粉体速凝剂

研究无碱速凝剂的性能。

（1）无碱速凝剂掺量对凝结时间的影响。

一般来说，水泥凝结时间随着凝剂混合量的增加而缩短。选用基准水泥，研究了无碱速凝剂混合量对水泥凝结时间的影响，结果见表1。从表1可以看出，无碱速凝剂与水泥混合时，凝结时间随着混合量的增加而缩短。当无碱速凝剂混合量为4%时，初凝时间超过5min，最终凝结时间超过12min，不符合标准要求。速凝剂混合量增加，凝结时间越短。

无碱速凝剂的促凝机制。

（1）碱速凝剂的促凝机制。

碱性速凝剂的速凝机理主要是碱金属（主要是NaOH）含量高，溶解后释放大量强碱性氢氧化物，由于硅酸盐和铝酸盐在强碱溶液中易溶，其溶液浓度随pH值的增加而开始增加，因此碱性速凝剂可促进水泥矿物的水化，特别是C3S和C3A，同时形成不溶性钙盐或氢氧化钙，释放大量的水化热。水泥石膏和水泥矿物初始水化Ca2+和加入Alo2-化合物迅速产生大量水化铝酸钙晶体，骨架产物增加，Ca2+浓度降低，C3S溶液界面浓度差，C3S表面离子将继续进入溶液，C3S初始水化膜和双层阻碍水化作用减弱或消除，诱导期缩短或消失，C3S迅速水化。Naalo2溶于水放热，水化铝酸钙结晶放热快，C3S水化放热快。这些放热反应结合在一起，使水泥浆体温度急剧升高，进一步促进水泥水化反应的发展。

（2）无碱速凝剂促凝机理。

无碱速凝剂的促凝机理不同于有碱速凝剂。无碱速凝剂的加入促进了C3S和C3A的水化，达到了促凝效果。

与无碱速凝剂混合的水泥浆在水化早期产生大量的Alo2-和SO42-。速凝剂中的R-(负离子，主要是SO42-)和SO42-可以消耗部分Ca2+，Al3+可以消耗部分OH-离子，降低Ca(OH)2的结晶能垒，使C3S表面的双电层难以形成；由于Ca2+的消耗，C-S-H的C/S值小，渗透性增加，水可以通过C-S-H扩散到C3S内部，产品容易迁移到C-S-H外部。在上述两个原因的共同作用下，C3S的诱导期消失；速凝剂中的有机物可以降低AFT的核势垒，反应产生的次生石膏可以与C3A发生反应，并在整个水泥浆中迅速沉淀大量的AFT，从而加速C3A的水化[2][3]。同时，速凝剂中的有机物可以加速C3S的水化反应。C3S的快速水化和放热，C3A的快速水化和放热，以及水化产物的快速结晶和放热。这些放热反应结合在一起，使水泥浆的温度急剧升高，进一步促进水泥水化反应的发展；水化产物的形成结合了大量的游离水，使水泥迅速失去流动性。钙矾石晶体形状短，随机取向，无序分布在整个硬化体空间。钙矾石空间网格周围填充了大量的水化硅酸钙凝胶。同时，水化产物的结晶不断生长，相互交错，形成紧密的网络结构，使水泥浆迅速凝结硬化，并与硅酸盐矿物水化后产生的C-S-H凝胶相结合，大大提升了水泥硬化浆的密实度[4]。

硬化混凝土耐软水侵蚀。

(一)软水侵蚀及评价方法。

溶解性侵蚀（简称溶解性侵蚀），又称软水侵蚀，是由于水泥石中决定结晶强度的化合物被溶解沉淀而产生的。溶解性腐蚀可降低液相石灰浓度，导致水泥水化产物分解，增加混凝土孔隙率，降低强度。一般情况下，混凝土的溶解性腐蚀相当缓慢，但当水质很软，离子含量低，水处于流动状态时，混凝土的溶解性腐蚀率明显加快。

软水对混凝土的侵蚀和破坏主要有两种形式，一种是压力水作用下的渗透和腐蚀，另一种是流动水对混凝土表面的接触和腐蚀。[5]减缓渗透和腐蚀过程最有效的方法是浇筑密实、孔隙较少的混凝土，使环境水难以在混凝土缝隙中形成渗流或渗流，经过一定时间后产生自愈效果。对于接触和腐蚀，混凝土表面层是由于环境水的作用而首先被腐蚀破坏的。混凝土表面致密，内部混凝土可有足够的Ca2+，OH离子不断补充混凝土表面水泥石因腐蚀而流失的Ca2+、OH离子和混凝土表面水泥石的剥落。在流动的水中，溶蚀失去Ca2+，OH离子是不可避免的。

武汉大学对水工混凝土的耐软水侵蚀性进行了模拟试验研究[6]，用模拟加速试验装置评价混凝土的耐软水侵蚀性，用搅拌机搅拌水模拟水流。用砂浆试件代替混凝土试件，尺寸为100mm×35mm×8mm，用支架固定在水中。试验用水为去离子水，每3天更换一次。更换水时，对腐蚀水进行取样和化学分析。根据实际工程中混凝土表面的腐蚀破坏情况，选择试件的质量损失、总盐溶解量和CaO溶解量来评价混凝土表面的腐蚀特性。

(2)掺碱速凝剂硬化混凝土，耐软水侵蚀。

隧道初始支护采用碱速凝剂，原开挖面渗水量大。喷涂支护完成后，仍有水不断渗水，在渗水路线处产生大量白色晶体。经分析，其主要成分为Ca2CO3，含量占95%，碱含量(以Na+计)占3%。原因是硬化混凝土中大量Na+溶出导致混凝土内部离子环境失衡，Ca(OH)2溶出大量，遇空气反应沉淀。大量晶体沉淀降低了原混凝土的结构强度。同时，在排水孔内积聚容易造成透水管道堵塞，破坏隧道防水层水压过高，造成漏水。

(3)混合无碱速凝剂硬化混凝土，耐软水侵蚀。

使用无碱速凝剂未发现5.2条所述现象。

(4)试验比较。

胶砂试件采用碱无碱速凝剂制成。标准养护3d后，用30d软水浸泡，每3d更换一次去离子水，进行质量损失比较试验。同时，成型试件标准养护28d钻芯，加工成φ100mm×50mm圆柱体试件，真空饱水后测试初始电阻。试验结果如下。