王成啟，劉思楠，谷坤鵬

（中交上海三航科學研究院有限公司，上海 200032）

新型早強劑復合配制技術的試驗研究

王成啟，劉思楠，谷坤鵬

（中交上海三航科學研究院有限公司，上海 200032）

采用有機早強劑三乙醇胺和無機早強劑硫酸鋰，進行了單摻和復摻早強劑的膠砂流動性和強度的試驗研究。結(jié)果表明，硫酸鋰和三乙醇胺復合早強劑可有效提高膠砂的早期強度，且對膠砂后期強度和流動性影響較小，具有明顯的疊加效應，是新型早強劑發(fā)展的方向。

三乙醇胺；硫酸鋰；復配；早強

0 引言

目前，常用的混凝土早強劑主要有無機和有機早強劑。采用無機和有機復合是早強劑的重要發(fā)展方向之一[1]。有機物系列早強劑主要有三乙醇胺、三異丙醇胺、甲醇、乙醇等等，最常用的是三乙醇胺[2]。硫酸鹽類早強劑是目前使用最廣的無機早強劑，應用最多的硫酸鹽早強劑是硫酸鈉，采用硫酸鈉早強劑存在一定問題[3]。摻入硫酸鈉、硫酸鉀后，混凝土中液相的堿度增大，當骨料中含有活性二氧化硅時，就會促使堿-骨料反應的發(fā)生。此外，低溫下硫酸鈉溶解度小，冬季施工若摻量過大養(yǎng)護不好易在混凝土表面結(jié)晶析出形成白霜，影響表面裝飾層與底層的粘附力。Li+和Na+、K+同屬于堿金屬類物質(zhì)，由于Li+具有半徑小、極化作用強以及水化半徑較大的特點，因此，鋰鹽類物質(zhì)具有與Na+和K+鹽物質(zhì)不一樣的獨特化學性質(zhì)，如抑制堿-硅酸鹽反應，防止水泥膨脹破壞，同時還對已發(fā)生堿骨料反應的試樣具有一定的修復作用[4-6]。因此，本文采用新型無機早強劑硫酸鋰，開展其早強效果試驗研究，并與三乙醇胺有機復合，探索研究新型有機和無機復合早強劑。

1 試驗

1.1 試驗原材料

（1）水泥：句容臺泥生產(chǎn)的52.5RⅡ型硅酸鹽水泥，其物理力學性能指標如表1所示，安定性合格，比表面積為372 m2/kg。

表1 水泥的主要物理力學性能

（2）礦渣粉：馬鋼嘉華公司生產(chǎn)的S95?；郀t礦渣粉，其物理力學性能指標如表2所示，符合GB/T 18046—2008標準規(guī)定的S95?；郀t礦渣粉的技術質(zhì)量要求。

表2 ?；郀t礦渣粉的物理力學性能指標

（3）早強劑：三乙醇胺、硫酸鋰，均為化學純，上海國藥集團化學試劑有限公司。

（4）標準砂：廈門艾思歐標準砂有限公司生產(chǎn)的ISO標準砂。

（5）高效減水劑：上海華登建材有限公司生產(chǎn)的HP400高性能減水劑。

（6）拌合水：自來水。

1.2 試驗方法

水泥膠砂流動度：按照GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行測試。

水泥膠砂強度：水泥膠砂攪拌、成型和養(yǎng)護的試驗方法按照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）》測試膠砂的早期和后期抗壓強度。

1.3 試驗配合比

膠凝材料由水泥和適量的?；郀t礦渣粉組成，礦渣粉占膠凝材料總質(zhì)量的20%。水膠比按0.35進行控制，并按高效減水劑的減水率確定減水劑摻量，使膠砂的流動度達到（180±5）mm，膠砂比為1∶3。膠砂試驗配合比如表3所示。

表3 膠砂試驗質(zhì)量配比

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 膠砂流動度（見表4）

表4 早強劑對膠砂流動度的影響

與基準膠砂J0流動度相比較，摻入三乙醇胺早強劑膠砂J1的流動度有所增加；摻入硫酸鋰早強劑膠砂J2的流動度略有降低；復摻硫酸鋰和三乙醇胺早強劑膠砂J3的流動度基本相同。因此，三乙醇胺早強劑有利于改善膠砂的流動性，而硫酸鋰對膠砂的流動性產(chǎn)生一定影響，通過硫酸鋰早強劑和三乙醇胺早強劑復合可抵消硫酸鋰對膠砂流動性影響，保證復合早強劑的膠砂流動度和工作性。

2.2 抗壓強度（見表5）

表5 早強劑對膠砂抗壓強度的影響

從表5可以看出，三乙醇胺早強劑可提高膠砂的早期強度，并使膠砂后期強度具有一定增長，硫酸鋰早強劑的早強效果明顯優(yōu)于三乙醇胺，但會使膠砂的后期強度略有降低。采用硫酸鋰和三乙醇胺復合早強劑優(yōu)于單一早強劑增強效果，具有明顯的疊加效果，且可以保證膠砂的后期強度。

摻入一定量的三乙醇胺早強劑可促進C3A的水化，加快鈣礬石的形成，促進早期強度的發(fā)展，可一定程度上提高膠砂早期強度。鋰鹽具有半徑小、極化作用強等特性，鋰離子更容易穿過水化膜進入膜內(nèi)，加快水化保護膜破裂，由于同離子效應的作用促進膜內(nèi)鈣離子流到膜外而沖破水化膜，促進水泥水化的進行，使水泥誘導期縮短和水化反應提前進入加速期階段，提高水泥中C3S和C2S的低溫水化能力[7]。鋰鹽早強劑還有助于水化產(chǎn)物晶體均勻、分散方式生長，有利于水化產(chǎn)物形成致密的微觀結(jié)構，明顯縮短水泥的稠化時間[8-9]。同時，硫酸中的硫酸根離子可加快水泥中早期鈣礬石形成，有利于膠砂早期強度發(fā)展。采用硫酸鋰和三乙醇胺早強劑復合可發(fā)揮兩種早強劑協(xié)同互補效應，有效提高水泥膠砂的早期強度，并保證后期強度。

2.3 X射線衍射分析

采用表3中的配合比，分別拌制不含標準砂的基準凈漿和復合硫酸鋰和三乙醇胺的凈漿，對1 d齡期的漿體進行X射線衍射分析，結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，基準漿體幾乎看不到鈣礬石衍射峰，且氫氧化鈣衍射峰也比較弱，而復摻硫酸鋰和三乙醇胺早強劑漿體具有明顯的鈣礬石（AFt）衍射峰，且氫氧化鈣衍射峰比基準漿體明顯增強，表明早強劑有效提高水泥水化反應，產(chǎn)生大量水泥水化產(chǎn)物鈣礬石和氫氧化鈣，提高水泥早期強度，具有明顯早強效果。

圖1 基準凈漿和復摻早強劑凈漿的X射線衍射圖譜

3 結(jié)論

常用的混凝土早強劑主要有無機和有機早強劑。本研究進行了單摻有機早強劑三乙醇胺和無機早強劑硫酸鋰早強劑以及復摻硫酸鋰和三乙醇胺早強劑的膠砂流動性和抗壓強度的試驗。結(jié)果表明，復摻硫酸鋰和三乙醇胺早強劑比單一早強劑具有較高早強效果，且對膠砂后期強度和流動度影響較小，具有顯著疊加效應。采用有機和無機早強劑復合是開發(fā)新型早強劑的發(fā)展方向。

[1]天立安.有機-無機復合早強劑的研制[J].水泥工程，2011（1）：36-37.

[2]謝興建.混凝土早強劑應用技術研究[J].新型建筑材料，2005（5）：33-35.

[3]要秉文，丁慶軍，梅世剛.新型早強劑對混凝土性能的影響研究[J].混凝土，2005（9）：49-54.

[4]高振國，羅永會，石浩.無鈉（鉀）混凝土早強劑的研究及開發(fā)[J].低溫建筑技術，2002（3）：69-70.

[5]俞琛捷，莫祥銀，鄧敏.鋰離子在混凝土堿集料反應過程中的作用[J].東南大學學報，2009，39：50-51.

[6]于洋，李國忠.鋰鹽對水泥砂漿堿骨料反應抑制效果的研究[J].混凝土，2009（3）：50-51.

[7]吳海龍，劉健，吉小利.新型硫酸鋰復合早強劑對煤礦封孔水泥早強效果的影響研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術，2014（8）：34-38.

[8]王成文，王瑞和，陳二丁.鋰鹽早強劑改善油井水泥的低溫性能及其作用機理[J].石油學報，2011，32：140-144.

[9]王成文，王瑞和，步玉環(huán).深水固井水泥性能及水化機理[J].石油學報，2009，30：280-284.

Experimental study of new early strength agent composite preparation technique

WANG Chengqi，LIU Sinan，GU Kunpeng
（China Communications Shanghai Third Harbor Engineering Science and Technology Research Institute Co.Ltd.，Shanghai 200032，China）

The fluidity and strength of mortar with single or multiple early strength agents were experimentally studied by using triethanolamine and lithium sulfate.The experimental results show that composite early strength agents with triethanolamine and lithium sulfate can remarkably enhance the early strength of mortar，the influence of composite early strength agents on later period strength and fluidity is little.Composite early strength agents with organic and inorganic have obvious superimposed effect，may be the direction of development of new early strength agents.

triethanolamine，lithium sulfate，composite，early strength

TU528.042.1

A

1001-702X（2016）11-0087-03

2016-04-03；

2016-05-04

王成啟，男，1964年生，安徽繁昌人，教授級高級工程師，博士，從事工程材料的研究工作。