低碱度水泥浆体中钙矾石通过液相形成的证据

前言钙矾石是硬化水泥浆体的重要组分之一,它对水泥石的结构和性能有重要影响。从钙矾石为基础的膨胀和自应力水泥、超硫酸盐水泥、硫铝酸盐早强水泥和低碱度水泥等都有相当数量的钙矾石,并且以它作为早强组分的新品种水泥正在不断增多。钙矾石的形成不仅是上述几种水泥水化中的一个重要反应,而且也是硅酸盐水泥早期水化和含硫酸盐的环境水与硬化浆体之间的一个重要反应。如水泥浆体的缓凝,膨胀水泥混凝土中自应力的发展以及混凝土的硫酸盐侵蚀等,都与钙矾石的形成有关。     

钙矾石相的形成、稳定和膨胀——记钙矾石学术讨论会

中国硅酸盐学会水泥专业委员会水泥化学和物化测试学组于1982年12月24～28日在杭州浙江大学的支持下,在杭州召开了钙矾石学术讨论会。16个高等院校、科研单位和工厂的39名从事钙矾石研究和对这项工作关心的科技工作者聚会在一起,宣读了22篇论文,并就钙矾石的形成、稳定和膨胀等三个问题,各抒己见,进行了充分的讨论。 钙矾石(C_3A·3CaSO_4·31H_2O),又称三硫酸盐型水化硫铝酸钙,是重要的水泥水化产物之一,它存在于各种硅酸盐水泥混凝土中,对其凝     

合成条件对钙矾石形貌的影响

钙矾石是硫铝酸盐水泥水化的主要产物,决定着硫铝酸盐水泥的性能,而在硅酸盐水泥混凝土中影响也非常重要。钙矾石的形成条件决定了其形貌,其形成时间影响着水泥和混凝土的性能。采用化学合成方法合成钙矾石,研究了不同合成条件对钙矾石形成和形貌的影响。结果表明:不同原料合成的钙矾石形貌显著不同且长宽比差异显著;适当提高温度能够促进钙矾石的形成,80℃条件下反应可以形成钙矾石且形貌多样,100℃条件下反应钙矾石不能稳定存在;随着液相p H值的增加,钙矾石的长宽比逐渐减小;硼酸抑制钙矾石在(001)方向的生长。     

硅酸盐自应力水泥及其压力管膨胀规律的探讨

以化学分析硅酸盐自应力水泥石及其压力管中剩余石膏含量为主,并配合性能试验及X射线、电子显微镜、差热分析等方法,探讨了硅酸盐自应力水泥及其压力管在水化、硬化过程中的膨胀规律;提出了剩余石膏的控制范围。硅酸盐自应力水泥的主要水化产物是钙矾石、水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙。在石膏接近消耗完的情况下还形成了一硫酸盐型水化硫铝酸钙。在主要膨胀阶段,硅酸盐自应力水泥石的膨胀相是钙矾石。在我国目前硅酸盐自应力水泥压力管的制管工艺条件下,蒸养后下水前的剩余SO_3如控制在1.50～2.10％间,水养出水时的剩余SO_3如控制在0.60％以下,就可保证这种水泥的压力管在水养阶段和使用过程中不会发生胀坏现象。     

硅酸盐水泥中硫酸盐特性及其对混凝土性能的影响（英文）

硅酸盐水泥中硫酸盐通常以碱金属硫酸盐、硫硅酸钙、硫铝酸钙、硬石膏、二水石膏等形式存在。不同类型硫酸盐在水泥中的含量分布与溶解特性以及对混凝土性能的影响有明显差异。碱金属硫酸盐是熟料中的主要硫酸盐,以硫酸钾、硫酸钠、硫酸钠钾和钾钙复盐形式存在,在参与水泥水化时快速溶出对混凝土早期性能,包括凝结时间、水泥与减水剂相容性、早期强度等有着重要影响,其中硫酸钠和硫酸钠钾复盐的不利影响更为显著。熟料中可能含有少量硬石膏,用作混合材的固硫灰渣和粉煤灰等废渣含有较高含量的硬石膏,在水泥和混凝土中作用与二水石膏相近,但含量过高时应关注其对混凝土性能可能的不利影响。贝利特含有少量硫酸盐,随着贝利特的后期缓慢水化,释放出的硫酸盐可能有利于混凝土的后期强度发展以及体积稳定性,但在早期高温养护条件下,且贝利特含量较高时,贝利特含有的硫酸盐也有可能引起后期混凝土延迟钙矾石生成甚至膨胀开裂破坏。其他类型硫酸盐包括硫铝酸钙、硫硅酸钙和钾石膏在硅酸盐水泥中的含量分布以及对混凝土性能的影响还有待更进一步的认识。     

含硫酸盐类固废对硅酸盐水泥水化影响研究

本文研究了不同种类的含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响，测试了含硫酸盐固废水泥力学性能、凝结时间、线性膨胀率随SO₃含量变化的规律，采用化学结合水、XRD和SEM等测试手段揭示了不同含硫酸盐固废对硅酸盐水泥水化的影响机理。结果表明，随SO₃含量增加，含硫酸盐固废水泥胶砂抗折强度和抗压强度均先增大后减小，初凝时间和终凝时间均呈增加趋势并在SO₃含量达到一定值后增加速度放缓，线性膨胀率均不断增大。由于不同的含硫酸盐固废的硫酸盐存在形式不同，硫酸盐溶出的速率也有差别，与水泥中铝酸三钙反应生成钙矾石(或单硫型水化硫铝酸钙)的速率和数量也不同，相同龄期下的水化程度也不同，因此不同的含硫酸盐固废对水泥力学性能、凝结时间和线性膨胀率等性能的影响存在一定差异。     

阿利特-硫铝酸钡钙水泥抗硫酸盐侵蚀性能的研究

本文研究了石膏掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并与硅酸盐水泥进行了比较;利用XRD,SEM-EDS等测试方法对侵蚀后水泥水化产物的物相组成和形貌进行了分析.研究结果表明:阿利特-硫铝酸钡钙水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能.当石膏掺量为5%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥的抗蚀系数达1.31,而硅酸盐水泥的抗蚀系数仅为0.94.石膏对阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体的致密性有较大影响,进而影响水泥的抗硫酸盐侵蚀性能.同时,对阿利特-硫铝酸钡钙水泥的抗侵蚀机理进行了初步分析.     

硫酸盐侵蚀下钙矾石的形成和膨胀机理研究现状

钙矾石是水泥混凝土硫酸盐侵蚀过程中的重要产物之一,钙矾石的形成可能会引起混凝土膨胀、开裂,本文在讨论水泥混凝土中钙矾石的形成和形貌的基础上,从钙矾石的形成环境-反应机理-形貌-膨胀机理出发综述了不同反应机制下形成的钙矾石对应的膨胀性能及钙矾石型硫酸盐侵蚀的膨胀机理,最后对钙矾石型硫酸盐侵蚀现状进行了总结.     

掺硫铝酸盐水泥熟料的富硅酸盐水泥体系的性能研究

研究了硫铝酸盐水泥熟料对复合硅酸盐水泥性能的影响。研究表明,当复合水泥中掺入少量硫铝酸盐水泥熟料后,再配以适量的石膏,可以提高其早期强度,且随着硫铝酸盐水泥熟料掺量的增加,其凝结时间明显缩短。运用XRD等测试方法探讨了硫铝酸盐水泥熟料改善复合水泥性能的机理。硫铝酸盐水泥熟料水化形成的钙矾石和铝胶,对硅酸盐水泥熟料矿物水化有促进作用,这是水泥凝结加快、强度增加的主要原因。     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

外部因素对钙矾石晶体结构及形貌的影响综述

钙矾石是硫铝酸盐水泥、通用硅酸盐水泥以及其他无熟料水泥等胶凝材料的重要水化产物之一,其晶体结构由中心柱和平行中心柱的沟槽组成。沟槽结构围绕中心柱呈六边形排列,硫酸根和水分子在沟槽中通过氢键网络将整个结构连接在一起。在水泥等胶凝材料的水化反应中,钙矾石晶体容易受到所处环境等外部因素的影响。其中反应物离子的过饱和度、温度、减水剂、氯离子、晶种等外部因素往往会改变钙矾石晶体结构中水分子和氢键的数量,进而改变晶体结构的稳定性及形貌等。此外,在合成钙矾石晶体过程中,搅拌桨型式及转速等也会影响钙矾石晶体结构和形貌,从而造成认知的不统一。本文在系统综述钙矾石晶体结构基础上,详细汇总了各种外部因素对钙矾石晶体结构和形貌的影响,同时介绍了各种研究手段,并对钙矾石晶体形成与形貌的研究方向提出了建议。     

论水泥石的硫铝酸盐膨胀——兼论液相中CaO低于饱和浓度时硫铝酸钙膨胀的特点

本文回顾了膨胀和自应力水泥发展以及对水泥石的硫铝酸盐膨胀研究的历史。介绍了建材研究院水泥所物化室自六十年代初至最近关于水泥石硫铝酸盐膨胀的研究结果。认为:1.在水泥石硬化初期形成的钙矾石起强度骨架作用,在水泥石具有一定强度后,继续形成的钙矾石才起膨胀作用;不管形成钙矾石的Al_2O_3、CaO、SO_3的来源如何,不管液相中 CaO的浓度是饱和还是不饱和,所形成的钙矾石均能引起膨胀。2.水泥石的硫铝酸盐膨胀时产生的自应力值和水泥石结构与下述条件有关:钙矾石形态(取决于液相CaO浓度)、数量、形成钙矾石时的水泥石强度;与钙矾石同时生成的胶凝相的形成方式、数量、形态以及混凝土的限制条件。3.水泥石液相中CaO低于饱和浓度时,某些铝酸盐矿物形成了膨胀性较小的钙矾石并在同一反应中形成了水化氧化铝凝胶,得到的水泥石的显微结构致密,强度和膨胀协调发展,混凝土的自由膨胀率和限制膨胀率的比值较小,有利于获得高自应力值及高气密性的自应力水泥混凝土。用上述论点,讨论了与形成钙矾石有关的膨胀现象和理论,展望化学予应力逐步赶上机械予应力及大幅度提高水泥制品抗气渗性能的前景。     

硫酸铝盐水泥与硅酸盐水泥净浆水分蒸发区硫酸盐破坏对比

将硫铝酸盐水泥净浆试件半浸泡在10%硫酸溶液中,运用环境扫描电子显微镜和X射线衍射仪研究了试件水分蒸发区的破坏特点,并对比了已有相同试验条件下硅酸盐水泥净浆试件破坏特征。结果表明:7 d后,硫铝酸盐水泥试件水分蒸发区产生了严重破坏,并在破坏部位检测到硫酸钠晶体,其破坏机理是硫酸盐物理结晶破坏;而硅酸盐水泥净浆试件水分蒸发区经过5个月后才产生破坏,在破坏净浆内部存在钙矾石和石膏等化学侵蚀产物,证明硫酸盐化学侵蚀破坏依然是主导普通硅酸盐水泥净浆试件水分蒸发区破坏的机理。     

不同煅烧温度下形成的含氟硫A矿对水泥水化性能的影响

为研究不同煅烧温度下，含氟硫熟料中不同性能、形貌特征的A矿与水泥水化形成钙矾石的关系以及A矿对水泥水化性能的影响，采用工业原料并尽量模拟立窑内煅烧状况，对经1350℃和1425℃温度下煅烧的熟料进行了A矿形貌、A矿水化率及A矿与钙矾石形成关系等系列试验。试验结果表明，在传统的煅烧温度下（1400～l425℃）烧成的熟料．其A矿的固溶程度及A矿含量均比低温（1350℃）烧成的高；掺氟硫复合矿化剂烧制的熟料的A矿具有较高的水化速度，熟料强度较高．其制成的水泥在水化时，液相成分受高固溶程度A矿的水化所控制，所形成的钙矾石较低温煅烧的稳定．且A矿水化产物的形成与钙矾石（AFt）的形成较协调，水泥石机械强度更高。     

用工业废料生产以硫铝酸钙和硫硅酸钙为主要矿物相的特种水泥

硫铝酸钙水化生成钙矾石,已被试验充分证实。钙矾石是膨胀、抗水缩、快硬、早强和节能水泥的一种主要矿物组份。但对硫硅酸钙的水化及物理力学性能的了解却甚少,许多研究者观察了它在水泥中的存在,在石膏杂质或矿化剂存在时,硫硅酸钙在普通硅酸盐水泥熟料中仅作为一种微量的矿物相,而在硫铝酸盐水泥熟料中其含量较高。     

硫酸亚铁对铝酸盐水泥浆体性能及水化产物的影响

铁相对水泥混凝土耐久性具有显著的积极作用,为拓宽铁相来源,本文研究了铁盐对铝酸盐水泥性能及水化产物的影响。通过将铝酸盐水泥和硫酸盐(二水石膏和硫酸亚铁)复合,使铝酸盐水泥水化生成以钙矾石为主的产物,在此基础上,研究了硫酸盐中硫酸亚铁比例对铝酸盐水泥浆体凝结时间、抗压强度以及体积稳定性的影响规律,并采用XRD和SEM分析水化产物类型以及微观形貌,阐明硫酸亚铁对水泥浆体性能的影响机理。结果表明：适量的硫酸盐可提升铝酸盐水泥浆体的抗压强度;硫酸亚铁对铝酸盐水泥表现出轻微的促凝作用,对膨胀率具有显著的抑制作用;硫酸亚铁对钙矾石的形成具有明显的抑制作用,适量的硫酸亚铁使得所生成的钙矾石尺寸较小,且分布均匀,有利于提升硬化浆体的抗压强度。     

硅酸盐水泥中硫酸盐类型与作用

硅酸盐水泥中硫酸盐含量虽然很低,但类型众多且作用复杂,细分硫酸盐类型与作用有利于水泥的生产和应用。通过归纳国内外有关硅酸盐水泥中的硫酸盐类型和作用的研究结果,分析了硅酸盐水泥中不同来源硫酸盐的含量变化情况和值得关注的问题。结果表明:硅酸盐水泥来源于熟料和混合材中的原生硫酸盐含量有明显增加趋势;目前水泥SO3含量较低且未区分原生硫酸盐,既不利于发挥硫酸盐的积极作用也不能避免硫酸盐潜在危害。随测试技术的发展,可对水泥中不同类型硫酸盐的作用进行分析,认为我国应从水泥应用角度,加强对硅酸盐水泥中硫酸盐类型和作用的基础理论和应用研究,有利于提高水泥性能和扩大利用高硫酸盐含量的废渣。     

海水拌合硫铝酸盐水泥性能及机理分析

本文通过海水拌合与淡水拌合性能对比的方式,研究了海水拌合对硫铝酸盐水泥性能的影响,并分析了其机理。研究表明,海水拌合硫铝酸盐水泥会导致硫铝酸盐水泥力学性能一定程度的劣化,但通过硫铝酸盐水泥熟料、水泥组分等的控制,可以消除此负面影响;海水拌合硫铝酸盐水泥导致力学性能劣化的根本原因是海水中的无机盐改变了液相中的离子种类、浓度,促进初始钙矾石的快速、大量生成,大幅增加了浆体的膨胀率所致。     

矿渣在不同胶凝体系中的水化特性

矿渣具有潜在活性,可用于制备不同类型的水泥.介绍了矿渣的形成与材料特性,在此基础上,将其用于矿渣硅酸盐水泥、超硫酸盐水泥及碱激发矿渣水泥,并分析其在不同胶凝体系中的水化特性.在三种胶凝体系中,矿渣在碱和硫酸盐激发下,形成大量水化硅酸钙和钙矾石等水化产物;随着水化反应的不断发展,使得硬化浆体更加致密,进而提高水泥的强度.     

石膏对水泥熟料的缓凝促强作用

从理论上说，石膏对硅酸盐水泥熟料的缓凝促强作用是由于熟料与石膏一起磨细加水后，熟料中各矿物与石膏一起迅速溶解于水，并开始水化，形成石膏、石灰饱和溶液。而在熟料各矿物中，Ｃ３Ａ的水化速度最快，Ｃ３Ａ在石膏、石灰的饱和溶液中生成钙矾石，在熟料颗粒表面形成钙矾石保护膜，封闭熟料组分的表面，阻滞水分子以及离子的扩散，从而延缓了熟料颗粒特别是Ｃ３Ａ的继续水化，也就是延长了熟料的凝结时间。随着扩散作用的进展，生成钙矾石的量不断增加，在尚未硬化的浆体中生成钙矾石，有助于强度、尤其是早期强度的发挥，从而提高了熟…