混凝土早強劑

混凝土早強劑是外加劑發展歷史中最早使用的5品種之一，其主要作用是加速水泥水化速度，促進混凝土早期強度的發展。目前我國較為常用的早強劑主要有氯鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及複合早強劑。混凝土早強劑作為加速混凝土早期強度發展的外加劑，在工程上的需求是很大的，尤其是在冬季施工或者是在緊急搶修的工程中，同時早強劑的性能以及它的使用規範性也直接關係著整個工程的安全性和壽命。

常用的早強劑有以下三種：

1）氯化物系早強劑

如CaCl2，效果好，除提高混凝土早期強度外，還有促凝、防凍效果，價低，使用方便，一般摻量為1%~2%，缺點是會使鋼筋鏽蝕。在鋼筋混凝中，CaCl2摻量不得超過水泥用量的1%，通常與阻銹劑NaNO2複合使用。

2）硫酸鹽系早強劑

如硫酸鈉，又名元明粉，為白色粉末，適宜摻量為0.5%~2%，多為複合使用，如NC，是硫酸鈉、糖鈣與青砂混合磨細而成的一種複合早強劑。

3）有機物系早強劑

有機物系列早強劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇等等，最常用的是三乙醇胺。三乙醇胺為無色或淡黃色透明油狀液體，易溶於水，一般摻量為0.02%~0.05%，有緩凝作用，一般不單摻，常與其他早強劑複合使用。

不同的早強劑或相同的早強劑摻入不同品種的水泥混凝土中，其作用不完全相同，這裡僅取幾種早強劑為代表分析其作用原理。

氯鹽系早強劑：作用機理主要是氯化物與水泥中的C3A的作用，生成不能溶於水的水化氯鋁酸鹽，能加速水泥中C3A的水化。氯化物與水泥水化所形成的氫氧化鈣生成不易溶於水的氯酸鈣，降低液相中氫氧化鈣的濃度，加速C3A的水化速度，並且生成的復鹽增加了水泥漿中固相的體積，形成內部的骨架體系，有利於水泥石結構的形成。同時，由於氯化物多為易溶性鹽類，具有鹽的效應，可促進硅酸鹽水泥熟料礦物的溶解速度，加快水化反應進程，從而加速混凝土拌合料的硬化速率，提高混凝土的早期強度。

硫酸鹽系早強劑：如無水硫酸鈉，溶解於水中與水泥水化產生的氫氧化鈣作用，生成氧化鈣和硫酸鈣。這種新生成的硫酸鈣的顆粒極細，活性比摻硫酸鈣要高的多，因而與C3A反應生成水化硫鋁酸鈣的速度要快得多。而氫氧化鈉是一種活性劑，能夠提高C3A和石膏的溶解度，加速水泥中硫鋁酸鈣的數量，導致水泥凝結硬化和早期強度的提高。但是硫酸鹽早強劑對混凝土中的鋼筋有一定的腐蝕作用，包括氯鹽的早強劑，而且衰減水泥砂漿後期的強度，所以現在的氯鹽、硫酸鹽早強劑的用量逐漸減少。

（1）對混凝土拌合物的影響

早強劑一般能縮短混凝土的凝結時間，但當水泥中鋁酸三鈣含量較低或鋁酸三鈣含量比石膏含量低時，硫酸鹽會延緩水泥的凝結時間。早強劑一般不增加混凝土中的含氣量，早強減水劑的含氣量由減水劑的含氣量決定，如與糖鈣減水劑複合，含氣量不增加，與木鈣減水劑複合，含氣量則增加明顯。

（2）對混凝土的影響

強度早強劑可以提高其早期強度；同種早強劑其提高的程度取決於早強劑的摻量、環境溫度、養護條件、W/C和水泥品種。對混凝土長期強度的影響並不一致，有高也有低。早強劑在合理的摻量範圍內效果較好，但摻量較大時，對混凝土的後期強度及耐久性等會有不利的影響。早強減水劑同樣也有較好的早強效果，且早強減水劑性能優於早強劑，對後期強度變化可以控制。三乙醇胺類可激發水泥的早強作用，它能加快鋁酸三鈣的水化，但延緩硅酸三鈣及硅酸二鈣的水化，摻量過大會使混凝土強度下降。

耐久性硫酸鹽系早強劑對鋼筋無鏽蝕影響，但氯化物早強劑中含有大量的氯離子，對鋼筋的鏽蝕有促進作用，摻量較大時，還會降低混凝土的抗化學侵蝕性、耐磨性、抗凍融能力等，並且降低混凝土的抗折強度，增大混凝土的早期收縮，對混凝土的後期影響不大。目前國家新標準規定中，已經禁止使用帶氯化物的外加劑。為防止氯鹽對鋼筋鏽蝕影響，常將阻銹劑和氯鹽複合使用。

當使用硫酸鹽早強劑時，由於增加了混凝土液相中的鹼度，因此應注意當集料中含有活性二氧化硅時，會促使鹼與集料反應的發生，引起混凝土因鹼性膨脹而破壞的問題。

三乙醇胺會增大混凝土的收縮，摻量大於0.05%時，會使後期強度降低，摻量越大降低越多。

早強減水劑由於有減水劑的作用，可以彌補早強劑的缺陷，使混凝土的內孔微觀結構改變，密實性提高，從而使混凝土的抗凍融性及抗摻性、抗壓、抗折、彈性模量及鋼筋粘接均有提高，在合理的摻量範圍內，對鋼筋鏽蝕無不利影響，早期收縮略有增大，在我國得到了廣泛的應用。

抗滲性經大量試驗表明，硫酸鹽系列早強劑能提高混凝土的抗滲性。形變早強劑對混凝土的形變（干縮）一般影響不大。

由於常用的傳統型混凝土早強劑本身缺陷讓國內外很多混凝土科技工作者已重視到此類早強劑對混凝土存在較嚴重的質量後果，使研製開發無氯離子和鈉、鉀早強劑變成亟待解決的問題。因此，混凝土科技研究工作者正在致力於開發新型的早強劑產品，例如鈣鹽的早強作用開發，對有機和無機複合型早強作用的探討，有早強功能的高價陽離子性能及作用的研發，晶胚物質用於早強劑等方向的研究正在進行著。

目前雖然很多混凝土科技工作者已注意到氯鹽及鈉（鉀）系早強劑的缺點並已著手進行新型早強劑的開發，但適應性較強、作用效果較好、且成本低廉的無氯離子和無鈉（鉀）早強劑尚未有定型產品問世。而工程上對該種產品有大量需求。因此，無氯離子和鈉、鉀系混凝土早強劑的研發前景極其廣闊。