２００７年第９期（总第２１５期）
（ＴｏｔａｌＮｏ．２１５）Ｎｕｍｂｅｒ９ｉｎ２００７
混凝土
原材料及辅助物料
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＡＮＤＡＤＭＩＮＩＣＬＥ
硫铝酸盐水泥性能的调整与应用
陈
娟，卢亦炎
（武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉４３００７２）
摘要：研究了普通硅酸盐水泥、化学外加剂和可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能的影响，结果表明在硫铝酸盐水泥中掺入普通硅酸
盐水泥或化学外加剂或可再分散乳胶粉能调整硫铝酸盐水泥的凝结时间和强度性能，可以根据不同的实际要求将改性后的硫铝酸盐水泥应用于特殊工程。关键词：
硫铝酸盐水泥；普通硅酸盐水泥；外加剂；可再分散乳胶粉
中图分类号：
ＴＵ５２８．０１文献标志码：Ａ文章编号：１００２－３５５０－（２００７）０９－００５４－０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ
ＣＨＥＮＪｕａｎ，ＬＵＹｉ－ｙａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ，ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓａｎｄｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｅｒｏｎｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ＇ｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄ－
ｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ，ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓａｎｄｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｅｒｃａｎｍｏｄｉｆｙｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｐｒｏｐ－ｅｒｔｉｅｓｏｆｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｅｓｐｅｃｉａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ；Ｐｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ；ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ；ｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｄｅｒ
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
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／Ｔ１３４６－１９８９进行；水泥胶砂抗
水工工程、修补工程等特殊工程中优良特性，一般在冬季施工、
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混合材料的复合水进行了研究，如硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥、
泥的研究［１－８］；化学外加剂对硫铝酸盐水泥性能影响的研究［９－１２］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。
折、抗压强度测定参照ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９规定的方法进行，试件尺寸４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ。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
２．１
试验结果
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ＯＰＣ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０．５，胶砂比为１∶３的水泥砂浆测得，试验结果见表２。由表２可以看出，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
１
１．１
试验材料与方法
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
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。
水泥（以下简称ＯＰＣ）和孝感凤凰水泥有限责任公司生产的（以下简称ＳＡＣ），其矿物成分见表１，４２．５级快硬硫铝酸盐水泥
砂采用中国ＩＳＯ标准砂。化学试剂硫酸钠（Ｎａ２ＳＯ４）、碳酸锂（Ｌｉ２ＣＯ３）、硼酸（Ｈ３ＢＯ３）、硫酸铝（Ａｌ２ＳＯ４）、亚硝酸钠（ＮａＮＯ２）。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－乙
表１
水泥
水泥的化学成分
化学成分
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×４ｃｍ的小立方体
净浆试件，水灰比按标准稠度用水量。几种外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响试验结果见表３。由结果可知Ｌｉ２ＣＯ３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
％
ＭｇＯ０．９８１．２５
ｆ－ＣａＯ１．７－
Ｌｏｓｓ２．０７－
ＣａＯ５９．８９４２．０４
ＳｉＯ２２４．０６６．５８
Ａｌ２Ｏ３６．３４３４．２７
Ｆｅ２Ｏ３３．５６１．６２
ＳＯ３２．２４１３．０５
ＳＡＣ的小时强度；将四种早强促凝组分与Ｈ３ＢＯ３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
ＯＰＣＳＡＣ
收稿日期：２００７－０５－１１
・５４・
表２
水泥
凝结时间／ｍｉｎ初凝
终凝
普通硅酸盐水泥对硫铝酸盐水泥性能的影响
抗折强度／ＭＰａ
抗压强度／ＭＰａ
１ｄ５．３４５．９２３．８
表３
３ｄ６．８６．６４５．０
２８ｄ８．７７７．９３７．４
１ｄ３３．０５３０．１９１３．１
３ｄ４０．９５３４．４１８．８
２８ｄ５４．６８４８．０１４３．９
１００％ＳＡＣ８０％ＳＡＣ＋２０％ＯＰＣ５０％ＳＡＣ＋５０％ＯＰＣ
４７２３７
１６７４４１１
外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响
凝结时间／ｍｉｎ初凝
终凝
抗压强度／ＭＰａ
外加剂种类及掺量
／％－Ｌｉ２ＣＯ３０．０５％Ｌｉ２ＣＯ３０．１％
Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ｌｉ２ＣＯ３０．０５％）３１％Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ａｌ（２ＳＯ４
水灰比
３ｈ－８．５１２．６１９．９－－－
６ｈ１６．７２５．６２４．３２４．３－３１．７２３．４
１ｄ４５．４３５．０３５．８４４．１４１．７５２．６５９．５
３ｄ６８．８４５．１３８．１５５．３５３．１６４．１５４．４
０．２５０．３００．３００．２５０．２５０．２５０．２５表４
４２１８１３１１０１９２２０３２５４
１２５２４１６１２４２２２２４８２９２
Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ｎａ２ＳＯ４１％Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋ＮａＮＯ２１％
可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥砂浆强度的影响抗压强度／ＭＰａ
抗折强度／ＭＰａ
编号聚灰比灰砂比
１ｄ４１．５３６．０３０．８２９．８２８．４
７ｄ５３．７３９．２３７．５３５．９３６．０
１ｄ５．７５．３６．４７．５８．６
７ｄ７．５８．１８．８９．８１０．２
７ｄ脆性系数
７．２４．８４．３３．７３．６
７ｄ抗拉强度
／ＭＰａ３．４３．６３．７４．７４．９
Ｓ１Ｓ２Ｓ３Ｓ４Ｓ５
００．０４５０．０９０．１３５０．１８
１∶２２１∶２１∶１∶２１∶２
时强度。相对而言，复合外加剂中Ｈ３ＢＯ３和Ｎａ２ＳＯ４的组合获得了较高的６ｈ强度和３ｄ强度，Ｈ３ＢＯ３和Ｌｉ２ＣＯ３的组合获得了较高的３ｈ强度。因此，Ｈ３ＢＯ３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
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
Ｌｉ２ＣＯ３的效果最好，如果以６ｈ强度为重，则应选择Ｎａ２ＳＯ４。
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入对硫铝酸盐水泥的强度性能有不利的影响。
（２）Ｌｉ２ＣＯ３能显著缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间，微量的
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１、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
Ｌｉ２ＣＯ３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。
参考文献：
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Ｌｉ２ＣＯ３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．Ｐéｒａ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Ｌｉ２ＣＯ３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［１４］。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
［１３］
［１］刘晓存，李艳君．粉煤灰配料烧制阿利特－硫铝酸盐水泥的试生产实
（５）：３４－３５．践［Ｊ］．水泥，１９９８
［２］兰明章，崔素萍，王亚丽，等．掺硫铝酸盐水泥熟料的富硅酸盐水泥
（７）：１２－１４．体系的性能研究［Ｊ］．水泥，２００４
［３］王复生，杨海艳，汤仕发．硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥混合对复合水
泥性能的影响［Ｊ］．北京建材，１９９６（２）：１７－２２．
［４］王复生，杨海艳，汤仕发．复合硫铝酸盐水泥的试验研究［Ｊ］．山东建
材，１９９７（６）：４－６．
硫铝酸盐混合水泥的研究［Ｊ］．混凝土［５］许仲梓，邓敏，蓝祥辉，等．铁铝、
与混凝土施工，１９９６（６）：８－１５．
［６］刘晓存，李艳君．阿利特－硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合性能的研
・５５・
究［Ｊ］．水泥．１９９８（２）：１０－１２．（１）：７－１０．响［Ｊ］．水泥工程，２００２
［７］王亚丽．掺粉煤灰的硅酸盐和硫铝酸盐复合水泥的性能研究［Ｄ］．北
京：北京工业大学，２００３．
［１２］侯文萍，付兴华，黄世峰，等．外加剂在硫铝酸盐水泥系统中的应用［Ｊ］．
济南大学学报，２００２，１６（１）：６－１０．
ｉ，Ａ．Ｒａｙ．Ｔｈｅｈｙｄｒａｔｅｏｎｐｈａｓｅａｎｄｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒ－［８］Ｉ．Ｊａｎｏｔｋａ，Ｌ．Ｋｒａｊě
ｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｂｌｅｎｄｓｏｆｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅ－ｂｅｌｉｔｅｃｅｍｅｎｔｗｉｔｈＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ．２００３，３３：４８９－４９７．（１）：［９］陈阳如，付德．硫铝酸盐水泥凝结性能的研究［Ｊ］．江西建材，１９９９
ｒａ，Ｊ．Ａｍｂｒｏｉｓｅ．Ｎｅｗａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｃａｌｃｉｕｍｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅ－［１３］Ｊ．Ｐé
ｍｅｎｔ［Ｊ］．ＣｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｃｒｅｔｅＲｅｓｅａｒｃｈ．２００４，３４：６７１－６７６．
［１４］符平，赵卫全，郑亚平，等．水泥基速凝灌浆材料研究［Ｊ］．水利水电技
（４）：８５－８７．术，２００４，３５作者简介：单位地址：联系电话：
陈娟（１９８０－），女，在读博士生。
武汉大学土木建筑工程学院２００５级博士班（４３００７２）
２０－２７．
［１０］胡二中，彭振斌，刘铁雄．硫铝酸盐水泥速凝早强复合外加剂的试验
（１０）：４９－５０．研究［Ｊ］．岩土工程界，２００１，４
［１１］付兴华，侯文萍，杨春霞，等．几种外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影
１３２９７９６０９１５
・上接第５３
页
的掺量具有最佳的范围。在较低引发剂用量的体系中，主链聚合度较高，大分子呈无规则线团构象，它们在水泥中分散较慢，也较难吸附到水泥粒子表面，影响了分散效果。引发剂用量增大，共聚物聚合度降低，对水泥粒子的分散性提高；继续提高引发剂用量时，聚合物分子量过低或聚合反应速度过快引起暴聚，致使聚合物分子量过高等，同时，由于甲基丙烯酸的活性远大于大分子单体，会加聚甲基丙烯酸部分自聚，使接枝率降低皆造成水泥净浆流动度有所下降［８］。由图４可知，当引发剂用量（占反应物量的比例）为５％时，净浆流动度最大，１、２ｈ流动度损失皆较小，故确定引发剂最佳掺量为５％。
保持能力，通过调节聚乙二醇单甲醚的分子量来控制侧链长度，当聚乙二醇单甲醚的分子量为６００时，净浆初始流动度较高，而经时流动度损失最小；
（４）减水剂分子结构中亲水性基团对其性能也有重要的影响，亲水性基团主要决定减水剂在水泥浆体表面吸附的程度，进而影响其减水性能，因此需要确定合适的酸酯比以控制分子结构中基团和侧链的比例，当酸酯比为６．３∶１６时，减水剂性能较好；
（５）选择适量的引发剂有利于控制所合成的减水剂的分子量在合适的范围之内，避免分子量过小而导致减水剂不能充分发挥空间位阻效应或分子量过大而导致减水剂吸附困难。
２．３红外光谱分析
利用傅立叶红外光谱技术对自制的减水剂和意大利马贝公
参考文献：
司Ｘ４０４减水剂进行红外光谱分析，如图５，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基（２５００￣３３００ｃｍ）、磺酸基团（１０３９、
－１
［１］赵慧敏．氨磺酸催化合成马来酸二丁酯的研究［Ｊ］．化学试剂，２００３，２５（４）：２４７－２４８．
（１０）：［２］王宏雁，胡彦利．乳酸甘油酯的合成与性能研究［Ｊ］．食品科技，２００６
羧基（１５７７、羟基（１０９９ｃｍ－１）等官能团的６１９ｃｍ－１）、１２４８ｃｍ－１）、特征振动，合成得到聚合物结构与分子设计预期的结果相符。由图５分析可以看出，自制的减水剂与Ｘ４０４减水剂官能团的特征峰相近，表明合成的减水剂的分子结构与Ｘ４０４减水剂相似。
１７１－１７３．
［３］李晓莉，张永宏，张晓丰．三氧化二钕催化合成对硝甲基苯甲酸乙酯［Ｊ］．
精细石油化工，２００６，２３（２）：４６－４７．
［４］文瑞明，游沛清，俞善信．对甲苯磺酸催化合成葵二酸二乙酯［Ｊ］．山西
大学学报（自然科学版），２００６，２９（２）：１６８－１７０．
［５］张富捐，盛淑玲，张翔宇．氨基磺酸催化合成苯甲醛１，２－丙二醇［Ｊ］．
精细石油化工，２００５（１）：１８－２０．
［６］张富捐，王浩亮，乔安，等．氨基磺酸催化合成丙酸苄酯的研究［Ｊ］．应
用化工，２００４，３３（５）：３４－３５．
［７］王立久，卞利民，曹永民．聚羧酸系高效减水剂的研究现状与展望［Ｊ］．
材料导报，２００３，１７（２）：４３－４５．
［８］张晓梅，邓成刚，朱宗军，等．聚羧酸型梳状共聚物的合成及其对水
泥塑化效果研究［Ｊ］．化学建材，２００５（４）：４３－４６．
［９］陆文雄，张月星，杨瑞海．聚羧酸系高效减水剂的合成及其分散机理
３结论
（１）以马来酸酐、聚乙二醇单甲醚、甲基丙烯酸为反应物，
的试验研究［Ｊ］．混凝土，２００６（１１）：４２－４４．
（４）：７－９．［１０］蔡希高．非主导官能团的存在和作用［Ｊ］．混凝土，２００５
选用合适的带水剂和引发剂，通过大分子单体的制备和共聚物的制备两步反应合成马来酸酐系混凝土减水剂；
（２）选择合适的带水剂可以促进酯化反应的进行，是提高酯化率的一种经济可行的手段；催化剂的种类和掺量是影响酯化反应时间、温度以及最终的酯化率的重要因素，以甲苯为带水剂，选用自制催化剂，掺量为５％￣６％时，酯化率可达９５％；
（３）减水剂分子结构的侧链长度主要影响减水剂的流动度
［１１］黎文部，王洛礼，于洁．丙烯酸酯共聚物乳液聚合的影响因素［Ｊ］．胶体
与聚合物，２００５，２３（４）：３５－３６，４５．
作者简介：单位地址：
马保国（１９５７－），男，博导，教授。
武汉珞狮路１２２号武汉理工大学材料科学与工程学院（４３００７０）
联系电话：０２７－８７６４００６４
・５６・
２００７年第９期（总第２１５期）
（ＴｏｔａｌＮｏ．２１５）Ｎｕｍｂｅｒ９ｉｎ２００７
混凝土
原材料及辅助物料
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ
ＭＡＴＥＲＩＡＬＡＮＤＡＤＭＩＮＩＣＬＥ
硫铝酸盐水泥性能的调整与应用
陈
娟，卢亦炎
（武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉４３００７２）
摘要：研究了普通硅酸盐水泥、化学外加剂和可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能的影响，结果表明在硫铝酸盐水泥中掺入普通硅酸
盐水泥或化学外加剂或可再分散乳胶粉能调整硫铝酸盐水泥的凝结时间和强度性能，可以根据不同的实际要求将改性后的硫铝酸盐水泥应用于特殊工程。关键词：
硫铝酸盐水泥；普通硅酸盐水泥；外加剂；可再分散乳胶粉
中图分类号：
ＴＵ５２８．０１文献标志码：Ａ文章编号：１００２－３５５０－（２００７）０９－００５４－０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ
ＣＨＥＮＪｕａｎ，ＬＵＹｉ－ｙａｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ，ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓａｎｄｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｅｒｏｎｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ＇ｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｓｔｕｄ－
ｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＰｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ，ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓａｎｄｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｅｒｃａｎｍｏｄｉｆｙｔｈｅｓｅｔｔｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｐｒｏｐ－ｅｒｔｉｅｓｏｆｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ．Ｔｈｅｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｉｎｅｓｐｅｃｉａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｓｕｌｐｈｏａｌｕｍｉｎａｔｅｃｅｍｅｎｔ；Ｐｏｒｔｌａｎｄｃｅｍｅｎｔ；ａｄｍｉｘｔｕｒｅｓ；ｒｅｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅｐｏｌｙｍｅｒｌａｔｅｘｐｏｗｄｅｒ
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
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／Ｔ１３４６－１９８９进行；水泥胶砂抗
水工工程、修补工程等特殊工程中优良特性，一般在冬季施工、
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混合材料的复合水进行了研究，如硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥、
泥的研究［１－８］；化学外加剂对硫铝酸盐水泥性能影响的研究［９－１２］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。
折、抗压强度测定参照ＧＢ／Ｔ１７６７１－１９９９规定的方法进行，试件尺寸４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ。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
２．１
试验结果
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ＯＰＣ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０．５，胶砂比为１∶３的水泥砂浆测得，试验结果见表２。由表２可以看出，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
１
１．１
试验材料与方法
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
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。
水泥（以下简称ＯＰＣ）和孝感凤凰水泥有限责任公司生产的（以下简称ＳＡＣ），其矿物成分见表１，４２．５级快硬硫铝酸盐水泥
砂采用中国ＩＳＯ标准砂。化学试剂硫酸钠（Ｎａ２ＳＯ４）、碳酸锂（Ｌｉ２ＣＯ３）、硼酸（Ｈ３ＢＯ３）、硫酸铝（Ａｌ２ＳＯ４）、亚硝酸钠（ＮａＮＯ２）。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－乙
表１
水泥
水泥的化学成分
化学成分
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×４ｃｍ的小立方体
净浆试件，水灰比按标准稠度用水量。几种外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响试验结果见表３。由结果可知Ｌｉ２ＣＯ３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
％
ＭｇＯ０．９８１．２５
ｆ－ＣａＯ１．７－
Ｌｏｓｓ２．０７－
ＣａＯ５９．８９４２．０４
ＳｉＯ２２４．０６６．５８
Ａｌ２Ｏ３６．３４３４．２７
Ｆｅ２Ｏ３３．５６１．６２
ＳＯ３２．２４１３．０５
ＳＡＣ的小时强度；将四种早强促凝组分与Ｈ３ＢＯ３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
ＯＰＣＳＡＣ
收稿日期：２００７－０５－１１
・５４・
表２
水泥
凝结时间／ｍｉｎ初凝
终凝
普通硅酸盐水泥对硫铝酸盐水泥性能的影响
抗折强度／ＭＰａ
抗压强度／ＭＰａ
１ｄ５．３４５．９２３．８
表３
３ｄ６．８６．６４５．０
２８ｄ８．７７７．９３７．４
１ｄ３３．０５３０．１９１３．１
３ｄ４０．９５３４．４１８．８
２８ｄ５４．６８４８．０１４３．９
１００％ＳＡＣ８０％ＳＡＣ＋２０％ＯＰＣ５０％ＳＡＣ＋５０％ＯＰＣ
４７２３７
１６７４４１１
外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响
凝结时间／ｍｉｎ初凝
终凝
抗压强度／ＭＰａ
外加剂种类及掺量
／％－Ｌｉ２ＣＯ３０．０５％Ｌｉ２ＣＯ３０．１％
Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ｌｉ２ＣＯ３０．０５％）３１％Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ａｌ（２ＳＯ４
水灰比
３ｈ－８．５１２．６１９．９－－－
６ｈ１６．７２５．６２４．３２４．３－３１．７２３．４
１ｄ４５．４３５．０３５．８４４．１４１．７５２．６５９．５
３ｄ６８．８４５．１３８．１５５．３５３．１６４．１５４．４
０．２５０．３００．３００．２５０．２５０．２５０．２５表４
４２１８１３１１０１９２２０３２５４
１２５２４１６１２４２２２２４８２９２
Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋Ｎａ２ＳＯ４１％Ｈ３ＢＯ３０．２５％＋ＮａＮＯ２１％
可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥砂浆强度的影响抗压强度／ＭＰａ
抗折强度／ＭＰａ
编号聚灰比灰砂比
１ｄ４１．５３６．０３０．８２９．８２８．４
７ｄ５３．７３９．２３７．５３５．９３６．０
１ｄ５．７５．３６．４７．５８．６
７ｄ７．５８．１８．８９．８１０．２
７ｄ脆性系数
７．２４．８４．３３．７３．６
７ｄ抗拉强度
／ＭＰａ３．４３．６３．７４．７４．９
Ｓ１Ｓ２Ｓ３Ｓ４Ｓ５
００．０４５０．０９０．１３５０．１８
１∶２２１∶２１∶１∶２１∶２
时强度。相对而言，复合外加剂中Ｈ３ＢＯ３和Ｎａ２ＳＯ４的组合获得了较高的６ｈ强度和３ｄ强度，Ｈ３ＢＯ３和Ｌｉ２ＣＯ３的组合获得了较高的３ｈ强度。因此，Ｈ３ＢＯ３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
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
Ｌｉ２ＣＯ３的效果最好，如果以６ｈ强度为重，则应选择Ｎａ２ＳＯ４。
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入对硫铝酸盐水泥的强度性能有不利的影响。
（２）Ｌｉ２ＣＯ３能显著缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间，微量的
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１、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
Ｌｉ２ＣＯ３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。
参考文献：
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Ｌｉ２ＣＯ３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．Ｐéｒａ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Ｌｉ２ＣＯ３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［１４］。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
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１３２９７９６０９１５
・上接第５３
页
的掺量具有最佳的范围。在较低引发剂用量的体系中，主链聚合度较高，大分子呈无规则线团构象，它们在水泥中分散较慢，也较难吸附到水泥粒子表面，影响了分散效果。引发剂用量增大，共聚物聚合度降低，对水泥粒子的分散性提高；继续提高引发剂用量时，聚合物分子量过低或聚合反应速度过快引起暴聚，致使聚合物分子量过高等，同时，由于甲基丙烯酸的活性远大于大分子单体，会加聚甲基丙烯酸部分自聚，使接枝率降低皆造成水泥净浆流动度有所下降［８］。由图４可知，当引发剂用量（占反应物量的比例）为５％时，净浆流动度最大，１、２ｈ流动度损失皆较小，故确定引发剂最佳掺量为５％。
保持能力，通过调节聚乙二醇单甲醚的分子量来控制侧链长度，当聚乙二醇单甲醚的分子量为６００时，净浆初始流动度较高，而经时流动度损失最小；
（４）减水剂分子结构中亲水性基团对其性能也有重要的影响，亲水性基团主要决定减水剂在水泥浆体表面吸附的程度，进而影响其减水性能，因此需要确定合适的酸酯比以控制分子结构中基团和侧链的比例，当酸酯比为６．３∶１６时，减水剂性能较好；
（５）选择适量的引发剂有利于控制所合成的减水剂的分子量在合适的范围之内，避免分子量过小而导致减水剂不能充分发挥空间位阻效应或分子量过大而导致减水剂吸附困难。
２．３红外光谱分析
利用傅立叶红外光谱技术对自制的减水剂和意大利马贝公
参考文献：
司Ｘ４０４减水剂进行红外光谱分析，如图５，在红外图谱中可以明确的发现聚氧烷基（２５００￣３３００ｃｍ）、磺酸基团（１０３９、
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３结论
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选用合适的带水剂和引发剂，通过大分子单体的制备和共聚物的制备两步反应合成马来酸酐系混凝土减水剂；
（２）选择合适的带水剂可以促进酯化反应的进行，是提高酯化率的一种经济可行的手段；催化剂的种类和掺量是影响酯化反应时间、温度以及最终的酯化率的重要因素，以甲苯为带水剂，选用自制催化剂，掺量为５％￣６％时，酯化率可达９５％；
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作者简介：单位地址：
马保国（１９５７－），男，博导，教授。
武汉珞狮路１２２号武汉理工大学材料科学与工程学院（４３００７０）
联系电话：０２７－８７６４００６４
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