喷射混凝土用液体速凝剂类型分析及发展趋势

李虎龙，唐明浩，李海洋，刘启鹏，王磊

（南京工程学院建筑工程学院，江苏 南京 211167）

0 引言

随着喷射混凝土施工技术的逐渐成熟，其主要的一种添加剂：水泥速凝剂（以下简称速凝剂），也逐渐广泛应用在各类工程建筑中。速凝剂主要分为两类，一类是粉体速凝剂，主要用于干法喷射混凝土，另一类是液体速凝剂，主要用于湿法喷射混凝土，人们在液态速凝剂的使用与研究过程中，发现所研发的液体速凝剂与理想中的液态速凝剂存在很大矛盾，因此液体速凝剂逐渐成为研究热点。

1 喷射混凝土用液体速凝剂类型及性能特点分析

1.1 碱性液体速凝剂

碱性液体速凝剂主要分为硅酸钠型以及硫酸盐型。 碱性液体速凝剂是最初研发出来的液体速凝剂，它的推出，对于粉体速凝剂具有极大的影响。 因为碱性液体速凝剂在施工过程中具有低粉尘、回弹率低等优点，但同时也存在含碱量较高、严重损害施工工人健康、28 d 抗压强度保有率低等问题[1-2]。

1.1.1 硅酸钠型液体速凝剂

硅酸钠型液体速凝剂以水玻璃为主要成分，并加入重铬酸钾或亚硝酸钾、三乙醇胺等成分，其具有加速混凝土的凝结硬化、抗渗性好以及使喷射混凝土早期强度增高的优点，其缺点就是使用该类型的喷射混凝土收缩率大、含碱量高且后期强度有所缺失。

1.1.2 硫酸盐液体速凝剂

硫酸盐型液体速凝剂主要由硫酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺等成分合制而成。在实际应用中掺量一般为水泥质量的3%～6%， 虽然此类液体速凝剂同样能够使喷射混凝土的凝结硬化速度变快，但其效果却通常受到水泥熟料化学成分、混合材料种类和掺量以及水泥细度等诸多因素的影响。

1.2 无碱液体速凝剂

无碱液体速凝剂主要为硫酸铝型液体速凝剂，无碱液体速凝剂不含氯离子，具有不锈蚀钢筋等优点。 但此类速凝剂存在掺量大、价格偏高、稳定性差、储存期短等缺点。

1.2.1 硫酸铝、活性氢氧化铝液体速凝剂

活性氢氧化铝是一种易溶于硫酸铝溶液的物质，且不会引入任何有害离子。 这类液体速凝剂的优点在于早期强度较高、长期强度保有率高、耐久性好等；但活性氢氧化铝作为该速凝剂中的原料并不易获得，从而导致此类速凝剂的价格偏高。 虽然该类产品在使用后喷射混凝土的耐久性好，但速凝剂自身稳定性差，储存期、使用过程中需要加入大量稳定剂，因此在高价原料的基础上进一步提高了它的成本[3]。

1.2.2 硫酸铝、氢氧化铝、氢氟酸液体速凝剂

此类速凝剂主要利用了氟离子络合铝离子的能力， 提高了溶液内铝离子或游离态铝的浓度，使硫酸铝的稳定性提高。此类速凝剂虽然拥有很好的促凝效果，但其高氟掺量又带来早期强度增长缓慢等问题。

1.2.3 硫酸铝、氟化镁铝液体速凝剂

作为氟化铝、硫酸铝的改良，此类速凝剂将氟化铝改为氟化镁铝或氟硅酸镁。其原理是当氟化镁铝加入到速凝剂中后会产生二氧化硅，使液体变得十分黏稠， 掺量过高时甚至可以使液体失去流动性。 氟铝解决了促凝和稳定的问题，同时又产生了二氧化硅，而二氧化硅则解决了早强问题。

1.2.4 硫酸铝、氟化钠液体速凝剂

氟化钠具有很好的促凝和早强作用。在速凝剂中加入氟化钠能够使混凝土的抗剪切强度提高并提高其握裹力。 此类速凝剂的优点是原料易得、生产过程简单且含碱量低、混凝土和易性好；缺点是掺量偏大且对温度较为敏感，适应性较差[4]。

2 喷射混凝土用液体速凝剂应用存在的问题

速凝剂主要应用于喷射混凝土施工,主要借助喷射机械将掺有外加剂的拌合物通过管道输送并以极快的速度喷射到结构表面而凝结硬化[5]。 水泥速凝剂自二十世纪30 年代开始生产和使用以来，已从最初研制的粉体速凝剂，逐步发展到现在的液体速凝剂。

液体速凝剂正逐步取代使用粉体速凝剂的干法喷射混凝土技术。但同时使用湿法喷射混凝土施工也存在一些问题。 混凝土拌合物易粘输送管壁，常常造成堵塞，施工人员在高架上操作存在安全隐患。 液体速凝剂如今种类繁多，但普遍存在价格偏高、储存稳定期短、掺量大等问题。

3 结语

在现代建筑工程中， 对于粉体速凝剂的需求正在逐渐减少， 对于无碱液体速凝剂的改良是我国速凝剂发展的主要趋势。 我国喷射混凝土用液体速凝剂在未来的研究在应以下几方面开展： 如何降低速凝剂中碱性物质的占比、 生产活性氢氧化铝的工艺研究、 养护温度对掺入液体速凝剂混凝土性能的影响研究、 加入氟铝络合溶液液体速凝剂的促凝机理研究、新型促凝组分的开发、如何增加液体速凝剂的稳定性等。但在此期间，碱性液体速凝剂与无碱液体速凝剂将存在一种长期共存关系。