第三章 早强剂

掺量4%以上会使水泥速凝。
氯化钙使混凝土的收缩明 显增大。掺量0.5%收缩约增加
50%，掺2.5%达到115%，掺3%增加至165%。
2. 氯化钠 与氯化钙的作用相似，但浓度增加时，能使混凝土强度
降低，并对钢筋锈蚀加剧。在钢筋混凝土中使用必须按规定
复合组锈剂。也是一种很好的降低冰点的防冻材料。 价格便宜、来源广泛。在掺量相同时，氯化钠降低冰点
1：2.5:3.7 1:2.5:3.7 1:2.5:3.7 1:2.5:3.8 1:2.5:3.7 1:2.5：:37
0.65 0.63 0.62 0.65 0.60 0.65
132/169 232/125 146/187 220/119
(2) 对混凝土收缩性能影响 掺入无机盐类早强剂，由于促进了早期的水化，混凝
合的早强减水剂可以使混凝土的含气量提高到3% ～ 4%。
而早强剂如与高效减水剂复合一般不会增加混凝土含气量。
3.3.2 早强剂及早强减水剂对硬化混凝土性能的影响
（1）对混凝土强度的影响
早强剂对混凝土的早期强度有十分明显的影响，1d、3d、 7d强度都能大幅度提高。
木钙硫酸钠复合早强剂性能
配合比
早强 剂掺 量% 0 2.0 2.5 2.5 3.0 5.0
增加。
3.1.3 复合型早强剂 无机材料与无机材料的复合，也可以是有机材料与无机 材料的复合或有机材料与有机材料的复合。 如：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。 采用多组分复合后其效果更佳。例如： 二组分：TEA：NaCl=0.05%：0.5% ～ 1% 三组分：TEA：NaCl：NaNO2 = 0.05%：0.5%～l%：1%
W/C
水泥 用量 kg 300 300 300 270 300 300
塌落 度 cm 5.5 6.0 6.0 8.0 6.0 11.0
抗压强度MPa 1d 15/100 30/200 32/213 32/213 42/280 52/347 3d 43/100 68/160 77/179 75/174 88/205 115/267 7d 78/100 105/135 116/149 109/140 28d 185/100 212/115 221/119 212/115
甚至发生膨胀裂缝。
硫酸钙晶体
石膏
6. 硝酸盐和亚硝酸盐早强剂 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。 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。
7. 碳酸盐类早强剂 碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂均可作为混凝土的早强剂及促 凝剂。在冬季施工中使用具有明显加快混凝土凝结时间及提 高混凝土负温强度增长率。并且碳酸盐由于能改变混凝土内 部孔结构的分布、减小混凝土总空隙率而使混凝土在掺入碳 酸盐后抗渗性能有所提高。碳酸盐也属于原料来源广而且价
氯盐早强剂的组成主要包括氯化钙、氯化钠、氯化铝等。
氯盐类的早强剂只准在不配筋的素混凝土中掺加，对于钢筋 混凝土，特别是预应力钢筋混凝上，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Clˉ含量的引入量，甚至 要禁止使用。
1. 氯化钙 CaCI2属强电介质，溶于水中将完全离解成离子。
大量钙离子、氯离子的存在，由于盐效应的影响，能使
3.1.2 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（TEA）。 是一种表面活性剂，掺入水泥棍凝土中，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。 乙醇胺有三个异构体：一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。
三者在室温下均为无色透明黏稠液体，冷时变成白色结晶固体，
混凝土表面返碱现象
5. 硫酸钙
白色晶体或粉末。含2分子结晶水的称石膏。
在水泥成产中已做为调凝剂使用，一般掺量在3%，作 为调节凝结时间而混磨与水泥中。当混凝土中再掺入硫酸钙 时则有明显的早强作用。由于硫酸钙与水泥中的铝酸三钙反 应，迅速形成大量的硫铝酸钙，很快结晶并形成晶核，促进 了水泥其他成分的结晶、生长。 硫酸钙在混凝土中的最佳掺量随水泥中铝酸三钙与铁铝 酸四钙含量而变化，掺量不可过大，否则会降低后其强度，
第三章 早强剂
3.1 早强剂的品种及性能 3.2 早强减水剂 3.3 早强剂及早强减水剂对混凝土性能的影响 3.4 早强剂及早强减水剂的工程应用
早强剂的定义：加速混凝土早期强度发展的外加剂。因 为从混凝土开始拌合到凝结硬化形成一定的强度都需要一段 较长的时间。为了加速这一过程，希望早强。 使混凝土提高早期强度可以有3种途径： 其一为使用特种水泥。 其二改进混凝土施工和养护方法。 第三是使用早强型外加剂。 单独使用 复合使用
熟料矿物的溶解度增大，溶解过程加快因同离子效应，使某 些水化产物溶度积变小，利于沉淀析出和晶核生成与成长。
钙离子、氯离子还可与某些矿物和水化物生成复盐，如
形成水化氯铝酸钙和水化氧氯化钙，这些固体的复盐，可增 大水泥浆中的固相比例，有助于浆体硬化。
掺量为1%以下时对水泥 的凝结时间无明显影响，掺 量2%时凝结时间提前2/3~2h，
3.1 早强剂的品种及性能
早强剂可分成无机盐类、有机物类、复合型早强剂3大类。
无机盐类主要有氯化物、硫酸盐、硝酸盐及亚硝酸盐、碳酸 盐等。 有机物主要是指三乙醇胺、三异丙醇胺、甲酸、乙二醇等。 复合型是指有机与无机盐复合型早强剂 。
3.1.1 无机盐类早强剂
常用的无机盐类有氯化物、硫酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐等。
碱—骨料反应对混凝土的影响
硫酸钠在混凝土中使用，当掺量过大或养护条件不 好时，容易在混凝土表面产生反碱现象，即在混凝土表 面析出一层毛绒状的氢氧化钙细小晶体，而影响混凝土 表面的光洁程度，也不利于表面的进一步装饰处理。冬 季施工或干燥天气尤其容易发生。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。
有轻微氨臭味。有吸潮性和强碱性，能与水、甲醇及丙酮混溶。 可作为促凝剂和防水剂使用。
分子式： C 6 H 15 O 3 N ； 相对分子量： 149.19 ； 含量： 85~98% ； 色泽：棕褐色。
三 乙 醇 胺 (TEA)
在工业上由环氧乙烷与氨作用制取三乙醇胺
特点：
（ 1 ）用量小：只有水泥用量的万分之几，即有明显的早强 作用。并与某些无机早强剂复合使用能达到事半功倍的效果， 因而有早强催化剂的美誉。 （ 2 ）适应温度范围宽：从－ 5 ℃ ～＋ 90 ℃ 均有同样早强 作用，因而不仅在冬季施工，而且在混凝土蒸养工艺中也广 泛采用。 （ 3 ）不锈蚀钢筋：三乙醇胺是弱碱性物质，而且不含氯离 子，因此对钢筋无不良作用。 （ 4 ）不影响后期强度：三乙醇胺在适合掺量范围内使用不 但能大幅度提高混凝土早期强度，而且 28 天强度仍有显著
达到要求的流动度和减水率。
(2) 对凝结时间的影响
早强和促凝是两个不完全相同的概念，因此国家规定早
强剂及早强减水剂对凝结时间的影响在-60min～+120min。 因此可以看出早强剂和早强减水剂对混凝土的凝结时间稍有
提前或无明显变化。
Байду номын сангаас
（3）对混凝土含气量的影响 早强剂本身无引气性，但早强减水剂所复合的减水剂影 响早强减水剂的引气性能。使用较为普遍的木钙与早强剂复
4d
100 88 104 138
7d
100 92 115 140
28d
100 105 97 121
硫酸钠早强剂对混凝土长期强度的影响
早强剂掺量 % 0 Na2SO42% Na2SO42%+ 三乙醇胺 0.03% 水灰比 塌落度 cm 0.60 0.60 0.58 2.6 6.5 4.9 抗压强度%
有在氯化钙溶解于液相中才能生成，而实际上氯化钙中很
大一部分与铝酸三钙、铁铝酸四钙生成了不溶性的水化产 物。因此就有一个氯化物的限量问题，也就是说引起钢筋 锈蚀作用的氯化物中氯的最小含量，超过此值即有产生钢 筋锈蚀的可能。有专家提出以氯离子不应超过水分总量的 0.2%。
TEA：NaNO2：CaSO4· 2H2O = 0.05%：1%：2%
三乙醇胺、硫酸钠对混凝土增强效果
外加剂掺量% 三乙醇 胺 0 0.05 0 0.05 抗压强度%
硫酸钠
0 0 2.5 2.5
水灰比 0.65 0.65 0.65 0.65
塌落度 cm 3.5 4.5 3.5 7.5
2d
100 83 113 163
土的体积要比不加的略有增大，而后期的收缩与徐变也会
有所增加。这主要是因为早强剂对早期水化的促进作用， 使水泥浆体在初期有较大的水化物表面积，产生一定的
膨胀作用，使整个混凝土体积略有增加。
（3）对混凝土耐久性的影响 氯化物中含有一定量的氯离子，会加速混凝土中钢筋 锈蚀作用从而影响混凝土的耐久性。氯化钙的锈蚀作用只
作用优于氯化钙，几乎是所用降低冰点材料中效果最好的一
种。 氯化钠一般不单独用作早强剂，多用于防冻剂中的防冻
组分。
3. 氯化铁 具有早强、密实、保水及降低冰点的作用，略有促凝性。 在掺量不超过2%时具有早强作用，在掺量大于3%时多用作 防水剂。 缺点为含氯盐对钢筋有锈蚀作用。但掺量较小时无明显 的锈蚀作用。较少单独使用与早强剂，多复合其他外加剂用
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。
3.2 早强减水剂 早强减水剂是一种兼有早强和减水功能的外加剂。是由 早强剂和减水剂复合而成。 减水剂主要是普通减水剂，高效减水剂一般本身就具有 早强作用。 常见的早强减水剂主要是木钙与硫酸钠、硫酸钙、三乙 醇胺的复合剂，也有木钙与硝酸盐亚硝酸盐的复合。
格较低的原料。
无机盐类的早强性能
名称 空白 三乙醇胺 元明粉 氯化钙 硫代硫酸钠 乙酸钠 硝酸钠 硝酸钙 亚硝酸钠 碳酸钾 碳酸钠 二水石膏 氢氧化钠 N(C2H4OH)3 Na2SO4 CaCl2 Na2SO4 CH3COONa NaNO3 Ca(NO3)2 NaNO2 K2CO3 Na2CO3 CaSO42H2O NaOH 化学式 0 0.4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 掺量% 3.4 5.0 4.7 5.1 5.0 3.6 3.7 3.1 4.8 4.6 5.0 3.6 5.1 抗压强度 MPa 1d 9.2 12.6 13.2 12.1 11.8 10.8 11.7 9.8 11.2 10.0 10.7 10.2 9.9 3d 7d 14.6 18.2 17.8 17.2 14.4 17.5 14.9 14.8 16.7 14.7 13.8 14.7 11.9 28d 23.6 27.1 21.7 23.2 22.6 28.0 22.8 23.3 23.3 20.5 17.3 23.2 15.6
3.3 早强剂及早强减水剂对混凝土性能的影响 3.3.1 早强剂及早强减水剂对新拌混凝土性能的影响 （1）对混凝土流动性的影响 无机盐及有机早强剂只有很小的减水作用，因此不能
有效的提高混凝土的流动性。
早强减水剂则可根据施工的要求保证一定的减水率，或 达到规定的流动性，主要是通过调整减水剂的品种和掺量来
于要求早强、防水、防冻等要求的混凝土中。
4. 硫酸钠 常用的硫酸盐早强剂为硫酸钠、硫酸钾和硫酸钙。
硫酸钠又名元明粉、无水芒硝，其天然矿物称为芒硝，白
色晶体，很容易风化失水变成白色粉末即元明粉。硫酸钠资源 丰富，价格较低廉。
硫酸钠很容易溶解于水，在水泥硬化时，与水泥水化
时产生的氢氧化钙发生反应：
反应中生成的石膏具有更高的分散性，有助于水化硫 铝酸钙的迅速生成，加快了水泥的硬化。 由于碱性提高，提供了碱骨料反应的条件，因此需禁 用有活性SiO2的骨料。一般用量为0.5～2%，过多不利 于后期强度提高和耐久性。
28d
100 103 104
1年
221 164 195
2.5年
225 185 204
5.5年
258 204 224
早强剂的发展方向
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。