(jié)速度,縮短凝結(jié)時(shí)間。這是因?yàn)闇p水劑都是表面活性劑,它具有吸附- 分散和潤(rùn)濕作用,可以使水泥顆粒相互分散,漿體中的絮狀結(jié)構(gòu)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(fā)揮其促凝作用。但兩種減水劑對(duì)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(yùn)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(jìn)行混合,因此摻入方式的影響顯得非常實(shí)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(yàn)數(shù)據(jù)見表3。
從表3 中的數(shù)據(jù)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(dá)到技術(shù)要求,而按方式2 則不能達(dá)到技術(shù)要求。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因應(yīng)該與水泥的水化凝結(jié)有關(guān)。由此可以推測(cè),鋁酸鹽液體速凝劑發(fā)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(jìn)程,所以為了使鋁酸鹽液體速凝劑達(dá)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(shí)間。
2.3 水泥品牌
該試驗(yàn)所用鋁酸鹽液體速凝劑對(duì)不同品牌水泥的適應(yīng)性是不同的,因此進(jìn)行以下試驗(yàn),數(shù)據(jù)如表4所示。
從表4 可以看出,水泥品牌的不同,凝結(jié)時(shí)間也相差較大??傮w來說,雁塔水泥和盾石水泥的凝結(jié)時(shí)間在2.5%~3.5%達(dá)到技術(shù)要求,秦嶺水泥在摻量為3.0%時(shí)符合技術(shù)要求,玉峰水泥2.5%時(shí)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。水泥品牌的不同,鋁酸鹽液體速凝劑的促凝效果也不同,產(chǎn)生這種現(xiàn)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(yīng)性也有差異。所以在原材料確定之后,應(yīng)對(duì)水泥的適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn),及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,以確保施工性能。
2.4 速凝劑摻量
根據(jù)JC477-92標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,速凝劑摻量必須滿足初凝時(shí)間² 300 s,終凝時(shí)間² 600 s。 從摻量與時(shí)間的關(guān)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(gè)最佳摻量的問題,本試驗(yàn)的最佳摻量為2.5%。
產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是 :速凝劑摻量過大,導(dǎo)致水泥與速凝劑迅速發(fā)生反應(yīng),生成大量的水化產(chǎn)物,這些產(chǎn)物包裹在未水化的水泥顆粒表面,使水泥顆粒之間無(wú)法很好地與水接觸進(jìn)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(jìn)行試驗(yàn),找出最佳摻量,以確保施工性能和成本兩不誤。
3 結(jié)論
(1) 高效減水劑(氨基、萘系)與鋁酸鹽液體速凝劑協(xié)同作用可顯著加快水泥的凝結(jié)速度。
(2) 速凝劑的摻入方式對(duì)水泥的凝結(jié)時(shí)間有很大影響,總體來說,先摻優(yōu)于后摻。
(3) 速凝劑的摻量有一個(gè)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(yīng)性是不同的。所以在原材料確定之后,應(yīng)對(duì)水泥的適應(yīng)性進(jìn)行試驗(yàn),及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,以確保施工性能。