氯盐系列早强剂主要有氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝等。其产生早强的机理主要为氯化物与水泥中的C3A作用生成不溶于水的水化氯铝酸盐,加速了水泥中的C3A水化。氯化物与水泥水化所得的氢氧化钙生成难溶于水的氯酸钙,降低液相中氢氧化钙的浓度,加速C3 S的水化,并且生成的复盐增加了水泥浆中固相的比例,形成坚强的骨架,有助于水泥石结构的形成。另外,由于氯化物多为易溶盐类,具有盐效应,可加大硅酸盐水泥熟料矿物的溶解度,加快水化反应进程从而加速水泥及混凝土的硬化。
仅以早强作用而论,氯化物系是效果{zh0}的早强剂,也是人类应用最早的混凝土早强剂。但是由于氯离子浓度增加,使钢筋与氯离子之间产生较大的电极电位,这就容易使钢筋锈蚀,因而氯盐系早强剂的应用有很大的局限性,绝大多数的混凝土工程均限制该系列早强剂的应用,我国混凝土工程规范对此有严格的限制。 2. 硫酸盐系列早强剂 硫酸盐系早强剂主要有硫酸钠、硫酸钙、硫酸铝及硫酸钾铝等。应用最多的是硫酸钠早强剂,最早出现于前苏联,多为硫酸盐化工生产中的芒硝矿下脚料。上世纪70年代初我国山东省建筑科学研究所进行了研究和开发,之后在国内普遍推广使用。
硫酸钠早强剂在较低的养护温度条件下及早期强度较低的水泥中的作用是比较明显的,同时对后期强度也有一定提高。而且不仅在常温及低温条件下加速强度增长,在蒸汽养护条件下也可提高混凝土的强度。硫酸钠的早强机理主要有以下几个方面: (1)硫酸钠是一种强电解质,能增加水泥液相的离子强度,对扩散双电层产生压缩作用。从而使ζ电位{jd1}值下降,促进水泥的凝结和硬化。 (2)在水泥水化时硫酸钠与游离氢氧化钙作用生成石膏和氢氧化钠: Na2 SO4 +Ca (OH) 2 +H2O→CaSO4 ·2H2O + 2NaOH 碱的生成提高液相的PH值,产生塑化作用,增加水泥浆的塑性强度。同时新生成的细粒二水石膏比水泥粉磨时加入的石膏对水泥水化快得多,促进较多的水化硫铝酸钙的生成: CaSO4·2H2O +C3A +H2O→3CaO·Al2O3 ·CaSO4 ·H2O 从而促进了早期强度的增长。 (3)硫酸钠与水泥水化析出的氢氧化钙反应及水泥中的C3A与SO42 - 和氢氧化钙生成钙矾石的水化反应,加速消耗了C3S水化释放的氢氧化钙,使水化进一步加快。 但是,随着我国新水泥标准的实施及我国的水泥生产逐渐与国外接轨,一些大型水泥厂采用窑外分解法新烧成技术,生成的水泥熟料强度等级提高,以及水泥中混合材料掺加量减少,已出现硫酸钠早强剂对此类水泥不起早强作用的现象。据有关专家研究认为,这主要是由于硫酸钠的早强作用在激发活性混合材料的活性、加速火山灰反应方面更强烈,而对纯熟料硅酸盐水泥激发、活化和早xx果则较低。欧美国家由于更多地应用纯熟料硅酸盐水泥,所以硫酸钠在这些国家并未作为早强剂应用;而前苏联水泥生产体系与我国类似,因此应用硫酸钠作为早强剂使用较多,这个事实可以证明之。 上述除了的硫酸钠早强剂存在的一般性问题外,硫酸钠早强剂中的钠(钾)离子本身的缺陷是近年混凝土工程界谈论的重要话题。 其中之一是,由于K+ 、Na +不与水泥水化产物化合,且其盐类均易溶解,因而较多残留于混凝土的液相中,这是混凝土表面盐析的主要原因之一。盐析使混凝土表面形成白色污染。这对于目前要求无表面装修的铁道、交通混凝土工程是不利的。更有甚者,钠盐在混凝土表层结晶发生膨胀,极有可能造成混凝土的表层开裂甚至脱落,对工程造成极大危害。因而在此类工程中限制钠(钾)系早强剂的应用。 另一个话题是有关碱———骨料反应。碱—骨料反应发生的基本条件之一是碱的存在。混凝土中碱的来源有两个:一为水泥中所含的K2O及N2O;二为外加剂带入混凝土中的K+ 、Na +。由此可见钠(钾)系早强剂有着天生的缺陷———存在导致碱———骨料反应的潜在危险。这也在很大程度上限制了此系列早强剂的使用。 3. 有机物系列早强剂 有机物系列早强剂主要有三乙醇胺、三异丙醇胺、甲醇、乙醇等等,最常用的是三乙醇胺。三乙醇胺对水泥水化作用影响的确切作用机理还不很清楚,一般认为三乙醇胺的早强作用是由于能促进C3A的水化,在C3A - CaSO4 - H2O体系中,它能加快钙矾石的生成,因而对混凝土早期强度发展有利。三乙醇胺分子中因有N原子,它有一对未共用电子,很容易与金属离子形成共价键,发生络合,与金属离子形成较为稳定的络合物。这些络合物在溶液中形成了许多可溶区,从而提高了水化产物的扩散速率。由于络合物的形成,这在水化初期必然会破坏熟料粒子表面形成的C3A水化物及其他生成物(如硫铝酸钙) ,而使C3A、C4AF溶解速率提高,与石膏的反应也会加快,迅速生成硫铝酸钙,并且使钙矾石与单硫酸型硫铝酸钙之间的转化速度加快。硫铝酸钙生成量增多,必然降低液相中Ca2 + 、Al3 +的浓度,进一步以可促进C3 S水化。 (摘录) |