砂漿速凝劑:速凝劑的套用概況,分類,傳統速凝劑,新型速凝劑,液態無(低) 鹼速凝劑

速凝劑是一類能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑，是噴射混凝土必不可少的組成材料。傳統的速凝劑以強鹼粉狀速凝劑為主，主要是利用水解後的強鹼性來加快水泥水化速度以及激發混合材活性來達到速凝目的。

用來加速水泥水化反應和提高水泥石早期強度。速凝劑常在淺井固井中使用。常用的速凝劑有氯化鈣、氯化鈉和水玻璃等無機鹽類。其中氯化鈣使用最為普遍，用量一般為1～3%。水玻璃對水泥有強烈的速凝作用，多在打水泥塞和堵漏作業中使用。另外，用海水或鹽水配製水泥漿，在一定含鹽量濃度範圍內也能加速水泥凝結，並提高水泥石早期強度。

基本介紹

中文名：砂漿速凝劑
外文名：rapid setting admixture
作用：使混凝土迅速凝結硬化
常見種類：氯化鈣、氯化鈉和水玻璃等
分類：鹼性、無鹼粉狀、鹼性、無鹼液態
存在問題：後期強度損失、產量和價格等

速凝劑的套用概況,分類,傳統速凝劑,新型速凝劑,液態無(低) 鹼速凝劑的品種及其性能特點,液態無(低) 鹼速凝劑促凝機理,存在的問題及研究展望,液態無(低) 鹼速凝劑品種的適應性,早期強度提升和後期強度損失,液態無鹼速凝劑對水泥速凝機理的探討,液態無(低) 鹼速凝劑的產量及價格,新型速凝劑的摻量,摻新型速凝劑噴射混凝土施工和質量控制,結語,

速凝劑的套用概況

速凝劑是一種能夠加快水泥或混凝土凝結和硬化速度的調凝劑。自上世紀30 年代開始生產和使用以來，速凝劑憑藉其在速凝、早強方面顯著的特點，現已成為了噴射混凝土重要組成材料之一。特別是隨著地下工程數量和規模的增加以及作用的不同，速凝劑作為混凝土的組成材料，不僅相當重要，而且在某些特定工程更顯得不可或缺，廣泛地套用於水利、交通、採礦和部分搶修工程。

液態無(低) 鹼速凝劑的品種及其性能特點

國外液態無(低)鹼速凝劑套用已經相當廣泛，尤其是在日本、歐洲等已開發國家幾乎不存在鹼性速凝劑。據潘志華等報導，我國液態速凝劑的發展遠落後於國外，液態速凝劑在日本、歐洲已開發國家已占據著絕大部分市場，如義大利、日本、瑞典等國均占 80% 以上。近年來，國際上具有代表性的液態無鹼速凝劑也已進入中國市場。

國內液態無(低)鹼速凝劑的研究和套用是從20 世紀90 年代末期起步的，由於其顯著的性能優勢和國內噴射混凝土工程發展的需要，近年來發展迅速。南京工業大學、北京工業大學等科研院所報導的成果較多。

液態無(低) 鹼速凝劑促凝機理

自 20 世紀30 年代速凝劑生產和使用以來，國內外對促凝機理的研究就沒有中斷過，但速凝劑對水泥的促凝機理至今仍沒有統一的觀點。近年來，液態無(低)鹼速凝劑在國內外工程的套用比重越來越大，對液態無(低)鹼速凝劑作用機理的研究也逐漸增多，但由於水泥凝結硬化過程中的複雜性和不確定性，加上速凝劑品種繁多，原材料和配方也不盡相同，導致對液態無(低)鹼速凝劑促凝機理也存在多種不同的看法。

傳統速凝劑大多含有鋁酸鈉、碳酸鈉及生石灰等鹼性物質。其促凝機理大致有以下幾種觀點:

(1)早期生產水化鋁酸鈣而使水泥速凝。即鹼性物質在加水拌合時，立即與水泥中起緩凝作用的石膏發生反應形成硫酸鈉而消除石膏的緩凝作用，使得水泥中，C₃A(鋁酸三鈣)迅速發生水化，並在溶液中析出水化鋁酸鈣導致水泥快速凝結硬化。(2)早期形成鈣礬石並加速 C₃S(矽酸三鈣)水化而使得水泥速凝。即鋁氧熟料類速凝劑各組分與水泥中的石膏發生化學反應，速凝劑反應產生的NaOH 與石膏作用生成NaSO₄，使得石膏含量迅速減少，導致 C₃A 迅速發生水化生產鈣礬石，同時降低液相Ca(OH)₂濃度，加速 C₃S 水化，促使水泥漿體速凝。

總之，液態無(低)鹼混凝土速凝劑的促凝機理主要可以歸納為 2種觀點：① 通過促進早期大量鈣礬石的形成來達到速凝的目的；②通過促進水泥中C₃S，C₃A 的快速水化，形成 C—S—H 凝膠和板狀晶體 Ca(OH)₂和柱狀晶體鈣礬石，並錯綜複雜的分布在膠凝中，促進凝結硬化。

存在的問題及研究展望

我國液態無(低)鹼速凝劑研究雖然發展速度很快，工程套用比重也顯著提高，但是仍存在以下幾個方面的問題。

液態無(低) 鹼速凝劑品種的適應性

液態無(低)鹼速凝劑與傳統高鹼、粉狀速凝劑相比仍屬於近年來新發展起來的速凝劑產品，其綜合性能也日漸趨於穩定，但仍存在很多尚未研究透徹的地方。從前述可以看出，部分速凝劑品種與不同種類水泥、摻和料以及外加劑的適應性仍存在一定的不穩定性，例如，不同種類的水泥對速凝劑的性能可能有不同的影響，試驗同種類的水泥不同強度等級可能也會得到不同結果。因此，在科學研究和工程實際套用過程中仍需更多注重對混凝土速凝劑適應性問題的研究工作，在使用速凝劑之前最好針對實際工程需要開展相關的試驗驗證，以充分發揮速凝劑的性能，確保工程質量。

早期強度提升和後期強度損失

液態無(低)鹼速凝劑在早期強度提升和後期強度損失方面相對傳統速凝劑有了顯著的提升，早期強度發展快，後期強度損失小。部分摻液態無(低)鹼速凝劑對水泥 28 d 砂漿強度無不利影響，甚至相對基準水泥還有所提高。但是，仍有部分產品早期強度增長比較緩慢，後期強度損失也相對較大。因此，建議在現有的速凝劑的基礎上嘗試進行成分調配，有機無機複合摻量最佳化，通過引入其它新型組分等措施進行改性。如何改善早期提升和後期強度損失，確保效果穩定，仍是今後研究的方向。

液態無鹼速凝劑對水泥速凝機理的探討

迄今為止，有關速凝劑對水泥速凝機理方面的認識並不完全一致，而且有些學者提出的速凝機理尚有值得商榷之處。關於新型液態無(低)鹼速凝劑速凝機理的研究觀點也與傳統速凝劑類似，尚無完全一致的看法。通過促進水泥漿體中早期鈣礬石晶體的大量生成而速凝的觀點，更具普遍性。但是，由於受水泥、摻合料等水化凝結機理複雜性，以及速凝劑品種的影響，對速凝機理的研究仍有較大的空間。一方面有助於完善摻速凝劑水泥、混凝土的凝結硬化理論，另一方面理論成果也有助於反過來指導新型無(低)鹼速凝劑的改性和研製，為新型速凝劑推廣套用提供可靠的理論依據。

液態無(低) 鹼速凝劑的產量及價格

我國各類混凝土外加劑生產廠家成百上千，但主要集中在生產減水劑、引氣劑等需求旺盛的產品，速凝劑的生產廠家相對較少，產量也比較低，粉狀高鹼速凝劑仍占有較大的市場份額，液態無(低)鹼速凝劑生產能力仍然有限，且產品質量的穩定性較差。

當前，在水電、交通等行業的噴射混凝土工程中對優質液態無(低)鹼速凝劑的需求旺盛，這對於研製和生產液態無(低)鹼速凝劑的企事業單位來說，正是難得的歷史機遇。液態無(低)鹼速凝劑價格也是影響其快速發展的一個相對重要的因素。國內外生產的新型速凝劑性能優良，但由於當前液態無(低)鹼速凝劑研發和生產成本相對偏高，且產量較低，市場價格偏高。我國市場上銷售的國內外新型速凝劑產品的價格在 3000 ～ 6 000 元/t 之間，與傳統速凝劑相比，價格偏高。

新型速凝劑的摻量

混凝土外加劑的重要特點是摻量小、作用大，已成為了噴射混凝土配比中不可缺少的第 5組分。我國研製和生產的液態無(低)鹼速凝劑的摻量集中在 3% ～ 12% 之間，相對傳統摻量2% 左右仍偏高。如何在確保新型速凝劑性能的前提下，適當降低其摻量是今後研究中值得探索的課題之一。

摻新型速凝劑噴射混凝土施工和質量控制

在噴射混凝土中，速凝劑是其重要組成部分，速凝劑的質量和性能嚴重影響噴射混凝土的性能。噴射混凝土作業主要有乾噴和濕噴 2種工藝，相對於乾噴，濕噴具有作業粉塵低、回彈量低、施工質量容易控制等優點。將摻液態無(低)鹼速凝劑配合濕噴工藝更有助於充分發揮速凝劑和濕噴工藝的優勢。在噴射混凝土施工過程中需特別注意摻入混凝土中速凝劑的均勻性。另外，施工溫度對速凝劑的性能發揮也有較大的影響。傳統速凝劑當溫度超過30℃以上時，速凝劑對終凝時間和後期強度產生不利影響。關於溫度對新型速凝劑噴射混凝土性能影響的相關報導較少，因此，溫度對液態無(低)鹼速凝劑性能影響也值得進行相關的研究。

結語

液態無(低)鹼速凝劑解決了傳統粉狀高鹼速凝劑影響混凝土後期強度、耐久性、高粉塵、高回彈量、噴射混凝土施工質量難以控制等諸多問題。這種新型速凝劑的成功研製和套用是混凝土速凝劑一次革命性的突破。但是，液態無(低)鹼速凝劑在速凝機理、適應性、穩定性、摻量等方面仍存在一些問題，今後仍需進行更為系統、深入的研究。

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