浅析混凝土速凝剂

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1、浅谈混凝土速凝剂（上）2015-07-27同济混凝土外加剂本期内容由课题组冀言亮整理速凝剂是一种能够使水泥浆体、砂浆或混凝土迅速凝结硬化，而不过分影响其长期强度的化学外加剂。自速凝剂开始生产和使用以来，其凭借在速凝与早强方面的显著特点，现已成为喷射混凝土的重要组成材料之一，特别是随着地下工程数量的增多、规模的宏大，速凝剂作为混凝土的组成材料，不仅越来越重要，而且在某些特定工程更是不可或缺，广泛应用于矿山井巷、隧道等工程的锚喷支护，以及堵漏与抢修等工程。喷射混凝土的应用速凝剂的应用主要是以喷射混凝土为载体的。喷射混凝土借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将

2、掺有速凝剂的拌合物，通过管道输送并以高速喷射到结构表面而凝结硬化，其施工方法包含了运输、拌合、喷射等多道工序。按照混凝土在喷射口处的状态，喷射施工可分为干式喷射与湿式喷射两种，而无论干式或湿式的喷射混凝土施工，速凝剂均是必不可少的外加剂。速凝剂的种类与品质直接影响喷射混凝土的质量，因此，国内外关于喷射混凝土的研究均把速凝剂放在非常重要的位置。本文简要介绍速凝剂类型与作用机理，并结合影响速凝剂作用效果的因素，讨论速凝剂实际应用中的若干关键要点。1.速凝剂的主要品种及其组成速凝剂种类繁多，根据性质与状态，大致可以分为碱性粉状、碱性液态、无碱(低碱)粉状和无碱(

3、低碱)液态四大类速凝剂。1.1.碱性粉状速凝剂主要速凝成分为铝酸盐、碳酸钠和生石灰。国外研究较早的产品主要有日本的海德库斯、前联邦德国的Isocrete等，而我国较传统并有代表性的主要是“红星Ⅰ型”、“711型”和“782型”三种速凝剂。“红星Ⅰ型”速凝剂由铝氧熟料、碳酸钠、生石灰，按质量比1：1：0.5的比例配制而成，其细度接近于水泥。成分中铝酸钠占20%、氧化钙占20%、碳酸钠占40%，其余为无速凝作用的硅酸二钙、硅酸钠和铁酸钠等成分。“711型”速凝剂是由铝矾土、碳酸钠和生石灰按一定比例配合成生料，将生料在1300℃左右的高温下煅烧成铝氧烧结块，再将

4、其与无水石膏按质量比3：1共同粉磨制成。在711型速凝剂产品中，铝酸钠质量占37.5%，无水石膏质量占25%，其余为硅酸二钙和中性钠盐等。在适宜掺量下，“711型”速凝剂可使水泥净浆在5min内初凝，10min内终凝，提高混凝土的早期强度，但会使其28d强度有所降低。“782型”速凝剂是由矾泥、铝氧熟料和生石灰按质量比6.78：1.32：1.00的比例配制而成，主要化学成分为Al2O3、CaO、SO3、SiO2、Fe2O3、K2O、Na2O等，此类速凝剂含碱量相对较低，可使混凝土早期强度发展加快，后期强度损失相对较小。1.2碱性液态速凝剂碱性液态速凝剂主要

5、有硅酸钠型和铝酸盐型两种。硅酸钠型液态速凝剂以钠水玻璃（硅酸钠）为主要成分，为降低黏度需加入重铬酸钾，或亚硝酸钠、三乙醇胺等成分。其生产方法是将水玻璃调整到波美度30，再适当加入其他辅料。主要产品有奥地利的西卡-1，瑞士的西古尼特-W。这类速凝剂可加速混凝土的凝结、硬化，早期强度高、抗渗性好，可以在低温下施工，缺点是收缩大，碱含量仍然很高，混凝土后期强度也有所损失。铝酸盐型液态速凝剂主要由铝酸钠(约占50%)、氢氧化钠(或碳酸钠)、三乙醇胺与减水剂、增粘剂等组分溶解于水而制成。其常用掺量一般为胶凝材料质量的2.5%-5.5%。其作用效果通常受水泥熟料的化学

6、成分、混合材种类和掺量以及水泥的细度等多种因素的影响，并且由于碱性物质的存在，混凝土后期抗压强度损失较大(20%-25%)。1.3无碱(低碱)粉状速凝剂无碱(低碱)粉状速凝剂是20世纪90年代初开始使用的一类速凝剂。如采用CaCl2与Al2(SO4)3复合制成的无碱粉状速凝剂，可使混凝土后期强度损失减低至15%以下，但因Cl-的引入会加速钢筋锈蚀，该速凝剂没有得到推广。也有主要是以铝酸钙为主要速凝组分的粉状速凝剂，其掺量在6%-12%。这种速凝剂直接与水发生反应产生大量水化铝酸钙致使水泥浆体快速凝结，而不与水泥发生化学反应。无碱(低碱)粉状速凝剂虽然碱含量

7、较低，混凝土抗压强度损失相对较小。但这类速凝剂在使用过程中仍无法消除粉状速凝剂普遍存在的混合不均匀、粉尘大等缺陷，且受潮后会严重影响它们的速凝效果。实际应用时，这类速凝剂需要在干燥设备中贮存，阻碍了其推广与应用。1.4无碱(低碱)液态速凝剂国外对无碱(低碱)液态速凝剂的研究始于20世纪70年代。研究人员使用铝酸钠或铝酸钾、醇胺等配制出了低碱液态速凝剂。其中，铝酸盐作为主要促凝物质，并加入了能起到早强和增稠的作用的醇胺。此类速凝剂碱含量减低至10%-20%，混凝土28d抗压强度比保持在70%-80%之间。随后，研究人员分别利用铝酸钙、铝酸钙和石膏、硫酸铝和冰

8、晶石、硫酸铝等，对铝酸钠或铝酸钾液态速凝剂进行改性，进一步降低了产