基准水泥的新鲜程度对速凝剂检测结果的影响

赵丽英

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

0 引言

近年来，喷射混凝土技术不仅在岩土工程和地下工程建设中得到迅速发展，而且在地面建筑结构补强、岩土边坡加固、耐火防护工程和薄层结构等特种结构施工中也得到广泛应用，因其独特的功能和施工的简单易行，喷射混凝土技术的应用愈来愈广泛。喷射混凝土可以快速封闭松散面层，对井矿初期支护的作用非常关键，可以加快工作进度，降低施工成本，速凝剂作为喷射混凝土的关键材料，其质量的优劣直接影响到工程进度和安全。目前，速凝剂主要有无机物类速凝剂、复合型速凝剂、低碱有机类速凝剂，以及目前正研制的无碱液态速凝剂［1］。随着速凝剂的广泛应用，对速凝剂的质量检测就提出了更高的要求，在大量的检测工作中发现，除了速凝剂本身质量差异之外，基准水泥的新鲜程度不同，对速凝剂的检测结果影响也较大。针对上述情况并结合实际检测结果的差异，本文对不同新鲜程度基准水泥与不同生产厂家的速凝剂的检测结果进行了研究分析。该研究对速凝剂生产厂家、检测机构和施工单位正确合理使用速凝剂具有指导意义。

1 原材料及试验方法

1.1 试验原材料

水泥:符合GB 8076标准中附录A的规定的基准水泥，按生产时间一个月、三个月、五个月，分别编号为基准水泥1号，2号，3号。

砂:符合GB/T 17671中有关ISO标准砂的规定。

水:符合JGJ 63的规定。

速凝剂:采用山西康特尔精细化工有限公司(速凝剂1)，山西凯迪建材有限公司(速凝剂2)，阳泉世太建筑材料厂(速凝剂3)，山西桑穆斯建材化工有限公司(速凝剂4)，山西黄腾化工有限公司(速凝剂5)。

1.2 主要仪器

1)电子天平量程2 000 g，分度值为0.01 g;2)水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪;3)秒表;4)250 mL，500 mL量筒;5)300 kN压力试验机;6)胶砂振实台;试模;搅拌锅;搅拌铲。

1.3 试验方案

速凝剂试验依据标准JC 477-2005喷射混凝土用速凝剂［2］。试验室温度和材料温度在20℃ ±2℃范围内。凝结时间采用净浆检测，检测配比为:基准水泥400 g，速凝剂20 g，水160 g;1 d抗压强度和28 d抗压强度比采用水泥胶砂试验方法检测，检测配比为:基准水泥900 g，标准砂1 350 g，速凝剂45 g，水450 g。为了更直观的分析比较，五个速凝剂均选用粉剂，其检测掺量均为5%，选用不同新鲜程度的基准水泥1号，2号和3号分别对五个生产厂家的速凝剂1，速凝剂2，速凝剂3，速凝剂4，速凝剂5进行凝结时间、1 d抗压强度和28 d抗压强度比检测，其试验方案如表1所示。

表1 不同新鲜程度的基准水泥与不同厂家速凝剂的试验方案

2 试验结果与分析

根据上述试验方案，对不同新鲜程度的水泥与五个不同生产厂家的速凝剂进行凝结时间、1 d抗压强度和28 d抗压强度比进行对比试验，其试验结果如表2所示。

表2 速凝剂净浆和砂浆试验数据

2.1 基准水泥的新鲜程度对速凝剂检测结果的影响

从表2中可以看出，基准水泥的新鲜程度对速凝剂的凝结时间有较大影响，不同凝结时间的速凝剂，影响也不尽相同，但总体来讲，随着水泥存放时间的延长，速凝剂的凝结时间均有延长的趋势，凝结时间长的速凝剂，其增长值也较大，特别是对终凝时间的影响更为显著，存放五个月的基准水泥终凝时间检测结果均比存放一个月基准水泥终凝时间检测结果延长(4～5)min，最高延长10 min 6 s;随着基准水泥存放时间的延长，速凝剂的1 d抗压强度均有所降低，降幅大都在10%以上，最大达到14.9%，28 d抗压强度比变化也比较明显，速凝剂1从68%增大到76%，速凝剂2从70%增大到77%，速凝剂3从70%增大到79%，速凝剂4从67%增大到78%，速凝剂5从71%增大到75%，都有了较大幅度的提高，最高可达11%。

2.2 形成机理分析

基准水泥掺入速凝剂后，通过消除石膏缓凝的缓凝作用，促进C3A水化，使钙矾石快速大量生成而实现速凝［3］，但水化形成的钙矾石会在水化产物的空隙间分散分布，它们搭建成一种架状结构，使水泥浆体很快失去流动性，同时又不会影响水泥水化，反而由于消耗了浆体中的大量Ca2+和SO2－4而促进了水泥中C3S的水化进一步加速［4］。由于基准水泥在长期存放过程中C3A有所减少或者活性降低，使浆体早期水化硬化体中的针状、柱状钙矾石数量相应减少，使凝结时间延长，1 d抗压强度降低，这样就解释了凝结时间的延长和水泥胶砂1 d抗压强度降低的原因;28 d抗压强度比明显提高可能是速凝剂的促凝组分对水泥组分的激发作用或碱性速凝剂(试验用速凝剂均为碱性)中碱的激发作用使胶砂试体的后期强度有所提高的原因。

3 结语

1)不同新鲜程度的基准水泥对速凝剂检测结果影响较大，随着基准水泥存放时间的延长，凝结时间延长，1 d抗压强度减小，28 d抗压强度比增大。2)基准水泥在长期存放过程中C3A有所减少或者活性降低，使浆体早期水化硬化体中的针状、柱状钙矾石数量相应减少，使凝结时间延长，1 d抗压强度降低;28 d抗压强度比明显提高可能是速凝剂的激发作用引起。3)研究不同新鲜程度的基准水泥对速凝剂检测结果的影响，对速凝剂生产厂家、使用单位和检测单位具有指导意义。其微观机理还需进一步探索。

［1］丁向群，赵 苏，王 毅，等.一种无碱液体速凝剂开发研究［J］.混凝土，2005(4):77-78.

［2］JC 477-2005，喷射混凝土用速凝剂［S］.

［3］熊大玉，王小虹.混凝土外加剂［M］.北京:化学工业出版社，2002.

［4］李付刚，潘志华，傅秀新，等.高效低碱液态水泥速凝剂的性能及促凝机理研究［J］.建井技术，2008，29(6):18-20.