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水泥速凝剂的速凝机理以及各组分作用

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-12-09  浏览次数:67
核心提示:一 实验目的1. 掌握配制水泥速凝剂的工艺2. 了解水泥速凝剂的速凝机理以及各组分作用二 实验原理1速凝剂特点速凝剂是随着水泥混
 一 实验目的

1. 掌握配制水泥速凝剂的工艺

2. 了解水泥速凝剂的速凝机理以及各组分作用

二 实验原理

1速凝剂特点

速凝剂是随着水泥混凝土的广泛使用而产生的,并且一直在不断地发展。应用于喷射混凝土中可以大大提高喷射的速度和厚度,同时增加了强度和减少了回弹。速凝剂能够使混凝土喷射到工作表面上后很快就能凝结。因此,速凝剂必须具备以下几种性能:

(1)对混凝土无不利影响,如钢锈、碱-骨料反应、长期耐久性等;

(2)有较高的早期强度,后期强度降低不能太大(小于30%);

(3)使混凝土喷出后3~5min内初凝,10min之内终凝;

(4)尽量减小水灰比,防止收缩过大,提高抗渗性能;

(5)使混凝土具有一定的粘度,防止回弹过高;

(6)对施工人员及环境无不良影响,对钢筋无腐蚀作用;

(7)原材料易得,价格较低。

2速凝剂速凝机理

各种不同的速凝剂可以使水泥很快就凝结,但其作用机理至今尚未定论,目前主要有以下几种观点。

(1)生成水化铝酸钙而速凝

速凝剂的各组分之间将发生如下反应,生成溶解度更低的盐类:

Na2CO3+CaO+H2O → CaCO3+NaOH

Na2CO3+CaSO4 CaCO3+Na2SO4

铝酸盐水解,并进行中和反应:

NaAlO2+2H2O → Al(OH)3+NaOH

2NaAlO2+3CaO+7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH

在反应过程中产生的NaOH与水泥中的石膏之间建立了以下平衡关系:

2NaOH+CaSO4 Na2SO4+Ca(OH)2

速凝剂产生的NaOH与石膏作用生成Na2SO4,使水泥浆体中CaSO4的浓度明显降低,在这种条件下,水泥中C3A(3CaO·Al2O3)可以迅速地进入溶液,析出六角板状的水化产物C3AH6(3CaO·Al2O3·6H2O)进而生成C4AH13,CaSO4所起的缓凝作用消失,水化热大量释放,从而导致水泥浆的迅速凝结。

(2)加快水泥水化速率而速凝

试验表明,掺有速凝剂的水泥中发生了如下反应:

Al2(SO4)3+3CaO+5H2O → 3CaSO4·2H2O+2Al(OH)3

2NaAlO2+3CaO+7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH

3CaO·Al2O3·6H2O+3CaSO4·2H2O+25H2O—3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

因此,在水泥-速凝剂-水的体系中,由于Al2SO4等电解质的解离,以及水泥粉磨过程中所加石膏的溶解,是水化初期溶液中的硫酸根离子浓度骤增并与溶液中的Al2O3、Ca(OH)2等组分急速反应,迅速生成微细针柱状的钙矾石及中间次生物石膏,这些新生晶体的生长、发展,在水泥颗粒之间交叉连接生成网络状结构而速凝。同时,速凝剂中的铝氧熟料及石灰提供了有利的放热反应,为整个水化体系提供了40℃左右的反应温度,促进了水化产物的形成和发展。

(3)行成水化铝酸钙骨架并促进C3S(3CaO·SiO2)水化而速凝

中国建材研究院认为铝氧熟料促进水泥凝结的主要原因是:①铝氧熟料反应后得到NaOH促进C3S水化,硅离子溶出加快;②速凝剂的加入减弱并消除了C3S初始生成的水化膜和双电子层的阻碍作用,导致了诱导期的缩短或消失;③熟料矿物初期水化得到的Ca2+与速凝剂中的AlO2-反应迅速生成水化铝酸钙晶体,搭接成网络;④铝氧熟料溶于水时放出大量的热,促进了水化铝酸钙的析晶放热和C3S的水化反应放热,这些放热反应的共同作用造成水泥浆体温度骤然升高,甚至可达40℃,进一步促进了水泥水化反应的进行;⑤水化产物的形成,尤其是水化铝酸钙的形成结合了大量的游离水,浆体迅速失去流动性;⑥水化产物的结晶和生长交叉形成网络结构,水化硅酸钙填充其间,促使水泥迅速凝结、硬化。

 

3速凝剂的使用

 
 
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