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速凝劑的應(yīng)用主要是以噴射混凝土為載體的。噴射混凝土借助噴射機械,利用壓縮空氣或其他動力,將摻有速凝劑的拌合物,通過管道輸送并以高速噴射到結(jié)構(gòu)表面而凝結(jié)硬化,其施工方法包含了運輸、拌合、噴射等多道工序。按照混凝土在噴射口處的狀態(tài),噴射施工可分為干式噴射與濕式噴射兩種,而無論干式或濕式的噴射混凝土施工,速凝劑均是必不可少的外加劑。速凝劑的種類與品質(zhì)直接影響噴射混凝土的質(zhì)量,因此,國內(nèi)外關(guān)于噴射混凝土的研究均把速凝劑放在非常重要的位置。
速凝劑的主要品種及其組成
速凝劑種類繁多,根據(jù)性質(zhì)與狀態(tài),大致可以分為堿性粉狀、堿性液態(tài)、無堿(低堿)粉狀和無堿(低堿)液態(tài)四大類速凝劑。
無堿(低堿)粉狀速凝劑是20世紀90年代初開始使用的一類速凝劑。如采用CaCl2與Al2(SO4)3復(fù)合制成的無堿粉狀速凝劑,可使混凝土后期強度損失減低至15%以下,但因Cl-的引入會加速鋼筋銹蝕,該速凝劑沒有得到推廣。
也有主要是以鋁酸鈣為主要速凝組分的粉狀速凝劑,其摻量在6%-12%。這種速凝劑直接與水發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生大量水化鋁酸鈣致使水泥漿體快速凝結(jié),而不與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
速凝劑是一種能夠使水泥漿體、砂漿或混凝土迅速凝結(jié)硬化,而不過分影響其長期強度的化學(xué)外加劑。自速凝劑開始生產(chǎn)和使用以來,其憑借在速凝與早強方面的顯著特點,現(xiàn)已成為噴射混凝土的重要組成材料之一,特別是隨著地下工程數(shù)量的增多、規(guī)模的宏大,速凝劑作為混凝土的組成材料,不僅越來越重要,而且在某些特定工程更是不可或缺,廣泛應(yīng)用于礦山井巷、隧道等工程的錨噴支護,以及堵漏與搶修等工程。
噴射混凝土的應(yīng)用
“711型”速凝劑是由鋁礬土、碳酸鈉和生石灰按一定比例配合成生料,將生料在1300℃左右的高溫下煅燒成鋁氧燒結(jié)塊,再將其與無水石膏按質(zhì)量比3:1共同粉磨制成。在711型速凝劑產(chǎn)品中,鋁酸鈉質(zhì)量占37.5%,無水石膏質(zhì)量占25%,其余為硅酸二鈣和中性鈉鹽等。在適宜摻量下,“711型”速凝劑可使水泥凈漿在5min內(nèi)初凝,10min內(nèi)終凝,提高混凝土的早期強度,但會使其28d強度有所降低。
速凝劑的作用是使混凝土噴射到工作面上后很快就能凝結(jié),減少回彈損失,防止噴射混凝土因為重力引起脫落,提高在潮濕或者含水巖層中使用的適應(yīng)性能。速凝劑能顯著縮短混凝土由漿體變?yōu)楣腆w所需的時間,在幾分鐘內(nèi)就可以使之失去流動性并硬化。
混凝土早強劑和速凝劑都是用來調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑,其通常被廣泛應(yīng)用于各類建筑施工工程中。
早強劑和速凝劑是兩種完全不同的混凝土外加劑。早強劑的側(cè)重點在于混凝土早期強度的提高,同時,要盡量少影響混凝土的凝結(jié)時間,而速凝劑則更加注重于對水泥漿體凝結(jié)時間的調(diào)節(jié)。
混凝土早強劑是外加劑發(fā)展歷史中早使用的外加劑品種之一。到目前為止,業(yè)內(nèi)已先后開發(fā)出包括氯鹽和硫酸鹽在內(nèi)的多種早強劑,并在此基礎(chǔ)上研究得到了多種復(fù)合型外加劑,如早強型減水劑、早強型防凍劑和早強型泵送劑等。
高堿速凝劑向低堿和無堿發(fā)展的主要原因在于:
一是堿性速凝劑引起混凝土后期強度損失;
二是存在堿骨料反應(yīng),混凝土內(nèi)堿骨料反應(yīng)導(dǎo)致混凝土膨脹破壞,喪失耐久性,這對混凝土來說是極為致命的;
三是具有極強的腐蝕性,在生產(chǎn)和施工中不僅腐蝕施工機具,而且能嚴重損害人體健康;
四是在引用水工程中,高K 、Na+成分可以溶解進入水源,從而嚴重損害生物的健康。
顯然,解決這個問題的根本出路在于減少或除去速凝劑中的堿性物質(zhì),即使用無堿速凝劑。無堿、無腐蝕、無毒、無刺激性的液態(tài)速凝劑是速凝劑的發(fā)展方向,也是工程應(yīng)用的必然趨勢。