速凝剂.doc

混凝土速凝剂一. 前言目前, 市场有不同种类的速凝剂, 这些速凝剂具有各自不同的化学组成, 对混凝土的凝结时间和早期强度具有不同的作用。不考虑其他的应用, 对于如何评价速凝剂的作用目前还没有一致的意见。水泥浆试验方法( 维卡仪和 Gillmone 针仪) 被用来研究水泥与速凝剂之间的相容性。但是,这些方法的效果目前还存在争议。使用速凝剂掺入干混或湿混喷射混凝土中进行厚的衬板, 特别是顶板施工, 其目的是提高混凝土的早期强度以满足设计要求。但是, 也会间接影响混凝土的其他性能,如: (1) 直接参与水泥凝结的反应,防止产生稠度的突然变化。(2) 直接与拌合水反应, 促使拌合物变稠。(3) 增加拌合物的触变性。(4) 在新拌浆体中没有流变反应,但使硬化相会有所改变。(5) 影响回弹和起灰量( 干混) ,及最终强度。(6) 在干混施工中选择特殊的速凝剂间接影响回弹和起灰量, 速凝剂增加了拌合物触变性。例如提高了混凝土的塑性,减少了回弹, 增加喷射颗粒的附着力。速凝剂对混凝土的早期强度的影响主要取决于其本身的化学组分、使用剂量、胶凝材料的化学成分、所含的矿物添加剂和使用温度。由于它们是在水泥化学组分的一定范围内发生作用, 为了检验速凝剂的适应性和确定合理掺量, 在每种情况下确定水泥与速凝剂的相容性是必要的。传统速凝剂的副作用是降低水泥的最终强度, 与空白混凝土(不加速凝剂) 相比较, 28 天强度明显下降( 下降幅度是 20% ~ 50%) 。掺量越大, 副作用越大。但是, 新一代的速凝剂( 无碱型) 能够克服这一缺点, 也减轻了碱的危害。因此, 了解喷射混凝土速凝剂的性能和评价其性能最合理的试验方法是非常重要的。二. 速凝剂的主要种类国内外地下工程中最常用的传统速凝剂是硅酸钠( 水玻璃,改性硅酸钠)、铝酸盐速凝剂( 两种都是液体形式), 碱土金属的碳酸盐{或其氢氧化物, 粉状) ,但是,目前市也有一些新的速凝剂。所有这些外加剂的特征和性能将在后面介绍。 1. 碱土金属碳酸盐和碱土金属的氢氧化物粉状的碱土金属碳酸盐或氢氧化物以前在喷射混凝土施工中很少应用。现在, 它们成为这类混凝土最常用的速凝剂, 其常规掺量为水泥重量的 2,5 %至 6 %,它们主要是促进 C 3S 的水化。一般加入少量的碳酸铝, 可以影响水泥的凝结时间。但是, 只有当大剂量掺入时, 其影响才能被观察到。这种速凝剂与水泥的反应主要受水泥化学成分、细度和矿物添加剂以及环境温度的影响。例如,在 Cotapata — SantaBasbara( 玻利维亚 1996) 高速公路工程中,一些坡道需用干混喷射混凝土覆盖。根据工程的要求和预算, 使用的是火山灰水泥, 速凝剂是碳酸盐基粉末。环境温度是 5~ 13℃。第一次试验, 没有测到促凝作用,即使加量高达 6 %。当加热拌合水的水温时,这个问题才解决,试验得到的适宜的水温是 35℃。采用这一措施,混凝土的早期强度达到了设计要求(24h 为 I0MPa), 甚至当水温超过 70'C 时产生了闪凝( 这个温度导致最终强度严重下降超过 50%)。这种速凝剂的特点是水泥的最终强度大幅下降,与空白混凝土相比, 28 天强度明显下降( 一般是 3 0%~40%) ,有一些工程甚至下降 50 %。 2. 硅酸碱( 水玻璃) 硅酸钠、硅酸钾类速凝剂主要用于湿拌喷射混凝土, 它们通常都是液体,而且掺量很大(>10 %胶凝材料重量) 。可溶性的硅酸盐由于反应生成硅酸钙沉淀而加速凝结。当大剂量使用时, 这些促凝剂降低了与基底的粘结力, 最终, 导致砼强度的下降和严重的干缩。一些报道说这些问题已被列入奥地利混凝土学会出版的“喷射混凝土南”中,规定这种速凝剂最大掺量不超过 15 %,最终的强度损失限制在 30% 以内。 Melbye 认为改性的硅酸钠,掺量在 4—6 %时,它们在很短时间内(<10S) 使喷射混凝土产生胶结作用( 也许是由于坍落度损失), 与铝酸盐基速凝剂一样,不参加水泥的早期水化作用。它们可以施工 80mm ~ 150mm 喷射厚度, 这种速凝剂的其他优点: 与各种水泥都可相配,在常规掺量范围内(4% ~6%) ,最终的强度损失比铝酸盐速凝剂少,对皮肤没有强的侵蚀性(PH<12) ,碱的含量比铝酸盐基速凝剂低得多。但是, 这种速凝剂不能产生较理想的初始强度, 不适用于早期强度要求较高的工程。 3. 铝酸钠、铝酸钾铝酸盐类速凝剂既可以用干混, 又可以用于湿混喷射混凝土工程, 常用剂量一般为 % ~ %。铝酸钾比铝酸钠速凝剂有更好的效果, 但价格也更高。它们主要是直接参与硅酸盐水泥水化而加速水泥的凝结, 与石膏结合, 阻止水泥颗粒表面形成钙矾石, 而使 C3A 立即反应,产生大多数喷射混凝土所需要的初始强度。它们的作用通常受