混凝土速凝劑的現(xiàn)狀及最新進展

楊 彪

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊，湖南 株洲 412001）

在現(xiàn)代建筑工程的施工建設中，速凝劑是噴射混凝土施工中的重要外加劑成分，其具有加速水泥漿液硬化以及凝結(jié)的作用，并可以有效提高混凝土噴射的早期強度，對于一些特殊工程項目的施工具有十分重要的意義，所以研發(fā)新型速凝劑是混凝土研究中的重點內(nèi)容。研發(fā)新型的具有更好黏結(jié)性和工作性能的速凝劑是混凝土速凝劑的主要發(fā)展趨勢，同時，在新產(chǎn)品的研發(fā)過程中還要降低其粉塵量以及回彈率。目前，在施工中應用比較多的有無堿或者低堿的液體速凝劑、復合型高分子速凝劑等，而且還不斷有更多的性能更加突出的新型速凝劑被開發(fā)出來。

1 混凝土速凝劑現(xiàn)階段的發(fā)展應用情況分析

隨著混凝土噴射施工技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段常用的速凝劑類型主要包括無機鹽類和復合型高分子類速凝劑產(chǎn)品。速凝劑的早期產(chǎn)品多為無機鹽類型，其主要原料多為硅酸鹽、鋁酸鹽以及碳酸鹽等，同時，為了改善速凝劑的物化性能，還添加了氯化鈣、氟化鈣以及硫酸鋁等成分[1]。隨著速凝劑研發(fā)力度的增強，又陸續(xù)出現(xiàn)了無堿以及低堿速凝劑，而這也是速凝劑發(fā)展的一個重要趨勢。

與無機鹽類型的混凝土速凝劑相比，高分子復合型速凝劑不僅含堿量更低，腐蝕性更小，同時，也能夠更好地保持混凝土的后期強度，此外其還具有減小粉塵量和回彈率的優(yōu)點，因此其相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及應用也引起了業(yè)內(nèi)的高度關(guān)注。目前，歐美等國家主要使用的是以可溶性樹脂為主要成分的高分子有機速凝劑，而我國復合型高分子速凝劑的主要成分多為鋁氧熟料，由于這類速凝劑在制備過程中需要添加一定的純堿成分，造成其固體粉劑劑型存在粉塵量比較高以及干摻不均等問題，所以該類型速凝劑將以液體劑型作為其主要發(fā)展方向。

2 混凝土速凝劑的最新進展情況

2.1 新型無機低堿混凝土速凝劑的研發(fā)應用進展

新型的無機低堿無凝劑能夠有效降低堿性速凝劑的腐蝕性，并在保證混凝土噴射的中后期強度的基礎上使其早期強度也得到提高，從而全面提高混凝土的噴射質(zhì)量，因此低堿無機速凝劑在近年來獲得了較快的發(fā)展。

新型的低堿硫酸鋁基速凝劑生產(chǎn)主要是通過溶液合成，而省去了高溫煅燒環(huán)節(jié)。這種新型速凝劑能夠?qū)⒐杷猁}水泥的初凝時間提高到2.3 min左右，同時還有效地提高了混凝土的早期以及后期強度[2]。同時還出現(xiàn)了新型的硫鋁酸鈉基鋁酸鈉基速凝劑產(chǎn)品，其不僅加快了混凝土初凝，提高了混凝土的粘附性、流動性以及后期強度，而且還使混凝土噴射的回彈率以及粉塵量都得到了明顯的降低。

新型低堿速凝劑不僅有傳統(tǒng)的固體粉狀劑型，而且還開發(fā)出了液體劑型產(chǎn)品，其主要成分為硅酸鹽或者鋁酸鹽。低堿液體速凝劑能夠更好地適應多種型號的水泥體系，為混凝土濕噴施工提供了便利。目前最新研制的液體速凝劑能夠在保證混凝土早期以及中后期強度的基礎上，將水泥初凝控制在1.3 min左右。

2.2 新型無機無堿混凝土速凝劑的研發(fā)應用進展

新型無機無堿速凝劑的成為主要是鋁酸鈣，其摻量一般在6%～12%之間。目前，在無堿無機速凝劑中也經(jīng)常采用添加氫氧化鋁或者硫酸鋁成分的方式來增強混凝土噴射的早期以及后期抗壓強度。同時，在固體粉狀制劑的基礎上，又發(fā)展出了新型的摻量在3%～10%之間的液態(tài)無堿速凝劑產(chǎn)品，其不僅能夠更好保證混凝土噴射的后期強度，而且其操作性也更好[3]。例如以無機酸、鋁鹽、醇胺以及有機醇為主要成分的液態(tài)無氯無堿速凝劑不僅其腐蝕性比較低，而且能夠有效縮短混凝土的凝結(jié)時間。而另一種無堿液態(tài)速凝劑的主要成為為水合硫酸鹽，當其摻量控制在8%時，能夠?qū)⒖箟簭姸忍岣叩?4 MPa左右。另外還有多種新型液態(tài)無堿速凝劑產(chǎn)品，在保證抗壓強度以及縮短初凝和終凝時間方面各具優(yōu)勢。

2.3 新型復合型高分子混凝土速凝劑的研發(fā)應用進展

最新的復合型高分析速凝劑主要是通過對高分子材料性能的利用來實現(xiàn)對混凝土黏稠度的改善，從而縮短混凝土的凝結(jié)時間。目前，在新型速凝劑中使用的高分子有機材料有可溶性的天然樹脂、聚乙烯醇、丙烯酸類以及苯乙烯羥基類聚合物等[4]。同時，在這類速凝劑中也常常添加甲酸鹽或者醇胺類化合物以改善速凝劑的物化性能。

在新型的高分子復合型速凝劑中，采用硫酸鋁、烷鏈醇胺以及水溶性分散劑等原料的速凝劑產(chǎn)品不僅有較好的水泥體系適應性，而且能夠在保證混凝土噴射后期強度的基礎上使噴層厚度得到增加，達到40 cm左右。此外，采用了IVA添加劑的新型高分子復合型速凝劑能夠改善對水泥的適應性，并提高水泥強度、耐久性以及黏稠性。而主要原料為鋁酸鹽并摻加了防結(jié)晶劑、穩(wěn)定劑以及減水劑等多種組分的復合型速凝劑摻量在1.5%～3%之間時，能夠?qū)⒒炷恋某跄龝r間縮短為1 min，而其終凝時間也能夠控制在4 min左右，并且對后期強度的影響很小。此外，在復合型高分子速凝劑中添加了增稠劑等組分的新型產(chǎn)品能夠使混凝土的噴射回彈率得到有效的控制。

2.4 新型礦物系混凝土速凝劑的研發(fā)應用進展

利用煅燒煤矸石后產(chǎn)生的礦合物來生產(chǎn)的新型礦物基速凝劑不僅可以有效降低生產(chǎn)速凝劑的成本，而且還提高了對煤矸石的回收利用率。這種新型的礦物系速凝劑不僅促凝性能較好，而且能夠使混凝土噴射的早期以及中后期強度得到提高。此外，礦物系速凝劑還可以提高混凝土的耐久性、抗?jié)B能力以及抗凍融能力。

我國研發(fā)的新型礦物系速凝劑中，以高鋁煤矸石為主要原料的低堿速凝劑能夠?qū)⒒炷恋某跄龝r間縮短至2 min左右，而其終凝時間也能夠控制在4 min左右，并保證早期強度在8 MPa以上。而以礦相煤矸石為主要原料的新型速凝劑，其不僅能夠保證混凝土的早期以及中后期強度，而且還可以有效縮短混凝土的初凝以及終凝時間。此外，我國還研發(fā)出了以工業(yè)爐渣、鋁氧熟料以及減水劑為主要組分的速凝劑產(chǎn)品，其在保證混凝土強度的基礎上，不僅降低了生產(chǎn)成本，縮短了凝結(jié)時間，而且使混凝土噴射的粉塵量和回彈率都得到了控制。

3 結(jié)語

由于傳統(tǒng)的混凝土速凝劑具有較高的堿性和腐蝕性，會對人體造成嚴重的傷害，其已經(jīng)難以適應新型混凝土噴射施工的要求，因此需要開發(fā)應用新型的速凝劑，降低其堿性，并提高混凝土噴射施工的早期強度，同時，還要有利于其中后期強度的提升。因此在目前的速凝劑產(chǎn)品基礎上，還要進一步發(fā)展出更好的適應水泥體系，具有更好促凝效果，可以提高混凝土噴射的早期以及中后期強度的新型速凝劑產(chǎn)品，同時還要進一步降低速凝劑的毒性和腐蝕性，提高其穩(wěn)定性、黏結(jié)性、環(huán)保性和經(jīng)濟性，豐富速凝劑的功能，發(fā)展綠色低碳型速凝劑。