一種常溫合成無堿速凝劑的方法及性能研究

駱志超，李全堂

（1.河北三楷深發科技股份有限公司，河北　石家莊　050000；2.中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西　西安　710000）

一種常溫合成無堿速凝劑的方法及性能研究

駱志超1，李全堂2

（1.河北三楷深發科技股份有限公司，河北石家莊050000；2.中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西西安710000）

采用硫酸鋁（100～150目）、自制配位劑、有機醇胺、無機酸等，在常溫條件下，制備無堿速凝劑，并研究該無堿速凝劑對不同水泥的適應性。試驗結果表明：在常溫條件下制備的無堿速凝劑可降低能耗且具有很好的適應性，在摻量4%～6% 時，水泥初凝時間不超過5min，終凝時間不超過10min，1d 抗壓強度均大于7MPa，28d 抗壓強度比均大于90%。

常溫；無堿速凝劑；適應性能；凝結時間

0　引言

速凝劑是混凝土調凝劑的一種，它能夠使混凝土在很短的時間內凝結、硬化，因而廣泛應用于噴射混凝土、灌裝止水混凝土及搶修補強工程中[1]。目前，我國噴射混凝土分為干噴法與濕噴法，干噴法采用粉狀速凝劑，因其污染大、強度損失大這些固有的缺陷，不能滿足工程施工的環保要求[2]。濕噴法采用液體速凝劑，液體無堿速凝劑對皮膚腐蝕性小，由于后期強度損失小、并顯著改善施工條件和提高工程質量等特點[3]，已成為當前噴射混凝土施工的主流產品。目前，市場上的無堿速凝劑良莠不齊、穩定性差，多采用在50～80℃ 生產，生產過程能耗大，并且產品存在與不同水泥、摻合料以及外加劑適應性不穩定等問題。本技術研究了如何在常溫體系下制備無堿速凝劑，節省了生產能耗，利于節能減排，符合國家可持續發展的戰略。

1　試驗方法

1.1原材料

（1）合成原材料：

硫酸鋁（100～150目）、自制配位劑、有機醇胺、無機酸等。

（2）檢測原材料：

水泥：基準 P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀東P·O42.5水泥、鼎鑫 P·O42.5水泥、大壩 P·O42.5水泥。

砂： ISO 標準砂。

水：自來水。

1.2合成路線

試驗方案：硫酸鋁質量份數20%～70%、自制絡合劑質量份數20%～30%、有機醇胺質量份數3%～10%、無機酸質量份數0.5%～2%

試驗步驟：常溫條件下，將水、自制配位劑按照一定比例加入到四口燒瓶中，在攪拌條件下加入1/2硫酸鋁，攪拌1.5h 加入有機醇胺，隨后，加入剩余的1/2硫酸鋁，攪拌1.5h，最后加入無機酸，制得濃度為48% 的無堿速凝劑。

1.3檢測方法

（1）按照 JC477－2005《噴射混凝土用速凝劑》測試水泥凝結時間和水泥砂漿強度。

2　結果與討論

2.1各組分對水泥凝結時間的影響

以基準水泥為膠凝材料，無堿速凝劑摻量4%，按照水泥凝結時間測試的方法，考察速凝劑各組分硫酸鋁、自制配位劑、有機醇胺、無機酸在不同質量比例中對水泥凝結時間的影響，結果見圖1～4。

圖1　硫酸鋁對凝結時間的影響

圖2　自制絡合劑對凝結時間的影響

圖3　有機醇胺對凝結時間的影響

圖4　無機酸對凝結時間的影響

由圖1可見，隨著硫酸鋁用量的增加，速凝時間先逐漸縮短，然后速凝時間變長，硫酸鋁的用量在50%，速凝效果最佳。圖2可見，自制絡合劑隨著比例的增加，速凝時間先減小后增加，當自制絡合劑比例為23% 時，速凝效果最佳。圖3可見，隨著有機醇胺比例的增加，速凝時間越來越短，當大于7% 時速凝時間趨于平緩。圖4可見，隨著無機酸比例的增加，速凝時間變化緩慢，但是通過對無堿速凝劑保存時間的觀察，發現無機酸比例在1% 時，無堿速凝劑不易分層，保存時間較長。

2.2無堿速凝劑與水泥的適應性

無堿速凝劑對水泥具有適應性的問題，試驗采用基準P·O42.5水泥、曲寨 P·O42.5水泥、冀東 P·O42.5水泥、鼎鑫P·O42.5水泥、大壩 P·O42.5水泥5種水泥，測試不同品種水泥凝結時間和水泥砂漿強度。

表1　無堿速凝劑在不同水泥凝結時間及砂漿強度

從表1中可以看出，所制得無堿速凝劑針對不同水泥均具有良好的適應性，對基準水泥無堿速凝劑摻量4% 以及曲寨水泥、冀東水泥、鼎鑫水泥、大壩水泥4種水泥無堿速凝劑摻量5% 均能滿足 JC477－2005一等品的要求，并且該無堿速凝劑對鼎鑫水泥、大壩水泥28d 砂漿抗壓強度幾乎沒有損失，對基準水泥、曲寨水泥、冀東水泥能少量提高砂漿的28d 抗壓強度。

3　結論

（1）常溫合成的無堿速凝劑，工藝操作簡單且降低能耗。

（2）合成無堿速凝劑最佳比例為：硫酸鋁質量份數50%、自制絡合劑質量份數23%、有機醇胺質量份數7%、無機酸質量份數1%。

（3）該無堿速凝劑具有摻量低、對不同水泥具有良好的適應性，砂漿早期強度高且28d 抗壓強度比 ≥97% 以上，完全滿足 JC477－2005《噴射混凝土用速凝劑》的技術要求。

[1] 葛兆明，余成行，趙連義，等．混凝土外加劑[M]．北京：化學工業出版社，2012:118-127.

[2] 王子明．國內外速凝劑研究以及應用現狀[J]．中國混凝土外加劑，2015,4：10-15．

[3] 陳東揚．噴射混凝土中的速凝劑[C]．全國混凝土外加劑應用技術交流會論文集[A]，2015：151-159.

［通訊地址］河北省石家莊市橋西區河北三楷深發科技股份有限公司（050000）

駱志超（1986－），男，助理工程師。