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  • 無堿液體速凝劑檢測攪拌對性能影響

    2021-04-09 09:00:50 1

    摘要:


    文中采用機械和人工兩種攪拌方式,分別攪拌不同時間進行實驗,研究攪拌制度對液態無堿速凝劑檢測性能的影響,以選出適合液態無堿速凝劑性能檢測的攪拌制度。結果表明,攪拌制度(包括攪拌方式及攪拌時間)在不同水泥、速凝劑體系中,對摻速凝劑的凈漿凝結時間和砂漿抗壓強度的檢測結果均有影響。不同速凝劑摻量條件下,無論是機械攪拌還是人工攪拌,凈漿初凝、終凝時間均隨著攪拌時間的延長而增加,而砂漿1d、28d抗壓強度總體均為先升高后降低,強度均存在最優值,且隨攪拌時間變化,1d強度變化較大,28d強度或28d強度比變化較小。對摻速凝劑凈漿凝結時間的檢測,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,選用較短的攪拌時間;而對摻速凝劑砂漿強度的檢測,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,同時考慮砂漿1d和28d的強度。


    0引言


    近年來,噴射混凝土技術應用越來越廣泛,而速凝劑是噴射混凝土中不可缺少的重要組成材料,其主要經歷了堿性粉狀、低堿液體和無堿液體幾個發展階段,目前多數為無堿液體速凝劑。研究表明,無堿液體速凝劑能克服傳統速凝劑的諸多缺陷,具有施工安全、揚塵小、回彈率低和后期強度損失小等優點。無堿液體速凝劑在性能上與傳統速凝劑有著明顯的區別,傳統速凝劑檢測標準已無法滿足新型速凝劑性能檢測的需要,為了更好了解速凝劑的性能特點,指導工程實際應用,需要對現有速凝劑性能檢測方法和標準進行改進?,F有標準JC477—2005{噴射混凝土用速凝劑》中,對摻速凝劑后凈漿或砂漿拌合物是采用機械還是人工攪拌方式未做明確規定,且對攪拌時間的規定也只給出一個時間范圍,這都會影響檢測結果。因此文中采用機械和人工兩種攪拌方式,分別攪拌不同時間進行實驗,研究攪拌制度對無堿液體速凝劑檢測性能的影響,以選出適合無堿液體速凝劑性能檢測的攪拌制度。


    1實驗


    1.1原材料


    (1)水泥。本實驗選取了三種水泥,分別為海螺牌P·O 42.5水泥、乃托牌P·O 42.5水泥和混凝土外加劑檢測用基準水泥(P·I 42.5水泥),分別以HL、NT和JZ表示,其化學成分按GB/T176—2008(水泥化學分析方法》測定,見表1?;鶞仕郈aO含量最高達到62.10%,乃托水泥的SO3,含量相對較高達2.62%。


    (2)無堿液體速凝劑。實驗中無堿液體速凝劑有三種,分別為成品、A和c。成品為市場上購買的速凝劑,含固量為44%;A、C速凝劑則為實驗室中分別按母液、水、硫酸鋁(工業級AI2:SO4·18H2O)比例25:25:50和35:25:40配制所得,配制過程中先將母液和水混合,再加入硫酸鋁攪拌至均勻,計算得其含固量分別為41%和42%。樣品編號以“水泥編號一速凝劑編號”表示,例如HL—A;未摻速凝劑樣品則以“水泥編號-0”表示。


    表1 原材料的化學組成 wt.%

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    1.2實驗方法


    實驗中無堿液體速凝劑性能的測定參考JC477—2005《噴射混凝土用速凝劑》進行,但改變標準實驗中的攪拌制度,采用機械或人工方式攪拌不同時間進行實驗。機械攪拌時,加入速凝劑后即開始計時,使用凈漿或砂漿攪拌機,先慢速攪拌5s再快速攪拌相應時間,以“慢5s+快40s”為例,表示采用機械方式先慢攪5s后快攪40s;人工攪拌時,加入速凝劑后即開始計時,人工用鏟刀在鍋內翻拌相應時間,以“人工15s”為例,表示采用人工方式攪拌15s。實驗中,凈漿凝結時間、砂漿抗壓強度的測定分別選取了6種不同攪拌制度。


    2結果與討論


    2.1水泥、速凝劑種類


    實驗先用海螺水泥HL、乃托水泥NT和基準水泥JZ,分別摻人成品、A和C速凝劑,研究攪拌制度在不同水泥、速凝劑體系中對凈漿凝結時間和砂漿抗壓強度檢測的影響,結果如表2和表3所示,速凝劑摻量固定為6%,表2括號中凝結時問為試針初次達到測試終點后立即換取兩位置再進行試驗,試針第三次達到測試終點的時間,兩個凝結時間差值可反映速凝劑攪拌的均勻性。


    由表2可知,相同條件下,NT的凝結時間相對較短,JZ次之,而HL凝結時間最長。水泥相同時,摻A速凝劑的凈漿凝結時間最佳,成品速凝劑次之,C速凝劑最差。在不同水泥、速凝劑體系中,采用不同的攪拌制度測出的凝結時間也不同,“機械慢5s+快5s”制度下凈漿的初凝、終凝時間均較“人工15s”制度下要短。當凝結時間較短時,試驗過程中速凝劑反應較快導致漿體裝模較難,不易填充密實,括號內外凝結時間的差值也相對較大,說明此條件下速凝劑攪拌的均勻性較差。由表3可知,相同條件下,NT膠砂1d強度較高,超過了12.0MPa,JZ次之,而HL膠砂1d強度最低,不到空白砂漿HL-0強度的一半;三種水泥空白膠砂28d強度相差不大,而摻HL速凝劑后強度最高,各攪拌制度下28d抗壓強度比均超過了110%。JZ體系中,摻A速凝劑砂漿的1d、28d強度均較高,成品次之,C速凝劑最差,尤其1d抗壓強度僅為2.0MPa,低于JC477—2005中合格品速凝劑的強度要求。在不同水泥和速凝劑體系中,采用不同攪拌制度時,強度也不相同,“機械慢5s+快40s”較“人工40s”制度下,1d強度較高,而28d強度略低。因此,在不同水泥和不同速凝劑體系中,攪拌方式及攪拌時間對速凝劑性能檢測結果均有影響。


    表2 摻速凝劑凈漿的凝結時間

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    表3 摻速凝劑砂漿強度

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    2.2速凝劑摻量


    由于攪拌制度在不同水泥、速凝劑體系中對凈漿凝結時間和砂漿抗壓強度的檢測結果均有影響,因此本節選取海螺水泥HL和A速凝劑,采用多種攪拌制度進行試驗,在速凝劑不同摻量下,研究攪拌制度對檢測結果的影響,以選出最佳的攪拌制度,實驗結果如表4和表5所示,實驗中速凝劑的摻量為5%-8%,凈漿凝結時間、砂漿抗壓強度檢測試驗中分別選用了6種不同攪拌制度。


    由表4可知,相同條件下,速凝劑摻量不同,凈漿凝結時間也不相同,摻量越高,初凝、終凝時間越短;且在各摻量下,無論是機械攪拌還是人工攪拌,初凝、終凝時間在速凝劑不同摻量下均隨著攪拌時間的延長而增加?!叭斯?5s”與“慢5s+快5s”制度下實驗結果相近,“人工25s”制度下實驗結果則介于“慢5s+快10s”和“慢5s+快15s”之間。當速凝劑摻量較高、攪拌時間較短時,試驗過程中速凝劑反應較快,導致漿體裝模較難,不易填充密實,試樣底面多孔洞,括號內外兩凝結時間的差值也相對較大,終凝時間尤為明顯,說明速凝劑摻量越高、攪拌時間越短時,速凝劑速凝效果越好,但速凝劑攪拌的均勻性相對越差。如摻量8%時,“慢5s+快5s”制度下,初凝、終凝括號內外兩時間差值均為6s,成型裝模較困難;延長攪拌時間,兩個差值均逐漸減小,“慢5s+快20s”時,分別減小為3s和4s成型裝模較容易,延長人工攪拌時間規律也是如此。而當攪拌超過一定時間后,凈漿凝結時問會明顯增加,終凝時間尤為顯著,例如摻量8%,機械快攪時間從15s增加至20s時,初凝、終凝時間均明顯增加,終凝時間從7min50s延長至30min10s,說明攪拌超過一定時間會破壞速凝劑摻入漿體后反應形成的網狀結構,導致速凝效果變差,且速凝劑摻量越低,其網狀結構越容易被破壞。因此,檢測摻速凝劑凈漿凝結時間時,最佳的攪拌制度,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,選用較短的攪拌時間,以免速凝劑反應形成的網狀結構被破壞。對摻A速凝劑凈漿凝結時間的檢測應在8%摻量下采用“慢5s+快15s”的攪拌制度。


    由表5可知,速凝劑不同摻量條件下,采用機械方式攪拌,快速攪拌時間從15s增加至50s時,砂漿1d抗壓抗壓強度變化較大,28d抗壓強度或28d抗壓強度比則相差較小,但1d、28d抗壓強度總體均為先升高后降低,強度存在最優值,但ld與28d抗壓強度最優值的對應性較差。如摻量8%時,砂漿1d抗壓強度在“慢5s+快40s”制度下達到最高值9.5MPa,而28d抗壓強度在“慢5s+快20s”制度下達到最高值53.6MPa、抗壓強度比達最高121.o%。JC477-2005標準中,成型砂漿采用人工方式攪拌40~50s,即為本實驗中“人工40s”攪拌制度,比較發現,“人工40s”制度下1d、28d抗壓強度均低于機械攪拌下的強度最優值,1d抗壓強度尤為明顯。相同條件下,速凝劑摻量越高、攪拌時間越短,砂漿成型越困難,如摻量8%時,“慢5s+快15s”機械攪拌制度下,攪拌過程中拌合物劇烈放熱并快速凝結,成型時

    砂漿較難振實,脫模后可見試件表面有較多孔洞;當降低速凝劑摻量或延長攪拌時間時,砂漿拌合物會越來越稀,成型較容易。同時隨速凝劑摻量的降低,砂漿1d抗壓強度的最優值逐漸降低,當摻量降至5%時,強度已低于6.0MPa,低于JC477—2005中合格品速凝劑的強度要求,而28d強度或28d抗壓強度比的最優值變化較小。因此,在速凝劑不同摻量下,攪拌制度對摻速凝劑砂漿強度檢測結果有一定影響,但對砂漿1d、28d強度檢影響大小不一,最佳的攪拌制度,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,綜合考慮砂漿1d和28d的強度,對于摻A速凝劑砂漿強度的檢測應在8%摻量下采用“慢5s+快30s”的攪拌制度。


    表4 速凝劑摻量及攪拌制度對水泥凝結時間的影響

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    表5 速凝劑摻量及攪拌制度對砂漿強度的影響

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    3結語


    (1)攪拌制度(包括攪拌方式及攪拌時間)在不同水泥、速凝劑體系中,對摻速凝劑的凈漿凝結時間和砂漿抗壓強度的檢測結果均有影響。


    (2)速凝劑不同摻量條件下,無論是機械攪拌還是人工攪拌,摻速凝劑凈漿初凝、終凝時間均隨著攪拌時間的延長而增加,且“人工15s”與“慢5s+快5s”制度下結果相近;而機械方式攪拌時,快攪時間從15s增加至50s時,砂漿1d、28d抗壓強度總體均為先升高后降低,均存在最優值,但1d與28d強度最優值的對應性較差,且隨攪拌時間變化,1d強度變化較大,28d強度變化較小。


    (3)對摻速凝劑凈漿凝結時間的檢測,最佳的攪拌制度,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,選用較短的攪拌時間,以免破壞速凝劑反應產生的網狀結構;對摻速凝劑砂漿強度的檢測,最佳的攪拌制度,應在保證速凝劑攪拌均勻的條件下,同時考慮砂漿1d和28d的強度。對A速凝劑性能的檢測,應在8%摻量下,凈漿凝結時間的檢測采用“慢5s+快15s”的攪拌制度,砂漿強度的檢測采用“慢5s+快30s”的攪拌制度。


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