摘要：速凝剂质量的好坏主要体现在其物理化学性能上，主要指标有速凝时间、早期强度、后期强度、体积稳定性、耐久性等使用性能，以及分散均匀性、扬尘和喷射回弹率等喷射作业特征，本文针对速凝剂的作用机理进行了分析，并对速凝剂的发展进行了展望。
关键词：混凝土速凝剂；作用机理；应用技术
液态无（低）碱速凝剂解决了传统粉状高碱速凝剂影响混凝土后期强度、耐久性、高粉尘、高回弹量、喷射混凝土施工质量难以控制等诸多问题。这种新型速凝剂的成功研制和应用是混凝土速凝剂一次革命性的突破。
1 速凝剂的分类
混凝土速凝剂的分类标准很多，按照形态分为粉状和液体；按照碱含量的多少分为有碱、低碱和无碱；按照化学组成分为铝氧熟料加碳酸盐系（主要速凝成分为铝氧熟料、碳酸钠和生石灰）、硫铝酸盐系（主要成分为：偏铝酸钠、硫酸铝、氧化锌和氧化钙）、水玻璃系（主要成分为水玻璃）以及以硫酸铝为原料生产的低碱或无碱速凝剂。
2 传统速凝剂存在的问题
2.1粉状速凝剂
（1）对操作人员危害大：扬尘多，环境污染严重，具有较强的腐蚀性，对皮肤和眼睛都造成很大伤害。
（2）质量控制难以保证：在干喷工艺中，没有精细的控制系统，通常是通过手工加料，更多的是凭施工人员的经验来调节用水量，加水随意性大，速凝剂分散不均匀，混凝土品质难以保证，喷射混凝土回弹率高。
（3）长期性能差：粉状速凝剂一般碱含量较高，混凝土强度保留率较低，同时增加了后期混凝土碱集料反应的可能性。
2.2液体速凝剂
（1）铝酸盐类速凝剂：由铝工业废料和强碱性氢氧化物反应制得，属于高碱性材料，速凝剂的掺入引起水泥浆体过快凝结，阻碍混凝土正常结构的发展，引起混凝土结构产生各种缺陷，导致抗压强度损失量大；（2）硅酸盐类速凝剂：由于其具有较高的活性，能够保证它在水化过程中优先结合拌和水，并与水泥中的钙进行反应，迅速生成不溶性的硅酸钙。同时，由于此类速凝剂掺量普遍较高，会造成喷射混凝土固结后空隙增大，早期和后期强度损失较大，导致混凝土质量大幅降低，并且随着掺量增加，强度损失增大。（3）硫酸铝类速凝剂：此类速凝剂属于低碱性速凝剂，应用效果较佳，但是较高的掺量会改变混凝土中硫酸盐的平衡，对混凝土强度造成不利影响。
3 速凝剂对水泥的促凝机理
水泥的凝结过程也就是游离水的消耗过程。当粉体加水后，水首先沿着固体颗粒表面铺展开来，并附着在固体表面，对固体颗粒进行润湿，消耗大量的游离水，接着剧烈的水化反应又结合了大量的游离水，同时释放的水化热又蒸发了一定量的水。当游离水消耗到一定程度时，凝结就会发生。关于速凝剂对水泥的促凝机理，至今仍是一个颇具争议的问题。一方面是由于水泥本身凝结硬化过程的复杂性，另一方面是因为速凝剂种类较多，各类速凝剂不同的化学组成与水泥发生的化学反应过程不同。
4 混凝土速凝剂应用的注意事项
4.1液态无（低）碱速凝剂品种的适应性
液态无（低）碱速凝剂与传统高碱、粉状速凝剂相比仍属于近年来新发展起来的速凝剂产品，其综合性能也日渐趋于稳定，但仍存在很多尚未研究透彻的地方。从前述可以看出，部分速凝剂品种与不同种类水泥、掺和料以及外加剂的适应性仍存在一定的不稳定性，例如，不同种类的水泥对速凝剂的性能可能有不同的影响，试验同种类的水泥不同强度等级可能也会得到不同结果。因此，在科学研究和工程实际应用过程中仍需更多注重对混凝土速凝剂适应性问题的研究工作，在使用速凝剂之前最好针对实际工程需要开展相关的试验验证，以充分发挥速凝剂的性能，确保工程质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.2早期强度提升和后期强度损失
液态无（低）碱速凝剂在早期强度提升和后期强度损失方面相对传统速凝剂有了显著的提升，早期强度发展快，后期强度损失小。部分掺液态无（低）碱速凝剂对水泥28d砂浆强度无不利影响，甚至相对基准水泥还有所提高。但是，仍有部分产品早期强度增长比较缓慢，后期强度损失也相对较大。因此，建议在现有的速凝剂的基础上尝试进行成分调配，有机无机复合掺量优化，通过引入其它新型组分等措施进行改性。如何改善早期提升和后期强度损失，确保效果稳定，仍是今后研究的方向。
4.3液态无（低）碱速凝剂对水泥速凝机理的探讨
关于新型液态无（低）碱速凝剂速凝机理的研究观点也与传统速凝剂类似，尚无完全一致的看法。目前，在以Paglia，C.Maltese，潘志华、赵苏、丁向群等为代表的几种速凝机理观点中，通过促进水泥浆体中早期钙矾石晶体的大量生成而速凝的观点，更具普遍性。但是，由于受水泥、掺合料等水化凝结机理复杂性，以及速凝剂品种的影响，对速凝机理的研究仍有较大的空间。一方面有助于完善掺速凝剂水泥、混凝土的凝结硬化理论，另一方面理论成果也有助于反过来指导新型无（低）碱速凝剂的改性和研制，为新型速凝剂推广应用提供可靠的理论依据。
4.4液态无（低）碱速凝剂的产量及价格
我国各类混凝土外加剂生产厂家目前成百上千，但主要集中在生产减水剂、引气剂等需求旺盛的产品，速凝剂的生产厂家相对较少，产量也比较低，粉状高碱速凝剂仍占有较大的市场份额，液态无（低）碱速凝剂生产能力仍然有限，且产品质量的稳定性较差。当前，在水电、交通等行业的喷射混凝土工程中对优质液态无（低）碱速凝剂的需求旺盛，这对于研制和生产液态无（低）碱速凝剂的企事业单位来说，正是难得的历史机遇。液态无（低）碱速凝剂价格也是影响其快速发展的一个相对重要的因素。目前国内外生产的新型速凝剂性能优良，但由于当前液态无（低）碱速凝剂研发和生产成本相对偏高，且产量较低，市场价格偏高。我国目前市场上销售的国内外新型速凝剂产品的价格在3000—6000元/t之间，与传统速凝剂相比，价格偏高。
4.5新型速凝剂的掺量
混凝土外加剂的重要特点是掺量小、作用大，已成为了混凝土配比中不可缺少的组分。目前我国研制和生产的液态无（低）碱速凝剂的掺量集中在4%—12%之间，相对传统掺量4%左右仍偏高。例如，江苏博特新材料有限公司生产的SBT—N1液体速凝剂（低碱型）、SBT—N2液体速凝剂（无碱型）掺量分别为3%—6%和5%—8%。如何在确保新型速凝剂性能的前提下，适当降低其掺量是今后研究中值得探索的课题之一。
4.6喷射混凝土施工掺新型速凝剂的质量控制
在喷射混凝土施工中，速凝剂是其重要组成部分，速凝剂的质量和性能严重影响喷射混凝土的性能。目前，喷射混凝土作业主要有干喷和湿喷2种工艺，相对于干喷，湿喷具有作业粉尘低、回弹量低、施工质量容易控制等优点。将掺液态无（低）碱速凝剂配合湿喷工艺更有助于充分发挥速凝剂和湿喷工艺的优势。在喷射混凝土施工过程中需特别注意掺入混凝土中速凝剂的均匀性，掺入速凝剂不均匀时，不同区域有明显的凝结时间差异，影响速凝效果。另外，施工温度对速凝剂的性能发挥也有较大的影响。传统速凝剂当温度超过30℃以上时，速凝剂对终凝时间和后期强度产生不利影响。目前，关于温度对新型速凝剂喷射混凝土性能影响的相关报道较少，因此，温度对液态无（低）碱速凝剂性能影响也值得进行相关的研究。
结束语
（1）速凝剂的质量决定着喷射混凝土质量的好坏，喷射混凝土的发展水平受到速凝剂技术水平的限制。
（2）传统速凝剂存在着较多问题，新型速凝剂正在朝着无碱、无氯、无毒、无腐蚀性、液态、制备方便等方向研制。
（3）不同成分的速凝剂的促凝机理各不相同，最终的结果都是加速了水泥的水化进程。
参考文献
[1]甘杰忠，王玲，田培，等.合成工艺参数对液体速凝剂性能的影响[J].混凝土，2014（9）：53—56.
[2]马忠诚，汪澜，马井雨.喷射混凝土技术及其速凝剂的发展[J].混凝土，2011（12）：126—128.
[3]郑嘉贤.喷射混凝土用速凝剂发展概况及趋势[J].福建建筑，2007（5）：55—57.
论文作者:刘明
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/11/13
标签：速凝剂论文; 混凝土论文; 液态论文; 强度论文; 机理论文; 水泥论文; 性能论文; 《基层建设》2017年第24期论文;