硫鋁酸鹽水泥性能的調(diào)整與應(yīng)用

　　0  前言

　　硫鋁酸鹽水泥具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、抗?jié)B、抗凍、耐蝕和低堿度等優(yōu)良特性，一般在冬季施工、水工工程、修補(bǔ)工程等特殊工程中應(yīng)用較多。在硫鋁酸鹽水泥的改性方面國內(nèi)外許多研究者對其進(jìn)行了研究，如硫鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥、混合材料的復(fù)合水泥的研究；化學(xué)外加劑對硫鋁酸鹽水泥性能影響的研究等。為使硫鋁酸鹽水泥能在更多的工程中得到應(yīng)用必須對其性能進(jìn)行調(diào)整，本文根據(jù)其他研究者的研究成果以及作者對硫鋁酸鹽水泥的研究，采用硅酸鹽水泥、化學(xué)外加劑和可再分散乳膠粉對硫鋁酸鹽水泥性能進(jìn)行了調(diào)整，可為硫鋁酸鹽水泥在特殊工程中的應(yīng)用提供借鑒。

　　1 試驗(yàn)材料與方法

　　1.1試驗(yàn)材料

　　試驗(yàn)所用水泥取自華新水泥廠生產(chǎn)的42.5級普通硅酸鹽水泥(以下簡稱0PC)和孝感鳳凰水泥有限責(zé)任公司生產(chǎn)的42.5級快硬硫鋁酸鹽水泥(以下簡稱SAC)，砂采用中國IS0標(biāo)準(zhǔn)砂?；瘜W(xué)試劑硫酸鈉(Na₂S0₄)、碳酸鋰(Li₂C0₃)、硼酸(H₃B0₃)、硫酸鋁(A1₂S04)、亞硝酸鈉(NaN0₂)。聚合物乳膠粉為德國威凱公司生產(chǎn)的可再分散醋酸乙烯酯一乙烯共聚膠粉，外觀為白色粉末。

　　1.2試驗(yàn)方法

　　水泥凝結(jié)時間測定按GB／T l346—1989進(jìn)行；水泥膠砂抗折、抗壓強(qiáng)度測定參照GB／T l7671—1999規(guī)定的方法進(jìn)行，試件尺寸40mm×40mm×l60mm。水泥凈漿強(qiáng)度測試使用4cm×4cm×4cm的小立方體試件，水灰比按標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。所有試件均在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)。

　　2 試驗(yàn)結(jié)果

　　2.1硅酸鹽水泥對硫鋁酸鹽水泥性能的影響

　　本試驗(yàn)測試了不同0PC摻量的SAC水泥的性能，其中抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度均由水灰比為O.5，膠砂比為1：3的水泥砂漿測得。OPC對SAC的凝結(jié)時間影響很大，會縮短SAC的凝結(jié)時間且初凝和終凝間隔很短，當(dāng) OPC摻量為50%時SAC的初凝和終凝時間僅為7、11min，初凝和終凝的時間間隔為4min。本試驗(yàn)中OPC的摻入對SAC的強(qiáng)度性能有不利的影響。

　　2.2外加劑對硫鋁酸鹽水泥性能的影響

　　本試驗(yàn)中抗壓強(qiáng)度的試件采用4cm × 4cm x 4cm的小立方體凈漿試件，水灰比按標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。由結(jié)果可知Li₂C0₃對硫鋁酸鹽水泥凝結(jié)時間的影響很大，能縮短SAC的凝結(jié)時間并提高 SAC的小時強(qiáng)度；將四種早強(qiáng)促凝組分與H₃B0₃復(fù)合的復(fù)合外加劑都能使得SAC的初凝時間延長，但是初凝和終凝時間間隔縮短，這樣既保證了較充足的施工時間，又獲得了較高的小時強(qiáng)度。

　　相對而言，復(fù)合外加劑中H₃B0₃和Na₂S0₄的組合獲得了較高的6h強(qiáng)度和3d強(qiáng)度，H₃B0₃和Li₂C0₃的組合獲得了較高的3h強(qiáng)度。因此，H₃B0₃和哪一種早強(qiáng)促凝組分復(fù)合，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)及其需要進(jìn)行選擇，如果以3h強(qiáng)度為主，選擇 Li₂C0₃的效果最好，如果以6h強(qiáng)度為重，則應(yīng)選擇Na₂S0₄。

　　2.3可再分散乳膠粉對硫鋁酸鹽水泥性能的影響

　　在摻入聚合物乳膠粉后，快硬硫鋁酸鹽水泥砂漿的l、7d抗壓強(qiáng)度發(fā)生了明顯的下降，隨聚灰比增大，降低幅度增加。其1、7d的抗折強(qiáng)度(聚灰比0．045的1d抗折強(qiáng)度除外)以及7d抗拉強(qiáng)度均隨聚灰比增大而增加，7d的抗壓強(qiáng)度與抗折強(qiáng)度比值隨聚灰比增大而降低，即脆性下降。

　　2.4硫鋁酸鹽水泥的應(yīng)用探討

　　硫鋁酸鹽水泥具有凝結(jié)時間短、早期強(qiáng)度較高的特性，但是要將其應(yīng)用于某些特殊工程還要調(diào)整其物理力學(xué)性能。從以上的試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在硫鋁酸鹽水泥中摻入硅酸鹽水泥能使硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)進(jìn)一步加快，初凝和終凝間隔時間大大縮短；微量的Li₂C0₃便能使硫鋁酸鹽水泥速凝，而復(fù)合外加劑能推遲硫鋁酸鹽水泥的初凝，但初凝和終凝的間隔時間很短；可再分散乳膠粉能降低硫鋁酸鹽水泥砂漿的脆性。因此可試想將以上材料中的一種或幾種同時摻入硫鋁酸鹽水泥中來調(diào)整水泥的性能，各種材料之間的比例以及外加劑的摻量應(yīng)根據(jù)工程要求合理選擇，這方面的相關(guān)報道有J．P6ra和J．Ambroise將硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥按適當(dāng)比例混合并摻加減水劑和Li₂C0₃等外加劑制成了自流平地坪和自流平修補(bǔ)砂漿，該砂漿具有早強(qiáng)微膨脹的特性；符平和趙衛(wèi)全等將鋁酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的混合體制成速凝灌漿材料，該堵漏灌漿材料凝結(jié)快，早期強(qiáng)度發(fā)展迅速。以上硅酸鹽水泥、外加劑、乳膠粉對硫鋁酸鹽水泥性能的調(diào)節(jié)試驗(yàn)可為相關(guān)研究提供借鑒，根據(jù)各工程要求的不同選擇哪幾種材料有待進(jìn)一步研究。

　　3  結(jié)論

　　(1)在硫鋁酸鹽水泥中摻入硅酸鹽水泥能縮短硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時間，且初凝和終凝間隔很短，但在本試驗(yàn)中硅酸鹽水泥的摻人對硫鋁酸鹽水泥的強(qiáng)度性能有不利的影響。

　　(2)Li₂C0₃能顯著縮短硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)時間，微量的 Li₂C0₃便能使水泥發(fā)生急凝，提高小時強(qiáng)度，但較大幅度地降低了水泥的中、后期強(qiáng)度。復(fù)合外加劑能使得SAC的初凝時間延長，但是初凝和終凝時間間隔縮短，水泥初凝后能很快終凝。可根據(jù)不同的要求選擇凝結(jié)時間及小時強(qiáng)度都適合的復(fù)合外加劑。

　　(3)可再分散乳膠粉可提高硫鋁酸鹽水泥砂漿的抗折及抗拉強(qiáng)度，降低脆性，但是會使硫鋁酸鹽水泥砂漿的抗壓強(qiáng)度降低。

　　(4)硫鋁酸鹽水泥具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能，用化學(xué)外加劑、可再分散乳膠粉或硅酸鹽水泥等調(diào)節(jié)硫鋁酸鹽水泥的性能能使其用于特殊的工程。