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三大速凝剂的作用机理
 

混凝土质量波动。速凝剂可使水泥在数分钟内凝结,其作用机理复杂,主要是由于速凝剂各组分之间以及这些组分与水泥中的石膏、矿物成分之间发生一系列的化学反应所致。(1) 铝氧熟料-碳酸盐系作用机理 主要反应如下: Na2CO3+CaO+H2O→CaCO3+2NaOH NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 2NaOH+CaSO4(石膏)→Na2SO4+Ca(OH)2 碳酸钠、铝酸钠与水作用生成氢氧化钠,氢氧化钠与水泥中的石膏反应生成过渡性的产物硫酸钠,使水泥浆中起缓凝作用的可溶性的浓度明显降低,此时水泥矿物组分C3A就迅速溶解进入溶液中,水化生成六角板状的C3AH6,将加速水泥浆体的凝固。上述反应所产生的大量水化热也会促进反应进程和强度发展。此外在水化初期,溶液中生成氢氧化钙、硫酸根、三氧化二铝等组分,结合而生成高硫型水化硫铝酸钙,不仅对早期强度发展产生有利影响,也会使水泥浆体中的氢氧化钙浓度降低,从而促进C3S的水化,生成水化硅酸钙凝胶相互交织搭接形成网络结构的晶体而促进凝结。

(2) 铝氧熟料-明矾石系作用机理主要化学反应如下: Na2SO4+CaO+H2O→CaSO4+2NaOH CaSO4+2NaOH→Ca(OH)2+NaSO4 NaAlO2+2H2O→Al(OH)3+NaOH 2NaAlO2+3CaO+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH 大量生成的氢氧化钠,消耗了水泥浆体中的硫酸根,促进了C3A的水化反应。水化热的发生促进了反应进程和强度的发展。氢氧化铝、硫酸钠具有促进水化作用,使C3A迅速水化生成钙矾石而加速凝结硬化。钙矾石的生成进一步的降低了液相中氢氧化钙浓度,又促进了C3S水化,生成水化硅酸钙凝胶,由此而产生了强度。由于早期大量生成的钙矾石,后期会向单硫型水化硫铝酸钙转化,致使水泥石内部空隙增加,因此,这类早期生成钙矾石产物的速凝剂均会使后期强度下降。

(3) 水玻璃系作用机理 以硅酸钠为主要成分的水玻璃系速凝剂,主要是硅酸钠与水泥水化产物氢氧化钙反应: Na2O ·nSiO2+Ca(OH)2→(n-1)SiO2+CaSiO3+2NaOH 反应中生成大量氢氧化钠,如前所述促进了水泥水化,从而迅速凝结硬化。液体速凝剂一般都是烧碱和铝矾土反应生成主要成分为偏铝酸钠的水溶液,从而起到速凝作用。因此,在水泥—速凝剂—水的体系中,由于Al2(SO4)3等电解质的竭力,以及水泥粉磨过程中所加石膏的溶解,使水化初期溶液中的硫酸根离子浓度骤增并与溶液中的Al2O3,Ca(OH)2等组分急速反应,迅速声称微针柱状的钙矾石及中间次生成物石膏,这些新生晶体的生长、发展,在水泥颗粒间交叉连生成网络状结构而速凝。同时速凝剂中的铝氧熟料及石灰,不但提供了有利的放热反应,为整个水化体系提供40o C左右的反应温度,促进了水化产物的形成和发展,从而达到速凝的效果。速凝剂对新拌混凝土性能的影响主要表现在缩短初、终凝时间,一般都可以做到3~5min内初凝,10min内终凝。常见的国内速凝剂的性能:速凝剂种类掺量/% (C*%) 水灰比 凝结时间/(min:s)强度损失/% 初凝 终凝红星Ⅰ型3 0.4 1:36 2:30 28。

 
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