不同緩凝劑與減水劑對無堿速凝劑的影響

羅中天 李茜茜 Serina Ng*

1.石家莊市長安育才建材有限公司 河北石家莊 051530；2.河北省混凝土用功能性材料工程技術研究中心 河北石家莊 051530；3.河北省建筑化學添加劑產業技術研究院 河北石家莊 051530

噴射混凝土是指借助壓縮空氣或其他動力輸送，將混凝土拌合物或預拌混凝土通過充氣管道送入噴射設備，高速噴射至受噴面后快速凝結硬化所形成的一種混凝土[1]。噴射混凝土的噴射方式一般分為干噴與濕噴，由于干噴施工條件苛刻，對人體危害較大，現在主要以濕噴為主[2]。液體速凝劑是噴射混凝土濕噴工藝中必不可少的外加劑，具有凝結硬化速度快、勻質性好、施工速度快、施工粉塵少等優點[3]。

液體速凝劑一般根據堿含量可分為有堿速凝劑、無堿速凝劑、低堿速凝劑[4]。研究表明，有堿速凝劑是消耗水泥種的石膏，從而促進水泥凝結[5]；無堿或低堿速凝劑是與水泥中的鋁酸三鈣反應形成針狀鈣礬石，從而促進水泥凝結[6]。

在混凝土生產過程中摻入一定水泥比例的減水劑，可以在減少混凝土單位用水量的同時有效地增加混凝土的坍落度，提高混凝土的流動性，且改善混凝土的泌水現象和提高混凝土的保水性能[7]。為了能使混凝土更好的工作，一般會在減水劑中加入緩凝劑提高工作效率[8]，有些混凝土也會加入一點HPMC增加一點混凝土黏聚性，從而提高混凝土狀態。

本文研究了減水劑、緩凝劑對無堿速凝劑的影響，又進一步研究了白糖、三聚磷酸鈉兩組緩凝成分分別混入減水劑對速凝劑凝結時間、一天抗壓強度的影響，再加入HPMC，再次對比緩凝劑凝結時間和一天抗壓強度的影響。

1 實驗方法

1.1 原材料

無堿速凝劑WJ-B(由公司自產)、白糖BT(工業級)、三聚磷酸鈉SJ(工業級)、葡萄糖酸鈉PN(工業級)、硫代硫酸鈉LD(工業級)、HPMC(工業級)、S5減水劑(具有減水作用由公司自產)、P3減水劑(具有減水作用由公司自產)、C7減水劑(具有保坍減水作用由公司自產)、重龍山水泥、峨勝水泥、堯柏水泥、ISO標準砂。

1.2 測試方法

無堿速凝劑摻量分別為重龍山水泥7.5%、堯柏水泥5.5%、峨勝水泥6.5%，試驗方法按照GB/T 35159-2017《噴射混凝土用速凝劑》所規定的液體速凝劑凈漿凝結時間和砂漿抗壓強度的測試方法進行。

2 結果與分析

2.1 減水劑與緩凝劑的選擇

所用水泥為峨勝水泥，無堿速凝劑WJ-B摻量為6.5%，改變加入的緩凝劑種類及用量，試驗數據見表1、表2：

表1 不同緩凝劑對速凝劑凝結時間影響

從表1可以看出，緩凝劑在0.015%摻量時，基本不影響初凝時間，終凝時間略微延長;在0.03%摻量時，白糖的緩凝效果最好，三聚磷酸鈉的緩凝效果最差，因此，選用這兩個緩凝劑做對比。

從表2可以看出，摻量在0.08%減水劑中，C7對于速凝劑有緩凝作用，S5對速凝劑有促凝作用，P3對于速凝劑初凝有促進作用而對終凝有緩凝作用，因此，選擇對速凝劑有緩凝作用的減水劑C7。

表2 不同減水劑對速凝劑凝結時間影響

表3 試驗所加速凝劑、減水劑、緩凝劑的種類及摻量

2.2 減水劑、緩凝劑混合加入對速凝劑凝結時間的影響

2.2.1 對初凝時間的影響

從圖1可以看出，對于重龍山水泥，減水劑C7對初凝沒有影響，白糖、三聚磷酸鈉以及HPMC對于水泥的初凝時間均沒有影響；對于堯柏水泥，減水劑C7對初凝沒有影響，白糖、三聚磷酸鈉對初凝時間都沒有影響，再加入HPMC反而加快了初凝時間，三聚磷酸鈉比白糖微快，單獨加入HPMC會略微加快初凝時間；對于峨勝水泥，減水劑C7延緩初凝，白糖、三聚磷酸鈉加入后會延緩初凝時間，白糖比三聚磷酸鈉略微延緩，加入HPMC后影響不大，無堿速凝劑單獨加入HPMC對初凝時間沒有影響。

圖1 緩凝成分混入減水劑對摻無堿速凝劑水泥凈漿初凝時間影響

2.2.2 對終凝時間的影響

圖2可以看出，對于重龍山水泥，減水劑C7會延緩終凝，加入三聚磷酸鈉終凝時間比加入白糖快，之后再加入HPMC也一樣，而無堿速凝劑單獨加入HPMC反而大幅度延長了終凝時間；對于堯柏水泥，減水劑C7會延緩終凝，白糖對終凝時間沒有影響，三聚磷酸鈉加快了終凝時間，加入HPMC后無論是白糖還是三聚磷酸鈉都加快了終凝時間，無堿速凝劑單獨摻入HPMC會延緩終凝時間；對于峨勝水泥，減水劑C7對終凝沒有影響，加入三聚磷酸鈉會加快終凝時間，加入白糖會延緩終凝時間，再加入HPMC后，白糖、三聚磷酸鈉均會加快終凝時間，速凝劑單獨加入HPMC對終凝時間沒有影響。

圖2 緩凝成分混入減水劑對摻無堿速凝劑水泥凈漿終凝時間影響

2.3 減水劑、緩凝劑混合加入對速凝劑一天抗壓強度的影響

從圖3可以看出，對于重龍山水泥，減水劑C7對一天強度沒有影響，無堿速凝劑加入減水劑與緩凝劑后，一天抗壓強度會有所下降，其中白糖降低較明顯(約4MPa)，三聚磷酸鈉降低約1MPa，無堿速凝劑單獨加入HPMC對一天抗壓強度沒有影響；對于堯柏水泥，減水劑C7對一天抗壓強度沒有影響，加入白糖后一天抗壓強度下降了約2MPa，三聚磷酸鈉下降了約1MPa，再加入HPMC后，一天抗壓強度略微提高，但無堿速凝劑單獨加入HPMC對一天抗壓強度沒有影響；對于峨勝水泥，減水劑C7對一天抗壓強度沒有影響，加入白糖一天強度下降約2.5MPa，三聚磷酸鈉下降約2MPa，加入HPMC會降低一天抗壓強度，無堿速凝劑單獨加入HPMC對一天抗壓強度沒有影響。

圖3 緩凝成分混入減水劑對摻無堿速凝劑水泥砂漿1d抗壓強度影響

3 結論

減水劑S5對速凝劑有促凝作用，減水劑P3對于速凝劑初凝有促進作用而對終凝有緩凝作用，減水劑C7對于速凝劑初終凝結時間有延緩作用，對一天強度沒有影響；白糖、三聚磷酸鈉、葡萄糖酸鈉、硫代硫酸鈉對無堿速凝劑都具有一定緩凝作用，其中白糖對無堿速凝劑緩凝效果最好，三聚磷酸鈉對無堿速凝劑緩凝效果最差；白糖、三聚磷酸鈉的摻量在0.03%時，與0.08%減水劑C7混合摻入，對于無堿速凝劑初凝時間沒有影響，而對于終凝時間稍微加快，說明緩凝劑的加入能減弱減水劑對無堿速凝劑終凝時間的影響，三聚磷酸鈉的加快效果要比白糖快；對于一天強度來說，無論是三聚磷酸鈉還是白糖都降低了無堿速凝劑的一天強度，白糖比三聚磷酸鈉的降強效果更明顯，再加入0.0015%HPMC后，初終凝結時間比沒有加的要慢，一天強度也會略微增強。

而無堿速凝劑單獨加入0.0015%HPMC，對于三種水泥初凝時間沒有影響，對于重龍山水泥終凝有明顯延長，對于其他兩種水泥沒有影響，對三種水泥一天抗壓強度沒有影響。