新型无碱液体速凝剂的研制与优化.pdf

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1、新型无碱液体速凝剂的研制与优化秦廉张雄张永娟（同济大学建筑材料研究所上海200092）摘要：本文介绍了新型无碱液体速凝剂的研制与优化方法，采用无机、有机物质复合的研制路线，使用硫酸盐和中性钠盐作为主要促凝物质，并利用高分子物质对速凝剂进行优化，如使用醇胺类聚合物提高砂浆的1d强度，使用酰胺类聚合物来改善喷射混凝土的粘聚性，以提高喷射混凝土与基体的粘结力，降低喷射过程中的回弹量。优化后的无碱液体速凝剂完全满足《喷射混凝土咏速凝剂》标准中的一等品要求，在合时的掺量下，使水泥在3min内初凝，6min内终凝，1d强度大于1

2、2MPa，28d强度保有率达94%以上，后期强度基本无损失。并与国内外著名品牌的速凝剂相比较，发现本速凝剂的性能优于同类产品。此外研制出的速凝剂原料成本低廉，仅为1000元/吨左右，工业化生产方法简单，适合工业化大批量生产，可以弥补国内无碱速凝剂产品单一的现状。关键词：无碱速凝剂；高强；粘结力；工业化生产1．引言[1]我国于2005年8月1日开始执行JC477-2005《喷射混凝土用速凝剂》标准，取代JC477-1992[2]《喷射混凝土用速凝剂》标准，其中增列了液体速凝剂的技术要求、试验方法。这体现了速凝剂的发展趋

3、势，即由固体粉末状速凝剂向液体速凝剂的转变。尽管标准中没有提到无碱速凝剂，但是[3]可以发现无碱速凝剂正逐步取代传统的碱性速凝剂。无碱液体速凝剂，近些年得到越来越多的应用，尤其是在日本、欧洲等发达国家，几乎不存在[4]碱性速凝剂，国内也开始越来越多采用无碱液体速凝剂。与碱性速凝剂相比其优点在于：（1）呈中性或微酸性，不会对施工人员的皮肤和身体健康产生腐蚀性损伤；（2）早期强度高和后期强度保有率高，胶砂试件的1d强度可超过15MPa，后期强度保有率可达90%～100%，甚至更高；（3）对混凝土耐久性无不良影响：由于无碱

4、速凝剂不像碱性速凝剂含有大量的碱性物质，这样就极大程度上降低了由于碱性物质的引入对混凝土造成的破坏作用，如碱骨料反应；同时严格限制-了Cl的含量，这样就降低了钢筋锈蚀的可能性；（4）有的无碱速凝剂中含有增粘成分，如纤维素、甲基丙烯酸等物质，在喷射过程中可降低粉尘浓度和回弹量等，从而保护施工人员的身体健康以及降低材料的浪费。但是无碱速凝剂也存在自身的缺点：（1）掺量偏高：由于液体速凝剂均为可溶于水的速凝物质的水溶液，因此有效速凝物质不多；另外非碱性物质的速凝效果普遍低于碱性物质。因此相同掺量下无碱液体速凝剂的速凝效果比

5、碱性速凝剂的效果要差很多；（2）价格偏贵：一般无碱速凝剂的价格为碱性速凝剂的2倍左右，甚至更高，这也一定程度上制约了其使用范围；（3）成型产品不多：尽管很多学者和企业单位都在进行相关的科研工作，也取得了一定的进展，但真正投入生产并投入市场的成型产品还不多见，主要还是我国对于这方面的技术不成熟，原料的成本和生产的难度造成很少有成型的无碱液体速凝剂面市。目前在一些跨国外加剂生产企业拥有这样的技术，如麦斯特建材公司以及西卡化学外加剂公司等，但价格均十分昂贵。因此，本研究即在于深化对无碱液体速凝剂的研究，并对其生产工艺进行探

6、讨，以达到实际生产并应用于工程的目的。2．试验方法与内容2.1试验原料主要速凝成份：工业级硫酸盐、粉末状钠盐，二者均易溶于水，辅助优化成份：醇胺类聚合物和酰胺类聚合物，用于改善喷射混凝土的强度和粘结性能。水泥：宁国海螺P.O42.5水泥、华新P.O42.5水泥、宁国海螺P.O52.5水泥、基准P.O52.5水泥；各水泥熟料矿物组成成分表如下：表1水泥熟料矿物组成成分表水泥C3S/%C2S/%C3A/%C4AF/%海螺水泥55.614.86.216.7华新水泥53.215.76.517.6基准水泥60.616.25.8

7、14.8砂：ISO标准砂；水：饮用水。2.2试验方案2.2.1无碱液体速凝剂的研制根据前期查询资料和相关资料，并通过一系列探索实验得出的结果，确定本无碱速凝剂的配方如下：硫酸盐：30~50%、钠盐2%~10%、水：40%~60%，将固体物质加热使其完全溶解。研制出来的无碱速凝剂应符合下列技术参数，见表2：表2掺速凝剂净浆及硬化净浆的性能要求试验项目产品净浆砂浆等级初凝时间/min:sec终凝时间/min:sec1d抗压强度/MPa28d抗压强度比/%一等品≤3:00≤8:00≥7.0≥75合格品≤5:00≤12:00

8、≥6.0≥70在满足上述技术性能的基础上，研制出的速凝剂还应对施工人员的身体健康无伤害作用，对混凝土性能无不利影响，特别是不能影响混凝土的耐久性。2.2.2无碱液体速凝剂的优化2.2.2.1醇胺类聚合物对速凝剂性能的影响选用醇胺类聚合物作为早强剂来使用，通过试验确定其最佳掺量，从而使水泥的凝结时间缩短的同时早期强度有一定幅度的增加，使研制出的速