一種無堿液體速凝劑的合成及性能研究

馬臨濤，韓良滿

（中國水利水電科學研究院，北京 100038）

0 前言

傳統速凝劑大多數是高堿性的粉狀物質，對混凝土的后期強度發展很不利，會發生大幅度強度降低，對施工人員也有一定的傷害，因此速凝劑的研究正朝著無堿(低堿)液態方向發展。國外已經研究使用了無堿、液態速凝劑, 在工程中取得了很好的效果。開發無堿液態混凝土速凝劑已成為我國速凝劑發展的當務之急。但是我國目前沒有專門的液體速凝劑的國家標準，JC477-2005是以粉末速凝劑為主，在參考粉末速凝劑的基礎上寫的一種速凝劑的檢測方法，實踐證明，這個標準液體速凝劑檢測部分存在很大問題[1]。

1 原材料

（1）合成原料：無機化工原料A，工業級；無機化工原料B，工業級；有機化工原料C，工業級；有機化工原料D，工業級；調節劑E，自制；溶劑：水。

（2）檢測原料：基準水泥，河南孟店水泥P·O42.5，河北奎山水泥P·O42.5，唐山皇苑水泥P·S 32.5，自治SK速凝劑，標準砂。

2 試驗方法

2.1 合成路線

將原料A、B、C、D以一定比例加入帶有溫度控制器、攪拌器的四口燒瓶，加水、邊攪拌邊加熱至80℃，保溫至原料全部溶解，降溫至0℃以下，加自制調節劑E，加水調節至40%濃度，得無色透明液體速凝劑，代號SK。

2.2 檢測方法

（1）摻速凝劑的水泥凝結時間和水泥砂漿強度：按照JC 477―2005《噴射混凝土用速凝劑》；

（2）未摻速凝劑的水泥砂漿強度：按照GB/T 17671―1999《水泥膠砂強度檢驗方法》；

（3）水泥砂漿干縮試驗：按照JC/T 603－2004《水泥砂漿干縮試驗方法》。

3 結果與討論

3.1 SK速凝劑配方的確定

SK速凝劑合成時先根據凝結時間是否符合JC477－2005二等品以上要求，淘汰了一部分合成樣品，然后對符合凝結時間要求的樣品做了1d抗壓強度、抗折強度和28d抗壓強度比、抗折強度，最終確定綜合性能最好的樣品，對其做較為全面的性能檢測，以最終確定產品配方。

圖1中SK-004、8、15～20由于合成樣品為懸濁液或者有沉淀，沒有做凝結時間檢測。SK-010、012等符合JC475－2005凝結時間一等品的要求。SK-002、005、009、011、013、014也達到或接近二等品凝結時間要求，進一步做抗壓強度比和抗折強度檢測，以確定產品配方。

圖1 SK樣品凝結時間

表1 SK系列速凝劑樣品抗折強度及抗壓強度比

由表1可知，符合一天抗壓強度大于7.0MPa，28d抗壓強度比大于70%的有SK-010和SK-012兩個樣品，由于SK-012 1d抗壓強度和抗折強度明顯低于SK-010，所以確定SK-010及其改進樣品為最佳研究方向。

所得速凝劑主要物性特點：產品無色透明，溶液呈現酸性，pH值3左右，密度為1.250～1.336g/cm3（和產品濃度有關）、早期強度高，1d抗壓強度在摻量8%時可達20MPa，遠高于JC477－2005一等品的要求。28d抗壓強度比達到或超過100%。該產品生產設備簡單，工藝易于操作，生產投資小，產品長期（6個月）保存保持穩定，低溫下不結晶，無腐蝕，無刺激性，對水泥無不良影響。

3.2 SK速凝劑與水泥的適應性

速凝劑和減水劑一樣，對水泥都有個適應性的問題，我們隨機的選了三種水泥：孟店水泥 P·O42.5；皇苑水泥P·S32.5；奎山水泥P·O42.5。另外加上基準水泥。

噴射混凝土使用水泥一般為普通硅酸鹽水泥P·O42.5及以上等級，由表2可知，速凝劑SK對所選的三種P·O42.5水泥均有較好的適應性，1d抗壓強度遠遠高于JC477- 2005要求的7.0MPa的一等品的標準，而28d抗壓強度及抗壓強度比遠大于標準70%的要求，都說明無堿速凝劑不但對后期強度沒有破壞，反而少量的提高了砂漿的后期強度；而對皇苑·S32.5水泥，由于強度等級較低，1d抗壓強度較低，28d抗壓強度比仍達到93.2%，說明SK系列無堿速凝劑由于堿含量低對水泥及砂漿的后期強度基本沒有破壞，且具有較好的適應性。

表2 SK系列速凝劑在不同水泥上抗折強度及抗壓強度比

3.3 SK無堿液體速凝劑的干縮性能

我們對上述三種水泥按照JC/T 603－2004《水泥砂漿干縮試驗方法》進行了添加速凝劑的砂漿干縮試驗，得到結果見圖2。

圖2 無堿液體速凝劑對砂漿干縮的影響

由圖2可以看出，添加了速凝劑的砂漿的干縮量明顯增加，添加無堿速凝劑的砂漿干縮比不加速凝劑的砂漿干縮增加1.2～1.5倍，一般含堿或高堿速凝劑使砂漿干縮的增加量在1.5～2.0倍[2]。說明無堿速凝劑對砂漿干縮影響比普通速凝劑要小些，但是在一些對干縮要求嚴格的工程中還是要和膨脹劑等減少收縮的外加劑配合使用。

從前面試驗結果可知，SK系列無堿液體速凝劑是一種對水泥適應性廣、對混凝土干縮影響小、性能優異的混凝土添加劑，可廣泛應用于各種工程中。

[1]李國新，楊秦莉，伍勇華等.淺談噴射混凝土用速凝劑JC477- 2005.標準檢測存在的問題[J].混凝土，2006（ 3）：22～24.

[2]曾文淵，黃煜鑌.速凝劑對噴射混凝土耐久性的不利影響淺析[J].建筑技術開發， 2002（9）：30～31.