喷射混凝土广泛用于地下隧道的支护工程中。无碱速凝剂是实现喷射混凝土性能的关键外加剂，其主要功能组分为硫酸铝（AS）。AS的加入能够提高混凝土的早期强度，但是混凝土早期强度的主要来源尚未完全明晰。此外，作为无碱速凝剂的另一主要组分，醇胺类外加剂能够提高AS的溶解度并进一步缩短混凝土的凝结时间，但由于其敏感性较强，限制了进一步应用。尽管诸多研究聚焦于AS或者TEA单掺对水泥水化的影响，但AS与TEA的协同作用机制仍未清晰认知。
近日，WilliamHill中文威廉希尔混凝土外加剂团队系统研究了AS和TEA协同作用下对水泥水化进程，凝结时间及强度的影响，并探讨了其内在作用机制。该研究成果以New insight into the combined effect of aluminum sulfate and triethanolamine on cement hydration为题发表于《水泥混凝土研究》（Cement and Concrete Research）。
研究发现，尽管快速形成的AFt能够为硬化水泥石提供一定的早期强度，但C3S的加速水化和快速形成的C-S-H为喷射混凝土早期强度的主要来源。同时，研究进一步讨论了水泥浆液相离子种类、浓度和状态对水泥水化过程的影响。在离子状态方面，与自由离子相比，络合离子会增加TEA在水泥颗粒表面的吸附量，进而阻碍后续的水化过程，因此络合离子会引起更为显著的对硅相反应的抑制效果。在离子种类的影响方面，与铁离子络合的TEA的吸附量高于与铝酸根离子络合的TEA，因而对C3S水化产生了更强的延缓作用。
Fig. 1 AS单独和AS与TEA共同加入对硬化水泥石凝结时间和抗压强度的影响
Fig. 2 含与不含TEA的硝酸铝（AN）和硝酸铁（FN）对C3S水化的影响（a）放热速率和（b）累计放热量
威廉希尔博士研究生张立恒为论文第一作者，威廉希尔卢子臣副教授和北京交通大学张艳荣教授为共同通讯作者。该研究工作获得国家自然科学基金项目资助。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107547
