梁 慶，周漢章

1.廣東南粵勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣東 廣州 511453；2.廣州市正江混凝土有限公司，廣東 廣州 510000

0 前言

混凝土是基建最主要用的最多的原材料，在混凝土施工的過(guò)程中，混凝土需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的凝固和硬化，才能達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度。摻入混凝土早強(qiáng)劑可有效縮短混凝土凝結(jié)硬化時(shí)間，提高混凝土早強(qiáng)，改善施工進(jìn)度，節(jié)省人力物力資源和生產(chǎn)成本。

1 關(guān)于早強(qiáng)劑

早強(qiáng)劑主要可以分強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類、水溶性有機(jī)物類、有機(jī)類和無(wú)機(jī)物復(fù)合的復(fù)合早強(qiáng)劑三大類，無(wú)機(jī)類主要有硫酸鹽類、氯化鹽類、碳酸鹽類、硝酸鹽類以及亞硝酸鹽類等［1］。有機(jī)物主要有三異丙醇胺、二異丙基乙胺、甲酸鈣、乙酸鈉、草酸鈣等、三乙醇胺、三異丙醇胺以及尿素乙二醇、以及甲酸鈣等［1］。而復(fù)合型早強(qiáng)劑主要是指無(wú)機(jī)鹽類與有機(jī)物結(jié)合的早強(qiáng)劑，在無(wú)機(jī)鹽類早強(qiáng)劑中，氯化物類早強(qiáng)劑因其加入混凝土中，所含的Cl-易引起鋼筋的銹蝕，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此類早強(qiáng)劑的使用有著嚴(yán)格限制［1］，在水泥和外加劑工藝中最經(jīng)常用到的是醇胺類化合物早強(qiáng)劑，尤其是三乙醇胺（TEA）、三異丙醇胺（TIPA）的應(yīng)用最為成熟廣泛。根據(jù)單個(gè)醇胺分子中輕基的數(shù)量選取三乙醇胺（3 個(gè)羥基）、三異丙醇胺（3 個(gè)羥基一位于異丙基上）醇胺分子結(jié)構(gòu)中的醇輕基的親水性隨碳原子數(shù)量增加而降低，親油性則相反。醇胺分子中官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)差異直接決定其在混凝土中的分散及吸附性能、水泥水化過(guò)程中對(duì)離子絡(luò)合的選擇性及在水化產(chǎn)物表面的吸附，進(jìn)而影響水泥的強(qiáng)度及其他性能［2］。

2 聚羧酸減水劑與早強(qiáng)劑復(fù)配試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)原材料的選擇

表1 試驗(yàn)原材料信息

2.2 減水劑與早強(qiáng)劑復(fù)配配方

表2 復(fù)配配方 g

2.3 混凝土試驗(yàn)配方及試驗(yàn)結(jié)果

選取強(qiáng)度為C30 泵送混凝土配合比，配方為水泥：190kg，粉煤灰：90kg，礦粉：70kg，砂：800kg，石頭：1070kg，水：160kg，外加劑：7kg，外加劑有10 個(gè)樣品試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

樣品2 摻0.051%TEA 混凝土狀態(tài)、出機(jī)擴(kuò)展度及保塌能力與基準(zhǔn)組相當(dāng)，含氣量和凝結(jié)時(shí)間比樣品1組低0.5%和0.8h，3d、7d 強(qiáng)度比樣品1 組低1.4MPa、0.7MPa 但28d 強(qiáng)度比其高1.7MPa，前期強(qiáng)度低于樣品1 后期強(qiáng)度優(yōu)于樣品1 組。

樣品3 組摻0.026%TEA 出機(jī)狀態(tài)和塌損情況、含氣量、凝結(jié)時(shí)間與基準(zhǔn)組最接近，3d、7d抗壓強(qiáng)度均比基準(zhǔn)組高5.3MPa，但28d 抗壓強(qiáng)度低1.2MPa 后期強(qiáng)度弱。

樣品4 摻0.105%TIPA 后混凝土出機(jī)粘稠流動(dòng)性比較差擴(kuò)展度小保塌能力一般，含氣量和凝結(jié)時(shí)間比基準(zhǔn)組高1.2%和時(shí)間長(zhǎng)3.8h，3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)組高0.6MPa、1.0MPa、0.7MPa，早強(qiáng)強(qiáng)度比不明顯。

樣品5 摻0.051%TIPA 出機(jī)狀態(tài)和保塌能力優(yōu)于樣品4 組，含氣量和凝結(jié)時(shí)間均低于樣品4 組，前期后期抗壓強(qiáng)度高于樣品4 組0.8MPa、3.3MPa、0.6MPa。

樣品6 組摻0.026%TIPA 出機(jī)狀態(tài)良好保塌能力好，3d、7d、28d 抗壓強(qiáng)度比樣品5 和基準(zhǔn)組略高，但前期抗壓強(qiáng)度不明顯。

樣品7、8、9 分別是TEA 和TIPA 雙摻，樣品7 為0.0765%TEA+0.051%TIPA摻量料出機(jī)比較粘稠2小時(shí)塌損較大凝結(jié)時(shí)間比基準(zhǔn)長(zhǎng)4h，3d、7d 抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)高5.0MPa、和5.1MPa，28d抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)低1.0MPa，樣品8組摻0.051%TEA+0.051%TIPA 混凝土出機(jī)和易性和保塌能力均比樣品7 組好，含氣量比基準(zhǔn)高1%，凝結(jié)時(shí)間比基準(zhǔn)1.5h，3d、7d 抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)高7.7MPa、8.4MPa，28d抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)低0.6MPa。樣品9 組摻0.046%TEA+0.031%TIPA 混凝土出機(jī)和易性好，流動(dòng)性

表3 試配數(shù)據(jù)

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析

3.1 數(shù)據(jù)解讀

從表3 試配數(shù)據(jù)可以看出：摻入基準(zhǔn)樣外加劑后混凝土和易性良好，0.5h、2h 保塌好，含氣量為4.0%，3d 強(qiáng)度達(dá)到了58.3%、7d強(qiáng)度達(dá)到了69.3%、28d強(qiáng)度達(dá)到116%，前期強(qiáng)度低，達(dá)不到早強(qiáng)混凝土要求；

樣品1 摻0.105%TEA 混凝土和易性、0.5h 保塌、2h 保塌均略差于基準(zhǔn)組，含氣量高于基準(zhǔn)組1.5%，凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)2.5h，3d、7d 強(qiáng)度高于基準(zhǔn)組6.9MPa、7.4MPa 前期強(qiáng)度分別達(dá)到81.3%、94%，但是28d 強(qiáng)度比基準(zhǔn)低3.3MPa 后期基本沒(méi)有強(qiáng)度增長(zhǎng)。和保塌能力優(yōu)于基準(zhǔn)，也是10 組樣品中流動(dòng)性和保塌能力最優(yōu)組，含氣量和凝結(jié)時(shí)間最接近基準(zhǔn)組含氣量?jī)H高于基準(zhǔn)0.2%，凝結(jié)時(shí)間高于基準(zhǔn)組0.5h，3d、7d、28d 抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)組高11MPa、10.7MPa、3MPa，3d 強(qiáng)度達(dá)到95%、7d 強(qiáng)度達(dá)到105%、28d 強(qiáng)度達(dá)到126%，前期強(qiáng)度達(dá)到早強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)且后期強(qiáng)度有增長(zhǎng)。

3.2 綜合分析

醇胺類早強(qiáng)劑促進(jìn)水泥水化是通過(guò)醇胺分子中羥基上的氧原子與水泥漿體中Ca2+、Fe3+等金屬離子發(fā)生絡(luò)合，生成胺-鈣（胺-鐵）絡(luò)合物，從而促進(jìn)水泥中C3A、C4AF 以及C3S 等的溶解水化，促進(jìn)C-S-H、CH、Aft、AFm 等水化產(chǎn)物形成，加深水泥的水化程度［2］，適量的三乙醇胺TEA 摻量能提高硬化混凝土前期強(qiáng)度，而三異丙醇胺（TIPA）主要功能是助力混凝土后期強(qiáng)度。

在商品混凝土中的應(yīng)用三異丙醇胺和三乙醇胺有各自的優(yōu)勢(shì)。異丙醇胺的分散性略高于三乙醇胺。作為表面活性劑，三異丙醇胺刺激混凝土強(qiáng)度有一定的優(yōu)勢(shì)由于其三維結(jié)構(gòu)的烷烴鏈和羥基異構(gòu)。乙醇胺在早期增強(qiáng)性能上促進(jìn)了鋁酸鹽的早期水化，能夠使水泥誘導(dǎo)期縮短和加速水化反，促使水泥中的礦物元素C3S 和C2S 的常溫水化能力，推動(dòng)水化產(chǎn)物晶體、增強(qiáng)分散性，致使形成致密的微觀結(jié)構(gòu)可加快水泥中早期鈣礬石形成，加速早期強(qiáng)度發(fā)展。28 天強(qiáng)度方面三乙醇胺貢獻(xiàn)早期強(qiáng)度，三異丙醇胺通過(guò)促進(jìn)難水化礦物的水化和提高水泥的分散性推動(dòng)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)［3］。

絡(luò)合劑的作用是破壞了孔溶液，氫氧化鈣溶解和沉淀的平衡，TIPA 和TEA 促進(jìn)氧化鋁的溶解抑制了水泥漿早期鈣礬石的形成，同時(shí)優(yōu)化硬化水泥漿體的孔結(jié)構(gòu)和微觀形貌，從而影響硬化水泥漿體強(qiáng)度的生長(zhǎng)［4］。TEA 在摻量0.105%時(shí)可以提高硬化水泥漿體的早期強(qiáng)度，但會(huì)降低后期強(qiáng)度。

4 總結(jié)

單摻有機(jī)早強(qiáng)劑三乙醇胺和三異丙醇胺以及雙摻三異丙醇和三乙醇胺早強(qiáng)劑的混凝土綜合試驗(yàn)，結(jié)果表明摻0.105%、0.051%、0.026%三乙醇胺從高摻到低摻時(shí)對(duì)混凝土保塌和凝結(jié)時(shí)間都有明顯影響，低摻量下能夠促進(jìn)石膏與C3A 反應(yīng)并生成鈣礬石，鈣礬石大量生成，消耗了體系的自由水，使凈漿失去了流動(dòng)性雖前期強(qiáng)度有不同明顯增長(zhǎng)但后期強(qiáng)度不理想，同等條件下同種方法按0.105%、0.051%、0.026%摻三異丙醇胺發(fā)現(xiàn)TIPA 對(duì)水泥的初始分散性和分散性保持能力有一定影響并且混凝土前期強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯，三乙醇胺和三異丙醇胺按0.046%+0.031%雙摻可發(fā)揮兩種早強(qiáng)劑協(xié)同互補(bǔ)效應(yīng)具有明顯的早強(qiáng)效果并可以保持后期強(qiáng)度增長(zhǎng)，混凝土的和易性、流動(dòng)度、保塌性能、凝結(jié)時(shí)間影響較小，三乙醇胺和三異丙醇胺適量的雙摻具有顯著疊加效應(yīng)。