水泥結合澆注料的早期強度主要由水泥水化提供,水泥的硬化速度直接決定著澆注料的拆模時間。
眾所周知,水泥熟料的礦物組成是影響水泥凝結的關鍵因素。熟料中硅酸三鈣和鋁酸三鈣的含量越高,水泥的硬化時間就越短。這是因為這些礦物與水發生水化反應后,會形成相互聯結的水泥石結構。不同的礦物組成比例會導致不同的水化反應速率。此外,水泥熟料的粒度也是影響水泥水化的重要因素,粒度越細,水化反應和硬化速度就越快。
除了水泥熟料的組成礦物本身,還有諸多外部因素同樣影響水泥澆注料硬化。
其中,最直觀的影響因素當屬溫度。一般而言,冬季施工時,我們需要采取對澆注料進行保溫、添加促凝劑等措施來促進其硬化;夏季則需加入緩凝劑來減緩其硬化速度。這是因為溫度升高時,水泥的水化反應和凝結速率會加快;反之,溫度降低時,水泥的水化速度也會減慢。
水作為水泥水化的參與者之一,也起著至關重要的作用。為保證澆注料的施工性能,我們會加入適量的水,既要確保澆注料具有良好的流動性,又要保證其強度不受影響。然而,如果加水量過多,在水泥水化過程中,多余的水會在水泥石內形成毛細空隙,從而降低水泥石的強度,進而影響澆注料的硬化時間。
前面提到,在季節變化時,聯合榮大技術人員會在澆注料中添加外加劑來調節硬化時間。這些外加劑主要分為緩凝劑和促凝劑。
緩凝劑包括檸檬酸、檸檬酸鈉、葡萄糖酸等有機物。這類緩凝劑大多具有表面活性,它們要么吸附在固 - 液界面上,改變固體粒子的表面性質;要么通過分子中的親水基吸附大量水分子形成水膜保護層,阻礙晶體接觸,抑制水化進程。有些緩凝劑則是通過與游離的 Ca2+ 生成難溶性鈣鹽并吸附于礦物表面,抑制水化過程,從而達到緩凝效果。另外,像磷酸鹽等無機物,在水中電離形成雙電層,延緩水化反應,進而延緩澆注料的硬化。
促凝劑,如 Ca(OH)2、氟化鈉、Li(OH)等,能與水泥熟料中的石膏發生反應,中和石膏對水泥的緩凝作用,從而加速水泥水化。
此外,澆注料中添加的微粉,如硅微粉,活性較高,與水混合時會形成帶負電的膠粒,能夠吸附水解過程中析出的 Al3+ 和 Ca2+ 離子。當膠粒不帶電時,就會發生凝聚,從而產生結合。
澆注料硬化是一個較為復雜的過程,影響因素眾多。需要根據不同的現場環境進行調整,以實現合理的硬化速度,滿足施工性能和強度要求。(聯合榮大專家組)
圖圖澆注料
圖為 緩凝劑