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企业产品》早强剂在混凝土中的反应过程_早强剂以及对水泥性能的影响

早强剂在混凝土中的反应过程_早强剂以及对水泥性能的影响

 
目前我国较为常用的混凝土早强剂主要有氯盐系、硫酸盐系、碳酸盐系、有机物系、矿物类及复合早强剂。氯盐系早强剂对钢筋有明显的锈蚀作用,因此氯化物系早强剂应用已很少。硫酸盐系早强剂也由于钠(钾) 系早强剂本身存在难以克服的缺陷,其应用也受到很大的限制。至于目前应用的其它一些种类早强剂,或存在着早强效果不佳,或影响后期强度,或原料来源困难生产成本高等问题,其生产、应用受到限制。因此广大从事混凝土及外加剂研究的科技工作者对不含氯离子和钾、钠离子,且早强效果好的混凝土早强剂的研究、开发和应用日益关注,成为早强剂研究、开发的重点。
1 传统外加剂存在的问题
1.1 氯盐系列早强剂
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,氯化物系是效果最好的早强剂,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。
1.2 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电位绝对值下降,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、活化和早强效果则较低。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。

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