歡迎訪問西安市秦博特建材有限公司官方網站!
服務咨詢熱線
13891940758

無堿速凝劑用于噴射混凝土的適應性研究

作者:admin 發布日期:2019/3/29 關注次數: 二維碼分享

1、噴射混凝土技術已廣泛應用于地下、地表的各種軟弱、破碎地層,成為及時支護不可分割的重要手段。長期以來,噴射混凝土施工中所使用的速凝劑主要是以高堿、粉體的速凝劑為主,這些速凝劑主要是以鋁酸鹽、碳酸鹽為主與其他無機鹽復合或以硅酸鈉為主再與其他無機鹽復合,由于這一系列的速凝劑堿性較大,噴射混凝土的后期強度降低明顯,一般混凝土28d強度損失30%~50%。而液體無堿速凝劑則可以提高噴射混凝土的后期強度、提高抗滲能力,正在成為噴射混凝土用速凝劑發展的一個重要方向。

2、無堿速凝劑的制備

在常溫下,將無堿速凝劑添加劑、硫酸鋁、有機增強劑按一定比例依次加入水中溶解完全并攪拌均勻,得到的灰白色半透明液體即為無堿速凝劑。本文所使用的無堿速凝劑添加劑主要成分是氟硅酸鎂鋁,采用特殊工藝將磷肥生產企業產生的含氟廢氣進行洗滌、回收終制得。在無堿速凝劑添加劑的作用下,硫酸鋁在水中的溶解度比較高,按照55%的比例加入水中也能完全溶解,且比較穩定。醇胺類物質有很明顯的促凝增強效果,二乙醇胺的適應性要好于三乙醇胺,能夠大幅度提高摻速凝劑水泥漿體的早期強度。該無堿速凝劑pH值1~3,密度1.4g/cm3,固含量為40~50%。





3、無堿速凝劑的性能研究

3.1無堿速凝劑的摻量對凝結時間的影響

表1 不同品種及摻量的速凝劑對基準水泥凝結時間的影響

3.2 無堿速凝劑對基準水泥強度的影響

表2 不同品種及摻量的速凝劑對基準水泥膠砂強度的影響

4、無堿速凝劑的促凝機理

無堿速凝劑的促凝機理與有堿速凝劑的不同,無堿速凝劑的加入,促進了C3S和C3A的水化而達到促凝效果。

摻加無堿速凝劑的水泥漿在水化早期生成大量的AlO2-和SO42-,速凝劑中的R-(負離子,主要為SO42-)和SO42-能消耗一部分Ca2+,Al3+能消耗一部分OH-離子,并且能降低Ca(OH)2的結晶能壘,使C3S表面的雙電層難以形成;由于Ca2+被消耗,生成的C-S-H的C/S值較小,滲透性增加,水分能透過C-S-H向C3S內部擴散,且產物易向C-S-H外部遷移。在上述兩種原因的共同作用下,使C3S的誘導期消失;速凝劑中的有機物能降低AFt的成核勢壘,反應生成的次生石膏能與C3A反應,迅速在整個水泥漿體中析出大量的AFt,從而加速了C3A的水化。同時,速凝劑中的有機物能加速C3S的水化反應。C3S的迅速水化放熱、C3A的迅速水化放熱、水化產物的迅速結晶放熱,這些放熱反應集合在一起,使水泥漿體的溫度急劇升高,進一步促使水泥水化反應的進行;水化產物的形成,結合了大量的游離水,使水泥迅速失去流動性,生成的鈣礬石晶體外形呈短柱狀,隨機取向,無序分布于整個硬化體空間,大量的水化硅酸鈣凝膠填充在鈣礬石空間網格周圍,同時,水化產物的結晶不斷長大并互相交錯形成一個緊密的網絡結構,使水泥漿體迅速凝結并硬化,并與硅酸鹽礦物水化后生成的C-S-H凝膠共同作用,使水泥硬化漿體的密實程度大為提高。

5、硬化混凝土抗軟水侵蝕性

5.1軟水侵蝕及評價方法

溶出性侵蝕又稱軟水侵蝕,發生的原因是由于水泥石中決定結晶結合強度的化合物被溶解析出。溶蝕可使液相石灰濃度下降,導致水泥水化產物分解,混凝土孔隙率增加,強度下降。

軟水對混凝土的侵蝕破壞主要有兩種形式,一種是在壓力水作用下的滲透溶蝕,另一種是流動水對混凝土表面的接觸溶蝕。。

武漢大學對水工混凝土的抗軟水侵蝕性作了模擬試驗研究[4],采用模擬加速試驗裝置來評價混凝土抗軟水侵蝕性,試驗用攪拌機攪水來模擬水流。用砂漿試件替代混凝土試件,尺寸為100mm×35mm×8mm,用支架固定在水中,試驗用水為去離子水,每隔3d換一次水,換水時對溶蝕水取樣,進行化學分析。根據實際工程中混凝土表面溶蝕破壞情況,選用試件質量損失、總鹽溶出量、CaO溶出量來評價混凝土表面溶蝕特性。

5.2摻有堿速凝劑硬化混凝土抗軟水侵蝕性

使用有堿速凝劑進行隧道初期支護,原開挖面滲水量較大,噴射支護完成后,仍有水不斷滲水,在滲水路線處產生大量的白色析晶,經分析其主要成分為Ca2CO3,含量占95%,堿含量(以Na+計)占3%。原因為已硬化混凝土中大量的Na+的溶出造成混凝土內部離子環境失衡,使Ca(OH)2大量溶出,遇空氣反應沉淀。大量的析晶,造成原混凝土結構強度降低,同時,積聚于泄水孔處極易造成透水管路堵塞,使隧道防水層承受過高水壓而遭受破壞,造成滲漏水。

5.3摻無堿速凝劑硬化混凝土抗軟水侵蝕性

使用無堿速凝劑未發現5.2條中所述現象。

5.4試驗對比

采用有堿、無堿速凝劑分別制作膠砂試件,標準養護3d后飽水,進行30d的軟水浸泡,每3d更換去離子水一次,進行質量損失對比試驗,同時,成型試件標養28d鉆芯加工成φ100mm×50mm圓柱體試件并進行真空飽水后測試初始電阻,質量損失分別為5.3%和0.4%,28d初始電阻值分別為45.4Ω和634.5Ω。

所以,噴射混凝土應根據環境條件合理地采用不同品種的速凝劑,以達相應的耐久性效果。如干燥環境可選擇各種速凝劑,滲水環境宜選摻無堿速凝劑。

6、無堿速凝劑的工程應用

6.1 工程概況

隧道設計使用C25濕噴混凝土,每方混凝土總堿含量不超過3.0kg,1d強度不小于10MPa。

6.2 施工用噴射混凝土配合比

使用無堿速凝劑時,因無堿速凝劑堿含量非常小,配合比的選擇較容易,總堿含量易保證,但1d強度相對有堿速凝劑較低,因此,這成分有堿速凝劑進行配合比設計的瓶頸。

選定的混凝土配合比如下:

1、水泥:砂:碎石:減水劑:速凝劑(有堿):水=452:967:791:13.6:190,總堿含量為2.95kg/m3,1d強度為14.1MPa,28d強度為33.8MPa;

2、水泥:砂:碎石:減水劑:速凝劑(無堿):水=452:967:791:36.2:190,總堿含量為2.55kg/m3,1d強度為11.4MPa,28d強度為45.8MPa;

6.3 施工效果

相對配合比1,使用配合比2時的優點,速凝劑摻量大,且在摻量波動地情況下不影響凝結效果。

滲水部位噴射:為避免軟水侵蝕的影響,宜選擇無堿速凝劑噴射混凝土,使用有堿速凝劑進行滲水部位噴射作業,混凝土溶蝕無法避免。

6.4 成本分析

根據配合比1和2,因兩種速凝劑成本差別較大,使用無堿速凝劑成本高至少約70元每方,不易被接受。

7、結論

通過分析對比試驗,無堿速凝劑和有堿速凝劑的使用各有優缺點。按其特點,合理選擇如下:

1、如果設計對混凝土的總堿含量要求嚴格,可考慮選擇使用無堿速凝劑;

2、干燥環境,在濕噴機對速凝劑的計量較準確的前提下,可選擇有堿速凝劑;

3、對早期強度要求較高的混凝土,可考慮選擇有堿速凝劑;

4、對后期強度要求較高的混凝土,可考慮選擇無堿速凝劑;

5、對混凝土耐久性要求較高的混凝土,應選擇無堿速凝劑。

無堿速凝劑并非好的速凝劑產品,因其摻量大、價格高還不容易被接受,且1d強度相對較低,無法有效降低混凝土的水泥用量,混凝土施工成本很高。在一定的環境條件及設計要求下,可合理地選擇有堿速凝劑,不能盲目追求高科技、新技術而造成施工質量隱患和無謂的成本浪費。

但無堿速凝劑的使用是噴射混凝土施工的發展方向,降低無堿速凝劑的摻量和成本,提高早期強度對噴射混凝土的生產、無堿速凝劑的應用有重要意義。

工程案例

CASE SHOW

快速通道 Express Lane

咨詢熱線

1389194075813891940758

郵箱:745974791@qq.com

QQ:745974791

版權所有:西安市秦博特建材有限公司

  備案號:陜ICP備17017776號-1   網站地圖   RSS    XML    西安|平涼|固原|咸陽|安康|銅川|商洛|漢中|  
地址:西安市國際港務區西韓路工業園  
聯系人:孫經理  聯系電話:13891940758  全國咨詢熱線:13891940758  郵箱:745974791@qq.com
西安|平涼|固原|咸陽|安康|銅川|商洛|漢中|  本公司主要從事西安速凝劑,西安膨脹劑,西安錨固劑產品,歡迎前來咨詢!  技術支持:動力無限   萬家燈火  
在線客服
二維碼 掃一掃更精彩
咨詢熱線:

13891940758