新型混凝土速凝剂与水泥的适应性研究

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发布时间：2021-09-03

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新型混凝土逮凝剂与水泥的迳应性研究
郭文康，一，石正国，一，王述银，肖开涛1,2
(1．长江科学院，湖北武汉430010；
2．国家大坝安全工程技术研究中心，湖北武汉430010)
摘要：选择AFA一1和AFA一2两种新型混凝土速凝剂(液态无碱速凝剂)，从凝结时间、抗压强度、抗压强度比等
方面。研究其与普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥之间的适应性。从试验结果可知，两种速凝剂与普
通硅酸盐水泥和中热硅酸盐水泥的适应性良好．但与硅酸盐水泥的适应性有较大的差异，AFA一1型速凝剂出现了不
适应的问题。此外，通过试验还可得到，速凝剂的凝结时问主要受水泥中混合材料含量、石膏掺量、C 和C，S含
量等因素的影响；速凝剂的凝结时间并非越短越好，为保证混凝土的力学性能和耐久性，速凝剂的初凝时间和终凝
时间分别以1．5～5 min和4—12 min为宜。
关键词：液态无碱混凝土速凝剂；水泥；适应性
Experimental Study on Compatibility between Alkali-free Liquid Concrete Accelerators and Cement
GUO Wenkang ，SHI Zhengguo ，WANG Shuyin XIAO Kaitao 0
(1．Yangtze River Scientific Research Institute，Wuhan 430010,Hubei，China；
2．Research Center of National Dam Safety Engineering Technology，Wuhan 430010，Hubei,China)
Abstract Two kinds of new concrete accelerator of AFA一1 and AFr—2 ralkali-free liquid concrete accelerator)are selected to
test their compatibilities with ordinary Portland cement,Portland cement and moderate heat Portland cement from the parameters
of setting time,compressive strength and compressive strength ratio．1'lle results show that：(a)the compatibilities between new
concrete accelerators and ordinary Portland cement and moderate heat Portland cement are good,the compatibility between AFA-2
accelerator and Portland cement is also excellent,but the compatibility between AFA一1 accelerator and Portland cement is very
poor,(b)the setting time of new concrete accelerators is mainly influenced by the contents of mixing materials,gypsum,C and
C3S；and(e)the setting time of new concrete accelerator is not the shorter the better,and appropriate initial and final setting times
are 1．5-5 min and 4-12 min respectively that can ensure the mechanical properties and the durability of concrete．
Key W ords：alkali-free liquid concrete accelerator；,cement；compatibility
中图分类号： rv424 文献标识码：A 文章编号：o559—9342(2013)l1一o0I62一o4
1 研究背景
在喷射混凝土施工过程中为了提高混凝土早期
强度、粘结力、抗冻和抗渗性能以及降低回弹量，
一般都会掺加多种外加剂和掺和料【lJ，速凝剂就是其
中一种必不可少的外加剂。近年来随着我国西南地
区多个大型水利工程项目的开工建设，大型地下洞
室、大型地下厂房、高边坡支护、长距离交通隧道
等工程越来越多，给喷射混凝土工程施工带来了不
少难题。大型喷射混凝土工程施工时一般都会选择
先进的湿喷技术，而采用湿喷技术施工的喷射混凝
土一般需要掺加一定量的液态速凝剂。目前，市场
囫 er ，Ⅲcr Vo1．39No．I1
上的液态速凝剂主要有液态低碱速凝剂和液态无碱
速凝剂。大量的试验研究表明[2-61，液态无碱速凝剂
在凝结时间、早期抗压强度、后期抗压强度比、施
工人员人身安全、施工作业面粉尘和回弹量等方面
均有明显的优势。因此，无碱、无腐蚀、无毒、无
刺激性的液态速凝剂是速凝剂的发展方向。
关于速凝剂与水泥的适应性的研究主要集中在
收稿日期：2013—08—12
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(51139001)
作者简介：郭文康(1986一)，男(瑶族)，湖南郴州人，硕士，主要
从事水工混凝土性能及原材料的研究及应用．
第39卷第11期郭文康，等：新型混凝土速凝剂与水泥的适应性研究
传统碱性速凝剂上，L_R．Prud~ncio等[71通过改变水
泥的化学成分、细度等分析了传统速凝剂与水泥之
间的适应性，发现水泥的细度、石膏种类、石膏含
量和铝酸三钙含量：是影响传统速凝剂性能的主要因
素．N．De Beliea等[ 曾从水泥凝结硬化方面研究过
传统速凝剂和液态无碱速凝剂与两种水泥之间的适
应性问题。发现两种水泥对传统速凝剂和新型速凝
剂性能的影响均有较大的差异。迄今为止，专门针
对液态无碱速凝剂与水泥适应性的系统研究仍不
多见．液态无碱速凝剂凭借其在物理力学和耐久性
方面的优良性能，应用将愈来愈广泛，因此非常有
必要系统研究其与水泥的适应性。本文选择了两种
具有代表性的新型速凝剂，研究其与普通硅酸盐水
泥、不同石膏掺量的硅酸盐水泥以及中热硅酸盐
水泥的适应性。旨在为新型速凝剂的工程应用提供
参考。
2 试验方法与原材料
2．1 试验方法
由于目前我国尚无专门针对液态无碱速凝剂的
性能检验试验规程，特选择参考BS EN196— 1
《Methods of Testing Cement>>、EN 934— 5 《Admixtures
for sprayed concrete>等欧洲标准修订的中国长
江三峡集团企业标准TGPS·T 31— 2005 《地下电站
工程喷锚支护原材料技术要求与检验》进行试验。
2．2 试验原材料
试验采用华新(昆明东川I)水泥股份有限公司
生产的P·042．5普通硅酸盐水泥、P·Ⅱ42．5硅酸盐
水泥、P·MH42．5中热硅酸盐水泥，水泥熟料的主要
成分见表1。砂选用ISO标准砂；石膏选用化学纯
二水石膏；减水剂选用巴斯夫化学建材(中国)有
限公司生产的GleniumSP一8CN (标准型)聚羧酸高
性能减水剂：新型混凝土速凝剂选用试验编号分别
为AFA一1和AFA一2的两种具有市场代表性的液态
无碱速凝剂。
3 试验结果与分析
为了验证新型混凝土速凝剂与水泥的适应性，
试验分别研究所选速凝剂与普通硅酸盐水泥、硅酸
盐水泥和中热硅酸盐水泥的适应性，试验内容主要
包括水泥净浆凝结时间、水泥胶砂抗压强度、水泥
胶砂抗压强度比等。
3．1 新型速凝剂与普通硅酸盐水泥的适应性
普通硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料、6％～
15％混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材
料。是目前使用最广泛且用量最大的水泥品种。喷
射混凝土施工过程中也大量使用了普通硅酸盐水泥。
新型混凝土速凝剂与普通硅酸盐水泥适应性试验结
果见表2。
从表2可知．在速凝剂和减水剂掺量相同条件
下，掺两种不同液态无碱速凝剂普通硅酸盐水泥净
浆凝结时间有所不同，AFA一1型速凝剂初凝时问比
AFA一2型速凝剂长，但终凝时问比AFA一2型速凝剂
短。受水泥混合材料种类和掺量的影响，两种速凝
剂的终凝时间虽能满足国家相关标准要求，但均偏
长。各龄期抗压强度及抗压强度比相差不大。由于
传统速凝剂含碱量较高，在水泥加水后．速凝剂中
的碱性成分迅速与石膏反应或者直接参与水化反应．
与C A和C S反应迅速生成钙矾石，因为反应速度
很快，水泥中的剩余组分和未反应完全的水在迅速
凝结的过程中给水泥和混凝土留下了很多有害孔隙．
导致混凝土内部致密性降低．直接影响混凝土的后
期强度。无碱速凝剂则可以较好地克服上述问题，
从试验结果可知．两种速凝剂对普通硅酸盐水泥胶
砂28 d抗压强度的影响较小．且后期强度均有较大
的提高，都能比较客观的反应新型混凝土速凝剂的
性能。因此，新型混凝土速凝剂能较好的适应普通
硅酸盐水泥。