随着社会经济的不断进步,对现有工程和新建工程的要求愈来愈高,普通混凝土已经难以满足一些工程对材料的特殊要求。如铁路、高架桥梁、军事工程和重大基础建设等工程要求某些部位的材料能够在较短的时间内获得较高的力学性能,并且易于施工。针对这种情况,本文依托济青高速改扩建工程,选用硫铝酸盐水泥结合自主研制的专用复合外加剂制备了一种超早强硫铝酸盐水泥基材料。该材料环保节能,施工方便,具有流动性好、凝节时间适中、早期强度高、与普通硅酸盐混凝土粘结性能强、抗冻性好、耐硫酸盐侵蚀性强等特点,适用于公路桥梁等工程的维修加固和对材料有早强要求的工程。为硫铝酸盐水泥在特殊胶凝材料领域的研究和应用提供参考。本文首先研配了硫铝酸盐水泥专用复合外加剂。通过对甲酸钙、碳酸锂和硫酸铝等在硫铝酸盐水泥水化反应中的促凝机理研究和试验,配制了硫铝酸盐水泥专用复合早强剂(ICCH),ICCH能够显著提高水泥的小时强度,并对长期强度无不利影响。为延缓水泥凝结,确保足够的操作时间,利用硼酸、纤维素醚等研配了水泥专用复合缓凝剂(BS),BS能够稳定有效的延缓硫铝酸盐水泥凝结时间。通过自主研配的硫铝酸盐水泥专用复合外加剂配制出了超早强硫铝酸水泥净浆、砂浆和混凝土。水泥净浆初始流动度大于200mm,初凝时间约20min,4h抗压强度达到46.64MPa,最终强度超过70MPa;砂浆流动性良好,依据相关标准取消振动进行测试的流动度大于250mm;保持工作性时间约30min,2h抗压强度超过30MPa,4h抗压强度达到43.7MPa,1d抗压强度超过50MPa,后期强度稳定增长;混凝土保持工作性时间超过40min,4h抗压强度不低于40MPa,7d抗压强度超过50MPa,抗折强度在4h后均不小于6.5MPa。研究了超早强硫铝酸盐水泥基材料的早期特性和耐久性。试验证明,该材料具有较好的早期抗裂性,并且体积最终不发生收缩;其能够与硅酸盐水泥基材料和自身材料很好的粘结,自身粘结的抗折强度在1d后不低于6MPa;该材料具有优异的抗冻性能,在250次冻融循环后,抗压强度仍保持40MPa以上;其耐硫酸盐侵蚀性能优良,在饱和硫酸钠溶液中浸泡90d后,抗压强度最低值超过40MPa,抗折强度大于10MPa。本文研配的超早强硫铝酸盐水泥于2016年8月和11月提前在甘肃桥梁维修加固项目上应用,能够确保4h达到通车要求,大大缩短了工期,取得了良好效果。将于2017年11月用于济青高速改扩建工程。