液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究
速凝剂对水泥水化机理的影响
粒子粘附在其周 围。图 １ ） ｂ 中有大 量 的 Ｃ （ ａ ０Ｈ） ２晶体生 成 ， 此
阻碍了混凝土正常的结构发展， 使结构存在某些缺陷。 期闯的作用机理 的研究 ， 速凝剂在工程 中更好地推广应用 具有 过快凝结， 对
积 极 的意 义 。
４ 作用 机理分 析
取水化 ｌ ｄ和 ７ｄ的掺速凝 剂的水泥 石试样 ， 从其 中心部位
１ 原材料
ｍ ｍ 进行水泥水化产物 Ｓ Ｍ 测试 ， Ｅ 水泥采用华新集 团生产 的华新堡 垒 Ｐ Ｏ ２ ５水泥 ； ． ４． 配制 砂 制得粒径为 ３ ｍ～５ ｍ 的小块 ，
目前最常用的掺料主要有粉煤灰硅灰洞已经消失生成了大量的ca0h2晶体和水化硅酸钙晶体水化硅酸钙晶体充填在钙矾石空间网络周围图中几乎所有的晶体都被水化硅酸钙凝胶所包裹而且没有什么大的空隙存在说明水泥石的结构已经密实此时强度发展已经趋缓基本上决定了水泥石的后期强度
维普资讯
浆所用的砂 为 ＩＯ标准砂 ； Ｓ 速凝 剂选用 了 Ｇ Ｒ型 固体 粉状 速凝 结合观察 水化 产物 的形 貌特征 推断分 析掺速凝 剂对水泥 水化机 Ｏ 理 的影响。掺 Ｇ Ｒ型速凝剂 的水化 ｌｄ和 ７ｄ的试样 的 Ｓ Ｍ 测 Ｏ Ｅ 剂和 Ｋ ２ Ｘ一５液体速凝剂两种 。
２ 成分 分析
．％和 １．％。速凝剂早期对水泥有较好的促凝效果， １３ 使其有 负面影 响 ， 如速凝剂 与不 同水泥 的相容性 问题 ， 速凝剂 对混凝 土 ９６
但是对后期强度有 一定的损失。主要原 因在于 后期强度的削弱 以及速凝 剂 中的有害成 分降低 了混凝 土的耐久 较高 的早期强 度， 性等［３。因此 ， １］ － 从速凝剂 的成分分析人手 ， 到速凝剂在水泥水 化 速凝剂中一定的碱成分影响了后期强度， 另外， 速凝剂使水泥浆体
氟硅酸镁在硫酸铝型无碱液体速凝剂中作用的研究
引言速凝剂是一种能使水泥浆体、水泥砂浆和水泥混凝土快速凝结硬化的化学外加剂，是水泥基材料喷射施工中必不可少的一种外加剂[1-3]。
近年来，随着矿山开采力度的加大，隧道工程和大坝工程的大量建设，喷锚支护、二次衬砌、护坡、抢修加固及止水堵漏作业量越来越大，这些工程往往采用喷射混凝土施工，对速凝剂的需求量连年增加。
传统的速凝剂为有碱粉体速凝剂，只能满足干喷工艺。
随后开发生产并推广应用有碱液体速凝剂，虽能满足湿喷工艺，但仍因为碱含量高而受到工程界诟病。
无收稿日期：2020-12-28碱液体速凝剂的成功开发生产与推广应用，有效解决了采用传统粉状速凝剂干喷混凝土存在的粉尘量大、混凝土喷射后回弹量大以及混凝土后期强度保留度低等问题，也有效解决了采用有碱液体速凝剂湿喷混凝土存在的空气腐蚀性强、混凝土内部存在碱-骨料反应潜在危害等问题，有助于改善喷射施工环境、提升喷射施工效率和提高喷射混凝土的整体性能[4-6]。
目前广泛使用的无碱液体速凝剂中速凝组分主要是硫酸铝，因此这类速凝剂也通常被称作“硫酸铝型无碱液体速凝剂”（简称“硫酸铝型速凝剂”）。
但是，单纯的硫酸铝溶液不仅稳定性较差，而且其速凝效果和早强性能难以满足产品标准和实际工程要求。
研究和实践表明，将硫酸铝与其他无机类组分或有机类组分相配合，可以弥补硫酸铝型单一速凝组分的不足[7-8]。
氟硅酸盐作氟硅酸镁在硫酸铝型无碱液体速凝剂中作用的研究孙振平1,2 麻哲瑜1,2 田俊涛1,2 耿 瑶1,2 李志林3 林明卉31. 同济大学 先进土木工程教育部重点实验室 上海 2018042. 同济大学材料科学与工程学院 上海 2018043. 云南氟业化工股份有限公司 云南 昆明 313000摘 要：本文通过试验研究了氟硅酸镁在单掺情况下对水泥凝结时间的影响，以及氟硅酸镁作为无碱液体速凝剂组分与其他组分复掺情况下，对三种不同水泥浆体凝结时间与胶砂强度的影响。
结果表明：（1）在氟硅酸镁单掺情况下，随着氟硅酸镁掺量的增加，水泥浆体先缓凝后促凝，具体表现为，氟硅酸镁掺量为0.5%时缓凝效果最显著，而当其掺量超过1.5%时，水泥浆体开始出现促凝现象。
混凝土外加剂及其应用初探
混凝土外加剂及其应用初探摘要：本文回顾混凝土外加剂的历史发展的状况，并介绍常用的混凝土外加剂的分类，分析使用混凝土外加剂的重要性，同时总结使用外加剂的注意事项。
关键词：混凝土外加剂；发展及用；意义。
近几年来，我国在外加剂行业的科研队伍不断得发展壮大，生产企业数量不断增加，新产品也在不断进行研制开发，同时应用领域不断拓展及扩大，则外加剂行业成为经济建设中不可替代的一股新生力量，在此同时，外加剂在应用技术方面也得到了迅速快捷发展。
一、混凝土外加剂的种类按其化学成分，混凝土外加剂可分为以下的几类：（1）减水剂：具有增大混凝土的流动性，改善混凝土和易性等特性，比如糖蜜、木质素磺酸钙等普通的减水剂、高效的减水剂、早强的减水剂、缓凝的减水剂、引气的减水剂等等。
（2）早强剂：可提高混凝土早期的强度，并降低了水泥的用量，缩短了养护时间，比如氯化钙、氯化钠等普通的强剂。
（3）抗冻剂：具有降低混凝土冻结的温度，并促进混凝土在0℃以下强度的增长的性能，比如亚硝酸钠、氯化钠、氯水、尿素、碳酸钾等。
（4）速凝剂：可使水泥的水化反应速度加快，并促使混凝土迅速凝结和硬化，比如铝氧熟料、铝酸钠及水玻璃溶液等等。
（5）缓凝剂：可达到延长混凝土的凝结时间同时降低水化热的目的，比如石膏、酒石酸钾钠、酒石酸等等。
（6）引气剂：可在混凝土引入大量均匀封闭的微小气泡时改善混凝土和易性，同时提高混凝土的抗冻性及耐久性等特质，比如脂肪醇、烷基磺酸钠、松香酸钠等等。
（7）消泡剂（或去泡剂）：可以抑制或消除混凝土中的过多有害气泡，比如有机硅、聚氧乙烯、磷酸脂等等。
（8）膨胀剂：可在混凝土硬化的过程中，通过体积膨胀来达到补偿混凝土适当收缩，同时在限制条件下出现适宜的自应力的目的，比如氧化镁、氧化钙、明矾石、石膏等。
（9）防水剂：能够增加混凝土的密实性并提高抗渗性，可对水泥有一定的促凝作用以及提高强度，比如氟硅酸盐、沥青乳液、粉煤灰、硅藻土、松香等。
不同类型无碱液体速凝剂性能对比及工程应用分析 (1)
引言在工程建设中，速凝剂是一种能促进混凝土迅速凝结硬化的外加剂，速凝剂的作用可以减少回弹损失，防止喷射混凝土因重力引起脱落，并快速达到一定强度，其广泛应用于矿山、隧道、巷道、道路抢修、防洪堤坝及3D 打印等领域[1]。
目前，由于国内公路、铁路等工程的大力建设加之高要求的国家标准陆续出炉，国内速凝剂产品正在由粉剂速凝剂向液体速凝剂迅速转变，且低碱、无碱产品正逐步取代传统的碱性速凝剂[2]。
其中，传统的碱性速凝剂存在碱含量高、腐蚀性强、后期强度损失大、硬化混凝土抗渗性差等问题[3-4]，高碱含量通常对应着强碱性，直接接触人体皮肤容易造成大面积烧伤，且喷射过程的雾化，在相对密闭的隧道环境对喷枪手的眼睛也有很强的刺激性。
再者，强碱的存在很容易引起碱集料反应，吸水后甚至产生膨胀，使混凝土结构发生灾难性破坏，其对施工人员健康与混凝土质量造成了较大伤害。
因此，碱性液体速凝剂已经逐渐被行业淘汰，铁路公路隧道均限制使用碱性速凝剂。
与碱性速凝剂相比，低碱或无碱速凝剂对人体伤害小，混凝土后期强度保留率高，对耐久性无不良影响[5-7]。
目前市面上的无碱液体速凝剂主要有两种类型，一种是硫酸铝型无碱速凝剂，另一种是氢氟酸型无碱速凝剂。
而氢氟酸型无碱速凝剂由于其低廉的成本和快速凝结的效果，占据了极大的市场份额。
尽管其相对于碱性速凝剂，无碱集料反应风险，混凝土后期强度能达到国标要求，但其早期强度严重不足且具有较强酸性，极易腐蚀机器设备，生产过程原料氢氟酸未反应完全情况下，相关作业人员接触甚至会腐蚀人体骨骼[8]。
喷射混凝土早期强度的不足，导致围岩不能及时支护，容易造成沉降变形，严重时隧道有坍塌风险，因此使用氢氟酸型无碱速凝剂存在较高的安全隐患。
为此，本文对两种类型无碱液体速凝剂的性能特点及现场应用情况进行了分析探讨，为隧道建设工程施工单位对两种类型产品速凝剂的应用提供参考。
1、试验材料和测试方法水泥：基准水泥，中联P·O 42.5水泥，海螺P·Ⅱ 42.5水泥，其化学组成见表1；水：自来水；砂：厦门艾斯欧标准砂公司生产的标准砂；无碱速凝剂：（1）将硫酸铝、氢氧化铝、有机酸、稳定剂等按一定比例与水混合，加热搅拌均匀，制得硫酸铝型无碱液体速凝剂L，含固量52%。
早强剂与速凝剂在工程中的应用
早强剂与速凝剂在工程中的应用作者：汪为发来源：《商品与质量·房地产研究》2014年第05期【摘要】随着建筑物结构和工艺的发展，混凝土外加剂日趋普遍，早强剂与速凝剂容易混淆使用产生质量事故，本文就两种外加剂的作用原理、工作性能、用途和使用方法进行了一定的总结，供施工过程中参考。
【关键词】早强剂；速凝剂；性能与应用随着建筑物新型结构和施工新工艺的出现，对混凝土性能的要求越来越高，在混凝土中加入适当且适量的外加剂，能使其具有良好的性能，从而显得尤为重要。
早强剂和速凝剂都是用来调节混凝土凝结时间和硬化性能的混凝土外加剂，但它们确有不同的性能和使用方法，在施工过程中也常有将两种外加剂的混合使用而造成事故的现象。
1、混凝土早强剂混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。
早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝上早期强度的发展，既具有早强功能，又具有一定减水增强的功能。
国外常将早强剂称作促凝剂。
混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。
早强剂的种类繁多，一般分为三大类：（1）无机盐类早强剂：如氯化钙早强剂、硫酸钠早强剂等；（2）有机物类早强剂：如三乙醇胺、甲醇、尿素等；（3）复合早强剂：如三乙醇胺复合早强剂、硫酸盐复合早强剂等。
1.1适用范围：早强剂及早强减水剂适用于蒸养混凝土及常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。
炎热环境条件下不宜使用早强剂、早强减水剂。
1.2施工方法：掺入混凝土后对人体产生危害或对环境产生污染的化学物质严禁用作早强剂。
含有六价络盐、亚硝酸盐等有害成分的早强剂严禁用于饮水工程及于食品有接触的工程。
硝铵类严禁用于办公、居住等建筑工程。
早强剂、早强减水剂进入工地（或混凝土搅拌站）的检验项目应包括密度（或细度），1d、3d抗压强度及对钢筋的锈蚀作用。
早强减水剂应测减水率，混凝土有饰面要求的还应观测硬化后混凝土表面是否析盐。
一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用
一种无碱液体速凝剂及其制备方法和应用
一种无碱液体速凝剂的制备方法包括以下步骤：
1. 准备材料：水合硫酸铝，水合硫酸钙，硅酸盐固化剂，甲醛，聚醚，聚羧酸超塑化剂，磨粒骨料。
2. 将一定比例的水合硫酸铝和水合硫酸钙分别溶解在水中，制备成两种溶液。
3. 将溶液1和溶液2按一定比例混合，同时加入硅酸盐固化剂搅拌均匀。
4. 将甲醛加入混合溶液中，继续搅拌均匀。
5. 将聚醚和聚羧酸超塑化剂依次加入混合溶液中，继续搅拌均匀，得到无碱液体速凝剂。
该无碱液体速凝剂的应用包括以下方面：
1. 混凝土加速凝结：将无碱液体速凝剂与水泥、砂、石料等混合，可以加快混凝土的凝结速度，缩短硬化时间。
2. 混凝土强度提升：无碱液体速凝剂可以促进水泥颗粒的水化反应，增强混凝土的强度。
3. 路面修补：将无碱液体速凝剂与砂浆混合，可以用于路面的修补和抹灰，提高修补层的强度和耐久性。
4. 混凝土防水：无碱液体速凝剂在混凝土中形成致密的硅化物胶凝物，可以提高混凝土的防水性能，延长使用寿命。
5. 填缝剂：将无碱液体速凝剂与石料混合，可以用于填充混凝土结构中的裂缝和空隙，提高结构的整体强度。
一种新型无碱液体速凝剂的合成及性能研究
时， 性能符合 Ｊ ｃ４ ７ ７ —２ ｏ ０ ５ 《 Ｊ 喷 射 混凝土用速凝剂》 中一等 品的要求， 基准水泥初凝时间 ２ ｍ ｉ ｎ ３ ０ Ｓ 、 终凝时间 ６ ｍ ｉ ｎ ｌ ０ Ｓ ， １ ｄ 抗压 强度
达到 １ ２ ． Ｉ ｂ ｌ Ｐ ａ ， ２ ８ ｄ抗压强度 比为 ９ ８ ％， 后期强度基本无损失 ， 与不 同水泥和减水剂 的适应性好 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ａ Ｉ ｌ ｅ ｗ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ － ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｔ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｗ ａ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ．
Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｌｋ ａ ｌｉ ａ — ｆ ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｔ ａ ｃ ｃ ｅ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｔ ｅ ｌ ｙ ｍｅ ｅ ｔ ｓ ｈｅ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
水泥品种、速凝剂掺量及环境温度对净浆凝结时问影响的试验研究
耗 了 ＣＳ的水化产物氢氧 化钙 ，促进 ｃ 的水化 ，所 以使 水 ３ 泥快速凝结 ，达到速凝的效果 。但是铝酸钠液体速凝 剂的掺 量不 同时 ，其初凝效果 有一定 的差别 ，见 图 ｔ ，掺量 为 １ ％
［ 收稿 日期 ］２ ０ — ２ １ ０９ １— ０
４ ２
时 的促凝效 果较 好 ，对于这一 点 ，有专家也在 Ｎ Ａ Ｏ 粉 状 ａ Ｉ
种加速水 泥硬 化速度 的特性使它在矿 山、铁路 、水利 、工业 与民用建筑和 国防工程 中都有广泛 的应用 。国内市而上铝酸 钠体系液体速凝剂 占相 当大 的比例 ，但在使用过程 中均存在
不同温 度下的凝结 时间 ；测定不 同水泥相同掺量 、桕同 温度下 的凝结 时 间 分析 试验结果 ，研 究液体 速凝剂 的性 能 长 白水 泥的掺 量是 １ ％、２ ％、３ ％、４ ％、５ ％，得 出结 论 画 出曲线 ，分 析其变 化规律 ；浑河 水泥 的掺量 是 ３ ％、 ４ ％ ５ ％、６ ％、７ ％；盾石 水泥 的掺 量也 是 ３ ％、４ ％、５ ％、
，
—
２ ５。 ｏ０
果。所 以综合考虑以上的因素 ，在实验的过程 中 ，对其 中某
一
２
．
．
影 响因素 固定 ，变化其余的影响因素掺量 ，来得出变化规
律。
３ 试 验 结 果 与数 据分 析 ２ ３１ 速凝剂掺量对水泥凝结时间的影响 ． 分 别测 长自水 泥 盾 石水泥 、浑河 水泥在 同一 实验温
１ 前 言
速凝剂是一种非常重要 的混凝土外加剂 ，它能显著缩短 混凝土 由浆体变为固态所需 时间，在几分钟 内就可以使之失
去流动性并硬 化 ，十几分钟 即可达到终凝 ，早期强度高 。这
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验开始后在搅拌状态下首先将水加入水泥样品中，
工程应用中速凝剂与水泥适应性的调整有一定的 参考意义。 １ 试验 １．１试验原材料
然后将液体速凝剂迅速加入水泥浆体中，同时开始 记录数据。
（３）水化产物分析：采用扫描电镜（ＳＥＭ）观察水 泥浆体在终凝及水化１ｄ时水化产物的形貌特征。
（１）水泥为Ｐ·１４２．５级水泥，其化学组分和矿物
剂的水泥浆体，诱导期明显缩短，而且随着液体速
凝剂掺量的增加，诱导期的缩短越来越明显，在掺 量为３％时甚至出现了一个小的放热峰，而且随着
液体速凝剂掺量的增加该阶段的放热速率也比普
通水泥浆体逐渐增大。这可能是由于液体速凝剂参
与水泥水化反应后加快了Ｃａ２＋、ＳＯ？－的消耗，增加了 固相和液相之间的离子浓度差，加速了离子的扩散
万方数据
林宗良，张建纲
液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究
在水化ｌｄ时，早期水化产生的钙矾石晶体已经全 部转化成ＡＦｒｏ。
早期水化反应的进一步进行。这一结果也进一步证 实了水化热试验的结论。 ３结论
（１）以ＮａＡＩ（ＯＨ）一为主要成分的液体速凝剂对 于水泥浆体的凝结时间存在最佳掺量，在喷射混凝 土施工前应根据试验确定。
２结果与讨论
表１水泥化学及矿物组分
％
一１６一
万方数据
林宗良，张建纲
液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究
２．１ 液体速凝剂掺量与凝结时间的关系 速凝剂掺量对水泥凝结时间的影响见图１。从
图１可以看出，随着液体速凝剂掺量的增加，凝结 时间起初逐渐缩短，在掺量为４％左右出现了明显 的拐点，此时凝结时间反而增加，继续增大速凝剂 掺量，凝结时间迅速缩短。这一点与李国新［６Ｊ、陈洪 光【刀等人的研究结果一致。
ｎｉｎｇ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｗｉｔｈ ＬＳＡ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｍａｓｓ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｅｄ ｃａｌｃｉｕｍ ａｌｕｍｉｎａｔｅｓ ｃｒｙｓｔａｌ ａｎｄ ｃｌｕｂｂｅｄ ｅｔｔｒｉｎｇｉｔｅ
（ＡＦｔ）ｃｒｙｓｔａｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ ｓｅｔｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ＬＳＡ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｌｕｍｉｎａｔｅｓ
速度，同时，速凝剂参与水化反应所放出的热量提
高了水泥浆体的温度，这也有利于离子的溶出和扩
一１ ８一
散。 ＩＩＩ．水化加速期：普通水泥浆体中该阶段的水
化反应主要受到化学反应速率的控制阎。水化放热 主要来自于ＣｓＳ迅速水化形成大量Ｃ－Ｓ—Ｈ，ＣＨ晶 体逐渐长大。加入液体速凝剂后，由于诱导期的缩 短水化加速期被提前，对应于该阶段的水化放热峰 随着速凝剂掺量的增加越来越提前。可见，速凝剂 对于Ｃ３ｓ的水化也有明显的促进作用。
（２）消耗了部分石膏，促进了水泥中ＣＡ的水
化； （３）消耗了液相中的钙离子，加快了钙离子从
水泥颗粒表面的溶出速度。
因此，液体速凝剂对于水泥初始水化期的显著 影响是硅酸盐水泥在短时间内实现凝结的主要原
因。
ＩＩ．诱导期：普通水泥浆体中该阶段的水化放热
速率降低，水泥浆体逐渐变稠，开始形成ＣＨ和Ｃ—
Ｓ—Ｈ凝胶，水化反应主要受到扩散及晶体成核速度 的控制，因此，水化放热速率较慢１６１。加入液体速凝
ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｐａｓｔｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｑｕｉｄ ｓｅｔｔｉｎｇ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ；Ｓｅｔｔｉｎｇ ｔｉｍｅ；Ｅａｒｌｙ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ；Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ；Ｈｙｄｒａｔｅｓ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
中图分类号：ＴＵ５２８．５３
文献标识码：Ａ
文章编号：１０００－４６３７（２０１１）”一１６—０４
２Ａ１０２－＋６ＣＨ＋９Ｈ—，Ｃ△Ｈ１３＋Ｃ２ＡＨ８＋２０Ｈ一
（３）
Ａ１０２－＋６Ｃａ“＋３ｓｏ，％４０Ｈ一＋２９Ｈ—＋ＣＡ－３ＣＳ·３ １ Ｈ（４）
２Ａ１０２－＋４ＣａＺ＋＋Ｓ０４２－＋４０Ｈ－＋１０Ｈ－＇＊ＣＡ·ＣＳ·１２Ｈ（５）
由此可见，液体速凝剂对于水泥初始水化期具 有以下三方面的作用：
（１）增加了初始水化期水化铝酸钙的生成量；
时间／ｌｌ 图３液体速凝剂对水泥早期水化放热量的影响
图４为水泥在不同掺量速凝剂下的水化放热 速率曲线。从图中可以看出，液体速凝剂对于水泥 浆体早期水化的各个阶段均有明显影响。
（暑、渗；）／瓣瑙《辎尊繁 ∞∞∞如柏如加ｍ
０
Ｏ
１０
２０
３０
４０
５０
印
时间／ｍｉｎ
（ａ）０一ｌｈ
５Ｏ
４５
Ⅱ
Ⅲ
Ｖ
４Ｏ
３５ ３Ｏ ２５
ＩＶ．水化减速期：普通水泥浆体中这一阶段的 水化反应由化学反应控制逐渐向扩散控制转变。该 阶段的放热主要来源于水化产物的持续生长以及 显微结构的发展。此外，若石膏消耗完后，钙矾石 （ＡＦｔ）向单硫型硫铝酸钙（ＡＦｍ）转化过程中放出的 热量会在放热峰的肩部形成一个小的放热峰嗍，如 式（６）。在加入液体速凝剂的浆体中，铝酸盐含量明 显增加，在石膏相对不足的情况下却并没有出现 ＡＦｔ向ＡＦｍ转换的放热峰，可见，加入液体速凝剂 的浆体在水化减速期之前已经完成了ＡＦｔ向ＡＦｍ 的转化。
：。
击 善 越 矮ｍ 出 档
５
１６
１８
２０
２２
龄期／ｌｌ
图２液体速凝剂对砂浆抗压强度的影响
２．３液体速凝剂对水泥早期水化热性能的影响 图３为不同掺量液体速凝剂的水泥浆体水化
放热量随时间的变化曲线。从图中可以看出，液体 速凝剂对于水泥水化早期放热量的影响非常显著， 掺有速凝剂的水泥浆体水化初期的放热量明显大 于普通水泥浆体。然而，当水化反应进行到１８ｈ左
０前言 速凝剂作为能使混凝土迅速凝结硬化的喷射
组分见表１。 （２）液体速凝剂为ＳＢＴ＠一Ｎ１液体速凝剂（低碱
混凝土用外加剂，已广泛应用于地下工程、矿山工 程堤坝边坡加固、堵漏及抢险等工程”－５１。近年来，湿
型），主要成分为ＮａＡＩ（ＯＨ）。，固含量５０％。 １．２试验方法
法喷射混凝土工艺由于施工环境好、回弹量低、施 工效率高等优点正逐步取代传统的干喷工艺。液体
放热曲线中的第一个放热峰［８１，如图４（ａ）所示。
２ＣＡ＋２ｌＨ＿ＣＡＨｌ３＋Ｃ２ＡＨ８
（１）
Ｃ拉＋３ＣａＳ０４＋３ １ Ｈ＿Ｃ△Ｓ３Ｈ３１
（２）
液体速凝剂加入到水泥浆体中使初始水化阶
段的放热速率急剧增加，随着液体速凝剂掺量的增
加，放热速率呈现先增大后略有减小的趋势，最大 放热速率的掺量对应于凝结时间试验中的最佳掺
（１）凝结时间及早期强度：参照ＪＣ４７７—２００５（（喷 射混凝土用速凝剂》进行试验和测定。
速凝剂是湿法喷射混凝土中重要的化学外加剂，目
（２）水化热：采用美国７１１Ａ公司等温微量热仪
前，关于液体速凝剂的研究主要集中在制备技术以
（ＴＡＭ ０８ Ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ）进行测试。首先将
ａｎｄ ｓｕｌｆａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＦｔ ｔｏ ＡＦｍ。ｓｈｏｒｔｅｎｓ ｔｈｅ ｉｎ．
ｄｕｃｅｄ ｐｅｒｉｏｄ，ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｃｏｍｉｎｇ ｅａｒｌｉｅｒ，８０ ｉｍｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ
右时，普通水泥浆体的水化放热量逐渐开始超过使 用了液体速凝剂的水泥浆体，并且随着速凝剂掺量 的增加，这一时间点逐渐提前。
＠ 晕 咖 蕞 耧 鲁 筠
迎 匠 茁 姆 蜷
掺量，％
图１速凝剂掺量对凝结时间的影响
２．２液体速凝剂对早期抗压强度的影响 液体速凝剂掺量对砂浆２４ｈ内抗压强度的影
响如图２所示。从图中可以看出随着速凝剂掺量的 增加，砂浆的早期抗压强度逐渐增加，增加幅度随 龄期的增加逐渐增大。速凝剂掺量大于３％时，继续 增加掺量，对于２４ｈ内砂浆的抗压强度提高作用不 明显。
万方数据
一１７一
２０１ １年第１１期
混凝土与水泥制品
总第１８７期
行讨论。
Ｉ．初始水化期：在水泥一水体系中，这一时期的 放热主要来自于ＣＡ的水化和钙矾石的形成，如式
（１）、（２）。同时也包括矿物组分与水接触的瞬间产
生润湿热和溶解热，随着水化产物在水泥颗粒表面 沉积形成包裹层，反应速率急速降低，对应于水化
及工程应用领域，对于液体速凝剂对水泥水化的影 响研究甚少。本文结合凝结时间、砂浆强度、水化 热、扫描电镜等试验方法研究了液体速凝剂对于水
２．５００９水泥及搅拌子放人样品瓶中，然后将去离子 水和液体速凝剂分别吸入到不同注射中。上述准备 工作完成后将仪器在２０℃条件下稳定１２ｈ以上。试
泥早期水化的影响，对于速凝剂的产品开发方向及
２０１１年第１１期 １１月
混凝土与水泥制品
ＣＨＩＮＡ ＣＯＮＣＲＥＴＥ ＡＮＤ ＣＥＭＥＮＴ ＰＲＯＤＵＣ７ｒＳ
２０１１ Ｎ０１ ｌ Ｎｏｖｅｍｂｅｒ
液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究
林宗良１，张建纲１，２ （１．江苏省建筑科学研究院有限公司，南京２１０００８；２．江苏博特新材料有限公司，南京２１０００８）
量。可见液体速凝剂加入水泥浆体后，初始反应阶
段的水化进程发生了根本性的变化。液体速凝剂中
的活性铝酸盐组分ＡｌＯｚ－消耗水泥浆体中的Ｃａ２＋、 ８０４２一，从而促进水泥的迅速水化Ｍ”，如式（３）、（酸
盐的比例，会形成单硫型硫铝酸钙（ＡＦｍ），如式（５）。
２Ｃ丛＋ＣＡ·３ＣＳ·３２Ｈ＋４Ｈ－－＊３（Ｃ业·ＣＳ·１２Ｈ）（６） Ｖ．水化稳定期：进入水化稳定期后，水化反应 主要受到扩散过程的控制，液体速凝剂对于水泥水 化放热速率的影响逐渐减小。 从液体速凝剂对水泥水化反应的整个进程来 看，液体速凝剂对于初始水化期的促进作用是水泥 在短时间内能够迅速完成凝结的主要原因，液体速 凝剂缩短了水泥水化的诱导期、促进了水化加速期 的到来则是速凝剂能够提高砂浆早期强度的主要 原因。 ２．４水化产物形貌分析 使用扫描电镜分别观察了水泥浆体在终凝及 水化达到１ｄ时的水化产物形貌。图５为水泥净浆 终凝时的水化产物形貌，从图中可以看出，基准水 泥浆体在终凝时水泥颗粒表面被微细的钙矾石及 絮状的Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶包裹，相互搭接形成连续的整 体；在掺有速凝剂的浆体中，产生了针棒状的钙矾 石晶体及板状的水化铝酸钙，而Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶较少。 图６为水泥浆体水化１ｄ时的水化产物形貌。 从图中可以看出，基准浆体在水化ｌｄ后水泥颗粒 表面形成大量的纤维状Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶及板状的氢氧 化钙晶体，仍然有微细的钙矾石晶体分布在Ｃ—Ｓ—Ｈ 凝胶周围。而使用速凝剂的水泥浆体在水化ｌｄ时， 没有观察到纤维状的Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶，水化产物以结构 较为疏松、晶体尺寸较小的ＡＦｍ为主，没有观察到 钙矾石晶体的存在，可见，使用速凝剂的水泥浆体