无碱(低碱)粉状速凝剂虽然碱含量较低,混凝土抗压强度损失相对较小。但这类速凝剂在使用过程中仍无法消除粉状速凝剂普遍存在的混合不均匀、粉尘大等缺陷,且受潮后会严重影响它们的速凝效果。实际应用时,这类速凝剂需要在干燥设备中贮存,阻碍了其推广与应用。国外对无碱(低碱)液态速凝剂的研究始于20世纪70年代。研究人员使用铝酸钠或铝酸钾、醇胺等配制出了低碱液态速凝剂。其中,铝酸盐作为主要促凝物质,并加入了能起到早强和增稠的作用的醇胺。
铝酸盐型速凝剂一般以铝酸钠为主要促凝成分,然后复配一些改性组分。其固含量高、稳定性和适应性较好。目前人们认为铝酸钠型速凝剂是因为加入速凝剂后,拌合反应时消耗了石膏,使石膏失去缓凝作用,而且速凝剂的加入可以促进水泥各矿物的反应,形成大量的C-S-H凝胶,一定量的板状晶体氢氧化钙和柱状晶体钙矾石错综分布在凝胶中,从而导致水泥浆体的迅速凝结。
干缩是衡量各类混凝土外加剂品质的一项重要指标。掺有速凝剂的混凝土,由于矿物成分早起快速水化,结合了比较多的水分,实际上干燥过程中蒸发的水分相对较少,但正是由于掺有速凝剂的混凝土早期的硬化体结构相对较密实,毛细孔半径相对于普通浆体中的毛细孔来说,要更细小些,因此其收缩率会增大。并且在工程应用中,为了降低喷射混凝土的回弹率并保证达到设计强度,掺有速凝剂的混凝土的水泥用量和砂率均比普通混凝土高,致使喷射混凝土的收缩率一般比同强度等级的普通混凝土高10%-25%。
喷射混凝土速凝剂的研发与应用始于二十世纪三十年代,经历了八十多年的发展历史。目前,应用于喷射混凝土的速凝剂种类繁多,大致可分为两大类参见表1一类是无机盐类速凝剂包括铝酸盐、碱性硅酸盐、碱土金属盐为主的复合无机盐类及它们的改进品种,另一类是有机高分子复合速凝剂主要是可溶性树脂、醇胺、有机酸盐等。早期速凝剂主要是无机盐类速凝剂,以工业铝酸盐铝氧熟料、碳酸盐和硅酸盐等组分单独或混合烧结粉磨工艺后配制而成。在此基础上,掺加了氟化钙、、***铝和氯化钙等无机盐类,以提高速凝剂的性能。近年来,研究者相继开发出低碱或无碱混凝土速凝剂,这已成为喷射混凝土新型速凝剂研发与应用的主要方向之一。