液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究
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引言速凝剂是一种能使水泥浆体、水泥砂浆和水泥混凝土快速凝结硬化的化学外加剂,是水泥基材料喷射施工中必不可少的一种外加剂[1-3]。
近年来,随着矿山开采力度的加大,隧道工程和大坝工程的大量建设,喷锚支护、二次衬砌、护坡、抢修加固及止水堵漏作业量越来越大,这些工程往往采用喷射混凝土施工,对速凝剂的需求量连年增加。
传统的速凝剂为有碱粉体速凝剂,只能满足干喷工艺。
随后开发生产并推广应用有碱液体速凝剂,虽能满足湿喷工艺,但仍因为碱含量高而受到工程界诟病。
无收稿日期:2020-12-28碱液体速凝剂的成功开发生产与推广应用,有效解决了采用传统粉状速凝剂干喷混凝土存在的粉尘量大、混凝土喷射后回弹量大以及混凝土后期强度保留度低等问题,也有效解决了采用有碱液体速凝剂湿喷混凝土存在的空气腐蚀性强、混凝土内部存在碱-骨料反应潜在危害等问题,有助于改善喷射施工环境、提升喷射施工效率和提高喷射混凝土的整体性能[4-6]。
目前广泛使用的无碱液体速凝剂中速凝组分主要是硫酸铝,因此这类速凝剂也通常被称作“硫酸铝型无碱液体速凝剂”(简称“硫酸铝型速凝剂”)。
但是,单纯的硫酸铝溶液不仅稳定性较差,而且其速凝效果和早强性能难以满足产品标准和实际工程要求。
研究和实践表明,将硫酸铝与其他无机类组分或有机类组分相配合,可以弥补硫酸铝型单一速凝组分的不足[7-8]。
氟硅酸盐作氟硅酸镁在硫酸铝型无碱液体速凝剂中作用的研究孙振平1,2 麻哲瑜1,2 田俊涛1,2 耿 瑶1,2 李志林3 林明卉31. 同济大学 先进土木工程教育部重点实验室 上海 2018042. 同济大学材料科学与工程学院 上海 2018043. 云南氟业化工股份有限公司 云南 昆明 313000摘 要:本文通过试验研究了氟硅酸镁在单掺情况下对水泥凝结时间的影响,以及氟硅酸镁作为无碱液体速凝剂组分与其他组分复掺情况下,对三种不同水泥浆体凝结时间与胶砂强度的影响。
结果表明:(1)在氟硅酸镁单掺情况下,随着氟硅酸镁掺量的增加,水泥浆体先缓凝后促凝,具体表现为,氟硅酸镁掺量为0.5%时缓凝效果最显著,而当其掺量超过1.5%时,水泥浆体开始出现促凝现象。
混凝土外加剂及其应用初探摘要:本文回顾混凝土外加剂的历史发展的状况,并介绍常用的混凝土外加剂的分类,分析使用混凝土外加剂的重要性,同时总结使用外加剂的注意事项。
关键词:混凝土外加剂;发展及用;意义。
近几年来,我国在外加剂行业的科研队伍不断得发展壮大,生产企业数量不断增加,新产品也在不断进行研制开发,同时应用领域不断拓展及扩大,则外加剂行业成为经济建设中不可替代的一股新生力量,在此同时,外加剂在应用技术方面也得到了迅速快捷发展。
一、混凝土外加剂的种类按其化学成分,混凝土外加剂可分为以下的几类:(1)减水剂:具有增大混凝土的流动性,改善混凝土和易性等特性,比如糖蜜、木质素磺酸钙等普通的减水剂、高效的减水剂、早强的减水剂、缓凝的减水剂、引气的减水剂等等。
(2)早强剂:可提高混凝土早期的强度,并降低了水泥的用量,缩短了养护时间,比如氯化钙、氯化钠等普通的强剂。
(3)抗冻剂:具有降低混凝土冻结的温度,并促进混凝土在0℃以下强度的增长的性能,比如亚硝酸钠、氯化钠、氯水、尿素、碳酸钾等。
(4)速凝剂:可使水泥的水化反应速度加快,并促使混凝土迅速凝结和硬化,比如铝氧熟料、铝酸钠及水玻璃溶液等等。
(5)缓凝剂:可达到延长混凝土的凝结时间同时降低水化热的目的,比如石膏、酒石酸钾钠、酒石酸等等。
(6)引气剂:可在混凝土引入大量均匀封闭的微小气泡时改善混凝土和易性,同时提高混凝土的抗冻性及耐久性等特质,比如脂肪醇、烷基磺酸钠、松香酸钠等等。
(7)消泡剂(或去泡剂):可以抑制或消除混凝土中的过多有害气泡,比如有机硅、聚氧乙烯、磷酸脂等等。
(8)膨胀剂:可在混凝土硬化的过程中,通过体积膨胀来达到补偿混凝土适当收缩,同时在限制条件下出现适宜的自应力的目的,比如氧化镁、氧化钙、明矾石、石膏等。
(9)防水剂:能够增加混凝土的密实性并提高抗渗性,可对水泥有一定的促凝作用以及提高强度,比如氟硅酸盐、沥青乳液、粉煤灰、硅藻土、松香等。
引言在工程建设中,速凝剂是一种能促进混凝土迅速凝结硬化的外加剂,速凝剂的作用可以减少回弹损失,防止喷射混凝土因重力引起脱落,并快速达到一定强度,其广泛应用于矿山、隧道、巷道、道路抢修、防洪堤坝及3D 打印等领域[1]。
目前,由于国内公路、铁路等工程的大力建设加之高要求的国家标准陆续出炉,国内速凝剂产品正在由粉剂速凝剂向液体速凝剂迅速转变,且低碱、无碱产品正逐步取代传统的碱性速凝剂[2]。
其中,传统的碱性速凝剂存在碱含量高、腐蚀性强、后期强度损失大、硬化混凝土抗渗性差等问题[3-4],高碱含量通常对应着强碱性,直接接触人体皮肤容易造成大面积烧伤,且喷射过程的雾化,在相对密闭的隧道环境对喷枪手的眼睛也有很强的刺激性。
再者,强碱的存在很容易引起碱集料反应,吸水后甚至产生膨胀,使混凝土结构发生灾难性破坏,其对施工人员健康与混凝土质量造成了较大伤害。
因此,碱性液体速凝剂已经逐渐被行业淘汰,铁路公路隧道均限制使用碱性速凝剂。
与碱性速凝剂相比,低碱或无碱速凝剂对人体伤害小,混凝土后期强度保留率高,对耐久性无不良影响[5-7]。
目前市面上的无碱液体速凝剂主要有两种类型,一种是硫酸铝型无碱速凝剂,另一种是氢氟酸型无碱速凝剂。
而氢氟酸型无碱速凝剂由于其低廉的成本和快速凝结的效果,占据了极大的市场份额。
尽管其相对于碱性速凝剂,无碱集料反应风险,混凝土后期强度能达到国标要求,但其早期强度严重不足且具有较强酸性,极易腐蚀机器设备,生产过程原料氢氟酸未反应完全情况下,相关作业人员接触甚至会腐蚀人体骨骼[8]。
喷射混凝土早期强度的不足,导致围岩不能及时支护,容易造成沉降变形,严重时隧道有坍塌风险,因此使用氢氟酸型无碱速凝剂存在较高的安全隐患。
为此,本文对两种类型无碱液体速凝剂的性能特点及现场应用情况进行了分析探讨,为隧道建设工程施工单位对两种类型产品速凝剂的应用提供参考。
1、试验材料和测试方法水泥:基准水泥,中联P·O 42.5水泥,海螺P·Ⅱ 42.5水泥,其化学组成见表1;水:自来水;砂:厦门艾斯欧标准砂公司生产的标准砂;无碱速凝剂:(1)将硫酸铝、氢氧化铝、有机酸、稳定剂等按一定比例与水混合,加热搅拌均匀,制得硫酸铝型无碱液体速凝剂L,含固量52%。
早强剂与速凝剂在工程中的应用作者:汪为发来源:《商品与质量·房地产研究》2014年第05期【摘要】随着建筑物结构和工艺的发展,混凝土外加剂日趋普遍,早强剂与速凝剂容易混淆使用产生质量事故,本文就两种外加剂的作用原理、工作性能、用途和使用方法进行了一定的总结,供施工过程中参考。
【关键词】早强剂;速凝剂;性能与应用随着建筑物新型结构和施工新工艺的出现,对混凝土性能的要求越来越高,在混凝土中加入适当且适量的外加剂,能使其具有良好的性能,从而显得尤为重要。
早强剂和速凝剂都是用来调节混凝土凝结时间和硬化性能的混凝土外加剂,但它们确有不同的性能和使用方法,在施工过程中也常有将两种外加剂的混合使用而造成事故的现象。
1、混凝土早强剂混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度,并且对后期强度无显著影响的外加剂。
早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度,促进混凝上早期强度的发展,既具有早强功能,又具有一定减水增强的功能。
国外常将早强剂称作促凝剂。
混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。
早强剂的种类繁多,一般分为三大类:(1)无机盐类早强剂:如氯化钙早强剂、硫酸钠早强剂等;(2)有机物类早强剂:如三乙醇胺、甲醇、尿素等;(3)复合早强剂:如三乙醇胺复合早强剂、硫酸盐复合早强剂等。
1.1适用范围:早强剂及早强减水剂适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。
炎热环境条件下不宜使用早强剂、早强减水剂。
1.2施工方法:掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质严禁用作早强剂。
含有六价络盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及于食品有接触的工程。
硝铵类严禁用于办公、居住等建筑工程。
早强剂、早强减水剂进入工地(或混凝土搅拌站)的检验项目应包括密度(或细度),1d、3d抗压强度及对钢筋的锈蚀作用。
早强减水剂应测减水率,混凝土有饰面要求的还应观测硬化后混凝土表面是否析盐。
一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用
一种无碱液体速凝剂的制备方法包括以下步骤:
1. 准备材料:水合硫酸铝,水合硫酸钙,硅酸盐固化剂,甲醛,聚醚,聚羧酸超塑化剂,磨粒骨料。
2. 将一定比例的水合硫酸铝和水合硫酸钙分别溶解在水中,制备成两种溶液。
3. 将溶液1和溶液2按一定比例混合,同时加入硅酸盐固化剂搅拌均匀。
4. 将甲醛加入混合溶液中,继续搅拌均匀。
5. 将聚醚和聚羧酸超塑化剂依次加入混合溶液中,继续搅拌均匀,得到无碱液体速凝剂。
该无碱液体速凝剂的应用包括以下方面:
1. 混凝土加速凝结:将无碱液体速凝剂与水泥、砂、石料等混合,可以加快混凝土的凝结速度,缩短硬化时间。
2. 混凝土强度提升:无碱液体速凝剂可以促进水泥颗粒的水化反应,增强混凝土的强度。
3. 路面修补:将无碱液体速凝剂与砂浆混合,可以用于路面的修补和抹灰,提高修补层的强度和耐久性。
4. 混凝土防水:无碱液体速凝剂在混凝土中形成致密的硅化物胶凝物,可以提高混凝土的防水性能,延长使用寿命。
5. 填缝剂:将无碱液体速凝剂与石料混合,可以用于填充混凝土结构中的裂缝和空隙,提高结构的整体强度。
无碱速凝剂用于喷射混凝土的适应性研究作者:禹化伟郭蕾苏伟来源:《城市建设理论研究》2012年第33期摘要:无碱速凝剂用于喷射混凝土已成为现阶段工程领域喷射混凝土的发展趋势,但其生产、使用存在诸多问题,本文结合普通速凝剂(高碱含量)与无碱速凝剂的性能与使用对比,总结各自的适用范围特点,供不同使用条件下的参考。
关键字:速凝剂喷射混凝土适应性碱ABSTRACT: In the shotcrete field , flash setting admixtures without alkali has become the trends in current engineering development, but in its production and use exist many problems, this paper combines ordinary flash setting admixtures(with high content of alkali) and that without alkali to summarize the applicable scope characteristics for different conditions.KEY WORDS: Flash setting admixtures, shotcrete, adaptability, alkali中图分类号:TU37 文献标识码:A 文章编号:1、前言喷射混凝土技术已广泛应用于地下、地表的各种软弱、破碎地层,成为及时支护不可分割的重要手段。
长期以来,喷射混凝土施工中所使用的速凝剂主要是以高碱、粉体的速凝剂为主,这些速凝剂主要是以铝酸盐、碳酸盐为主与其他无机盐复合或以硅酸钠为主再与其他无机盐复合,由于这一系列的速凝剂碱性较大,喷射混凝土的后期强度降低明显,一般混凝土28d 强度损失30%~50%。
而液体无碱速凝剂则可以提高喷射混凝土的后期强度、提高抗渗能力[1],正在成为喷射混凝土用速凝剂发展的一个重要方向。