钙矾石【百度文库】

钙矾⽯【百度⽂库】
中⽂名称：
钙矾⽯
英⽂名称：
ettringite
定义：
分⼦式为3CaO·Al2O3·3CaSO4·?30~32H2O；结构式为Ca12Al(OH)24(SO4)6·50H2O。

三⽅晶系，晶体呈假六⽅针状。

密度1.73g/cm3。

当钙钒⽯在⽔泥⽯中以局部反应形成时，其结晶压⼒可使⽔泥⽯或混凝⼟全部崩解。

[1]钙矾⽯，英⽂名Ettringite，属于钙铝硫酸盐矿物，是⼀种⽆⾊到黄⾊的矿物晶体，通常为⽆⾊柱状晶体，部分脱⽔会变⽩。

其化学分⼦为：3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，其中结晶⽔的数量与所处环境有关。

混凝⼟中的钙矾⽯
混凝⼟中的钙矾⽯
混凝⼟中的钙矾⽯是由⽔泥⽔化产物C—A—H(⽔化铝酸钙)和硫酸根离⼦结合产⽣的结晶物⽔化硫铝酸钙(简称AFt)。

AFt 与天然矿物钙矾⽯的化学组成及晶体结构基本相同。

钙矾⽯的制备
钙矾⽯的制备
⽬前通过实验⼿段制备纯钙矾⽯的⽅法主要有以下3种：
第⼀种是反应溶液法。

以AR级Ca(OH)2，Al2(SO4)3·18H2O为原料，按下列反应⽅程合成：
Al2(SO4)·18H2O+6Ca(OH)2－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
第⼆种是AFm转化法。

先是合成AFm，1步⽤⾃蔓延(SHS)法合成CA，第2步合成AFm，称取适量CaO·CaSO4·12H2O和CA湿磨(WPC=0。

14)，置于密封瓶中，在40℃下⽔化7d，每天定时碾磨，⽔化后样品经60℃烘⼲，产物为AFm;然后由AFm 转化成AFt，AFm加⽔和⾜量⽯膏转化为AFt，反应⽅程为：
C3A·CaSO4·12H2O+2CaSO4+20H2O－C3A·3CaSO4·32H2O
第三种是铝酸钙(CA)转化法。

按1∶1的摩尔⽐将Al2O3和CaO混匀，并在1200℃烧结反应完全(矿物主要为CA)，研磨后再与适量的CaO和CaSO4·2H2O配合加⽔反应120h，即得所需的钙矾⽯样品，反应满⾜下列⽅程：
CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－3C3A·3CaSO4·32H2O
混凝⼟中钙矾⽯的形成
混凝⼟中钙矾⽯的形成
混凝⼟中形成钙矾⽯的反应既包含液相反应，也包含固相反应。

⽬前⼯程领域中使⽤的各种膨胀剂和膨胀⽔泥，在它们的⽔化过程中，形成钙矾⽯的反应主要有下列3种：
3C3A+3(CaSO4·2H2O)+26H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
C3A+3(CaSO4·2H2O)+2Ca(OH)2+24H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
3C3A·CaSO4+8CaSO4+6CaO+96H2O－3(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)
上述3种类型的反应，都经历相同的反应过程——⽔泥加⽔后，其矿物与⽯膏快速溶解产⽣Ca、SO4、OH等离⼦，形成钙矾⽯过饱和溶液，这些离⼦通过浓差扩散聚集在⼀起，按照下列3步反应过程形成钙矾⽯：
第⼀步：
AlO2+2OH+2H2O－[Al(OH)6]
第⼆步：
2[Al(OH)6]+6Ca+24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}
第三步：
{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO4+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)·2H2O
钙矾⽯的特性
钙矾⽯的特性
1.膨胀性
膨胀性是钙矾⽯最⼤的特性，⽔泥中CaO、Al2O3和CaSO4⽔化形成钙矾⽯能使固相体积增⼤约120%。

2.钙矾⽯的稳定性
混凝⼟中钙矾⽯的稳定性取决于以下两个⽅⾯：
a）⽔泥⽔化过程中离⼦成分及浓度；
b）温度。

70℃是⼀个关键温度，AFt⼤约在70℃分解。

钙矾⽯的⽣长规律
钙矾⽯的⽣长规律
混凝⼟中⽔化形成的钙矾⽯的⽣长速率和最终的长度受3个因素影响：化学因素、浆体微观结构以及混凝⼟或砂浆的微观结构。

研究表明⽔灰⽐对钙矾⽯的⽣长有显著的影响。

在相同条件下，⽔灰⽐越⼤，⽔泥⽯结构越疏松，钙矾⽯的⽣成就有空间。

⽔灰⽐⼩，⽔泥⽯结构较紧密，孔隙较⼩，⽣成的钙矾⽯数量较少，晶体产⽣各向异性⽣长⽽呈针状。