促凝早强剂

促凝早强剂

促凝早强剂是指低温（-5~10℃）生产时加快菱镁水泥水化反应速度，缩短菱镁水泥初凝时间，提高制品早期强度的改性剂。在25℃以上时，菱镁水泥6h 的强度就可达到28d强度的60%-80%；10~15℃时，菱镁制品脱模时间大概要10h；5℃以下时，制品1d都无法脱模。菱镁水泥固化时间随温度降低而延长，导致生产过程中模具周转慢，生产效率低，对菱镁制品后期强度也有不利影响。加快低温生产时菱镁水泥固化速率有两个有效途径：一是提高生产温度；二是掺加适量促凝剂。不可否认，提高生产温度是提高菱镁水泥反应速率的有效方式，但成本较高。性价比高的促凝早强剂是菱镁水泥低温生产的最佳选择。

促凝和早强不是同一个概念，早强剂是指能提高菱镁水泥早期强度（1d）的改性剂；促凝剂是指能加快菱镁水泥反应速率，明显缩短初凝时间的改性剂。生产者大多希望缩短菱镁水泥初凝时间，实现早脱模，加快模具周转，提高生产效率，因此促凝是提高生产效率的关键。

低温环境下改性剂对菱镁水泥固化硬化影响可通过圆锥自由下落法和试块法进行评价。通过圆锥自由下落法比较不同试剂对菱镁水泥促凝效果，促凝效果较好的试剂再通过试块法来评价其对菱镁水泥早期强度的影响。

1、圆锥自由下落法

圆锥自由下落法是将圆模大口径朝上，放在标准厚度玻璃片上，倒入菱镁料浆震动、刮平，放在(8＋2)℃的环境中养护，具体养护时间可根据轻烧粉活性MgO 含量调整，让圆锥自由下落插入圆模，通过圆锥插入深度衡量菱镁水泥固化情况，评价促凝剂促凝效果。

圆锥自由下落法误差控制关键点：轻烧粉使用前混合均匀；料浆倒入圆模要震动，以减少气泡；组与组试件成型时间差要控制在10min以内。

2、试块法

将菱镁料浆通过标准试模（40mm×40mm×160mm）成型，通过测早期强度评价促凝早强剂早强效果。

40mm×40mm×160mm标准试模

试块法需提前预混轻烧粉，若各组试剂都是添加到料浆中，可以先配制料浆，再将料浆分到每一组里，分别加入试剂，确保每一组料浆的初始反应时间一致；若试剂需要加到卤水中，需提前称好每一组的卤水，然后加试剂和轻烧粉，尽量减少各组试件龄期时间差。

低温环境下，菱镁水泥早期强度尤其是10~17h强度发展很快，试件龄期时间差控制不好会导致实验结果出现误差。试件龄期时间差的控制是早强实验成败的关键。

对菱镁水泥有较明显的促凝效果的试剂有CaCl2、CaSO4、Na2SiO3、聚丙烯酰胺、活性硅灰等，具体的促凝机理如下：

CaCl2溶于卤水是放热过程，Ca2+可以参与反应形成一些具有早强作用的难溶钙盐，可以增加Cl-浓度，CaCl2可作为螯合剂、固化剂。

CaSO4溶解度低，Ca2+可参与反应生成难溶的钙盐，不溶解的CaSO4颗粒作为晶核促进菱镁水泥固化相5·1·8晶相形成。

Na2SiO3粘结力强，硬化后形成二氧化硅网状骨架，对菱镁水泥早期强度有促进作用。Na2SiO3种类较多，不同模数不同结构的Na2SiO3对菱镁水泥的作用也有所差别，低模数Na2SiO3与料浆反应速度快，加入菱镁水泥后，会迅速产生一些小颗粒；高模数Na2SiO3反应能力稍差，因此选择恰当模数和结构的Na2SiO3来提高菱镁水泥固化速率。

聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力，有利于分子的扩散移动。聚丙烯酰胺可缩短轻烧粉与卤水均匀混合所需时间，提高菱镁水泥稠度，对菱镁水泥有一定促凝作用。遗憾的是，掺加聚丙烯酰胺会导致菱镁水泥固化后的表面产生灰色色斑，影响制品美观。

活性硅灰可与轻烧粉形成凝胶体，改善料浆和易性，有一定促凝效果。

添加不同试剂的试件，分别试验促凝效果和不同龄期的强度，结果显示试剂的促凝作用和早强作用并非一一对应，有些试剂对菱镁水泥有促凝作用，但早期强度不高；有些试剂对菱镁水泥有早强作用，却没有促凝效果，如表3.2所示：

不同试剂的早期强度，KN

试剂CaCl2GX-0# 对照组Na2SiO3NaAlO2

17h 抗压强度18.78 20.78 16.57 15.01 16.03 提高率13.34% 25.41% -9.41% -3.26% 抗折强度 1.86 1.76 1.63 1.57 1.61 提高率14.11% 7.98% -3.68% -1.23%

2d 抗压强度45.17 48.47 42.53 40.58 38.26 提高率 6.21% 13.97% -4.58% -10.04% 抗折强度 2.43 2.88 2.37 2.11 2.03 提高率 2.53% 21.52% -10.97% -14.35%

28d 抗压强度120.25 128.07 108.66 111.96 102.45 提高率10.67% 17.86% 3.04% -5.72% 抗折强度 6.35 6.72 6.14 5.41 5.99 提高率 3.42% 9.45% -11.89% -2.44%

从表中可以看出：

a、结合促凝实验结果可知，CaCl2和GX-0#促凝增强剂都具有一定的促凝和早强作用，且对后期强度均有增强作用，但GX-0#促凝增强剂综合性能优于单组份的CaCl2；

b、Na2SiO3有促凝作用，没有增强作用，并且Na2SiO3对菱镁水泥早期、后期的抗折、抗压强度均有不利影响；

c、NaAlO2是硅酸盐水泥用促凝剂，对菱镁水泥没有促凝和早强作用。

3、GX-0#促凝增强剂

GX-0#促凝增强剂主要成分是一种高效鳌合剂，可以与Mg2+发生络合反应。通过加快Mg(OH)2的电离，加快MgO的水化，从而加快5·1·8晶相的形成。加入GX-0#促凝增强剂以后，整个反应有四个过程组成：

轻烧粉与卤水混合后，首先进行氧化镁的水化反应：

MgO+H2O ===Mg(OH)2 ①（可逆反应，存在电离平衡）

然后生成的Mg(OH)2在卤水中发生电离：

Mg(OH)2 === Mg2+ + 2OH-②(可逆反应，存在电离平衡)

然后GX-0#促凝增强剂与溶液中的Mg2+发生络合：

Mg2+ + GX-0 === Mg-GX-02+③

最后溶液中的Mg-GX-02+、Cl-、OH-、H2O共同反应生成5·1·8晶相：6Mg-GX-02+ + 2Cl- + 10 OH- + 8H2O === 5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O + GX-0 ④

上述反应过程可以看出，GX-0#促凝增强剂本身并不参与晶体的组成，只是参与了一个可以循环的络合反应，提高了溶液中Mg2+浓度，加快了反应的进程。同时由于加入GX-0#促凝增强剂，早期晶相形成较好，所以产品的后期强度也有所提高。GX-0#促凝增强剂最大的技术突破，即：不但提高产品的早期强度，缩短脱模时间，同时还可以改善晶相的发育，提高产品后期强度。