趙麗英

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

0 引言

近年來，噴射混凝土技術(shù)不僅在巖土工程和地下工程建設(shè)中得到迅速發(fā)展，而且在地面建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、巖土邊坡加固、耐火防護(hù)工程和薄層結(jié)構(gòu)等特種結(jié)構(gòu)施工中也得到廣泛應(yīng)用，因其獨(dú)特的功能和施工的簡單易行，噴射混凝土技術(shù)的應(yīng)用愈來愈廣泛。噴射混凝土可以快速封閉松散面層，對井礦初期支護(hù)的作用非常關(guān)鍵，可以加快工作進(jìn)度，降低施工成本，速凝劑作為噴射混凝土的關(guān)鍵材料，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到工程進(jìn)度和安全。目前，速凝劑主要有無機(jī)物類速凝劑、復(fù)合型速凝劑、低堿有機(jī)類速凝劑，以及目前正研制的無堿液態(tài)速凝劑［1］。隨著速凝劑的廣泛應(yīng)用，對速凝劑的質(zhì)量檢測就提出了更高的要求，在大量的檢測工作中發(fā)現(xiàn)，除了速凝劑本身質(zhì)量差異之外，基準(zhǔn)水泥的新鮮程度不同，對速凝劑的檢測結(jié)果影響也較大。針對上述情況并結(jié)合實(shí)際檢測結(jié)果的差異，本文對不同新鮮程度基準(zhǔn)水泥與不同生產(chǎn)廠家的速凝劑的檢測結(jié)果進(jìn)行了研究分析。該研究對速凝劑生產(chǎn)廠家、檢測機(jī)構(gòu)和施工單位正確合理使用速凝劑具有指導(dǎo)意義。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥:符合GB 8076標(biāo)準(zhǔn)中附錄A的規(guī)定的基準(zhǔn)水泥，按生產(chǎn)時間一個月、三個月、五個月，分別編號為基準(zhǔn)水泥1號，2號，3號。

砂:符合GB/T 17671中有關(guān)ISO標(biāo)準(zhǔn)砂的規(guī)定。

水:符合JGJ 63的規(guī)定。

速凝劑:采用山西康特爾精細(xì)化工有限公司(速凝劑1)，山西凱迪建材有限公司(速凝劑2)，陽泉世太建筑材料廠(速凝劑3)，山西桑穆斯建材化工有限公司(速凝劑4)，山西黃騰化工有限公司(速凝劑5)。

1.2 主要儀器

1)電子天平量程2 000 g，分度值為0.01 g;2)水泥凈漿標(biāo)準(zhǔn)稠度與凝結(jié)時間測定儀;3)秒表;4)250 mL，500 mL量筒;5)300 kN壓力試驗(yàn)機(jī);6)膠砂振實(shí)臺;試模;攪拌鍋;攪拌鏟。

1.3 試驗(yàn)方案

速凝劑試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JC 477-2005噴射混凝土用速凝劑［2］。試驗(yàn)室溫度和材料溫度在20℃ ±2℃范圍內(nèi)。凝結(jié)時間采用凈漿檢測，檢測配比為:基準(zhǔn)水泥400 g，速凝劑20 g，水160 g;1 d抗壓強(qiáng)度和28 d抗壓強(qiáng)度比采用水泥膠砂試驗(yàn)方法檢測，檢測配比為:基準(zhǔn)水泥900 g，標(biāo)準(zhǔn)砂1 350 g，速凝劑45 g，水450 g。為了更直觀的分析比較，五個速凝劑均選用粉劑，其檢測摻量均為5%，選用不同新鮮程度的基準(zhǔn)水泥1號，2號和3號分別對五個生產(chǎn)廠家的速凝劑1，速凝劑2，速凝劑3，速凝劑4，速凝劑5進(jìn)行凝結(jié)時間、1 d抗壓強(qiáng)度和28 d抗壓強(qiáng)度比檢測，其試驗(yàn)方案如表1所示。

表1 不同新鮮程度的基準(zhǔn)水泥與不同廠家速凝劑的試驗(yàn)方案

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

根據(jù)上述試驗(yàn)方案，對不同新鮮程度的水泥與五個不同生產(chǎn)廠家的速凝劑進(jìn)行凝結(jié)時間、1 d抗壓強(qiáng)度和28 d抗壓強(qiáng)度比進(jìn)行對比試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 速凝劑凈漿和砂漿試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.1 基準(zhǔn)水泥的新鮮程度對速凝劑檢測結(jié)果的影響

從表2中可以看出，基準(zhǔn)水泥的新鮮程度對速凝劑的凝結(jié)時間有較大影響，不同凝結(jié)時間的速凝劑，影響也不盡相同，但總體來講，隨著水泥存放時間的延長，速凝劑的凝結(jié)時間均有延長的趨勢，凝結(jié)時間長的速凝劑，其增長值也較大，特別是對終凝時間的影響更為顯著，存放五個月的基準(zhǔn)水泥終凝時間檢測結(jié)果均比存放一個月基準(zhǔn)水泥終凝時間檢測結(jié)果延長(4～5)min，最高延長10 min 6 s;隨著基準(zhǔn)水泥存放時間的延長，速凝劑的1 d抗壓強(qiáng)度均有所降低，降幅大都在10%以上，最大達(dá)到14.9%，28 d抗壓強(qiáng)度比變化也比較明顯，速凝劑1從68%增大到76%，速凝劑2從70%增大到77%，速凝劑3從70%增大到79%，速凝劑4從67%增大到78%，速凝劑5從71%增大到75%，都有了較大幅度的提高，最高可達(dá)11%。

2.2 形成機(jī)理分析

基準(zhǔn)水泥摻入速凝劑后，通過消除石膏緩凝的緩凝作用，促進(jìn)C3A水化，使鈣礬石快速大量生成而實(shí)現(xiàn)速凝［3］，但水化形成的鈣礬石會在水化產(chǎn)物的空隙間分散分布，它們搭建成一種架狀結(jié)構(gòu)，使水泥漿體很快失去流動性，同時又不會影響水泥水化，反而由于消耗了漿體中的大量Ca2+和SO2－4而促進(jìn)了水泥中C3S的水化進(jìn)一步加速［4］。由于基準(zhǔn)水泥在長期存放過程中C3A有所減少或者活性降低，使?jié){體早期水化硬化體中的針狀、柱狀鈣礬石數(shù)量相應(yīng)減少，使凝結(jié)時間延長，1 d抗壓強(qiáng)度降低，這樣就解釋了凝結(jié)時間的延長和水泥膠砂1 d抗壓強(qiáng)度降低的原因;28 d抗壓強(qiáng)度比明顯提高可能是速凝劑的促凝組分對水泥組分的激發(fā)作用或堿性速凝劑(試驗(yàn)用速凝劑均為堿性)中堿的激發(fā)作用使膠砂試體的后期強(qiáng)度有所提高的原因。

3 結(jié)語

1)不同新鮮程度的基準(zhǔn)水泥對速凝劑檢測結(jié)果影響較大，隨著基準(zhǔn)水泥存放時間的延長，凝結(jié)時間延長，1 d抗壓強(qiáng)度減小，28 d抗壓強(qiáng)度比增大。2)基準(zhǔn)水泥在長期存放過程中C3A有所減少或者活性降低，使?jié){體早期水化硬化體中的針狀、柱狀鈣礬石數(shù)量相應(yīng)減少，使凝結(jié)時間延長，1 d抗壓強(qiáng)度降低;28 d抗壓強(qiáng)度比明顯提高可能是速凝劑的激發(fā)作用引起。3)研究不同新鮮程度的基準(zhǔn)水泥對速凝劑檢測結(jié)果的影響，對速凝劑生產(chǎn)廠家、使用單位和檢測單位具有指導(dǎo)意義。其微觀機(jī)理還需進(jìn)一步探索。

［1］丁向群，趙 蘇，王 毅，等.一種無堿液體速凝劑開發(fā)研究［J］.混凝土，2005(4):77-78.

［2］JC 477-2005，噴射混凝土用速凝劑［S］.

［3］熊大玉，王小虹.混凝土外加劑［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［4］李付剛，潘志華，傅秀新，等.高效低堿液態(tài)水泥速凝劑的性能及促凝機(jī)理研究［J］.建井技術(shù)，2008，29(6):18-20.