从表 ２能够准确的看出，随着石膏掺量的增加，达到一定 的促凝效果所需要的速凝剂的掺量需要逐渐增加；相 同速凝剂掺量的情况下，石膏含量多的水泥凝结时间 略长；含有二水石膏的水泥使用的速凝剂掺量略低于 含有无水石膏的水泥。

  ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎＣｅｍｅｎｔａｎｄＬｉｑｕｉｄＡｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｉｎＳｈｏｔｃｒｅｔｅ

  （１．ＪｉａｎｇｓｕＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，Ｃｈｉｎａ； ２．ＪｉａｎｇｓｕＢｏｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，Ｃｈｉｎａ）

  熟料粉磨 过 程 中 加 入 混 合 料，使 得 水 泥 中 各 种 矿物的组分 降 低，对 于 水 泥 速 凝 起 重 要 作 用 的 Ｃ３Ａ 也随之降低，是造成液体速凝剂水泥适应性问题的又 一原因。为此，作者 在 熟 料 粉 磨 过 程 中 加 入 了 ４０％ 的粉煤灰以及石膏，制得 Ｃ３Ａ含量为 ５．４％、ＳＯ３含量 为 ２．５％的水泥，然后分别外掺自制的铝酸三钙单矿， 进行凝结时间试验。试验结果见表 ４。

  控制水泥中的 ＳＯ３为 ２．５％，制成了含有不同粉煤灰掺 量的水泥，研究了水泥中矿物掺合量对于液体速凝剂

  Ｔａｂｌｅ３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌｍｉｘｔｕｒｅｉｎｃｅｍｅｎｔｏｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ

  摘要：液体速凝剂与水泥的适应性严重制约着液体速凝剂的应用，从水泥中的铝酸三钙、石膏种类以及混合材等组分的角度，分析

  影响液体速凝剂与水泥适应性的原因，提出对应的解决措施，为液体速凝剂的工程应用和技术开发提供一定的理论支持。

  ２）液体速凝剂：江苏博特新材料有限公司生产的 ＳＢＴ －Ｎ１液体速凝剂，主要成分为铝酸钠，含固量 ５１．２％。

  ３）粉煤灰：江苏华能电力公司生产的 Ｉ级粉煤灰。 ４）铝酸三钙单矿：由 ＣａＣＯ３和 Ａｌ２Ｏ３按照 ３１的 摩尔比在 １３５０℃制得［６］。 ５）石膏：化学纯的二水石膏和无水石膏。 １．２ 试验方法 水泥净浆凝结时间试验参照 ＪＣ４７７—２００５《喷射 混凝土用速凝 剂 》进 行，其 中 液 体 速 凝 剂 掺 量 按 照 水 泥质量的百分比计算。

  在我 国，水 泥 厂 中 的 混 合 材 料 掺 量、种 类 差 异 巨

  ２６％。Ｐ·Ｏ３２．５水泥中混合材平均掺量为 ２８％，最 大为 ４６％［９］。混合材使得水泥多样化，也使液体速凝

  速凝剂是能使 混 凝 土 迅 速 凝 结 硬 化 的 外 加 剂，广 泛地应用于地下工程、矿山工程、堤坝边坡加固、堵漏及 抢险等工程［１］。近年来，湿法喷射混凝土工艺由于施工 环境好、回弹量低、施工效率高等优点，正逐步取代传统 的干喷工艺［２－３］。我国幅员辽阔、山脉纵横，在建客货 共线ｋｍ。即将开工建设 的客运专线年，我国将新开工修建铁路隧道总长度超过 ２５００ ｋｍ，目前即将开工和正在设计的隧道［４］已超越 ２１００ ｋｍ。而且，由于工程耐久性指标、环保等要求提高，铁道 部已明确要求高速铁路建设中应使用液体速凝剂；因 此，对于液体速凝剂的应用研究意义重大。

  水泥水化速凝主要根据水泥矿物中铝酸三钙与 石膏的相对含量［７］，速凝剂的最大的作用就是改变这种 平衡。而相同的条件下，无水石膏比二水石膏的溶解 度大，与 Ｃ３Ａ反应生成钙矾石的速度比二水石膏更 快，被钙矾石包裹的水泥颗粒更多；因此，需要加入更 多的铝酸盐才可以做到比较好的凝结效果。

  水泥遇到水以后迅速发生水化反应，Ｃ３Ａ与石膏 在水的作用下首先生成钙矾石覆盖在水泥颗粒表面，

  阻止了 Ｃ３Ａ的进一步水化，避免了水泥的非正常凝 结。液体速凝剂加入到水泥浆体中发生了如下化学反 应［８］：

  ２．１ 石膏种类与含量的影响 熟料粉磨过程中需要加入一定量的石膏用以调节

  水泥的凝结时间。根据我们国家现行标准，普通硅酸盐水 泥中的 ＳＯ３不应超过 ３．５％，水泥生产企业一般控制水 泥中的 ＳＯ３含量为 ２．０％ ～３．０％；此外，虽然我国现行 标准规定水泥中应使用二水石膏，但是由于水泥粉磨 过程中温度很高，部分二水石膏会分解形成半水石膏 甚至无水石膏。因此，首 先 研 究 了 石 膏 的 掺 量 和 种 类对于液体速凝剂水泥适应性的影响。本试验中 石膏的掺入量 按 照 引 入 水 泥 中 ＳＯ３的 量 来 控 制，分 别选择 ２．０％、２．５％和 ３．０％３个掺量。石膏对凝结 时间的影响见表 ２。

  Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｅａｎｄｃｅｍｅｎｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｈａｔｒｅｓｔｒｉｃｔｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙｂｅｔｗｅｅｎｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒａｎｄｃｅｍｅｎｔｉｓａｎａｌｙｚｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆＣ３Ａ， ｇｙｐｓｕｍ ａｎｄｍｉｎｅｒａｌｍｉｘｔｕｒｅｉｎｃｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓａｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒ ｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ；ｌｉｑｕｉｄａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ；ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ；Ｃ３Ａ；ｇｙｐｓｕｍ；ｍｉｎｅｒａｌｍｉｘｔｕｒｅ

  （１．江苏省建筑科学研究院有限公司，南京 ２１０００８；２．江苏博特新材料有限公司，南京 ２１０００８）

  １．１ 原材料 １）水泥 熟 料：选 自 江 苏 某 水 泥 厂 的 熟 料，矿 物 成

  表 １ 熟料主要成分 Ｔａｂｌｅ１Ｍｉｎｅｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃｅｍｅｎｔｃｌｉｎｋｅｒ

  １）速凝 剂 可 以 与 水 泥 浆 体 中 的 氢 氧 化 钙 反 应 生

  ２）由于 在 水 泥 与 水 拌 合 之 后 数 分 钟 之 内 就 加 入

  了液体速凝剂，大部分的石膏还没有与 Ｃ３Ａ进 行 反 应，此时以离 子 形 式 存 在 于 水 泥 浆 体 中 的 速 凝 剂 比

  Ｃ３Ａ具有更高的活性；因此，迅速与石膏发生反应，使 之失去对 Ｃ３Ａ早期水化的抑制作用，从而使铝酸三钙 快速水化。

  ３）速凝 剂 与 水 泥 浆 体 中 的 氢 氧 化 钙 发 生 急 速 的

  表 ４ 不同 Ｃ３Ａ含量对于凝结时间的影响 Ｔａｂｌｅ４ ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣ３Ａ ｃｏｎｔｅｎｔｓｉｎｃｅｍｅｎｔｏｎｓｅｔｔｉｎｇ

  水泥中粉煤灰含量的增加，使水泥达到凝结时间指标 所需的液体速凝剂掺量逐渐增大，速凝剂的掺量最多 由 ２．５％增加至 ５％，用量增加 １倍。可见水泥中掺合 材的不确定性直接引发速凝剂掺量的增加，是影响速 凝剂与水泥适应性的重要原因。然而，大多数的水泥 混合材很难在极短的时间内参与水泥的水化反应，问题的 实质在于混合材的大量引入减少了水泥中参与早期水 化的矿物组分，尤其是降低了水泥中 Ｃ３Ａ的含量，因 此，必须从速凝剂中引进足够的铝酸盐组分才能使水 泥在短时间之内迅速凝结。 ２．３ 水泥中 Ｃ３Ａ含量

  Ｔａｂｌｅ２Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｇｙｐｓｕｍ ｏｎｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅ

  收稿日期：２０１０－０１－１３；修回日期：２０１０－０１－１８ 基金项目：江苏省建管局科研项目（ＪＧ２００５－１２） 作者简介：张建纲（１９８１—），男，山西大同人，２００７年毕业于武汉理工大学材料科学与工程学院建筑材料与工程专业，硕士，工程师，现从理混凝土化 学外加剂开发、水泥早期水化研究工作。

  水泥矿物、化学成分存在差距，加之我国普通硅酸盐水 泥中允许掺入不大于 ２０％的混合材，而且混合材品种 繁多，造成了混凝土外加剂使用的过程中的很多适应性 问题［５］，成为长期困扰各种化学外加剂研发人员以及 工程技术人员的技术难题。液体速凝剂与水泥的适应 性受水泥的影响更为显著，表现为不同的水泥所需要 的速凝剂掺量差异很大，甚至一些水泥在很高掺量的 情况下仍然不能够满足凝结时间要求，本文从水泥的组 分出发，就影响液体速凝剂对水泥适应性的一些主要 因素进行了系统的试验研究。

  从表 ４能够准确的看出，在石膏含量不｀变的情况下，水 泥中 Ｃ３Ａ含量从 ９．４％降低到 ５．４％，满足凝结时间所 需要的液体速凝剂的掺量从 ２．５％增大到 ６％，可见， 水泥中 Ｃ３Ａ含量对于速凝剂与水泥适应性的影响很 大。通常硅酸盐水泥熟料中 Ｃ３Ａ的含量波动范围在 ７％ ～１５％［６］，根据我们国家现行规范，普通硅酸盐水泥中 能够正常的使用不超过 ２０％的混合材，也就是说普通硅酸盐 水泥中 Ｃ３Ａ的含量的范围应该在 ５％ ～１２％，这样就 会造成速凝剂最佳掺量的变化范围很大，这是影响液 体速凝剂与水泥适应性的最重要的原因。