噴射混凝土廣泛用於地下隧道的支護工程中。無堿速凝劑是實現噴射混凝土性能的關鍵外加劑，其主要功能組分為硫酸鋁（AS）。AS的加入能夠提高混凝土的早期強度，但是混凝土早期強度的主要來源尚未完全明晰。此外，作為無堿速凝劑的另一主要組分，醇胺類外加劑能夠提高AS的溶解度並進一步縮短混凝土的凝結時間，但由於其敏感性較強，限製了進一步應用。盡管諸多研究聚焦於AS或者TEA單摻對水泥水化的影響⚾️，但AS與TEA的協同作用機製仍未清晰認知🧑🏼‍🏫。

近日，恒达平台材料科學與工程學院混凝土外加劑團隊系統研究了AS和TEA協同作用下對水泥水化進程👆🏿，凝結時間及強度的影響🦻🏽🪷，並探討了其內在作用機製🧑🏿‍🚒。研究成果以“New insight into the combined effect of aluminum sulfate and triethanolamine on cement hydration”為題發表於《水泥混凝土研究》（Cement and Concrete Research）👨🏼‍💼。

研究發現，盡管快速形成的AFt能夠為硬化水泥石提供一定的早期強度🤱🏼🧑🏻‍🔬，但C₃S的加速水化和快速形成的C-S-H為噴射混凝土早期強度的主要來源。同時，研究進一步討論了水泥漿液相離子種類☃️、濃度和狀態對水泥水化過程的影響📈。在離子狀態方面🐏🍹，與自由離子相比👆🏽😓，絡合離子會增加TEA在水泥顆粒表面的吸附量，進而阻礙後續的水化過程🤵🏿‍♀️，因此絡合離子會引起更為顯著的對矽相反應的抑製效果⛺️。在離子種類的影響方面，與鐵離子絡合的TEA的吸附量高於與鋁酸根離子絡合的TEA，因而對C₃S水化產生了更強的延緩作用𓀄。

Fig. 1 AS單獨和AS與TEA共同加入對硬化水泥石凝結時間和抗壓強度的影響

Fig. 2 含與不含TEA的硝酸鋁（AN）和硝酸鐵（FN）對C₃S水化的影響（a）放熱速率和（b）累計放熱量

恒达平台材料科學與工程學院博士研究生張立恒為論文第一作者，恒达平台材料科學與工程學院盧子臣副教授和北京交通大學張艷榮教授為共同通訊作者。該研究工作獲得國家自然科學基金項目資助。

論文鏈接🦶🏻：https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2024.107547