水泥结合浇注料的早期强度主要由水泥水化提供,水泥的硬化速度直接决定着浇注料的拆模时间。
众所周知,水泥熟料的矿物组成是影响水泥凝结的关键因素。熟料中硅酸三钙和铝酸三钙的含量越高,水泥的硬化时间就越短。这是因为这些矿物与水发生水化反应后,会形成相互联结的水泥石结构。不同的矿物组成比例会导致不同的水化反应速率。此外,水泥熟料的粒度也是影响水泥水化的重要因素,粒度越细,水化反应和硬化速度就越快。
除了水泥熟料的组成矿物本身,还有诸多外部因素同样影响水泥浇注料硬化。
其中,最直观的影响因素当属温度。一般而言,冬季施工时,我们需要采取对浇注料进行保温、添加促凝剂等措施来促进其硬化;夏季则需加入缓凝剂来减缓其硬化速度。这是因为温度升高时,水泥的水化反应和凝结速率会加快;反之,温度降低时,水泥的水化速度也会减慢。
水作为水泥水化的参与者之一,也起着至关重要的作用。为保证浇注料的施工性能,我们会加入适量的水,既要确保浇注料具有良好的流动性,又要保证其强度不受影响。然而,如果加水量过多,在水泥水化过程中,多余的水会在水泥石内形成毛细空隙,从而降低水泥石的强度,进而影响浇注料的硬化时间。
前面提到,在季节变化时,联合荣大技术人员会在浇注料中添加外加剂来调节硬化时间。这些外加剂主要分为缓凝剂和促凝剂。
缓凝剂包括柠檬酸、柠檬酸钠、葡萄糖酸等有机物。这类缓凝剂大多具有表面活性,它们要么吸附在固 - 液界面上,改变固体粒子的表面性质;要么通过分子中的亲水基吸附大量水分子形成水膜保护层,阻碍晶体接触,抑制水化进程。有些缓凝剂则是通过与游离的 Ca2+ 生成难溶性钙盐并吸附于矿物表面,抑制水化过程,从而达到缓凝效果。另外,像磷酸盐等无机物,在水中电离形成双电层,延缓水化反应,进而延缓浇注料的硬化。
促凝剂,如 Ca(OH)2、氟化钠、Li(OH)等,能与水泥熟料中的石膏发生反应,中和石膏对水泥的缓凝作用,从而加速水泥水化。
此外,浇注料中添加的微粉,如硅微粉,活性较高,与水混合时会形成带负电的胶粒,能够吸附水解过程中析出的 Al3+ 和 Ca2+ 离子。当胶粒不带电时,就会发生凝聚,从而产生结合。
浇注料硬化是一个较为复杂的过程,影响因素众多。需要根据不同的现场环境进行调整,以实现合理的硬化速度,满足施工性能和强度要求。(联合荣大专家组)
图图浇注料
图为 缓凝剂