混凝土速凝剂的现状及最新进展

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第29 卷 第1 1 期 2012 年11 月
长 江 科 学 院 院 报 Journal of Yangtze River Scientific Research Institute
Vol. 29 No. 11 Nov. 2 0 1 2 2012 , 29 ( 11 ) : 99 - 103
DOI: 10. 3969 / j. issn. 1001 - 5485. 2012. 11. 022
- 2- 泥浆在水化早期生成大量的 AlO2 和 SO4 , 通过化 [5 - 7 ]
工程应用比重也显著提高, 但是仍存在以 速度很快, 。 下几个方面的问题 4. 1 液态无( 低) 碱速凝剂品种的适应性 液态无( 低) 碱速凝剂与传统高碱、 粉状速凝剂
混凝土速凝剂的现状及最新进展
a, b a, b 郭文康 , 王述银
( 长江科学院 a. 材料结构研究所; b. 水利部水工程安全与病害防治技术研究中心 , 武汉 430010 ) 摘要:液态无( 低) 碱速凝剂以其优良的性能 , 逐渐取代传统速凝剂, 成为新型速凝剂的代表 。为便于更好地了解液 态无( 低) 碱速凝剂的研究进展, 从新型速凝剂的品种及其性能特点 、 促凝机理出发, 着重分析了液态无 ( 低 ) 碱速 凝剂在其适应性、 稳定性、 速凝机理、 产量及价格、 合理掺量及施工质量控制等方面存在的问题 , 探讨其进一步研究 的方向。 关 键 词:速凝剂; 无碱; 低碱; 促凝机理; 研究进展 文献标志码:A 文章编号:1001 - 5485 ( 2012 ) 11 - 0099 - 05 中图分类号: TU528. 042
[13 ]
研制出了一
种颜色从白色到棕色变化的液态无碱速凝剂 “DXQ” , 28 d 强度损 其早期强度提升效果不明显, 失较小; 但是与水泥和温度的适应性比较差 , 不同的 28 d 强度比不同, 温度在 25ħ 左右促凝作用 水泥, 3] 效果最佳。文献[ 中, 韩玉芳等通过采用无机、 有 机复合研制, 使用硫铝酸盐和中性钠盐作为主要促 凝物质, 并利用高分子物质聚丙烯酰胺进行优化 , 得 JL - 1 , 到 型低碱液体速凝剂 能有效降低回弹率, 28 d强度损失不大, 对混凝土的耐久性有利, 但其性 能受水灰比和水泥品种的影响较大 。 上述各种速凝剂品种在其典型掺量下的性能特 4 组分复合速凝剂铝酸钠 点如表 1 所 示。 其 中, NaAlO2 掺 量 为 2. 0% , DXQ 型 速 凝 剂 试 验 温 度 为
[6 ]
繁多, 根据速凝剂的性质和状态, 大致可以分为碱性 [2 ] 粉状、 无碱粉状、 碱性液态和无碱液态 4 大类 。 碱性粉状和碱性液态速凝剂 ( 通常称为“传统 ) 存在以下几个问题: ① 后期强度损失大; 速凝剂” ②较高的碱含量, 一方面造成对施工人员的腐蚀, 损 另一方面也可能引起混凝土碱骨料反 害人体健康, 应, 导致混凝土强度和耐久性下降; ③ 扬尘多, 回弹 ; 。 量大 ④不便于喷射混凝土湿法作业等 无碱粉状 速凝剂虽然其碱含量低, 但在施工过程中普遍存在 添加不均匀和粉尘大的问题。 近年来, 高碱粉状速 凝剂研发和应用比重逐渐减少。 液态无 ( 低 ) 碱混 ) 能有效克服 凝土速凝剂 ( 通常称为“新型速凝剂 ” 粉状高碱速凝剂的上述问题, 正逐步取代传统粉状 [3 ] 高碱速凝剂 。
Products and characteristics of alkalifree or lowalkali liquid concrete accelerator
颜色 初凝时间 / 终凝时间 / min min 3. 00 3. 00 3. 20 1. 20 1. 80 2. 75 2. 33 2. 08 10. 00 5. 50 6. 50 4. 00 3. 80 5. 58 5. 00 6. 17 1 d 19. 8 18. 1 14. 8 18 16. 3 8. 2 10. 3 9. 12 18. 1 28 d 53. 0 55. 9 60. 8 47. 2 46. 6 31. 8 49. 8 44. 3 28 d 抗压 1 d 强度 28 d 强度 强度比 / % 提高值 / % 损失 / % 91. 4 96. 4 100. 0 112. 0 107. 5 82. 6 100. 0 104. 0 44. 0 76. 8 61. 6 22. 3 57. 9 57. 7 2. 8 17. 4 7. 6 3. 6
乳白色 橘黄色 透明浅白色 透明浅白色 无色透明
4 组分复合 2. 8 + 2. 0 透明或浅白色 DXQ JL - 1 3 8 白色 - 棕色
第 11 期
郭文康 等
混凝土速凝剂的现状及最新进展
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用机理, 结果与 Paglia 等研究结果类似。 速凝剂与 水化水泥反应后快速促进了结晶水化硫铝酸钙 , 特 别是钙矾石的形成, 从而缩短了水泥浆体的凝结时 [10 ] 达到速凝的目的。赵苏等 研究了铝酸钠液体 间, 研究结果表明, 铝酸钠液态速凝 速凝剂的作用机理, 剂能释放出强碱性氢氧化物, 有力地促进了水泥矿 C3 A 的水化, 物尤其是 C3 S, 同时形成难溶的钙盐或 释放出大量的水化热。因此, 铝酸钠液体 氢氧化钙, 速凝剂的促凝机理, 不是靠生成大量的钙矾石晶体 而是促进水泥矿物的反应, 形成 相互搭接而促凝, C —S—H凝胶和板状晶体 Ca ( OH ) 2 、 柱状晶体钙矾 石错综复杂地分布在胶凝中, 达到促凝的目的。 潘 在研制和改性 NSA 和 LSA 的过程中, 对 志华等 2 种液态无碱和低碱速凝剂的促凝机理做了较为详 尽的分析。结果表明, 掺加 NSA 和 LSA 速凝剂的水
在 NSA 的基础上对其进行了优化, 使其性能
收稿日期:2011 - 09 - 10 ;修回日期:2011 - 11 - 03 基金项目:国家自然科学基金重点资助项目( 51139001 ) ; 水利部公益性行业科研专项( 200901066 ) ( 电话 ) 13986143326 ( 电子信箱 ) guowen作者简介:郭文康( 1986 - ) , 男, 湖南郴州人, 硕士研究生, 主要从事水工混凝土性能及原材料研究, kang86@ 163. com。 ( 电话) 027 - 82926355 ( 电子 通讯作者:王述银( 1963 - ) , 男, 湖南湘乡人, 教授级高级工程师, 主要从事水工混凝土及其原材料的研究及应用, 信箱) nick6176@ sina. com。
( 20 ʃ 2 ) ħ , 选用42. 5 普通硅酸盐水泥。
3
来自百度文库
液态无( 低) 碱速凝剂促凝机理
无色透明的低碱速凝剂 LSA, 其性能也比 NSA 有较 大的改善。掺 LSA 速凝剂与基准水泥砂浆相比早 期强度有较大的提高, 后期强度保证率较高, 甚至有 [8 ] 一定的提高。 江嘉运等 , 采用 4 组分 ( 无水硫酸 钠 Na2 SO4 、 硫酸铝 Al2 ( SO4 ) 3 、 氟化钠 NaF、 铝酸钠 NaAlO2 ) 合成的方法合成了一种低碱复合速凝剂, 在引起促凝和早强 3 组分 ( 无水硫酸钠 Na2 SO4 、 硫 酸铝 Al2 ( SO4 ) 3 、 氟化钠 NaF ) 用量 ( 2. 8% ) 保持不 变的情况下, 铝酸钠 NaAlO2 的掺量在2. 0% 2. 5% 时, 水泥凝结时间能满足 JC477 —2005《喷射混凝土 用速凝剂》 规定的一等品要求。 但是该速凝剂早期 后期强度损失较大, 与其他液态低碱速 强度比较低, 凝剂相比综合性能较差。 丁向群等
[9 ]
自 20 世纪 30 年代速凝剂生产和使用以来, 国 , 内外对促凝机理的研究就没有中断过 但速凝剂对
[10 ] 水泥的促凝机理至今仍没有统一的观点 。 近年 来, 液态无( 低) 碱速凝剂在国内外工程的应用比重
越来越大, 对液态无( 低) 碱速凝剂作用机理的研究 也逐渐增多, 但由于水泥凝结硬化过程中的复杂性 和不确定性, 加上速凝剂品种繁多, 原材料和配方也 不尽相同, 导致对液态无 ( 低 ) 碱速凝剂促凝机理也 存在多种不同的看法。 传统速凝剂大多含有铝酸钠、 碳酸钠及生石灰 [11 ] 等碱性物质 。其促凝机理大致有以下几种观点 : ( 1 ) 早期生产水化铝酸钙而使水泥速凝 。即碱 性物质在加水拌合时, 立即与水泥中起缓凝作用的 石膏发生反应形成硫酸钠而消除石膏的缓凝作用 , C3 A( 铝酸三钙) 迅速发生水化, 使得水泥中, 并在溶 液中析出水化铝酸钙导致水泥快速凝结硬化 。 ( 2 ) 早期形成钙矾石并加速 C3 S( 硅酸三钙 ) 水 化而使得水泥速凝。即铝氧熟料类速凝剂各组分与 水泥中的 石 膏 发 生 化 学 反 应, 速凝剂反应产生的 NaOH 与石膏作用生成 NaSO4 , 使得石膏含量迅速 导致 C3 A 迅速发生水化生产钙矾石, 同时降 减少, 低液相Ca( OH) 2 浓度, 加速 C3 S 水化, 促使水泥浆体 速凝。 Paglia 等[12]通过研究含硫酸铝物质的无碱速凝 剂的速凝剂机理, 认为无碱速凝剂主要是通过硫酸 铝促进钙矾石的形成, 从而加速凝结, 达到速凝的目 的。C. Maltese 等
[1 ] 而且在某些特定工程更显得不可或缺 , 广泛地应 用于水利、 交通、 采矿和部分抢修工程。速凝剂种类
液态无 ( 低 ) 碱速凝剂的品种及其 性能特点
国外液态无( 低) 碱速凝剂应用已经相当广泛, 尤其是在日本、 欧洲等发达国家几乎不存在碱性速 凝剂
[3 ]
。据潘志华等报道[2], 我国液态速凝剂的发
100
长江科学院院报
2012 年
得到了改善, 改性后速凝剂的掺量和凝结时间均明 , 显减少 早期强度提高较快, 与 JC477 —2005《喷射 混凝土用速凝剂 》 指定的基准水泥 ( 简称“基准水 ) 相比, 28 d 强度无不利影响, 泥” 甚至有所提高。
[7 ] 潘志华、 李付刚等 在成功研制 NSA 无碱速凝剂的 又研制成功了一种合成过程简单、 周期短、 基础上,
表1 Table 1
产品名称 SL - 1 SL - 2 NSA 改性 NSA LSA 掺量 / % 7 5 9 5 7
通过分析水泥化学组成以及石
膏掺量等影响因素研究了无机酸类无碱速凝剂的作
液态无( 低) 碱混凝土速凝剂品种及其性能
强度 / MPa 3 d 7d 32. 7 45. 4 46. 0 38. 2 37. 2 9. 41
展远落后于国外, 液态速凝剂在日本、 欧洲发达国家 已占据着绝大部分市场, 如意大利、 日本、 瑞典等国 Sika 和 MBT 等国际上具 均占 80% 以上。 近年来, 有代表性的液态无碱速凝剂也已进入中国市场 。 国内液态无 ( 低 ) 碱速凝剂的研究和应用是从 20 世纪 90 年代末期起步的, 由于其显著的性能优 势和国内喷射混凝土工程发展的需要, 近年来发展 迅速。南京工业大学、 北京工业大学等科研院所报 4]报 道, 道的 成 果 较 多。 据 文 献 [ 研制成功的 3 SL - 1 , SL - 2 两种 pH 值为 4 6 、 密度为1. 4 g / cm 、 呈弱酸性的液体低碱速凝剂, 其碱含量低、 早期强度 后期强度损失小, 为无 ( 低 ) 碱速凝剂发展 提高快、 奠定了 良 好 的 基 础。 南 京 工 业 大 学 潘 志 华、 闾文 [5 ] 等 , 采用无机 - 有机复合的方法在实验室成功合 成无碱液体速凝剂 NSA, 其性能与 Sika 和 MBT 相 对水泥有较好的适应性, 且对水泥砂浆 28 d 强 当, 度无不利影响, 但早期强度提升效果稍差。随后, 闾 文等
1
速凝剂的应用概况
2
速凝剂是一种能够加快水泥或混凝土凝结和硬 化速度的调凝剂。 自上世纪 30 年代开始生产和使 速凝剂凭借其在速凝、 早强方面显著的特 用以来, 点, 现已成为了喷射混凝土重要组成材料之一 。 特 别是随着地下工程数量和规模的增加以及作用的不 同, 速凝剂作为混凝土的组成材料, 不仅相当重要,
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