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常用外加剂之速凝剂原理及特性

速凝剂是能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂的主要种类有无机盐类和有机物类。我国常用的速凝剂是无机盐类。无机盐类速凝剂按其主要成分大致可分为三类:以铝酸钠为主要成分的速凝剂;以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的速凝剂;以硅酸盐(NaSiO)为主要成分的速凝剂。主要型号有红星1型、711 型、782型、8604型、WJ—l、J85型等等。


  1.常用速凝剂 红星1型速凝剂是由铝氧熟料(主要成分为铝酸钠)、碳酸钠、生石灰按质量1:1:0.5的比例配制而成的一种粉状物。适宜掺量为水泥质量的 2.5%~4.0%。 7ll型速凝剂是由铝氧熟料与无水石膏按质量比3:1配合粉磨而成。适宜掺量为水泥质量的3%~5%。 782型速凝剂是由矾泥、铝氧熟料、生石灰质量比r,4.5%:14.5%:11%的比例配制而成。适宜掺量为5%~7%。其他几种速凝剂也均以铝氧熟料为主要成分。速凝剂掺入混凝土后,能使混凝土在5min内初凝,10min内终凝。1h就可产生强度,ld强度提高2~3倍,但后期强度会下降,28d强度约为不掺时的80%~90%。温度升高,提高速凝效果。混凝土水灰比增大则降低速凝效果,故掺用速凝剂的混凝土水灰比一般为O?4左右。掺加速凝剂后,混凝土的干缩率有增加趋势,弹性模量、抗剪强度、粘结力等有所降低。


  2.速凝剂的作用机理


  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。同时,速凝剂中的铝氧熟料、石灰、硫酸钙等组分又为形成溶解度很小的水化硫铝酸钙、次生石膏晶体提供有效组分,上述作用都能致使水泥混凝土迅速凝结。速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程以及喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆工程中。在实际工程中为了提高旋工质量、节约材料、改善劳动条件,往往把速凝剂与减水剂复合使用。 (四)缓凝剂缓凝剂是能延长混凝土凝结时间的外加剂。缓凝剂的主要种类有:羟基羧酸及其盐类,如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸及其盐类以及水杨酸;含糖碳水化合物类,如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等;无机盐类,如硼酸盐、磷酸盐、锌盐等;木质素磺酸盐类,如木钙、木钠等。


  1.常用缓凝剂


  (1)糖蜜缓凝剂


  糖蜜缓凝剂是由制糖下脚料经石灰处理而成,其主要成分为已糖钙、蔗糖钙等。一般掺量为水泥质量的0.1%~0.3%(粉剂),0.2%~0.5%(水剂),混凝土的凝结时间可延长2~4h,掺量每增加0.1%(水剂),凝结时间约延长1h,当掺量大于1%时,混凝土长时间酥松不硬;掺量为4%时,28d强度仅为不掺的1/10。


  (2)羟基羧酸及其盐类缓凝剂


  这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.03%~0.10%,混凝土凝结时间可延长4~10h。这类缓凝剂会增加混凝土的泌水率,在水泥用量低或水灰比大的混凝土中尤为突出。若与引气剂一起使用,则可得到改善。


  (3)木质素磺酸盐类缓凝剂


  这类缓凝剂一般掺量为水泥质量的0.2%~0.3%,混凝土凝结时间可延长2~3h。


  2.缓凝剂的作用机理


  各种缓凝剂的作用机理各不相同。一般来说,有机类缓凝剂大多是表面活性剂,对水泥颗粒以及水化产物新相表面具有较强的活性作用,吸附于固体颗粒表面,延缓了水泥的水化和浆体结构的形成。无机类缓凝剂,往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜,对水泥颗粒的水化起屏障作用,阻碍了水泥的正常水化。这些作用都会导致水泥混凝土的缓凝。缓凝剂对水泥品种适应性十分明显,不同水泥品种缓凝效果不相同,甚至会出现相反效果。因此,使用前必须进行试拌,检测效果。缓凝剂一般掺量较少,使用时应严格控制掺量,过量掺入不仅会出现长时间不凝现象,有时还会出现速凝现象。缓凝剂主要用于高温季节混凝土、大体积混凝土、泵送和滑模混凝土施工以及远距离运输的商品混凝土。缓凝剂不宜用于日最低气温5℃以下施工的混凝土,也不宜用于有早强要求的混凝土和蒸养混凝土。

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