1。4。3 铝酸盐速凝剂

目前市面上使用最多的速凝剂种类是铝酸盐类速凝剂。铝酸盐类速凝剂既可以用干混,又可以用于湿混喷射混凝土工程，常用剂量一般为2。5%～5。5%。铝酸钾比铝酸钠速凝剂有更好的效果，但价格也更高。它们主要是直接参与硅酸盐水泥水化而加速水泥的凝结，与石膏结合，阻止水泥颗粒表面形成钙矾石，使石膏的缓凝作用失效，而生成了铝酸钙（C3A）进入溶液环境中并迅速水化，水化产生稳定不溶的C3AH6，会加速混凝土浆体的凝固，产生大多数喷射混凝土所需要的初始强度[8]。

铝酸盐速凝剂的作用通常受水泥的化学成分、细度以及所含的矿物添加剂的影响，但这种影响比所看到的碳酸盐类外加剂的影响要小。最终强度将损失为20%～25%。可以说，铝酸盐速凝剂在湿混喷射混凝土工程中应用效果最好。

1。4。4特种水泥

使用特种水泥制造快硬水泥无需外掺速凝剂，后期强度下降程度相比加速凝剂的较小。快速硬化功能的特种水泥主要是高铝水泥。

高铝水泥又称矾土水泥或铝酸盐水泥，是由铝酸钙为主的熟料经磨细制成的水硬性胶凝材料，其主要成分是Al2O3、CaO和SiO2，组成相可能包括有C12A7、CA和C2S、CA、C2S和CA、C2AS和CA2[8]。它不同于普通硅酸盐水泥，其具有硬化凝结速度非常快的性质，初凝时间在5分钟之内，终凝时间在10到15分钟之内，1天强度可达最高强度的80%以上。施工中还使用铝酸盐水泥来调节硅酸盐水泥的凝结硬化时间。铝酸盐水泥早在二十世纪初被发现有早强快凝特性和较好的抗腐蚀性，最早用于条件紧急和环境恶劣的工程，如国防、地下工程和特殊抢修工程等，随后也广泛应用于工业和民用工程。另外在二十世纪末期，不定形耐火材料在耐火材料行业中异军突起，铝酸盐水泥具有耐高温特性也决定了其在耐火工程中的大展身手。中国的航天运载火箭和导弹发射井等国防建设应用的也是铝酸盐水泥[9-10]。

1。5  本课题主要研究工作内容

    本课题的目的在于制备出原材料容易获取、制备工艺简单、成本较低、强度不倒缩、适合3D打印的快硬水泥材料。拟通过合理的设计原料初始配比，再进行大量实验调试配比、速凝剂和外加剂的量，找出制备快速硬化水泥材料的最佳方案。

本课题使用了3种制备快速硬化水泥的方法，利用的是硅酸盐水泥外掺铝酸盐类速凝剂，以铝酸盐水泥作为原料进行制备，以及铝酸盐水泥和硅酸盐水泥混合进行制备。正如介绍3D部分时所述，本课题的主要研究内容在于提供3D打印所需原料，在不同配比下进行制备，然后观察砂浆形态变化，以及相应的力学性能变化，从而得到最佳原料配比外加剂掺量。

对于3D打印所需的快速硬化水泥材料，凝结时间、流动性、黏聚性和强度都是重要的工程指标。本课题共对所制备的进行了5种测试：混凝土的流动性、初凝时间、终凝时间、拆模强度和早期强度，来验证其性能能否满足3D打印混凝土工艺的需要，并研究不同原料配比和外加剂掺量对上述性能的影响，分析其造成影响的原因。

2  实验部分

2。1  实验材料

（1）水泥（C）：普通硅酸盐水泥，深灰色粉末；

    （2）快硬水泥（AC）：高铝酸盐水泥，红褐色粉末（如图2。1）；

图2。1 铝酸盐水泥粉末的形貌论文网

（3）硅灰（SF）：灰白色粉末，粒径<0。2μm；

（4）矿渣：灰褐色粉末，比表面积大于1000m2/ kg；

（5）砂子：干燥黄沙，粒径<0。6mm；