硫铝酸盐在提高水泥凝固速度方面的运用

汪敏 李业中

摘要：建筑体施工过程中，经常性地会遇到需要加快水泥凝固的问题，或者为了提高水泥强度，或者为了赶工期，或者为了提高后续施工的可靠性等等，这时需要往水泥中掺外加剂。常规无机盐类外加剂，虽然使用效果不错，但是对钢结构有一定的腐蚀性，容易导致水泥结构渗水，也可能导致强度下降。本文主要是研究和探讨硫铝酸盐在提高水泥凝固速度方面的运用，避免常规无机盐类外加剂带来的弊端。

关键词：加快水泥凝固、硫铝酸盐、外加剂

正文：

水泥、混凝土等施工过程中，为了便于预拌混凝土运输、泵送，需要减缓混凝土凝固时间。但是也经常会遇到为了增加强度、加速施工进程，需要加快水泥混凝土凝固的速度。这时候往水泥中掺加速凝固的外加剂，成为必选项。选择一款适合工程需要的加速凝固，而又不会影响建筑质量的外加剂，非常重要。

一、影响水泥凝固速度的几种因素：

1、水泥成分

单纯的水泥熟料粉磨以后，水化反应的速度较快。加水后，很快就放热并快速凝固，不便于日常施工使用，所以水泥厂在生产水泥的过程中，需要加入减缓水泥水化凝固的矿物质，比如石膏等。随着石膏等加入比例的不同，或者选择了不同种类的石膏，都可能造成水泥凝固时间或长或短的差异。

2、水泥细度

同样原料、同样成分配比，粉磨后的细度不同，凝结时间也会千差万别。一般地，水泥越细，水化反应越快，凝固速度越快，反之越慢。但是水泥厂为了减缓水化放热速度，避免大体积水泥体因热量积压导致开裂，会有意调整水泥颗粒级配，增加细度。

3、施工环境

室外工程施工，必然会受到自然环境影响。一般情况，外部气温高，水泥凝固速度会加快，外部气温低，水泥凝固速度会减缓。甚至空气湿度等都会影响水泥凝固速度。

二、各种加速凝固外加剂的作用机理：

1、偏铝酸钠类

碳酸钠、偏铝酸钠、生石灰按照4：4：2配比而成。

2、硫铝酸盐类

铝酸钠、矾泥、石灰配比而成。其中硫酸根离子与氢氧化钙、氧化铝急速反应生成微细针状的钙矾石和次生石膏等中间产物。

3、氯化物类

改变水化硅酸钙凝胶结构，使扩散容易进行，加速水化，同时，引入了氯离子增大结构渗透性，加快了钢筋腐蚀进程。

4、硅酸钠

硅酸钠与水泥水化液相中的钙离子反应产生了可供水化硅酸钙凝胶结晶的晶核。

5、有机外加剂

例如甲酰胺、三乙醇胺等。

三、實验：

1、实验目的是为了得到理想的硫铝酸盐加速凝固外加剂，通过实验测定普通硅酸盐水泥加入不同种外加剂后的凝结时间、抗压强度和加速凝固的性能。

2、实验准备：本实验采用的是山东某水泥厂的525#普通硅酸盐水泥。硫铝酸盐外加剂基本原料是铝矾土、石灰石等配比烧磨而成。主要矿物是无水硫铝酸钙、铁相。山东某外加剂厂家的氯化物早强剂。

3、实验方法：

设计三份不同样本，分别是一号样本——普通硅酸盐水泥，二号样本——加入适量硫铝酸盐外加剂后的普通硅酸盐水泥，三号样本——加入氯化物早强剂的普通硅酸盐水泥，分别进行凝结时间的测定，和抗压强度的测试。

四、实验结果：

1、数据分析

一般情况下，水泥的细度和强度成正比关系，水泥越细，初期强度越高。本实验使用同一厂家、同一批次水泥，并对不同样本测量细度，控制样本细度偏差在允许范围之内。凝结时间及强度对比如下：

2、小结

山东某厂525#普通硅酸盐水泥凝结时间较慢，初凝时间小于46min，但终凝时间较长超过2h。加入一定量的不同比例的硫铝酸盐后，其凝结时间会缩短。这是因为硫铝酸盐中的硫铝酸钙会立即与石膏发生反应，从而消耗了普通硅酸盐水泥中的石膏，而石膏在普硅水泥中起缓凝作用，所以凝结时间缩短了。同时因为凝结速度加快，3天抗压强度相比未加外加剂的水泥，更高了。但28天后，抗压强度基本相当。硫铝酸盐外加剂在提高水泥凝固速度方面效果显著。

五、结论与展望

本论文主要是根据硫铝酸盐能提高水泥早期强度而展开研究和探讨的，并与普通硅酸水泥部分性能进行了比较。通过实验测试，得出以下结论：

1、水泥凝结时间与初期抗压强度有着密切关系。

2、普通硅酸盐水泥的凝结时间较慢。

3、在普通硅酸盐水泥中加入硫铝酸盐外加剂后，对其凝结时间有较大影响。但加入硫酸盐类外加剂后效果更加明显。

4、通过更加精确的实验，获取更加细化的数据，可以配制出更加高效的硫铝酸盐外加剂。

参考文献：

1、 张丽娜 《道路桥梁施工过程中混凝土原材料的质量控制分析》 工程建设与设计 2019（04）121-122

2、 李业中 《预拌混凝土原材料质量控制分析》 建筑学研究前沿 2019（03）48

3、 陈昊 《进度管理在建筑工程管理中的重要性分析》 基层建设 2019（09）90

4、 钟明云、范志、李文科、贺斌、翟官伟、李军 《一种有机外加剂对高含泥机制砂混凝土工作性及力学性能实验研究》混凝土与水泥制品 2019（01）：26-30