缓凝剂
缓凝剂是指高温(25~35℃)生产时能够明显延缓菱镁
水泥初凝时间,降低菱镁水泥反应峰值温度的外加剂。高温生产时,菱镁水泥固化过程中释放出大量的热,放热峰值温度可达140℃。如此剧烈的放热过程会使制品产生热膨胀,导致制品产生变形,甚至会出现微裂纹或裂缝。菱镁水泥初凝时间过短,来不及操作菱镁料浆就失去可操作性,同时生成9·1·5相,减少了5·1·8相的比例,大量MgCl2以游离形式存在于菱镁制品内部,增加制品吸潮返卤的可能性。
(1)缓凝剂种类
缓凝剂可以通过各种途径分散菱镁水泥反应过程中的水化热,其理论有吸附理论、络合理论和沉淀理论。常见的缓凝剂可分为有机酸及其相应盐类、无机酸及其相应盐类。有机缓凝剂主要有柠檬酸、酒石酸、葡萄糖酸等,它们相对应的盐,如柠檬酸钠、酒石酸钠、葡萄糖酸钠、木质素磺酸钠等都具有很好的缓凝效果,无机缓凝剂包括磷酸、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、硼酸、硼酸钠等也有一定的缓凝效果。
(2)缓凝剂对初凝时间的影响
菱镁水泥初凝时间测定方法结合GB1346-2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》和WB/T1023-2005《菱镁胶凝材料改性剂》相关要求进行测试。此处介绍的实验方法与WB/T1023-2005《菱镁胶凝材料改性剂》相关规定稍有区别:
①标准上规定试件原材料中含有标准砂,菱镁制品在实际生产中大多不掺加粗骨料,少数使用细砂,使用标准砂为原料测试改性剂的适用性没有实际意义。
②笔者将实验室试件养护温度由(20±2)℃提高到为(30±2)℃,试验时菱镁水泥量较少,缓凝剂缓凝优势不能很好地体现出来。
笔者设计菱镁水泥初凝时间测定方法介绍如下:
仪器:标准维卡仪(含圆模)、行星式胶砂
搅拌机、标准养护箱
检测方法:
菱镁水泥净浆原材料用量如下:
轻烧粉
450g
卤
水
(450×N)g;
改性剂
按推荐的掺量范围的取下限
N为菱镁
水泥砂浆流动度为120mm~135mm时,所有卤水与轻烧粉的比值;菱镁水泥砂浆流动度的原料配比为:
轻烧粉
280g
标准砂
840g
卤
水
约180g,以菱镁水泥砂浆流动度为120mm~135mm时所用卤水的实际加入量为准。
配合比确定以后,用行星式胶砂搅拌机将轻烧粉和卤水拌合均匀,按要求装入圆模。以轻烧粉全部加入卤水中的时间作为初凝起始时间。养护箱温度为(30±2)℃,湿度为(70±5)%。
试件在养护箱中养护至30min时进行**次测试。测试时,从养护箱中取出圆模放到试针下,降低试针与菱镁水泥净浆表面接触距离。拧紧
螺丝1s-2s后,突然放松,试针垂直自由地沉入菱镁水泥净浆。观察释放试针30s时指针的读数。临近初凝时间时每隔5min(或更短时间)测定一次。当试针沉至距底板(4±1)mm时,可以认为菱镁水泥达到初凝状态;以菱镁水泥全部加入水中至初凝状态的时间作为菱镁水泥初凝时间,用“min”表示。
标准维卡仪(含圆模)
缓凝剂初凝时间差按下式计算:
式中:
—初凝时间差,min;
—掺改性剂菱镁水泥的初凝时间,min;
—基准菱镁水泥的初凝时间,min。
在实际生产菱镁制品时,由于菱镁制品批量较大,集中养护所释放出的热量会造成环境温度升高,因此,缓凝剂添加量要根据实际生产需要来决定。
常见缓凝剂缓凝效果见图
常见缓凝剂的缓凝效果(养护温度30℃)
由图3.2可知六偏磷酸钠、多聚磷酸钠、酒石酸钠对菱镁水泥没有明显的缓凝效果,葡萄糖酸钠、酒石酸、柠檬酸添加量大于10‰时缓凝效果明显。
2.3缓凝剂对菱镁水泥强度影响
H3PO4和磷酸二氢盐对菱镁水泥有较明显的缓凝作用,它们对菱镁水泥耐水性有一定的正面作用,但对菱镁制品28d强度有不利影响。这是因为,对菱镁水泥有明显缓凝效果的大多为酸性试剂,而菱镁水泥料浆为碱性环境,单一成分的酸性试剂对菱镁水泥水化过程产生不利影响,减少5·1·8相生成量,破坏5·1·8相
晶体结构,降低制品强度。采用双组份或多组分缓凝剂既可达到缓凝效果又不影响制品强度。
不同种类缓凝剂对菱镁水泥强度的影响(单位:KN)
|
对照组 |
GX-1#缓凝抗卤剂,5‰ |
H3PO4,5‰ |
|
抗压强度 |
抗折强度 |
抗压强度 |
抗折强度 |
抗压强度 |
抗折强度 |
3d |
71.62 |
5.87 |
75.56 |
5.54 |
60.37 |
3.95 |
提高率 |
|
|
5.50% |
-5.62% |
-15.71% |
-32.71% |
7d |
96.52 |
6.91 |
108.85 |
6.44 |
75.89 |
4.78 |
提高率 |
|
|
12.77% |
-6.80% |
-21.37% |
-30.82% |
28d |
127.54 |
7.64 |
142.31 |
7.83 |
95.63 |
4.95 |
提高率 |
|
|
11.58% |
2.49% |
-25.02% |
-35.21% |
从表3.1中可以看出:
a、掺加5‰H3PO4菱镁水泥的抗压、抗折强度都有不同程度的下降;
b、掺加5‰GX-1#缓凝抗卤剂菱镁水泥的抗压强度有小幅提升。
H3PO4加入量超过3%,H3PO4会与活性MgO剧烈反应生成MgHPO4(磷酸一氢镁),菱镁水泥固化速率加快,导致料浆很快失去可操作性。生产中我们要摈弃化工小料,使用按照科学方法配制而成的GX-1#缓凝抗卤剂,不仅能获得优良缓凝效果,还能提升菱镁制品强度和耐水性。
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GX-1#缓凝抗卤剂
GX-1#缓凝抗卤剂是我公司的另一拳头产品。GX-1#缓凝抗卤剂可有效延缓高温(25~40℃)生产环境下菱镁水泥的初凝时间,提高料浆的可操作性能。同时GX-1#缓凝抗卤剂可以改善5?1?8晶种的堆积状态,堵塞体系中的
毛细管道,从而达到辅助抗卤的目的。
理化性能指标:
外观:无色透明到淡绿色粘稠液体 密度:1.26~1.30g/cm? 粘度:500cs 固含量:≥ 55% PH值:1~2
使用方法及注意事项:GX-1#改性剂用量一般为氧化镁重量的5~10‰,根据生产条件、所需操作及固化时间进行微调。使用时直接加入到已陈化清澈的氯化镁溶液中即可。GX-1#改性剂为酸性液体,不能与碱值质共存。