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研究無堿速凝劑的性能。

（1）無堿速凝劑摻量對凝結(jié)時間的影響。

一般來說，水泥凝結(jié)時間隨著凝劑混合量的增加而縮短。選用基準(zhǔn)水泥，研究了無堿速凝劑混合量對水泥凝結(jié)時間的影響，結(jié)果見表1。從表1可以看出，無堿速凝劑與水泥混合時，凝結(jié)時間隨著混合量的增加而縮短。當(dāng)無堿速凝劑混合量為4%時，初凝時間超過5min，終凝結(jié)時間超過12min，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。速凝劑混合量增加，凝結(jié)時間越短。

無堿速凝劑的促凝機制。

（1）堿速凝劑的促凝機制。

堿性速凝劑的速凝機理主要是堿金屬（主要是NaOH）含量高，溶解后釋放大量強堿性氫氧化物，由于硅酸鹽和鋁酸鹽在強堿溶液中易溶，其溶液濃度隨pH值的增加而開始增加，因此堿性速凝劑可促進水泥礦物的水化，特別是C3S和C3A，同時形成不溶性鈣鹽或氫氧化鈣，釋放大量的水化熱。水泥石膏和水泥礦物初始水化Ca2+和加入Alo2-化合物迅速產(chǎn)生大量水化鋁酸鈣晶體，骨架產(chǎn)物增加，Ca2+濃度降低，C3S溶液界面濃度差，C3S表面離子將繼續(xù)進入溶液，C3S初始水化膜和雙層阻礙水化作用減弱或，誘導(dǎo)期縮短或消失，C3S迅速水化。Naalo2溶于水放熱，水化鋁酸鈣結(jié)晶放熱快，C3S水化放熱快。這些放熱反應(yīng)結(jié)合在一起，使水泥漿體溫度急劇升高，進一步促進水泥水化反應(yīng)的發(fā)展。

（2）無堿速凝劑促凝機理。

無堿速凝劑的促凝機理不同于有堿速凝劑。無堿速凝劑的加入促進了C3S和C3A的水化，達到了促凝效果。

與無堿速凝劑混合的水泥漿在水化早期產(chǎn)生大量的Alo2-和SO42-。速凝劑中的R-(負(fù)離子，主要是SO42-)和SO42-可以消耗部分Ca2+，Al3+可以消耗部分OH-離子，降低Ca(OH)2的結(jié)晶能壘，使C3S表面的雙電層難以形成；由于Ca2+的消耗，C-S-H的C/S值小，滲透性增加，水可以通過C-S-H擴散到C3S內(nèi)部，產(chǎn)品容易遷移到C-S-H外部。在上述兩個原因的共同作用下，C3S的誘導(dǎo)期消失；速凝劑中的有機物可以降低AFT的核勢壘，反應(yīng)產(chǎn)生的次生石膏可以與C3A發(fā)生反應(yīng)，并在整個水泥漿中迅速沉淀大量的AFT，從而加速C3A的水化[2][3]。同時，速凝劑中的有機物可以加速C3S的水化反應(yīng)。C3S的快速水化和放熱，C3A的快速水化和放熱，以及水化產(chǎn)物的快速結(jié)晶和放熱。這些放熱反應(yīng)結(jié)合在一起，使水泥漿的溫度急劇升高，進一步促進水泥水化反應(yīng)的發(fā)展；水化產(chǎn)物的形成結(jié)合了大量的游離水，使水泥迅速失去流動性。鈣礬石晶體形狀短，隨機取向，無序分布在整個硬化體空間。鈣礬石空間網(wǎng)格周圍填充了大量的水化硅酸鈣凝膠。同時，水化產(chǎn)物的結(jié)晶不斷生長，相互交錯，形成緊密的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使水泥漿迅速凝結(jié)硬化，并與硅酸鹽礦物水化后產(chǎn)生的C-S-H凝膠相結(jié)合，大大提高了水泥硬化漿的密實度[4]。

硬化混凝土耐軟水侵蝕。

(一)軟水侵蝕及評價方法。

溶解性侵蝕（簡稱溶解性侵蝕），又稱軟水侵蝕，是由于水泥石中決定結(jié)晶強度的化合物被溶解沉淀而產(chǎn)生的。溶解性腐蝕可降低液相石灰濃度，導(dǎo)致水泥水化產(chǎn)物分解，增加混凝土孔隙率，降低強度。一般情況下，混凝土的溶解性腐蝕相當(dāng)緩慢，但當(dāng)水質(zhì)很軟，離子含量低，水處于流動狀態(tài)時，混凝土的溶解性腐蝕率明顯加快。

軟水對混凝土的侵蝕和破壞主要有兩種形式，一種是壓力水作用下的滲透和腐蝕，另一種是流動水對混凝土表面的接觸和腐蝕。[5]減緩滲透和腐蝕過程**的方法是澆筑密實、孔隙較少的混凝土，使環(huán)境水難以在混凝土縫隙中形成滲流或滲流，經(jīng)過一定時間后產(chǎn)生自愈效果。對于接觸和腐蝕，混凝土表面層是由于環(huán)境水的作用而首先被腐蝕破壞的。混凝土表面致密，內(nèi)部混凝土可有足夠的Ca2+，OH離子不斷補充混凝土表面水泥石因腐蝕而流失的Ca2+、OH離子和混凝土表面水泥石的剝落。在流動的水中，溶蝕失去Ca2+，OH離子是不可避免的。

武漢大學(xué)對水工混凝土的耐軟水侵蝕性進行了模擬試驗研究[6]，用模擬加速試驗裝置評價混凝土的耐軟水侵蝕性，用攪拌機攪拌水模擬水流。用砂漿試件代替混凝土試件，尺寸為100mm×35mm×8mm，用支架固定在水中。試驗用水為去離子水，每3天更換一次。更換水時，對腐蝕水進行取樣和化學(xué)分析。根據(jù)實際工程中混凝土表面的腐蝕破壞情況，選擇試件的質(zhì)量損失、總鹽溶解量和CaO溶解量來評價混凝土表面的腐蝕特性。

(2)摻堿速凝劑硬化混凝土，耐軟水侵蝕。

隧道初始支護采用堿速凝劑，原開挖面滲水量大。噴涂支護完成后，仍有水不斷滲水，在滲水路線處產(chǎn)生大量白色晶體。經(jīng)分析，其主要成分為Ca2CO3，含量占95%，堿含量(以Na+計)占3%。原因是硬化混凝土中大量Na+溶出導(dǎo)致混凝土內(nèi)部離子環(huán)境失衡，Ca(OH)2溶出大量，遇空氣反應(yīng)沉淀。大量晶體沉淀降低了原混凝土的結(jié)構(gòu)強度。同時，在排水孔內(nèi)積聚容易造成透水管道堵塞，破壞隧道防水層水壓過高，造成漏水。

(3)混合無堿速凝劑硬化混凝土，耐軟水侵蝕。

使用無堿速凝劑未發(fā)現(xiàn)5.2條所述現(xiàn)象。

(4)試驗比較。

膠砂試件采用堿無堿速凝劑制成。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護3d后，用30d軟水浸泡，每3d更換一次去離子水，進行質(zhì)量損失比較試驗。同時，成型試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28d鉆芯，加工成φ100mm×50mm圓柱體試件，真空飽水后測試初始電阻。試驗結(jié)果如下。