摘要
硫铝酸盐水泥基注浆材料在工程中有重要应用，其主要成分包括C4A3S、CaSO4、CaO等。为保证注浆材料前期工作性能，常选择在大水灰比条件下施工，这使得硫铝酸盐水泥早期水化较慢。工程上常采用锂盐类外加剂如碳酸锂来促进水化，但碳酸锂在低掺量时使得水化放热总量增加，而高掺量时使得水化放热总量下降。前期研究工作中发现纳米锂铝类水滑石添加到硫铝酸盐水泥基注浆材料中，能持续提高水化放热速率及水化放热总量。目前两种锂化合物（碳酸锂和纳米锂铝类水滑石）对硫铝酸盐水泥水化过程的影响机理尚不清楚。 采用水化热、热重、XRD、ICP技术分析了硫铝酸盐水泥基注浆材料水化过程固液相组成变化，提出了碳酸锂和纳米锂铝类水滑石对水泥水化过程的影响机理；采用隔离水化法将合成的纳米锂铝类水滑石装入半透膜中，并将其放进C4A3S-CaSO4-CaO体系悬浮液中，通过测试半透膜中固体质量及组成来研究纳米锂铝类水滑石的晶核作用；测试和计算了浆体溶液中锂离子或碳酸根的浓度，并研究了其对硫铝酸盐水泥基材料固相组成的影响规律，具体结论如下： （1）碳酸锂中Li+与CO32-均会影响硫铝酸盐水泥基材料的水化过程。在C4A3S-CaSO4-CaO系统中，碳酸锂掺量为0.1mol/L，当C4A3S未水化完全时，Li+通过消耗Al3+和OH-形成锂铝无定形化合物，从而促进C4A3S溶解提高水化产物生成量；CO32-可消耗溶液中Ca2+形成碳酸钙，Ca2+下降会导致含钙化合物的溶解，促进C4A3S溶解。当C4A3S水化完全而溶液中还有Li+剩余时，Li+继续消耗Al3+，从而使得钙矾石发生分解；另一方面CO32-的存在，消耗溶液中的Ca2+，同样使得AFt发生分解。 （2）纳米锂铝类水滑石是由于其晶核、释放的锂离子及碳酸根三者的协同作用影响硫铝酸盐水泥基材料的水化。纳米锂铝类水滑石可选择性为水化产物提供成核位。在C4A3S-CaSO4-CaO系统中，纳米锂铝类水滑石为AFt提供成核位；在C4A3S单矿溶液中，纳米锂铝类水滑石优先为同晶材料AFm提供成核位。纳米锂铝类水滑石沉淀溶解平衡释放出少量Li+及CO32-，微量的Li+及CO32-在水化早期促进C4A3S水化。 研究阐明了碳酸锂和纳米锂铝类水滑石对硫铝酸盐水泥基材料水化过程的影响机理，对开发新型硫铝酸盐水泥基材料外加剂奠定了理论基础。
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