引言

堿礦渣水泥由于具有早強(qiáng)、快硬、低水化熱、低需水量、高抗?jié)B、高抗蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此近幾十年來得到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，并投入了大量的研究，但是由于堿礦渣水泥凝結(jié)時間過快，因此至今仍沒有發(fā)揮出它自身的優(yōu)勢，在國內(nèi)基本上沒有應(yīng)用。

針對堿礦渣水泥的這種不足，國內(nèi)外水泥專家進(jìn)行了大量的研究工作。獨(dú)聯(lián)體采用有機(jī)硅表面活性劑，試圖在堿礦渣粒子表面建立起有機(jī)硅物質(zhì)薄膜，以阻止和延緩礦渣粒子和堿組分之間的快速反應(yīng)，雖有效果，但始終未能達(dá)到獨(dú)聯(lián)體標(biāo)準(zhǔn)對硅酸鹽水泥初凝時間(不小于45min)的要求。

國內(nèi)目前研究的堿礦渣水泥的緩凝劑，摻量大，對水泥的強(qiáng)度影響較大，價格貴，配制工藝復(fù)雜，只能局限在實(shí)驗(yàn)室中研究，在實(shí)際工程中無法推廣。

1堿礦渣水泥高效緩凝劑的研制

1.1基本要求
1)低摻量低成本，高效緩凝。
2)初凝時間:現(xiàn)場攪拌施工用水泥控制在60～120min；商品混凝土攪拌站用水泥控制在6～10h。
3)終凝時間:控制初凝與終凝時間差在1～2h之間，以便盡早的開始混凝土工程的養(yǎng)護(hù)工作并為及早拆模奠定基礎(chǔ)。
4)水化硬化:緩凝劑在完成緩凝任務(wù)后不影響水泥的水化硬化或具有一定的促硬作用。
5)耐久性:緩凝劑的加入不能影響堿礦渣水泥混凝土的耐久性。

1.2基本原理

堿性組分與礦渣在加水?dāng)嚢杌旌蠒r，由于堿的強(qiáng)烈激發(fā)，使礦渣玻璃體硅氧鍵斷裂形成含有非橋氧的自由端和羥基的硅酸根離子，鈣離子與這些硅酸根離子相互結(jié)合形成水化硅酸鈣凝膠，同時硅酸根離子在靜電作用下進(jìn)行了快速聚合，這是堿礦渣水泥急凝的主要原因。我們通過引入帶電荷的陰陽粒子，在電荷斥力作用下阻止延緩鈣離子的移動速度，或降低硅酸根離子的靜電引力，從而阻止水化硅酸鈣的生成，延遲硅酸根離子的聚合，以達(dá)到緩凝的效果。這是我們在原理上與大摻量緩凝劑利用反應(yīng)產(chǎn)物膜假設(shè)的不同之處。隨著時間的延續(xù)，靜電逐漸釋放，這種靜電吸引力和斥力逐漸變小最后消失，水泥就可以正常水化達(dá)到初凝、終凝、硬化。這時微量的帶電緩凝劑可以代替部分鈣離子形成水化產(chǎn)物，硅酸根離子的自聚合作用正常進(jìn)行，在混凝土水化反應(yīng)產(chǎn)物內(nèi)部不留下任何起負(fù)作用的離子。

1.3緩凝劑種類及摻量對凝結(jié)時間的影響

在實(shí)驗(yàn)室用人工合成的方法研制成功了BF、TH、FQ三大系列的低摻量高效緩凝劑。實(shí)驗(yàn)室采用首鋼礦渣、鞍鋼礦渣和本鋼礦渣，堿激發(fā)劑采用水玻璃(模數(shù)為2.4)、石灰等。試驗(yàn)用礦渣化學(xué)成分及堿度見表1。

表1 試驗(yàn)用礦渣化學(xué)成分及堿度 序號? 化學(xué)成分/%? 堿性系數(shù)?
SiO2? CaO? FeO? MgO? Fe2O3? P2O5? fCaO? Al2O3? M?
1? 11.40? 43.13? 9.71? 9.86? 10.33? 0.35? 1.29? 3.13? 3.65?
2? 12.59? 47.20? 5.49? 7.50? 10.41? 0.26? 2.26? 1.96? 3.76?
3? 11.59? 45.30? 6.71? 8.35? 10.40? 0.33? 2.11? 2.27? 3.87?

緩凝劑BF、TH、FQ為粉狀物，屬于鉻酸鹽與蜜胺系列減水劑復(fù)配而得，易溶于水，每噸成本2000元左右。凝結(jié)時間的測量按GB1346-89進(jìn)行，優(yōu)選后不同摻量的BF、TH、FQ的初凝、終凝時間如表2。