促凝劑的識(shí)別與應(yīng)用

1、.促凝劑的識(shí)別與應(yīng)用提高泡沫混凝土砌塊的生產(chǎn)效率J. Sathya Narayanan, K. RamamurthyBuilding Technology and Construction Management Division, Department of Civil Engineering, Indian Institute of Technology Madras, India重點(diǎn)1研究旨在確定用于泡沫混凝土早期脫模的加速劑。2傳統(tǒng)的加速劑并沒(méi)有減少脫模時(shí)間。3雖然明礬可減少脫模時(shí)間，但用量較高使得它并不劃算。4對(duì)于泡沫混凝土來(lái)說(shuō)，C類(lèi)粉煤灰是一種合適的促進(jìn)劑。關(guān)鍵詞：促凝劑、月桂基硫酸

2、鈉、泡沫混凝土、最佳密度、脫模時(shí)間、C類(lèi)粉煤灰摘要 泡沫混凝土適用于生產(chǎn)輕質(zhì)砌塊。本文論述了鑒定合適的泡沫混凝土促進(jìn)劑，即用十二烷基硫酸鈉作為發(fā)泡劑有利于在兩小時(shí)之內(nèi)脫模，還很經(jīng)濟(jì)。作為常規(guī)促進(jìn)劑，如氯化鈣、硝酸鈣、三乙醇胺對(duì)于泡沫混凝土是無(wú)效的，研究中的脫模試驗(yàn)用的是具有最佳密度（12001300/m3)的混合料。1.介紹現(xiàn)在對(duì)用于墻體施工的輕質(zhì)混凝土已經(jīng)成為了新的研究領(lǐng)域。目前正在嘗試開(kāi)發(fā)質(zhì)量輕、實(shí)心、空心和連鎖砌塊。泡沫混凝土更適合于生產(chǎn)砌塊。對(duì)于泡沫混凝土，肉眼可見(jiàn)的空氣氣泡因?yàn)闄C(jī)械的攪拌而產(chǎn)生，并在混合過(guò)程中加入到基混砂漿中。這種類(lèi)型的泡沫混凝土澆筑技術(shù)被稱(chēng)為預(yù)成型的泡沫混凝土。產(chǎn)生

3、穩(wěn)定的泡沫水溶液所需的發(fā)泡劑可以是天然或合成來(lái)源的。泡沫混凝土具有高流動(dòng)性和自密實(shí)性。由于泡沫混凝土中含有氣泡，它不可以通過(guò)在機(jī)器中夯實(shí)和振搗成型，因此需要在模具中澆筑成型。普通泡沫混凝土在模具施放時(shí)，可以?xún)H24小時(shí)后脫模。通過(guò)施加約束生產(chǎn)的砌塊，這也要求大量的模具，從而增加了成本，占用空間大。如果在脫模過(guò)程中，通過(guò)減少循環(huán)時(shí)間，重復(fù)使用合理數(shù)量的模具，可以提高砌塊的生產(chǎn)效率。因此，有必要物色合適的促凝劑，其用量將減少混凝土的凝結(jié)時(shí)間，從而促進(jìn)其早期脫模 。普通混凝土中促凝劑的使用已經(jīng)被廣泛的研究。大多數(shù)的研究涉及識(shí)別合適的發(fā)泡劑，泡沫混凝土的性能，填料類(lèi)型和空隙率對(duì)新鮮和硬化泡沫混凝土的影響

4、，泡沫混凝土的特性1-3。目前的研究還沒(méi)有報(bào)告使用促凝劑的泡沫混凝土。對(duì)于泡沫混凝土來(lái)說(shuō)，促進(jìn)劑和發(fā)泡劑的不同影響著它的性能。本文首先回顧了在已有的研究基礎(chǔ)上利用一些重要的混凝土促凝劑以及確定應(yīng)用哪些促凝劑。2.促凝劑的研究評(píng)述加速劑影響水泥的水化速率，從而減少了設(shè)定時(shí)間和增加了混凝土的早期強(qiáng)度。促凝劑用于及早摘掉模板，早期表面精加工，更早達(dá)到強(qiáng)度以進(jìn)行施工。在寒冷天氣進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，由于溫度低，促凝劑的使用可以促進(jìn)水化的進(jìn)行，也可以防止因凍結(jié)而造成的損壞。（i）加快鋁酸三鈣硅酸鹽水泥相（C3A）（快速設(shè)置加速器），或水泥硅酸三鈣相通常是通過(guò)（ii）（凝結(jié)硬化加速劑）加速。出于文獻(xiàn)的需要簡(jiǎn)要

5、回顧了氯化鈣，硝酸鈣，三乙醇胺，鋰鹽和甲酸鈣等促凝劑，研究報(bào)告中已提交的的各種化學(xué)品。2.1氯化鈣它作為催化劑，促進(jìn)C3S和C2S的水化或減少孔溶液的堿度促進(jìn)硅酸鹽的水化4。通常的用量為水泥5的重量的2。德蘭6在氯化鈣存在下，研究C3S的水化特性，結(jié)果顯示，氯化鈣改變水化速率和化學(xué)組合物中的C-S-H。在混合包含2的氯化鈣的凝結(jié)時(shí)間發(fā)生在105分鐘時(shí)，沒(méi)有氯化鈣的發(fā)生在混合790分鐘時(shí)。氯化鈣的存在導(dǎo)致鋼筋腐蝕4。對(duì)于活性骨料CaCl2的加入堿-硅反應(yīng)活性增加二氧化硅反應(yīng)，使混凝土劣化6。2.2硝酸鈣(CN)Justness和Nygaard 7的研究不同的促凝劑CN在低溫下在水泥中的效率，并指

6、出，促凝劑的增加可以增加貝利特在水泥中的量。ASTM I型水泥中CN的最佳用量是水泥重量的3.86。CN被觀察到促進(jìn)了C3A的水化。水化機(jī)制的改變導(dǎo)致產(chǎn)品的改變。Aggoun et al. 8 研究了促凝劑CN和效率的結(jié)論，這取決于水泥的化學(xué)成分。2.3三乙醇胺（TEA）這取決于水泥的類(lèi)型和添加率TEA可以產(chǎn)生促進(jìn)劑或相位差，即它是一個(gè)劑量敏感的外加劑9。 TEA的存在下，C3A和石膏之間的反應(yīng)得到加速和鈣礬石是轉(zhuǎn)換成monosulfoaluminate。德蘭10報(bào)道初始設(shè)置的特性，大大減少劑量為0.1，及0.5重量的水泥。Aiad et al. 11 研究了水泥的流變及設(shè)置屬性alkanoa

7、mines粘貼報(bào)告，TEA在加快反應(yīng)時(shí)間僅用0.1的劑量。2.4 鋰鹽Novinson and Crahan 12研究了使用鋰鹽作為加速器耐火混凝土。反應(yīng)速率與在混合水中的鋰鹽的pH值有關(guān)。鋰離子比其它陽(yáng)離子（如Na，K），因?yàn)橛懈嗟挠绊懫湟?guī)模較小，較高的水合能和簡(jiǎn)單的電子結(jié)構(gòu)（鋰晶體較小半徑的0.6A它具有較高的為123千卡/摩爾時(shí)相比，鈉或水合能水合能鉀晶體半徑為0.95，1.33A 97和77在接收千卡/摩爾）。之類(lèi)的陰離子也非常重要的，因?yàn)樗刂茀R率水合鋰（鋰作為催化劑，鋰陽(yáng)離子的大小相比較小的作為結(jié)果的鋰，鈉和鎂的具有較高的水合能源和配合許多水分子的每一個(gè)原子水合物更快）。鋰鹽作為

8、促凝劑可與陰離子，如碳酸鹽，硝酸鹽，氟化物和四硼酸聯(lián)合。2.5甲酸鈣甲酸鈣，在室溫下的溶解度為15。Singh and Abha 13認(rèn)為甲酸鈣加速C3S水化的用量為0.5-6。甲酸鈣的影響取決于水泥組合物。水泥中C3A/SO3高于4時(shí)，甲酸鈣被發(fā)現(xiàn)有良好的潛力，加速能力。上述研究有助于識(shí)別使用最廣泛的促凝劑，他們的行為，水化機(jī)理和劑量范圍受?chē)L試。本文涉及的實(shí)驗(yàn)調(diào)查，以確定泡沫混凝土的研究（保形性評(píng)價(jià)，通過(guò)而脫模立方體）確定了一系列促凝劑。研究的目的是為了找出具有脫模后在2小時(shí)內(nèi)，有保持其形狀的能力的促凝劑。作為第一階段，研究的促進(jìn)劑（氯化鈣氯化鈣（CaCl2），硝酸鈣的成本效益（CN）和三乙

9、醇胺（TEA）的基礎(chǔ)上所推薦的劑量文獻(xiàn)中已初步嘗試。作為下一個(gè)階段，即明礬（水合硫酸鋁鉀），C類(lèi)粉煤灰也被試圖發(fā)掘自己的潛能，作為促凝劑，并確立有它們的相對(duì)性能的月桂基硫酸鈉（SLS）作為泡沫混凝土的發(fā)泡劑。3.所用的材料和方法泡沫混凝土由于水固比，表面活性劑濃度和泡沫體積通常是不同的，為獲得所需的密度和泡沫混凝土可操作性，在不同條件下對(duì)促進(jìn)劑這些參數(shù)也進(jìn)行了研究。脫模時(shí)所需的混合密度比（測(cè)量/實(shí)際新鮮密度設(shè)計(jì)密度比）是在下面的章節(jié)。用于泡沫混凝土的原材料，水泥，沙子，水，預(yù)制泡沫和一組促凝劑。 53級(jí)普通硅酸鹽水泥，符合IS12269-1987整個(gè)研究使用。普通的化學(xué)成分（表1）列出的硅酸鹽

10、水泥及C類(lèi)粉煤灰。 表1:河砂通過(guò)通過(guò)2.36毫米篩?；谠缙赗anjani和Ramamurthy14的研究和市售的月桂基硫酸鈉（SLS），已被用來(lái)作為發(fā)泡劑。兩種濃度的十二烷基硫酸鈉，即，2和8獲得通過(guò)。（例如：對(duì)于2的表面活性劑濃度1000克水，20克月桂基硫酸鈉加入并充分混合至一種均勻的解決方案是實(shí)現(xiàn)）。然后將溶液保持靜置5分鐘，那么所需要的發(fā)泡劑預(yù)混物溶液加入到泡沫發(fā)生器產(chǎn)生泡沫。使用自行研制的泡沫生成實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的泡沫發(fā)生器，采用的泡沫產(chǎn)生的壓力117千帕。須被添加到混合的泡沫體積取決于設(shè)計(jì)密度泡沫混凝土，泡沫本身的密度。新鮮的泡沫混凝土的密度固定為1250 kg/ m3的，允許變化&

11、#177;50千克。泡沫的密度實(shí)現(xiàn)與SLS根據(jù)表面活性劑的濃度是在20和23之間kg/m3的。修改后的方針已經(jīng)通過(guò)了ASTM C796-04到達(dá)的空氣體積（Va）的和所需的泡沫體積達(dá)到的密度是要添加到1250 kg/m3的。其中Va是空氣體積（立方米），VF是泡沫的體積（立方米），WC是重量水泥（千克），WS/ FA，是砂/飛灰（千克）的重量，WTWis水的總的重量包括泡沫的重量（公斤），Df是泡沫的密度（kg/m3）的。4.泡沫混凝土的新性能到產(chǎn)生泡沫，泡沫體積為1250 kg/m3的混凝土，作為下一個(gè)步驟，所需的水固比要達(dá)到這個(gè)密度需要確定通過(guò)穩(wěn)定測(cè)試。在較低的水固比，混合干氣泡會(huì)逃跑造成

12、密度增加，而在較高的水固比密度較高的水再次增加，不太稀的漿料持有的氣泡導(dǎo)致混合分離。因此，對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的組合有一個(gè)小范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)密度，其中混合的水固比將更加緊密。4.1穩(wěn)定性試驗(yàn)為了評(píng)估新拌混凝土的穩(wěn)定性，所需的水逐漸增加，新鮮的泡沫混凝土的密度，測(cè)定容器的已知體積（0.0012立方米），其密度設(shè)計(jì)密度較?；诨旌媳壤ㄋ嗌皾{），表面活性劑濃度（2和8），不同的促進(jìn)劑（明礬，粉煤灰），具體重力的材料（砂時(shí)用粉煤灰代替）在混合比例有所不同時(shí)，由于該水的需求是不同的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)密度為1250 kg/m3。確定后最佳的水固比，其產(chǎn)生的密度比接近1，這樣的混合研究促進(jìn)劑在減少泡沫混凝土的凝結(jié)時(shí)間上的影

13、響。4.2脫模實(shí)驗(yàn)至于這項(xiàng)研究的目的是為了便于更快脫模聯(lián)鎖塊，而不是傳統(tǒng)的設(shè)置測(cè)試50毫米的立方體試樣即決定采用的脫模性能。的多維數(shù)據(jù)集作為基礎(chǔ)脫模后保持其形狀的能力到達(dá)加速器的相對(duì)表現(xiàn)。完全12個(gè)數(shù)字為50毫米的立方體被投給每個(gè)組合（三立方體每次脫模）。脫模開(kāi)始混凝土在模具中的頂表面變得干燥后和非粘性。脫模進(jìn)行了15分鐘的立方體直到立方體間隔為能夠保持其形狀。 圖1: 圖2:圖35.加速劑的性能商業(yè)級(jí)氯化鈣作為促凝劑。作為第一階段，用1:1的水泥砂率，2的表面活性劑混合水泥重量的2的氯化鈣濃度和嘗試。后不久，泡沫加入到基礎(chǔ)混合，觀察泡沫的氣泡爆裂導(dǎo)致減少體積的泡沫混凝土。也有人指出，其密度比

14、混合一個(gè)，沉降在容器底部的沙。圖圖1示出了關(guān)于各種混合比的CaCl2的行為。劑量為4氯化鈣試圖用泡沫混凝土1:1混合，1:2和1:3水泥砂漿比例。新鮮的泡沫混凝土的密度隨水的固體之比增加。減少水的需求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)密度增加在沙子內(nèi)容。但在較高的水固比，結(jié)算沙土和泡沫爆裂發(fā)生在所有的混合。這樣的行為可以通過(guò)觀察由Miles和解釋羅斯15。他們研究了混合鈣鹽行為肥皂和陰離子洗滌劑，并報(bào)告說(shuō)，混合含有月桂基硫酸鈉和氯化鈣的溶液穩(wěn)定的泡沫的臨界pH值是5.0-5.5，而pH為約7.0的泡沫變得不穩(wěn)定，且下降到零。無(wú)論氯化鈣立方體的組合和劑量不能脫模4小時(shí)30分鐘。斯卡爾尼梅科克16報(bào)道，pH值混凝土含有

15、波特蘭水泥和2的氯化鈣約12。因此，在這種高的pH值泡沫混凝土與SLS作為發(fā)泡劑，泡沫變得不穩(wěn)定，并開(kāi)始破裂和有減少混凝土的等級(jí)。5.2三乙醇胺和硝酸鈣基于文獻(xiàn)的被試驗(yàn)的水泥重量的0.11的三乙醇胺。對(duì)于這些劑量的泡沫脫模時(shí)間混凝土超過(guò)6小時(shí)30分鐘。Heren and Olmez 17研究的效果乙醇胺，單乙醇胺（MEA），二乙醇胺（DEA），三乙醇胺（TEA）的水化和白色硅酸鹽水泥的力學(xué)性能。結(jié)論表明，乙醇胺在白水泥的凝結(jié)時(shí)間的緩凝作用各種劑型的順序是TEA> -DEA> MEA。觀察到類(lèi)似的現(xiàn)象，泡沫混凝土。使用水泥重量的3.5的硝酸鈣的劑型。多維數(shù)據(jù)集無(wú)法保持其形狀，甚至超過(guò)

16、4小時(shí)。由于以往研究的促凝劑并沒(méi)有導(dǎo)致減少泡沫混凝土的凝結(jié)時(shí)間與SLS，作為下一個(gè)步驟，對(duì)明礬、C類(lèi)粉煤灰進(jìn)行了嘗試。5.3明礬明礬是水合硫酸鋁鉀。明礬瞬間通過(guò)水泥的水合反應(yīng)，形成鈣礬石排出熟石灰反應(yīng)，從而加速的設(shè)置和固化18。商業(yè)級(jí)礬試圖設(shè)置加速器。最初的研究與明礬的用量為5（重量）水泥，沒(méi)有導(dǎo)致加速設(shè)置時(shí)間。因此，10明礬用量試穿泡沫混凝土，1:1，1:2，1:3水泥沙子混合兩種表面活性劑的濃度為2和8。以溶液的形式從計(jì)算出的量的水，少量的水用于使明礬。水固比的影響密度不同新鮮的的泡沫混凝土混合物，具有兩個(gè)表面活性劑的濃度列于表2。在這些圖中的實(shí)線(xiàn)表示的新鮮的密度，而長(zhǎng)的虛線(xiàn)表示的密度比。

17、虛線(xiàn)表示最佳組合。對(duì)于一個(gè)給定的泡沫混凝土混合（1:1）表面活性劑的濃度沒(méi)有影響的凝結(jié)時(shí)間。正如所料，泡沫混凝土脫模時(shí)間在從185分鐘到140分鐘減少。即水泥含量的增加，明礬具有潛在的促凝作用，以減少泡沫混凝土的脫模時(shí)間。圖4:5. 4 C類(lèi)粉煤灰粉煤灰是提供大量的工業(yè)廢物。傳統(tǒng)上，已研究利用粉煤灰替代水泥（火山灰質(zhì)材料），混凝土的細(xì)骨料（填料），生產(chǎn)PPC水泥，粉煤灰磚砂粉煤灰陶粒。高鈣粉煤灰（C類(lèi)）的特點(diǎn)是它的液壓活性。 高鈣粉煤灰（C類(lèi)）的特點(diǎn)是它的液壓活性。高鈣粉煤灰的主要成分是游離石灰，石膏硫酸鈣，活性二氧化硅和氧化鋁19。更高到f-CaO的比的三氧化硫是利于自固井特性。后，加入水飛

18、灰，它表現(xiàn)出的設(shè)置和水化特性。的主要水化產(chǎn)物，為飛灰和水之間的反應(yīng)的結(jié)果是C-S-H和鈣礬石。的C-S-H之間的反應(yīng)所形成的f CaO和活性二氧化硅之間的反應(yīng)所形成的鈣礬石灰的f氧化鈣，活性氧化鋁和硫酸鈣20。鑒于上述意見(jiàn)，在這項(xiàng)研究中的嘗試已取得探索C類(lèi)粉煤灰與粉煤灰作為促進(jìn)劑來(lái)代替砂的性能。認(rèn)為更換重量的范圍為（i）完全替代砂粉煤灰水泥 - 粉煤灰比為1:1，1:2和1:3。（ii）組合部分取代砂粉煤灰為1:2和1:3的比例混合。由于體積粉煤灰混合的增加（即在較高的替代粉煤灰砂），由于增加劑量，泡沫量適當(dāng)增強(qiáng)，達(dá)到了設(shè)計(jì)密度。由于其自膠凝性，除了在混合水泥，這反過(guò)來(lái)又有助于更快的脫模，加速

19、水化機(jī)制獲取。5.4.1可完全替代砂的粉煤灰圖5-8顯示了其影響在新鮮的三個(gè)泡沫混凝土的密度比隨著粉煤灰代替砂的水、固體混合物與C級(jí)粉煤灰。此外，由于在混合的細(xì)小纖維含量的增加，水的固體之比須達(dá)到設(shè)計(jì)密度高于水泥和沙混合物。 1:1水泥C類(lèi)粉煤灰摻量，水固比要求達(dá)到的設(shè)計(jì)密度隨泡沫的濃度（圖5）。圖6 - 圖8表明，1:2和1:3水泥，粉煤灰的拌合，所需的密度不能達(dá)到與計(jì)算量的泡沫。這些混合物所需的濃度，可以實(shí)現(xiàn)與泡沫體積的150（圖7和8）。這是有趣的觀察，從圖7和8中，要求較低的表面活性劑濃度為8的水固比，以達(dá)到預(yù)期的密度。產(chǎn)生密度的比值的水固比范圍接近一個(gè)用于各種水泥，粉煤灰列于表3，以

20、及與相應(yīng)的脫模時(shí)間。雖然取得了新鮮的密度略高2.3-4.5水泥，脫模時(shí)間幾乎相同的1:2粉煤灰混合泡沫混凝土體積的1.5倍。對(duì)于給定的水泥粉煤灰混合，表面活性劑濃度在脫模時(shí)間上并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著的變化，。水泥含量保持不變，在混合粉煤灰摻量（i）要求更高的水固比達(dá)到了設(shè)計(jì)密度，以及（ii）脫模時(shí)間略微增加。圖3圖5圖6:圖7:圖8:5.4.2組合結(jié)構(gòu)圖9示出的行為，泡沫混凝土，水泥，沙子和粉煤灰混合。對(duì)于組合混合，研究限制到表面活性劑濃度為2。1:2混合，50的沙子被替換為C類(lèi)粉煤灰水泥重量：沙：C類(lèi)粉煤灰為1:1:1。1:3混合的沙子在兩個(gè)層面被換成了C類(lèi)粉煤灰，一個(gè)是33.3，另一個(gè)是66.7

21、。致使水泥：砂：C類(lèi)粉煤灰在1:2:1和1:1:2的比例。圖9:有關(guān)脫模時(shí)間和最佳的搭配組合混合見(jiàn)表4，這是推斷。表2-4為1:2混合的泡沫混凝土，相比那些用粉煤灰以達(dá)到所需的密度和泡沫體積含有砂的混合需要較低的水固比。結(jié)合組合（1:1:1），花了較長(zhǎng)的時(shí)間才能脫模時(shí)相比，100粉煤灰或明礬混合。當(dāng)比1:3水泥粉煤灰組合和組合混合（1:1:2，1:2:1）對(duì)水的需求，需要實(shí)現(xiàn)所需的密度低，因?yàn)榇植诘纳傲：枯^高的組合組合。含混合粉煤灰摻量較高，由于其較高的細(xì)度要求較高的泡沫量。含組合結(jié)構(gòu)粉煤灰含量較高，能夠與其他混合物（90分鐘）相比，更快脫模。據(jù)觀察，所有的混合比例，C類(lèi)粉煤灰可以加快脫模時(shí)

22、間，即使要求較高的水固比和泡沫量。表46.結(jié)論下面所得出的結(jié)論是適用于所用的材料和研究的參數(shù)范圍：（1）在傳統(tǒng)加速劑試圖用（i）氯化鈣設(shè)置為4小時(shí)30分鐘導(dǎo)致不穩(wěn)定的泡沫混凝土配合比和混合使用。用（）三乙醇胺和硝酸鈣，雖然生產(chǎn)穩(wěn)定泡沫混凝土混合物，設(shè)定的沒(méi)有發(fā)生，即使分別在6小時(shí)和4小時(shí)后。（2）雖然明礬展示出了其潛力，作為一個(gè)促進(jìn)劑，SLS對(duì)泡沫混凝土的脫模性能有一定的促進(jìn)作用。但在140-85分鐘內(nèi)，該范圍內(nèi)的所需的劑量的設(shè)定時(shí)間，使得它不合算。 （3）C類(lèi)粉煤灰已被確定為最合適泡沫混凝土的促凝劑。使用C類(lèi)粉煤灰由于（i）完全替代砂及（ii）相結(jié)和合，而SLS作為提供被靈活采納促凝劑。參考

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