速凝水泥浆体的速凝原因及机理探讨

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3、-3012:50:07】席耀忠(中国建筑材料科学研究总院，北京100024)摘要：本文从物理和化学角度讨论速凝水泥浆体的速凝原因及机理。速凝剂加水形成的0H-使水泥水化诱导期不再出现．活性水泥矿物激烈水化形成的大量水化物胶结未反应矿物和集料，这是速凝的主因。也可把速凝看成是混凝土中游离水消耗至某种程度的结果，物理耗水(润湿、蒸发等)与化学耗水同样重要。快速水化放热升温是速凝的重要原因。AFt相是常用速凝剂作用下形成的速凝快硬主相。合理选用活性矿物、促凝化合物、稠化剂、润湿分散剂和超塑化剂可配出优质水泥速凝剂。关键词：速凝剂

4、；机理；促凝化合物；AFt相；快凝矿物；喷射混凝土速凝剂是一种使水泥浆体在数分钟内凝结的促凝剂，主要用于快凝砂浆和喷射混凝土。快凝砂浆和喷射混凝土有广泛的用途：地下支护与衬砌工程、地基基础与边坡工程、损坏建筑结构的修复加固、薄壳结构和析板新型建筑结构。此外，速凝剂还可用于堵漏、锚固和抢修工程和耐火混凝土的施工。我国速凝剂的年产量约为8万t，在混凝土外加剂中属用量较大的一个品种。本文从不同角度讨论速凝剂的速凝机理．阐明快凝水泥矿物、促凝化合物、稠化剂和润湿分散剂的物理化学作用，希望能对同行有所启示。从粗线条看．速凝剂的速凝机

5、理比较清楚，但对具体细节尚不十分清楚，有待于深入研究。文中有关速凝剂的资料往往只给出若干可能发生的化学反应式，而实际凝结过程是非常复杂的物理化学过程。熟悉这一过程的几个特点对研究和使用速凝剂非常有益。1粉体颗粒的润湿、吸水和分散速凝剂和水泥粉体颗粒加水后．水首先沿着固体颗粒表面铺展开来．并附着在固体表面上，进而固体颗粒全部浸入水中，这一现象称为润湿。水还能进入多孔颗粒或晶体颗粒的内部．如粉煤灰中渣状多孔颗粒、沸石的架状晶体结构和蒙脱石的层状晶体结构。这类矿物或工业副产品能使浆体游离水减少而变稠，因此又称稠化剂。稠化剂颗粒的

6、湿润和吸水消耗了部分拌和水．对水泥浆体的凝结起重要作用，湿润使水分子与水泥矿物接触，这是水化反应的前提。在速凝剂中加入硅灰能起到促凝、增加粘聚性和减小回弹的作用．这与它的颗粒特征是分不开的。硅灰平均粒径仅0.15μm，比表面积为15000～25000m2/kg，这样大的表面积需要大量的湿润水．这样小的颗粒具有很高的火山灰活性．能较快地形成胶凝性良好的水化硅酸钙。速凝剂和水泥颗粒被湿润并进入水中后通过吸附或电离成为带电粒子。当具有相反电荷的粒子相互接近时．由于静电引力和VanderWaals力的作用而产生絮凝。絮团包容了相当

7、量的水分子，从而使水泥浆体稠度增加甚至失去可塑性。利用表面活性剂可以有效地改善速凝水泥的润湿、分散性能、释放絮团中的游离水，从而提高喷射混凝土的工作性、强度和抗渗性；例如在速凝剂中加入少量葡萄糖酸钠或减水剂后，水的表面张力明显下降．水泥颗粒会较快地被水润湿和分散．水泥水化快速而均匀地进行。2主要的促凝化合物硅酸盐水泥的主要促凝化合物有碱金属铝酸盐、碳酸盐、硅酸盐和氢氧化物。这些化合物的共同特点是遇水迅速溶解，释放出强碱性氢氧化物，有力促进水泥矿物尤其是C3A和C3S的水化，同时形成难溶的钙盐或氢氧化钙，放出大量水化热。Na

8、Al02+2H20→Al(0H)3+NaOH(1)2NaOH+CaS04→Na2S04+Ca(OH)2(2)2A1（OH)3+3CaO+3CaS04+29H20→3CaO·A1203·3CaSO4·32H20(3)Na2C03+Ca(OH)2→CaC03+2NaOH(4)Na20·nSi02+Ca(OH