无碱液体速凝剂检测搅拌对性能影响

2021-04-09 09:00:50 7

摘要:


文中采用机械和人工两种搅拌方式,分别搅拌不同时间进行实验,研究搅拌制度对液态无碱速凝剂检测性能的影响,以选出适合液态无碱速凝剂性能检测的搅拌制度。结果表明,搅拌制度(包括搅拌方式及搅拌时间)在不同水泥、速凝剂体系中,对掺速凝剂的净浆凝结时间和砂浆抗压强度的检测结果均有影响。不同速凝剂掺量条件下,无论是机械搅拌还是人工搅拌,净浆初凝、终凝时间均随着搅拌时间的延长而增加,而砂浆1d、28d抗压强度总体均为先升高后降低,强度均存在最优值,且随搅拌时间变化,1d强度变化较大,28d强度或28d强度比变化较小。对掺速凝剂净浆凝结时间的检测,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,选用较短的搅拌时间;而对掺速凝剂砂浆强度的检测,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,同时考虑砂浆1d和28d的强度。


0引言


近年来,喷射混凝土技术应用越来越广泛,而速凝剂是喷射混凝土中不可缺少的重要组成材料,其主要经历了碱性粉状、低碱液体和无碱液体几个发展阶段,目前多数为无碱液体速凝剂。研究表明,无碱液体速凝剂能克服传统速凝剂的诸多缺陷,具有施工安全、扬尘小、回弹率低和后期强度损失小等优点。无碱液体速凝剂在性能上与传统速凝剂有着明显的区别,传统速凝剂检测标准已无法满足新型速凝剂性能检测的需要,为了更好了解速凝剂的性能特点,指导工程实际应用,需要对现有速凝剂性能检测方法和标准进行改进。现有标准JC477—2005{喷射混凝土用速凝剂》中,对掺速凝剂后净浆或砂浆拌合物是采用机械还是人工搅拌方式未做明确规定,且对搅拌时间的规定也只给出一个时间范围,这都会影响检测结果。因此文中采用机械和人工两种搅拌方式,分别搅拌不同时间进行实验,研究搅拌制度对无碱液体速凝剂检测性能的影响,以选出适合无碱液体速凝剂性能检测的搅拌制度。


1实验


1.1原材料


(1)水泥。本实验选取了三种水泥,分别为海螺牌P·O 42.5水泥、乃托牌P·O 42.5水泥和混凝土外加剂检测用基准水泥(P·I 42.5水泥),分别以HL、NT和JZ表示,其化学成分按GB/T176—2008(水泥化学分析方法》测定,见表1。基准水泥CaO含量最高达到62.10%,乃托水泥的SO3,含量相对较高达2.62%。


(2)无碱液体速凝剂。实验中无碱液体速凝剂有三种,分别为成品、A和c。成品为市场上购买的速凝剂,含固量为44%;A、C速凝剂则为实验室中分别按母液、水、硫酸铝(工业级AI2:SO4·18H2O)比例25:25:50和35:25:40配制所得,配制过程中先将母液和水混合,再加入硫酸铝搅拌至均匀,计算得其含固量分别为41%和42%。样品编号以“水泥编号一速凝剂编号”表示,例如HL—A;未掺速凝剂样品则以“水泥编号-0”表示。


表1 原材料的化学组成 wt.%

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1.2实验方法


实验中无碱液体速凝剂性能的测定参考JC477—2005《喷射混凝土用速凝剂》进行,但改变标准实验中的搅拌制度,采用机械或人工方式搅拌不同时间进行实验。机械搅拌时,加入速凝剂后即开始计时,使用净浆或砂浆搅拌机,先慢速搅拌5s再快速搅拌相应时间,以“慢5s+快40s”为例,表示采用机械方式先慢搅5s后快搅40s;人工搅拌时,加入速凝剂后即开始计时,人工用铲刀在锅内翻拌相应时间,以“人工15s”为例,表示采用人工方式搅拌15s。实验中,净浆凝结时间、砂浆抗压强度的测定分别选取了6种不同搅拌制度。


2结果与讨论


2.1水泥、速凝剂种类


实验先用海螺水泥HL、乃托水泥NT和基准水泥JZ,分别掺人成品、A和C速凝剂,研究搅拌制度在不同水泥、速凝剂体系中对净浆凝结时间和砂浆抗压强度检测的影响,结果如表2和表3所示,速凝剂掺量固定为6%,表2括号中凝结时问为试针初次达到测试终点后立即换取两位置再进行试验,试针第三次达到测试终点的时间,两个凝结时间差值可反映速凝剂搅拌的均匀性。


由表2可知,相同条件下,NT的凝结时间相对较短,JZ次之,而HL凝结时间最长。水泥相同时,掺A速凝剂的净浆凝结时间最佳,成品速凝剂次之,C速凝剂最差。在不同水泥、速凝剂体系中,采用不同的搅拌制度测出的凝结时间也不同,“机械慢5s+快5s”制度下净浆的初凝、终凝时间均较“人工15s”制度下要短。当凝结时间较短时,试验过程中速凝剂反应较快导致浆体装模较难,不易填充密实,括号内外凝结时间的差值也相对较大,说明此条件下速凝剂搅拌的均匀性较差。由表3可知,相同条件下,NT胶砂1d强度较高,超过了12.0MPa,JZ次之,而HL胶砂1d强度最低,不到空白砂浆HL-0强度的一半;三种水泥空白胶砂28d强度相差不大,而掺HL速凝剂后强度最高,各搅拌制度下28d抗压强度比均超过了110%。JZ体系中,掺A速凝剂砂浆的1d、28d强度均较高,成品次之,C速凝剂最差,尤其1d抗压强度仅为2.0MPa,低于JC477—2005中合格品速凝剂的强度要求。在不同水泥和速凝剂体系中,采用不同搅拌制度时,强度也不相同,“机械慢5s+快40s”较“人工40s”制度下,1d强度较高,而28d强度略低。因此,在不同水泥和不同速凝剂体系中,搅拌方式及搅拌时间对速凝剂性能检测结果均有影响。


表2 掺速凝剂净浆的凝结时间

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表3 掺速凝剂砂浆强度

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2.2速凝剂掺量


由于搅拌制度在不同水泥、速凝剂体系中对净浆凝结时间和砂浆抗压强度的检测结果均有影响,因此本节选取海螺水泥HL和A速凝剂,采用多种搅拌制度进行试验,在速凝剂不同掺量下,研究搅拌制度对检测结果的影响,以选出最佳的搅拌制度,实验结果如表4和表5所示,实验中速凝剂的掺量为5%-8%,净浆凝结时间、砂浆抗压强度检测试验中分别选用了6种不同搅拌制度。


由表4可知,相同条件下,速凝剂掺量不同,净浆凝结时间也不相同,掺量越高,初凝、终凝时间越短;且在各掺量下,无论是机械搅拌还是人工搅拌,初凝、终凝时间在速凝剂不同掺量下均随着搅拌时间的延长而增加。“人工15s”与“慢5s+快5s”制度下实验结果相近,“人工25s”制度下实验结果则介于“慢5s+快10s”和“慢5s+快15s”之间。当速凝剂掺量较高、搅拌时间较短时,试验过程中速凝剂反应较快,导致浆体装模较难,不易填充密实,试样底面多孔洞,括号内外两凝结时间的差值也相对较大,终凝时间尤为明显,说明速凝剂掺量越高、搅拌时间越短时,速凝剂速凝效果越好,但速凝剂搅拌的均匀性相对越差。如掺量8%时,“慢5s+快5s”制度下,初凝、终凝括号内外两时间差值均为6s,成型装模较困难;延长搅拌时间,两个差值均逐渐减小,“慢5s+快20s”时,分别减小为3s和4s成型装模较容易,延长人工搅拌时间规律也是如此。而当搅拌超过一定时间后,净浆凝结时问会明显增加,终凝时间尤为显著,例如掺量8%,机械快搅时间从15s增加至20s时,初凝、终凝时间均明显增加,终凝时间从7min50s延长至30min10s,说明搅拌超过一定时间会破坏速凝剂掺入浆体后反应形成的网状结构,导致速凝效果变差,且速凝剂掺量越低,其网状结构越容易被破坏。因此,检测掺速凝剂净浆凝结时间时,最佳的搅拌制度,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,选用较短的搅拌时间,以免速凝剂反应形成的网状结构被破坏。对掺A速凝剂净浆凝结时间的检测应在8%掺量下采用“慢5s+快15s”的搅拌制度。


由表5可知,速凝剂不同掺量条件下,采用机械方式搅拌,快速搅拌时间从15s增加至50s时,砂浆1d抗压抗压强度变化较大,28d抗压强度或28d抗压强度比则相差较小,但1d、28d抗压强度总体均为先升高后降低,强度存在最优值,但ld与28d抗压强度最优值的对应性较差。如掺量8%时,砂浆1d抗压强度在“慢5s+快40s”制度下达到最高值9.5MPa,而28d抗压强度在“慢5s+快20s”制度下达到最高值53.6MPa、抗压强度比达最高121.o%。JC477-2005标准中,成型砂浆采用人工方式搅拌40~50s,即为本实验中“人工40s”搅拌制度,比较发现,“人工40s”制度下1d、28d抗压强度均低于机械搅拌下的强度最优值,1d抗压强度尤为明显。相同条件下,速凝剂掺量越高、搅拌时间越短,砂浆成型越困难,如掺量8%时,“慢5s+快15s”机械搅拌制度下,搅拌过程中拌合物剧烈放热并快速凝结,成型时

砂浆较难振实,脱模后可见试件表面有较多孔洞;当降低速凝剂掺量或延长搅拌时间时,砂浆拌合物会越来越稀,成型较容易。同时随速凝剂掺量的降低,砂浆1d抗压强度的最优值逐渐降低,当掺量降至5%时,强度已低于6.0MPa,低于JC477—2005中合格品速凝剂的强度要求,而28d强度或28d抗压强度比的最优值变化较小。因此,在速凝剂不同掺量下,搅拌制度对掺速凝剂砂浆强度检测结果有一定影响,但对砂浆1d、28d强度检影响大小不一,最佳的搅拌制度,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,综合考虑砂浆1d和28d的强度,对于掺A速凝剂砂浆强度的检测应在8%掺量下采用“慢5s+快30s”的搅拌制度。


表4 速凝剂掺量及搅拌制度对水泥凝结时间的影响

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表5 速凝剂掺量及搅拌制度对砂浆强度的影响

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3结语


(1)搅拌制度(包括搅拌方式及搅拌时间)在不同水泥、速凝剂体系中,对掺速凝剂的净浆凝结时间和砂浆抗压强度的检测结果均有影响。


(2)速凝剂不同掺量条件下,无论是机械搅拌还是人工搅拌,掺速凝剂净浆初凝、终凝时间均随着搅拌时间的延长而增加,且“人工15s”与“慢5s+快5s”制度下结果相近;而机械方式搅拌时,快搅时间从15s增加至50s时,砂浆1d、28d抗压强度总体均为先升高后降低,均存在最优值,但1d与28d强度最优值的对应性较差,且随搅拌时间变化,1d强度变化较大,28d强度变化较小。


(3)对掺速凝剂净浆凝结时间的检测,最佳的搅拌制度,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,选用较短的搅拌时间,以免破坏速凝剂反应产生的网状结构;对掺速凝剂砂浆强度的检测,最佳的搅拌制度,应在保证速凝剂搅拌均匀的条件下,同时考虑砂浆1d和28d的强度。对A速凝剂性能的检测,应在8%掺量下,净浆凝结时间的检测采用“慢5s+快15s”的搅拌制度,砂浆强度的检测采用“慢5s+快30s”的搅拌制度。


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