喷射混凝土液体速凝剂研究现状

喷射混凝土液体速凝剂研究现状 2020-08-09

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摘要: 概述了国内外液体速凝剂的发展现状, 按主要促凝组分把液体速凝剂分为 4 大类: 水玻璃型、铝酸钠( 钾) 型、硫酸铝型和无硫无碱型液体速凝剂, 针对每类液体速凝剂, 分别从制备、性能特点和促凝机制研究 3 个方面对其国内外研究进展和最新成果进行了阐述。 指出目前液体速凝剂尤其是无碱液体速凝剂在掺量、价格、储存稳定性和安全环保等几个方面存在的问题, 并提出了今后液体速凝剂研究方向。
关键词: 液体速凝剂; 喷射混凝土; 水玻璃; 铝酸钠; 硫酸铝; 促凝机制
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速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂, 是
喷射混凝土施工中重要的材料, 其主要功能是加速喷
射混凝土的凝结硬化速度, 减少回弹损失, 防止喷射混
凝土因重力引起脱落, 加大一次喷射厚度和缩短喷射
层间的间隔时间。 速凝剂主要用于喷锚支护、铁路、隧
道、水利、交通和采矿等工程。
速凝剂按性状分为粉体速凝剂和液体速凝剂 2 大
类。 粉体速凝剂主要用于干法喷射混凝土, 干喷存在
粉尘大、掺加不均匀和回弹高等缺点, 液体速凝剂主要
用于湿法喷射混凝土, 湿喷由于施工环境好、回弹率低
和施工质量高等优点, 正逐步取代干喷工艺, 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
的施工, 而且由于工程耐久性指标、 环保等要求的提
高, 铁道部已明确要求高速铁路建设中应使用液体速
凝剂。 近几年, 我国液体速凝剂用量和市场份额突飞
猛进, 用量从 2013 年的 3 . 46 万 t /a 迅速增长到 2015
年的 46. 96 万 t /a, 市场份额从 2013 年的 3 . 1 % 增长到
2015 年的 63 . 3 % , 正逐步取代粉体速凝剂[ 1 ] 。 液体速
凝剂 按 碱 含 量 可 分 为 高 碱、 低 碱 和 无 碱 液 体 速 凝
剂[ 2] , 按主要促凝组分可分为水玻璃型、 铝酸钠( 钾)
型、硫酸铝型和无硫无碱无氯型。 以水玻璃型和铝酸
钠型为代表的高碱液体速凝剂存在以下几个问题: 1 )
28 d 抗压强度保有率低; 2) 高的碱含量, 损害施工人
员的健康, 也增大了发生碱骨料反应的概率, 导致混凝
土耐久性下降[ 3 - 4] 。 以硫酸铝型为代表的无( 低) 碱
速凝剂以其高的长期强度保有率、无碱无氯、安全环保
和高耐久性等优点正逐渐取代高碱液体速凝剂成为液
体速凝剂发展的方向。 人们认为高的硫酸铝掺量可能
会引发混凝土内部硫酸盐侵蚀, 所以目前无( 低) 硫型
无碱 速 凝 剂 成 为 了 液 体 速 凝 剂 研 究 的 一 个 新 课
题[ 5 - 6] 。 本文按主要促凝组分对液体速凝剂进行分
类, 通过类似目录索引的方式清晰地展示液体速凝剂
的品种体系, 并针对每一类液体速凝剂, 从制备、性能
特点和促凝机理 3 个方面对其在国内外研究现状进行
综述。


结论与建议
速凝剂今后将向新型高性能无碱液体速凝剂方向
发展, 但以铝酸钠型和水玻璃型为代表的高碱液体速
凝剂在未来仍将与硫酸铝型无( 低) 碱液体速凝剂长
期共存。 无碱液体速凝剂在价格、掺量、稳定性、适应
性和安全环保等几个方面还存在一些问题需要进一步
解决, 速凝剂促凝机制的研究是速凝剂发展的动力, 对
速凝剂促凝机制的探讨和总结应是长期的工作。 虽然
科研工作者对液体速凝剂进行了大量研究, 取得了一
定的成果, 但各国研究的水平参差不齐, 针对我国液体
速凝剂的研究现状, 笔者认为我国液体速凝剂未来的
研究应从以下几个方面展开: 养护温度对掺液体速凝
剂喷射混凝土性能的影响研究、影响硫酸铝型液体速
凝剂水泥适应性的因素研究、氟铝络合溶液和无( 低)
硫无碱型液体速凝剂促凝机制研究、新的速凝组分和
协同增效有机物的开发和探索、液体速凝剂用高效稳
定剂的研发及液体速凝剂储存稳定性快速测试与评价
方法的探索、超早强型无碱液体速凝剂研发、活性氢氧
化铝工业化生产工艺研究、 国产 DELVO 体系休眠剂
和唤醒剂的研发、无碱液体速凝剂标准的制定、利用工
业废料或副产品来制备液体速凝剂等。
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反馈: 左岸0426
作者
xinli_zhao
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