硫鋁酸鹽在提高水泥凝固速度方面的運用

汪敏 李業(yè)中

摘要：建筑體施工過程中，經(jīng)常性地會遇到需要加快水泥凝固的問題，或者為了提高水泥強度，或者為了趕工期，或者為了提高后續(xù)施工的可靠性等等，這時需要往水泥中摻外加劑。常規(guī)無機鹽類外加劑，雖然使用效果不錯，但是對鋼結(jié)構(gòu)有一定的腐蝕性，容易導致水泥結(jié)構(gòu)滲水，也可能導致強度下降。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用，避免常規(guī)無機鹽類外加劑帶來的弊端。

關(guān)鍵詞：加快水泥凝固、硫鋁酸鹽、外加劑

正文：

水泥、混凝土等施工過程中，為了便于預拌混凝土運輸、泵送，需要減緩混凝土凝固時間。但是也經(jīng)常會遇到為了增加強度、加速施工進程，需要加快水泥混凝土凝固的速度。這時候往水泥中摻加速凝固的外加劑，成為必選項。選擇一款適合工程需要的加速凝固，而又不會影響建筑質(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的石膏，都可能造成水泥凝固時間或長或短的差異。

2、水泥細度

同樣原料、同樣成分配比，粉磨后的細度不同，凝結(jié)時間也會千差萬別。一般地，水泥越細，水化反應越快，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致開裂，會有意調(diào)整水泥顆粒級配，增加細度。

3、施工環(huán)境

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

二、各種加速凝固外加劑的作用機理：

1、偏鋁酸鈉類

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

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

3、氯化物類

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

4、硅酸鈉

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

5、有機外加劑

例如甲酰胺、三乙醇胺等。

三、實驗：

1、實驗目的是為了得到理想的硫鋁酸鹽加速凝固外加劑，通過實驗測定普通硅酸鹽水泥加入不同種外加劑后的凝結(jié)時間、抗壓強度和加速凝固的性能。

2、實驗準備：本實驗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。主要礦物是無水硫鋁酸鈣、鐵相。山東某外加劑廠家的氯化物早強劑。

3、實驗方法：

設(shè)計三份不同樣本，分別是一號樣本——普通硅酸鹽水泥，二號樣本——加入適量硫鋁酸鹽外加劑后的普通硅酸鹽水泥，三號樣本——加入氯化物早強劑的普通硅酸鹽水泥，分別進行凝結(jié)時間的測定，和抗壓強度的測試。

四、實驗結(jié)果：

1、數(shù)據(jù)分析

一般情況下，水泥的細度和強度成正比關(guān)系，水泥越細，初期強度越高。本實驗使用同一廠家、同一批次水泥，并對不同樣本測量細度，控制樣本細度偏差在允許范圍之內(nèi)。凝結(jié)時間及強度對比如下：

2、小結(jié)

山東某廠525#普通硅酸鹽水泥凝結(jié)時間較慢，初凝時間小于46min，但終凝時間較長超過2h。加入一定量的不同比例的硫鋁酸鹽后，其凝結(jié)時間會縮短。這是因為硫鋁酸鹽中的硫鋁酸鈣會立即與石膏發(fā)生反應，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)時間縮短了。同時因為凝結(jié)速度加快，3天抗壓強度相比未加外加劑的水泥，更高了。但28天后，抗壓強度基本相當。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度而展開研究和探討的，并與普通硅酸水泥部分性能進行了比較。通過實驗測試，得出以下結(jié)論：

1、水泥凝結(jié)時間與初期抗壓強度有著密切關(guān)系。

2、普通硅酸鹽水泥的凝結(jié)時間較慢。

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

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

參考文獻：

1、 張麗娜 《道路橋梁施工過程中混凝土原材料的質(zhì)量控制分析》 工程建設(shè)與設(shè)計 2019（04）121-122

2、 李業(yè)中 《預拌混凝土原材料質(zhì)量控制分析》 建筑學研究前沿 2019（03）48

3、 陳昊 《進度管理在建筑工程管理中的重要性分析》 基層建設(shè) 2019（09）90

4、 鐘明云、范志、李文科、賀斌、翟官偉、李軍 《一種有機外加劑對高含泥機制砂混凝土工作性及力學性能實驗研究》混凝土與水泥制品 2019（01）：26-30