噴射混凝土用液體速凝劑類型分析及發(fā)展趨勢

李虎龍，唐明浩，李海洋，劉啟鵬，王磊

（南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院，江蘇 南京 211167）

0 引言

隨著噴射混凝土施工技術(shù)的逐漸成熟，其主要的一種添加劑：水泥速凝劑（以下簡稱速凝劑），也逐漸廣泛應(yīng)用在各類工程建筑中。速凝劑主要分為兩類，一類是粉體速凝劑，主要用于干法噴射混凝土，另一類是液體速凝劑，主要用于濕法噴射混凝土，人們在液態(tài)速凝劑的使用與研究過程中，發(fā)現(xiàn)所研發(fā)的液體速凝劑與理想中的液態(tài)速凝劑存在很大矛盾，因此液體速凝劑逐漸成為研究熱點(diǎn)。

1 噴射混凝土用液體速凝劑類型及性能特點(diǎn)分析

1.1 堿性液體速凝劑

堿性液體速凝劑主要分為硅酸鈉型以及硫酸鹽型。 堿性液體速凝劑是最初研發(fā)出來的液體速凝劑，它的推出，對于粉體速凝劑具有極大的影響。 因?yàn)閴A性液體速凝劑在施工過程中具有低粉塵、回彈率低等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在含堿量較高、嚴(yán)重?fù)p害施工工人健康、28 d 抗壓強(qiáng)度保有率低等問題[1-2]。

1.1.1 硅酸鈉型液體速凝劑

硅酸鈉型液體速凝劑以水玻璃為主要成分，并加入重鉻酸鉀或亞硝酸鉀、三乙醇胺等成分，其具有加速混凝土的凝結(jié)硬化、抗?jié)B性好以及使噴射混凝土早期強(qiáng)度增高的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)就是使用該類型的噴射混凝土收縮率大、含堿量高且后期強(qiáng)度有所缺失。

1.1.2 硫酸鹽液體速凝劑

硫酸鹽型液體速凝劑主要由硫酸鈉、氫氧化鈉、三乙醇胺等成分合制而成。在實(shí)際應(yīng)用中摻量一般為水泥質(zhì)量的3%～6%， 雖然此類液體速凝劑同樣能夠使噴射混凝土的凝結(jié)硬化速度變快，但其效果卻通常受到水泥熟料化學(xué)成分、混合材料種類和摻量以及水泥細(xì)度等諸多因素的影響。

1.2 無堿液體速凝劑

無堿液體速凝劑主要為硫酸鋁型液體速凝劑，無堿液體速凝劑不含氯離子，具有不銹蝕鋼筋等優(yōu)點(diǎn)。 但此類速凝劑存在摻量大、價(jià)格偏高、穩(wěn)定性差、儲存期短等缺點(diǎn)。

1.2.1 硫酸鋁、活性氫氧化鋁液體速凝劑

活性氫氧化鋁是一種易溶于硫酸鋁溶液的物質(zhì)，且不會引入任何有害離子。 這類液體速凝劑的優(yōu)點(diǎn)在于早期強(qiáng)度較高、長期強(qiáng)度保有率高、耐久性好等；但活性氫氧化鋁作為該速凝劑中的原料并不易獲得，從而導(dǎo)致此類速凝劑的價(jià)格偏高。 雖然該類產(chǎn)品在使用后噴射混凝土的耐久性好，但速凝劑自身穩(wěn)定性差，儲存期、使用過程中需要加入大量穩(wěn)定劑，因此在高價(jià)原料的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了它的成本[3]。

1.2.2 硫酸鋁、氫氧化鋁、氫氟酸液體速凝劑

此類速凝劑主要利用了氟離子絡(luò)合鋁離子的能力， 提高了溶液內(nèi)鋁離子或游離態(tài)鋁的濃度，使硫酸鋁的穩(wěn)定性提高。此類速凝劑雖然擁有很好的促凝效果，但其高氟摻量又帶來早期強(qiáng)度增長緩慢等問題。

1.2.3 硫酸鋁、氟化鎂鋁液體速凝劑

作為氟化鋁、硫酸鋁的改良，此類速凝劑將氟化鋁改為氟化鎂鋁或氟硅酸鎂。其原理是當(dāng)氟化鎂鋁加入到速凝劑中后會產(chǎn)生二氧化硅，使液體變得十分黏稠， 摻量過高時(shí)甚至可以使液體失去流動性。 氟鋁解決了促凝和穩(wěn)定的問題，同時(shí)又產(chǎn)生了二氧化硅，而二氧化硅則解決了早強(qiáng)問題。

1.2.4 硫酸鋁、氟化鈉液體速凝劑

氟化鈉具有很好的促凝和早強(qiáng)作用。在速凝劑中加入氟化鈉能夠使混凝土的抗剪切強(qiáng)度提高并提高其握裹力。 此類速凝劑的優(yōu)點(diǎn)是原料易得、生產(chǎn)過程簡單且含堿量低、混凝土和易性好；缺點(diǎn)是摻量偏大且對溫度較為敏感，適應(yīng)性較差[4]。

2 噴射混凝土用液體速凝劑應(yīng)用存在的問題

速凝劑主要應(yīng)用于噴射混凝土施工,主要借助噴射機(jī)械將摻有外加劑的拌合物通過管道輸送并以極快的速度噴射到結(jié)構(gòu)表面而凝結(jié)硬化[5]。 水泥速凝劑自二十世紀(jì)30 年代開始生產(chǎn)和使用以來，已從最初研制的粉體速凝劑，逐步發(fā)展到現(xiàn)在的液體速凝劑。

液體速凝劑正逐步取代使用粉體速凝劑的干法噴射混凝土技術(shù)。但同時(shí)使用濕法噴射混凝土施工也存在一些問題。 混凝土拌合物易粘輸送管壁，常常造成堵塞，施工人員在高架上操作存在安全隱患。 液體速凝劑如今種類繁多，但普遍存在價(jià)格偏高、儲存穩(wěn)定期短、摻量大等問題。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代建筑工程中， 對于粉體速凝劑的需求正在逐漸減少， 對于無堿液體速凝劑的改良是我國速凝劑發(fā)展的主要趨勢。 我國噴射混凝土用液體速凝劑在未來的研究在應(yīng)以下幾方面開展： 如何降低速凝劑中堿性物質(zhì)的占比、 生產(chǎn)活性氫氧化鋁的工藝研究、 養(yǎng)護(hù)溫度對摻入液體速凝劑混凝土性能的影響研究、 加入氟鋁絡(luò)合溶液液體速凝劑的促凝機(jī)理研究、新型促凝組分的開發(fā)、如何增加液體速凝劑的穩(wěn)定性等。但在此期間，堿性液體速凝劑與無堿液體速凝劑將存在一種長期共存關(guān)系。