3 影響速凝劑作用效果的因素

速凝劑的作用效果受多重因素的影響，這一點必須引起工程界的高度重視。下面簡要分析。

3.1 水泥品種

水泥品種不同，對速凝劑的使用效果會產(chǎn)生很大影響，具體表現(xiàn)在混凝土的凝結(jié)時間、力學(xué)強度和耐久性等方面。

如“紅星I型”速凝劑，當其摻量為水泥質(zhì)量的2.5%-4%時，對不同來源的普通硅酸鹽水泥均有很好的速凝效果，初凝在1min-3min，終凝在2min-10min，但對礦渣硅酸鹽水泥速凝效果效差。當“紅星I型”速凝劑摻量為礦渣硅酸鹽水泥質(zhì)量的4%時，初凝最長會延遲到10min以上。也有文獻報導(dǎo)過，鋁酸鹽系列(為鋁酸鈉體系，pH值為8-10)的液態(tài)堿性速凝劑應(yīng)用到不同品種水泥中，在相同摻量下，初凝時間相差2min15s，而終凝時間可相差6min28s之久。相比于堿性速凝劑，無堿(低堿)速凝劑的水泥適應(yīng)性問題更為突出。有研究表明：水泥的石膏種類和含量、鋁酸三鈣含量和水泥的細度均是影響無堿(低堿)速凝劑作用效果的重要因素。

3.2 速凝劑摻量

與其它類型混凝土外加劑一樣，速凝劑也存在著最佳摻入量。具體表現(xiàn)在摻量較低時，速凝效果不明顯，而摻量過高時，不僅造成了浪費，同時也引入了更多的不利因素（如引入過多的堿，造成混凝土后期強度損失較大等）。通常在普通硅酸鹽水泥中速凝劑的最佳摻量為2.5%-4.0%(如“紅星I型”)，若摻量超過4%，凝結(jié)時間反而延長，混凝土強度的降低也會更為嚴重。

3.3 水灰比

對于噴射混凝土來說，水灰比愈大，速凝效果愈差。較大的水灰比會增大漿體內(nèi)部水泥顆粒間的距離，不利于水化產(chǎn)物的搭接、連生，速凝劑加速凝結(jié)硬化的效果也不明顯。理論上講，復(fù)合摻加減水劑，可使水泥顆粒的分散更均勻，使水化更易進行，從而會促進速凝劑的速凝效果，但是，必須嚴加注意的是，減水劑的相關(guān)成分往往對水泥有一定的緩凝作用，往往對速凝劑的速凝效果卻存在一定的負面影響。

3.4 水泥風(fēng)化程度

水泥風(fēng)化是由于水泥顆粒吸收空氣中的水分和二氧化碳后在其表面形成水化層和碳化層的結(jié)果。噴射混凝土的施工環(huán)境和條件遠比一般混凝土差，往往水泥儲存期較長，其儲存水泥的風(fēng)化程度對速凝劑的使用效果及噴射混凝土各齡期強度的影響都比較大。因此，水泥的風(fēng)化程度的影響必須加以考慮。

4 速凝劑的工程應(yīng)用要點

使用速凝劑的目的在于使混凝土能在數(shù)分鐘甚至瞬間凝結(jié)、硬化并建立強度，滿足噴射、快速施工或止水堵漏等的特殊要求。而速凝劑的作用效果對水泥本身、速凝劑的摻量、環(huán)境因素等的依賴性都較強，在實際應(yīng)用中很容易出現(xiàn)即使使用了質(zhì)量合格的速凝劑也達不到預(yù)期效果的現(xiàn)象，還可能出現(xiàn)因混凝土凝結(jié)時間極快而又來不及完成堵漏、搶修施工的現(xiàn)象。因此，在使用速凝劑的過程中應(yīng)注意以下幾個方面的問題。

4.1 充分認識速凝劑與水泥的適應(yīng)性，正確選擇速凝劑的品種和摻量

如前所述，速凝劑存在著與水泥適應(yīng)性的問題，實際應(yīng)用中，這種適應(yīng)性問題也隨著影響因素的增多而更加復(fù)雜。具體表現(xiàn)為同一種速凝劑，其摻量、摻入時間、水泥品種、水泥中石膏品種和摻量、礦物摻合料的品種和摻量、水泥細度、水泥新鮮度、減水劑、混凝土水灰比，甚至有時集料中所含的鹽類物質(zhì)等，都會對摻入了速凝劑的混凝土的凝結(jié)時間產(chǎn)生很大影響。

研究發(fā)現(xiàn)：對于粉狀速凝劑，速凝劑先與水泥干拌均勻，再加水攪拌，效果要比加水攪拌水泥漿體后再摻入速凝劑的效果要好；采用新鮮水泥時，速凝劑的作用效果更好；速凝劑對于比表面積大的水泥的速凝效果，要比比表面積小的水泥好。

因此，對于大型噴射混凝土工程來說，為了保證施工質(zhì)量、提高效率、減少噴射失敗引起的損失，必須在施工前進行大量的試驗室試驗與試噴驗證，正確選擇速凝劑的品種、水泥品種并確定速凝劑的最佳摻量范圍。

4.2 充分認識速凝劑對混凝土強度、體積穩(wěn)定性與耐久性的影響

速凝劑可使水泥漿體的凝結(jié)時間大幅縮短，早期強度大大提高，但迅速結(jié)晶生長的水化鋁酸鈣或鈣釩石搭接并穿插其中，雖然也有大量的硅酸鹽水化產(chǎn)物填充密實大晶體搭接成的骨架，但這種硬化結(jié)構(gòu)體的密實性畢竟不如正常凝結(jié)的漿體；其次，由于過早形成的鋁酸鹽水化產(chǎn)物包覆在硅酸鹽水化產(chǎn)物表面，對其進一步水化產(chǎn)生了抑制作用；另一方面，鋁酸鹽水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性對漿體液相環(huán)境的依賴性強，易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，水化產(chǎn)物發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變后會導(dǎo)致缺陷增多，孔隙增大。因此，摻加速凝劑的混凝土，其后期抗壓強度和抗折強度往往不及不摻速凝劑的混凝土。

干縮是衡量各類混凝土外加劑品質(zhì)的一項重要指標。摻有速凝劑的混凝土，由于礦物成分早起快速水化，結(jié)合了比較多的水分，實際上干燥過程中蒸發(fā)的水分相對較少，但正是由于摻有速凝劑的混凝土早期的硬化體結(jié)構(gòu)相對較密實，毛細孔半徑相對于普通漿體中的毛細孔來說，要更細小些，因此其收縮率會增大。并且在工程應(yīng)用中，為了降低噴射混凝土的回彈率并保證達到設(shè)計強度，摻有速凝劑的混凝土的水泥用量和砂率均比普通混凝土高，致使噴射混凝土的收縮率一般比同強度等級的普通混凝土高10%-25%。

耐久性方面，由于過去噴射混凝土主要用于臨時性的噴射支護結(jié)構(gòu)，人們對其耐久性的關(guān)注較少。隨著噴射混凝土應(yīng)用領(lǐng)域的逐步擴展，以及有時要考慮配筋并需保證抗水滲透性、抗碳化性與抗氯離子滲透性等，人們對于摻有速凝劑的噴射混凝土的耐久性關(guān)注越來越多。

眾所周知，混凝土的抗?jié)B性與其內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)直接相關(guān)，摻有速凝劑的混凝土由于施工操作方面的原因，較難保證內(nèi)部質(zhì)量的均勻性，再加上本身微觀結(jié)構(gòu)方面的缺陷，導(dǎo)致混凝土密實度的波動較大。這一點在施工設(shè)計時要予以考慮，另外，也希望噴射混凝土施工技術(shù)人員正確掌握各種速凝劑的使用方法，通過選取合適的速凝劑品種與摻量，保證施工質(zhì)量。

充分認識速凝劑應(yīng)用中的幾個關(guān)鍵問題，綜合考慮速凝劑的應(yīng)用特征與具體工程特點，才能合理利用速凝劑，才可在進行摻速凝劑的混凝土或砂漿配合比設(shè)計與施工控制時做到有的放矢。

4.3 加強養(yǎng)護，采取必要措施最大程度地防止裂縫

工程上，人們普遍認為：噴射混凝土施工后立即凝結(jié)硬化，收水快，不需要養(yǎng)護。這種觀點是完全錯誤的。噴射混凝土施工后仍需至少7d以上的濕養(yǎng)護，一方面防止早期干燥收縮裂縫，另一方面也可以增進其強度發(fā)展，保證工程質(zhì)量。實際應(yīng)用中，噴射混凝土的水泥用量和砂率都很大，表面蒸發(fā)率較大時，更應(yīng)加強養(yǎng)護，以防止開裂。一般噴射混凝土在終凝后2h，即應(yīng)開始噴水養(yǎng)護。一般工程的養(yǎng)護時間不得少于7d，重要工程不得少于14d。每天噴水養(yǎng)護的次數(shù)，以保持表面90%相對濕度為準。相對濕度較高的隧道、洞室或地下、地上封閉環(huán)境中的噴射混凝土，可酌情減少噴水養(yǎng)護次數(shù)。

對于重要工程，強烈建議采用摻加鋼纖維、聚丙烯纖維等措施來提高噴射混凝土的抗裂性。

參考文獻

[1] 劉晨, 龍世宗, 鄔燕蓉, 顏碧蘭. 混凝土速凝劑促凝機理新探[J].建筑材料學(xué)報, 2000, 02:175-181.

[2] 王稷良,宋敬亮, 劉康, 王大鵬. 硫酸鋁系低堿液體速凝劑的研制[J].混凝土, 2014, 12:84-87.

[3] 張建綱. 噴射混凝土用液體速凝劑的水泥適應(yīng)性研究[J]. 隧道建設(shè),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] 賀雄飛, 張迅. 液體無堿速凝組分的速凝機理探討[J]. 隧道建設(shè), 2014,12:1131-1136.

[7] 張力冉, 王棟民, 張述雄, 劉輝, 李娟, 逄建軍. 無堿液體速凝劑與水泥的適應(yīng)性及水化促凝機理分析[J]. 硅酸鹽通報, 2014,06:1365-1371.

[8] 陳蜀東, 康勇. 水泥品種、速凝劑摻量及環(huán)境溫度對凈漿凝結(jié)時間影響的試驗研究[J]. 遼寧建材, 2010, 01:42-43.

[9] 李付剛, 潘志華, 傅秀新, 周棟梁. 高效低堿液態(tài)水泥速凝劑的性能及促凝機理研究[J]. 建井技術(shù), 2008, 06:18-20.

[10] 席耀忠. 速凝水泥漿體的速凝原因及機理探討[J]. 中國水泥, 2007, 01:52-55.

[11] 唐明, 孫亞東. 液體中性速凝劑與預(yù)拌混凝土的適應(yīng)性研究[J]. 混凝土, 2006,01:48-50.

[12] 李瓊. 低堿液體混凝土速凝劑的研究[D].北京工業(yè)大學(xué), 2003.

[13] 施惠生，孫振平，鄧凱，混凝土外加劑實用技術(shù)大全[M], 北京: 中國建材工業(yè)出版社，2007, 108-116.