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新型无碱速凝剂的制备与性能研究

黄莫霆  
【摘要】:喷射混凝土技术具有施工简便、机动性好、施工进度快等优点,在隧道工程、地下工程、道路抢修等工程中得到广泛应用。喷射混凝土技术中最重要的外加剂就是速凝剂,速凝剂对喷射混凝土的凝结时间、强度、回弹量等关键性能有着重要的影响。目前液体速凝剂仍处于研究发展过程,其应用存在如速凝剂掺量偏高、对不同种类的水泥适应性不佳、速凝剂稳定性不足等问题尚待解决。本文首先理清了无碱速凝剂制备的研究思路,并确定了各组分所用的材料。之后确定了速凝剂的配制方法,采用正交实验法确定了无碱速凝剂的最佳配合比,最后通过试验明确速凝剂的最佳掺量。之后对速凝剂的性能进行了模拟,以分析速凝剂中各组分对速凝剂性能的影响。制定了研制无碱液体速凝剂技术路线,确定了速凝剂所采用的速凝组分,研究了使速凝剂中铝离子能够稳定存在的方法,并得到速凝剂研制的两个关键参数:p H值为3~4,Al2O3/SO42-的比值约为0.33。对无碱液体速凝剂的配制方法与配合比进行研究,并采用正交试验设计优化了无碱液体速凝剂的配合比,得到的配比为:速凝组分(硫酸铝+氟铝络合物)48.6%,三乙醇胺0.8%,EDTA2.3%,二乙醇胺1.8%,水46.5%。以此配合比制备的速凝剂最佳掺量为水泥用量的8%,此掺量下初凝时间为3.2min,终凝时间为6.5min,1d抗压强度为8.1MPa,90d抗压强度为56.2MPa。对速凝剂性能进行了回归模型预测,得到了与试验结果相关性良好的回归方程,水泥净浆凝结时间、早期强度、后期强度与速凝剂中速凝组分和三乙醇胺的掺量存在较为良好的线性关系。模拟了速凝剂对水泥水化反应造成的影响,结果表明速凝剂中高浓度的铝离子会加速钙矾石的生成,达到速凝的效果,但钙矾石会影响CSH凝胶的生成,使得水泥的早期强度偏低,甚至对后期强度与耐久性造成不利影响。


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