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水泥外加剂种类众多,其中早强剂使用更为广泛。早强剂因为能较大幅度提高水泥早期的物理性能而被大量使用,早期强度的提升能使水泥及水泥相关制品的生产周期缩短,提高生产效率。目前市面上使用最多的早强剂大部分存在掺量多、碱含量多等缺陷,对水泥及其制品的耐久性及安全性产生不利影响。这些存在的问题都导致早强剂的使用条件及使用范围极大缩小。市面上存在的早强剂可以被分为三大类,分别为无机类、有机类、复合类。无机物使用范围最广,且价格低廉,早强性能突出。无机盐最常被使用的有氯盐和硫酸盐,这两种早强剂含有大量的Cl-和SO42-,存在着使流动度变小、锈蚀混凝土中的钢筋粗骨料,硬化时间等不能满足泵送要求、缩短混凝土使用时间的问题。同时为了解决早强水泥成本大的问题,考虑将粉煤作为添加物部分取代水泥形成新的体系。粉煤灰是燃煤电厂的混合废弃物,单独加入会造成早期水泥发生一定程度的强度下降。本文以纯硅酸盐水泥为研究对象,针对传统早强剂存在的碱含量高、加入量大、添加粉煤灰后使早期强度降低等问题,以CaCl2、AlCl3、NaOH为原材料,在70℃下恒温24h制得Ca-Al-Cl LDH。以纯Ca-Al-Cl LDH为主要早强材料,分别与有机-有机、无机-有机复合早强剂进行联合使用,分别采用递进复配法及正交实验法确定复合方案下的最优实验组成,研究它们对水泥的基本性能的影响;将无机-有机复合早强剂与粉煤灰一起使用,确定粉煤灰-水泥体系最优方案,研究复合早强剂对其基本性能的影响。利用极差分析确定各早强组分对不同时间强度性能的影响大小,通过微观分析手段并结合物理性能试验对早强机理进行探讨,得出如下结论:在水灰比设定为0.4,养护温度、养护湿度分别为20℃及97%的条件下,单独考察了Ca-Al-Cl LDH加入时对水泥1d的强度影响,确定最佳掺量—2%;并将Ca-Al-Cl LDH与TEA、TIPA这两种有机早强剂,与PC减水剂复合使用,采用递进复配法研究复合早强剂对水泥早期抗压强度的影响,确定最优复配组成为:Ca-Al-Cl LDH 2%+TEA 0.02%+TIPA 0.02%+PC 0.2%,1d抗压强度能达到13.56MPa,3d抗压强度达到23.80MPa,7d抗压强度达到33.76MPa,分别在基准组的基础上提高了87.5%、20.0%、16.0%,且流动度达到212mm,初、终凝时间分别为370min、425min。利用微观手段分析发现TIPA与TEA中N原子上的未成对电子能与水泥液相中的Fe3+、Al3+等金属离子发生络合反应促进生成C-S-H和AFt,Ca-Al-Cl LDH作为晶种材料促进水泥熟料发生反应,同时电离出Ca2+、Al3+,进一步促进生成AFt;大量C-S-H和AFt的存在使得水泥试块的密度变大,抗压强度得到提升,孔径得到优化。其他条件设置不变,与CaBr2、TEA、PC等组分进行正交复配,确定最佳的复配方案为:Ca-Al-Cl LDH（2%）+CaBr2（0.3%）+TEA（0.02%）+PC（0.2%）,且1d抗压强度达到14.28MPa,3d强度达到24.7MPa,7d强度达到35.13MPa,分别在基准组的基础上提高了97.5%、24.6%、20.7%,初、终凝时间分别为357min、370min,流动度为210mm。进行极差分析后发现Ca-Al-Cl LDH对各龄期的影响程度最大。利用XRD、SEM、TG、孔径分析等微观分析发现,复合早强剂能促进水泥水化反应生成更多的AFt、AFm及C-S-H胶体,CaBr2使得CH晶体更易从溶液中结晶出来,促进C3S的溶解;大量生成的水化产物形成致密的网状结构,降低了水泥中的累计孔积,提高早期抗压强度。纯水泥中单掺粉煤灰最适宜的添加量为20%,向含20%粉煤灰的水泥-粉煤灰体系掺入Ca-Al-Cl LDH、TEA、PC等组分进行递进复配实验,最终得出最佳实验配比为Ca-Al-Cl LDH（2%）+TEA（0.02%）+PC（0.2%）+20%粉煤灰。在此最优配比下,1d强度能达到16.71MPa,3d强度达到25.1MPa,7d强度达到36.08MPa,分别是基准组的256.1%、126.6%、124.0%;流动度为210mm,终凝、初凝时间分别为452min、414min。经过微观分析发现粉煤灰提供大量成核位点,促进生成C-S-H胶体;Ca-Al-Cl LDH的碱性能促进粉煤灰释放出活性SiO2和Al2O3,与CH反应生成C-S-H;共同促进了水泥熟料C3S反应。Ca-Al-Cl LDH的双层结构与粉煤灰都能吸收环境中的自由水,增加了体系的密实度;生成的更多数量的C-S-H使得浆体的孔结构得到细化。图[42],表[18],参[95]