水灰比和碳酸锂对硫铝酸盐水泥水化历程的影响_韩建国

水泥水化机理

4.1水泥的水化机理 从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化 硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。 C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述： 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。 表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为时期早期中期后期 反应阶段诱导前期诱导期加速期减速期稳定期 化学过程初始水解， 离子进入溶 液 继续溶解， 早期C-S-H 稳定水化产 物开始生长 水化产物继 续生长，微 结构发展 微结构组件 密实 动力学行为反应很快反应慢反应快反应变慢反应很慢（2）硅酸二钙的水化 C2S也是水泥主要熟料矿物组分之一，水化过程与C3S相似，也有诱导期、加速期，但是水化速率特别慢。C2S的水化反应可大致用下列方程表述：

（3）铝酸三钙的水化 C3A是水泥熟料矿物的重要组分之一,其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化铝、氧化钙浓度的影响很大，它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重要的作用。纯水中C3A的水化：大量的研究结果表明，C3A遇水后能够立即在表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子，开始时其结晶度很差也很薄，呈不规则卷层物，随着水化时间的推移，这些卷层物生长成结晶度较好的，成分为C4AH19和C2AH8济的六边形板状物。这种六边形水化物是亚稳的，并能转化成立方形稳定的晶体颗粒。常温下C3A在纯水中的水化反应可用下式表示： 有石膏存在时C3A的水化：在水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反应可以表述为C3A+CH+12H=C3AH13。当处于水泥浆体的碱性介质中时，C3AH13在室温下能稳定存在，其数量增长也很快，这是水泥浆体产生瞬时凝结的主要原因之一。（4）铁铝酸四钙的水化 铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙的水化过程相似，只是反应速率很慢，而且产物是含铁和铝的共同产物。

陈诚-阿利特硫铝酸盐水泥合成与水化研究进展材料导报修改稿

阿利特-硫铝酸盐水泥的合成与水化研究进展 陈诚 芦令超 （济南大学材料科学与工程学院，济南 250022） 摘 要 阿利特和无水硫铝酸钙矿物分别是硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的主导矿物。阿利特矿物的早期强度偏低，后期强度高。硫铝酸钙是典型的早强型矿物，但后期强度增进率低。因此，实现这两种矿物的复合，制备以阿利特和硫铝酸钙为主导矿物的新型水泥材料，将使水泥的早期强度进一步提高，并具有较高的强度增进率和后期强度。同时由于在水泥熟料矿物体系中含有硫铝酸盐矿物，将对以阿利特为主导矿物的硅酸盐水泥的水化产生重要影响。因此，深入分析该水泥的合成及水化机制具有重要意义。 关键词 阿利特 硫铝酸盐 水泥 合成 水化 中图分类号：TQ172.2文献标识码：A Review on the Hydration and Hardening of Alite Sulphoaluminate Cement CHEN Cheng，LU Ling-chao (School of Material Science and Engineering, University of Jinan, Jinan 250022, China) Abstract Alite and C4A3S are main minerals of Portland cement and Alite sulphoaluminate cement. Alite has lower early strength and good long-term strength. C4A3is the typical high early strength mineral, but its improving rate of the strength is small. So, the early strength of Alite sulphoaluminate cement will be further improved at the base of the compound of the two minerals. Also, it has important effect on the hydration of Portland cement on account of the existence of sulphoaluminate minerals in the clinker system. Therefore it’s useful to deeply study the synthesis and hydration of Alite Sulphoaluminate Cement. Key words Alite, sulphoaluminate, cement, synthesis, hydration 0 引言 水泥是重要的建筑材料，它对工程建设起着重要的作用。2006年我国水泥产量达10.64亿t，居世界第一，占世界水泥总产量的1/3，水泥仍然是二十一世纪主要的建筑材料。但目前大量使用的硅酸盐水泥尚存在一些缺点，主要表现在：早期强度偏低；烧成温度高，导致能源消耗高；水泥熟料中阿利特（C3S）含量高，消耗了大量高品质石灰石资源；生产过程中产生大量的CO2等废气，环境污染日趋严重；水泥水化后期，由于硬化水泥浆体体积收缩而造成收缩裂纹，影响水泥混凝土的体积稳定性与耐久性 因此，提高传统硅酸盐水泥的性能，满足现代建设工程对水泥的多功能、高性能的要求，并达到节约资源、保护环境的目的，是实现水泥工业可持续发展的关键，对国民经济与社会发展具有重要意义。而水泥水化硬化是影响水泥性能的重要因素，所以通过矿物复合技术合成新型高性能水泥并研究水泥的水化过程、水化产物以及水化硬化机理，是提高水泥性能的重要途径。 [1]。

硫铝酸盐水泥发展现状

硫铝酸盐水泥的发展现状 梁鸣 重庆科技学院 摘要：硫铝酸盐水泥作为特种水泥品种之一，具有早期强度高、凝结时间短、抗腐蚀性好、抗冻融性好、液相碱度低、自由膨胀率低等优点，并且生产成本低，在目前具有广阔的市场前景。本文重点阐述了硫铝酸盐水泥的性能、用途、生产条件及状况。 关键词：硫铝酸盐水泥；特种水泥；性能；用途；生产条件；生产现状 The Current Situation Of Sulpho-aluminate LiangMing ChongQing Uinversity Of Science And Technology Abstract:Sulpho-aluminate, one of special cement varieties, has the advantages of higher strength in early period, shorter condensation time, better resistance to corrosion, better resistance to antifreeze, lower alkalinity in liquid phase, lower free expansive rate and so on. Moreover the production cost of sulpho-aluminate is low, so it has a large market foreground. In this article, we focus on the performance, application, production conditions and situations of sulpho-aluminate. Key words: sulpho-aluminate; special cement; performance; application; production conditions; production situation 随着现代工业的发展，到了20世纪初，仅仅有硅酸盐水泥、石灰、石膏等几种胶凝材料已远远不能满足重要工程建设的需要，因而一些专用水泥品种和特种水泥品种便应运而生。硫铝酸盐水泥是由矾土、石灰石、石膏按一定配比，经低温（1300℃~1350℃）煅烧而生产以硅酸二钙（C2S）、硫铝酸钙（C4A3S）为主要矿物相的熟料，再在该熟料中配加适量混合材（石灰石、石膏等）后，共同粉磨而制成的具有早期强度高强、凝结时间短、碱度低等一系列优异性能的水硬性胶凝材料[1]。硫铝酸盐水泥是1975年我国建筑材料科学研究院研制成功的，并于1982年获得国家发明二等奖[2]，随着研究的不断深入这种水硬性胶凝材料被开发成了一系列特种水泥，包括高强硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等5个硫铝酸盐水泥品种[3]。硫铝酸盐水泥熟料的生产所需要的热耗低，且其易磨性好，因而是一种节能水泥。2005年，我国硫铝酸盐水泥产量达到了125.3万吨。目前，全国硫铝酸盐水泥产量基本稳定在125万吨左右。 1硫铝酸盐水泥的性能 1.1早期强度高 在目前企业所生产的各种快硬水泥中，硫铝酸盐水泥的早期强度性能要比硅酸盐水泥高3个标号，最高达725，其3d或7d的抗压强度指标也与普通硅酸盐水泥

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能

赤泥制备硫铝酸盐水泥熟料的物相组成及水化性能 赵宏伟1,李金洪1,刘　辉2 (11中国地质大学矿物材料国家专业实验室,北京　100083; 21山东铝业股份有限公司,山东淄博　255052) 摘　要:以赤泥为主要原料,经配方设计,在1300℃条件下烧制硫铝酸盐水泥熟料。运用X 粉晶衍射(XRD )和扫描电镜 (SEM )等手段,对水泥熟料形成历程、水化产物进行分析。结果表明,水泥熟料有较好的易烧性,熟料主要矿物发育良好。水化产 物以花瓣状或片状的AFm 、短柱状的AFt 及C 2S 2H 等胶体为主,浆体结构致密。水泥净浆试块强度测试结果表明,1d ,3d ,28d 龄期的抗压强度分别为42MPa ,50MPa ,65MPa ,抗折强度分别为810MPa ,815MPa ,1215MPa ,早期强度较高且增进稳定。 关键词:环境工程;赤泥;水泥熟料;硫铝酸盐 中图分类号:X758;TQ17217;TF821　文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2006)04-0119-05 收稿日期:2006-05-16 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40602008); 矿物材料国家专业实验室基金项目(A05005) 作者简介:赵宏伟(1983-),男,陕西眉县人,助教,主要从事非金 属矿物材料等方面的研究。 赤泥是工业氧化铝生产中排放的高碱性泥浆 (p H 10～1215),化学成分极其复杂,属于工业有害废渣[1]。每生产1t 氧化铝约排放110～116t 赤泥,全世界每年赤泥排放量约为6600万t [1-2],我国赤泥年排放量高达300万t ,当前赤泥的利用率仅为15%左右[3]。因此,赤泥的治理与综合利用问题已 引起国内外普遍关注,是目前铝工业急需解决的重要课题之一。近年来,赤泥用于水泥、混凝土方面的研究,获得了较好的成果[4-9],但因赤泥的含碱R 2O (即Na 2O +K 2O )较高(一般在215%～310%),不能直接大量作为烧制普通硅酸盐水泥熟料的原料,大部分是作为水泥或混凝土等胶凝材料的性能调节型辅助胶凝组分掺杂。据文献的研究,与硅酸盐水泥相比,碱对硫铝酸盐水泥的影响要小,可以利用高碱原料或工业废渣生产硫铝酸盐水泥 [10] 。Manesh Singh 等人曾经做过赤泥烧制硫铝酸盐水泥的尝 试[1-2,11]。在已有研究的基础上,探索利用赤泥直接作为原料,制备硫铝酸盐水泥,获得了较好的性能,使赤泥的直接利用率可提高到40%左右。 1　实验方法 111　试验原料 试验用赤泥为山东铝业公司烧结法生产氧化铝冶炼过程中排出堆放的陈赤泥,呈棕黄色板结块状, 经105℃充分干燥,粉磨过74 μm 筛密封备用。石灰石取自北京市门头沟区军庄镇石灰石矿山,矾土由首钢耐火材料厂提供。赤泥、石灰石、矾土的化学成分见表1。硫酸钙由北京化学试剂厂生产,为分析纯。力学性能测试对比试验采用425标号的锏牌快硬硫铝酸盐水泥,由北京赛阳特种水泥公司生产。 表1　原料的化学组成(w i /%) Table 1　Chemical composition of raw materials 原料CaO SiO 2Fe 2O 3/FeO Al 2O 3MgO Na 2O 石灰石 5315221820101012201470102赤　泥351141811413133714211322123矾　土0111211411159215301050106原料K 2O P 2O 5TiO 2MnO Loss Total 石灰石010*********<010143108100132赤　泥01460123313501051718799157矾　土 0106 0119 3176 <0101 0120 100125 112　配料设计及试样制备 赤泥中铁含量较高,拟设计该硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物为C 4A 3 S (C 代表CaO ,A 代表Al 2O 3, S 代表SO 3,S 代表SiO 2,下同)、C 2S (S 代表SiO 2,下同)和C 4AF (F 代表Fe 2O 3,下同),设计熟料的矿物 组成及原料配比见表2,化学组成见表3。表2　设计熟料的矿物组成与原料配比(w i /%) Table 2　Mineral composition of designed clinker and raw materials 试样 编号设计矿物组成C 4A 3 S C 2S C 4AF 原料配比 赤泥石灰石矾土硫酸钙Z 2160241640134261422219810126Z 225630143713930149221719141Z 235236123410234173221438182Z 244842103016039114221108116Z 25 44 48 8 26189 43189211767146 第58卷　第4期2006年11月 有　色　金　属Nonferrous Metals Vol 158,No 14 November 2006

水泥水化反应

水泥原料无水 C3S——硅酸三钙3(CaO·SiO2) C2S——硅酸二钙2(2CaO·SiO2) C3A——铝酸三钙3CaO·Al2O3 C4AF——铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3 水化作用后产物 C-S-H——水化硅酸钙3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) CH ——氢氧化钙Ca(OH)2(晶体) C3AH6——水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） AFt ——三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2O AFm——单硫型水化硫铝酸钙Ca4Al2(OH)12 SO4 ·6H2O 水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸化物（钾盐、钠盐）、石膏（二水硫酸钙）组成。在水泥水化过程中，C3A C3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矾石即三硫型水化硫酸铝钙型AFt，单硫型水化硫酸铝钙AFm，氢氧化钙CH和硅酸钙C－S－H凝胶。 硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。 通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进而粘结各种不同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。 水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：AFt AFm CH 还有结晶性不好的无定形C—S－H AFt AFm CH 呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体) 硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S，它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙和氢氧化钙（游离的对强度有害）。 氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。（CH是对水泥强度有害的）

低温养护下硫铝酸盐水泥的水化进程及强度发展

第45卷第2期2017年2月 硅酸盐学报Vol. 45，No. 2 February，2017 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.360docs.net/doc/238895710.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2017.02.10 低温养护下硫铝酸盐水泥的水化进程及强度发展 王培铭，李楠，徐玲琳，张国防 (先进土木工程材料教育部重点实验室，同济大学材料科学与工程学院，上海 200092) 摘要：研究了0、5 ℃和20 ℃养护下硫铝酸盐水泥的水化产物、水化程度及强度发展。结果表明：低温(0 ℃和5 ℃)养护延缓了硫铝酸盐水泥的水化，早期水化程度大幅减小，并出现二水石膏结晶；但2~3 d期间水化程度出现显著增长，二水石膏也被完全消耗。低温养护未阻碍水化反应的持续快速进行，也未改变水化产物的种类，但对其数量产生影响。抗压强度的发展规律与水化程度基本一致，低温养护下1 d的抗压强度显著降低，但后期增长明显，5 ℃养护28 d的抗压强度甚至超过20 ℃的。早期抗压强度的发展主要受制于水泥的水化速率和水化程度，后期的增长则更多地取决于主要水化产物的量变和微观结构的发展。 关键词：硫铝酸盐水泥；低温养护；水化程度；抗压强度；水化产物；微观结构 中图分类号：TQ172.75 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2017)02–0242–07 网络出版时间：2017-01-18 21:53:40 网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/238895710.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20170118.2153.002.html Hydration Characteristics and Strength Development of Sulphoaluminate Cement Cured at Low Temperature WANG Peiming, LI Nan, XU Linglin, ZHANG Guofang (Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China) Abstract: The hydrate assemblage, hydration degree and compressive strength development of calcium sulphoaluminate cement pastes cured at 0, 5 ℃ and 20 ℃ were investigated. The results indicate that the hydration process is significantly delayed by the low temperature (0 ℃ and 5 ℃) curing, decreasing the degree of hydration in the early ages. Meanwhile, formation of gypsum is detected. However, the hydration degree increases significantly during 2–3 d, along with the completely consumption of gypsum. Neither the rapid hydration process is hindered nor the hydration products are changed by low temperature curing, but the amount of hydrates is affected. Compressive strength development is basically the same with the hydration degree evolution. The compressive strength at 1 d decreases sharply at 0 ℃ and 5 ℃, but increase significantly in the later ages. The 28 d compressive strength of pastes curing at 5 ℃ even exceed that at 20 ℃. It is revealed that the development of compressive strength mainly depends on the hydration rate and degree of cement paste in the early ages, while the growth of it in the later ages more depends on the quantitative change of main hydration products and the evolution of microstructure. Keywords: sulphoaluminate cement; low temperature curing; hydration degree; compressive strength; hydration product; microstructure 与硅酸盐水泥相比，硫铝酸盐水泥具有生产能耗低、早期强度高、抗冻性及耐久性好等特点，因而在冬季施工工程中得到广泛应用。养护温度对硫铝酸盐水泥水化速率、水化产物的物相组成及宏观性能发展等方面具有至关重要的作用。常温(20 ℃)下，硫铝酸盐水泥的主要水化产物为钙矾石(AFt)晶体，是其早期强度的主要来源[1]。邓君安等[2]的研究已经证明，硫铝酸盐水泥在负温(–5 ℃)下水化反应 收稿日期：2016–09–11。修订日期：2016–11–10。 基金项目：国家自然科学基金(51402216，51572196)；高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金；同济大学大型仪器设备开放 测试基金(0002015037)资助项目。 第一作者：王培铭(1952—)，男，教授，博士研究生导师。Received date:2016–09–11. Revised date: 2016–11–10. First author: WANG Peiming (1952–), male, Professor. E-mail: tjwpm@https://www.360docs.net/doc/238895710.html,

水泥水化反应

就是水泥水化反应公式。 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 C3S——硅酸三钙 C3A——铝酸三钙 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体)

改性硅酸盐水泥的水化历程研究

第21卷　第1期石家庄铁道学院学报(自然科学版) Vol .21　No .1 2008年3月 JOURNAL OF SH I J I A ZHUANG RA I L WAY I N STITUTE (NATURAL SCIENCE ) Mar .2008 改性硅酸盐水泥的水化历程研究 任书霞1 ,　田秀淑1 ,　李仕群 2 (1.石家庄铁道学院材料科学与工程分院,河北石家庄　050043;2.济南大学材料分院,山东济南　250022) 摘要:将磷铝酸盐水泥熟料(简称:P ALC )掺入硅酸盐水泥(简称:PC )对其进行改性,研究 了不同磷铝酸盐水泥熟料掺量对改性硅酸盐水泥力学性能和水化历程的影响。研究结果表明,适宜的磷铝酸盐水泥熟料掺量(外掺3%)可以加速改性硅酸盐水泥的水化,提高其早期和后期强度;但掺量过多,由于磷铝酸盐水泥水化较快,产生的水化产物较致密,这些致密的水化产物包裹在C 3S 、C 2S 等水泥颗粒的外层,阻止了其进一步的水化,使改性水泥出现一个持续时间较长的第二诱导期,从而使表现出较慢的水化速率和较低的早期强度。 关键词:磷铝酸盐水泥;改性硅酸盐水泥;力学性能;水化历程中图分类号:T Q172　文献标识码:A 文章编号:167420300(2008)0120047204 收稿日期:2007211212 作者简介:任书霞　女　1975年出生　讲师 1　引言 硅酸盐水泥是以Si 2O 和A l 2O 为主阴离子团的传统水泥,其水化产物主要有水化硅酸钙、水化铝酸钙及氢氧化钙等。虽然硅酸盐水泥服务于人类200多年来,做出了极大的贡献。然而也存在着各种弊端[1,2]。新开发的磷铝酸盐水泥[3,4]是以P 2O 和A l 2O 为主阴离子团的新型特种水泥,其水化产物主要有铝胶、水化磷铝酸钙和水化磷酸钙凝胶及其相应的晶相。由于在该水泥中,P 5+ 和A l 3+ 之间的不等价取代,在结构中形成大量缺陷,增加了系统的水化活性,使其水化浆体具有早强、高强、后期强度增进好及耐水性好等一系列等优点。利用这些特点,将磷铝酸盐水泥掺入到硅酸盐水泥中对其进行改性,研究了不同磷铝酸盐水泥掺量对改性硅酸盐水泥性能的影响,并运用SE M 和热导式微热仪等现代分析手段进一步分析了影响机理。 2　实验 2.1　原材料及组成 硅酸盐水泥熟料和石膏来自山东水泥厂,磷铝酸盐水泥熟料自制及外加剂B ,化学分析见表1。 表1　水泥熟料和石膏的化学组成 名称 Ca O Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3Mg O S O 3P 2O 5 其他PC 熟料66.4921.354.233.583.21——0.93石膏33.14————45.14—20.96P ALC 40.04 10.39 29.75 —— —19.82 4.35 2.2　实验方法 根据前期的研究[5] ,磨制改性硅酸盐水泥时,最佳粉磨工艺为先将P ALC 熟料与外加剂混磨,石膏与PC 熟料混磨,然后将两混合料混磨,外加剂的掺量即为单独P ALC 熟料磨制水泥时的最佳参量。因此,这里只需确定P ALC 熟料,方案设计如下:当石膏的掺量为2.5%时,设计P ALC 的掺量分别为3%、6%和10%,分别简写为P O3,P O6和P O10。 根据标准稠度实验确定改性硅酸盐水泥和PC 净浆浆体的需水量,按相应的实验数据将各种水泥成型为20mm ×20mm ×20mm 的水泥净浆试块,养护至规定龄期后测定强度,取破型后的试块中部浸泡于

石灰石对水泥水化过程的影响

石灰石对水泥水化过程的影响-中国水泥技术网 2010-4-1 作者: 摘要：EN标准(EN 197)规定波特兰水泥中石灰石粉(主要为方解石)的掺加量最多可达5％，而全世界范围内，在特种水泥中石灰石的掺加量都要高得多。然而人们关注着富含石灰石的水泥的性能问题。由于尚未充分了解石灰石粉添加剂的作用：石灰石粉到底是一种活性添加剂还是惰性填充材料，或者是二者共存，所以目前还不能对此做些什么。本文展示如何辅以有针对性的试验进行计算来说明具有活性低含量方解石的作用。本文提供的发现显示了现代热动力学作为研究水泥浆体矿物学的一种有效方法的功能。 1 引言和基本原则 水泥生产商在生产具有较高早期强度和优良耐久性的优质水泥的同时，承受着降低成本和减少排放的压力。在这种情况下，常采用石灰石粉部分地替代水泥，并且经证明含量至少达到5％时是无害的：石灰石粉是EN 197标准允许的一种添加剂。由于按照该标准，所用石灰石中碳酸钙的含量不能低于70％(许多商用石灰石超过了此限值)，因此，采用方解石进行模拟分析是合理的。 石灰石通常与熟料共同粉磨，由于其硬度比熟料小，所以粉磨之后的石灰石粒径的分布范围较广，但是其平均粒径明显比熟料的更细。由此产生的石灰石细粉无疑能改善固体颗粒与水混合后的固结性。然而物理堆积的优化过程相当复杂，不仅取决于石灰石粉的掺加量，还取决于所使用的粉磨设备类型以及熟料、石灰石的相对易磨性，由于这些都是变量，因此需要不同工厂各自进行评估。 Ingram和Daugherty对石灰石粉的物理作用作了评述。随后，Livesey等和Vuk等报道了石灰石水泥的强度发展。Tsivilis等人报道了加入石灰石粉后的混合物的渗透性，并将其与混合物基体的碳化速度和钢筋的潜在腐蚀性联系起来进行了分析。Uchikawa 等人在检查混凝土时发现由于石灰石粉的加入会使孔结构细化，并声称石灰石粉不具有火山灰活性，因此，对氢氧钙石含量也没有影响另一面，Catinaud等人指出，由于碳铝酸盐的形成，石灰石粉会阻止AFt(钙矾石)向AFm(单硫型硫铝酸盐)转化。这正与Sawicz、Henig和Kuzel等人的结果相一致，他们认为石灰石粉阻止了钙矾石向单硫酸盐转变，取而代之的则是单碳铝酸盐和半碳铝酸盐的形成。由以上文献可以看出，对于石灰石粉在波特兰水泥混合物中的活性还没有达成统一认识。 借助于选择的几种矿物活性实验以及热力学计算，我们再次对石灰石粉的活性进行检测，实

水泥水化

水泥水化 目录 强度 水泥水化热会产生什么影响？ 水泥水化反应公式 水泥水化过程,分为化学反应和物理化学反应. 编辑本段强度 初期强度取决于3CaO.SIO2后期强度为2CaO.SIO2,含量在75--82% 编辑本段水泥水化热会产生什么影响？ 对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水化热，甚至可以加快水泥的水化硬化！ 但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果！所以有专用的大坝水泥、低水化热水泥！有的还要使用其他冷却方法！编辑本段水泥水化反应公式 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H 凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 水泥水化深度 熟料矿物或水泥的水化速率常以单位时间内的水化程度或水化深度来表示。水化程度是指在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值；而水化深度是指已水化层的厚度。水化速率必须在颗粒粗细、水灰比以及水化温度等条件基本一致的情况下才能加以比较。右图为一球形颗粒(平均直径dm)的水化深度示意图。其中阴影表示已经水化部分。根据上述水化程度的定义，并假定在水化过程中能始终保持球形．且密度不变，即可导出水化深度h和水化程度a之间的关系: ?? ??

硫铝酸盐水泥后期强度的改进研究.

研究与探讨 广东建材２００９年第４期 硫铝酸盐水泥后期强度的改进研究 丁益 （先进建筑材料安徽省重点实验室）（安徽建筑工业学院材化学院）（先进建筑材料安徽省重点实验室）（安徽建筑工业学院材化学院）（南京工业大学材料与化学学院） 王爱国 张伟 摘 （南京工业大学材料与化学学院） 要：为了解决硫铝酸盐水泥后期强度问题，使其满足工程和建筑强度的要求，需要系统的研究 解决硫铝酸盐水泥后期强度倒缩的问题。采用抗压，抗折测试手段，通过测量物理力学性能变化，研究不同掺和料不同含量对硫铝酸盐强度的影响，从中找出规律，在此基础上进行研究分析。 关键词：矿物掺和料；硫铝酸盐水泥；力学性能 ２０世纪７０年代，我国科研人员自主研制开发了硫 表１硫铝酸盐水泥熟料的矿物组成 熟料名称 Ｓｉ０２ 铝酸盐系列水泥，其熟料的矿物组成以Ｃ４。ｓ钙凝胶等。硫铝酸盐水泥熟料在化学组成上，与硅酸盐水泥熟料有 ＡＬ２０３ Ｆｅ２０３ ＣａＯ Ｓ０３ 很大的不同，属ｃａ０＿＿ＡＬ２０厂Ｓｉ０厂Ｆｅ２０３＿Ｓ０３五元系统；在矿物组成上也有显著区别，主要为无水硫铝酸钙（Ｃ４。Ｓ—．）、硅酸二钙（Ｃ２Ｓ）、铁铝酸四钙（Ｃ４ＡＦ）。其主要矿物无水硫铝酸钙（Ｃ４。ｓ一）在１３５０℃形成，在熟料组成中占５５％～７５％。无水硫铝酸钙（Ｃ４３Ｓ一）的水化特性及 Ｉ １ ＣａＯ０．３４

表２硅灰的主要化学成分与含量（％） Ｓｉ０２９１－０８ Ａｌ疵ｌ ０．８６ Ｆｅ２０３１．３４ ＭｇＯ０．２７ Ｌｏｓｓ ｌ ３．０９ 粉状胶结材料，石灰，一种以氧化钙为主要成分的气硬 性无机胶凝材料，硅灰：硅灰的主要化学成分为非晶态的无定型二氧化硅，产自淮南，硅灰的主要化学成分与含量如表２。 水化产物与形成温度、水化条件等因素有关Ｃａ卜 ＡＬ２０３－～ｓｉ０２－＿Ｆｅ２０广ｓ０３五元系统中形成的与无水硫铝 酸钙（Ｃ４。Ｓ一）共存的硅酸二钙（Ｃ：Ｓ），水化性能与在硅 酸盐水泥熟料中不同，水化硬速度都发展较快［¨。该系列水泥以其早强、高强、抗冻、抗渗、耐腐蚀等优良性能， １．２试验准备及方法 利用球磨机将水泥熟料、建筑石膏、石灰等磨细至Ｂｌａｉｎｅ比表面积４００ｋｇ／ｍ２左右，测得筛余量为０．８％。 试验中水灰比０．４，水泥净浆试验参照ＧＢ／Ｔ１７６７１—１９９９ＩＳ０法进行，净浆试件尺寸为４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ，标准试验条件养护，分别测试ｌｄ、３ｄ、７ｄ、２８ｄ的抗压和抗折强度。 首先采用在硫铝酸盐水泥中添加石膏（Ｏ．５％，１％，１．５％，３％，６％），石灰（０．５％，１％，１．５％，３％，６％）和硅灰（０．５％，１％，１．５％，３％，６％）的单因素实验。通过单因素试验的分析比较然后进行正交试验，确定最在本试验条件下的最佳配比。 应用于低温、地下、快速抢修工程及水泥制品等行业。与 铝酸盐系列水泥相比，硫铝酸盐系列水泥水化产物的稳定性大大提高，力学性能的稳定性也有了很大改善，但 是不可忽略的是硫铝酸盐水泥仍然存在后期强度尤其是后期抗折强度倒缩的缺点，需要不断地改进和完善腿３】。 １试验及试验方法 １．１原材料 本论文实验过程中采用的原材料主要有硫铝酸盐

化学外加剂对水泥水化历程的影响及作用机理研究

化学外加剂对水泥水化历程的影响及作用机理研究 张莉 【摘要】：本论文以国家“973”项目为课题背景，针对C_3S含量较高的硅酸盐水泥，采用多种测试评价方法，开展化学外加剂对水泥水化历程的影响、浆体初始结构的演变过程及其作用机理的研究。采用自动高效水化热测定仪以及无电极电阻率测定仪，将传统的水化热模型与初始结构形成模型结合起来，运用水化热模型的热敏感性与结构形成模型的结构敏感性，更加真实地描述了水泥浆体初始结构的瞬时形成状态；结合化学减缩与力学性能测试，系统全面地研究了化学外加剂对水泥水化历程的调控作用；运用微观测试方法，深入探讨了化学外加剂对水泥水化历程影响的作用机理。研究表明，普通减水剂与高效减水剂对水化历程有明显的改善作用。木钙主要是延缓C_3S水化，但其降低了二水石膏的溶解度，掺量较高时促进C_3A 始水解，加速AFt生成并向AFm转化，并且促进了六方水化铝酸钙的生成，并由于其引气作用，导致后期性能的下降。高效减水剂由于其高度减水分散作用，水泥初始水化速度加快，但其后由于减水剂的吸附及初期水化产物膜的增厚，水化速度降低，从而有利于浆体结构的密实与后期性能的发展。相同掺量下，X404聚羧酸系减水剂由于其良好的空间位阻效应，与UNF-5萘系减水剂相比可有效控制水泥水化历程，与水泥适应性较好。缓凝剂对水泥水化历程有较好的延缓作用。研究表明，缓凝剂可以减慢也可以加速C_3A水化，但均能延缓C_3S水化。锌盐主要是生成不溶性水化产物Ca(Zn(OH)_3)_2·2H_2O覆盖在水泥粒子表面而使水化受到延缓，且SO_4~(2-)离子浓度的增大有助于减弱Zn~(2+)的缓凝作用，因此ZnSO_4对水化的抑制作用弱于ZnCl_2。Na_5P_3O_(10)与Ca~(2+)生成稳定络合物——CaNa_3P_3O_(10)，而不同于Na_3PO_4与Ca~(2+)生成不溶性产物Ca_3(PO_ 4)_2，从而使水化更加延缓。蔗糖、柠檬酸对水泥水化历程的调控作用存在双临界效应： 一、在掺量较低时，表现为缓凝效果，当掺量较大时，则表现为促凝作用，但是浆体长时间 不硬化；二、缓凝效果存在临界掺量值，低于临界值时，缓凝效果随掺量增加而增加，超过此临界值时，缓凝效果随掺量增加而下降。蔗糖、柠檬酸对化学减缩有较好的补偿作用，随着掺量的增加，初期化学减缩增大，其后化学减缩逐渐降低；而其对水化热历程的调控作用则表现为鞍状双峰现化学外相剂对术泥术厉很的形响及信用机玻研完象，随着掺量的增大，第一放热峰增强，第二放热峰宽化、弱化。这是由于蔗搪、柠檬酸均抑制了C3S水化，促进了C3A水解。但蔗搪促进了A王t的生成，而柠檬酸则可能因为降低了硫酸盐的溶解度而加速了AFt的生成并向AFm转化，并且促进了六方铝酸钙的生成。研究表明，锌盐、N玛P3OI。均使C3A水化受到延缓，而蔗糖、柠檬酸等有机缓凝剂则使C3A水解加速。 【关键词】：高C_3S含量水泥减水剂缓凝剂水化历程初始结构形成调控作用作用机理 学位授予单位】：武汉理工大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2004 【分类号】：TQ172 【目录】： 第1章前言10-20

质子核磁共振技术研究水泥早期水化过程_佘安明

第13卷第3期2010年6月 建　筑　材　料　学　报 JO U RN A L O F BU I LDIN G M A T ERIA LS 　 V ol .13,No .3 Jun .,2010 收稿日期:2009-10-28 基金项目:国家重点基础研究发展规划(973计划)项目(2009CB623105) 第一作者:佘安明(1982—),男,江苏江都人,同济大学博士生.E -mail :sheanmin g @https://www.360docs.net/doc/238895710.html, 通信作者:姚　武(1966—),男,江苏镇江人,同济大学教授,博士生导师,博士.E -mail :yaow uk @tongji .edu .cn 文章编号:1007-9629(2010)03-0376-04 质子核磁共振技术研究水泥早期水化过程 佘安明,　姚　武 (同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室,上海200092) 摘要:用低场质子核磁共振技术研究了新拌水泥浆体中水的纵向弛豫时间T 1的初始分布、加权平均值和总信号量随水化时间的变化及其与早期水化过程的关系.结果表明:初始水化时,T 1分布呈2个峰,其中主峰代表填充在水泥颗粒间的水,而次峰表示絮凝结构中的水;T 1加权平均值随水化 时间的增长呈下降趋势,且其变化趋势与水化过程具有良好的相关性,可以依次划分为初始期、诱导期、加速期和稳定期这4个阶段;T 1的弛豫信号总量对应于浆体中的物理结合水量,其相对量随水化时间不断降低,反映了水化反应中物理结合水转变为化学结合水的过程.关键词:核磁共振;纵向弛豫时间;水泥;水化 中图分类号:TU528.01 文献标志码:A doi :10.3969/j .issn .1007-9629.2010.03.021 Research on Hydration of C ement at Early Age by Proton NMR S H E An -ming ,　Y AO Wu (Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education , Tongji University ,Shanghai 200092,China ) A bstract :Changes o f initial distributio n ,w eighted mean values and total signal intensity of lo ngitudinal re -lax atio n time (T 1)of w ater in fresh cement pastes as a function of hydratio n time and its co rrelation w ith hy dration pro cess during the early ag e w as studied w ith low field pro to n nuclear magnetic reso nance (NM R ).T 1distribution curves at initial time ex hibit tw o peaks .The main peak is related to w ater filling in space around the cement g rains w hile the minor o ne represents the w ater constrained in flocculatio ns .The evolution curves of w eighted mean values of T 1are in g ood ag reem ent with the hydration process of cement pastes and could be roughly divided into fo ur stag es :initial pe riod ,dormant period ,accelerated pe -rio d and steady period .The total sig nal intensity detected in ex periments is propo rtio nal to the amount of physically bo und w ater in the pastes .Since the transitio n from phy sically to chemically bound w ater ,the relative percentage decreases as the hydratio n time increases .Key words :nuclear mag netic resonance (NM R );lo ngitudinal relaxa tion time ;cement ;hy dra tion 水泥水化的动力学过程一直是水泥化学的重要内容之一,特别是在水化早期,浆体组成及形成的微观结构对于其硬化后的性能有着重要影响.已有多种测试方法用于研究水泥水化过程,如量热法 [1] 、超 声波法[2]、电阻率测定[3]等,这些方法通过追踪水化反应中所发生的与水化进程相关联的物理和化学变 化,如水化放热、黏弹性变化、孔隙率和离子浓度的改变等,从而表征水泥水化反应过程. 水是水泥浆体中不可缺少的组分,水的状态转变是水化反应的关键步骤之一.随着水化反应的进行,水的状态从自由水向化学结合水、物理吸附水和孔隙水转变.基于这种转变与水化动力学之间的相