一種用于液體無(wú)堿速凝劑的復(fù)合型早強(qiáng)劑的研制

石林

（貴州科之杰新材料有限公司，貴州 龍里 551206）

0 引言

速凝劑是一種能使水泥或混凝土快速凝結(jié)硬化的化學(xué)外加劑，是噴射混凝土中必不可少的一種外加劑組分[1，2]。近年來(lái)，由于含堿金屬鹽類速凝劑腐蝕性強(qiáng)、后期強(qiáng)度損失大的缺點(diǎn)也逐漸被摒棄。取而代之的是液體無(wú)堿速凝劑的使用[2]。液體無(wú)堿速凝劑具有綠色、環(huán)保對(duì)人體無(wú)傷害，且混凝土后期強(qiáng)度損失小等特點(diǎn)，因此越來(lái)越受到許多科研工作者及工程建設(shè)單位的青睞。

液體無(wú)堿速凝劑多是硫酸鋁與其他有機(jī)物或無(wú)機(jī)物的液體混合物。后期強(qiáng)度損失小及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工人員傷害小是許多施工單位使用速凝劑的第一選擇。但液體無(wú)堿速凝劑1d強(qiáng)度低不易達(dá)標(biāo)也是很多施工單及外加劑廠家的技術(shù)難題。這不僅影響了隧道等工程的施工進(jìn)度，更容易造成第三方抽檢不合格而引起的麻煩?，F(xiàn)在一般采用加入早強(qiáng)劑解決早期強(qiáng)度低的問題。但通常的無(wú)機(jī)早強(qiáng)劑含有大量鈉或鉀屬離子，有機(jī)早強(qiáng)劑比較昂貴，對(duì)工程的質(zhì)量及造價(jià)成本等都極為不利。因此，研究開發(fā)一款專用于液體無(wú)堿速凝劑的復(fù)合型早強(qiáng)劑對(duì)液體無(wú)堿速凝劑的發(fā)展及推廣應(yīng)用具有重要意義。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料

液體無(wú)堿速凝劑：固含量48%，云南某公司；三乙醇胺，工業(yè)級(jí)，鄭州福特化工產(chǎn)品有限公司；銨明礬，工業(yè)級(jí)，山東藍(lán)鼎新能源科技股份有限公司；乙二醇，工業(yè)級(jí)，濟(jì)南榮冠化工有限公司；硫酸鋰，工業(yè)級(jí)，鄭州鑫通化工產(chǎn)品有限公司。

水泥：海螺P.O42.5水泥。

1.2 復(fù)合型早強(qiáng)劑的制備

向裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口反應(yīng)容器中加入一定量的去離子水、銨明礬和硫酸鋰，攪拌下加熱至45℃，待固體完全溶解，加入預(yù)先配制好的三乙醇胺和乙二醇的混合溶液，均勻攪拌60min，降溫，調(diào)節(jié)水的用量，即得所述復(fù)合型早強(qiáng)劑。

1.3 實(shí)驗(yàn)部分

表1 海螺P.O42.5級(jí)水泥技術(shù)性能指標(biāo)

表2 西南P.O42.5級(jí)水泥技術(shù)性能指標(biāo)

1.3.1 凈漿凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定

按照GB/T 35159—2017《噴射混凝土用速凝劑》中的規(guī)定測(cè)定樣品凝結(jié)時(shí)間。其中水灰比為0.35，無(wú)堿速凝劑折固摻量7.0%。

1.3.2 砂漿性能實(shí)驗(yàn)

參照TB10424-2010《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行砂漿性能實(shí)驗(yàn)，砂漿配比見表3。

表3 砂漿實(shí)驗(yàn)配合比

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 復(fù)合型早強(qiáng)劑配比的確定

用三乙醇胺（A）、銨明礬（B）、乙二醇（C）及硫酸鋰（D）與水加熱混合。設(shè)計(jì)L9（34）正交實(shí)驗(yàn)如表4，加熱溫度固定45℃。實(shí)驗(yàn)中各組分?jǐn)?shù)據(jù)均為500g早強(qiáng)劑中各組分所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

實(shí)驗(yàn)用水泥為海螺P.O42.5水泥，以水泥砂漿1d抗壓強(qiáng)度大于7MPa為評(píng)價(jià)指標(biāo)。從正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出，三乙醇胺、銨明礬、乙二醇及硫酸鋰四種早強(qiáng)劑中，硫酸鋰影響最大，三乙醇胺和銨明礬次之，乙二醇在常溫下影響較小。其中，四種早強(qiáng)劑在復(fù)合型早強(qiáng)劑中的最優(yōu)占比為：三乙醇胺0.4%，銨明礬4%，乙二醇0.3%及硫酸鋰3%。

表4 復(fù)合早強(qiáng)劑正交實(shí)驗(yàn)

2.2 復(fù)合型早強(qiáng)劑用于液體無(wú)堿速凝劑中的性能測(cè)試

用上述最優(yōu)占比的復(fù)合型早強(qiáng)劑與云南廠家的液體無(wú)堿速凝劑復(fù)配，早強(qiáng)劑用量為速凝劑總量的0.2%。以不摻復(fù)合早強(qiáng)劑的速凝劑實(shí)驗(yàn)做空白對(duì)比，用海螺P.O42.5水泥和西南P.O42.5水泥進(jìn)行速凝劑性能測(cè)試，速凝劑摻量7%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表5。

表5 速凝劑性能實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)表明，液體無(wú)堿速凝劑中加入復(fù)合型早強(qiáng)劑后，速凝劑凝結(jié)時(shí)間可有效縮短3min，1d砂漿抗壓強(qiáng)度大于7MPa，28d砂漿抗壓強(qiáng)度比大于90%。從海螺水泥與西南水泥的對(duì)比實(shí)驗(yàn)看，西南水泥凝結(jié)時(shí)間偏長(zhǎng)，相應(yīng)的抗壓強(qiáng)度也較低。但復(fù)合型早強(qiáng)劑的加入，使得凝結(jié)時(shí)間1d抗壓強(qiáng)度及28d抗壓強(qiáng)度比均能滿足標(biāo)準(zhǔn)的需求。從正交實(shí)驗(yàn)及砂漿性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)看，復(fù)合型早強(qiáng)劑的的生產(chǎn)較為簡(jiǎn)單，且成本較低，用于液體無(wú)堿速凝劑后能極大改善液體無(wú)堿速凝劑1d抗壓強(qiáng)度的不足。

3 結(jié)語(yǔ)

1）不使用早強(qiáng)劑或使用單一早強(qiáng)劑復(fù)合的液體無(wú)堿速凝劑，1d抗壓強(qiáng)度很難達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)的要求，使用三乙醇胺、硫酸鋰、乙二醇及銨明礬復(fù)合能很好的解決液體無(wú)堿速凝劑的這一缺陷。

2）通過正交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，四種早強(qiáng)劑在復(fù)合型早強(qiáng)劑中的最優(yōu)占比為：三乙醇胺0.4%，硫酸鋰4%，乙二醇0.3%及銨明礬3%時(shí)，液體無(wú)堿速凝劑的砂漿1d抗壓強(qiáng)度及28d抗壓強(qiáng)度比得到極大改善。

3）從正交實(shí)驗(yàn)及砂漿性能測(cè)試數(shù)據(jù)看，復(fù)合型早強(qiáng)劑的的生產(chǎn)較為簡(jiǎn)單，且成本較低，用于液體無(wú)堿速凝劑后能極大改善液體無(wú)堿速凝劑的凝結(jié)時(shí)間及抗壓強(qiáng)度，具有實(shí)際工程意義。