1 湖北工业大学土木建筑与环境学院, 武汉 430068
2 湖北三峡实验室, 宜昌 443000
本文研究了柠檬酸(CA)和蛋白质类(SC)两种缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能的影响, 并对其进行流动度、凝结时间、抗压强度测试, 以此来评价复合体系的工作性能和力学性能, 通过分析浆体电导率、物相组成和微观形貌的变化来阐明不同缓凝剂的影响机制。结果表明, 达到相同的凝结时间时, SC作用下复合胶凝体系的强度损失较CA更小。两种缓凝剂的引入对复合体系水化诱导期和加速期都有一定的抑制作用, 同掺量下缓凝剂CA较SC的抑制作用更大。缓凝剂CA会导致二水石膏晶体呈扁平、粗大的结构, 对复合体系的力学性能影响更大; 而SC会使二水石膏晶体的整体尺度增大, 但对晶体形貌影响不大, 对复合体系力学性能的劣化作用更小。
磷石膏 硫铝酸盐水泥 缓凝剂 凝结时间 力学性能 晶体形貌 phosphogypsum calcium sulfoaluminate cement retarder setting time mechanical strength crystal morphology
1 济南大学, 山东省建筑材料制备与测试技术重点试验室, 济南 250000
2 山东高速齐鲁号欧亚班列运营有限公司, 济南 250000
3 山东高速交通建设集团股份有限公司, 济南 250000
在保证凝结时间可控前提下, 提高磷酸钾镁水泥早期强度是其工程应用的关键。本研究以硼砂、蔗糖为缓凝组分调控磷酸钾镁水泥水化和硬化过程。结果表明, 与凝结时间相同的单掺硼砂、单掺蔗糖组相比, 二者复掺(硼砂、蔗糖分别占MgO质量的1.5%、6.0%)的磷酸钾镁水泥水化第二放热峰明显延迟, 但放热速率、总放热量均增大, 水化产物MgKPO4·6H2O生成量增多, 3 h强度提高104.1%, 且后期强度与单掺硼砂组样品相当。
磷酸镁水泥 硼砂 蔗糖 缓凝 复掺 晶相转化 magnesium phosphate cement borax sucrose retarded setting compound mixing crystal phase transformation
磷酸钾镁水泥(MKPC)的速凝特性限制了其在更多工程领域的应用发展, 有效延长凝结时间是其工程化应用的关键技术之一。本研究使用硼砂/三乙醇胺复合缓凝剂, 深入研究了其对磷酸钾镁水泥凝结时间、抗压强度、物相组成、微观形貌、孔结构和水化放热等特性的影响, 并探讨了缓凝机理。结果表明: 在保障7 d抗压强度大于20 MPa条件下, 复合缓凝剂的使用, 可实现26~100 min的凝结时间调控; 三乙醇胺分子包覆MgO颗粒, 发挥阻水作用, 从而显著降低水化反应的标准水化放热速率与标准水化放热量, 达到缓凝效果; 试样中K-鸟粪石含量的减少与大于10 nm孔隙体积的增加是削弱抗压强度的主要原因。
磷酸钾镁水泥 三乙醇胺 K-鸟粪石 缓凝 孔隙率 水化热 potassium magnesium phosphate cement triethanolamine K-struvite delayed coagulation porosity hydration heat
1 南昌大学工程建设学院, 南昌 330031
2 江西中恒地下空间科技有限公司, 南昌 330052
3 南昌大学建筑与设计学院, 南昌 330031
为解决咬合桩施工现场超缓凝混凝土的制备问题, 探究缓凝剂的作用机理, 采用白糖和葡萄糖酸钠按质量比7∶3配制复合缓凝剂, 对比一次搅拌和二次搅拌工艺, 制备超缓凝混凝土。采用抗压抗折一体化试验机、环境扫描电子显微镜（ESEM）、总有机碳分析仪和等温量热仪测试分析超缓凝混凝土的力学性能、微观形貌、吸附量和水化性能。结果表明, 混凝土的凝结时间随着缓凝剂掺量的增加而延长。当缓凝剂掺量为0.38%（质量分数）时, 一次搅拌组初、终凝时间分别为31 h和46 h, 二次搅拌组初、终凝时间分别为34 h和50 h; 当缓凝剂掺量为0.50%（质量分数）时, 一次搅拌组初、终凝时间分别为61 h和78 h, 二次搅拌组初、终凝时间分别为65 h和84 h。两种掺量下, 混凝土56 d抗压强度均达到40 MPa以上, 满足两种工况的施工要求。采用二次搅拌工艺制备超缓凝混凝土有助于进一步延长混凝土的凝结时间, 改善混凝土拌合物的流动性, 但会略微降低混凝土的抗压强度。不同缓凝剂在水泥颗粒表面的吸附能力强弱顺序为: 葡萄糖酸钠>白糖-葡萄糖酸钠>白糖>白糖-葡萄糖酸钠后掺。缓凝剂的掺入起到降低水化放热, 抑制水泥水化的作用, 从而延长混凝土的凝结时间。
超缓凝混凝土 复合缓凝剂 咬合桩 二次搅拌 吸附量 水化热 super-retarding concrete composite retarder bite pile secondary stirring adsorption amount hydration heat
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
磷建筑石膏(β-HPG)力学性能差,凝结硬化快, 已有研究表明用普通硅酸盐水泥(OPC)替代部分β-HPG可改善其力学性能, 但对此复合体系工作性能的调控作用及机理研究尚不明确。本文探讨了三种缓凝剂对β-HPG-OPC复合体系性能的影响,通过测试凝结时间和抗压强度来表征性能变化, 通过分析水化热曲线、电导率曲线、XRD谱和SEM照片来讨论作用机理。研究结果表明, 三聚磷酸钠(STPP)对复合体系基本无缓凝作用, 蛋白质类SC缓凝剂(SC)和柠檬酸(CA)的缓凝作用均较好, 其中SC对初凝时间的延缓作用较好, CA对终凝时间的延缓作用更佳。CA使二水石膏晶体的形貌发生改变, 导致体系抗压强度显著降低; SC对二水石膏晶体的粗化作用使体系形成相对致密的微观结构体, 对抗压强度影响较小。研究结果将为β-HPG-OPC复合体系工程应用提供重要参考, 有助于推进β-HPG在工程中的高附加值利用。
磷建筑石膏 普通硅酸盐水泥 复合体系 缓凝剂 凝结时间 抗压强度 缓凝机理 β-hemihydrate phosphogypsum ordinary Portland cement composite system retarder setting time compressive strength retarding mechanism
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
制备磷建筑石膏制品是磷石膏资源化利用的一条重要途径, 而合适的改性技术是保证建筑石膏制品能够工业化生产的关键。分别利用3种减水剂、3种缓凝剂、2种黏结剂、2种保水剂对磷建筑石膏进行改性, 探讨外加剂品种对磷建筑石膏的适应性, 研究外加剂掺量对磷建筑石膏的性能影响规律, 并采用扫描电镜对优选出的外加剂的改性机理进行分析。结果表明: 聚羧酸减水剂(PC)、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物可再分散乳胶粉黏结剂(VAE)、羟丙基甲基纤维素保水剂(HPMC)和骨胶缓凝剂(BG)对磷建筑石膏具有较好的适应性, 可分别用于改善磷建筑石膏的绝干强度、黏结强度、保水性能及延长其凝结时间; PC和VAE能改善磷建筑石膏硬化体内部晶体结构的致密性, 而BG、HPMC则使磷建筑石膏硬化体结构更加疏松。
磷建筑石膏 改性 减水剂 缓凝剂 黏结剂 保水剂 机理 phosphorus building gypsum modification water reducer retarder binder water retaining agent mechanism
武汉三源特种建材有限责任公司, 武汉 430080
本文研究了一元缓凝体系和二元复合缓凝体系对高强磷酸镁修补砂浆凝结时间、流动性能和力学性能的影响。结果表明: 在一元缓凝体系中, 与硼砂和三聚磷酸钠相比, 单掺蔗糖的缓凝效果最优, 但蔗糖掺量过高会显著降低磷酸镁修补砂浆的流动性能和早期力学性能; 在二元复合缓凝体系中, 硼砂和蔗糖组成的二元缓凝体系的缓凝效果优于硼砂和三聚磷酸钠组成的二元缓凝体系, 在硼砂5%(质量分数)和蔗糖2.5%(质量分数)时, 磷酸镁修补砂浆的凝结时间达到18 min, 流动度为230 mm, 1.5 h、3 d和28 d强度分别为22.6 MPa、56.8 MPa和62.4 MPa, 实现了磷酸镁修补砂浆在凝结时间和早期强度之间的动态平衡。
磷酸镁水泥 修补砂浆 复合缓凝剂 蔗糖 硼砂 三聚磷酸钠 凝结时间 流动度 magnesium phosphate cement repair mortar complex retarder sucrose borax sodium tripolyphosphate setting time fluidity
1 1.中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083
2 2.中南大学 冶金与环境学院, 长沙 410083
石膏是雕像、建筑和铸造模具(合金和陶瓷)的常用材料。采用直写成型(Direct Ink Writing, DIW)打印石膏可避免其他3D打印技术(如Binder Jetting, PBBJ等)中存在水化反应不充分等问题, 获得高强度3D打印石膏。为了延缓水化反应获得充足的打印操作时间, 本研究通过添加缓凝剂和增稠剂, 研制了一种适用于直写成型的石膏浆料, 并打印了多种石膏三维结构(如蜘蛛网和木材堆积结构等)。结果表明, 质量分数为0.6%柠檬酸(Citric Acid, CA)的缓凝效果最好, 极大地减少了石膏流动性的经时损失。质量分数为0.3%羟丙基甲基纤维素(Hydroxypropyl Methylcellulose, HPMC)的增稠效果最好, 使石膏浆料具有良好的打印性能。CA的选择性吸附使得石膏晶体定向生长, 延长水化反应时间, 但一定程度降低石膏强度。HPMC加速石膏浆料中絮凝结构形成, 导致其粘度和剪切弹性模量升高。直写成型3D石膏件的抗压强度约为20 MPa, 远高于PBBJ等方法制备的石膏件的抗压强度。
直写成型 石膏 缓凝剂 增稠剂 流变性能 铸造 direct ink writing gypsum retarder thickener rheological property casting
