作为混凝土促进剂的甲酸钙:现代建筑的无氯化物早期强度

导言

建筑行业普遍要求加快混凝土强度的发展速度--从需要在数小时内拆模的预制件制造商,到争分夺秒关闭模板并开始下一层楼施工的承包商,再到抵御气温下降导致水泥水化速度减慢的寒冷气候的建筑商。.

氯化钙历来是满足这一需求的最廉价的方法。但在钢筋混凝土和预应力混凝土中,氯化钙是结构上的定时炸弹--它会引发钢筋腐蚀,在数年甚至数十年的时间里悄无声息地破坏结构的完整性。欧洲、海湾合作委员会以及印度和巴西越来越多地采用现代规范,禁止在钢筋混凝土中使用氯化钙。.

甲酸钙 (Ca(HCOO)₂)填补了这一空白:它是一种不含氯化物、无腐蚀性的促进剂,可在不影响加固结构长期耐久性的前提下,真正提高早期强度。.

目录

什么是甲酸钙?

甲酸钙 是甲酸的钙盐。化学名称为 Ca(HCOO)₂ 或 Ca(CHO₂)₂,是一种白色结晶粉末:

  • 易溶于水
  • 与波特兰水泥化学成分兼容
  • 对钢筋无腐蚀性
  • 对环境无害(可生物降解,施工剂量下无毒)
  • 列为食品添加剂(E238),纯度为食品级 - 建筑级为技术纯度
财产价值
化学式Ca(HCOO)₂
分子量130.11 克/摩尔
外观白色结晶粉末
纯净≥98%(技术级)
氯含量<100 ppm
重金属符合 EN 934-2 限制
溶解度(20°C)~166 克/升(水
pH 值(10% 溶液)6.5-7.5

作用机制:甲酸钙如何加速水泥水化

甲酸钙通过两种互补机制加速混凝土的凝结和早期强度的形成:

1.加速 C3S 水合

硅酸三钙(C3S/Alite)是波特兰水泥中的主要强度相,可产生约 60% 的 28 天强度和几乎所有的早期(1-7 天)强度。甲酸根离子可促进 C3S 的溶解动力学,加快硅酸钙水合物 (C-S-H) 凝胶的形成速度。.

2.减少初始设定时间

甲酸钙可缩短水泥水化的休眠期(诱导期),从而将开始显著提高强度的时间提前。这对预制厂的生产效率至关重要。.

其机理与氯化加速有着本质区别:氯化钙通过络合铝酸盐相(C3A)来加速水化,因此会导致腐蚀。而甲酸钙主要作用于硅酸盐相,没有氯化物引起的腐蚀风险。.


性能数据:混凝土中的甲酸钙

抗压强度发展(OPC 42.5,w/c = 0.45)

年龄控制0.5% CaFo1.0% CaFo2.0% CaFo
8 小时2.1 兆帕3.8 兆帕5.2 兆帕6.5 兆帕
24 小时12.5 兆帕16.8 兆帕20.1 兆帕23.0 兆帕
3 天28.3 兆帕31.5 兆帕33.2 兆帕32.8 兆帕
7 天38.1 兆帕40.2 兆帕41.0 兆帕40.5 兆帕
28 天48.5 兆帕49.0 兆帕49.5 兆帕48.8 兆帕

数据代表典型的混凝土混合料;实际结果因水泥类型、温度和混合料设计而异。用量表示为水泥重量的 %。.

主要意见:

  • 24 小时后,1.0% 的剂量可提供 61% 抗压强度更高 与对照
  • 28 天后,强度差异可忽略不计 - 甲酸钙不会牺牲长期强度
  • 效果在大约 1.0-1.5% 剂量时达到峰值;剂量越大,效果越小

剂量指南

在水泥基混凝土中:

  • 标准剂量: 0.5-2.0% (按水泥重量计
  • 最大早期强度效果:1.0-1.5%
  • 实际上限:2.0%(超过此值,凝固时间和施工性可能会受到不利影响)

干混砂浆(瓷砖粘合剂、灰泥、修补砂浆)中:

  • 用量: 0.3-1.0% (按干混料总重量计
  • 目的:加速早期硬化,减少灌浆前的等待时间
  • 在砂浆硬化缓慢的寒冷气候中尤为重要

在石膏基产品中:

  • 甲酸钙在石膏和石膏-水石膏混合物中起到温和促进剂的作用
  • 典型用量: 0.1-0.3%0.1-0.3%

添加方法:

  • 在加入搅拌机之前溶解在混合水中(对于液体外加剂系统,溶解在外加剂溶液中)
  • 或者,在干混生产中与水泥预混合
  • 确保完全溶解 - 未溶解的颗粒会降低效果

寒冷气候下的混凝土施工:甲酸钙的优势

寒冷天气是混凝土质量的克星。温度低于 10°C 时,水泥水化速度会大幅减慢。低于 5°C 时,水化几乎停止。新浇筑的混凝土在抗压强度达到 3.5 兆帕之前结冰,毛细孔中的冰晶膨胀会对结构造成永久性破坏。.

寒冷气候下的混凝土浇筑,钙强化剂的卓越之处

甲酸钙在低温条件下的加速效果要比在常温条件下的加速效果成正比,因此它在以下方面尤为重要:

  • 土耳其、印度北部、中亚和欧洲的冬季施工
  • 冷藏设施建设
  • 高海拔建筑工地
  • 沙漠气候中的夜间安置(日落后气温下降 15-20°C)

寒冷天气综合战略: 温度低于 5°C 时,将甲酸钙(1.0-1.5%)与以下物质混合:

  • 加热拌合水(使新拌混凝土温度≥ 10°C)
  • 保温模板或保温毯
  • 降低水灰比(使用 PCE 增塑剂)

这种三要素系统可保护混凝土免受冻害,并提供足够的早期强度,以便第二天拆除模板。.

混凝土以外的应用:干混砂浆中的甲酸钙

甲酸钙的应用范围远远超出了混凝土,进入了更广泛的干混砂浆市场:

瓷砖粘合剂: 在瓷砖粘合剂配方中添加 0.3-0.5% 甲酸钙可加快初凝速度,而不会影响开放时间或室温下的施工性能。适用于快速施工,即瓷砖安装后 24 小时内需要支持人流。.

水泥基砂浆和灰泥: 在外墙涂料系统中,更快的绿色强度发展可降低固化期间易受雨水破坏和霜冻影响的程度。0.3-0.5% 的甲酸钙可在不改变应用特性的情况下明显改善效果。.

修补砂浆: 用于基础设施修复(桥面、机场跑道、工厂地面)的快凝修补砂浆需要早期强度,以便快速恢复交通。甲酸钙与快速硬化水泥和硅灰相结合,可在 6 小时内达到 20+ 兆帕的抗压强度。.

自流平垫层 0.2-0.4% 的甲酸钙可加速硫铝酸钙(CSA)或波特兰水泥基 SLU 的早期硬化,使地板铺面的安装时间从标准的 24 小时缩短到 4-6 小时。.


甲酸钙与同类加速器的比较

加速器无氯化物腐蚀风险有效性费用符合 EN 934-2 标准
甲酸钙中型
氯化钙高(钢)非常高❌(钢筋混凝土)
甲酸钠中型中型
三乙醇胺(TEA)中型
碳酸锂低-中
亚硝酸钙抑制

甲酸钙占据了最佳位置: 不含氯化物、有效、经济实惠、广为接受 国际建筑标准,包括 EN 934-2(欧洲)、IS 9103(印度)和 ASTM C494(美国)。.


储存和处理

  • 保存在原装密封袋或密封容器中
  • 保持干燥 - 甲酸钙具有吸湿性,受潮后会结块
  • 保质期:在未开封的原包装中可保存 24 个月
  • 无危险;无需特殊处理设备
  • 400°C 以上会轻微分解为 CaO + CO₂ - 在施工温度下没有相关的热危害

常见问题

是 - 根据 EN 934-2 和其他无氯化物外加剂标准,甲酸钙明确允许用于预应力混凝土和钢筋混凝土。请确认供应商的产品氯化物含量小于 0.1%,并在 COA 上有相应的 Cl- 声明。.

可以。甲酸钙与 PCE、SNF 和其他类型的超塑化剂兼容。对于同时要求高早期强度和低容重比的预制混凝土来说,联合使用是标准做法。.

在剂量不超过 1.5% 时,对施工性的影响很小(坍落度略有降低,通常为 10-20 毫米)。如果掺量超过 2%,则可能需要增加水或 PCE 的掺量,以补偿施工性的损失和加速僵化。.

 不,它们是完全不同的化学物质。甲酸钙是甲酸 (HCOOH) 的钙盐;氯化钙是盐酸 (HCl) 的钙盐。氯化钙中的氯化物会导致钢筋腐蚀;而甲酸钙不含氯化物。.

结论

对于既需要快速的早期强度,又不需要长期承担氯化物引起的腐蚀责任的施工作业来说,甲酸钙是技术上可靠、商业上实用且符合规范的解决方案。.

无论您是在工厂生产预制构件、在寒冷天气浇筑混凝土,还是配制先进的干混砂浆,Tenabrix 的甲酸钙都能提供稳定的性能,并有完整的文件包作为支持,以符合规范要求。.

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