一种用于液体无碱速凝剂的复合型早强剂的研制

石林

（贵州科之杰新材料有限公司，贵州 龙里 551206）

0 引言

速凝剂是一种能使水泥或混凝土快速凝结硬化的化学外加剂，是喷射混凝土中必不可少的一种外加剂组分[1，2]。近年来，由于含碱金属盐类速凝剂腐蚀性强、后期强度损失大的缺点也逐渐被摒弃。取而代之的是液体无碱速凝剂的使用[2]。液体无碱速凝剂具有绿色、环保对人体无伤害，且混凝土后期强度损失小等特点，因此越来越受到许多科研工作者及工程建设单位的青睐。

液体无碱速凝剂多是硫酸铝与其他有机物或无机物的液体混合物。后期强度损失小及对现场施工人员伤害小是许多施工单位使用速凝剂的第一选择。但液体无碱速凝剂1d强度低不易达标也是很多施工单及外加剂厂家的技术难题。这不仅影响了隧道等工程的施工进度，更容易造成第三方抽检不合格而引起的麻烦。现在一般采用加入早强剂解决早期强度低的问题。但通常的无机早强剂含有大量钠或钾属离子，有机早强剂比较昂贵，对工程的质量及造价成本等都极为不利。因此，研究开发一款专用于液体无碱速凝剂的复合型早强剂对液体无碱速凝剂的发展及推广应用具有重要意义。

1 实验

1.1 实验原材料

液体无碱速凝剂：固含量48%，云南某公司；三乙醇胺，工业级，郑州福特化工产品有限公司；铵明矾，工业级，山东蓝鼎新能源科技股份有限公司；乙二醇，工业级，济南荣冠化工有限公司；硫酸锂，工业级，郑州鑫通化工产品有限公司。

水泥：海螺P.O42.5水泥。

1.2 复合型早强剂的制备

向装有搅拌器、温度计的三口反应容器中加入一定量的去离子水、铵明矾和硫酸锂，搅拌下加热至45℃，待固体完全溶解，加入预先配制好的三乙醇胺和乙二醇的混合溶液，均匀搅拌60min，降温，调节水的用量，即得所述复合型早强剂。

1.3 实验部分

表1 海螺P.O42.5级水泥技术性能指标

表2 西南P.O42.5级水泥技术性能指标

1.3.1 净浆凝结时间的测定

按照GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》中的规定测定样品凝结时间。其中水灰比为0.35，无碱速凝剂折固掺量7.0%。

1.3.2 砂浆性能实验

参照TB10424-2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》进行砂浆性能实验，砂浆配比见表3。

表3 砂浆实验配合比

2 实验结果与讨论

2.1 复合型早强剂配比的确定

用三乙醇胺（A）、铵明矾（B）、乙二醇（C）及硫酸锂（D）与水加热混合。设计L9（34）正交实验如表4，加热温度固定45℃。实验中各组分数据均为500g早强剂中各组分所占的质量分数。

实验用水泥为海螺P.O42.5水泥，以水泥砂浆1d抗压强度大于7MPa为评价指标。从正交实验结果可看出，三乙醇胺、铵明矾、乙二醇及硫酸锂四种早强剂中，硫酸锂影响最大，三乙醇胺和铵明矾次之，乙二醇在常温下影响较小。其中，四种早强剂在复合型早强剂中的最优占比为：三乙醇胺0.4%，铵明矾4%，乙二醇0.3%及硫酸锂3%。

表4 复合早强剂正交实验

2.2 复合型早强剂用于液体无碱速凝剂中的性能测试

用上述最优占比的复合型早强剂与云南厂家的液体无碱速凝剂复配，早强剂用量为速凝剂总量的0.2%。以不掺复合早强剂的速凝剂实验做空白对比，用海螺P.O42.5水泥和西南P.O42.5水泥进行速凝剂性能测试，速凝剂掺量7%，实验结果如表5。

表5 速凝剂性能实验

实验表明，液体无碱速凝剂中加入复合型早强剂后，速凝剂凝结时间可有效缩短3min，1d砂浆抗压强度大于7MPa，28d砂浆抗压强度比大于90%。从海螺水泥与西南水泥的对比实验看，西南水泥凝结时间偏长，相应的抗压强度也较低。但复合型早强剂的加入，使得凝结时间1d抗压强度及28d抗压强度比均能满足标准的需求。从正交实验及砂浆性能测试实验看，复合型早强剂的的生产较为简单，且成本较低，用于液体无碱速凝剂后能极大改善液体无碱速凝剂1d抗压强度的不足。

3 结语

1）不使用早强剂或使用单一早强剂复合的液体无碱速凝剂，1d抗压强度很难达到施工标准的要求，使用三乙醇胺、硫酸锂、乙二醇及铵明矾复合能很好的解决液体无碱速凝剂的这一缺陷。

2）通过正交实验发现，四种早强剂在复合型早强剂中的最优占比为：三乙醇胺0.4%，硫酸锂4%，乙二醇0.3%及铵明矾3%时，液体无碱速凝剂的砂浆1d抗压强度及28d抗压强度比得到极大改善。

3）从正交实验及砂浆性能测试数据看，复合型早强剂的的生产较为简单，且成本较低，用于液体无碱速凝剂后能极大改善液体无碱速凝剂的凝结时间及抗压强度，具有实际工程意义。