全国中文核心期刊 新 建魄 中国科技核心期刊 新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究 杨力远 ，田俊涛“ ，胡小峰 ，杨艺博 （１．郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州４５００５２；２．思研建材科技有限公司，河南郑州４５００５２： ３．黄河建工集团有限公司，河南郑州４５００４５：４．南安普顿大学土木工程学院，英国南安普顿ＳＯ１７１ ＢＪ） 摘要：采用硫酸铝、氟铝络合溶液、草酸、二乙醇胺、稳定剂为主要原材料合成无碱液体速凝剂，对其匀质性指标进行了测试， 并测试了该速凝剂对水泥凝结时间、胶砂强度的影响以及与水泥的适应性。并通过ＸＲＤ、ＳＥＭ等手段对该速凝剂促凝机理进行分 析。结果表明，该速凝剂掺量６％时可使长城Ｐ・０４２．５水泥２．３ｍｉｎ初凝，７．４ｍｉｎ终凝，１ ｄ抗压强度比为１４８％，２８ ｄ抗压强度比为 １０６％。该速凝剂在６％～８％掺量范围内，对不同品牌的Ｐ・０４２．５水泥及长城Ｐ・Ｉ５２．５、Ｐ・Ｃ３２．５具有良好的适应性。添加该速凝剂提高 了水泥浆体中【Ａｌ（０Ｈ）４１一的浓度，促进了钙矾石的生成，钙矾石在水泥颗粒间搭接使水泥速凝。 关键词：速凝剂；硫酸铝；草酸；适应性；二乙醇胺 中图分类号：ＴＵ５２８．４２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—７０２Ｘ（２０１７）０５—００２９—０４ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｎｅｗ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ＹＡＮＧ Ｌｉｙａｎｇ ，ＴＩＡＮ Ｊｕｎｔａｏ“ ，ＨＵ Ｘｉａｏｆｅ， ，ＹＡＮＧ Ｙｉｂｏ （１．Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｉＹａｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉｌａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４５，Ｃｈｉｎａ； ４．Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ，Ｓｏｕｔｈａｍｐｔｏｎ ＳＯ１７１ ＢＪ，ＵＫ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎ ａｌｋａｌｉ—ｆｒｅｅ ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ，ｆｌｕｏｒｉｄｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｏｌｕｔｉｏｎ， ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ，ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ ａｓ ｍａｉｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｍｏｒｔａｒ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＸＲＤ ａｎｄ ＳＥＭ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉｌａ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｆｉｎａｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｒｅａｔ Ｗａｌｌ Ｐ・０４２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ２．３ ｍｉｎ ａｎｄ ７．４ ｍｉｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ １ ｄ ａｎｄ ２８ ｄ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａｔｉｏ ｗｅｒｅ １４８％ａｎｄ １０６％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｗａｓ ６％．Ｔｈｅ ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｈａｓ ｇｏｏｄ ａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ Ｐ・０４２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｒａｎｄｓ，ｔｈｅ Ｇｒｅａｔ Ｗａｌｌ Ｐ。１５２．５ ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｐ‘Ｃ３２．５ ｃｅｍｅｎｔ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｗａｓ ｖａｒ— ｉｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ６％ｔｏ ８％．Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ Ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｋａｌｉ－ｆｒｅｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ， ｔｈｕｓ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔｌａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｕｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅｍ ａｎｄ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｔｔｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ，ｏｘａｌｉｃ ａｃｉｄ，ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｄｉｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ 速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂，是配制喷 于喷锚支护、铁路隧道抢修加固、水利、交通、采矿等工程。 射混凝土必不可少的关键材料ｌｌ】。其主要功能是加速喷射混 根据速凝剂的性状，可以分为粉体速凝剂和液体速凝剂 凝土的凝结硬化速度，减少回弹损失，防止喷射混凝土因重 ２大类。粉体速凝剂主要用于干喷，液体速凝剂主要用于湿 力引起脱落，提高在潮湿或含水岩层中使用的适应性能，加 喷。近年来，湿法喷射混凝土工艺由于施工环境好、回弹量 大一次喷射厚度和缩短喷射层间的间隔时间。速凝剂主要用 低、施工效率高等优点，正逐步取代传统的干喷工艺，特别是 大型水利枢纽工程更是普遍采用湿喷工艺进行开挖支护的 收稿日期：２０１６—１０—２１；修订日期：２０１６—１１－３０ 施工圜。而且，由于工程耐久性指标、环保等要求提高，原铁道 作者简介：杨力远，男，１９６４年生，河南南阳人，博士，副教授，主要研 部明确要求高速铁路建设中应使用液体速凝剂，因此，研究 究方向：水泥、混凝土外加剂。通讯作者：田俊涛，地址：郑州市二七区 新型液体速凝剂具有重要意义１３］。目前按碱含量分为高碱、低 大学路７５号，Ｅ－ｍａｌｌ：ｔｉａｎｊｕｎｔａｏ＿６６＠１２６．ｃｏｒｎ。 碱、无碱液体速凝剂 。高碱液体速凝剂存在以下几个问题： Ｎ ＥＷ ＢＵＩ ＬＤｌＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ・２９・ 杨力远，等：新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究 一是２８ ｄ抗压强度保有率低；二是高的碱含量，损害施工人 六连模成型，分别制备未掺速凝剂和掺６％速凝剂的６ ａｒｉｎ、１ １－３速凝剂制备 ８０℃水浴加热，先把５５ ｇ硫酸铝、５ ｇ草酸加入三口烧 ｈ、１ ｄ水化龄期的水泥净浆水化试样。 员的健康，也增大了发生碱骨料反应的概率，导致混凝土耐久 ｈ、６ 性下降 １。目前，无碱（低碱）速凝剂也存在它的缺点 ：昂贵 的生产成本，较高的掺入量，水泥适应性差。工程中使用无碱 ｇ水，搅拌至全溶，然后加入１５ ｇ自制氟铝络合 （低碱）速凝剂带来的成本增加是无（低）碱速凝剂在我国 瓶，然后加２５ ｍｉｎ，得到澄清速凝剂母液。冷却至室温， 推广的最根本因素凹。本文目的在于研发一种适应性好、掺量 溶液，搅拌并保温３０ 低，成本低的无碱无氯液体速凝剂，并对其促凝机理进行研究。 １试验 １．１原材料、仪器及试验方法 １．１．１原材料 制备用原料：十八水硫酸铝，分析纯，天津市风船三厂；二 水草酸，分析纯，科密欧公司；自制固含量为４０％氟铝络合溶 液；二乙醇胺，分析纯，科密欧公司；稳定剂：Ｐａｎｇｅｌ Ｓ９，北京海 逸有限公司；自来水。 试验用原料：郑州长城铝业Ｐ・０４２．５水泥（其熟料的化学 组成见表１），郑州天瑞Ｐ・０４２．５水泥，新乡孟电Ｐ・０４２．５水 泥，洛阳中联Ｐ・０４２．５水泥，长城铝业Ｐ・Ｃ３２．５水泥，长城铝 业Ｐ・Ｉ５２．５水泥，厦门艾思欧标准砂。 表１ 长城铝业Ｐ・０４２．５水泥熟料的化学组成％ Ｌｏｓｓ ＳｉＯ２ Ａ１２Ｏ３ Ｆｅ２Ｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ Ｒ２０ ＳＯ３ Ｃａ０ ０．１５ ２１．４６ ４．８２ ３．２７ ６４３９ ３．０４ Ｏ．５１ ０．４５ Ｏ．８９ １．１．２试验仪器设备 水泥稠度凝结时间测定仪、ＨＢＹ一４０Ｂ水泥恒温恒湿标准 养护箱、ｚＳ一１５型水泥胶砂振动台、ＮＹＬ一３００压力试验机，无 锡市建筑材料仪器厂；ＨＧ １０１—２数显鼓风干燥箱，南京实验 仪器厂；ＨＨ一１型恒温水浴锅，苏州东吴试验仪器厂；ＪＪ一１型 增力电动搅拌器，金坛市杰瑞有限公司；日本电子ＪＳＭ ５１６０ 型扫描电镜；ＰＨＩＬＩＰＳＰＷ １７００型Ｘ射线衍射仪；ＰＨＳ一２５ Ｃ数 显酸度计；波美比重计。 １．２测试与表征 固含量、ｐＨ值、碱含量、密度测试参照ＧＢ／Ｔ ８０７７—２０１２ 《混凝土外加剂匀质性试验方法》进行；速凝剂稳定期试验主 要通过目测，观察放置一段时间速凝剂是否分层、析晶或絮 凝；用布氏粘度计测试速凝剂粘度，测试温度为２０℃；净浆凝 结时问、砂浆强度测试按照ＪＣ ４７７—２００５《喷射混凝土用速凝 剂》进行。 用ＸＲＤ分析未加速凝剂和加６％速凝剂的６ ｍｉｎ、６ ｈ、１ ｄ的水泥净浆水化样的物相变化，用ＳＥＭ观察掺６％速凝剂 和未掺速凝剂的１ ｈ、６ ｈ水化龄期试样的显微结构。 ＸＲＤ及ＳＥＭ试样的制备：水泥采用长城Ｐ・０４２．５水泥， 水灰比取０－４，速凝剂掺量为６％，采用２０ ｍｉｎｘ２０ ｍｉｎｘ２０ ｍｍ ・３Ｏ・ 新型建筑材料 ２０１７．５ 然后加入４ ｇ二乙醇胺，常温快速搅拌至全溶，即得到透明的 速凝剂溶液。为延长速凝剂的储存期，加入占速凝剂溶液质量 ０．８％的稳定剂ＰａｎｇｅｌＳ９，稳定剂添加必须缓慢，常温高速搅拌 至ＰａｎｇｅｌＳ９分散均匀，密封保存备用，速凝剂的基本物化特 性如表２所示。 表２速凝剂的基本物化性能指标 性状 量／ ）ｐＨ值固 粘度㈣靛期 ／（ｍＰａ＇ｓ） ／ｄ； ： 。．。 ｓ ．ｓ ｚ． 。．ｓ ４１－ｓ。 ５０＞９０ ２结果与讨论 ２．１速凝剂掺量对凝结时间的影响 采用长城Ｐ・０４２．５水泥，水灰比取０．４，试验结果如表３ 所示。 表３ 速凝剂掺量对水泥净浆凝结时间的影响 速凝剂掺量 凝结时间／（ｍｉｎ：ｓ） ／％ 初凝 终凝 从表３可以看出，随速凝剂掺量增加，凝结时间迅速降 低，６％掺量时，能使长城Ｐ・０４２．５水泥达到一等品速凝剂对 凝结时间的要求。在试验中发现，加入速凝剂后，浆体稠度增 长迅速，粘附性好。 ２．２速凝剂掺量对胶砂强度的影响 采用郑州长城铝业Ｐ・０４２．５水泥，水灰比取０．５，胶砂比 ｌ：１．５，速凝剂掺量分别取水泥质量的０、５％、６％、７％、８％，不 同速凝剂掺量的胶砂强度试验结果如表４所示。 从表４可以看出，在５％ ８％速凝剂掺量范围内，随着掺 量增加１ ｄ抗压强度逐渐增大；１ ｄ抗折强度先增大后减小， 在６％掺量时取得极大值；２８ ｄ抗折强度随速凝剂掺量增加 而降低，均低于未加速凝剂试样；２８ ｄ抗压强度随掺量增加先 杨力远，等：新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究 表４速凝剂掺量对水泥胶砂强度的影响 强度比大于７５％的指标要求。 ２．４水泥试样的ＸＲＤ分析 掺６％速凝剂水泥的不同龄期水化样分别用Ｓ－６ ｍｉｎ（６ ｍｉｎ）、Ｓ－６ｈ（６ ｈ）、Ｓ－１ ｄ（６ ｄ）表示，未掺速凝剂空白水化样分 别用Ｋ一６ｒａｉｎ、Ｋ一６ｈ、Ｋ一１ ｄ表示。空白水泥和掺６％速凝剂水 泥的ＸＲＤ图谱分别见图１和图２。 Ｋ一１ Ｋ一６ ●Ｃ３Ｓ 增大后减小，５％掺量时取得最大值，当掺量为５％ ７％时，２８ ｄ ●Ｃ２Ｓ 抗压强度比均大于１００％。 Ｋ－６ ▲钙矾石 ｖ二水石膏 ２．３速凝剂与水泥的适应性 ◆石英 Ｔ羟钙石 适应性包括３个方面：净浆凝结时间，胶砂１ ｄ和２８ ｄ抗 ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ 压强度比。速凝剂的水泥净浆凝结时间试验，水灰比取０．４（包 ２ｅｌ（。） 括速凝剂中带入的水分）；水泥胶砂强度测试水灰比取０．５，胶 图１ 空白水泥不同水化龄期水化样的ＸＲＤ图谱 砂比１：１．５，测试结果如表５所示。 由图１可知，随着龄期增长，石膏峰逐渐减弱，１ ｄ时石膏 表５速凝剂掺量对不同水泥凝结时间与胶砂强度的影响 峰已经完全消失；羟钙石特征峰逐渐增强；钙矾石峰较弱且较 凝结时间 １ ｄ胶砂 ２８ ｄ胶砂２８ 精 少，仅在２２．９。能观察到，总体呈先增强后减弱；Ｃ，Ｓ、Ｃ：Ｓ衍射 项目 峰逐渐变弱。 Ｓ－１ Ｓ一６ ＿Ｃ３Ｓ ●Ｃ２Ｓ Ｓ一６ ▲钙矾石 ｖ二水石膏 ◆石英 ，羟钙石 ０ ｉ０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ２Ｏ／（。） 图２掺６％速凝剂的不同水化龄期水泥水化样ＸＲＤ图谱 由图２可知，随着龄期增长，钙矾石特征峰变化不显著， 总体呈现增强的趋势，１ ｄ水化样的ＸＲＤ图谱中在９．１。、 １５．８ｏ、１８．９。、２２．９ ｏ能观察到明显的特征峰；、衍射峰逐渐变 弱；羟钙石峰强逐渐增强，６ ｍｉｎ和６ ｈ水化样的ＸＲＤ衍射图 从表５可以看出，该速凝剂对中联Ｐ・０４２．５水泥、长城 谱中在１８。和３４．１ ｏ看不到ＣＨ特征峰。 Ｐ・Ｉ５２．５水泥具有很好的促凝效果，在６％掺量时凝结时间满 对比图１、图２，ＸＲＤ图谱中最大的不同是ＡＦｔ，空白样在 足一等品速凝剂指标要求；７％掺量时使天瑞Ｐ・０４２．５水泥初 ６ ｍｉｎ存在一个微弱的ＡＦｔ特征峰，掺６％速凝剂的６ ｍｉｎ水 凝时间小于３ ｍｉｎ，终凝时间小于８ ｍｉｎ，符合ＪＣ ４７７－－２００５ 化样中能够找到４个ＡＦｔ特征峰，且较空白样显著，说明速凝 规定的一等品要求；增加速凝剂掺量至８％时孟电Ｐ・０４２．５ 剂的添加促进了钙矾石的生成。其次是石膏特征峰，空白样在 水泥和长城Ｐ・Ｃ３２．５水泥也能符合ＪＣ ４７７—２００５标准要求。 ６ ｍｉｎ、６ ｈ中均发现石膏特征峰，掺加６％速凝剂的６ ｍｉｎ水 加入速凝剂后，５种水泥１ ｄ抗压强度均高于未加速凝剂的基 化样中能找到微弱的石膏峰，但较空白样弱，且在６ ｈ水化样 准样，且均符合ＪＣ ４７７—２００５《喷射混凝土用速凝剂》中一等 中石膏峰消失。刘梅艳㈣在对巴斯夫无碱液体速凝剂促凝机 品１ ｄ抗压强度大于７ ＭＰａ的指标要求；２８ ｄ抗压强度比均 理研究中也观察到相似的现象，说明速凝剂掺加后促进了石 大于９５％，均优于ＪＣ ４７７—２００５中一等品速凝剂２８ ｄ抗压 膏和反应生成ＡＦｔ。空白样在６ｈ水化样中能找到显著的ＣＨ Ｎ ＥＷ ＢＵＩ ＬＤＩＮＧ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ・３１・ 杨力远，等：新型无碱液体速凝剂的制备与性能研究 ：饱和状态，ＩＡｌ 特征峰，ｌ ｄ水化样【Ｉ】ＣＨ特征峰显著增强，而掺６％速凝剂６ 凝结的水泥浆在水化初期，石灰在溶液中处ｊ１１水化样中找不到ＣＨ特征峰，１ ｄ水化样中ｃＨ特征峰仍 ， 成也会消耗大量的Ｃａ 、ＯＨ一的缘故。 ２．５ ＳＥＭ分析 （０Ｈ） ｌ＿溶出缓慢，【ＡＩ（０Ｈ） ｌ＿浓度很低，其浓差扩散慢， 往 步与Ｃａ 、ＳＯ４２－作用，形成在钳酸 钙周用团的聚状钙矾ｆ 体。 著，这可能是速凝剂中酸性物质消耗ＯＨ一，而目．，钙矾石人 还未扩散到溶液中部即与０Ｈ一作用形成ＩＡｌ（０Ｈ） ｒ．，并进一 掺６ｏｋ迷凝剂水泥ｌ １１和６ ｈ水化试样的ＳＥＭ照片分别见 ３、图４。 速凝剂。一般 水化开始４０－－６０ Ｓ后添加，速凝剂引入火 的 Ａｌ 、ｓ０ ，大量Ａｌ 引入后会发生反应（５），使溶液 ｝］ＩＡＩ（０Ｈ） ｝＿ 浓度提高，进而使反应（６）反应速率加快。由Ｊ二这里ｆｌ￣Ｊ［Ａ１ （０Ｈ） １＿是直接在溶液中形成而 是通过Ｃ Ａ的溶出，这里通 过反应（６）形成的钙矾石的位置更加随机，无序分布于整个水 泥浆体中。同时，由于反应（５）、（６）中对ＯＨ一和Ｃａ 的消耗，使 溶液中 灰浓度降低，对钙矾石形成的抑制作用减弱，ｃ Ａ溶 ／￣［ＡＩ（０Ｈ） １ 率加快，钙矾 形成速率加快。 Ａｌ－ｌ ＋４０Ｈ — 『ＡＩ（ＯＨ）４１。 ６Ｃａ ＋２［ＡＩ（０Ｈ）４ｒ＋３Ｓ０４２一＋４０Ｈ—一Ｃ Ｓ３Ｈ３２ （５） （６） 山ＸＲＤ、ＳＥＭ及以上分析可知，水泥中掺入速凝剂，使溶 液中【Ａｌ（０Ｈ） Ｊ－浓度提高，使钙矾石形成速率力ｌｊ快，几分钟内 会生成大量的针、棒状钙矾石，钙矾石在水泥颗粒问形成搭 接，同时钙矾石的生成消耗大量Ｃａ 、ＯＨ一，使体系中Ｃａ 、ＯＨ一 浓度降低，钙矾石形成的抑制作用减弱，Ｃ Ａ溶出［Ａ１（０Ｈ） ｒ 速率加快，钙矾石形成速率加快，导致浆体的迅速凝结。 ３结（ａ）掺６％速凝剂水化样（×５０００ｆ￣） （ｂ） 门水化样（Ｘ ３０００ｉｆ｝） 论 （１）该速凝剂具有高早强、高２８ ｄ抗压强度保有率的特 点；该速凝剂掺龟越高促凝效果越好；对胶砂强度来说，该速 图４未掺和掺６％速凝剂水泥净浆６ ｈ水化样的ＳＥＭ照片 凝剂存在最佳掺最，掺量过大会造成ｌ ｄ、２８ ｄ抗折强度降低， （２）该速凝剂在６％ ８％掺量范围内，对本试验中几种品 适应性。 （３）掺该速凝剂提高了水泥浆体中【Ａｌ（０Ｈ） ｌ＿的浓度，促 进了钙矶石的生成，钙矾石存水泥颗粒间搭接使水泥速凝。 图４（ａ）ｒ｝Ｊ１水化产物显著增多，颗粒问隙显著减少，大量 ２８ ｄ抗压强度比降低。 细长的棒状钙矾石无序分布在整个水泥浆体中，且钙矾石晶 面有短绒毛状轮廓模糊的Ｃ—ｓ—Ｈ凝胶生成，在断面上看不 到针、棒状的钙矾石。 ２．６速凝机理分析 正常凝结的水泥浆在水化开始的几分钟内发生反应（１）、 体尺寸较大。图４（ｂ）中，未掺速凝剂的可以看到水泥矿物表 牌的Ｐ・０４２．５水泥及长城Ｐ・Ｉ５２．５、Ｐ・Ｃ３２．５水泥具有良好的 （２）、（３），紧接着这些反应的是水化铝酸盐的快速沉淀，如反 应（４）所示，形成的钙矾石主要在水泥颗粒表面，形成包裹层。 Ｃ３Ａ一３Ｃａ ＋２［Ａ１（０Ｈ）４１Ｉ＋４０Ｈ～ ｆ＿Ｃａ０＿Ｃａ ＋２０Ｈ一 Ｃ３Ｓ－－－－￣ＣＳＨ＋ｘＣａ ＋２ｘＯＨ一 参考文献： 『１】…培．￣（ＩＪＤＮ平． ｌｉ玲，等．混凝土外加剂Ｔ－￣ＩＭＩ．北京：化学１．、ｌ “＝ ｊ版社，２００９：ｌ５２． （１） （２） （３） 【２】木史 ．无碱速凝剂 溪洛渡水电站的运用 践…．混凝卜， ２ＯＩ１（６）：ｌ３１一ｌ３３． ６Ｃａ ＋２［Ａ１（０Ｈ）４１＿＋３Ｓ０；’－＋４０Ｈ－Ｃ６ＡＳ３Ｈ∞ （４） ［３ｌ 哭华明，张建纲，于诚，等．水泥特性对低碱液体速凝剂的适应性 影响【ＪＩ．隧道建设，２０１６（５）：５３７—５４３ Ｉ４】Ｔｅｑｅ Ａｎｇｅｌｓｋａａｒ，Ｂｅｒｇｄｉｅｔｉｋｏｎ，Ｒａｉｔａ ｌｗａｔａ，ｅｔ ａ１．Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ａｄ— 彭家惠…１曾报道过形成钙饥百的诸离子中ＩＡＩ（０Ｈ）４Ｊ一浓 度最低，钙矾石的形成速率主要取决于【Ａｌ（０Ｈ） ｌ＿的溶出速率 及浓度高低，石灰对钙矾石的形成具有很强的抑制作用。正常 ・３２・ 新型建筑材料 ２０｝７．５ ｍｉｘｔＵｒｅ：ＵＳ，００４ ８６８５Ａｌ［Ｐ］．２００６—０３—０９． （Ｆ转第４０贝） 王德卫，等：新型有机硅改性聚氨酯填缝胶的合成及应用 的要求，因此，选取气相二氧化硅的用量为６ ８份。 ２．１２增塑剂对聚氨酯填缝胶性能的影响 加入增塑剂既能够降低成本，又能增强填缝胶的挤出性， 硅羟基封端的有机硅改性聚氨酯预聚体１００份、交联剂５份、 气相Ｓｉ０ ８份、纳米ＣａＣＯ ３０份、催化剂０．１份，测试增塑剂用 氨酯填缝胶，其相关『生能均优于ＪＴ厂ｒ ５８９－－２００４标准要求。当 聚醚ｍ（ＮＨ ２０００）：ｍ（ＮＨ ３０５０）＝１３：１１，ｎ（－ＮＣＯ）：ｒｔ（－ＯＨ） ＝１．８，ｎ（Ｓｉ一０Ｈ）：ｎ（＿一ＮＣ０）＝１．８时制得聚氨酯预聚体，选取聚 方便施工。本研究中增塑剂采用邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）。取 氨酯预聚体１００份、交联剂５ ７份、纳米碳酸钙２０～４０份、气相 二氧化硅６ ８份、增塑剂０－４份，催化剂０．０１０ ０．０１５份，此时 制备得到的填缝胶性能最好，其拉伸强度为０．６６ ＭＰａ，断裂伸 长率达到４３３％，粘结强度为０．４８ ＭＰａ。 量对聚氨酯填缝胶性能的影响（见表９）。 表９增塑剂用量对填缝胶性能的影响 参考文献： 『１］李强，李新平，姜增国，等．水泥混凝土路面常见病害的机理及预 防［Ｊｌ＿国外建材科技，２００６，２７（５）：２１—２３． ［２］杨贞武，李新平，姜增国，等．水泥混凝土路面常见病害的治理Ｉ Ｊ１． 由表９可知，随着增塑剂用量增大，拉伸强度下降，断裂 国外建材科技，２００６，２７（５）：５ｌ一５３． ［３］王了瑞，李明发．水泥混凝土路面常见病害成因及对策浅谈Ｉ Ｊ１．内 蒙古石油化工，２００７，３３（１）：４６—４７． 伸长率增大。且过量的增塑剂聚集在基材表面，严重影响其粘 结强度，因此，根据Ｊ唧５８９－－２００４，在其它性能达标的前提 下，选取增 剂用量为０ ４份。 ２．１３催化剂对了聚氨酯填缝胶性能的影响 有机锡类催化剂对异氰酸酯基与羟基的催化作用较明 显。因此采用二月桂酸二丁基锡为催化剂。选取硅羟基封端的 有机硅改性聚氨酯预聚体１００份、交联剂５份、气相ＳｉＯ ８份、 纳米ＣａＣＯ ３０份、增塑剂２份。测试催化剂用量对填缝胶性 能的影响（见表１０）。 表ｌ０催化剂用量对填缝胶性能的影响 催化剂用量／份表干时间，ｌ１ １４］赵军，谈至明，柳正华，等．水泥混凝土路面常见病害的治理技术 ｌ Ｊ１．公路交通科技：应用技术版，２００７（１１）：９－１２． ［５］李素格．水泥混凝土路面常见病害及修复技术Ｉ Ｊ１．交通 界：建 养・机械，２００９（１１）：６８—６９． ［６］赵永磊．关于水泥混凝土路面常见病害成因的探讨【ＪＪ．科技风， ２００９（１１）：１０８—１０９． ［７］王会阳，李承字，晁兵，等．我国混凝土路面填缝材料的研究进展 ｌＪ１．中国建筑防水，２０１ １（１７）：３１—３４． ０ １２．０ ０．００５ ８．５ ０．０１０ ６．５ ０．０１５ ６．０ ［８］黄志坚．水泥混凝土路面填缝材料的合理选用［Ｊ１．建材技术与应 用，２００７（９）：３４—３５． 由表１０可知，催化剂对表干时间有明显影响。随着催化 剂用量增加，表干时间缩短，当催化剂用量超过０．０１０份后， 表干时间变化较小。而Ｊ ５８９－－２００４中表干时问的要求 ［９］ 丁伟国，何健，刘继华．聚氨酯填缝胶在水泥混凝土路面接缝中 的应用［Ｊｌ＿中国市政工程，２００１（４）：２１—２２． 【１０］寿崇琦，娄嵩，尚盼，等．影响聚氨酯填缝料耐久性的外界因素 研 Ｊ１．公路工程，２００９，３４（１）：１５４—１５８． 是≤８．０ ｈ，因此，选取催化剂用量为０．０１０ ０．０１５份。 ３结论 ［１１］胡明霞．水泥混凝土路面填缝材料的研究与应用ＩＪ１．山西建筑， ２００８，３４（１１）：２９３—２９４． 通过各项因素对填缝胶性能的影响试验，对填缝胶的配 方进行了调整，成功制备了硅羟基封端的新型有机硅改性聚 （上接第３２页） ［５］郭文康，王述银．混凝土速凝剂的现状及最新进展［Ｊ］．长江科学院 院报，２０１２（１１）：９９—１０３． ［６］Ｌｕｉｚ Ｒｏｂｅａｏ Ｐｒｕｄｅｎｃｉｌ Ｊｒ．Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ Ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｓｈｏｔｅｒｅｔｅ ［ＪＪ．Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，１９９８（２０）：２１３—２１９． ［１２］安增利，张宗军．水泥混凝土路面填缝料的选用ｆＪ］．公路，１９９６ （７）：５１． Ａ ２０１２（１）：１７－２０． ［９］贺雄飞，张迅．液体无碱速凝组分的速凝机理探讨［ＪＩ．隧道建设， ２０１４（１２）：１１３１一ｌ１３６． 【１Ｏ】刘梅艳，何真，蔡新华，等．无碱液体水泥速凝剂的性能及其促 凝机理［Ｊ１＿新型建筑材料，２０１２（６）：３６—４０． ［１１］彭家惠，楼宗汉．钙矾石形成机理的研究【Ｊｌ＿硅酸盐学报，２０００ （６）：５１１—５１５． ［７］甘杰忠．无氯无碱液体速凝剂的组成、性能及机理研究［Ｄ］．北京： 中国建筑材料科学研究院，２０１４． ［８］王凯．影响液体速凝剂作用效果的因素研究ＩＪ１＿新型建筑材料， Ａ ・４０・ 新型建筑材料 ２０１７．５
