液体速凝剂试验中的问题探讨

段 丽

(贵州省交通科学研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550003)

液体速凝剂试验中的问题探讨

段 丽

(贵州省交通科学研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550003)

针对湿法喷射混凝土技术常用液体速凝剂的试验工作，在明确试验对象与目的的基础上，将目前常见材料作为试验材料，采取规范试验方法，对水泥种类、搅拌时间、水泥温度三个因素对速凝效果的影响进行深入分析和量化统计，最后得出水泥种类、搅拌时间、水泥温度均与速凝效果有关，施工中应予以严格控制的结论。

液体速凝剂；水泥种类；搅拌时间；水泥温度

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

水泥采用四种类型，分别为中国海螺、基准水泥、联合水泥与天宝山；速凝剂采用SBT-N1液体速凝剂。

1.2 试验方法

(1)水泥种类

水泥早期水化是影响速凝剂实际作用效果的主要因素，二者存在十分密切的联系。水泥品牌不同则其矿物组成也有一定差别，速凝剂对于不同的水泥表现出各不相同的适应性，即相同速凝剂使用在不同的水泥当中会发挥出截然不同的作用效果。基于此，应在了解这一适应性特点的基础上，通过试验确定各类水泥对应的速凝剂最佳掺量，也就是速凝效果达到最佳时各类水泥所掺量速凝剂的实际数量。以中国海螺水泥和基准水泥为例，对其不同速凝剂掺量下的凝结时间进行试验、记录与统计，得出如图1、2所示的试验结果。

由图1、2可知，中国海螺水泥和基准水泥在凝结时间达到最小值时对应的速凝剂掺量不同，中国海螺水泥为4%，而基准水泥为3%，造成这种差别的主要原因为二者矿物构成不同。在水泥浆体当中加入液体速凝剂之后，速凝剂会与石膏、钙离子等发生一系列反应，反应的主要产物为钙矾石，且大多呈针棒状，在钙矾石作用下，石膏缓凝被抑制，加快C3A水化速度，加之反应过程中还会产生一定热量，致使水化作用加快，最终使水泥快速凝结。此外，从图中还可以看出，无论水泥的种类如何，其凝结时间并非伴随速凝剂掺量不断增大而缩短，因为速凝剂的实际掺量在超出限度以后，石膏和大量铝酸盐发生反应后会生成AFm(单硫型水化硫铝酸钙)，不是具有缓凝抑制作用的钙矾石，继而无法形成网状结构，最终对速凝作用效果造成影响，甚至在基准水泥中当速凝剂实际掺量为4%时，其凝结时间比掺量为2%时还要高。

图2 基准水泥在不同速 凝剂掺量下的凝结 时间变化曲线

以上四种水泥速凝剂最佳掺量如表1所示。

表1 各水泥液体速凝剂掺量试验结果

需要注意的是，虽然基准水泥和联合水泥的速凝剂最佳掺量相同，均为3.0%，但这并不能说明这两种水泥的矿物构成相似或相同，二者是存在本质上的差别的。

由表1可知，对于不同类型的水泥而言，确实存在一个速凝剂掺量可使水泥的初凝与终凝时间达到最低水平，而且不同水泥对应的这一掺量也有所不同。

(2)搅拌时间

在水泥类型、速凝剂种类及其掺量均相同的情况下，不同搅拌时间对应的凝结时间不同，即搅拌时间会对速凝剂作用效果造成影响。选取基准水泥对其不同搅拌时间条件下的凝结时间进行分析与统计，得出如表2所示的统计结果。

表2基准水泥不同搅拌时间对应的凝结时间统计结果

水泥搅拌时间/s水泥凝结时间/min慢搅时间快搅时间初凝时间终凝时间5104．613．55152．77．75203．17．65254．411．25304．414．8

由表2可知，在慢搅时间固定，快搅时间从10 s按5 s幅度递增至30 s的试验中，水泥凝结时间出现明显的变化：当快搅时间为10 s时，由于水泥中掺入的速凝剂无法均匀分布，所以作用效果有限，导致水泥初凝与终凝时间都较长；当快搅时间在25～30 s范围内时，由于水泥和速凝剂反应所形成的产物在过量搅拌后会被破坏，影响作用效果发挥，进而延长了水泥的初凝与终凝时间；而当快搅时间在15～20 s范围内时，水泥初凝及终凝时间都很短，说明15～20 s是水泥掺入速凝剂之后的最佳搅拌时间，施工中若采用基准水泥，则应将其快搅时间严格控制在此范围之内，以充分发挥速凝效果。

(3)材料温度

水泥的水化过程十分复杂，且其反应速率受温度直接影响，而水化速率又与速凝效果有关，所以有必要对材料温度和速凝剂之间的关系进行分析。普通混凝土中水泥的水化作用已是十分强烈，而掺入了液体速凝剂的混凝土，其水泥水化更加强烈，所以其对温度的敏感度也高于普通混凝土。

同样选取基准水泥对其不同温度条件下的凝结时间进行分析与统计，得出如表3所示的统计结果(试验过程中室温为20 ℃保持恒定，不同水泥样品除温度不同外速凝剂掺量等其他条件均完全相同)。

由表3可知，在速凝剂实际掺量、室温固定，水泥温度从5 ℃按5 ℃幅度递增至30 ℃的过程中，水泥初凝与终凝时间均减少，即随水泥温度的不断升高，水泥凝结时间缩短。产生这一现象的主要原因为：水泥温度的不断升高，能起到加速水化反应的作用，使水泥的凝结时间总体缩短。鉴于速凝混凝土所具有的这一特质，在实际施工中应采取有效的保温措施，避免水泥温度剧烈下降，稳定在理想的条件下进行喷射，从而避免低温影响速凝效果。

表3基准水泥不同温度对应的凝结时间统计结果

水泥温度/℃水泥凝结时间/min初凝时间终凝时间56．213．2104．912．4153．710．4203．49．5253．39．4303．18．8

2 试验结果分析

(1)不同类型水泥有不同的速凝剂最佳掺量，即达到这一掺量时水泥凝结时间最短。施工中应根据所用水泥类型采取试验与分析手段确定最佳掺量。

(2)搅拌时间对水泥的速凝效果有直接影响，以基准水泥为例，其快搅时间应控制在15～20 s范围内。

(3)水泥温度对水泥速凝效果有影响，以基准水泥为例，随水泥温度的不断升高，水化反应加速，凝结时间缩短，速凝效果显著，施工中应采取必要保温措施。

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[2] 胡铁刚，王虎群，吴文选，等.一种新型无碱液体速凝剂的合成及性能研究[J].新型建筑材料，2013，(2):41-43.

[3] 刘大为，赵江，魏金，等.一种无碱液体速凝剂的适应性研究[J].硅酸盐通报，2013，(9):1822-1825，1831.

U412

C

1008-3383(2017)11-0023-02

2017-09-13

段丽(1985-)，女，贵州毕节人，助理工程师，研究方向：冶金环保。