碳酸锂溶解度(碳酸锂在稀盐酸中溶解度)

研究表明，在硫铝酸盐水泥中掺入硫酸锂可以加速其凝结和早期水化过程，使浆体初凝时间提前，初凝与终凝时间差缩短到10min以内，早期强度发展迅速，其效果优于碳酸锂。承重砂浆中的硫酸锂缩短了砂浆的养护时间，塑性膨胀剂提前停止膨胀。24h后，随着水泥的逐渐水化，浆体的体积变化率趋于稳定。

关键词:硫酸锂；塑性膨胀；体积变化率；实力；凝固时间

随着我国客运专线建设的快速发展，盆式橡胶支座砂浆在铁路桥梁建设中得到广泛应用，成为连接桥梁上下部结构的重要构件。该支座由硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石英砂、膨胀剂、缓凝剂、速凝剂等材料制成，具有早强、高强、微膨胀、高流动性的特点。通常用于硫铝酸盐水泥的促进剂是碳酸锂。碳酸锂对硫铝酸盐水泥有明显的促凝作用，凝结时间可从30min缩短到3min。最近碳酸锂的价格从单价70元/公斤涨到了180元/公斤。碳酸锂价格的快速上涨，大大增加了承重砂浆厂家的成本。寻找碳酸锂的替代原料迫在眉睫。目前很多承重砂浆厂家在承重砂浆中使用硫酸锂代替碳酸锂作为促进剂。硫酸锂单价80元/公斤，大大降低了原料成本。从承重砂浆的凝结时间、早期强度和后期强度入手，研究比较硫酸锂和碳酸锂对承重砂浆性能的影响，为承重砂浆中用硫酸锂替代碳酸锂寻找理论依据。

1次测试

1.1原材料

水泥:P O52.5，张家港某水泥厂；铝酸盐水泥:郑州某水泥厂，强度等级42.5；碳酸锂:上海某公司生产的建材级碳酸锂，纯度99%；骨料:河砂，细度模数2.5，产于苏州某砂场；锂:欧洲进口，浙江某公司代理，纯度99%；酒石酸:常州某公司生产。

1.2测试仪器

电热干燥箱:101-3A，无锡华南实验仪器有限公司；无锡华南测试仪器有限公司JJ-5水泥混砂机；标准水泥养护箱:SHBY-40A，无锡华南实验仪器有限公司；水泥砂浆抗折抗压试验机:泰10C，无锡建仪仪器机械有限公司；标准水泥稠度凝结时间测定仪:无锡建一仪器机械有限公司..

1.3测试方法

凝结时间应按GB/T1346-2001《水泥用水量标准稠度、凝结时间和安定性试验方法》进行试验。抗折强度和抗压强度应按GB/T17671-1999《水泥砂浆强度试验方法》(ISO法)进行测试。流动度和垂直膨胀率应根据GB/T50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》进行测试。促进剂为碳酸锂和硫酸锂。在相同的条件和掺量下，测试了两种速凝剂对承重砂浆性能的影响。水与物质的比例是0.14。

1.4基本比率

本文测试的承重砂浆样品按照表1规定的剂量进行称重和混合。

表1:基本比例

原材料名称

剂量/克

原材料名称

剂量/克

铝酸盐水泥

445.00

减速器

0.80

普斯水泥

50.00

芡粉

0.30

加速器

1.2

膨胀剂

0.30

减水剂

2.40

总计

500

2实验设计和结果讨论

2.1硫酸锂对承重砂浆凝结时间的影响

承重砂浆的凝结时间由初凝时间和终凝时间表征。砂浆的施工可操作性和早强特性使其初凝时间尽可能长，终凝时间尽可能短。常规技术选择速凝剂和缓凝剂的组合，调整初凝时间，缩短初凝时间与终凝时间的时间差。测试数据见图1。

从图1可以看出，速凝剂的加入大大缩短了初凝时间和终凝时间，初凝时间和终凝时间之差明显从28min缩短到10min以内。在以碳酸锂为速凝剂的实验中，初凝时间缩短了21min，初凝时间与终凝时间之差缩短到7min。在以硫酸锂为速凝剂的实验中，初凝时间缩短30min，初凝时间与终凝时间之差缩短至7min。由此可以推断，两种速凝剂对承重砂浆凝结时间的影响基本一致，而硫酸锂对初凝时间的影响优于碳酸锂。

2.2硫酸锂对承重砂浆抗压强度的影响

支座砂浆是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，起着主要的承载作用。承重砂浆的早期强度和高强度是决定其性能的关键指标。本文的抗压强度指标包括2h抗压强度、8h抗压强度、24h抗压强度、3d抗压强度和28d抗压强度。具体测试数据见图2。

从图2中可以看出，随着速凝剂的加入，承重砂浆的2h抗压强度增长迅速，8h抗压强度达到最终强度的80%，24h抗压强度增长缓慢，28d抗压强度低于空白组试验强度，说明速凝剂降低了承重砂浆的最终强度，但幅度较小。两种速凝剂对承重砂浆抗压强度的增长趋势基本一致，相同掺量下硫酸锂能更快地促进砂浆强度的增长。

2.3硫酸锂对承重砂浆垂直膨胀率的影响

该承重砂浆早期强度高，初始放热速率快，放热集中。缓凝剂的加入延缓了水化热释放峰的出现，但不能改变其集中放热的特性，也不能降低总水化热，所以承重砂浆失水过快，容易产生塑性开裂。本文采用塑性膨胀剂和UEA膨胀剂组合形成膨胀源，保证了承重砂浆早期快速膨胀，后期不收缩。具体测试数据见图3。

从图3可以看出，不含速凝剂的砂浆在2h左右完成膨胀，后期继续收缩。24h后，尺寸变化趋于稳定，最大膨胀值在1.6%以上。掺硫酸锂的砂浆在70min左右膨胀，后期继续收缩。24小时后，尺寸变化趋于稳定，最大膨胀值约为1.5%。掺碳酸锂的砂浆80分钟左右膨胀，后期继续收缩。24h后尺寸变化趋于稳定，最大膨胀值约为1.5%，大于掺硫酸锂砂浆的膨胀值。速凝剂的加入缩短了砂浆的固化时间，固化后砂浆的形状固定，塑性膨胀剂无法继续膨胀。此时浆料内部温度达到最高并开始冷却，浆料体积进入收缩阶段。随着水泥的逐渐水化，浆体的体积变化率趋于稳定。

2.4硫酸锂对承重砂浆流动性的影响

承重砂浆为液体砂浆，采用免振捣浇筑的施工工艺，因此砂浆的流动性至关重要。本试验采用聚羧酸减水剂和低粘度纤维素醚复合使用，既改善了浆体的流动性，又防止了浆体分层泌水。具体测试数据见图4。

从图4可以看出，速凝剂的加入对浆体的初始流动性没有影响，但对半小时后的流动性影响很大。掺有速凝剂的浆体初凝时间大于50分钟，半小时后流动性下降，但仍能满足施工要求。两种速凝剂对承重砂浆流动性的影响基本相同。

硫酸锂在承重砂浆中的作用机理

清华大学博士关于碳酸锂加速硫铝酸盐水泥水化过程机理的研究[1]表明，Li2CO3加速硫铝酸盐水泥的凝结和早期水化过程，关键在于形成高碱度的氢氧化锂。氢氧化锂在水中离解产生的Li+与OH-形成四配位结构，促进[Al(OH)6]3-八面体的聚合。硫酸锂在水中的溶解度比碳酸锂高，Li+的浓度更高，产生更多的氢氧化锂，更有利于[Al(OH)6]3-八面体的聚合。因此，在硫铝酸盐水泥中加入硫酸锂可以加速其凝结和早期水化过程，其效果优于碳酸锂。

4摘要

1)硫酸锂和碳酸锂对承载砂浆凝结时间和抗压强度的影响基本相同，硫酸锂的效果优于碳酸锂。

2)承重砂浆中的硫酸锂缩短了砂浆的养护时间，塑性膨胀剂提前停止膨胀。此时浆料内部温度达到最高并开始冷却，浆料体积进入收缩阶段。24h后，随着水泥的逐渐水化，浆体的体积变化率趋于稳定。

3)在硫铝酸盐水泥中加入硫酸锂可以加速其凝结和早期水化过程，其效果优于碳酸锂。

参考

[1]，严，。碳酸锂对硫铝酸盐水泥性能和强度发展的影响[J].建筑材料学报，2011 (2): 6-9。

[2]吴海龙，刘建，等.新型硫酸锂复合早强剂对煤矿密闭水泥早强效果影响的研究[J].中国安全生产科技，2014 (8): 34-38