早強劑

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　　早強劑是指加速混凝土早期強度發展，並對後期強度無顯著影響的外加劑。早強劑可以在常溫、低溫荷負溫(不低於-5℃)條件下加速混凝土的硬化過程，多用於冬季施工和搶修工程。

　　早強劑是指能加速混凝土早期強度發展的外加劑。主要作用機理是加速水泥水化速度，加速水化產物的早期結晶和沉澱。主要功能是縮短混凝土施工養護期，加快施工進度，提高模板的周轉率。

• 早強劑適用範圍：

　　(1)早強劑適用於蒸養混凝土及常溫、低溫和最低溫度不低於-5℃環境中施工的有早強要求的混凝土工程。炎熱環境條件下不宜使用早強劑。

　　(2)摻人混凝土後對人體產生危害或對環境產生污染的化學物質不得用做早強劑。含有六價鉻鹽、亞硝酸鹽等有害成分的早強劑嚴禁用於飲水工程及與食品相接觸的工程。硝銨類不得用於辦公、居住等建築工程。

　　早強劑主要有無機鹽類（氯鹽類、磷酸鹽類）和有機胺及有機－無機的複合物三大類。

　　(一)氯鹽類早強劑

　　氯鹽類早強劑主要有氯化鈣、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等，其中以氯化鈣應用最廣。氯化鈣為白色粉末狀物，其適宜摻量為水泥質量的0.5％～1.0％，能使混凝土3d強度提高50％～10％，7d強度提高20％～40％，同時能降低混凝土 中水的冰點，防止混凝土早期受凍。

　　採用氯化鈣作早強劑，最大的缺點使含有Cl-離子，會使鋼筋鏽蝕，並導致混凝土開裂。為了抑制氯化鈣對鋼筋的鏽蝕作用， 常將氯化鈣與阻銹劑亞硝酸鈉（NaNO₂)複合作用。

　　(二)硫酸鹽類早強劑

　　硫酸鹽類早強劑，主要有硫酸鈉、硫代硫酸鈣、硫酸鋁、硫酸鋁鉀等，其中硫酸鈉應用較多。硫酸鈉為白色粉狀物，一般摻量為0.5％～2.0％，當摻量為1％～1.5％時，達到混凝土設計強度70％的時間可縮短一半左右。

　　硫酸鈉對鋼筋無鏽蝕作用，適用於不允許摻用氯鹽的混凝土。但由於它與氫氧化鈣作用生成強鹼NaOH,為防止鹼骨料反應，硫酸鈉嚴禁用於含有活性骨料的混凝土，同時應註意不能超量摻加，以免導致混凝土產生後期膨脹開裂破壞，並防止混凝土錶面產生“白霜”。

　　(三)有機胺類早強劑

　　有機胺類早強劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺等，其中早強效果以三乙醇胺為佳。

　　三乙醇胺為無色或淡黃色油狀液體，呈鹼性，能溶於水。摻量為水泥質量的0.02％～0.05％，能使混凝土早期強度提高。三乙醇胺對混凝土稍有緩凝作用，摻量過多會造成混凝土嚴重緩凝 和混凝土強度下降，故應嚴格控制摻量。

　　1.研究基礎與現狀

　　鑒於常用的傳統早強劑總是存在這樣或那樣的不足，許多混凝土科技工作者都在致力於新型早強劑的研究與開發。到目前雖然研究還不是很成熟，但某些方面的成果還是可喜的。主要研究的方向及思路有以下幾個方面：

　　(1)鈣鹽的早強作用開發

　　鈣鹽能降低C₃S-H₂O系統的PH值，從而加速C₃S的水化，進而加速水泥的水化及硬化。具有這一作用且不含氯離子和鈉、鉀離子的鈣鹽有硝酸鈣、甲酸鈣、溴化鈣等。其中甲酸鈣是替代氯化鈣的最佳物質。目前國外早強劑中即含有該成分。但由於甲酸鈣價格較高，目前難以被承包商所接受。硝酸鈣對硅酸鹽水泥也有較好的早強作用，只是對摻加混合材料的硅酸鹽水泥作用較弱，但相信隨著研究的深入，鈣鹽將是新型早強劑較好的發展品種之一。

　　(2)新一代有機及無機複合型早強作用的進一步探討

　　目前已經有不少以有機物和硫酸鹽或氯鹽複合的早強劑，儘管其早強及其它一系列改善混凝土性能的效果有所提高，但仍然沒有改變傳統早強劑對混凝土不利影響的一面。有機物系列早強劑本身不存在對混凝土損害性缺陷，作為早強劑應用到混凝土中主要問題是如何加強所期望的早強作用。目前很多專家認為其主要研究仍可以沿著有機物及無機物複合的方向進行，只是無機物的選擇有待更進一步研究。此外，目前已有另一種固體醇胺有機早強劑出現，其與無機早強劑的複合更加容易，因此能獲得更好的早強效果。

　　(3)具有早強功能的高價陽離子性能及作用的研究

　　水泥水化產物中多數為C-S-H凝膠體，它是由C₃S及C₂S水化而得的。由於高價陽離子對C-S-H膠體粒子的擴散雙電層有壓縮作用，可加速C-S-H膠體粒子的凝聚，因而可降低其在液相中的濃度，加速C₃S及C₂S的水化反應併進而加速水泥及混凝土的硬化進程。比如Al^{3 +} 就是一種具有上述作用的高價陽離子，也即Al^{3 +} 能加速C₃S及C₂S的水化反應，促進水泥及混凝土的硬化進程。類似的高價陽離子還有許多，一旦形成複合型早強劑產品，將是早強劑一個很好的發展方向。

　　(4)晶胚物質作為早強劑的應用實踐

　　結晶過程是能量降低過程，因而從理論上講這一過程應是自發的。但實際上，晶體自液相中析出時，需突破一能量障礙。這一能量障礙使得晶體析出有時很難自發進行，這也是過飽和溶液的存在原因。在過飽和溶液中加入極少量的同種晶體，即可使溶液迅速地析出晶體。如在水泥水化過程中加入晶體胚物質，即可降低水化產物析出的能量障礙，從而加速其析出速度。析出速度的增大可導致液相中水化產物的濃度降低，因而水化加速，相應地水泥硬化加速。晶胚物質的作用也被混凝土科技工作者註意併進行了一定的研究。試驗結果表明，在混凝土中摻加2%的磨細水泥石，可使混凝土早期強度增大10%～15% ，後期強度無不良影響。需要指出的是，在混凝土中摻加的晶胚如果是和拌制混凝土所用的同種水泥水化所得，其效果最好。

　　2.研究及開發前景

　　由上述分析可知，氯鹽及鈉(鉀)系混凝土早強劑的本身缺點使研製及開發無氯離子和鈉(鉀)早強劑勢在必行，雖然很多混凝土科技工作者已註意到氯鹽及鈉(鉀)系早強劑的缺點並已著手進行新型早強劑的開發，但適應性較強、作用效果較好、且成本低廉的無氯離子和無鈉(鉀)早強劑尚未有定型產品問世。因此，無氯離子和鈉(鉀)系混凝土早強劑的研究、開發及應用引起更多的混凝土施工、科研工作者註意。