2019, Vol. 47
低温环境下, 混凝土强度发展缓慢, 严重减缓工程施工进度.水泥水化特性决定了混凝土早期强度较低, 通常混凝土标准养护1 d仅能达到28 d强度的20%~30%, 6 ℃养护时混凝土达设计强度70%需15 d左右[1-2].使用早强剂是一种促进混凝土强度发展、加快施工进度的重要技术手段[3].
最早的低温早强剂多以硫酸钠或三乙醇胺为主要组分, 谢兴建[2]发现, 5~8 ℃低温下, 1.5%(胶材质量百分数, 后同)Na2SO4和0.03%三乙醇胺复掺可使混凝土1 d强度从8.8 MPa提高到20.6 MPa, 7 d强度提高41%.宫长义等[4]以亚硝酸钠、硫酸钠、尿素作早强组分发明了一种混凝土超早强剂, 冬季低温环境下, 可使混凝土1 d强度达到标准养护28 d强度的40%, 3 d可达标准养护28 d强度的75%, 28 d强度则提高17%.纳米材料或晶种一定程度上也可加快低温下混凝土强度的发展速率[5-6], 低温6.5 ℃养护下, 1%纳米CaCO3与亚硝酸钙复掺时, 混凝土3d强度可提高17%[5].硫氰酸钠可有效降低混凝土中水的冰点[7], 程平阶等[8]发现, 聚羧酸减水剂(PC)复配0.3%NaSCN, 低温5 ℃养护下, 混凝土1 d、3 d、7 d、28 d强度较单掺PC时分别提高182%、35%、35%、31%.王成文等[9]发现, 4 ℃、10 ℃条件下锂盐能明显提高浆体抗压强度.
传统早强剂已不能满足绿色、高性能混凝土的要求, 尤其是长龄期力学性能和耐久性能堪忧[10].现有早强剂的低温(尤其是5 ℃)早强性能有限, 低温下作用机理及其对混凝土耐久性影响的研究还比较缺乏.针对以上问题, 本文设计溴化钙(CaBr2)、溴化锂(LiBr)和三异丙醇胺(TIPA)3种组分制备无碱、无氯、不含硫酸根离子的低温早强剂, 以允许正常施工的最低温度5 ℃为条件, 研究其早强性能及其对混凝土综合性能的影响, 以期在5 ℃养护下, 使混凝土3 d强度达设计强度的70%(35 MPa), 且后期强度不倒缩(28 d强度保留率100%以上), 并探讨低温早强剂的早强作用机理.
1 试验 1.1 原材料 1.1.1 水泥采用马鞍山海螺牌P·O 42.5水泥(表示为HL)和混凝土外加剂检测专用P·I 42.5水泥(表示为JZ), 化学组成分析如表 1所示.X射线衍射(XRD)分析表明, 两种水泥的主要矿物组成均为C3S(硅酸三钙)、C2S(硅酸二钙)、C3A(铝酸三钙)和少量的C4AF(铁铝酸四钙).其中, JZ水泥的XRD图谱如图 1所示.激光粒度分析表明, HL水泥和JZ水泥颗粒的中值粒径(D50)分别为24.70 μm和16.68 μm.
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下载CSV 表 1 水泥化学组成分析 Tab.1 Chemical compositions of Portland cement |
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A—C3S, B—C2S, C—C3A, CF—C4AF, M—MgO 图 1 水泥的XRD图谱 Fig.1 XRD pattern of Portland cement |
试验用三异丙醇胺(C9H21NO3)为郑州兴发化工产品有限公司生产, 白色粉末; 溴化钙(CaBr2)、溴化锂(LiBr)组分为阿拉丁试剂有限公司生产的分析纯化学试剂, 白色晶体, 在水中易溶解.
常见早强组分(Ca(NO3)2、Na2SO4、三乙醇胺(TEA)和甲酸钙(Ca(HCOO)2)等), 均采用阿拉丁试剂有限公司生产的分析纯化学试剂.
1.1.3 其他集料采用石灰石(5~20 mm连续级配)和河砂, 其中河砂为级配2区的中砂, 细度模数为2.6.减水剂为苏州兴邦化学建材有限公司生产的聚羧酸减水剂, 推荐掺量为0.16%~0.30%, 减水率≥28%.
1.2 试验方法 1.2.1 抗压强度(1) 砂浆强度.参照GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检测方法(ISO法)》, 外掺低温早强剂(按胶材质量百分比, 下同), 成型40 mm×40 mm×160 mm砂浆试件, 固定水胶比为0.45, 胶砂质量比为1:3, 带模放入(5±1) ℃低温养护箱或(20±1) ℃标准养护室中养护, 24 h拆模后继续养护至指定龄期后取出, 测定试件的抗压强度.
(2) 混凝土强度.采用石灰石、河砂作骨料, 外掺低温早强剂, 参照JTG E3—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》, 成型100 mm×100 mm×100 mm混凝土试件.成型后带模放入(5±1) ℃低温养护箱或(20±1) ℃标准养护室中养护, 24 h拆模后继续养护至指定龄期, 测定其抗压强度.
1.2.2 混凝土干缩参照JTG E30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》, 成型尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的混凝土干缩试件.带模放入标准养护室中养护48 h后拆模, 放入干缩室并置于干缩试验架上, 测试混凝土试件长度随养护龄期的变化.干缩室温度为20 ℃±2 ℃, 相对湿度为60%±5%.
1.2.3 混凝土电通量参照GB 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中抗氯离子渗透试验(电通量法)进行, 成型直径100 mm、高度50 mm试件, 分别测试混凝土28 d、56 d、90 d和180 d的电通量.
1.2.4 XRD分析选用JZ水泥, 按水胶比为0.40成型净浆试件, 带模放入(5±1) ℃低温养护箱中恒温养护至一定龄期后取出, 均匀取样后立即放入60 ℃烘箱内烘干至恒重.用研钵和捣棒轻轻研磨后过0.08 mm方孔筛, 采用Rigaku SmartLab(3)型X-射线衍射分析仪对试样进行矿物组成分析, Cu靶, 电压3 kW, 扫描范围5°~80°, 步长0.02°, 扫描速度为10°·min-1.
1.2.5 SEM(扫描电子显微镜)分析取备用砂浆试样, 在新断裂面取薄片样品, 抽真空干燥, 喷金后, 采用JEOL JSM-6510型扫描电镜观察试样的微观形貌.
1.2.6 MIP(压汞法)分析取备用砂浆试样, 均匀在试样径向不同深度取大小不超过8 mm的颗粒样品, 抽真空干燥后, 采用MIP分析试样孔结构.
2 结果与讨论 2.1 低温早强剂的设计及性能 2.1.1 设计研究表明, 温度从20 ℃降至5 ℃, 水泥早期水化速度减慢, 早期水化程度大幅度减小, 但低温未改变水泥的水化过程, 也未改变水化产物的种类, 但使产物数量减少[11]; 生成的C-S-H凝胶密度降低[12-13], 24 h内钙矾石晶体难以成核和生长[14], 微观结构疏松、多孔, 从而对强度发展有明显抑制作用[14-15].水泥早期强度发展主要受制于其水化速率和水化程度, 后期强度发展则更多取决于主要水化产物的量和微观结构[11].笔者推测, 提升低温(5 ℃)养护下水泥早期强度发展的措施主要有:①促进低温下水泥的早期水化, 提高水化程度; ②促进钙矾石、C-S-H凝胶、Ca(OH)2等产物生成, 增加产物生成量; ③改善早期产物结构, 提高结构密实度.
本文采用有机无机复合技术, 协调发挥各单一组分的早强性能, 并兼顾长期力学性能与耐久性能.首先, 设计了CaBr2和LiBr两组分来提高早期水泥的水化速率和水化程度, 进而加快早期强度发展; 然后, 设计了TIPA组分来促进水泥后期的水化, 改善后期产物微观结构.研究表明, TIPA可促进C4AF的水化, 促进水泥中后期强度增长, 其还能使胶体粒子膨胀, 提高结构密实度[16-17].
2.1.2 低温早强剂性能(1) 不同组分
通过研究5 ℃养护下, 单掺不等量早强组分对砂浆1 d、3 d、7 d、28 d抗压强度的影响规律, 确定3种组分适宜掺量范围, 在此基础上, 考虑经济因素后选定CaBr2、LiBr和TIPA适宜掺量分别为0.5%、0.3%和1.0%, 并复配了配比为0.5%CaBr2+0.3%LiBr+1.0%TIPA的低温早强剂, 记为1#.5 ℃养护下, 掺早强剂砂浆各龄期抗压强度如表 2所示.20 ℃和5 ℃养护条件下对比试件分别记为对比样20 ℃和对比样5 ℃.为更好比较早强组分对砂浆强度提高幅度的差异, 以对比样5 ℃各龄期强度为基准, 计算得对应龄期下掺早强剂砂浆的抗压强度比如图 2所示.
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下载CSV 表 2 5 ℃养护下掺早强剂砂浆抗压强度 Tab.2 Compressive strength of mortars mixed with early-strength accelerators cured at 5 ℃ |
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注:括号中数据表示标准差. 图 2 5 ℃养护下掺早强剂砂浆抗压强度比 Fig.2 Compressive strength ratios of mortars mixed with early-strength accelerators cured at 5 ℃ |
结果表明, 5 ℃养护下, 单掺CaBr2、LiBr、TIPA组分使砂浆各龄期强度均有明显提高, 其中CaBr2、LiBr两组分对砂浆1 d强度提高显著, 抗压强度比均超过334%, 3 d、7 d、28 d抗压强度比也均分别超过166%、132%、103%;单掺0.5%CaBr2或0.3%LiBr时, 两者效果相近, 砂浆各龄期强度均接近对比样在20 ℃下强度, 因而CaBr2、LiBr是1#低温早强剂的关键组分.单掺TIPA组分对砂浆3 d后强度提高更为明显, 砂浆3 d后各龄期强度均已超对比样20 ℃下强度, 1 d强度发展则相对缓慢.掺1%TIPA砂浆3 d、7 d和28 d抗压强度比分别达179%、159%和112%, 且TIPA对砂浆3 d后强度的提高幅度超过CaBr2、LiBr, 这验证了设计TIPA组分来提高低温下水泥后期强度的思路是正确的.
当掺1#低温早强剂时, 协调发挥各单一组分的早强性能, 使砂浆试件早期、后期强度均有显著提高, 1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度比分别为478%、184%、159%和114%, 低温早强效果优异, 且28 d强度也有较大幅度提高, 砂浆各龄期强度已接近甚至超过对比样20 ℃下的强度.
(2) 与常见早强组分性能比较
5 ℃养护下, HL水泥掺不等量常见早强组分砂浆1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度见表 3, 早强组分种类及掺量如表 3所示.掺不同无机盐、有机类早强组分, 各龄期下砂浆强度提高程度各不相同.综合来看, Ca(NO3)2有一定低温早强效果, 可使砂浆各龄期强度均有提高, 掺1%Ca(NO3)2时砂浆1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度分别提高94%、38%、40%和5%;Na2SO4可使砂浆1 d强度提高明显, 而7 d后效果不明显, 28 d强度则出现倒缩, 与此同时Na2SO4用量往往较大, 试件表面出现了明显的“泛碱”现象.TEA对砂浆强度提高的作用时间主要在3 d前, 且仅当掺量较低时才表现出早强效果, 7 d后强度即已出现倒缩现象, 掺量过大时1 d强度也会出现明显倒缩; Ca(HCOO)2强度提高作用时间主要在7 d之前, 掺1%时砂浆1 d抗压强度比可达218%, 3 d后强度提高较低, 28 d强度会出现明显下降、倒缩.
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下载CSV 表 3 5 ℃养护下掺常见早强组分砂浆抗压强度 Tab.3 Compressive strength of mortars mixed with common early-strength components cured at 5 ℃ |
5 ℃养护下, 掺1#早强剂砂浆各龄期强度已接近甚至超过对比样20 ℃下强度, 早期强度提高显著且28 d抗压强度比超110%;常见早强组分的低温早强性能与1#早强剂差距明显, 相比于对比砂浆有时甚至会出现强度倒缩, 除Ca(NO3)2外, 28 d强度倒缩尤为明显, 且各龄期强度均远低于对比样在20 ℃养护下的强度.结合表 2结果可知, 本文设计的CaBr2、LiBr和TIPA组分在5 ℃低温下的早强性能明显优于常见早强组分, 配制的1#低温早强剂无氯、无碱、不含硫酸根离子, 低温早强效果显著, 并克服了传统早强剂后期强度损失大的弊病.
2.2 低温早强剂对混凝土综合性能的影响考虑到传统早强剂存在导致混凝土后期强度、耐久性能下降等问题, 文中以C50混凝土为对象, 在5 ℃、20 ℃环境下, 考察低温早强剂对混凝土的工作性、抗压强度、干缩、抗氯离子渗透性等方面的影响, 以判断早强剂在混凝土中的应用情况.
2.2.1 工作性选用HL水泥, 以某工程实际用C50混凝土配合比为基础, 外掺低温早强剂, 并复掺适量聚羧酸减水剂调整混凝土初始坍落度至(180±10) mm, 具体配合比如表 4所示.
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下载CSV 表 4 C50混凝土配合比 Tab.4 Mix proportion of C50 concret |
参照JTG E 30—2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》, 测试掺1#早强剂C50混凝土拌合物的坍落度、含气量、表观密度、凝结时间等指标, 结果如表 5所示.对比样初始坍落度为180 mm, 初凝、终凝时间分别为6 h 35 min和9 h 10 min.C50-1#混凝土掺用了0.35%的减水剂, 混凝土坍落度大于180 mm, 混凝土表观密度、含气量适中, 凝结时间较对比样略有缩短但仍在合理范围内, 满足实际工程施工性能的要求.总体来说, 1#低温早强剂对混凝土工作性能影响不大.
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下载CSV 表 5 C50混凝土拌合物性能 Tab.5 Properties of C50 concrete mixtur |
掺1#低温早强剂C50混凝土抗压强度及对应抗压强度比数据如图 3所示.20 ℃养护下, 对比样1 d、3 d、28 d抗压强度分别为29.4 MPa、42.3 MPa和57.4 MPa, 28 d后强度仍有一定提升, 养护至120 d时强度达70.0 MPa; 温度降至5 ℃时, 混凝土各龄期下强度均有所降低, 早期强度下降尤为显著, 1 d、3 d抗压强度仅为20 ℃养护时的59.5%、69.0%, 28 d后强度发展稳定, 随龄期延长混凝土抗压强度较20 ℃时下降幅度逐渐减小.
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图 3 早强剂对混凝土抗压强度的影响 Fig.3 Effect of early-strength accelerators on compressive strength of concretes |
20 ℃和5 ℃养护下, 1#早强剂可提高混凝土各龄期下强度, 且相同龄期下, 掺早强剂混凝土5 ℃下的抗压强度比均高于20 ℃下的抗压强度比.5 ℃养护下, 1 d、3 d和7 d抗压强度比分别超155%、130%和120%, 28 d至120 d抗压强度比均超过110%;20 ℃养护下, 1 d、3 d和7 d抗压强度比则分别超过125%、120%和110%, 28 d至120 d抗压强度比均大于100%.
结果可知, 1#低温早强剂在20 ℃和5 ℃下均具有优异早强性能, 低温下早强效果更佳, 且低温早强剂对混凝土长龄期(28 d至120 d)强度仍有较大幅度提高, 强度提高作用时间可至120 d.5 ℃养护下, 掺1#早强剂C50混凝土1 d、3 d、7 d、28 d抗压强度较对比样分别提高57%、32%、23%和12%, 3 d强度已达设计强度的70%(35 MPa), 7 d强度超设计强度的90%, 且后期强度不倒缩, 此时混凝土各龄期下强度均已接近对比样20 ℃下的强度.
2.2.3 干缩混凝土在非载荷作用下产生的裂缝80%以上归因于混凝土的收缩, 其中对混凝土早期开裂影响较大的是干燥收缩和自收缩.一般来说, 早强剂的掺入会增大混凝土的收缩, 易引起混凝土产生裂缝[18].掺1#早强剂C50混凝土的干燥收缩测试结果如图 4所示, 可知1#早强剂使混凝土干缩率略有增大, 收缩历程约持续120 d, 之后混凝土干缩相对稳定.掺1#早强剂混凝土28 d干缩率较对比样增大了8.0%, 而至120 d时仅增大4.4%, 增幅不大.总体来说, 低温早强剂对混凝土干缩影响不明显.
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图 4 早强剂对混凝土干缩的影响 Fig.4 Effect of early-strength accelerators on drying shrinkage of concretes |
传统早强剂易造成混凝土孔结构劣化、毛细孔收缩力增大、水化产物尺寸稳定性差、渗透性增大或使混凝土产生裂纹等, 从而对混凝土耐久性产生负面影响.本文分别在20 ℃和5 ℃养护下, 测试了掺1#早强剂C50混凝土28 d、56 d、90 d和180 d的电通量, 结果如表 6所示.
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下载CSV 表 6 早强剂对混凝土电通量的影响 Tab.6 Effect of early-strength accelerators on electric flux of concrete |
混凝土电通量随养护龄期延长不断减小, 其中28 d至56 d时电通量减小显著, 5 ℃养护下混凝土电通量均略低于20 ℃下电通量.这是因为低温下水泥早期水化较为缓慢, 水化产物早期生长缓慢, 更有利于堆积成致密的初始结构, 随着龄期延长(至28 d后), 使混凝土内部结构发展较同龄期20 ℃养护下时更为密实, 从而使氯离子的渗透速率降低.相同温度下, 1#早强剂使混凝土28 d、56 d电通量较对比样增大0.7%~10.1%, 而90 d后电通量均低于对比样, 且养护龄期越长电通量减小越明显.5 ℃养护下, 掺1#早强剂混凝土90 d、120 d、180 d电通量较对比样分别减小了6.0%、19.4%和28.5%.
结果表明, 1#低温早强剂会增大56 d前混凝土的电通量, 但可改善混凝土后期抗氯离子渗透性.这是由于早强剂的掺入虽促进了水泥水化, 但引入了较多无机盐组分使试件电导率增大, 使得56 d前电通量增大; 后期随着水泥水化程度不断提高、水化产物不断增多, 试件结构更为致密, 尤其是早强剂中TIPA可促进C4AF的水化, 还能使胶体粒子膨胀[16-17], 从而使混凝土后期电通量降低.
2.3 低温早强剂作用机理分析 2.3.1 净浆水化产物XRD分析5 ℃养护下, 掺0.5%CaBr2、0.3%LiBr和1#低温早强剂净浆及对比样水化12 h、1 d和7 d后试样的XRD图谱如图 5所示.结果可知, 随着水化龄期的延长, 各组试样中C3S、C2S衍射峰强度逐渐减弱, 而Ca(OH)2衍射峰强度则逐渐增强, 且水化1 d后还有钙矾石生成.
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A—C3S, B—C2S, E—钙矾石, F—Ca2Fe2O5, M—MgO, P—Ca(OH)2, Q—Quartz(石英), T— Ca4Al2O6Br2·10H2O 图 5 砂浆试样的XRD图谱 Fig.5 XRD patterns of powder samples from mortars |
掺早强组分水泥水化12 h即可见明显的Ca(OH)2衍射峰, 而对比样水化1 d后试样中才有Ca(OH)2衍射峰出现; 相同龄期下掺早强组分水泥的水化产物中, Ca(OH)2和钙矾石衍射峰强度均明显高于对比样, 而C3S、C2S衍射峰强度略低于对比样.水化1 d时, 对比样及掺CaBr2、LiBr、1#早强剂试样XRD图谱中, Ca(OH)2最强衍射峰积分面积分别为20 849、45 216、36 624、53 786, 而2θ角在32.2°~32.6°范围内的C3S、C2S衍射峰积分面积分别为149 633、114 854、121 933、92 941, 结合2.1.2节数据可知, 试样中Ca(OH)2最强衍射峰积分面积与抗压强度结果具有较好的相关性.结果表明, 早强组分的掺入明显加快了5 ℃低温下水泥的水化, 12 h时即已发生明显的水化反应, 水化速率明显加快.此外, 结合2.3.2节SEM/EDS分析结果, 水化1 d后, 掺CaBr2、LiBr或1#低温早强剂水泥水化产物中还出现了水化溴氧铝酸钙(Ca4Al2O6Br2·10H2O)的衍射峰, 且随水化龄期延长其衍射峰强度逐渐增强, 由此可推断水化溴氧铝酸钙是促使低温下试件强度提高的关键产物.
2.3.2 砂浆水化产物SEM分析5 ℃低温下, 对比样砂浆和掺1#低温早强剂砂浆水化7 d后产物的SEM图见图 6和图 7.
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图 6 对比样砂浆水化产物的SEM图 Fig.6 Typical SEM morphology of mortars |
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图 7 掺1#低温早强剂砂浆水化产物的SEM图 Fig.7 Typical SEM morphology of mortars containing 1# early-strength accelerators |
对比样水化产物中水泥颗粒表面包裹一层絮状C-S-H凝胶, 且仅有少量六方板状Ca(OH)2晶体, 但未发现有钙矾石存在, 颗粒之间黏结程度较低, 存在较多孔隙, 整体结构较为疏松.
掺1#低温早强剂砂浆5 ℃养护下水化7 d时, 水化产物形貌发生较大变化, 生成了较多团族状凝胶产物, 其相互堆积填充集料颗粒间孔隙.能谱分析表明, 产物含Ca、Si、Br、O等元素, 由于Br和Al元素的峰重叠, 因此产物中也可能含Al元素.结合XRD结果可知, 此类水化产物应为含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙(Ca4Al2O6Br2·10H2O), 这是由于低温早强剂中含溴组分引入溴离子(Br-), 在水化产物沉淀过程中Br-分别进入C-S-H凝胶和水化铝酸钙中形成的.此外, 孔隙中还发现有针棒状的钙矾石存在, 凝胶产物表面或孔隙中也有结晶度良好的片状Ca(OH)2晶体存在, 如图 7c所示, 试样微观结构较对比样更加致密.
2.3.3 砂浆产物孔结构分析图 8为5 ℃低温下, 掺1#低温早强剂砂浆和对比样养护1 d、3 d、7 d时试样的孔径分布曲线.图中, V为体积, d为孔径.两组砂浆试样的最可几孔径均随水化龄期延长而不断减小, 相同水化龄期下, 掺1#早强剂砂浆的最可几孔径小于对比样, 其中1 d时效果尤为明显.低温早强剂的掺入, 细化了砂浆中的孔隙, 使试样中大孔数量减少, 细孔数量增加.水化1 d时, 对比样中0.02~3.00 μm孔径范围内的孔数量均较多, 最可几孔径为1.16 μm; 掺1#早强剂后, 试样中大部分孔的孔径小于0.30 μm, 最可几孔径仅为0.07 μm.水化至3 d时, 掺1#早强剂试样中0.30~3.00 μm大孔数量进一步减少, 大部分孔的孔径已小于0.20 μm, 最可几孔径仅为0.04 μm.水化至7 d时, 对比样中的孔多数集中在0.02~0.30 μm范围, 但仍有一定量0.3 μm以上的大孔; 而掺1#低温早强剂砂浆试样中孔隙明显细化.
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图 8 砂浆试样的孔径分布 Fig.8 Pore size distribution of mortars |
表 7为各砂浆试样的总孔隙率, 低温早强剂使各龄期下砂浆试样的总孔隙率较对比样均明显减小, 且低温下养护时间越长, 总孔隙率减小越明显.1 d、3 d、7 d时试样的总孔隙率较对比样分别减小了17%、35%和40%.其中, 1 d时总孔隙率已接近对比样3 d时的总孔隙率, 3 d时总孔隙率已小于对比样7 d时的总孔隙率.
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下载CSV 表 7 砂浆试样总孔隙率 Tab.7 Total porosity of mortar |
MIP结果表明, 5 ℃低温养护下, 1#低温早强剂的掺入, 细化了水化初期(7 d前)试件的孔径, 大孔数量明显减少, 而相对增加了小孔的数量, 1 d时效果尤为显著; 且使试样最可几孔径减小、总孔隙率降低, 试件微观结构更加致密, 从而有利于试件强度提高.
2.4 存在的问题及注意事项本文设计制备的新型低温早强剂性能优异, 但也存在一些问题:① CaBr2、LiBr组分均易吸潮、对光敏感, 因此用其配制低温早强剂应注意密封避光存储, 有条件时可现配现用; ②低温早强剂与不同种类减水剂(如萘系、聚羧酸系等)的适应性还有待研究; ③本文部分早强组分采用的为分析纯化学试剂, 价格较高, 从降低成本方面考虑, 选用工业级原材料很有必要, 而工业级早强组分的性能及其最佳配比有待进一步研究.
3 结论(1) 本文设计CaBr2、LiBr和TIPA 3种组分制备了一种无氯、无碱、不含硫酸根离子的低温早强剂, 5 ℃条件下, 可使砂浆1 d、3 d、和7 d抗压强度分别提高378%、84%和59%, 低温早强效果显著, 且28 d强度不倒缩、仍可提高14%, 砂浆各龄期强度已接近甚至超过对比样在20 ℃下强度.
(2) 低温早强剂对混凝土工作性影响较小, 但可明显提高混凝土各龄期下抗压强度, 低温早强效果显著.5 ℃养护下, 掺低温早强剂C50混凝土1 d、3 d、7 d、28 d抗压强度较对比样分别提高57%、32%、23%和12%, 3 d强度已达设计强度的70%(35 MPa), 7 d强度超设计强度的90%, 且后期(28 d至120 d)强度保留率均超过110%, 混凝土各龄期强度已接近对比样在20 ℃下的强度.
(3) 低温早强剂的掺入会使混凝土干缩略有增大, 但影响不明显; 混凝土56 d前电通量增大0.7%~10.1%, 但可减小混凝土90 d后电通量.
(4) CaBr2、LiBr或低温早强剂的掺入明显加快了5 ℃低温下水泥的水化, 12 h时即可见明显的Ca(OH)2衍射峰, 且生成新的含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙产物.孔隙中有针棒状钙矾石生成, 片状Ca(OH)2晶体多嵌于凝胶产物表面或在孔隙中生成, 大量水化产物相互堆积、黏结成整体, 使产物孔径细化、总孔隙率降低, 产物微观结构更加致密, 掺低温早强剂砂浆1 d、3 d、7 d总孔隙率较对比样分别减小17%、35%和40%.
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