硫铝酸盐水泥在预拌混凝土中的研究与探索
中冶天工上海十三冶城建分公司 夏玲1 药维东2
摘要：硫铝酸盐水泥具有早强、高强、凝结时间快等优良特性。采用42.5级硫铝酸盐水泥，聚羧酸高效缓凝减水剂，适宜掺量的矿物掺合料，可以配制出1d抗压强度达到C15，2d抗压强度达到C25的预拌混凝土，且具有良好的施工性能。
关键词：预拌混凝土 硫铝酸盐水泥 强度 性能影响
0 前言
硫铝酸盐水泥属于第三系列水泥，具有早强、高强等优良特性，能明显提高混凝土早期强度。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。但由于硫铝酸盐水泥生产的混凝土同时具有早期水化迅速、凝结时间短、水化放热集中、坍落度损失大的特性，限制了其在工程中的应用，特别是在预拌混凝土中的应用。本文通过开展对水泥及高效缓凝减水剂的比较选择、外加剂与水泥及掺合料的相容性研究、及混凝土早期强度测定等试验，对硫铝酸盐水泥在预拌混凝土中的应用进行研究与探索。
1 试验原理
国内外早强混凝土的生产随着特种胶结材料和外加剂技术的发展趋于多样化、高性能化。其中技术核心是快硬高强胶凝材料和高效减水、水化控制、促硬早强的外加剂以及克服它们的相容性。而存在的主要问题是：特种胶凝材料（如双快水泥，铝酸盐水泥）、速凝剂等配制的材料凝结时间特短，一般仅数分钟至十几分钟；二是需水量大，粘稠，流动性差，施工时很难操作和控制，更不适应于预拌混凝土生产，严重制约了早强预拌混凝土的推广应用。
本文通过采用具有快硬早强型的硫铝酸盐水泥，掺加具有早强缓凝性能的羧酸类减水剂及矿物掺合料的新技术路线，利用硫铝酸盐的早期强度来保证混凝土的超早强物理性能，利用高效缓凝减水剂和掺合料的相互作用来调节混凝土的坍落度损失和凝结时间，从而制备出具有早强性能的预拌混凝土。
下文以应用于宝钢宽厚板轧机工程定尺剪废料坑改造抢修工程的早强硫铝酸盐水泥预拌混凝土的研制为例进行阐述。本文档由文档同学网(www.lunwentongxue.com)整理，更多文档，请点文档格式范文查看
3 材料
3.1水泥
山东金鲁城集团生产的42.5级快硬硫铝酸盐水泥，主要性能指标如表1所示
表1 硫铝酸盐水泥技术指标
水泥规格 抗折强度(MPa) 抗压强度(MPa) 细度(%) 凝结时间 标准稠度用水量(%)
1d 3d 28d 1d 3d 28d 初凝 终凝
R.SAC42.5 6.5 7.3 8.0 39.5 48.3 52.4 0.6 21 30 27.6
3.2外加剂
液态聚羧酸高效缓凝减水剂，掺量0.8～2.0。减水率22%～35%。其性能指标见表2。
表2 聚羧酸高效缓凝减水剂技术性能
密度（g/mL） PH值 净浆流动度（mm） 氯离子含量（%） 碱含量（%） 含固量（%） 减水率（%）
掺量0.9%
1.070 9.0 240 0.01 2.3 21.5 24.0
3.3粉煤灰
I级高钙类，技术性能指标见表3。
表3 粉煤灰技术性能
细度（%） 烧失量（%） 需水量比（%） 三氧化硫（%） 含水率（%） 游离氧化钙（%）
9.2 2.73 90 0.33 0.2 0.9
3.4磨细高炉矿渣微粉：
S105级，其化学成分及物理性能见表4。
表4 磨细高炉矿渣微粉技术性能
比表面积（m2/kg） 密度（kg/m3） 流动度比(%) 烧失量(%) SO3(%) 含水量(%) 活性指数(%)
7d 28d
519 2900 109 0.0 0.09 0.0 100 108
3.5 砂
级配合格的Ⅱ区砂，细度模数2.5，表观密度2630kg/m3。
3.6 石
5～20mm的石灰岩碎石，连续级配，压碎指标值7.8%，表观密度2600kg/m3。
4 试验方法
混凝土抗压强度按GB/T50081—2002进行，抗压试块尺寸为100mm×100mm×100mm，每组试件共3个试块。试件成型后8h脱模，随后置于（20±2）℃、不流动的饱和氢氧化钙溶液中养护至试验龄期。混凝土坍落度及凝结时间试验按照GB/T 50080—2002进行。
4.1 外加剂与水泥适应性试验
按硫铝酸盐水泥量（600g）的0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%等8个不同掺量的聚羧酸高效缓凝减水剂进行试验。加入174g水进行搅拌，测定其在初始、30min时的水泥净浆流动度。绘制以掺量为横坐标，流动度为纵坐标的曲线。测定外加剂掺量与水泥净浆流动度变化曲线的拐点，确定饱和点。试验结果见图1。
图1 水泥净浆流动度变化图
从试验可以确定聚羧酸高效缓凝减水剂对该水泥有很好的适应性。试验最佳掺量为1.1%。
4.2 混凝土配合比及物理性能
选定水灰比（W/C）、砂率、掺合料掺量，按绝对体积法进行配合比设计。各组混凝土配合比见表5，并进行各组配合比试验混凝土的坍落度、凝结时间、流动度、1d及2d强度检测。通过试验发现：
（1）随着水灰比的降低，尽管水泥早期强度有所上升，混凝土的初始坍落度也变化不大，但坍落度损失随着水灰比的降低而增大。同时流动性也变差，混凝土出现粘底现象，操作性降低。
