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上一期内容介绍了速凝剂的分类、组成和作用机理，本期将继续讨论影响速凝剂作用效果的因素和速凝剂施工中的注意事项。 3 影响速凝剂作用效果的因素 速凝剂的作用效果受多重因素的影响，这一点必须引起工程界的高度重视。下面简要分析。 3.1 水泥品种 水泥品种不同，对速凝剂的使用效果会产生很大影响，具体表现在混凝土的凝结时间、力学强度和耐久性等方面。 如“红星I型”速凝剂，当其掺量为水泥质量的2.5%-4%时，对不同来源的普通硅酸盐水泥均有很好的速凝效果，初凝在1min-3min，终凝在2min-10min，但对矿渣硅酸盐水泥速凝效果效差。当“红星I型”速凝剂掺量为矿渣硅酸盐水泥质量的4%时，初凝最长会延迟到10min以上。也有文献报导过，铝酸盐系列(为铝酸钠体系，pH值为8-10)的液态碱性速凝剂应用到不同品种水泥中，在相同掺量下，初凝时间相差2min15s，而终凝时间可相差6min28s之久。相比于碱性速凝剂，无碱(低碱)速凝剂的水泥适应性问题更为突出。有研究表明：水泥的石膏种类和含量、铝酸三钙含量和水泥的细度均是影响无碱(低碱)速凝剂作用效果的重要因素。 3.2 速凝剂掺量 与其它类型混凝土外加剂一样，速凝剂也存在着最佳掺入量。具体表现在掺量较低时，速凝效果不明显，而掺量过高时，不仅造成了浪费，同时也引入了更多的不利因素（如引入过多的碱，造成混凝土后期强度损失较大等）。通常在普通硅酸盐水泥中速凝剂的最佳掺量为2.5%-4.0%(如“红星I型”)，若掺量超过4%，凝结时间反而延长，混凝土强度的降低也会更为严重。 3.3 水灰比 对于喷射混凝土来说，水灰比愈大，速凝效果愈差。较大的水灰比会增大浆体内部水泥颗粒间的距离，不利于水化产物的搭接、连生，速凝剂加速凝结硬化的效果也不明显。理论上讲，复合掺加减水剂，可使水泥颗粒的分散更均匀，使水化更易进行，从而会促进速凝剂的速凝效果，但是，必须严加注意的是，减水剂的相关成分往往对水泥有一定的缓凝作用，往往对速凝剂的速凝效果却存在一定的负面影响。 3.4 水泥风化程度 水泥风化是由于水泥颗粒吸收空气中的水分和二氧化碳后在其表面形成水化层和碳化层的结果。喷射混凝土的施工环境和条件远比一般混凝土差，往往水泥储存期较长，其储存水泥的风化程度对速凝剂的使用效果及喷射混凝土各龄期强度的影响都比较大。因此，水泥的风化程度的影响必须加以考虑。 4 速凝剂的工程应用要点 使用速凝剂的目的在于使混凝土能在数分钟甚至瞬间凝结、硬化并建立强度，满足喷射、快速施工或止水堵漏等的特殊要求。而速凝剂的作用效果对水泥本身、速凝剂的掺量、环境因素等的依赖性都较强，在实际应用中很容易出现即使使用了质量合格的速凝剂也达不到预期效果的现象，还可能出现因混凝土凝结时间极快而又来不及完成堵漏、抢修施工的现象。因此，在使用速凝剂的过程中应注意以下几个方面的问题。 4.1 充分认识速凝剂与水泥的适应性，正确选择速凝剂的品种和掺量 如前所述，速凝剂存在着与水泥适应性的问题，实际应用中，这种适应性问题也随着影响因素的增多而更加复杂。具体表现为同一种速凝剂，其掺量、掺入时间、水泥品种、水泥中石膏品种和掺量、矿物掺合料的品种和掺量、水泥细度、水泥新鲜度、减水剂、混凝土水灰比，甚至有时集料中所含的盐类物质等，都会对掺入了速凝剂的混凝土的凝结时间产生很大影响。 研究发现：对于粉状速凝剂，速凝剂先与水泥干拌均匀，再加水搅拌，效果要比加水搅拌水泥浆体后再掺入速凝剂的效果要好；采用新鲜水泥时，速凝剂的作用效果更好；速凝剂对于比表面积大的水泥的速凝效果，要比比表面积小的水泥好。 因此，对于大型喷射混凝土工程来说，为了保证施工质量、提高效率、减少喷射失败引起的损失，必须在施工前进行大量的试验室试验与试喷验证，正确选择速凝剂的品种、水泥品种并确定速凝剂的最佳掺量范围。 4.2 充分认识速凝剂对混凝土强度、体积稳定性与耐久性的影响 速凝剂可使水泥浆体的凝结时间大幅缩短，早期强度大大提高，但迅速结晶生长的水化铝酸钙或钙钒石搭接并穿插其中，虽然也有大量的硅酸盐水化产物填充密实大晶体搭接成的骨架，但这种硬化结构体的密实性毕竟不如正常凝结的浆体；其次，由于过早形成的铝酸盐水化产物包覆在硅酸盐水化产物表面，对其进一步水化产生了抑制作用；另一方面，铝酸盐水化产物的稳定性对浆体液相环境的依赖性强，易发生晶型转变，水化产物发生晶型转变后会导致缺陷增多，孔隙增大。因此，掺加速凝剂的混凝土，其后期抗压强度和抗折强度往往不及不掺速凝剂的混凝土。 干缩是衡量各类混凝土外加剂品质的一项重要指标。掺有速凝剂的混凝土，由于矿物成分早起快速水化，结合了比较多的水分，实际上干燥过程中蒸发的水分相对较少，但正是由于掺有速凝剂的混凝土早期的硬化体结构相对较密实，毛细孔半径相对于普通浆体中的毛细孔来说，要更细小些，因此其收缩率会增大。并且在工程应用中，为了降低喷射混凝土的回弹率并保证达到设计强度，掺有速凝剂的混凝土的水泥用量和砂率均比普通混凝土高，致使喷射混凝土的收缩率一般比同强度等级的普通混凝土高10%-25%。 耐久性方面，由于过去喷射混凝土主要用于临时性的喷射支护结构，人们对其耐久性的关注较少。随着喷射混凝土应用领域的逐步扩展，以及有时要考虑配筋并需保证抗水渗透性、抗碳化性与抗氯离子渗透性等，人们对于掺有速凝剂的喷射混凝土的耐久性关注越来越多。 众所周知，混凝土的抗渗性与其内部孔隙结构直接相关，掺有速凝剂的混凝土由于施工操作方面的原因，较难保证内部质量的均匀性，再加上本身微观结构方面的缺陷，导致混凝土密实度的波动较大。这一点在施工设计时要予以考虑，另外，也希望喷射混凝土施工技术人员正确掌握各种速凝剂的使用方法，通过选取合适的速凝剂品种与掺量，保证施工质量。 充分认识速凝剂应用中的几个关键问题，综合考虑速凝剂的应用特征与具体工程特点，才能合理利用速凝剂，才可在进行掺速凝剂的混凝土或砂浆配合比设计与施工控制时做到有的放矢。 4.3 加强养护，采取必要措施最大程度地防止裂缝 工程上，人们普遍认为：喷射混凝土施工后立即凝结硬化，收水快，不需要养护。这种观点是完全错误的。喷射混凝土施工后仍需至少7d以上的湿养护，一方面防止早期干燥收缩裂缝，另一方面也可以增进其强度发展，保证工程质量。实际应用中，喷射混凝土的水泥用量和砂率都很大，表面蒸发率较大时，更应加强养护，以防止开裂。一般喷射混凝土在终凝后2h，即应开始喷水养护。一般工程的养护时间不得少于7d，重要工程不得少于14d。每天喷水养护的次数，以保持表面90%相对湿度为准。相对湿度较高的隧道、洞室或地下、地上封闭环境中的喷射混凝土，可酌情减少喷水养护次数。 对于重要工程，强烈建议采用掺加钢纤维、聚丙烯纤维等措施来提高喷射混凝土的抗裂性。 参考文献 [1] 刘晨, 龙世宗, 邬燕蓉, 颜碧兰. 混凝土速凝剂促凝机理新探[J].建筑材料学报, 2000, 02:175-181. [2] 王稷良,宋敬亮, 刘康, 王大鹏. 硫酸铝系低碱液体速凝剂的研制[J].混凝土, 2014, 12:84-87. [3] 张建纲. 喷射混凝土用液体速凝剂的水泥适应性研究[J]. 隧道建设,2010, 01:6-8. [4] Paglia C, Wormbacher F, Bohni H．The influence of alkali-free and alkaline shotcreteaccelerators within cement systems I: Characterization of the setting behavior． Cement and concrete research, 2001, 31 (6) : 913-918． [5] Maltese C, Pistolesi C, Dal negro E．New high performance liquid alkali free acceleratorsfor wet sprayed concrete: A state of the art about action mechanism andtechnological properties．The federation for structural concrete．Proceedings of the 2nd FIB congress, session 4,Undergroundand foundation structures, Naples, Italy, June 5-8, 2006: 1-9． [6] 贺雄飞, 张迅. 液体无碱速凝组分的速凝机理探讨[J]. 隧道建设, 2014,12:1131-1136. [7] 张力冉, 王栋民, 张述雄, 刘辉, 李娟, 逄建军. 无碱液体速凝剂与水泥的适应性及水化促凝机理分析[J]. 硅酸盐通报, 2014,06:1365-1371. [8] 陈蜀东, 康勇. 水泥品种、速凝剂掺量及环境温度对净浆凝结时间影响的试验研究[J]. 辽宁建材, 2010, 01:42-43. [9] 李付刚, 潘志华, 傅秀新, 周栋梁. 高效低碱液态水泥速凝剂的性能及促凝机理研究[J]. 建井技术, 2008, 06:18-20. [10] 席耀忠. 速凝水泥浆体的速凝原因及机理探讨[J]. 中国水泥, 2007, 01:52-55. [11] 唐明, 孙亚东. 液体中性速凝剂与预拌混凝土的适应性研究[J]. 混凝土, 2006,01:48-50. [12] 李琼. 低碱液体混凝土速凝剂的研究[D].北京工业大学, 2003. [13] 施惠生，孙振平，邓凯，混凝土外加剂实用技术大全[M], 北京: 中国建材工业出版社，2007, 108-116. |
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