蔡劍育

（廣東龍湖科技股份有限公司，廣東 汕頭 515041）

非晶質(zhì)鋁酸鈣在砂漿中的應(yīng)用研究

蔡劍育

（廣東龍湖科技股份有限公司，廣東 汕頭 515041）

研究非晶質(zhì)鋁酸鈣部分取代普通硅酸鹽水泥后對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間，稠度，抗折、抗壓強(qiáng)度和收縮率的影響。結(jié)果表明，當(dāng)非晶質(zhì)鋁酸鈣取代量在15%～30%時(shí)，隨著其取代量的增加，砂漿的凝結(jié)時(shí)間縮短，稠度增大，抗折、抗壓強(qiáng)度提高，收縮率減小。非晶質(zhì)鋁酸鈣在水泥砂漿中可作為促凝劑、早強(qiáng)劑、增強(qiáng)劑使用，并具有一定的膨脹性以及減水作用。

非晶質(zhì)鋁酸鈣；普通硅酸鹽水泥；砂漿

非晶質(zhì)鋁酸鈣由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)呈無(wú)規(guī)律的排列，雜亂無(wú)章，沒(méi)有一定的幾何外形，水化活性更高，當(dāng)作為一種快硬材料應(yīng)用于水泥砂漿時(shí)，相比晶質(zhì)的鋁酸鈣（如高鋁水泥），不但早期強(qiáng)度良好，后期強(qiáng)度增加更好，且砂漿的干燥收縮也會(huì)變小[1]。非晶質(zhì)鋁酸鈣中七鋁酸十二鈣與水泥中的硫酸鈣、氫氧化鈣和水快速反應(yīng)生成鈣礬石，使用非晶質(zhì)鋁酸鈣的噴射混凝土也具有更好的耐久性[2]。在國(guó)內(nèi)，使用的膠凝材料大多是晶質(zhì)材料，如硅酸鹽水泥、高鋁水泥和硫鋁水泥等，非晶質(zhì)材料應(yīng)用較少。本文通過(guò)研究非晶質(zhì)鋁酸鈣對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間、稠度、強(qiáng)度和收縮率的影響來(lái)進(jìn)一步了解非晶質(zhì)鋁酸鈣的性能特點(diǎn)。

1 原材料及試驗(yàn)方法

1.1 原材料

非晶質(zhì)鋁酸鈣：Denka電氣化學(xué)產(chǎn)，Beform（簡(jiǎn)稱(chēng)BF），主要成分為七鋁酸十二鈣，相對(duì)密度2.92，比表面積6000 cm2/g。

其化學(xué)反應(yīng)理論式如下：

水泥：華潤(rùn)水泥產(chǎn)P·O42.5水泥（簡(jiǎn)稱(chēng)OPC）。

石英砂：福建東山產(chǎn)，20～80目。

非晶質(zhì)鋁酸鈣BF和水泥OPC的化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 非晶質(zhì)鋁酸鈣和水泥的化學(xué)成分 %

1.2 試驗(yàn)方法

凝結(jié)時(shí)間、稠度：按照J(rèn)GJ/T 70—2009《建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行測(cè)試；

抗壓、抗折強(qiáng)度：按照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》進(jìn)行測(cè)試；

收縮率：按照J(rèn)C/T 603—2004《水泥膠砂干縮試驗(yàn)方法》進(jìn)行測(cè)試。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 BF部分取代OPC對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響

膠砂比為1：2，水膠比為0.43時(shí)，BF取代OPC量對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響見(jiàn)表2。

表2 BF取代OPC量對(duì)砂漿凝結(jié)時(shí)間的影響

由表2可知，BF部分取代OPC可以加快砂漿的凝結(jié)，且凝結(jié)時(shí)間隨著取代量的增加而縮短，但當(dāng)取代量超過(guò)25%時(shí)，凝結(jié)時(shí)間縮短趨勢(shì)變緩；但當(dāng)BF單獨(dú)使用時(shí)其凝結(jié)時(shí)間達(dá)到390min，水化非常緩慢。說(shuō)明BF可作為水泥砂漿的促凝劑使用，不宜單獨(dú)使用。

2.2 BF部分取代OPC對(duì)砂漿稠度的影響

膠砂比為1：2，水膠比為0.43時(shí)，BF取代OPC量對(duì)砂漿稠度的影響見(jiàn)表3。

表3 BF取代OPC量對(duì)砂漿稠度的影響

由表3可知，隨著B(niǎo)F取代OPC量的增加，砂漿的稠度增大，說(shuō)明BF有一定的減水作用，可提高砂漿的流動(dòng)性。

2.3 BF部分取代OPC對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響

膠砂比為1：2，水膠比為0.43時(shí)，BF取代OPC量對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響見(jiàn)表4。

表4 BF取代OPC量對(duì)砂漿強(qiáng)度的影響

由表4可知，當(dāng)BF取代OPC量在0～15%時(shí)，砂漿的3 h、6 h和1 d抗折強(qiáng)度隨著取代量的增加而大幅提高，當(dāng)取代量達(dá)到30%時(shí)，砂漿的3 d、7 d和28 d的抗折強(qiáng)度出現(xiàn)最大值，繼續(xù)增大取代量抗折強(qiáng)度出現(xiàn)小幅度下降。

當(dāng)BF取代OPC量達(dá)到15%時(shí)，砂漿各齡期抗壓強(qiáng)度隨著取代量的增加而大幅提高，BF取代量為50%的砂漿28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到78.5 MPa，是沒(méi)摻BF的1.7倍。

當(dāng)BF取代量為10%時(shí)，會(huì)導(dǎo)致砂漿各齡期抗折、抗壓強(qiáng)度比不取代時(shí)小幅下降；試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用BF的砂漿幾乎沒(méi)有強(qiáng)度，故不宜單獨(dú)使用。說(shuō)明BF可作為水泥砂漿的早強(qiáng)劑和增強(qiáng)劑，且其取代OPC量在15%～30%較為合適。

2.4 BF部分取代OPC對(duì)砂漿收縮率的影響

膠砂比為1：1.5，水膠比為0.325時(shí)，BF取代OPC量對(duì)砂漿收縮率的影響見(jiàn)表5。

表5 BF取代OPC量對(duì)砂漿收縮率的影響

由表5可知，BF取代部分OPC后，隨著取代量的增加收縮率隨之下降，當(dāng)取代量為30%時(shí)收縮率最小，繼續(xù)提高取代量收縮率有增大的趨勢(shì)；而當(dāng)取代量小于15%時(shí)，BF的膨脹效果不明顯。說(shuō)明BF可作為水泥砂漿的膨脹劑使用，但為了保證有一定的膨脹效果，其取代OPC量在15%～30%較為合適。

2.5 電鏡分析

選取BF取代OPC量為20%的硬化水泥漿試塊進(jìn)行電鏡分析，觀察水化1 h、3 h和1 d時(shí)鈣礬石晶體發(fā)展情況，SEM照片見(jiàn)圖1。

從圖1可以看出，水化1 h時(shí)試塊表面就可以觀察到細(xì)長(zhǎng)針狀晶體，晶體間的間隙較大；水化3 h相比1 h時(shí)晶體變粗且更加密集；水化1 d時(shí)晶體繼續(xù)快速生長(zhǎng)，彼此交錯(cuò)，密實(shí)度較高。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）非晶質(zhì)鋁酸鈣BF可作為水泥砂漿的促凝劑使用，當(dāng)其取代部分普通硅酸鹽水泥時(shí)，砂漿的凝結(jié)時(shí)間隨著取代量的增加而縮短，但當(dāng)BF完全取代普通硅酸鹽水泥單獨(dú)使用時(shí)，砂漿水化非常緩慢。

（2）非晶質(zhì)鋁酸鈣可作為水泥砂漿的早強(qiáng)劑、增強(qiáng)劑和膨脹劑使用，當(dāng)其取代量在15%～30%較為合適，在該取代范圍內(nèi)，隨著取代量的增加，砂漿的各齡期抗折、抗壓強(qiáng)度都有明顯的提升，砂漿的各齡期收縮率都有明顯降低。

Application research of amorphous calcium aluminate on mortar

CAI Jianyu
（Guangdong Longhu Sci.&Tech.Stock Company Limited，Shantou 515041，Guangdong，China）

Research on the effects of mortar setting time，consistency，flexural and compression strength，shrinkage rate after amorphous calcium aluminate（ACA）replaces partial ordinary Portland cement（OPC），the result shows when the replacement levels of ACA is 15%～30%，with the replacement levels of ACA increasing，the setting time of mortar decreasing，the consistency of mortar increasing，the flexural and compression strength of mortar increasing，shrinkage of mortar decreasing.ACA can be used in cement mortar as coagulation accelerator，early strength agent，reinforcing agent，and the ACA has certain expansibility and water reducing effect.

amorphous calcium aluminate（ACA），ordinary portland cement（OPC），mortar

TU528.04

A

1001-702X（2015）04-0042-02

2014-11-03

蔡劍育，男，1985年生，廣東揭東人，工程師，主要從事砂漿及添加劑技術(shù)研究。