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水泥速凝劑
發(fā)布時(shí)間：
2023-01-04 16:15
水泥速凝劑
一、速凝劑特點(diǎn)：
速凝劑是隨著水泥混凝土的廣泛使用而產(chǎn)生的，并且一直在不斷地發(fā)展。應(yīng)用于噴射混凝土中可以大大提高噴射的速度和厚度，同時(shí)增加了強(qiáng)度和減少了回彈。速凝劑能夠使混凝土噴射到工作表面上后很快就能凝結(jié)。因此，速凝劑必須具備以下幾種性能：
1. 對混凝土無不利影響，如鋼銹、堿-骨料反應(yīng)、長期耐久性等。
2. 有較高的早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度降低不能太大（小于30%）。
3. 使混凝土噴出后3-5min內(nèi)初凝，10min之內(nèi)終凝。
4. 盡量減小水灰比，防止收縮過大，提高抗?jié)B性能。
5. 使混凝土具有一定的粘度，防止回彈過高。
6. 對施工人員及環(huán)境無不良影響，對鋼筋無腐蝕作用。
7. 原材料易得，價(jià)格較低。
二、速凝劑速凝機(jī)理：
各種不同的速凝劑可以使水泥很快就凝結(jié)，但其作用機(jī)理至今尚未定論，目前主要有以下幾種觀點(diǎn)。
1. 生成水化鋁酸鈣而速凝
速凝劑的各組分之間將發(fā)生如下反應(yīng)，生成溶解度更低的鹽類：
Na2CO3+CaO+H2O → CaCO3+NaOH
Na2CO3+CaSO4 → CaCO3+Na2SO4
鋁酸鹽水解,并進(jìn)行中和反應(yīng):
NaAlO2+2H2O → Al(OH)3+NaOH
2NaAlO2+3CaO+7H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O+2NaOH
在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的NaOH與水泥中的石膏之間建立了以下平衡關(guān)系：
2NaOH+CaSO4 → Na2SO4+Ca(OH)2
速凝劑產(chǎn)生的NaOH與石膏作用生成Na2SO4，使水泥漿體中CaSO4的濃度明顯降低，在這種條件下，水泥中C3A(3CaO?Al2O3)可以迅速地進(jìn)入溶液，析出六角板狀的水化產(chǎn)物C3AH6(3CaO?Al2O3?6H2O)進(jìn)而生成C4AH13，CaSO4所起的緩凝作用消失，水化熱大量釋放，從而導(dǎo)致水泥漿的迅速凝結(jié)。
2. 加快水泥水化速率而速凝
試驗(yàn)表明，摻有速凝劑的水泥中發(fā)生了如下反應(yīng)：
Al2(SO4)3+3CaO+5H2O → 3CaSO4?2H2O+2Al(OH)3
2NaAlO2+3CaO+7H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O+2NaOH
3CaO?Al2O3?6H2O+3CaSO4?2H2O+25H2O—3CaO?Al2O3?3CaSO4?31H2O
因此，在水泥－速凝劑－水的體系中，由于Al2SO4等電解質(zhì)的解離，以及水泥粉磨過程中所加石膏的溶解，是水化初期溶液中的硫酸根離子濃度驟增并與溶液中的Al2O3、Ca(OH)2等組分急速反應(yīng)，迅速生成微細(xì)針柱狀的鈣礬石及中間次生物石膏，這些新生晶體的生長、發(fā)展，在水泥顆粒之間交叉連接生成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)而速凝。同時(shí)，速凝劑中的鋁氧熟料及石灰提供了有利的放熱反應(yīng)，為整個(gè)水化體系提供了40℃左右的反應(yīng)溫度，促進(jìn)了水化產(chǎn)物的形成和發(fā)展。
3. 行成水化鋁酸鈣骨架并促進(jìn)C3S水化而速凝
中國建材研究院認(rèn)為鋁氧熟料促進(jìn)水泥凝結(jié)的主要原因是：①鋁氧熟料反應(yīng)后得到NaOH促進(jìn)C3S水化，硅離子溶出加快；②速凝劑的加入減弱并消除了C3S初始生成的水化膜和雙電子層的阻礙作用，導(dǎo)致了誘導(dǎo)期的縮短或消失；③熟料礦物初期水化得到的Ca2+與速凝劑中的AlO2-反應(yīng)迅速生成水化鋁酸鈣晶體，搭接成網(wǎng)絡(luò)；④鋁氧熟料溶于水時(shí)放出大量的熱，促進(jìn)了水化鋁酸鈣的析晶放熱和C3S的水化反應(yīng)放熱，這些放熱反應(yīng)的共同作用造成水泥漿體溫度驟然升高，甚至可達(dá)40℃，進(jìn)一步促進(jìn)了水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行；⑤水化產(chǎn)物的形成，尤其是水化鋁酸鈣的形成結(jié)合了大量的游離水，漿體迅速失去流動(dòng)性；⑥水化產(chǎn)物的結(jié)晶和生長交叉形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，水化硅酸鈣填充其間，促使水泥迅速凝結(jié)、硬化。
三、速凝劑的使用
速凝劑主要用于噴射混凝土及補(bǔ)漏工程中。在隧道、地下巷道等工程中可用噴射混凝土以達(dá)到快速、高質(zhì)量的目的。如何摻入速凝劑應(yīng)該由工藝條件來確定。
用干法噴射混凝土施工時(shí)，當(dāng)水泥、粗骨料、細(xì)骨料加料時(shí)同時(shí)加入粉末狀速凝劑，經(jīng)過壓縮空氣運(yùn)送這些物料時(shí)就可將它們攪拌均勻了。粉末狀速凝劑液可用于濕法噴射中，但需要在噴嘴處以壓氣氣流形式加入，而不能直接加到濕式噴射機(jī)或泵內(nèi)。液狀速凝劑在噴射時(shí)先溶于水，在噴射時(shí)用水適量稀釋后，借助水泵或風(fēng)壓在噴嘴處加入，因而它易于做到使速凝劑摻入均勻。
硅酸鹽類水泥中加入適量速凝劑，在一定水灰比及一定溫度時(shí)，水泥凈漿具有塑性，而其凝結(jié)時(shí)間可以控制在10min之內(nèi)。對速凝劑的一般要求是凈漿有良好的流動(dòng)性，并且不要在攪拌時(shí)出現(xiàn)迅速邊干稠、無塑性的急凝現(xiàn)象。
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