鋰基化合物對面層自流平砂漿性能的影響研究

 喬宗瑾  羅庚望  蔣大永  郭鵬

(廣東龍湖科技股份有限公司北京技術中心，北京100076)

【摘要】 面層自流平砂漿通常用于工業車間、地下停車庫等，在具有良好流動性的同時，需具有較高的早期強度、高耐磨性、高粘接力、低收縮及良好的抗開裂性等綜合性能。碳酸鋰是自流平砂漿企業常用的促凝劑、早強劑之一，但其價格大幅度上升，這就需要尋求替代品。本研究選用碳酸鋰、硫酸鋰、氫氧化鋰及氯化鋰等四種鋰基化合物為面層自流平砂漿的早強促凝劑，對比研究分析了不同的鋰基化合物對自流平砂漿性能的影響。結果顯示，四種鋰基化合物對面層自流平砂漿具有良好的早強促凝作用，其最佳的摻量范圍因材質的不同而不近相同。鋰基化合物用作自流平砂漿的早強促凝劑，不是其摻量越高越好，選擇合適的鋰基化合物及合適的摻量，既能達到最佳的早強效果，又比較經濟。

【關鍵詞】； 鋰基化合物，面層自流平砂漿 性能 影響

Study of the performance influences of lithium compound on the cementitious self-levelling floor mortar

 Qiao Zongjin, Luo Gengwang, Jiang Dayong, , Guo Peng

(Beijing Tech. Center of Guangdong Longhu Sci. & Tech. Co.，Ltd, Beijing 100076)

Abstract: The cementitious self-leveling overlayment (SLO) is generally applied in industry workshop and underground garage etc. With good fluidity for SLO, it also needs to have the properties of high early strength, high wear resistance, high adhesion, low shrinkage and good anti-cracking at the same time. Lithium carbonate is one of the most commonly used accelerator and early strength agent for self-leveling mortar enterprises, but its price has risen sharply, so alternative is required to search. The four kinds of lithium compounds are selected as the accelerators for self-leveling mortar, such as the lithium carbonate, lithium, lithium hydroxide, lithium chloride sulfate etc.  The influences of different lithium compounds on the properties of SLO were analyzed in this paper. The results show that four kinds of lithium compounds had good early and strong accelerating effects on the self-leveling mortar, its optimal dosage range varies from material to material. The dosage of lithium compounds used as accelerator is not the higher the better, and the best effect of early strength for SLO can be achieved through selecting the appropriate lithium compounds and its reasonable dosage, and more economic.

Key words: Lithium compound, self-leveling overlayment, performance, influence.

0、前言

　　水泥基地面自流平砂漿是到目前為止干混砂漿中技術難度相對較大的特種砂漿，無論是自流平砂漿的配方設計，如砂漿的流動度、強度、收縮值等；施工過程中的控制，如基層的強度、平整度、起砂與否、裂紋、伸縮縫間距、是否為地采暖等；還是施工時溫濕度的影響，如夏季高溫悶熱、梅雨季節陰雨連綿及春秋季節氣溫較低等，都將對自流平砂漿施工應用的質量產生影響。而無論是水泥基墊層自流平砂漿，還是水泥基面層自流平砂漿，也無論是三元系水泥基自流平砂漿，還是一元系或二元系水泥基自流平砂漿，都必須處理好高流動性與離析、泌水之間的矛盾，膨脹與收縮之間的矛盾，緩凝與早期之間的矛盾。

　　一款好的自流平砂漿，必須具備的特點是：良好的流動性和自愈合性；滿足設計要求的強度且早強、快硬；良好的抗開裂性及低收縮；良好的表面強度且打磨起灰少等等。為了使水泥基自流平砂漿具有良好的早強、快硬、表面強度高及打磨起灰少等特點，生產企業普遍添加適量的碳酸鋰作為自流平砂漿的促凝劑及早強劑，應用效果很好。而近年來，由于我國新能源汽車的大力發展及手機普及率的提高等，使用鋰鹽制備鋰電池的用量與日俱增，使得作為水泥基自流平砂漿促凝劑的碳酸鋰價格大幅度上升，給企業的產品成本帶來了很大的壓力，這就需要尋求碳酸鋰的替代品。為此，本實驗選用不同的鋰基化合物進行對比試驗，研究了不同鋰基化合物對水泥基面層自流平砂漿性能的影響。

1、試驗原材料

1.1鋰基化合物的基本性能參數

本研究中，選擇由國內知名企業生產的4種鋰基化合物，其基本性能參數見表1。

2 試驗研究

2.1試驗及養護條件

試驗室及試件養護條件為溫度23℃±2℃，相對濕度50%±5%。

2.2試驗方法

　　在總膠凝材料和其他添加劑摻量不變的情況下，改變鋰基化合物的種類和摻量，測試鋰基化合物對自流平砂漿性能的影響。按照JC/T 985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》中規定的方法攪拌砂漿，并進行各項性能的測試。面層自流平砂漿的基本組成見表2。

3 結果分析與討論

3.1鋰基化合物對水泥的影響

　　首先測試了鋰基化合物對水泥凝結時間的影響。不同的鋰基化合物以一定的比例與水泥預混，而后按照標準GB/T 1346-2011《水泥標準稠度用水量、凝結時間、安定性檢驗方法》測試凝結時間。加入鋰基化合物后水泥的凝結時間結果見表3.

　　由表3可知，四種鋰基化合物對水泥凈漿均有促凝作用，隨著鋰基化合物摻量增大，凝結時間縮短，尤其是在較低摻量下氫氧化鋰及硫酸鋰相對而言促凝效果較好。筆者認為，可能是因為氫氧化鋰和硫酸鋰的溶解速度相對較快，促進水泥水化反應的速度也較快。

3.2碳酸鋰對自流平性能影響

　　在基礎配方一致的前提下，分別加入0.02%~0.10%的碳酸鋰，按照JC/T 985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》中規定的方法測試，試驗結果見表4。

圖1碳酸鋰對自流平流動度影響                      圖2碳酸鋰對自流平1d壓折強度影響

　　從表4及圖1、圖2可知，面層自流平砂漿中，隨著碳酸鋰摻量的增加，砂漿初始流動度基本一致，但20min流動度逐漸減小，凝結時間明顯縮短，主要原因是早期緩凝劑起主導作用，初始流動度基本一致，而隨著鋰基化合物的溶解及參與水泥的水化，加快了水泥的凝結硬化，促凝劑逐步發揮主導作用，使得20min的流動度逐漸降低，凝結時間縮短。與空白相比，添加鋰基化合物后1d抗壓強度增加了5~10MPa，1d抗折強度也略有增長，28d抗壓強度、抗折強度與空白相當；砂漿7d的磨耗值明顯降低，說明硬化砂漿的耐磨性顯著提高。從試驗結果看，隨碳酸鋰摻量增加，粘結強度出現先增加后降低，對硬化砂漿收縮影響不大。因此，筆者認為本體系中碳酸鋰最佳摻量在0.02~0.06%之間。

3.3硫酸鋰對自流平性能的影響

　　同樣的方法，分別加入0.02%~0.10%的硫酸鋰，進行自流平砂漿各項性能測試，試驗結果見表5。

　　從表5及圖3、圖4可見，隨著砂漿中硫酸鋰摻量的增加，自流平砂漿20min流動度有微弱下降，凝結時間明顯縮短，1d抗折抗壓強度增加明顯，粘結強度提高，耐磨性先提高后降低，28d抗壓、抗折強度及收縮值與空白相當。從試驗結果看，筆者認為硫酸鋰在面層自流平砂漿中的最佳摻量為0.02%~0.08%。

3.4氫氧化鋰對自流平性能的影響

　　同樣的方法，分別加入0.02%~0.10%的氫氧化鋰，進行自流平砂漿各項性能測試，試驗結果見表6。

　　從表6及圖5、圖6可見，隨著砂漿中氫氧化鋰摻量的增加，對自流平砂漿流動度幾乎沒有影響，但砂漿的凝結時間明顯縮短，1d抗折、抗壓強度增加明顯，耐磨性有較大的提高，對粘結強度基本沒有影響， 28d抗壓、抗折強度及收縮值與空白相當。從試驗結果看，筆者認為氫氧化鋰在面層自流平砂漿中的最佳摻量為0.02%~0.06%。

3.5氯化鋰對自流平性能的影響

　　同樣的方法，分別加入0.02%~0.10%的氯化鋰，進行自流平砂漿各項性能測試，試驗結果見表7。

　　從表7及圖7、圖8可見，隨著砂漿中氯化鋰摻量的增加，自流平砂漿20min流動度有一定的下降，砂漿的凝結時間明顯縮短，1d抗折、抗壓強度增加明顯，耐磨性及粘結強度表現為先提高后降低， 28d抗壓、抗折強度及收縮值與空白相當。從試驗結果看，筆者認為氯化鋰在面層自流平砂漿中的最佳摻量為0.02%~0.06%。

3.6鋰基化合物摻量0.02%~0.04%時對自流平砂漿性能的影響

　　綜合上述四種鋰基化合物的試驗結果可以看出，其最佳摻量都包含0.02%~0.04%，所以在這個摻量范圍內四種鋰基化合物對面層自流平砂漿性能影響進行對比分析，結果見圖9~圖14

　　從圖9~圖14可見，與空白樣相比，添加氯化鋰對提高耐磨性作用更好，硫酸鋰和氫氧化鋰相近，碳酸鋰作用略差；四種鋰基化合物對自流平砂漿粘結強度都有不同程度的提高，氫氧化鋰表現相對偏弱；4種鋰基化合物對自流平砂漿1d抗折、抗壓強度都具有良好的增強作用，明顯高于空白且對28d抗折抗、壓強度沒有負面影響；四種鋰基化合物都對自流平砂漿的收縮具有一定的降低作用，除氫氧化鋰流動度保持性較好外，其余三種鋰基化合物隨著摻量的增加，20min流動度有減小的趨勢。從以上技術角度分析可知，硫酸鋰、氫氧化鋰和氯化鋰都可作為碳酸鋰的替代品。但由于氫氧化鋰具有強堿性且易吸潮，氯化鋰也很容易吸潮，因此，從材料使用的安全性和儲存的穩定性等方面綜合考慮，筆者認為硫酸鋰是替代碳酸鋰用作自流平砂漿早強促凝劑的最佳選擇。

4 結論

（1）在水泥自流平砂漿中，由于材質、溶解性的不同，四種鋰基化合物的最佳摻量范圍也不近相同，但有一個共同合