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行业动态

铝酸钠对水泥性能的影响研究

2024-02-08    来源:    作者:佚名  浏览次数:478

研究了铝酸钠对水泥性能的影响,测试了不同铝酸钠掺量的水泥凝结时间和强度的影响,结果显示铝酸钠掺量增加,水泥的初凝时间先降低后延长;铝酸钠加入后1d、7d、28d 抗折强度都出现下降,水泥抗压强度先增加后降低;当铝酸钠掺量为1.2%时,水泥促凝效果较好,早期强度提高明显,后期强度满足要求。

速凝剂是喷射混凝土的重要添加剂,良好的速凝剂可以降低喷射混凝土的回弹率、保证强度、提高喷射混凝土的施工效率。目前速凝剂按照碱度主要分为有碱速凝剂、低碱速凝剂和无碱速凝剂,目前的速凝剂在应用过程中具有独特的优势,也存在相应的弱点,速凝剂技术的发展也伴随着新的速凝组分功能的发挥。国内外部分学者认为速凝剂的作用在于消除水泥中石膏的缓凝作用,促进更多钙矾石和水化产物的形成,潘志华认为铝酸钠可以使得水泥早期水化生成大量钙矾石,促进水泥速凝,并进行机理分析。铝酸钠的应用与水泥组成有关,也造成了其掺量的变化,需要更多研究数据支持。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

(1) 水泥:市售P.O42.5 水泥,水泥的性能指标分别见表1。

表1 水泥的性能指标结果

(2) 铝酸钠:白色粉体,分析纯,国药集团生产。

(3) 砂为ISO 标准砂。

1.2 试验方法

(1) 水泥凝结时间按照GB/T 1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》 进行测试。

(3) 采用内掺法称取一定量的铝酸钠粉体,与水泥搅拌混合,按照GB/T 17671-2005 水泥胶砂强度检验方法(ISO法) 进行成型40mm×40mm×160mm 的试件,覆膜养护至1d后拆模,测试指定龄期的抗折和抗压强度值。

2 试验结果及讨论

2.1 铝酸钠对水泥凝结时间的影响

铝酸钠作为速凝组分,重要的性能就是保证水泥凝结时间,提升施工效率,为此,研究了铝酸钠对水泥凝结时间的影响,测试结果见图1。

图1 的结果显示,铝酸钠在水泥中的掺量增加,水泥的凝结时间呈现先降低又增加的趋势,当铝酸钠掺量从0.2%到0.6%时,水泥初凝和终凝时间缓慢下降,铝酸钠掺量0.6%-1.2%,水泥凝结时间降低较快,铝酸钠掺量超过1.2%,水泥初凝和终凝时间反而有所延长。

铝酸钠遇水溶解,电离产生的AlO2-和Na+,铝酸钠和石膏在一定碱度下发生反应,生成钙矾石和氢氧化钠,使得水泥中的CaSO4 含量降低,碱度的提高又促使反应快速进行,表现出促凝。当铝酸盐含量继续增加时,由于石膏含量不足,生成的钙矾石不稳定,易分解成为单硫型水化硫铝酸钙,阻碍水泥水化的继续进行,进而使得水泥凝结时间延长。

2.2 铝酸钠对水泥强度的影响

适量铝酸钠能够促进水泥的凝结时间,但水泥水化时间加快,水化产物无法充分成核分布,容易造成内部缺陷增多,进而影响水泥强度。

选取铝酸钠0.4、0.8%、1.2%、1.6%,研究掺量变化对水泥强度的影响,测试结果见图2。

图2 的结果显示,铝酸钠的加入后水泥1d、7d、28d 抗折强度都出现不同程度的下降,抗压强度出现先增加后降低的趋势。罗云峰的研究表明,水泥抗折强度和C3S 相关度较高,铝酸钠过低或过高都会影响水泥的水化,铝酸钠含量较低时,水泥凝结时间较快,水泥水化生成的水化硅酸钙发育不良,铝酸钠含量较高时,石膏不足以与铝酸盐发生反应,生成的钙矾石不稳定,易分解,造成水泥强度降低。当铝酸钠掺量为1.2%时,此时水泥中的铝酸盐能够促进水泥水化,生成足够的钙矾石,并能稳定存在,1d、7d 和28d 抗压强度比也达到115%、103%,28d 强度有所降低,结果表明铝酸钠能够对水泥7d 和28d 起到显著增强作用。

3 结语

(1) 铝酸钠掺量增加,水泥的初凝时间先降低后延长,铝酸钠掺量低于0.6%时,水泥凝结时间缓慢下降,铝酸钠掺量0.6%-1.2%,水泥凝结时间显著缩短,铝酸钠掺量超过1.2%,水泥有所缓凝。

(2) 铝酸钠加入后1d、7d、28d 抗折强度都出现下降,水泥抗压强度先增加后降低,当铝酸钠掺量为1.2%时,水泥1d 和7d 强度增长较快,28d 强度抗压强度比达到95%,满足速凝剂规范要求。

(3) 铝酸钠在水泥存在最佳掺量1.2%,此时水泥促凝效果最佳,水泥早期强度较好,后期强度降低最小。


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