硫鋁酸鹽在提高水泥凝固速度方面的運(yùn)用

汪敏 李業(yè)中

摘要：建筑體施工過(guò)程中，經(jīng)常性地會(huì)遇到需要加快水泥凝固的問(wèn)題，或者為了提高水泥強(qiáng)度，或者為了趕工期，或者為了提高后續(xù)施工的可靠性等等，這時(shí)需要往水泥中摻外加劑。常規(guī)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)外加劑，雖然使用效果不錯(cuò)，但是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有一定的腐蝕性，容易導(dǎo)致水泥結(jié)構(gòu)滲水，也可能導(dǎo)致強(qiáng)度下降。本文主要是研究和探討硫鋁酸鹽在提高水泥凝固速度方面的運(yùn)用，避免常規(guī)無(wú)機(jī)鹽類(lèi)外加劑帶來(lái)的弊端。

關(guān)鍵詞：加快水泥凝固、硫鋁酸鹽、外加劑

正文：

水泥、混凝土等施工過(guò)程中，為了便于預(yù)拌混凝土運(yùn)輸、泵送，需要減緩混凝土凝固時(shí)間。但是也經(jīng)常會(huì)遇到為了增加強(qiáng)度、加速施工進(jìn)程，需要加快水泥混凝土凝固的速度。這時(shí)候往水泥中摻加速凝固的外加劑，成為必選項(xiàng)。選擇一款適合工程需要的加速凝固，而又不會(huì)影響建筑質(zhì)量的外加劑，非常重要。

一、影響水泥凝固速度的幾種因素：

1、水泥成分

單純的水泥熟料粉磨以后，水化反應(yīng)的速度較快。加水后，很快就放熱并快速凝固，不便于日常施工使用，所以水泥廠在生產(chǎn)水泥的過(guò)程中，需要加入減緩水泥水化凝固的礦物質(zhì)，比如石膏等。隨著石膏等加入比例的不同，或者選擇了不同種類(lèi)的石膏，都可能造成水泥凝固時(shí)間或長(zhǎng)或短的差異。

2、水泥細(xì)度

同樣原料、同樣成分配比，粉磨后的細(xì)度不同，凝結(jié)時(shí)間也會(huì)千差萬(wàn)別。一般地，水泥越細(xì)，水化反應(yīng)越快，凝固速度越快，反之越慢。但是水泥廠為了減緩水化放熱速度，避免大體積水泥體因熱量積壓導(dǎo)致開(kāi)裂，會(huì)有意調(diào)整水泥顆粒級(jí)配，增加細(xì)度。

3、施工環(huán)境

室外工程施工，必然會(huì)受到自然環(huán)境影響。一般情況，外部氣溫高，水泥凝固速度會(huì)加快，外部氣溫低，水泥凝固速度會(huì)減緩。甚至空氣濕度等都會(huì)影響水泥凝固速度。

二、各種加速凝固外加劑的作用機(jī)理：

1、偏鋁酸鈉類(lèi)

碳酸鈉、偏鋁酸鈉、生石灰按照4：4：2配比而成。

2、硫鋁酸鹽類(lèi)

鋁酸鈉、礬泥、石灰配比而成。其中硫酸根離子與氫氧化鈣、氧化鋁急速反應(yīng)生成微細(xì)針狀的鈣礬石和次生石膏等中間產(chǎn)物。

3、氯化物類(lèi)

改變水化硅酸鈣凝膠結(jié)構(gòu)，使擴(kuò)散容易進(jìn)行，加速水化，同時(shí)，引入了氯離子增大結(jié)構(gòu)滲透性，加快了鋼筋腐蝕進(jìn)程。

4、硅酸鈉

硅酸鈉與水泥水化液相中的鈣離子反應(yīng)產(chǎn)生了可供水化硅酸鈣凝膠結(jié)晶的晶核。

5、有機(jī)外加劑

例如甲酰胺、三乙醇胺等。

三、實(shí)驗(yàn)：

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱说玫嚼硐氲牧蜾X酸鹽加速凝固外加劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定普通硅酸鹽水泥加入不同種外加劑后的凝結(jié)時(shí)間、抗壓強(qiáng)度和加速凝固的性能。

2、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：本實(shí)驗(yàn)采用的是山東某水泥廠的525#普通硅酸鹽水泥。硫鋁酸鹽外加劑基本原料是鋁礬土、石灰石等配比燒磨而成。主要礦物是無(wú)水硫鋁酸鈣、鐵相。山東某外加劑廠家的氯化物早強(qiáng)劑。

3、實(shí)驗(yàn)方法：

設(shè)計(jì)三份不同樣本，分別是一號(hào)樣本——普通硅酸鹽水泥，二號(hào)樣本——加入適量硫鋁酸鹽外加劑后的普通硅酸鹽水泥，三號(hào)樣本——加入氯化物早強(qiáng)劑的普通硅酸鹽水泥，分別進(jìn)行凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定，和抗壓強(qiáng)度的測(cè)試。

四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1、數(shù)據(jù)分析

一般情況下，水泥的細(xì)度和強(qiáng)度成正比關(guān)系，水泥越細(xì)，初期強(qiáng)度越高。本實(shí)驗(yàn)使用同一廠家、同一批次水泥，并對(duì)不同樣本測(cè)量細(xì)度，控制樣本細(xì)度偏差在允許范圍之內(nèi)。凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度對(duì)比如下：

2、小結(jié)

山東某廠525#普通硅酸鹽水泥凝結(jié)時(shí)間較慢，初凝時(shí)間小于46min，但終凝時(shí)間較長(zhǎng)超過(guò)2h。加入一定量的不同比例的硫鋁酸鹽后，其凝結(jié)時(shí)間會(huì)縮短。這是因?yàn)榱蜾X酸鹽中的硫鋁酸鈣會(huì)立即與石膏發(fā)生反應(yīng)，從而消耗了普通硅酸鹽水泥中的石膏，而石膏在普硅水泥中起緩凝作用，所以凝結(jié)時(shí)間縮短了。同時(shí)因?yàn)槟Y(jié)速度加快，3天抗壓強(qiáng)度相比未加外加劑的水泥，更高了。但28天后，抗壓強(qiáng)度基本相當(dāng)。硫鋁酸鹽外加劑在提高水泥凝固速度方面效果顯著。

五、結(jié)論與展望

本論文主要是根據(jù)硫鋁酸鹽能提高水泥早期強(qiáng)度而展開(kāi)研究和探討的，并與普通硅酸水泥部分性能進(jìn)行了比較。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得出以下結(jié)論：

1、水泥凝結(jié)時(shí)間與初期抗壓強(qiáng)度有著密切關(guān)系。

2、普通硅酸鹽水泥的凝結(jié)時(shí)間較慢。

3、在普通硅酸鹽水泥中加入硫鋁酸鹽外加劑后，對(duì)其凝結(jié)時(shí)間有較大影響。但加入硫酸鹽類(lèi)外加劑后效果更加明顯。

4、通過(guò)更加精確的實(shí)驗(yàn)，獲取更加細(xì)化的數(shù)據(jù)，可以配制出更加高效的硫鋁酸鹽外加劑。

參考文獻(xiàn)：

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