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早强剂和速凝剂的区别与联系
来源:www.fjxdwjj.com 发布时间:2020年09月07日
  混凝土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外加剂,其通常被广泛应用于各类建筑施工工程中。然而,由于两者的功能相近,经常会被误用、错用,从而影响到混凝土工程的质量,严重时甚至会造成工程事故。为避免此类事故的发生,对早强剂和速凝剂的区别与联系进行较为系统的分析是很有必要的。
  

速凝剂


  本文在前人研究的基础上,从定义、分类、作用机理和用途等方面系统地分析了早强剂和速凝剂的区别与联系。

  2 早强剂和速凝剂的定义
  
  混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度,并且对其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,加大混凝土早期强度的发展。按照《混凝土外加剂》(GB 8076-2008)标准规定,掺早强剂混凝土与基准混凝土的凝结时间之差为±90 min,即要求早强剂对混凝土凝结时间不能有太大影响,但标准中却对混凝土的抗压强度比做出了严格规定,要求其1d、3d、7d和28d的抗压强度比分别不小于135、130、110和100。
  
  混凝土速凝剂是指能够使混凝土迅速凝结硬化,而不过分影响混凝土长期强度的外加剂。按照《喷射混凝土用速凝剂》(JC 477-2005)标准规定,掺速凝剂水泥净浆的初凝时间不大于5min,终凝时间不大于12min,掺速凝剂水泥砂浆的1d抗压强度不小于6MPa,28d抗压强度比不小于70。
  
  从定义方面来讲,早强剂和速凝剂是两种完全不同的混凝土外加剂。早强剂主要在于混凝土早期强度的提高,同时,要尽量少影响混凝土的凝结时间,而速凝剂则更加注重于对水泥浆体凝结时间的调节。早强剂和速凝剂标准都对混凝土或砂浆的抗压强度做出了规定,尤其是对早期强度进行了严格限定。不同的是,掺早强剂的混凝土,其早期强度的标准取决于同龄期基准混凝土的抗压强度;而掺速凝剂的混凝土,其早期强度的合格与否则取决于掺速凝剂水泥砂浆1d龄期的强度。因此,早强剂和速凝剂的评价体系大不相同,两者不可一概而论。
  
  3 早强剂和速凝剂的分类
  
  混凝土早强剂是外加剂发展历史中较早使用的外加剂品种之一。到目前为止,业内已先后开发出包括盐和硫酸盐在内的多种早强剂,并在此基础上研究得到了多种复合型外加剂,如早强型减水剂、早强型防冻剂和早强型泵送剂等[2,3]。按照其化学成分,早强剂可以分为无机系早强剂、早强剂和复合系外加剂,其具体分类见表1。
  
  混凝土速凝剂是喷射混凝土和快速堵漏材料必不可少的外加剂。按照其状态,可以分为粉体速凝剂和液体速凝剂两类;按照其碱金属离子含量,可以分为碱性速凝剂、低碱速凝剂和无碱速凝剂三类[4];按照主要化学物质,可以分为铝氧熟料加碳酸盐系、硫铝酸盐系、水玻璃系以及以硫酸铝为原料生产的低碱或无碱速凝剂等[5,6],其具体分类见表1。此外,国内外也有采用物与无机物质复合来研发-无机复合型速凝剂的报道,其抗压强度发展快,并能大大减小施工中的粉尘和回弹量,但絮凝剂的引入往往会影响水泥浆的速凝效果。
  
  表1 早强剂和速凝剂的种类
  

速凝剂


  从两种外加剂的种类划分可以看出,早强剂和速凝剂的主要分类方式和常见类型是不同的,但成分方面有一些交叉,如钙盐、硅酸盐、硫酸盐等,这很可能就是导致人们对早强剂和速凝剂的概念理解不清,并且在建筑施工工程中误用、错用的主要原因。不过值得注意的是,虽然钙盐、硅酸盐、硫酸盐等既可以用作早强剂,也可以用于速凝剂的配制,但是其使用方法和使用目的是大不相同的。如果单独使用,通常是用作早强剂;如果是作为主要成分,与其它化合物配制成产品使用,则通常是用作速凝剂。
  
  4 早强剂和速凝剂的作用机理
  
  无论是早强剂还是速凝剂,种类不同,其作用机理也是各不相同,而且一种早强剂或速凝剂的早强或促凝作用往往需要通过多种作用机理进行解释,早强剂和速凝剂的作用机理及其适用的外加剂类型详见表2[7-9]。
  
  从表2可以看出,早强剂和速凝剂的作用机理是类似的,都是通过水泥中的铝酸三钙和硅酸三钙的水化来实现早强或速凝作用。不同的是,早强剂的早强作用往往体现在多个方面,其既会铝酸三钙的水化,也会硅酸三钙的水化,使得早强剂可以在水化早期持续起到早强作用,从而不会过多地影响到混凝土的后期强度;速凝剂的促凝作用则往往具有很强的针对性,通过一系列的化学反应破坏水泥中石膏的缓凝作用,快速且大量地形成水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等不溶物,缩短了水泥的诱导期,水泥浆体的快速凝结,但与此同时也会不可避免地导致水泥砂浆(或喷射混凝土)后期强度不足等问题。
  
  表2 早强剂和速凝剂的作用机理
  速凝剂
  5 早强剂和速凝剂的用途
  
  早强剂和速凝剂的种类、性能、作用效果和作用机理等都存在着很大的差别,其应用场合也大不相同。
  
  在混凝土过程中,掺加早强剂可以显著提高混凝土早期强度,而且不会影响其后期强度,并可以大大缩短养护时间。因此,早强剂多被用于冬季施工、混凝土构件生产等方面。在冬季施工时,有早强要求的混凝土中一般需要添加早强剂,以缩短脱模和养护时间,施工进度,从而提高施工效率,节约混凝土施工成本。东北、华北、西北地区的冬季较长,在混凝土施工中气温有时会降至5℃以下,掺加早强剂可以避免冻害。混凝土构件生产中,为尽早张拉钢筋、模板周转和台座利用率,早强型外加剂的应用更是普遍。据统计,目前我国每年使用的早强剂总量近20万[10]。
  
  由于速凝剂的凝结时间很短,无法在初凝前很短的时间内确保混凝土搅拌良好并浇筑完成,不适用于一般的支模法浇筑混凝土工艺。因此,一般工程中不宜使用速凝剂。速凝剂大都用于喷射混凝土施工,或者用作快速堵漏材料。我国从二十世纪60年代初开始推广锚固支护新技术,并先后在普济、下坑、大瑶山等铁路工程中推广使用。实践证明,洞库等工程采用喷锚支护技术后,大大优化了工程建设速度,节省了劳力,节约了木材和混凝土用量,并减少了地下工程开挖量。如今,速凝剂在喷射、抢修和止水堵漏工程中发挥着重要作用,应用广泛。
  6 结语
  综上所述,早强剂和速凝剂是两种完全不同的混凝土外加剂,从定义、分类、作用机理和用途等各方面都有着很大的区别。但是,两种外加剂在成分、水化反应等方面却又存在很多相近的地方,非常容易引起混淆。因此,在建筑施工工程中要根据工程类型合理选用早强剂和速凝剂,并根据工程特点及要求选用合适的早强剂和速凝剂类型进行施工,防止误用、错用,以期在确保工程质量的同时避免工程事故的发生。

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