混凝土速凝剂的现状及最新进展

杨 彪

（中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南 株洲 412001）

在现代建筑工程的施工建设中，速凝剂是喷射混凝土施工中的重要外加剂成分，其具有加速水泥浆液硬化以及凝结的作用，并可以有效提高混凝土喷射的早期强度，对于一些特殊工程项目的施工具有十分重要的意义，所以研发新型速凝剂是混凝土研究中的重点内容。研发新型的具有更好黏结性和工作性能的速凝剂是混凝土速凝剂的主要发展趋势，同时，在新产品的研发过程中还要降低其粉尘量以及回弹率。目前，在施工中应用比较多的有无碱或者低碱的液体速凝剂、复合型高分子速凝剂等，而且还不断有更多的性能更加突出的新型速凝剂被开发出来。

1 混凝土速凝剂现阶段的发展应用情况分析

随着混凝土喷射施工技术的发展，现阶段常用的速凝剂类型主要包括无机盐类和复合型高分子类速凝剂产品。速凝剂的早期产品多为无机盐类型，其主要原料多为硅酸盐、铝酸盐以及碳酸盐等，同时，为了改善速凝剂的物化性能，还添加了氯化钙、氟化钙以及硫酸铝等成分[1]。随着速凝剂研发力度的增强，又陆续出现了无碱以及低碱速凝剂，而这也是速凝剂发展的一个重要趋势。

与无机盐类型的混凝土速凝剂相比，高分子复合型速凝剂不仅含碱量更低，腐蚀性更小，同时，也能够更好地保持混凝土的后期强度，此外其还具有减小粉尘量和回弹率的优点，因此其相关产品的研发及应用也引起了业内的高度关注。目前，欧美等国家主要使用的是以可溶性树脂为主要成分的高分子有机速凝剂，而我国复合型高分子速凝剂的主要成分多为铝氧熟料，由于这类速凝剂在制备过程中需要添加一定的纯碱成分，造成其固体粉剂剂型存在粉尘量比较高以及干掺不均等问题，所以该类型速凝剂将以液体剂型作为其主要发展方向。

2 混凝土速凝剂的最新进展情况

2.1 新型无机低碱混凝土速凝剂的研发应用进展

新型的无机低碱无凝剂能够有效降低碱性速凝剂的腐蚀性，并在保证混凝土喷射的中后期强度的基础上使其早期强度也得到提高，从而全面提高混凝土的喷射质量，因此低碱无机速凝剂在近年来获得了较快的发展。

新型的低碱硫酸铝基速凝剂生产主要是通过溶液合成，而省去了高温煅烧环节。这种新型速凝剂能够将硅酸盐水泥的初凝时间提高到2.3 min左右，同时还有效地提高了混凝土的早期以及后期强度[2]。同时还出现了新型的硫铝酸钠基铝酸钠基速凝剂产品，其不仅加快了混凝土初凝，提高了混凝土的粘附性、流动性以及后期强度，而且还使混凝土喷射的回弹率以及粉尘量都得到了明显的降低。

新型低碱速凝剂不仅有传统的固体粉状剂型，而且还开发出了液体剂型产品，其主要成分为硅酸盐或者铝酸盐。低碱液体速凝剂能够更好地适应多种型号的水泥体系，为混凝土湿喷施工提供了便利。目前最新研制的液体速凝剂能够在保证混凝土早期以及中后期强度的基础上，将水泥初凝控制在1.3 min左右。

2.2 新型无机无碱混凝土速凝剂的研发应用进展

新型无机无碱速凝剂的成为主要是铝酸钙，其掺量一般在6%～12%之间。目前，在无碱无机速凝剂中也经常采用添加氢氧化铝或者硫酸铝成分的方式来增强混凝土喷射的早期以及后期抗压强度。同时，在固体粉状制剂的基础上，又发展出了新型的掺量在3%～10%之间的液态无碱速凝剂产品，其不仅能够更好保证混凝土喷射的后期强度，而且其操作性也更好[3]。例如以无机酸、铝盐、醇胺以及有机醇为主要成分的液态无氯无碱速凝剂不仅其腐蚀性比较低，而且能够有效缩短混凝土的凝结时间。而另一种无碱液态速凝剂的主要成为为水合硫酸盐，当其掺量控制在8%时，能够将抗压强度提高到24 MPa左右。另外还有多种新型液态无碱速凝剂产品，在保证抗压强度以及缩短初凝和终凝时间方面各具优势。

2.3 新型复合型高分子混凝土速凝剂的研发应用进展

最新的复合型高分析速凝剂主要是通过对高分子材料性能的利用来实现对混凝土黏稠度的改善，从而缩短混凝土的凝结时间。目前，在新型速凝剂中使用的高分子有机材料有可溶性的天然树脂、聚乙烯醇、丙烯酸类以及苯乙烯羟基类聚合物等[4]。同时，在这类速凝剂中也常常添加甲酸盐或者醇胺类化合物以改善速凝剂的物化性能。

在新型的高分子复合型速凝剂中，采用硫酸铝、烷链醇胺以及水溶性分散剂等原料的速凝剂产品不仅有较好的水泥体系适应性，而且能够在保证混凝土喷射后期强度的基础上使喷层厚度得到增加，达到40 cm左右。此外，采用了IVA添加剂的新型高分子复合型速凝剂能够改善对水泥的适应性，并提高水泥强度、耐久性以及黏稠性。而主要原料为铝酸盐并掺加了防结晶剂、稳定剂以及减水剂等多种组分的复合型速凝剂掺量在1.5%～3%之间时，能够将混凝土的初凝时间缩短为1 min，而其终凝时间也能够控制在4 min左右，并且对后期强度的影响很小。此外，在复合型高分子速凝剂中添加了增稠剂等组分的新型产品能够使混凝土的喷射回弹率得到有效的控制。

2.4 新型矿物系混凝土速凝剂的研发应用进展

利用煅烧煤矸石后产生的矿合物来生产的新型矿物基速凝剂不仅可以有效降低生产速凝剂的成本，而且还提高了对煤矸石的回收利用率。这种新型的矿物系速凝剂不仅促凝性能较好，而且能够使混凝土喷射的早期以及中后期强度得到提高。此外，矿物系速凝剂还可以提高混凝土的耐久性、抗渗能力以及抗冻融能力。

我国研发的新型矿物系速凝剂中，以高铝煤矸石为主要原料的低碱速凝剂能够将混凝土的初凝时间缩短至2 min左右，而其终凝时间也能够控制在4 min左右，并保证早期强度在8 MPa以上。而以矿相煤矸石为主要原料的新型速凝剂，其不仅能够保证混凝土的早期以及中后期强度，而且还可以有效缩短混凝土的初凝以及终凝时间。此外，我国还研发出了以工业炉渣、铝氧熟料以及减水剂为主要组分的速凝剂产品，其在保证混凝土强度的基础上，不仅降低了生产成本，缩短了凝结时间，而且使混凝土喷射的粉尘量和回弹率都得到了控制。

3 结语

由于传统的混凝土速凝剂具有较高的碱性和腐蚀性，会对人体造成严重的伤害，其已经难以适应新型混凝土喷射施工的要求，因此需要开发应用新型的速凝剂，降低其碱性，并提高混凝土喷射施工的早期强度，同时，还要有利于其中后期强度的提升。因此在目前的速凝剂产品基础上，还要进一步发展出更好的适应水泥体系，具有更好促凝效果，可以提高混凝土喷射的早期以及中后期强度的新型速凝剂产品，同时还要进一步降低速凝剂的毒性和腐蚀性，提高其稳定性、黏结性、环保性和经济性，丰富速凝剂的功能，发展绿色低碳型速凝剂。