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新型无氯无碱液体速凝剂的制备及其性能研究

蒋敏  
【摘要】:速凝剂是一种能使混凝土在短时间内凝固并产生一定强度的外加剂。随着我国交通道路的不断建设和地下施工的逐渐发展,速凝剂的需求量正日益增加。无碱液体速凝剂由于不含碱性物质避免了碱骨料反应的发生,能减小混凝土后期强度的损失并且能有效地保护施工人员的健康与安全。本文采用节能环保的常温研磨法制备了 A1含量较高的聚合硫酸铝(PAS)速凝剂母液。并且通过复配使其能长时间保持稳定不析出状态。进一步使用MgSiF6与PAS速凝剂聚合制备了聚合硅酸硫酸铝(PASS)速凝剂,使得促凝和稳定性能进一步提高,具体研究内容如下:(1)聚合硫酸铝(PAS)的制备:通过比较常温研磨法与传统加热搅拌法制备的聚合硫酸铝PAS不仅初终凝时间相似,而且1d抗压强度和28d抗压强度比也十分接近。采用Ferron络合比色法对A1的型态分布进行检测,发现常温研磨法所制备的PAS中Alb含量较高,体现了常温研磨法在节能环保方面的优势。(2)聚合硫酸铝(PAS)的复配:采用了羟基乙酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸5种羟基羧酸对常温研磨法制备的PAS母液进行复配,并通过测试初终凝时间和观察PAS结晶析出的时间来研究羟基羧基对速凝剂性能的影响。其中羟基乙酸和苹果酸对速凝剂促凝作用影响较小、稳定性提高较大。进一步使用羟基乙酸和苹果酸与三乙醇胺、磷酸进行复配,使得PAS速凝剂在促凝作用损失较小的情况下稳定时间超过150天。(3)聚合硅酸硫酸铝(PASS)的制备:利用“水解-嵌入聚合”作用将氟硅酸镁与自制聚合硫酸铝(PAS)反应并结合“水解-聚合-浓缩”同步工艺制得无碱无氯液体速凝剂聚合硅酸硫酸铝(PASS)。其中硅的引入有效地提高了速凝剂的稳定性,并且无需添加任何其他稳定剂。此外,Mg、F在水泥早期水化过程中都能起到一定的促凝作用,进一步提高液体速凝剂的促凝功能。(4)聚合硅酸硫酸铝(PASS)速凝机理:利用XRD和扫描电镜(SEM)对不同水化龄期的水泥进行了成分和微观形貌分析。得出了PASS速凝剂的促凝机理为大量生成了具有骨架作用的钙矾石AFt,降低了硅酸钙(C3S)表面的钙硅层的厚度增大了渗透压,使得C3S不断水化生成水和硅酸钙(C-S-H)填充在AFt骨架中,起到加固的作用,通过以上系列的反应最终促使混凝土在短时间内凝结。


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