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新型绿色混凝土速凝剂的设计与制备

李龙浩  
【摘要】:混凝土速凝剂是一种能使水泥或混凝土快速凝固的化学外加剂,有时也被称作促凝剂。目前,速凝剂己广泛应用于隧道、城建、水利电力涵洞、引水洞等地下工程的喷射混凝土施工,结构自防水的喷射混凝土支护、防漏、堵漏施工,地面混凝土快速施工及混凝土紧急抢险等工程中。目前,混凝土速凝剂根据物理性状分为固体速凝剂和液体速凝剂两种。固体粉末速凝剂,生产过程能耗大,施工使用过程粉尘污染严重,密闭涵洞使用时严重影响操作人员健康,加之掺加后混凝土后期强度不足,现在已开始逐步退出市场,液体速凝剂已成为市场主流。而液体速凝剂又根据其碱性强弱和碱离子含量的高低分为高碱速凝剂、低碱速凝剂和无碱速凝剂三种。目前,在液体速凝剂,无碱速凝剂由于产品性能不稳定,28 d混凝土强度损失过大等原因,市场并无合格产品大规模出售。市场的主题还是由低碱和高碱液体速凝剂为主。高碱速凝剂后期强度损失小,但是生产工艺耗能高,成本较高,且对施工人员伤害大;低碱速凝剂价格高昂,后期混凝土强度损失大。因此本文针对高碱速凝剂反应活性差,成本高昂的问题和低碱速凝剂成本高昂,混凝土后期强度损失大的问题分别研究了高碱和低碱两种液体混凝土速凝剂母液的合成工艺方法,合成工艺均有效降低了能耗和成本,并做到了无污染零排放。并将母液进行了复配合成速凝剂成品进行了水泥性能测试,测试结果证明产品均达到了国家标准合格品的水平。具体研究内容如下:(1)常规高碱混凝土速凝剂生产工艺的改性。以廉价的Al2(SO4)3·18H2O为原料,利用低成本的Na2CO3部分代替价格较高的NaOH为中和剂,一步制得新鲜的活性Al(OH)3,在不过滤分离的条件下直接投入适量NaOH与活性Al(OH)3反应,优化了反应的工艺参数,制得含量在35%左右的速凝剂母液Na AlO2。测试结果显示,初终凝时间均达到国标合格品的水平。本工艺线路能大幅降低NaAlO2母液的生产成本,工艺简单,无三废排放,具有较高的经济价值及环境效益.(2)低碱制备混凝土速凝剂新工艺的研究。以Al2(SO4)3·18H2O为原料,利用廉价CaO部分代替价格较高的NaOH为中和剂,利用反应本身的反应热以无能耗的方式一步制得新鲜的活性Al(OH)3和CaSO4,在不过滤分离的条件下直接投入适量NaOH与活性Al(OH)3反应,并优化了反应配比,温度,时间等工艺参数,制得含量在35%左右的速凝剂母液NaAlO2;经过测试,结果表明初终凝时间达到国家标准合格品水平。此工艺极大的降低了NaAlO2母液的生产成本,工艺简单,完全无三废排放,具有很高的经济价值及环境效益。(3)低碱速凝剂的复配及性能测试。筛选加入了有机酸L-抗坏血酸作为稳定剂,解决了高浓度速凝剂稳定性不足的问题,与醇胺进行复配后,通过正交实验优化了各组分的掺量。所得产品的各项性能指标均达到了国家标准合格品的水平。实验表明,本工艺方法制得的速凝剂具有良好的适应性,是一种综合性能优良的混凝土速凝剂。


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