淺論混凝土速凝劑

1、.wd.wd.wd.淺談混凝土速凝劑上2015-07-27 同濟混凝土外加劑本期內(nèi)容由課題組冀言亮整理速凝劑是一種能夠使水泥漿體、砂漿或混凝土迅速凝結(jié)硬化，而不過分影響其長期強度的化學(xué)外加劑。自速凝劑開場生產(chǎn)和使用以來，其憑借在速凝與早強方面的顯著特點，現(xiàn)已成為噴射混凝土的重要組成材料之一，特別是隨著地下工程數(shù)量的增多、規(guī)模的宏大，速凝劑作為混凝土的組成材料，不僅越來越重要，而且在某些特定工程更是不可或缺，廣泛應(yīng)用于礦山井巷、隧道等工程的錨噴支護，以及堵漏與搶修等工程。噴射混凝土的應(yīng)用速凝劑的應(yīng)用主要是以噴射混凝土為載體的。噴射混凝土借助噴射機械，利用壓縮空氣或其他動力，將摻有速凝劑的拌合物，

2、通過管道輸送并以高速噴射到構(gòu)造外表而凝結(jié)硬化，其施工方法包含了運輸、拌合、噴射等多道工序。按照混凝土在噴射口處的狀態(tài)，噴射施工可分為干式噴射與濕式噴射兩種，而無論干式或濕式的噴射混凝土施工，速凝劑均是必不可少的外加劑。速凝劑的種類與品質(zhì)直接影響噴射混凝土的質(zhì)量，因此，國內(nèi)外關(guān)于噴射混凝土的研究均把速凝劑放在非常重要的位置。本文簡要介紹速凝劑類型與作用機理，并結(jié)合影響速凝劑作用效果的因素，討論速凝劑實際應(yīng)用中的假設(shè)干關(guān)鍵要點。速凝劑的主要品種及其組成速凝劑種類繁多，根據(jù)性質(zhì)與狀態(tài)，大致可以分為堿性粉狀、堿性液態(tài)、無堿(低堿)粉狀和無堿(低堿)液態(tài)四大類速凝劑。堿性粉狀速凝劑主要速凝成分為鋁酸鹽、

3、碳酸鈉和生石灰。國外研究較早的產(chǎn)品主要有日本的海德庫斯、前聯(lián)邦德國的Isocrete等，而我國較傳統(tǒng)并有代表性的主要是“紅星型、“711型和“782型三種速凝劑?！凹t星型速凝劑由鋁氧熟料、碳酸鈉、生石灰，按質(zhì)量比1：1：0.5的比例配制而成，其細度接近于水泥。成分中鋁酸鈉占20%、氧化鈣占20%、碳酸鈉占40%，其余為無速凝作用的硅酸二鈣、硅酸鈉和鐵酸鈉等成分?！?11型速凝劑是由鋁礬土、碳酸鈉和生石灰按一定比例配合成生料，將生料在1300左右的高溫下煅燒成鋁氧燒結(jié)塊，再將其與無水石膏按質(zhì)量比3：1共同粉磨制成。在711型速凝劑產(chǎn)品中，鋁酸鈉質(zhì)量占37.5%，無水石膏質(zhì)量占25%，其余為硅酸二

4、鈣和中性鈉鹽等。在適宜摻量下，“711型速凝劑可使水泥凈漿在5min內(nèi)初凝，10min內(nèi)終凝，提高混凝土的早期強度，但會使其28d強度有所降低?！?82型速凝劑是由礬泥、鋁氧熟料和生石灰按質(zhì)量比6.78：1.32：1.00的比例配制而成，主要化學(xué)成分為Al2O3、CaO、SO3、SiO2、Fe2O3、K2O、Na2O等，此類速凝劑含堿量相對較低，可使混凝土早期強度開展加快，后期強度損失相對較小。2堿性液態(tài)速凝劑堿性液態(tài)速凝劑主要有硅酸鈉型和鋁酸鹽型兩種。硅酸鈉型液態(tài)速凝劑以鈉水玻璃硅酸鈉為主要成分，為降低黏度需參加重鉻酸鉀，或亞硝酸鈉、三乙醇胺等成分。其生產(chǎn)方法是將水玻璃調(diào)整到波美度30，再適

5、當參加其他輔料。主要產(chǎn)品有奧地利的西卡-1，瑞士的西古尼特-W。 這類速凝劑可加速混凝土的凝結(jié)、硬化，早期強度高、抗?jié)B性好，可以在低溫下施工，缺點是收縮大，堿含量仍然很高，混凝土后期強度也有所損失。鋁酸鹽型液態(tài)速凝劑主要由鋁酸鈉(約占50%)、氫氧化鈉(或碳酸鈉)、三乙醇胺與減水劑、增粘劑等組分溶解于水而制成。其常用摻量一般為膠凝材料質(zhì)量的2.5%-5.5%。其作用效果通常受水泥熟料的化學(xué)成分、混合材種類和摻量以及水泥的細度等多種因素的影響，并且由于堿性物質(zhì)的存在，混凝土后期抗壓強度損失較大(20%-25%)。1.3 無堿(低堿)粉狀速凝劑無堿(低堿)粉狀速凝劑是20世紀90年代初開場使用的一

6、類速凝劑。如采用CaCl2與Al2(SO4)3復(fù)合制成的無堿粉狀速凝劑，可使混凝土后期強度損失減低至15%以下，但因Cl-的引入會加速鋼筋銹蝕，該速凝劑沒有得到推廣。也有主要是以鋁酸鈣為主要速凝組分的粉狀速凝劑，其摻量在6%-12%。這種速凝劑直接與水發(fā)生反響產(chǎn)生大量水化鋁酸鈣致使水泥漿體快速凝結(jié)，而不與水泥發(fā)生化學(xué)反響。無堿(低堿)粉狀速凝劑雖然堿含量較低，混凝土抗壓強度損失相對較小。但這類速凝劑在使用過程中仍無法消除粉狀速凝劑普遍存在的混合不均勻、粉塵大等缺陷，且受潮后會嚴重影響它們的速凝效果。實際應(yīng)用時，這類速凝劑需要在枯燥設(shè)備中貯存，阻礙了其推廣與應(yīng)用。4無堿(低堿)液態(tài)速凝劑國外對無

7、堿(低堿)液態(tài)速凝劑的研究始于20世紀70年代。研究人員使用鋁酸鈉或鋁酸鉀、醇胺等配制出了低堿液態(tài)速凝劑。其中，鋁酸鹽作為主要促凝物質(zhì)，并參加了能起到早強和增稠的作用的醇胺。此類速凝劑堿含量減低至10%-20%，混凝土28d抗壓強度比保持在70%-80%之間。隨后，研究人員分別利用鋁酸鈣、鋁酸鈣和石膏、硫酸鋁和冰晶石、硫酸鋁等，對鋁酸鈉或鋁酸鉀液態(tài)速凝劑進展改性，進一步降低了產(chǎn)品的堿含量。為提高液態(tài)速凝劑產(chǎn)品的穩(wěn)定性，還配合使用了無機酸、羧酸、鏈烷醇胺、酰胺、有機醇等改性組分，這也有助于增加噴射混凝土的粘聚性。目前，以硫酸鋁替代局部堿金屬鹽類物質(zhì)所配制的速凝劑，作為新型無堿(低堿)液態(tài)速凝劑，

8、在市場上生產(chǎn)與應(yīng)用較廣泛。這類速凝劑品種很多，且組成成分和配制工藝也存在較大差異。舉例如下。以硫酸鋁為主要組分的速凝劑這種速凝劑中起速凝作用的主要是鋁離子，但因為硫酸鋁的溶解度較小，溶液不穩(wěn)定，大局部存在摻量較高、早期強度偏低和后期強度損失較大的缺點。以硫酸鋁和鋁酸鈉為主要組分的速凝劑硫酸鋁和鋁酸鈉在一定條件下可反響生成聚合硫酸鋁，使得溶液中鋁離子含量增加，然而聚合硫酸鋁的穩(wěn)定性較差，目前主要采用摻加穩(wěn)定劑和調(diào)節(jié)pH值的方法來抑制鋁離子的水解，延長其存儲期。這類速凝劑對水泥后期強度影響較小，對不同類型的水泥適應(yīng)性良好。但從 根本上來說，摻加鋁酸鈉時會不可防止的引入鈉離子，這與速凝劑向無堿方向開

9、展的趨勢是相悖的。以硫酸鋁和氫氧化鋁為主要組分的速凝劑硫酸鋁和氫氧化鋁可直接反響生成聚合硫酸鋁，簡化了硫酸鋁和鋁酸鈉反響先生成氫氧化鋁再生成聚合硫酸鋁的反響過程，并且最大程度的引入了鋁離子。其優(yōu)點是不會引入堿金屬離子，缺點是氫氧化鋁使用比例較大，成本較高，且這類速凝劑穩(wěn)定性差，容易沉淀、結(jié)晶，不利于長期儲存使用。硫酸鋁與其他成分搭配制備的速凝劑硫酸鋁也可以與氟化鈉、硫酸鎂等進展配合，形成速凝劑產(chǎn)品。但氟化鈉和硫酸鎂都存在一定的缺點。如氟化鈉能夠促進水泥水化產(chǎn)物的形成，縮短水泥的凝結(jié)時間，提高混凝土的強度，同時還可作為絡(luò)合物的形成劑，能夠與硫酸鋁形成穩(wěn)定的絡(luò)合物體系，增加鋁離子在水溶液中的穩(wěn)定性

10、，但缺點是引入了堿金屬離子。硫酸鎂能提高混凝土的早期強度，改善速凝劑對水泥的適應(yīng)性，但摻量過多時會因引入過多的硫酸根離子，增加生成二次鈣礬石的可能性，降低混凝土的耐久性能。2.速凝劑的作用機理由于水泥凝結(jié)硬化過程的復(fù)雜性以及速凝劑品種的多樣性，迄今為止，研究人員對速凝劑的作用機理尚未形成十分統(tǒng)一的觀點。本文簡要介紹兩種典型速凝劑的作用機理。2.1“紅星I型速凝劑硅酸鹽系列水泥中摻入的石膏是起緩凝作用的，石膏與C3A反響，形成一定量的鈣礬石覆蓋于水泥顆粒外表，阻止水分進一步與水泥礦物成分接觸，延緩水泥的凝結(jié)?？梢栽O(shè)想，如果采取一定技術(shù)手段，消除水泥中石膏的緩凝作用，就可使水泥漿體發(fā)生速凝。我國傳

11、統(tǒng)的速凝劑“紅星I型，就是利用這一原理，其組分在水泥接觸水的階段發(fā)生了如下反響。生成溶解度更低的鹽類：Na2CO3+CaO+H2OCaCO3+2H2ONa2CO3+CaSO4CaCO3+Na2SO4鋁酸鹽水解，并進展中和反響：NaAlO2+2H2OAl(OH)3+H2ONaAlO2+3CaO+7H2O3CaOAl2O36H2O+2NaOH在反響過程中，NaOH會與水泥中的石膏之間建設(shè)以下平衡關(guān)系：2NaOH+CaSO4? Na2SO4+Ca(OH)2即堿性物質(zhì)在加水拌合時，可立即與水泥中起緩凝作用的石膏發(fā)生反響形成硫酸鈉而消除石膏的緩凝作用，使得水泥中C3A迅速發(fā)生水化，并在溶液中析出水化鋁酸

12、鈣進而導(dǎo)致了水泥快速凝結(jié)硬化?！凹t星I型產(chǎn)品的摻加，雖然可使混凝土快速凝結(jié)，并促進早期強度的迅速增長，但混凝土后期強度卻遠遠不及不摻速凝劑者。這主要是因為混凝土的快速凝結(jié)與硬化，必然導(dǎo)致其內(nèi)部形成較大缺陷，且水化鋁酸鈣易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，也導(dǎo)致漿體內(nèi)部孔隙率增加。另一方面，由水泥快速水化反響所形成的水化鋁酸鹽交織搭界的構(gòu)造并非十分穩(wěn)固，且早期較快的水化速率，也導(dǎo)致水泥礦物C3S和C2S的后期水化受到抑制，進而影響漿體后期強度的開展。2.2以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑以硫酸鋁為主要組分的無堿液態(tài)速凝劑被認為是因?qū)е滤酀{體早期大量形成鈣礬石而速凝。Paglia等對含硫酸鋁的無堿速凝劑進展了試驗研究

13、，認為這種速凝劑主要是通過硫酸鋁促進鈣礬石的形成，從而加速凝結(jié)，實現(xiàn)速凝的目的。C. Maltese等通過分析水泥化學(xué)組成以及石膏摻量等影響因素研究了無機酸類無堿速凝劑的作用機理，其結(jié)果與Paglia等的觀點類似。Bravo等也同樣驗證了無堿速凝劑與水泥拌合并加水后，來自速凝劑中的Al3+、可與C3A和Ca2+迅速發(fā)生反響生成鈣礬石，從而導(dǎo)致速凝。以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑參加水泥漿體中會發(fā)生如下化學(xué)反響：1生成次生石膏：Al2(SO4)3+3Ca(OH)2+6H2O2Al(OH)3+3CaSO42H2O2生成鈣礬石：C3A+3CaSO42H2O+26H2O3CaOAl2O33CaSO43

14、2H2OAl2(SO4)3+6Ca(OH)2+26H2O3CaOAl2O33CaSO432H2O2Al(OH)3+3Ca(OH)2+3CaSO4+26H2O3CaOAl2O33CaSO432H2O當水泥中參加該類型的速凝劑時，SO42-可與水泥漿中的Ca2+反響生成的次生石膏，由于其比水泥中的原有石膏活性大，因此更易與C3A 反響生成鈣礬石。另一方面，由反響式可知，硫酸鋁也可與液相中的氫氧化鈣直接迅速反響生成鈣礬石。科研人員利用掃描電鏡SEM對PO42.5水泥漿體，以及添加了4 %該種速凝劑的水泥漿體，在不同水化時間時的形貌進展了觀察。如以下列圖所示：PO42.5水泥漿體及摻加了4 %以硫酸鋁

15、為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體，在不同水化時間的SEM圖像(a：PO42.5水泥漿體，水化時間為260min；b：摻加了4 %以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體，水化時間為6min；c：摻加了4 %以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體，水化時間為260min)可以看出，PO 42.5水泥漿體水化形成的鈣礬石集中分布并覆蓋于無水礦物外表，阻礙了水泥的進一步水化，從而抑制了漿體的凝結(jié)速度。而摻加了4%以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體，其所形成的鈣礬石，是在水化產(chǎn)物的孔隙間分散分布的。再者，兩種漿體中所生成的鈣礬石在形態(tài)上也存在著差異：PO 42.5水泥漿體水化形成的鈣礬石較為細

16、長，形如針狀，而摻加了4%以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體生成的鈣礬石那么呈短柱狀，并連接成簇?？梢哉J為，摻加了4%以硫酸鋁為主要組分的液態(tài)速凝劑的水泥漿體中，鈣礬石晶體的迅速增多，以及其相互搭接、穿插成網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，導(dǎo)致漿體出現(xiàn)了速凝現(xiàn)象。由于文章篇幅限制，本期對速凝劑進展了初步介紹，下期內(nèi)容中我們將繼續(xù)探討影響速凝劑作用效果的因素以及速凝劑施工中的本卷須知，感謝您的閱讀！淺談混凝土速凝劑下2015-08-03 同濟混凝土外加劑本期內(nèi)容由課題組冀言亮整理上一期內(nèi)容介紹了速凝劑的分類、組成和作用機理，本期將繼續(xù)討論影響速凝劑作用效果的因素和速凝劑施工中的本卷須知。3 影響速凝劑作用效果的因

17、素速凝劑的作用效果受多重因素的影響，這一點必須引起工程界的高度重視。下面簡要分析。3.1 水泥品種水泥品種不同，對速凝劑的使用效果會產(chǎn)生很大影響，具體表現(xiàn)在混凝土的凝結(jié)時間、力學(xué)強度和耐久性等方面。如“紅星I型速凝劑，當其摻量為水泥質(zhì)量的2.5%-4%時，對不同來源的普通硅酸鹽水泥均有很好的速凝效果，初凝在1min-3min，終凝在2min-10min，但對礦渣硅酸鹽水泥速凝效果效差。當“紅星I型速凝劑摻量為礦渣硅酸鹽水泥質(zhì)量的4%時，初凝最長會延遲到10min以上。也有文獻報導(dǎo)過，鋁酸鹽系列(為鋁酸鈉體系，pH值為8-10)的液態(tài)堿性速凝劑應(yīng)用到不同品種水泥中，在一樣摻量下，初凝時間相差2m

18、in15s，而終凝時間可相差6min28s之久。相比于堿性速凝劑，無堿(低堿)速凝劑的水泥適應(yīng)性問題更為突出。有研究說明：水泥的石膏種類和含量、鋁酸三鈣含量和水泥的細度均是影響無堿(低堿)速凝劑作用效果的重要因素。3.2 速凝劑摻量與其它類型混凝土外加劑一樣，速凝劑也存在著最正確摻入量。具體表現(xiàn)在摻量較低時，速凝效果不明顯，而摻量過高時，不僅造成了浪費，同時也引入了更多的不利因素如引入過多的堿，造成混凝土后期強度損失較大等。通常在普通硅酸鹽水泥中速凝劑的最正確摻量為2.5%-4.0%(如“紅星I型)，假設(shè)摻量超過4%，凝結(jié)時間反而延長，混凝土強度的降低也會更為嚴重。3.3 水灰比對于噴射混凝土

19、來說，水灰比愈大，速凝效果愈差。較大的水灰比會增大漿體內(nèi)部水泥顆粒間的距離，不利于水化產(chǎn)物的搭接、連生，速凝劑加速凝結(jié)硬化的效果也不明顯。理論上講，復(fù)合摻加減水劑，可使水泥顆粒的分散更均勻，使水化更易進展，從而會促進速凝劑的速凝效果，但是，必須嚴加注意的是，減水劑的相關(guān)成分往往對水泥有一定的緩凝作用，往往對速凝劑的速凝效果卻存在一定的負面影響。3.4 水泥風(fēng)化程度水泥風(fēng)化是由于水泥顆粒吸收空氣中的水分和二氧化碳后在其外表形成水化層和碳化層的結(jié)果。噴射混凝土的施工環(huán)境和條件遠比一般混凝土差，往往水泥儲存期較長，其儲存水泥的風(fēng)化程度對速凝劑的使用效果及噴射混凝土各齡期強度的影響都對比大。因此，水泥

20、的風(fēng)化程度的影響必須加以考慮。4 速凝劑的工程應(yīng)用要點使用速凝劑的目的在于使混凝土能在數(shù)分鐘甚至瞬間凝結(jié)、硬化并建設(shè)強度，滿足噴射、快速施工或止水堵漏等的特殊要求。而速凝劑的作用效果對水泥本身、速凝劑的摻量、環(huán)境因素等的依賴性都較強，在實際應(yīng)用中很容易出現(xiàn)即使使用了質(zhì)量合格的速凝劑也達不到預(yù)期效果的現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)因混凝土凝結(jié)時間極快而又來不及完成堵漏、搶修施工的現(xiàn)象。因此，在使用速凝劑的過程中應(yīng)注意以下幾個方面的問題。4.1 充分認識速凝劑與水泥的適應(yīng)性，正確選擇速凝劑的品種和摻量如前所述，速凝劑存在著與水泥適應(yīng)性的問題，實際應(yīng)用中，這種適應(yīng)性問題也隨著影響因素的增多而更加復(fù)雜。具體表現(xiàn)為同

21、一種速凝劑，其摻量、摻入時間、水泥品種、水泥中石膏品種和摻量、礦物摻合料的品種和摻量、水泥細度、水泥新鮮度、減水劑、混凝土水灰比，甚至有時集料中所含的鹽類物質(zhì)等，都會對摻入了速凝劑的混凝土的凝結(jié)時間產(chǎn)生很大影響。研究發(fā)現(xiàn)：對于粉狀速凝劑，速凝劑先與水泥干拌均勻，再加水攪拌，效果要比加水攪拌水泥漿體后再摻入速凝劑的效果要好；采用新鮮水泥時，速凝劑的作用效果更好；速凝劑對于比外表積大的水泥的速凝效果，要比比外表積小的水泥好。因此，對于大型噴射混凝土工程來說，為了保證施工質(zhì)量、提高效率、減少噴射失敗引起的損失，必須在施工前進展大量的試驗室試驗與試噴驗證，正確選擇速凝劑的品種、水泥品種并確定速凝劑的最

22、正確摻量范圍。4.2 充分認識速凝劑對混凝土強度、體積穩(wěn)定性與耐久性的影響速凝劑可使水泥漿體的凝結(jié)時間大幅縮短，早期強度大大提高，但迅速結(jié)晶生長的水化鋁酸鈣或鈣釩石搭接并穿插其中，雖然也有大量的硅酸鹽水化產(chǎn)物填充密實大晶體搭接成的骨架，但這種硬化構(gòu)造體的密實性畢竟不如正常凝結(jié)的漿體；其次，由于過早形成的鋁酸鹽水化產(chǎn)物包覆在硅酸鹽水化產(chǎn)物外表，對其進一步水化產(chǎn)生了抑制作用；另一方面，鋁酸鹽水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性對漿體液相環(huán)境的依賴性強，易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，水化產(chǎn)物發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變后會導(dǎo)致缺陷增多，孔隙增大。因此，摻加速凝劑的混凝土，其后期抗壓強度和抗折強度往往不及不摻速凝劑的混凝土。干縮是衡量各類混凝土外加劑

23、品質(zhì)的一項重要指標。摻有速凝劑的混凝土，由于礦物成分早起快速水化，結(jié)合了對比多的水分，實際上枯燥過程中蒸發(fā)的水分相對較少，但正是由于摻有速凝劑的混凝土早期的硬化體構(gòu)造相對較密實，毛細孔半徑相對于普通漿體中的毛細孔來說，要更細小些，因此其收縮率會增大。并且在工程應(yīng)用中，為了降低噴射混凝土的回彈率并保證到達設(shè)計強度，摻有速凝劑的混凝土的水泥用量和砂率均比普通混凝土高，致使噴射混凝土的收縮率一般比同強度等級的普通混凝土高10%-25%。耐久性方面，由于過去噴射混凝土主要用于臨時性的噴射支護構(gòu)造，人們對其耐久性的關(guān)注較少。隨著噴射混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴展，以及有時要考慮配筋并需保證抗水滲透性、抗碳化性

24、與抗氯離子滲透性等，人們對于摻有速凝劑的噴射混凝土的耐久性關(guān)注越來越多。眾所周知，混凝土的抗?jié)B性與其內(nèi)部孔隙構(gòu)造直接相關(guān)，摻有速凝劑的混凝土由于施工操作方面的原因，較難保證內(nèi)部質(zhì)量的均勻性，再加上本身微觀構(gòu)造方面的缺陷，導(dǎo)致混凝土密實度的波動較大。這一點在施工設(shè)計時要予以考慮，另外，也希望噴射混凝土施工技術(shù)人員正確掌握各種速凝劑的使用方法，通過選取適宜的速凝劑品種與摻量，保證施工質(zhì)量。充分認識速凝劑應(yīng)用中的幾個關(guān)鍵問題，綜合考慮速凝劑的應(yīng)用特征與具體工程特點，才能合理利用速凝劑，才可在進展摻速凝劑的混凝土或砂漿配合比設(shè)計與施工控制時做到有的放矢。4.3 加強養(yǎng)護，采取必要措施最大程度地防止裂縫

25、工程上，人們普遍認為：噴射混凝土施工后立即凝結(jié)硬化，收水快，不需要養(yǎng)護。這種觀點是完全錯誤的。噴射混凝土施工后仍需至少7d以上的濕養(yǎng)護，一方面防止早期枯燥收縮裂縫，另一方面也可以增進其強度開展，保證工程質(zhì)量。實際應(yīng)用中，噴射混凝土的水泥用量和砂率都很大，外表蒸發(fā)率較大時，更應(yīng)加強養(yǎng)護，以防止開裂。一般噴射混凝土在終凝后2h，即應(yīng)開場噴水養(yǎng)護。一般工程的養(yǎng)護時間不得少于7d，重要工程不得少于14d。每天噴水養(yǎng)護的次數(shù)，以保持外表90%相對濕度為準。相對濕度較高的隧道、洞室或地下、地上封閉環(huán)境中的噴射混凝土，可酌情減少噴水養(yǎng)護次數(shù)。對于重要工程，強烈建議采用摻加鋼纖維、聚丙烯纖維等措施來提高噴射混

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30、5-08-03 同濟混凝土外加劑本期內(nèi)容由課題組冀言亮整理上一期內(nèi)容介紹了速凝劑的分類、組成和作用機理，本期將繼續(xù)討論影響速凝劑作用效果的因素和速凝劑施工中的本卷須知。3 影響速凝劑作用效果的因素速凝劑的作用效果受多重因素的影響，這一點必須引起工程界的高度重視。下面簡要分析。3.1 水泥品種水泥品種不同，對速凝劑的使用效果會產(chǎn)生很大影響，具體表現(xiàn)在混凝土的凝結(jié)時間、力學(xué)強度和耐久性等方面。如“紅星I型速凝劑，當其摻量為水泥質(zhì)量的2.5%-4%時，對不同來源的普通硅酸鹽水泥均有很好的速凝效果，初凝在1min-3min，終凝在2min-10min，但對礦渣硅酸鹽水泥速凝效果效差。當“紅星I型速凝劑

31、摻量為礦渣硅酸鹽水泥質(zhì)量的4%時，初凝最長會延遲到10min以上。也有文獻報導(dǎo)過，鋁酸鹽系列(為鋁酸鈉體系，pH值為8-10)的液態(tài)堿性速凝劑應(yīng)用到不同品種水泥中，在一樣摻量下，初凝時間相差2min15s，而終凝時間可相差6min28s之久。相比于堿性速凝劑，無堿(低堿)速凝劑的水泥適應(yīng)性問題更為突出。有研究說明：水泥的石膏種類和含量、鋁酸三鈣含量和水泥的細度均是影響無堿(低堿)速凝劑作用效果的重要因素。3.2 速凝劑摻量與其它類型混凝土外加劑一樣，速凝劑也存在著最正確摻入量。具體表現(xiàn)在摻量較低時，速凝效果不明顯，而摻量過高時，不僅造成了浪費，同時也引入了更多的不利因素如引入過多的堿，造成混凝

32、土后期強度損失較大等。通常在普通硅酸鹽水泥中速凝劑的最正確摻量為2.5%-4.0%(如“紅星I型)，假設(shè)摻量超過4%，凝結(jié)時間反而延長，混凝土強度的降低也會更為嚴重。3.3 水灰比對于噴射混凝土來說，水灰比愈大，速凝效果愈差。較大的水灰比會增大漿體內(nèi)部水泥顆粒間的距離，不利于水化產(chǎn)物的搭接、連生，速凝劑加速凝結(jié)硬化的效果也不明顯。理論上講，復(fù)合摻加減水劑，可使水泥顆粒的分散更均勻，使水化更易進展，從而會促進速凝劑的速凝效果，但是，必須嚴加注意的是，減水劑的相關(guān)成分往往對水泥有一定的緩凝作用，往往對速凝劑的速凝效果卻存在一定的負面影響。3.4 水泥風(fēng)化程度水泥風(fēng)化是由于水泥顆粒吸收空氣中的水分和

33、二氧化碳后在其外表形成水化層和碳化層的結(jié)果。噴射混凝土的施工環(huán)境和條件遠比一般混凝土差，往往水泥儲存期較長，其儲存水泥的風(fēng)化程度對速凝劑的使用效果及噴射混凝土各齡期強度的影響都對比大。因此，水泥的風(fēng)化程度的影響必須加以考慮。4 速凝劑的工程應(yīng)用要點使用速凝劑的目的在于使混凝土能在數(shù)分鐘甚至瞬間凝結(jié)、硬化并建設(shè)強度，滿足噴射、快速施工或止水堵漏等的特殊要求。而速凝劑的作用效果對水泥本身、速凝劑的摻量、環(huán)境因素等的依賴性都較強，在實際應(yīng)用中很容易出現(xiàn)即使使用了質(zhì)量合格的速凝劑也達不到預(yù)期效果的現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)因混凝土凝結(jié)時間極快而又來不及完成堵漏、搶修施工的現(xiàn)象。因此，在使用速凝劑的過程中應(yīng)注意以

34、下幾個方面的問題。4.1 充分認識速凝劑與水泥的適應(yīng)性，正確選擇速凝劑的品種和摻量如前所述，速凝劑存在著與水泥適應(yīng)性的問題，實際應(yīng)用中，這種適應(yīng)性問題也隨著影響因素的增多而更加復(fù)雜。具體表現(xiàn)為同一種速凝劑，其摻量、摻入時間、水泥品種、水泥中石膏品種和摻量、礦物摻合料的品種和摻量、水泥細度、水泥新鮮度、減水劑、混凝土水灰比，甚至有時集料中所含的鹽類物質(zhì)等，都會對摻入了速凝劑的混凝土的凝結(jié)時間產(chǎn)生很大影響。研究發(fā)現(xiàn)：對于粉狀速凝劑，速凝劑先與水泥干拌均勻，再加水攪拌，效果要比加水攪拌水泥漿體后再摻入速凝劑的效果要好；采用新鮮水泥時，速凝劑的作用效果更好；速凝劑對于比外表積大的水泥的速凝效果，要比比

35、外表積小的水泥好。因此，對于大型噴射混凝土工程來說，為了保證施工質(zhì)量、提高效率、減少噴射失敗引起的損失，必須在施工前進展大量的試驗室試驗與試噴驗證，正確選擇速凝劑的品種、水泥品種并確定速凝劑的最正確摻量范圍。4.2 充分認識速凝劑對混凝土強度、體積穩(wěn)定性與耐久性的影響速凝劑可使水泥漿體的凝結(jié)時間大幅縮短，早期強度大大提高，但迅速結(jié)晶生長的水化鋁酸鈣或鈣釩石搭接并穿插其中，雖然也有大量的硅酸鹽水化產(chǎn)物填充密實大晶體搭接成的骨架，但這種硬化構(gòu)造體的密實性畢竟不如正常凝結(jié)的漿體；其次，由于過早形成的鋁酸鹽水化產(chǎn)物包覆在硅酸鹽水化產(chǎn)物外表，對其進一步水化產(chǎn)生了抑制作用；另一方面，鋁酸鹽水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性

36、對漿體液相環(huán)境的依賴性強，易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，水化產(chǎn)物發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變后會導(dǎo)致缺陷增多，孔隙增大。因此，摻加速凝劑的混凝土，其后期抗壓強度和抗折強度往往不及不摻速凝劑的混凝土。干縮是衡量各類混凝土外加劑品質(zhì)的一項重要指標。摻有速凝劑的混凝土，由于礦物成分早起快速水化，結(jié)合了對比多的水分，實際上枯燥過程中蒸發(fā)的水分相對較少，但正是由于摻有速凝劑的混凝土早期的硬化體構(gòu)造相對較密實，毛細孔半徑相對于普通漿體中的毛細孔來說，要更細小些，因此其收縮率會增大。并且在工程應(yīng)用中，為了降低噴射混凝土的回彈率并保證到達設(shè)計強度，摻有速凝劑的混凝土的水泥用量和砂率均比普通混凝土高，致使噴射混凝土的收縮率一般比同強度等級的

37、普通混凝土高10%-25%。耐久性方面，由于過去噴射混凝土主要用于臨時性的噴射支護構(gòu)造，人們對其耐久性的關(guān)注較少。隨著噴射混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴展，以及有時要考慮配筋并需保證抗水滲透性、抗碳化性與抗氯離子滲透性等，人們對于摻有速凝劑的噴射混凝土的耐久性關(guān)注越來越多。眾所周知，混凝土的抗?jié)B性與其內(nèi)部孔隙構(gòu)造直接相關(guān)，摻有速凝劑的混凝土由于施工操作方面的原因，較難保證內(nèi)部質(zhì)量的均勻性，再加上本身微觀構(gòu)造方面的缺陷，導(dǎo)致混凝土密實度的波動較大。這一點在施工設(shè)計時要予以考慮，另外，也希望噴射混凝土施工技術(shù)人員正確掌握各種速凝劑的使用方法，通過選取適宜的速凝劑品種與摻量，保證施工質(zhì)量。充分認識速凝劑應(yīng)用

38、中的幾個關(guān)鍵問題，綜合考慮速凝劑的應(yīng)用特征與具體工程特點，才能合理利用速凝劑，才可在進展摻速凝劑的混凝土或砂漿配合比設(shè)計與施工控制時做到有的放矢。4.3 加強養(yǎng)護，采取必要措施最大程度地防止裂縫工程上，人們普遍認為：噴射混凝土施工后立即凝結(jié)硬化，收水快，不需要養(yǎng)護。這種觀點是完全錯誤的。噴射混凝土施工后仍需至少7d以上的濕養(yǎng)護，一方面防止早期枯燥收縮裂縫，另一方面也可以增進其強度開展，保證工程質(zhì)量。實際應(yīng)用中，噴射混凝土的水泥用量和砂率都很大，外表蒸發(fā)率較大時，更應(yīng)加強養(yǎng)護，以防止開裂。一般噴射混凝土在終凝后2h，即應(yīng)開場噴水養(yǎng)護。一般工程的養(yǎng)護時間不得少于7d，重要工程不得少于14d。每天噴水養(yǎng)護的次數(shù)，以保持外表90%相對濕度為準。相對濕度較高的隧道