混凝土早強(qiáng)劑

不同的早強(qiáng)劑或相同的早強(qiáng)劑摻入不同品種的水泥混凝土中，其作用不完全相同，這里僅取幾種早強(qiáng)劑為代表分析其作用原理。

氯鹽系早強(qiáng)劑：作用機(jī)理主要是氯化物與水泥中的C₃A的作用，生成不能溶于水的水化氯鋁酸鹽，能加速水泥中C₃A的水化。氯化物與水泥水化所形成的氫氧化鈣生成不易溶于水的氯酸鈣，降低液相中氫氧化鈣的濃度，加速C₃A的水化速度，并且生成的復(fù)鹽增加了水泥漿中固相的體積，形成內(nèi)部的骨架體系，有利于水泥石結(jié)構(gòu)的形成。同時(shí)，由于氯化物多為易溶性鹽類，具有鹽的效應(yīng)，可促進(jìn)硅酸鹽水泥熟料礦物的溶解速度，加快水化反應(yīng)進(jìn)程，從而加速混凝土拌合料的硬化速率，提高混凝土的早期強(qiáng)度。

硫酸鹽系早強(qiáng)劑：如無(wú)水硫酸鈉，溶解于水中與水泥水化產(chǎn)生的氫氧化鈣作用，生成氧化鈣和硫酸鈣。這種新生成的硫酸鈣的顆粒極細(xì)，活性比摻硫酸鈣要高的多，因而與C₃A反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣的速度要快得多。而氫氧化鈉是一種活性劑，能夠提高C₃A和石膏的溶解度，加速水泥中硫鋁酸鈣的數(shù)量，導(dǎo)致水泥凝結(jié)硬化和早期強(qiáng)度的提高。但是硫酸鹽早強(qiáng)劑對(duì)混凝土中的鋼筋有一定的腐蝕作用，包括氯鹽的早強(qiáng)劑，而且衰減水泥砂漿后期的強(qiáng)度，所以現(xiàn)在的氯鹽、硫酸鹽早強(qiáng)劑的用量逐漸減少。

混凝土早強(qiáng)劑是外加劑發(fā)展歷史中最早使用的5品種之一，其主要作用是加速水泥水化速度，促進(jìn)混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展。目前我國(guó)較為常用的早強(qiáng)劑主要有氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及復(fù)合早強(qiáng)劑?；炷猎鐝?qiáng)劑作為加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑，在工程上的需求是很大的，尤其是在冬季施工或者是在緊急搶修的工程中，同時(shí)早強(qiáng)劑的性能以及它的使用規(guī)范性也直接關(guān)系著整個(gè)工程的安全性和壽命。

常用的早強(qiáng)劑有以下三種：

1）氯化物系早強(qiáng)劑

如CaCl2，效果好，除提高混凝土早期強(qiáng)度外，還有促凝、防凍效果，價(jià)低，使用方便，一般摻量為1%~2%，缺點(diǎn)是會(huì)使鋼筋銹蝕。在鋼筋混凝中，CaCl2摻量不得超過(guò)水泥用量的1%，通常與阻銹劑NaNO2復(fù)合使用。

2）硫酸鹽系早強(qiáng)劑

如硫酸鈉，又名元明粉，為白色粉末，適宜摻量為0.5%~2%，多為復(fù)合使用，如NC，是硫酸鈉、糖鈣與青砂混合磨細(xì)而成的一種復(fù)合早強(qiáng)劑。

3） 有機(jī)物系早強(qiáng)劑

有機(jī)物系列早強(qiáng)劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇等等，最常用的是三乙醇胺。三乙醇胺為無(wú)色或淡黃色透明油狀液體，易溶于水，一般摻量為0.02%~0.05%，有緩凝作用，一般不單摻，常與其他早強(qiáng)劑復(fù)合使用。

(1)對(duì)混凝土拌合物的影響

早強(qiáng)劑一般能縮短混凝土的凝結(jié)時(shí)間，但當(dāng)水泥中鋁酸三鈣含量較低或鋁酸三鈣含量比石膏含量低時(shí)，硫酸鹽會(huì)延緩水泥的凝結(jié)時(shí)間。 早強(qiáng)劑一般不增加混凝土中的含氣量，早強(qiáng)減水劑的含氣量由減水劑的含氣量決定，如與糖鈣減水劑復(fù)合，含氣量不增加，與木鈣減水劑復(fù)合，含氣量則增加明顯。

(2)對(duì)混凝土的影響

強(qiáng)度 早強(qiáng)劑可以提高其早期強(qiáng)度；同種早強(qiáng)劑其提高的程度取決于早強(qiáng)劑的摻量、環(huán)境溫度、養(yǎng)護(hù)條件、W/C和水泥品種。對(duì)混凝土長(zhǎng)期強(qiáng)度的影響并不一致，有高也有低。早強(qiáng)劑在合理的摻量范圍內(nèi)效果較好，但摻量較大時(shí)，對(duì)混凝土的后期強(qiáng)度及耐久性等會(huì)有不利的影響。 早強(qiáng)減水劑同樣也有較好的早強(qiáng)效果，且早強(qiáng)減水劑性能優(yōu)于早強(qiáng)劑，對(duì)后期強(qiáng)度變化可以控制。三乙醇胺類可激發(fā)水泥的早強(qiáng)作用，它能加快鋁酸三鈣的水化，但延緩硅酸三鈣及硅酸二鈣的水化，摻量過(guò)大會(huì)使混凝土強(qiáng)度下降。

耐久性 硫酸鹽系早強(qiáng)劑對(duì)鋼筋無(wú)銹蝕影響，但氯化物早強(qiáng)劑中含有大量的氯離子，對(duì)鋼筋的銹蝕有促進(jìn)作用，摻量較大時(shí)，還會(huì)降低混凝土的抗化學(xué)侵蝕性、耐磨性、抗凍融能力等，并且降低混凝土的抗折強(qiáng)度，增大混凝土的早期收縮，對(duì)混凝土的后期影響不大。目前國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，已經(jīng)禁止使用帶氯化物的外加劑。為防止氯鹽對(duì)鋼筋銹蝕影響，常將阻銹劑和氯鹽復(fù)合使用。

當(dāng)使用硫酸鹽早強(qiáng)劑時(shí)，由于增加了混凝土液相中的堿度，因此應(yīng)注意當(dāng)集料中含有活性二氧化硅時(shí)，會(huì)促使堿與集料反應(yīng)的發(fā)生，引起混凝土因堿性膨脹而破壞的問(wèn)題。

三乙醇胺會(huì)增大混凝土的收縮，摻量大于0.05%時(shí)，會(huì)使后期強(qiáng)度降低，摻量越大降低越多。

早強(qiáng)減水劑由于有減水劑的作用，可以彌補(bǔ)早強(qiáng)劑的缺陷，使混凝土的內(nèi)孔微觀結(jié)構(gòu)改變，密實(shí)性提高，從而使混凝土的抗凍融性及抗摻性、抗壓、抗折、彈性模量及鋼筋粘接均有提高，在合理的摻量范圍內(nèi)，對(duì)鋼筋銹蝕無(wú)不利影響，早期收縮略有增大，在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。

抗?jié)B性 經(jīng)大量試驗(yàn)表明，硫酸鹽系列早強(qiáng)劑能提高混凝土的抗?jié)B性。

形變 早強(qiáng)劑對(duì)混凝土的形變(干縮)一般影響不大。

由于常用的傳統(tǒng)型混凝土早強(qiáng)劑本身缺陷讓國(guó)內(nèi)外很多混凝土科技工作者已重視到此類早強(qiáng)劑對(duì)混凝土存在較嚴(yán)重的質(zhì)量后果，使研制開(kāi)發(fā)無(wú)氯離子和鈉、鉀早強(qiáng)劑變成亟待解決的問(wèn)題。因此，混凝土科技研究工作者正在致力于開(kāi)發(fā)新型的早強(qiáng)劑產(chǎn)品，例如鈣鹽的早強(qiáng)作用開(kāi)發(fā)，對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)復(fù)合型早強(qiáng)作用的探討，有早強(qiáng)功能的高價(jià)陽(yáng)離子性能及作用的研發(fā)，晶胚物質(zhì)用于早強(qiáng)劑等方向的研究正在進(jìn)行著。

目前雖然很多混凝土科技工作者已注意到氯鹽及鈉(鉀)系早強(qiáng)劑的缺點(diǎn)并已著手進(jìn)行新型早強(qiáng)劑的開(kāi)發(fā)，但適應(yīng)性較強(qiáng)、作用效果較好、且成本低廉的無(wú)氯離子和無(wú)鈉(鉀)早強(qiáng)劑尚未有定型產(chǎn)品問(wèn)世。而工程上對(duì)該種產(chǎn)品有大量需求。因此，無(wú)氯離子和鈉、鉀系混凝土早強(qiáng)劑的研發(fā)前景極其廣闊。