为了解决冬季等低温环境下低水泥自流浇注料的硬化时间慢这一问题，研究了不同促凝剂种类对低水泥自流浇注料凝固时间的影响。结果表明：加入促凝剂对低水泥自流浇注料常温性能影响不大，其中冷态强度会稍有提高。加入促凝剂会明显降低低水泥自流浇注料的凝固时间，添加促凝剂后低水泥自流浇注料凝固时间由11 h降低为3 h。其中Li OH促凝效果最好，其次是铝酸钠和NaOH。加入促凝剂会略微降低试样的荷重软化温度，但在加热炉正常使用温度范围之内，并不影响正常使用。随着不定形耐火浇注料的发展，加热炉内衬使用浇注料比例越来越高，其中低水泥自流浇注料的应用越来越广泛，所占的比重也越来越大，低水泥自流浇注料通过合理的选用原材料和粒度级配，同时引入超微粉和高效分散剂，开发了加热炉用自流浇注料。该自流浇注料具有施工方便、可实现自流并实现致密化、体积稳定性好、热震稳定性好等特点，适合于在形状复杂、空间狭窄等部位使用。在低水泥自流浇注料的现场应用中，需要对流变特性特别是硬化时间进行控制，当冬季温度低于5℃时，水化反应比正常温度下反应慢，浇注料硬化时间慢，会导致脱模时间大大延长，影响浇注料的后续性能的发挥和施工进度。为了解决冬季等低温环境下低水泥自流浇注料的硬化时间慢这一问题，本工作中，研究了促凝剂种类对低水泥自流浇注料凝固时间的影响。
1 试验
1.1 原料
试验的主要原料：骨料采用70高铝矾土，粒度分别为8～3 mm、3～1 mm和1～0 mm；细粉采用70高铝矾土（180目），埃肯硅微粉；结合剂采用纯铝酸钙水泥。原料主要化学组成见表1。
1.2 试样制备及性能检测
按照表2配方配制，将配好的物料在模具中成型为40 mm×40 mm×160 mm条形试样和Φ50 mm×50 mm的圆柱体试样，试样在模中自然养护1 d，分别经110℃保温24 h,1 350℃保温3 h的条件下处理条形试样和圆柱体试样。 依据GB/T 4513.4—2017检测试样的流动性，记录浇注料的凝固时间。按GB/T 2997—2015检测试样的体积密度，依据GB/T 5988—2007测加热永久线变化，依据GB/T 3001—2017、GB/T 3002—2017分别检测试样的常温抗折强度和高温抗折强度，按GB/T 5989—2008检测试样的荷重软化温度。
2 结果与讨论
2.1 水泥硬化机制
CA和CA2是铝酸钙水泥的主要水硬性矿物，因此铝酸钙水泥的水化与硬化主要就是CA和CA2的水化及其水化物的结晶生长过程。CA和CA2水化时生成的水化物随养护条件的不同而有所变化，在常温下生成CaO·Al2O3·10H2O（简写CA2H10）、2CaO·Al2O3·8H2O(C2AH8）、Al2O3·3H2O(AH3）；在湿热环境中CAH10和C2AH8都较快的转化成C3AH6，水化反应式如下: 铝酸钙水泥的水化产物中，C3AH6属立方晶系，常有较多的位错等缺陷存在，其晶体本身强度较低，结合强度不高，故对水泥强度的贡献不大。CAH10和C2AH8属于六方晶系，晶体呈片状、针状结晶，并相互交错、重叠、攀附，形成坚强的结晶集合体；铝胶AH3填充于晶体间的空隙内，形成比较致密的结构，从而使水泥获得很高的机械强度。铝酸钙水泥水化过程中溶解到水中释放出Ca2+与Al(OH)4-离子。为提高水泥的水化溶解速度，添加Li+后溶液中的Li+形成不溶解的氢氧化物，如氢化铝锂（Li Al(OH)4），使溶液中Al(OH)4-离子浓度降低，促进水泥中CA、CA2进一步溶解，有利于形成低溶解度的铝酸钙水化物，促进了沉积过程。
2.2 流动值和凝固时间
图1示出了加入不同促凝剂的低水泥自流浇注料流动性能的影响。可以看出：在相同加水量（10%），室内温度19℃的环境下，加入促凝剂的试样流动值都有所降低，加入Li OH的最为明显，这与促凝剂不同种类的碱性离子的水化速率有关。图2示出了加入不同促凝剂的各试样的凝固时间。从凝固时间来看，加入Li OH的试样凝固时间最快，加入铝酸钠和NaOH的试样凝固时间相差不大，促凝剂加快了Ca2+的溶解速度，促进了水泥水化，促进水泥中CA、CA2进一步溶解，加快了凝固时间。
2.3 体积密度和加热永久线变化
图3示出了烘干和热处理后各试样的体积密度。可以看出，加入不同种类的促凝剂的各试样在110℃烘后和1 350℃热处理后体积密度相差不大，加入不同种类的促凝剂的各试样在1 350℃热处理后的体积密度小于110℃烘干后的体积密度。图4示出了1 300℃热处理后各试样的加热永久线变化。可以看出1 300℃热处理后各试样的加热永久线变化均收缩，其中加入Li OH的试样加热永久线变化收缩最小，其次是未加外加剂的，加入铝酸钠和加入NaOH的试样变化相差不大。
2.4 抗折强度与耐压强度
烘干和热处理后试样的强度见图5。可以看出：110℃烘后和1 350℃热处理后，加入促凝剂的试样均大于未加外加剂试样强度强度，其中加入Li OH的试样强度最高，加入NaOH的和加入铝酸钠的试样强度相差不大，促凝剂加快了水化速率，促进了水化产物的进行，进而增加了试样中骨料和基质之间的胶结作用，使试样的强度略有增加。
图5 促凝剂种类对试样强度的影响
2.5 荷重软化温度
图6示出了各试样的荷重软化温度。可以看出，加入不同种类的促凝剂会降低试样不同程度的荷重软化温度，但影响不大。Li OH对试样荷重软化温度造成影响最小，NaOH、铝酸钠对样品荷重软化温度造成影响基本一致。Li OH引入的低熔点物数量较少，对浇注料的高温性能影响较小[11]。
3 结论
(1）加入促凝剂对低水泥自流浇注料常温性能影响不大，其中冷态强度会稍有提高。(2）加入促凝剂会明显降低低水泥自流浇注料的凝固时间，其中加入Li OH的凝固时间最短，加入NaOH的适中，其次是铝酸钠。(3）加入促凝剂虽然会略有降低试样的荷重软化温度，但在加热炉使用范围之内，不影响正常使用。
