水泥速凝剂技术原理及注意事项的产业规划

第一节  水泥速凝剂的简介

速凝剂是使水泥混凝土快速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要应用于喷射混凝土和喷射砂浆工程中。随着经济发展和技术进步，速凝剂的使用范围越来越广，在地下工程、隧道工程、堤坝边坡加固、堵漏水工程、滑模工艺施工、道路抢修、喷锚支护等，大量采用了速凝快硬技术。速凝剂以它独特的效应、灵活的适应性，引起各国工程技术人员的重视。（产业规划）

第二节 水泥速凝剂的使用方法

1、凝结时间：初凝1～5min,终凝5～10min,适宜掺量为胶凝材料用量的3—5%；

2、碱金属含量<1%，无毒、无味、无剌激；

3、细度：8mm孔筛，筛余物小于10%；

4、喷射砼早期强度高，其28天龄期抗压强度保存率达80—100%；

5、喷料粘聚性好，对钢筋无锈蚀作用，提高抗渗标号，凝结快，一次喷层厚，喷拱可达130mm，喷壁可达200mm以上。

使用方法

先按喷射混凝土配比把所喷物料搅拌均匀，在喷射时随机添加速凝剂。建议您在使用前选择适宜掺量及凝结时间的测定试验。

速凝剂分为粉状和液体状，加入混凝土拌和后，几分钟内混凝土就凝结，一般在隧道支护、边坡支护使用。

第三节 水泥速凝剂的注意事项

严格地说只能是混凝土速凝剂，而不是水泥速凝剂。速凝剂加入混凝土后，其主要成分中的铝酸钠、碳酸钠在碱性溶液中迅速与水泥中的石膏反应形成硫酸钠，使石膏丧失其原有的缓凝作用，从而导致铝酸钙矿物迅速水化，并在溶液中析出其水化产物晶体。从而使水泥混凝土迅速凝结。

注意事项:

1,请不要在物料搅拌时添加该品，因石子、砂子含有大量的水份，速凝剂短期时间内吸水在未喷射时分解其速凝成份，影响凝结时间，降低混凝土强度，将导致喷射砼的不良效果。

2,使用前应针对工程所用水泥品种进行试配试验，选好掺量，方可大量使用。存放过期水泥不能用，不符合国家标准的水泥不能用。对速凝剂要求妥善保管，防止受潮结块失效。加强早期喷水养护，确保后期强度。严格掌握好水灰比。渗水漏水的工程必须加大掺量

第四节 水泥速凝剂的分类

速凝剂大致可分为两类：一类是由铝酸盐和碳酸盐为主，再复合其它无机盐类组成；另一类则是以硅酸钠为主要成分，再与其它无机盐类复合而成。苏联从50年代开始研究了许多速凝剂，大多数是以铝氧熟料（主要成分为铝酸钠）复合其它无机盐如氟化钾、氟化钠制成；保加利亚使用过碳酸钠、氟化钠为主要成分的速凝剂；西德有一种混凝土抗腐蚀速凝剂，采用可溶性树脂如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、经基胺等制成；美国有以丙烯酸钙为主要成分的速凝剂；在日本速凝剂品种繁多，其市售速凝剂主要成分大多为铝酸盐、碳酸盐、铝化合物等。我国常用的速凝剂有红星一型、711型、阳泉一型、尧山型、73牌、782型等。

无碱（低碱）速凝剂

日本研制的无碱速凝剂较少,主要集中在低碱速凝剂的研究上。一般都是在碱金属铝酸盐、碳酸盐的基础上再加入一些其它无碱成分。Nitto化学工业有限公司采用碱金属硫酸盐或碳酸盐再加入一种水溶性铝盐或碳酸镁合成速凝剂。Hirose等研制的一种速凝剂,其成分为70%铝酸钙、25%铝酸钠和5%碳酸钠，其中碳酸钠和铝酸钠的粒度均小于149μm。该速凝剂掺量为7%时,水泥浆初凝时间为40s,终凝时间为4min，1d抗压强度为16MPa。近年来，日本在速凝剂方面的研究仍以低碱速凝剂为主。美国及欧洲各国使用钙盐和铝盐代替碱金属盐来研制和生产无碱速凝剂，早期使用的CaCl2就是其中的一例。但Cl-的引入会引起混凝土中的钢筋锈蚀,所以CaCl2现已不再用作喷射混凝土速凝剂。Harald使用一种改性硝酸钙做速凝剂，成分为xNH4NO3yCa(NO3)2zH2O。其中x= 0. 092，y= 0. 500，z=0. 826。Burge等使用铝酸钙、硫铝酸钙、碱性的铝盐和水溶性的多价硫酸盐合成速凝剂。当速凝剂成分为50份的碱性硫酸铝和50份的Al2(SO4)3·6H2O，以水泥重量的6%掺入时，水泥浆初凝时间为7min，终凝时间为14min。以30%的铝酸钙、40%的碱性硫酸铝和30%的Al2（SO4）3·6H2O为配料的速凝剂，掺量为4. 1%时，水泥砂浆1d抗压强度大于15MPa，28d抗压强度为38. 3MPa。实践证明,无碱（低碱）速凝剂确实能大大减少混凝土后期强度损失。但是，施工中往往存在速凝剂对水泥种类适应性差、料浆和易性差、扬尘和回弹大等问题。

有机无机复合型速凝剂

在无机速凝剂中添加少量有机物质，能显著改善喷射混凝土拌合料的粘聚性，提高喷射混凝土与基体的粘着力，增加一次喷射厚度；也可减小施工水灰比,提高早期和后期强度;；有的还可扼制施工过程中的扬尘，或减少回弹。能与无机速凝成分复合使用的有机物很，如二乙醇胺、链烷醇胺、有机减水剂、羧酸等。

日本曾使用含氧羧酸与无机物质制备有机无机复合型速凝剂。Terashima等将含氧羧酸加入到含有铝酸钙、石膏、碱金属铝酸盐和碱金属碳酸盐的无机速凝基料中，得到一种有机无机复合型速凝剂。使用该速凝剂的优点是喷射混凝土施工中粉尘小。此外，日本还专门研制多种回弹抑制剂，将抑制剂和无机速凝成分联合使用，能大大减少施工中的回弹量。美国及欧洲各国研制了多种有机无机复合速凝剂。Sommer等使用水溶性的含铝盐氟化物与配位剂、胺、增粘剂一起作为速凝剂。据称这种速凝剂与含碱速凝剂相比,抗压强度发展快;与市面上以硫酸铝和有机酸为基础的无碱速凝剂相比,后期不会形成钙矾石而引起混凝土开裂。配料如果为水55%、氢氧化铝12%、氢氟酸25%、配位剂0. 5%、胺7. 5%,掺量为6%时,水泥浆初凝时间为6min,终凝时间为20min。Sommer等人还使用含氟的铝盐和含铝盐的硫酸盐研制速凝剂。含氟的铝盐由Al(OH)3或Al2O3与HF反应而得,其中就添加了胺（烷基胺、链烷醇胺）、增粘剂等有机成分。此外，美国及欧洲各国还采用硝基乙醇、二乙醇胺、乙二醇、氨基酸的衍生物等有机物与无机速凝成分联合使用，制备有机无机复合速凝剂。有机无机复合速凝剂确实解决了无机速凝剂存在的诸多问题。如增加了水泥浆的粘聚性使施工中回弹量大大减少,粉尘浓度大幅度降低。但这种速凝剂大多数属于粉状速凝剂，施工中容易产生速凝剂在混凝土拌合料中分散不均匀,进而引起混凝土质量波动问题。

液态速凝剂

液态速凝剂是对粉状速凝剂的改良。与粉状速凝剂相比，液态速凝剂更容易均匀地分散于混凝土拌合物中，从而可避免硬化混凝土质量波动。上世纪80年代早期,日本研制过含碱量较高的液态速凝剂。平野健吉将碱金属铝酸盐和碱金属碳酸盐分别溶于水（两者的浓度均为20%～ 40%），然后将0. 1%~ 1%葡萄糖酸加入到碱金属铝酸盐或碱金属碳酸盐中，再将两者混合，得到了稳定性好的液态速凝剂。其中葡萄糖酸的作用主要是防止氢氧化铝从溶液中沉淀下来。Hosokawa等研制的一种液态速凝剂,含有Al2O3和SO3,且Al2O3/SO3(摩尔比)=0. 35~ 0. 5。据称Al2O3/SO3（摩尔比）=0. 43时，它具有良好的速凝效果。

 

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