硫酸盐及硫代硫酸盐早强剂广泛应用的有：硫酸钠(元明粉)、芒硝、硫酸钙(石膏)、硫酸铝、硫代硫酸钠、(海波)、硫代硫酸钙等。

(1)硫酸钠

硫酸钠(即元明粉)和十水硫酸钠(即芒硝)是常用的混凝土早强剂。无水硫酸钠质量标准见表3-22(GB6009-92)。

十水硫酸钠的技术指标见表3-23.
 

元明粉(硫酸钠)是白色粉末、味咸苦、无臭,密度2.68.易溶于水,且随温度升高溶解度增长较大,但0℃时只有4.5%的溶解度。在空气中能吸湿变成七水硫酸钠和十水硫酸钠,它们的溶解度随温度增长更快(见表3-24)。但干燥状态下加热到24.4℃即会转化成无水物。不溶于乙醇。
 

花硝是含水的硫酸矿物,在海水和内陆湖蒸发时会形成粉末在气温低时析出,因此内陆盐池有夏天成盐冬天扫硝之说。是单斜晶系白色或无色晶体。呈芒状和粒状小晶体,聚集体呈硬壳和致密块状,味清凉、稍成苦。在干燥空气中自然失水、风化成元明粉。

元明粉和芒硝是水泥和混凝土的优良早强剂,在低气温环境下24h的早强效果突出。在砂浆及混凝土中增强率见表3-25。

硫酸钠在水泥硬化时能较快地与水泥浆中的Ca(OH)2反应生成CaSO4和NaOH,然后与C3A反应生成硫铝酸盐而获得高的早期强度。原因是反应生成的微晶CaSO4·2H20比水泥中的石膏粉细而活性高。

Na2S04+Ca(OH)2+2H₂O-CaS04·2H₂0+2NaOH

CaS04·2H₂O+C3A+12H₂O-3CaO·Al2O3·CaSO4·12H20

硫酸钠早强剂不锈蚀钢筋,且在矿渣水泥混凝土中的早强效果优于普通水泥混凝土。

硫酸钠可提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性。

硫酸钠的适宜掺量为水泥重量的0.8%~2.0%,用于蒸养混凝土时,控制在不超过1%为宜。硫酸钾和硫酸钠都会在蒸养过程中影响水泥石结构,从而降低了耐腐蚀性。

(2)硫酸钙

硫酸钙中的二水石膏CaSO4·2H20(即生石膏)虽使混凝土略有缓凝,但凝固硬化后则使混凝土早强增长快,但不如硫酸钠。石膏在混凝土中的最佳拨量随水泥含碱量和C3A含量而变化。此时能获得最佳早强增长和最小干缩值。超过最佳挚量则发生降低强度和体积膨胀。半水石膏CaS04·1/2H20(即熟石膏)是速凝剂,遇水很快凝结,是做石膏模型和医药用的材料。

(3)其他硫酸盐

明研石即硫酸钾铝(AI·K(SO4)3·24H20)也常作为混凝土早强剂,用量约为硫酸钠的2倍。煅烧明砂石磨细粉早强效果十分强烈,可以作为超早强剂使用。它与水泥很快反应生成水化硫铅酸钙,但此种物质在接近80℃高温时,即已开始脱水使晶形改变,导致混凝土降强。

硫氨酸钠也有较显著早强效果,且用量甚微,可作早强激发剂用。

硫酸钾的早强作用更显著,但7天以后强度增长率甚至不如空白混凝土。

硫酸镇有促凝和早强作用。

硫酸铝是水泥速凝剂,掺量在2%以下时,可作早强剂使用,但28天强度较空白混凝土降低较明显。

(4)硫代硫酸钠

硫代硫酸钠质量指标列于表3-26(HG/T2328-92)。
 

硫代硫酸钠为无色透明略带黄色的单斜晶体,密度1.729(17℃),33℃以上环境可以风化,48℃可以分解,100℃时脱水灼烧可以分解成硫化钠和硫酸钠,硫代硫酸钠溶于水、难溶于乙醇,水溶液呈弱碱性,遇强酸分解,有还原作用。

硫代硫酸钠(又称海波或大苏打)对水泥有塑化作用,不锈蚀钢筋。且能促使砂浆和混凝土早强,而28d强度增长高于硫酸钠混凝土。一般拨量为水泥用量的0.5%~1.5%,过大则后期强度偏低。增强效果列于表3-27.表3-28.表3-29.

硫代硫酸钙也是混凝土的早强剂之一。