硫铝酸盐水泥性能的调整与应用

　　0  前言

　　硫铝酸盐水泥具有早强、高强、抗渗、抗冻、耐蚀和低碱度等优良特性，一般在冬季施工、水工工程、修补工程等特殊工程中应用较多。在硫铝酸盐水泥的改性方面国内外许多研究者对其进行了研究，如硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥、混合材料的复合水泥的研究；化学外加剂对硫铝酸盐水泥性能影响的研究等。为使硫铝酸盐水泥能在更多的工程中得到应用必须对其性能进行调整，本文根据其他研究者的研究成果以及作者对硫铝酸盐水泥的研究，采用硅酸盐水泥、化学外加剂和可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能进行了调整，可为硫铝酸盐水泥在特殊工程中的应用提供借鉴。

　　1 试验材料与方法

　　1.1试验材料

　　试验所用水泥取自华新水泥厂生产的42.5级普通硅酸盐水泥(以下简称0PC)和孝感凤凰水泥有限责任公司生产的42.5级快硬硫铝酸盐水泥(以下简称SAC)，砂采用中国IS0标准砂。化学试剂硫酸钠(Na₂S0₄)、碳酸锂(Li₂C0₃)、硼酸(H₃B0₃)、硫酸铝(A1₂S04)、亚硝酸钠(NaN0₂)。聚合物乳胶粉为德国威凯公司生产的可再分散醋酸乙烯酯一乙烯共聚胶粉，外观为白色粉末。

　　1.2试验方法

　　水泥凝结时间测定按GB／T l346—1989进行；水泥胶砂抗折、抗压强度测定参照GB／T l7671—1999规定的方法进行，试件尺寸40mm×40mm×l60mm。水泥净浆强度测试使用4cm×4cm×4cm的小立方体试件，水灰比按标准稠度用水量。所有试件均在标准条件下养护。

　　2 试验结果

　　2.1硅酸盐水泥对硫铝酸盐水泥性能的影响

　　本试验测试了不同0PC掺量的SAC水泥的性能，其中抗压强度与抗折强度均由水灰比为O.5，胶砂比为1：3的水泥砂浆测得。OPC对SAC的凝结时间影响很大，会缩短SAC的凝结时间且初凝和终凝间隔很短，当 OPC掺量为50%时SAC的初凝和终凝时间仅为7、11min，初凝和终凝的时间间隔为4min。本试验中OPC的掺入对SAC的强度性能有不利的影响。

　　2.2外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

　　本试验中抗压强度的试件采用4cm × 4cm x 4cm的小立方体净浆试件，水灰比按标准稠度用水量。由结果可知Li₂C0₃对硫铝酸盐水泥凝结时间的影响很大，能缩短SAC的凝结时间并提高 SAC的小时强度；将四种早强促凝组分与H₃B0₃复合的复合外加剂都能使得SAC的初凝时间延长，但是初凝和终凝时间间隔缩短，这样既保证了较充足的施工时间，又获得了较高的小时强度。

　　相对而言，复合外加剂中H₃B0₃和Na₂S0₄的组合获得了较高的6h强度和3d强度，H₃B0₃和Li₂C0₃的组合获得了较高的3h强度。因此，H₃B0₃和哪一种早强促凝组分复合，应根据工程特点及其需要进行选择，如果以3h强度为主，选择 Li₂C0₃的效果最好，如果以6h强度为重，则应选择Na₂S0₄。

　　2.3可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能的影响

　　在掺入聚合物乳胶粉后，快硬硫铝酸盐水泥砂浆的l、7d抗压强度发生了明显的下降，随聚灰比增大，降低幅度增加。其1、7d的抗折强度(聚灰比0．045的1d抗折强度除外)以及7d抗拉强度均随聚灰比增大而增加，7d的抗压强度与抗折强度比值随聚灰比增大而降低，即脆性下降。

　　2.4硫铝酸盐水泥的应用探讨

　　硫铝酸盐水泥具有凝结时间短、早期强度较高的特性，但是要将其应用于某些特殊工程还要调整其物理力学性能。从以上的试验研究发现，在硫铝酸盐水泥中掺入硅酸盐水泥能使硫铝酸盐水泥的凝结进一步加快，初凝和终凝间隔时间大大缩短；微量的Li₂C0₃便能使硫铝酸盐水泥速凝，而复合外加剂能推迟硫铝酸盐水泥的初凝，但初凝和终凝的间隔时间很短；可再分散乳胶粉能降低硫铝酸盐水泥砂浆的脆性。因此可试想将以上材料中的一种或几种同时掺入硫铝酸盐水泥中来调整水泥的性能，各种材料之间的比例以及外加剂的掺量应根据工程要求合理选择，这方面的相关报道有J．P6ra和J．Ambroise将硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按适当比例混合并掺加减水剂和Li₂C0₃等外加剂制成了自流平地坪和自流平修补砂浆，该砂浆具有早强微膨胀的特性；符平和赵卫全等将铝酸盐水泥与硅酸盐水泥的混合体制成速凝灌浆材料，该堵漏灌浆材料凝结快，早期强度发展迅速。以上硅酸盐水泥、外加剂、乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能的调节试验可为相关研究提供借鉴，根据各工程要求的不同选择哪几种材料有待进一步研究。

　　3  结论

　　(1)在硫铝酸盐水泥中掺入硅酸盐水泥能缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间，且初凝和终凝间隔很短，但在本试验中硅酸盐水泥的掺人对硫铝酸盐水泥的强度性能有不利的影响。

　　(2)Li₂C0₃能显著缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间，微量的 Li₂C0₃便能使水泥发生急凝，提高小时强度，但较大幅度地降低了水泥的中、后期强度。复合外加剂能使得SAC的初凝时间延长，但是初凝和终凝时间间隔缩短，水泥初凝后能很快终凝。可根据不同的要求选择凝结时间及小时强度都适合的复合外加剂。

　　(3)可再分散乳胶粉可提高硫铝酸盐水泥砂浆的抗折及抗拉强度，降低脆性，但是会使硫铝酸盐水泥砂浆的抗压强度降低。

　　(4)硫铝酸盐水泥具有优良的物理力学性能，用化学外加剂、可再分散乳胶粉或硅酸盐水泥等调节硫铝酸盐水泥的性能能使其用于特殊的工程。