早强剂

早强剂

高分子0901班 刘海洋 0904240107

概述

混凝土外加剂之一。 混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。早强剂的主要作用在于加速水泥水化速度，促进混凝上早期强度的发展；既具有早强功能，又具有一定减水增强功能的外加剂称为早强减水剂。

国外常将早强剂称作促凝剂，字面意思是指能够缩短水泥混凝土凝结时间的外加剂，实际上也是早强剂。不过按照GB8076—1997混凝土外加剂标准，要求早强剂和早强减水剂的凝结时间之差均为正负90min，即要求早强剂或早强减水剂对混凝土凝结时间不能有太大影响。

混凝土早强剂是外加剂发展历史中最早使用的外加剂品种之一。到目前为止，人们已先后开发除氯盐和硫酸盐以外的多种早强型外加剂，如亚硝酸盐，铬酸盐等，以及有机物早强剂，如三乙醇胺、甲酸钙、尿素等，并且在早强剂的基础上，生产应用多种复合型外加剂，如早强减水剂、早强防冻剂和早强型泵送剂等。这些种类的早强型外加剂都已经在实际工程中使用，在改善混凝土性能。提高施工效率和节约投资成本方面发挥了重要作用。

由于中国国土面积大，东北、华北、西北地区常年冬期较长，需要掺加早强剂和早强减水剂来提高混凝土早期强度发展。华东、华南地区冬季气温降至10℃以下的施工中也常掺用早强剂和早强减水剂。混凝土构件生产中为尽早张拉钢筋、加快模板周转和台座利用率，早强型的外加剂更是普遍应用。据统计，目前我国每年使用的旱强剂和早强减水剂总

量逾20万吨。

早强剂的作用原理与应用

早强剂是指能够提高砂浆强度并对后期强度无显著影响的外加剂，按照其化学成分的不同，分为有机和无机两类。有机为甲酸钙、三乙醇胺、三异丙醇胺、尿素等；无机有硫酸盐、氯盐等。

不同早强剂的作用原理并不相同。硫酸盐早强剂：如无水硫酸钠，溶解于水中与水泥水化产生的氢氧化钙作用，生成氧化钙和硫酸钙。这种新生成的硫酸钙的颗粒极细，活性比掺硫酸钙要高的多，因而与C3A反应生成水化硫铝酸钙的速度要快得多。而氢氧化钠是一种活性剂，能够提高C3A和石膏的溶解度，加速水泥中硫铝酸钙的数量，导致水泥凝结硬化和早期强度的提高。但是硫酸盐早强剂对混凝土中的钢筋有一定的腐蚀作用，包括氯盐的早强剂，而且衰减水泥砂浆后期的强度，所以现在的氯盐、硫酸盐早强剂的用量逐渐减少。

早强剂按照化学成分可分为无机盐类、有机物类、有机类和无机物复合的复合早强剂三类。

甲酸钙是一种对钢筋无任何侵蚀性作用的添加剂，它的分子式为C2Ｈ2CaO4 它主要是加速水泥中硅酸三钙的水化，增加水泥砂浆的早期强度。甲酸钙对水泥砂浆强度的影响主要取决于水泥中硅酸三钙的含量。硅酸三钙少，其早强效果就好，它不会衰减水泥砂浆的后期强度，而且在低温下有一定的防冻性

在聚合物砂浆中加入早强剂主要有两个原因：一是有的施工地要求一定的施工进度，加入早强剂使它在早期具有更高的强度，以满足承受外力的要求。二是温度较低时，砂浆

的强度上的较慢，且受到冰冻时的强度越低,对砂浆的危害越大，砂浆在早期低强度时受冻破坏可造成砂浆的永久性破坏，所以在较低温度下必须添加早强剂。

但在低温下即使加入早强剂也会降低水泥砂浆的强度。一是因为在温度较低环境下施工，水化速度较慢，影响施工的效率。当温度低于冰点，水变成冰，体积膨胀，容易出现空鼓，脱落等现象发生。水分挥发后，内部空隙增大，砂浆的强度明显降低。二是砂浆的强度主要取决于水泥与水的反应速率和反应时间。在低于0℃下施工，水分结冰。当然，水化反应属放热反应，有一定水化温度，水泥反应效率降低。高于0℃以上融化，继续水化反应，由此循环水泥的强度必然下降。三是一般可再分散乳胶粉的最低成膜温度为0<>

早强剂配方及成本分析

复合早强剂

配方（%）：亚硝酸钠1，二水石膏2，三乙醇胺或二乙、三乙醇胺混合液0.05。

制法：将亚硝酸钠和三乙醇胺按规定比例先溶于少量水中，配制成较浓的溶液。然后按每次搅拌所需要量，与拌和用水一起加入搅拌机内。二水石膏是将每次搅拌所需的用量，先与搅拌机内的水混合，然后再加入砂、石、水泥一起搅拌即可。

成本分析：亚硝酸钠 2500—3500元/吨

二水石膏 1998元/吨

三乙醇胺 12768元/吨

根据上述价格计算成本：亚硝酸钠：二水石膏：三乙醇胺 1:2:0.05---20:40:1

成本:820+1310+209=2339-------1148+1310+209=2667

成本为 2339—2667元/吨

分类

1)氯盐早强剂

氯盐早强剂的组成主要包括氯化钙、氯化钠、氯化铝等。合理掺加氯盐类早强剂，会对混凝土的早期强度发展有利。

氯盐类早强剂是应用历史最长、应用效果最显著的早强剂品种。不过氯盐类的早强剂只准在不配刚筋的素混凝土中掺加，对于钢筋混凝土，特别是颈应力钢筋混凝上，以及有金属预埋件的混凝土中，要慎重使用这类外加剂，限制Cl-含量的引入量，甚至要禁止使用。

2)硫酸盐早强剂

常用的硫酸盐早强剂为硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙。掺硫酸盐早强剂的混凝土要注意预防泛碱和白华现象。硫酸盐的掺量应通过实验确定，以免引起碱集料反应破坏或硫酸盐过量产生的侵蚀破坏。

3)硝酸盐和亚硝酸盐早强制

硝酸盐和亚硝酸盐均对水泥水化过程起促进作用。这些盐类不仅能作为混凝土的早强

剂组分，而且可以作为混凝土防冻剂组分使用。我国曾生产应用过以硝酸盐和亚硝酸盐为主的许多品种的早强剂或防冻剂，如亚硝酸钙一硝酸钙，硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙，以及亚硝酸钙一硝酸钙一氯化钙一尿酸等。

亚硝酸钠的掺入还可以防止混凝土内部钢筋的锈蚀，其原因是可以促使钢筋表面形成致密的保护膜。所以氯盐早强剂或氯盐防冻剂中常复合有亚硝酸钠组分。

4)有机化合物早强剂

最常用的有机化合物早强剂为三乙醇胺。三乙醇胺是一种表面活性剂，掺入水泥混凝土中，在水泥水化过程中起催化剂的作用，它能够加速C3A的水化和钙矾石的形成。三乙醇胺常与氯盐早强剂复合使用，早强效果更佳。常用的有机化合物早强剂还有甲酸钙、乙酸和乙酸盐等。另外，实际应用中三异丙醇胺也同样具有一定早强性能，同时对混凝土后期强度也有比较明显的提高。

5)复合型早强剂和早强减水剂

通过对各种早强剂组分之间的复合，以及早强剂组分与减水剂组分之间的复合，可以收到比单一早强剂更好的改性效果，如：大幅度提高混凝土的早期强度发展速率；既能较好地提高混凝土的早期强度，又对混凝土后期强度发展带来好处；既具有一定减水作用，又能大幅度加速混凝土早期强度发展；既能起到良好的早强效果，又能避免有些早强组分引起混凝土内部钢筋锈蚀等。

应用注意：该类型的外加剂一般在生产水泥的时以助磨剂的形式添加。同时也需要注意外加剂之间的相互作用。

早强剂的发展方向

早强剂尽管生产和应用历史较长，但随着人们对氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子和碱金属离子等对混凝土性能和长期稳定性潜在危害的认识程度的加深，以及大掺量矿渣粉或粉煤灰混凝土的开发，在早强剂方面还需做大量的工作。

1)非氯盐、非硫酸盐类早强剂及复配外加剂的生产和应用。

2)低氯离子、低硫酸根离子、低碱金属离子含量的早强剂及复配外加剂的生产和应用。

3)大掺量矿渣粉或粉煤灰混凝土早强型外加剂的研制。

4)开展早强剂与水泥掺合料适应性的研究，以更科学地选择早强剂，收到最佳和最经济的应用效果。