王泽川1 刘宇驰2
（葛洲坝集团试验检测有限公司 443002）
摘要：非碱性速凝剂代表了速凝剂发展的方向，但因掺量大、成本高一直制约着其被广泛应用。本文结合工程施工实践，通过对比试验分析了非碱性速凝剂在喷射混凝土生产施工中相比碱性速凝剂在强度、回弹率方面的比较优势和应用效果，为科学、合理地使用非碱性速凝剂从而提高工程综合效益提供参考。
关键词：非碱性速凝剂；喷射混凝土；应用效果
前言
速凝剂能使混凝土迅速凝结、硬化并产生强度，以满足其快速施工的特殊要求，主要应用于喷射混凝土。喷射混凝土广泛应用于边坡、隧道、地下洞室的支护施工以及堵漏、抢险加固等应急施工。传统的碱性速凝剂具有腐蚀性，对施工环境和人体健康危害较大，并且会降低喷射混凝土硬化后的强度和耐久性能；而非碱性速凝剂对施工环境和人体健康危害很小，对混凝土硬化后的强度和耐久性影响很小甚至不降低。因此，发展和推广使用非碱性速凝剂既是环境保护和劳动人员身体健康保护的需求，也工程实体性能提高和工程技术进步的需求。
本文结合国内某水电站工程施工实践，通过对比试验分析了非碱性速凝剂在喷射混凝土生产施工中相比碱性速凝剂在强度、回弹率方面的比较优势和应用效果，为科学、合理地使用非碱性速凝剂从而提高工程综合效益提供参考。
1、速凝剂作用、种类和反应机理
速凝剂能使喷射混凝土快速凝结硬化，防止喷射混凝土因重力脱落，减少回弹损失，提高喷射混凝土在潮湿甚至含水岩层中的适应性能，加快施工速度。目前常用的速凝剂主要分为碱性速凝剂和非碱性速凝剂（也称无碱速凝剂）。
传统的碱性速凝剂主要以铝酸盐类速凝剂为代表，其水溶液呈碱性，掺量通常为水泥用量的3%～6%。其反应机理是：速凝剂直接参与硅酸盐水泥水化过程，通过水化产生大量OH-离子与水泥中的石膏（CaSO4）结合生成Na2SO4等，阻止水泥颗粒表面形成钙矾石，使石膏失去缓凝作用，从而使水泥中的铝酸三钙立即进入溶液并水化，加速水泥浆凝固，从而使喷射混凝土迅速凝结硬化并形成早期强度。这种早期强度主要是由水化过程中形成的相对疏松的铝酸盐水化物结构提供的，后期虽然有硅酸三钙和硅酸二钙水化物填充加固，但已使硅酸盐颗粒分离，降低了水泥水化的最终强度（通常降低20%～30%）。
非碱性速凝剂主要成分是硫酸铝，并添加了一些稳定剂等其他成分，其水溶液呈酸性，掺量通常为水泥用的5%～8%。其反应机理是：速凝剂通过水化产生大量Al3+离子，促进水泥中的铝酸三钙加速水化，并在稳定剂成分的作用下形成相对稳定的铝酸盐水化物结构，对硅酸盐颗粒的破坏较小，对后期硅酸三钙和硅酸二钙水化物的填充加固作用影响较小，因此水泥水化的最终强度降低较小（通常在10%以内）。
2、喷射混凝土性能的影响因素
2.1水泥
水泥的品种、强度等级、凝结时间对喷射混凝土的强度和凝结时间影响很大。
2.2 速凝剂
速凝剂的品种、掺量对喷射混凝土的凝结时间、强度和回弹率影响很大，其掺量又因施工部位的地形条件不同（如边坡、边墙、顶拱等）而不同。在一定范围内速凝剂掺量越大，喷射混凝土的凝结时间越短、早期强度越高、后期强度越低、回弹率越小，但掺量过大时可能反而导致喷射混凝土凝结时间变长、早期强度变低、后期强度过低、回弹率变大。因此必须根据实际施工条件和施工工艺，通过室内试验和施工现场生产性试验优选出合适的速凝剂品种和掺量。
2.3 配合比
喷射混凝土的配合比尤其是水胶比对喷射混凝土的施工工作性能、强度和回弹率影响很大。
本文重点对比讨论不同品种速凝剂对喷射混凝土强度、回弹率的影响。
3、试验内容
本次试验选在该水电站工程某正在开挖施工的导流洞边墙进行，洞内环境潮湿，开挖面岩层含水较多，具有较好的典型性。
本次试验所用原材料采用该水电站工程实际在用的某品牌P·O42.5水泥、就地开采加工的人工砂和5mm～15mm细石、某品牌缓凝高效减水剂，其各项物理化学指标均满足相关规范要求；速凝剂选用国内某两个知名厂家生产的碱性速凝剂和非碱性速凝剂各一种，品质检测结果详见表1；速凝剂掺量在前期室内试验成果的基础上统一选用碱性速凝剂掺量4%、非碱性速凝剂掺量6%；喷射混凝土配合比统一采用该水电站工程实际在用的某湿喷混凝土施工配合比，详见表2。试验成果详见表3。
表1 速凝剂品质检测结果统计表
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论文作者:王泽川1,刘宇驰2
论文发表刊物:《河南电力》2019年2期
论文发表时间:2019/10/14
标签：碱性论文; 混凝土论文; 速凝剂论文; 水化论文; 强度论文; 水泥论文; 硅酸论文; 《河南电力》2019年2期论文;