石膏对硫铝酸盐水泥水化特性的影响
硫铝酸盐水泥的水泥熟料中各成分的比例
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硫铝酸盐水泥是一种常用的水泥熟料，其性能稳定，具有耐高温、耐硫酸盐侵蚀等特点。
缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能影响
第42卷第6期2023年6月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.6June,2023缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能影响万子恒1,金子豪1,苏㊀英1,王丽玥1,王㊀斌2(1.湖北工业大学土木建筑与环境学院,武汉㊀430068;2.湖北三峡实验室,宜昌㊀443000)摘要:本文研究了柠檬酸(CA)和蛋白质类(SC)两种缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能的影响,并对其进行流动度㊁凝结时间㊁抗压强度测试,以此来评价复合体系的工作性能和力学性能,通过分析浆体电导率㊁物相组成和微观形貌的变化来阐明不同缓凝剂的影响机制㊂结果表明,达到相同的凝结时间时,SC 作用下复合胶凝体系的强度损失较CA 更小㊂两种缓凝剂的引入对复合体系水化诱导期和加速期都有一定的抑制作用,同掺量下缓凝剂CA 较SC 的抑制作用更大㊂缓凝剂CA 会导致二水石膏晶体呈扁平㊁粗大的结构,对复合体系的力学性能影响更大;而SC 会使二水石膏晶体的整体尺度增大,但对晶体形貌影响不大,对复合体系力学性能的劣化作用更小㊂关键词:磷石膏;硫铝酸盐水泥;缓凝剂;凝结时间;力学性能;晶体形貌中图分类号:TU52㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)06-2131-09Effects of Retarders on Properties of Phosphogypsum-Sulfoaluminate Cement Composite Cementitious SystemWAN Ziheng 1,JIN Zihao 1,SU Ying 1,WANG Liyue 1,WANG Bin 2(1.School of Civil Architecture and Environment,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China;2.Hubei Three Gorges Laboratory,Yichang 443000,China)Abstract :In this paper,the effects of citric acid (CA)and protein retarder (SC)on the properties of phosphogypsum-sulfoaluminate cement composite cementitious system were investigated.The fluidity,setting time and compressive strength were tested to evaluate the workability and mechanical of composite system,and the change of conductivity,phase composition and microstructure were analyzed to clarify the influence mechanism of different retarders.The results show that the strength loss of composite cementitious system under the action of SC is smaller than that of CA when the same setting time is achieved.The addition of two retarders has a certain inhibitory effect on the dissolution of composite system during the hydration induction and the acceleration period,and CA has a greater inhibitory effect than SC at the same content.CA can cause gypsum dihydrate crystals to show a flat and coarse structure,which has a greater impact on the mechanical properties,while SC increases the overall scale of gypsum dihydrate crystals,with little change in crystal morphology,which has a smaller effect on the deterioration of the mechanical properties of composite system.Key words :phosphogypsum;calcium sulfoaluminate cement;retarder;setting time;mechanical strength;crystal morphology㊀收稿日期:2023-02-10;修订日期:2023-04-04基金项目:湖北三峡实验室开放基金(SK211011)作者简介:万子恒(2002 ),男㊂主要从事工业副产石膏的研究㊂E-mail:1445305705@通信作者:金子豪,博士,讲师㊂E-mail:xiaohao19930113@ 0㊀引㊀言磷石膏是磷化工行业中湿法制备磷酸时产生的工业副产物[1-2]㊂以二水法工艺制备磷酸,每生产1tP 2O 5排放4.5~5.5t 磷石膏[3]㊂磷石膏的主要成分为CaSO 4㊃2H 2O,同时含有少量的磷㊁氟㊁有机物㊁重金2132㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷属等杂质,限制了其在建材领域的资源化应用[4-5]㊂目前,我国磷石膏的总堆放量超过4亿吨,综合利用率不足40%,如何实现其大规模综合利用已经成为制约磷化工相关领域可持续发展的重大难题[6]㊂利用磷石膏低温煅烧制备磷建筑石膏(β-hemihydrate phosphogypsum,β-HPG),从而制备建筑材料,是目前磷石膏利用最普遍和最成熟的技术[7]㊂然而,β-HPG 的结晶程度差㊁晶体颗粒细碎以及微溶解性的特点,造成其存在凝结时间过快㊁耐水性能差㊁力学性能较差等问题,制约了β-HPG 高附加值利用[8-9]㊂采用掺入矿物组分改性β-HPG 是实现其性能优化的重要手段[10-12]㊂根据已有的研究,硫铝酸盐水泥(calcium sulfoaluminate cement,SAC)能够通过钙矾石等水化产物的生成显著提高β-HPG 的力学性能和耐水性能,磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系的设计可以为磷石膏的高附加值利用提供性能优异的胶凝材料[13]㊂但是,磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系的凝结时间仍然过快,造成其工作性能不佳㊂为了提高石膏胶凝材料的工作性能,延缓凝结时间,常采用缓凝剂来延缓石膏的水化过程㊂而石膏用缓凝剂可以根据化学组分的不同,大致分为三类:有机酸及其可溶性盐㊁碱性磷酸盐㊁蛋白质类[14-17]㊂众多学者对石膏缓凝剂的作用效果和机制进行了研究,表明蛋白类缓凝剂与柠檬酸缓凝剂对石膏胶凝材料具有良好的缓凝效果㊂但目前研究仅针对单一石膏材料,未涉及石膏-水泥复合体系,因此,需进一步探索不同缓凝剂作用下复合体系工作性能和力学性能的变化规律㊂基于上述问题,本文以β-HPG 和SAC 组成的复合胶凝体系为研究对象,选取两种典型的石膏缓凝剂(蛋白类缓凝剂和柠檬酸缓凝剂),研究不同缓凝剂对复合体系工作性能和力学性能的影响,并结合微观测试手段分析其缓凝机理㊂本研究为制备高性能磷建筑石膏胶凝材料,实现磷石膏的高附加值资源化利用提供技术支撑㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料β-HPG 产自湖北宜化集团有限公司,呈灰色粉状固体,其物理力学性能如表1所示㊂β-HPG 的SEM 照片见图1,其晶体形貌多呈棒状或者片状,并且有部分杂质吸附在颗粒表面㊂β-HPG 的XRD 谱见图2,其主要晶相为CaSO 4㊃0.5H 2O 和SiO 2,结合化学成分分析(见表1),β-HPG 中含有87.10%(质量分数)的CaSO 4㊃0.5H 2O,另外含有少量的P 2O 5㊁SiO 2㊁Al 2O 3㊁Fe 2O 3等杂质㊂表1㊀β-HPG 和SAC 的化学组成Table 1㊀Chemical composition of β-HPG and SACRaw materialMass fraction /%CaO SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3SO 3K 2O MgO TiO 2P 2O 5Loss β-HPG 35.87 4.030.560.2848.3900.620 1.11 6.64SAC 38.3913.8723.69 2.9414.780.48 2.59 1.050 1.46图1㊀β-HPG 的SEM 照片Fig.1㊀SEM image of β-HPG 图2㊀β-HPG 的XRD 谱Fig.2㊀XRD pattern of β-HPG第6期万子恒等:缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能影响2133㊀㊀㊀SAC取自河北唐山北极熊有限公司,强度等级42.5,呈灰黄色粉末㊂SAC的SEM照片见图3,其晶体形貌多呈无规则颗粒状㊂SAC的XRD谱见图4,其主要晶相为Ca4Al6SO16(4CaO㊃3Al2O3㊃SO3,C4A3 S)㊁Ca2SiO4(2CaO㊃SiO2,C2S)和CaSO4㊂根据化学成分分析(见表1),可以计算出SAC的主要矿物组成为C4A3 S,质量分数约为50%,同时还含有少量的Fe2O3㊁TiO2㊁MgO等杂质㊂另外,采用缓凝剂为蛋白类缓凝剂(SC)和柠檬酸缓凝剂(CA),主要官能团为羧基㊂图3㊀SAC的SEM照片Fig.3㊀SEM image ofSAC图4㊀SAC的XRD谱Fig.4㊀XRD pattern of SAC1.2㊀试验配合比设计根据已有的研究[13]基础,选用20%(质量分数)的SAC取代β-HPG制备复合胶凝材料,以提高材料的力学性能和耐水性能;研究SC和CA两种缓凝剂对复合体系工作性能及力学性能的影响,SC和CA的质量分数均为0%㊁0.05%㊁0.10%㊁0.15%㊁0.20%㊁0.25%㊁0.30%,根据净浆标准稠度用水量确定空白样需水量为65%,并固定用水量不变以消除水量变化对性能的影响㊂试验配合比如表2所示,按照配合比混合搅拌制成浆体测试其流动度和凝结时间,成型试块测试其力学性能㊂表2㊀掺加不同缓凝剂复合体系试验配合比Table2㊀Mix proportion of composite system with different retardersSample Mixture component(mass fraction)/%β-HPG SAC SC CAWater demand (mass fraction)/%A080200065A180200.05065A280200.10065A380200.15065A480200.20065A580200.25065A680200.30065A7802000.0565A8802000.1065A9802000.1565A10802000.2065A11802000.2565A12802000.30651.3㊀测试方法根据‘β型半水石膏净浆物理性能测定“(GB/T17669.4 1999)的要求测试浆体的流动度;采用维卡仪测定不同配比浆体的初凝时间和终凝时间;采用无锡建仪TYE-300全自动水泥抗折抗压机测试不同配合比硬化体的抗压强度,测试试样尺寸为40mmˑ40mmˑ40mm,试样成型2h后脱模,在温度(20ʃ2)ħ㊁相对湿度(60ʃ5)%环境下养护3d,然后置于(40ʃ4)ħ烘箱中烘干至恒重后测得试样的绝干抗压强度,每组试验测试3块试样取平均值以减小误差;采用瑞士梅特勒-托利多Seven compact S320型台式电导率测试浆2134㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷体的电导率,测试过程中对照配合比等比例扩大水灰比20倍以防止胶凝材料快速凝结硬化;采用荷兰帕纳科公司Empyrean X 射线衍射仪(X-ray diffractometer,XRD)测试不同配比硬化体的晶相组成,测试过程中扫描速度为5(ʎ)/min,2θ角度为5ʎ~70ʎ,步长为0.02ʎ;采用美国FEI 公司QUANTA FEG450场发射环境扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对硬化体的水化产物分布状态进行测试㊂2㊀结果与讨论2.1㊀缓凝剂对复合体系工作性能的影响图5㊀缓凝剂对复合体系流动度的影响Fig.5㊀Effects of retarders on fluidity of composite system 不同种类缓凝剂及掺量对复合体系流动度和凝结时间的影响如图5和图6所示㊂由图5可知,复合体系净浆的流动度会随着两种缓凝剂掺量的增加呈先提高后降低并趋于稳定的规律㊂对于SC 来说,在0.10%掺量时,流动度最大,为214mm,较空白组提高了17.6%,随后其流动度开始降低并稳定于204mm;对于CA 来说,在0.10%掺量时,流动度为240mm,较空白组提高了约31.9%,随后其流动度开始降低并稳定于209mm㊂总体来看,CA 对复合体系净浆流动度的影响更大㊂从图6中可以看出,缓凝剂SC 和CA 均具有较强的缓凝效果,但是不同种类缓凝剂对复合体系凝结时间的影响规律和程度有所不同㊂从初凝及终凝时间曲线来看,凝结时间均会随着缓凝剂掺量的增加而呈明显延长的趋势㊂当缓凝剂掺量在0%至0.20%时,CA 的缓凝效果要优于SC;当缓凝剂掺量在0.25%至0.30%时,SC 的缓凝效果要优于CA;并且SC 掺量0.30%时的初凝及终凝时间分别为67.5和77.33min,而CA 掺量0.30%时的初凝以及终凝时间分别为50.17和62.33min㊂图6㊀缓凝剂对复合体系凝结时间的影响Fig.6㊀Effects of retarders on setting time of composite system 2.2㊀缓凝剂对复合体系力学性能的影响从凝结时间可以看出,缓凝剂的使用会大幅延长凝结时间,说明缓凝剂对于复合体系水化硬化过程具有一定的影响,从而对复合体系的力学性能也会产生一定影响㊂图7为不同缓凝剂对复合体系绝干抗压强度的影响㊂从结果可以看出:1)缓凝剂的使用对复合体系抗压强度具有负面作用,缓凝剂掺量越大,试样的抗压强度越低;2)在相同掺量情况下(掺量低于0.3%),掺有缓凝剂SC 试样的抗压强度要略高于掺有CA 的试样㊂由于两种缓凝剂作用下试样凝结时间及抗压强度的变化规律有所不同,建立抗压强度与初凝时间的关系来综合评价不同缓凝剂的作用效果(见图8)㊂由图可知,SC 曲线和CA 曲线有一个相交点,此时对应的初第6期万子恒等:缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能影响2135㊀凝时间为8min㊂可以看出,当初凝时间小于8min 时,掺有CA 的试样强度要略高于掺SC 时达到相同初凝时间的试样强度;而当初凝时间大于8min 时,规律相反㊂综合来看,当对复合体系凝结时间要求不高时(小于8min),使用CA 缓凝剂,其掺量区间为0%~0.10%;当需要较长的凝结时间时(大于8min),使用SC 缓凝剂,其掺量区间为0.10%~0.30%㊂图7㊀缓凝剂对复合体系抗压强度的影响Fig.7㊀Effects of retarders on compressive strength of compositesystem 图8㊀抗压强度与初凝时间的关系Fig.8㊀Relationship between compressive strength and initial setting time 2.3㊀缓凝剂对浆体电导率的影响由图9可知,所有配合比浆体的电导率曲线大致呈先迅速上升,然后缓慢下降并逐渐趋于稳定的规律㊂电导率上升的阶段为复合体系水化诱导期[18],此时大量的离子会溶解于水中,并达到峰值,峰值的位置会随着缓凝剂掺量的增加出现数分钟的偏移,说明缓凝剂的引入,会减速组分中离子的溶出速率,使其达到电导率最大值的时间发生改变,延长了诱导期㊂同掺量下缓凝剂CA 较SC 来说对电导率的影响更大,这与两种缓凝剂对复合体系的凝结时间和强度影响的规律相一致㊂电导率下降的阶段为复合体系水化加速期[18],在此阶段发现未添加缓凝剂的对照组,其电导率下降速率较大,而掺有缓凝剂的组分电导率下降速率会随着缓凝剂掺量的增加而逐渐降低㊂可以看出,缓凝剂的引入一方面对复合体系水化诱导期的溶解有一定的抑制作用,不仅会抑制离子的溶出速率,而且对离子溶出的总量也有一定的影响,从而导致过饱和度的降低;另一方面对复合体系的水化加速期也有一定的抑制作用,其会延缓液相离子之间的结合,阻碍水化产物的生成㊂缓凝剂对这两个时期的抑制作用会直接导致水化速率的降低,晶体成核数量的减少,结晶接触点减少,从而会对试样的力学性能和微观结构带来一定影响[17,19]㊂图9㊀缓凝剂对浆体电导率的影响Fig.9㊀Effects of retarders on conductivity of slurry2136㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷2.4㊀缓凝剂对复合体系物相成分和微观形貌的影响2.4.1㊀XRD 分析缓凝剂对复合体系宏观性能的影响主要是凝结时间和力学性能方面,而引起力学性能发生变化的主要原因是物相组成和晶体结构,采用XRD 对掺有缓凝剂的试样进行分析,探究体系中水化产物的变化㊂图10和图11为不同缓凝复合体系试样的XRD 谱㊂由图可知,掺有SC 缓凝剂和CA 缓凝剂的试样,其衍射峰的峰位置与对照组相一致,主要为二水石膏(dihydrate gypsum,DH)和钙矾石(ettringite,AFt)的衍射峰,并没有新的特征峰出现,证明缓凝剂的引入并没有引起其他水化产物的生成㊂随着两种缓凝剂的掺入,石膏水化后所生成DH 的特征峰强度基本没有发生变化,证明缓凝剂虽然对建筑石膏水化过程中的各个时期产生一定的延缓作用,但不影响DH 晶体的生成总量,即对石膏的水化率不产生影响[17]㊂观察AFt 的特征峰可以发现,随着两种缓凝剂掺量的增加,AFt 的特征峰强度在逐渐减弱,说明缓凝剂SC 和缓凝剂CA 不仅会减缓磷建筑石膏的水化,也会对硫铝酸盐水泥的水化产生一定程度的影响㊂缓凝剂SC 会吸附在水化粒子的表面,减缓临界晶核的形成,或吸附在已形成的晶核表面,阻碍晶核的生长;而缓凝剂CA 首先会在水中电离,然后与Ca 2+形成络合柠檬酸钙[17]㊂两种缓凝剂不同的缓凝机理均会延缓复合体系的水化进程,并且两种缓凝剂对石膏的水化生成速率均有一定抑制作用,而硫铝酸盐水泥中的C 4A 3 S 需要与DH 参与反应才能生成AFt [20],故AFt 的特征峰强度会随缓凝剂掺量的增加而逐渐降低㊂图10㊀SC 试样的XRD 谱Fig.10㊀XRD patterns of samples withSC 图11㊀CA 试样的XRD 谱Fig.11㊀XRD patterns of samples with CA 2.4.2㊀SEM 分析图12(a)和图13(a)为未加缓凝剂时硬化体的SEM 照片,从图中可以很明显看到长棒状和针状的晶体,分别是DH 和AFt㊂此外,图中还可以观察到一些凝胶物质,为硫铝酸盐水泥水化后所生成的铝胶㊂图12(b)~(d)和图13(b)~(d)为掺入缓凝剂对硬化体晶体形貌的影响,掺入缓凝剂后,长棒状DH 晶体逐第6期万子恒等:缓凝剂对磷石膏-硫铝酸盐水泥复合胶凝体系性能影响2137㊀渐转变为短柱状,并且掺量越多,DH 晶体形貌变化越大㊂此外,随着缓凝剂掺量的增加,在SEM 照片中能观察到AFt 量在逐渐减少,这也与XRD 谱中的结果相一致,这两种缓凝剂均会减少AFt 的生成㊂另外,DH 晶体的粗化会直接导致晶体间的搭接点变少,结晶网络变得疏松,导致体系致密度和强度的降低㊂AFt 生成量的减少一方面会直接对强度产生影响,另一方面会导致DH 与AFt 之间的穿插效果减弱,导致晶体与晶体之间的密实程度降低㊂从宏观层面来看,这几种原因均会造成硬化体试样孔结构的增大㊂而力学性能主要是受孔径和致密度的影响,这也是掺有缓凝剂试样的强度会较对照组降低的原因㊂图12㊀不同掺量SC 缓凝剂对硬化体晶体形貌的影响Fig.12㊀Effect of different content of SC on crystal morphology of hardenedpaste 图13㊀不同掺量CA 缓凝剂对硬化体晶体形貌的影响Fig.13㊀Effect of different content of CA on crystal morphology of hardened paste2138㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷两种缓凝剂对DH晶体形貌的影响也存在一定的差异㊂掺入CA缓凝剂后,晶体由对照组的长棒状到短方柱状的块形晶体,主要是由于CA主要会抑制晶体长轴方向的生长[17]㊂随着缓凝剂掺量的增加,晶体粗化的现象也越为严重,导致材料力学性能的降低㊂而SC加入以后,DH晶体的整体尺度增大,并且随着SC掺量的增加,其尺度变化越明显,但是其晶体形貌之间差别不大,晶粒的形状和交错穿插生长的方式与对照组差别不大,整体来看也为致密的结晶网状结构,这也表明SC对于石膏晶面没有明显的吸附选择性,对体系力学性能的劣化作用更小㊂3㊀结㊀论1)流动度随两种缓凝剂掺量的增加呈先提高后降低并趋于稳定的规律,CA对复合体系净浆流动度的影响更大;凝结时间随两种缓凝剂掺量的增加而呈明显延长的趋势;强度随两种缓凝剂掺量的增加均呈不断下降的规律,在相同掺量情况下(掺量低于0.30%),掺有缓凝剂SC试样的抗压强度要略高于掺有CA的试样㊂2)两种缓凝剂的引入对复合体系水化诱导期和加速期都有一定的抑制作用,同掺量下缓凝剂CA较SC 的抑制作用更大;缓凝剂CA会抑制晶体长轴方向的生长,导致晶体呈现出扁平㊁粗大的结构,对力学性能影响较大;而SC会使DH晶体的整体尺度增大,晶体形貌变化不大,对体系力学性能的劣化作用较小㊂参考文献[1]㊀崔㊀悦,曹云梦,吴㊀婧.我国磷石膏综合利用产业发展模式探析[J].环境保护,2022,50(11):48-51.CUI Y,CAO Y M,WU J.Analysis of development pattern of industry 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硫铝酸盐水泥 粘结强度
硫铝酸盐水泥粘结强度硫铝酸盐水泥是一种常用的建筑材料，具有很高的粘结强度。
它由硫铝酸盐水泥熟料和适量的水混合而成，经过硬化后能够形成坚固的结构。
硫铝酸盐水泥的粘结强度主要取决于其成分和制备工艺。
硫铝酸盐水泥熟料是由石膏、矾土和石灰石等原料经过研磨、煅烧等工艺制成的。
这些原料经过反应后形成了硫铝酸盐水泥熟料，其中含有大量的硫铝酸钙和硫铝酸铝等化合物。
这些化合物在适量的水存在下会发生水化反应，生成硬化产物，从而形成水泥石。
水泥石的粘结强度与其水化程度密切相关。
水化反应是水泥石形成的过程，其中水与硫铝酸钙、硫铝酸铝等化合物发生反应，生成水合硫铝酸钙和水合硫铝酸铝等产物。
这些产物具有胶凝性能，能够将颗粒状的骨料粘结在一起，形成坚固的结构。
水泥石的水化程度越高，粘结强度就越大。
水泥石的水化反应是一个复杂的过程，涉及到多种化学反应和物理过程。
其中，硫铝酸盐水泥的主要水化产物是水合硫铝酸钙和水合硫铝酸铝。
水合硫铝酸钙具有较高的胶凝性能，能够有效地粘结颗粒状的骨料。
水合硫铝酸铝则具有较低的胶凝性能，但能够增加水泥石的强度和耐久性。
除水化程度外，水泥石的粘结强度还受到其他因素的影响。
例如，水泥石的颗粒大小和分布对其粘结强度有一定影响，颗粒较细且分布均匀的水泥石通常具有较高的粘结强度。
此外，适量的掺合料的加入也能够提高水泥石的粘结强度。
掺合料可以改变水泥石的化学成分和微观结构，从而增强其胶凝性能和抗裂性能。
在施工过程中，我们可以通过合理调整硫铝酸盐水泥的配合比例和施工工艺来提高水泥石的粘结强度。
首先，需要确定适量的水泥用量，过多或过少的水泥都会影响水泥石的粘结强度。
其次，要保证水泥石与骨料的充分混合，避免出现结块或分散不均的情况。
最后，要注意施工过程中的养护措施，确保水泥石充分水化和硬化。
硫铝酸盐水泥具有很高的粘结强度，可以用于各种建筑工程中。
通过合理控制水泥石的配合比例和施工工艺，可以进一步提高其粘结强度。
在实际应用中，我们应根据具体情况选择合适的硫铝酸盐水泥，并注意施工过程中的细节，以确保建筑结构的安全和耐久性。
石膏掺量对硫铝酸锶钙水泥的影响
Ｄｅ ｅ ｂ ｒ２ ０ ｅ ｍ ｅ ０１
２ ｌ世 纪 建 筑 材 料
２１ ＣＥＮＴＵＲＹ ＢＵＩ ＬＤＩ ＮＧ Ａ ＲＩ Ｓ Ｍ Ｉ Ｅ ＡＬ
第 ２卷 第 ６期
Ｖｏ ．２ Ｎｏ １ ．６
石 膏掺 量对 硫 铝 酸锶 钙水 泥 的影 响
谭 文 杰 常 钧 吴 昊 泽 叶 正 茂
Ｃ ０ｒ ５ ２ ｓ
．
原料
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铝矾土
ｌ ｓ ＳＯ Ｆ １ ３Ｃ Ｏ ｏ ｉ ｅ０ Ａ ａ Ｍｇ Ｓ ＳＯ ∑ ｓ ０ Ｏ Ｏ ｒ
ｌ －６１ ．５ ２４ １１ ｌ ．２ ．２ ７９ ４５ ４４ １２ ０９ ．２ ．７ ４８ １ １ ．１３ ．４ ９ ．９ ４
１ ．９１ ．６ ４６ Ｏ５ １５ １ ８ ０ｏ ０Ｏ ９ ．５ ５３ Ｏ５ ．２ ６ ．８ ．２ ． ．ｏ ．０ ４５ ８
３ 一 种 性 能 良 好 的 水 硬 性 胶 凝 矿 物 ， 是 以
Ｃ５ｒ Ｓ２ ， ０ ＣＳ为 主 要 熟 料 矿 物 合 成 的 新 型 硫 铝 酸 锶 钙 水 泥 性 能 更 为 优 越 。ｄ与 ２ ｄ抗 压 强 度 分 别 为 ３ ８
［ 关键 词 ］ 铝 酸 锶 钙 ； 泥 ； 膏 ； 化 ； 度ห้องสมุดไป่ตู้ 硫 水 石 水 强
［ 图分 类 号 ］Ｑ１２ 中 Ｔ ７
［ 献 标 志码 ］ 文 Ａ
［ 章 编 号 ］０ ３ １２ （０ ０ 一 ６ ０ ２ — ４ 文 １０ — ３ ４ ２ １ ）Ｏ — ０ ２ ０
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３ｌ 言
掺 量 ， 水 泥 的实 际 生 产 提 供 理 论 依 据 。 为
１１ 实验 原 料 ． 烧 制 硫 铝 酸 锶 钙 水 泥熟 料 所 用 原 料 为 工 业 原 料 ，
缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响
第39卷第12期硅酸盐通扌艮Vol.39No.12 2020年12月BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY December,2020缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响唐芮枫S王子明S兰明章S陈智丰2(1.北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124；2.唐山北极熊建材有限公司，唐山063705)摘要:高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥是一种具有低收缩特性的新型低碳水泥。
针对该种水泥凝结硬化不易控制的问题，系统研究了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和葡萄糖酸钠(SG)对HB-CSA水泥水化和凝结硬化的影响。
采用等温量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了缓凝剂在HB-CSA水泥中的作用机理。
结果表明：ATMP可以显著延缓HB-CSA水泥水化进程，延长凝结时间,提高HB-CSA水泥的中后期强度；而SG仅表现岀有限的作用。
两种缓凝剂与聚羧酸减水剂(PCE)复配可以延迟HB-CSA水泥水化放热速率，抑制钙矶石等早期水化产物的形成，且不同种缓凝剂会使钙矶石呈现岀不同的形貌。
关键词：高贝利特；硫铝酸盐水泥；氨基三亚甲基膦酸；葡萄糖酸钠；钙矶石；缓凝中图分类号:TQ172文献标识码：A文章编号：1001-1625(2020)12-3763_07Effects of Retarders on Hydration and Properties of High-BeliteCalcium Sulphoaluminate CementTANG Ruifeng',WANG Ziming1,LAN Mingzhang1,CHEN Zhifeng2(1.School of Materials Science and Engineering,Beijing University of Technology,Beijing100124,China；2.Tangshan Polar Bear Building Materials Co.,Ltd.,Tangshan063705,China)Abstract：High-belite calcium sulphoaluminate(HB-CSA)cement is a new type of low-carbon cement with low shrinkage characteristics.Aiming at the problem that the setting and hardening of HB-CSA cement is difficult to control，the effects of two retarders，aminotri methylenephosphonic acid(ATMP)and sodium gluconate(SG)，on the hydration and retardation response of HB-CSA cement were investigated.Each of the retarder compounded has a different effect on the early-age hydrate assemblage,as shown by quantitative X-ray diffraction,thermal conductivity isothermal calorimeter,scanning electron microscopy.The results show that ATMP significantly retards hydration of HB-CSA cement，prolongs the setting time，and improves HB-CSA cement mid-late strength，while the retardation effect of SG is limited.The combination of two retarders with PCE delays the hydration heat release rate differently to inhibit the early hydration product(ettringite)-forming reaction.Furthermore，the morphology of ettringite is altered depending on the type of retarder used.Key words:high-belite；calcium sulfoaluminate cement；aminotri methylenephosphonic acid；sodium gluconate；ettringite；retardation0引言20世纪70年代，中国建筑材料研究总院开发出了以无水硫铝酸钙(C4A3S)和硅酸二钙(C S)为主要矿物成分的硫铝酸盐(CSA)水泥［1］，凭借其早强、高强、抗冻、抗渗、低碱度和耐硫酸盐侵蚀等优良特性［2-5］，在国内得到了广泛的应用和发展。
【精品】铝酸盐水泥的水化机理
铝酸盐水泥水化机理一，高铝水泥的组成高铝水泥，又称矾土水泥或铝酸盐水泥，是以铝酸钙为主的熟料经磨细制成的水硬性胶凝材料。
铝酸盐水泥以Al2O3、CaO和SiO2为主要成分，水泥的组成可能是C12A7、CA 和C2S、CA、C2S和CA、C2AS和CA2。
1，铝酸一钙（CA）CA是高铝水泥的主要矿物，它使高铝水泥的初始强度发展速率远比高C3S含量的硅酸盐水泥快。
其特点是凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源。
但AC含量过高时，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率不显著。
2，二铝酸一钙（CA2）高铝水泥中CaO含量较低时，CA2较多。
其水化较慢，早期强度低，但后期强度不断增长。
如果CA2含量过高，将影响高铝水泥的快硬性能。
但随CA2增加，水泥的耐热性能提高。
质量优良的高铝水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主。
3，七铝酸十二钙（C12A7）C12A7晶体中铝和钙的配位极不规则，其结构中存在大量空腔，水极易进入。
因此，C12A7水化、凝结极快，但强度不及CA高。
当水泥中C12A7较多时，水泥出现快凝，甚至强度倒缩，耐热性下降。
4，钙铝黄长石（C2AS）C2AS也称吕方柱石，因为此晶格中离子配位对称性很高，故水化活性极低。
5，六铝酸一钙（CA6）CA6是低钙铝酸盐水泥中常见的一种矿物，为惰性矿物，无水硬性。
但CA6能提高水泥的耐热性。
高铝水泥熟料的主要化学成分为CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，还有少量的MgO、TiO2等。
下列为各国生产高铝水泥成分组成。
二，高铝酸水泥中另外的成分及作用1，氧化铝氧化铝过低，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝，强度下降；氧化铝过高，CA2过多，亦使水泥早期强度降低。
2，氧化钙氧化钙含量过高，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝；氧化钙过低，大量形成CA2，使水泥早期强度降低。
3，二氧化硅适量二氧化硅（4%~5%）能促进生料更均匀地烧结，加速熟料形成。
但二氧化硅增加，C2AS含量相应增加，水泥的早期性能降低。
石膏种类对水泥性能的影响.doc
石膏掺入种类对水泥性能的影响摘要：用不同种类的石膏对水泥凝结时间调凝时，硅酸盐水泥的性能存在较大的差别，其力学强度由大到小的顺序为：二水石膏、氟石膏、磷石膏、硬石膏、半水石膏，半水石膏对早期强度影响较大，而磷石膏缓凝效果过强。
对于硅酸盐水泥，适宜的调凝剂为二水石膏、氟石膏和硬石膏。
本文通过分析对比，研究了产生这些差异的机理，进而进一步了解了石膏种类对水泥性能的影响。
关键词：石膏、掺量、水化过程、水化产物1引言硅酸盐水泥中掺加适量的石膏不仅可调节凝结时间，同时还能提高早期强度。
通常水泥生产过程中所用的石膏为一水石膏，但近来有一些研究表明，其它种类的石膏同样可作为缓凝剂。
不同种类的石膏对水泥凝结时间和强度的影响也各不相同，本文选取了五种石膏:常用的二水石膏、资源丰富的天然硬石膏、半水石膏和两种工业废料---磷石膏和氟石膏，并对其加入硅酸盐水泥熟料后粉磨而成的水泥的各项性能进行了研究。
2石膏的分类本文主要介绍了五种石膏以不同的掺量与硅酸盐熟料共同粉磨而成的各种水泥的物理性能，并且从石膏的性能和水化产物的微观形貌进行了解释对比。
2.1二水石膏天然二水石膏又称生石膏、软石膏或简称石膏，分子式为CaS04.2H20。
学组成的理论质量为：CaO-32．57％，S03～46．50％，H20～20．93％，常伴有粘土细砂等杂质。
二水石膏属单斜晶系，Ca2+联结[SO4]2-四面体，构成双层的结构层，H20子则分布于双层结构层之间。
石膏的双晶形常成燕尾状。
由于二水石膏的晶面发育好，其解理完全，所以在显微镜下常看到菱形薄板状、柱板状或针状体。
不论何种晶形的二水石膏，其折射率是一定的，Ng=1．529，N P=1．520。
2.2生石膏天然硬石膏主要由无水硫酸钙(CaS04)组成，化学组成的理论质量为：CaO-41．19％，S03～58．81％，属正交晶系，晶体参数为：a=0．697nm，b=0．698nm，c=0．623nm。
关于硫铝酸盐水泥的应用现状分析
Roads and Bridges道路桥梁11关于硫铝酸盐水泥的应用现状分析刘静（宁夏瀛海集团实业有限公司750001）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）02-0011-01摘要：硫铝酸盐水泥作为一种特殊的水泥品种，具有早期强度高、凝结时间短、耐腐蚀、抗冻融性能好、自由膨胀率低、生产成本低等优点。
按照时代的要求，硫铝酸盐水泥是由铝土矿、石灰石和石膏按一定比例配制而成。
随着研究的发展，这种水压胶凝材料得到了发展。
包括高强度硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、快硬化硫铝酸盐水泥和低碱硫铝酸盐水泥。
硫铝酸盐水泥熟料的生产需要较低的热耗，易磨损，是一种新型的水泥熟料。
市场前景广阔，2005年，我国硫铝酸盐水泥产量达到125.3万吨。
目前，硫铝酸盐水泥的产量稳定在125万吨。
本文介绍了硫铝酸盐水泥的生产条件、性质、用途、生产条件和生产现状。
关键词：硫铝酸盐水泥；用途；生产条件；生产现状1 硫铝酸盐水泥的性能1.1高早期强度目前，硫铝酸盐水泥的早期强度比普通硅酸盐水泥高3分，硫铝酸盐水泥的抗压强度指标与普通硅酸盐水泥相似。
硫铝酸盐水泥熟料中含有大量的硅酸二钙，硫铝酸盐水泥的强度在后期缓慢增加，而后一阶段的强度不会下降。
因此，硫铝酸盐水泥是一种高质量的高性能水泥，凝结时间短，无倒置强度。
1.2优异的抗冻性硫铝酸盐水泥具有良好的防冻性能，普通硅酸盐水泥早期冻结，当温度恢复到正常温度时，强度损失约为50%。
然而，硫铝酸盐水泥在低温下的早期强度是普通硅酸盐水泥的8倍。
低温环境下，混凝土的温度可维持在5摄氏度以上。
“建筑工程冬季施工规范”也表明，硫铝酸盐水泥混凝土可作为组合使用，能在0~25℃的低温下形成纳米结构。
1.3快速凝结普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥按国家标准GB175-2007初步确定，初始凝结时间和最终凝结时间不少于45分钟和600分钟。
垃圾焚烧飞灰制备硫铝酸盐水泥的安全性研究
垃圾焚烧飞灰制备硫铝酸盐水泥的安全性研究所属行业: 固废处理关键词：生活垃圾焚烧飞灰垃圾焚烧城市生活垃圾焚烧飞灰中常含有大量的具有高浸出毒性的可溶性重金属，其含量比一般土壤中高10～100倍，如对这些飞灰采取简单的填埋处理，势必增加对生态环境的污染，严重威胁人类的生存和生活环境[1]。
与此同时，焚烧飞灰主要化学组成属CaO-SiO2-Al2O3体系，已有研究表明，利用焚烧飞灰辅以其他校正原料煅烧，不仅可以制备硅酸盐水泥，还可制备以无水硫铝酸钙或阿利尼特等为主的节能水泥[2-5]。
本文在已有研究基础上，采取适宜率值在低于硅酸盐水泥熟料烧成温度下制备硫铝酸盐水泥熟料，高温去除飞灰中剧毒性有机物的同时，重点研究烧成过程中重金属的逸放及其在硬化水泥浆体中的浸出特性，为焚烧飞灰在水泥工业中资源化利用的可行性及安全性提供依据。
1 试验材料与方法1.1 原材料试验采用垃圾焚烧飞灰的XRD图谱见图1。
从图1可知，其主要物相包括KCl、NaCl、Ca(OH)2、CaCl2、CaClOH、CaSO4、CaCO3、SiO2和CaO等。
校正原料包括石灰石粉、铝矾土和脱硫石膏。
采用X 射线荧光光谱（XRF）测得的原料化学成分见表1。
图1 垃圾焚烧飞灰XRD分析表1 试验用原料的主要化学组成 %1.2 试验方法在已有研究基础上，控制碱度Cm、铝硫比P和铝硅比n分别为1.05、2.5和3，焚烧飞灰在原料中的掺量为30%。
原材料按比例混合均匀后置于Φ30mm×50mm圆形试模中，在200kN压力下，稳压2min 后卸压。
将所得试样放入高温炉中以30℃/min匀速升温至1250℃并保温2h。
采用X射线衍射仪（XRD）和X射线荧光光谱（XRF）对烧成熟料矿物及化学组成进行分析。
将无水石膏按不同掺量与磨细硫铝酸盐水泥熟料充分混合，以0.3为水灰比拌合成型净浆试样，在(20±2)℃、相对湿度95%条件下养护至设定龄期，测试其抗压强度，并采用XRD对硬化浆体的矿物组成进行分析。
硫铝酸盐水泥主要成分
硫铝酸盐水泥主要成分
（原创实用版）
目录
1.硫铝酸盐水泥的简介
2.硫铝酸盐水泥的主要成分
3.硫铝酸盐水泥的特性和应用
正文
硫铝酸盐水泥，又称为硫铝酸盐水泥熟料，是一种以硫铝酸盐为主要成分的水泥。
它是由铝矾土、石膏和石灰石等原料，经过破碎、混合、煅烧、磨粉等工艺制成的。
硫铝酸盐水泥因其独特的特性，在建筑行业中有着广泛的应用。
硫铝酸盐水泥的主要成分是硫铝酸盐矿物三钙硫铝酸盐
（C3A·3CaSO4），它占到硫铝酸盐水泥的 50% 以上。
此外，硫铝酸盐水泥中还含有少量的二钙硫铝酸盐（C2S·CaSO4）和三钙铝酸盐（3CaO·Al2O3）等成分。
硫铝酸盐水泥具有以下特性：
1.早强：硫铝酸盐水泥的早期强度较高，能够满足工程施工的要求。
2.高抗渗性：硫铝酸盐水泥具有良好的抗渗性能，可以提高建筑物的抗渗能力。
3.耐腐蚀性：硫铝酸盐水泥具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
4.耐高温性：硫铝酸盐水泥具有较高的耐高温性能，可以应用于高温环境下的建筑工程。
因此，硫铝酸盐水泥广泛应用于建筑、水利、化工、冶金等领域。
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ＡＬ２０３Ｆｅ２０３ＣａＯＳ０３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Ｉ１ＣａＯ０．３４表２硅灰的主要化学成分与含量（％）Ｓｉ０２９１－０８Ａｌ疵ｌ０．８６Ｆｅ２０３１．３４ＭｇＯ０．２７Ｌｏｓｓｌ３．０９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％。
硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的结构—性能及工程应用研究共3篇
硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的结构—性能及工程应用研究共3篇硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的结构—性能及工程应用研究1硫铝酸盐水泥（Sulfoaluminate Cement, SAC）被广泛应用于高性能混凝土（High Performance Concrete, HPC）的制备中。
该材料具有很高的水化反应速率和早期强度，同时拥有良好的耐久性和抗裂性能。
本文将介绍硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的结构特点、性能和工程应用研究。
一、结构特点硫铝酸盐水泥是一种矿物胶凝材料，其主要成分为三钙硫铝酸盐（C4A3S）、硅酸盐（C2S、C3S）和铝酸盐（C3A、C4AF）等。
其中，C4A3S是该材料的主要活性成分，其水化反应速度快，可用于提高混凝土的早期强度。
此外，硫铝酸盐水泥中还含有适量的石膏，可作为凝结调节剂，调节水泥的凝结速率和早期强度。
高性能混凝土是指具有较高强度、耐久性、抗裂性和耐环境侵蚀性的混凝土。
硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的结构特点主要包括以下几个方面：1. 微观结构特点硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的微观结构特点主要表现为该材料的水化产物以改性硅酸盐、硫铝盐凝胶为主，其基础骨架为硬化的硫铝酸盐水泥胶凝体。
由于硫铝酸盐水泥的早期强度高，因此其水化反应速度快，胶凝物产率高。
2. 宏观结构特点硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的宏观结构特点主要表现为其具有较高的密实性和致密性，同时还具有较高的强度和耐久性。
在混凝土的生产和制备过程中，可以通过控制水灰比、采用适当的掺合料和添加剂等措施来达到理想的混凝土宏观结构，以及优化该材料的性能。
二、性能特点硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的性能特点主要表现为以下几个方面：1. 早期强度高硫铝酸盐水泥的早期强度高，在3天内即可达到大部分普通混凝土的28天强度，有利于加快工期和缩短施工周期。
2. 抗压强度高硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的抗压强度一般在70~90MPa之间，达到了普通混凝土的1.5倍以上。
水泥水化程度研究方法及其进展
水泥水化程度研究方法及其进展一、本文概述水泥水化程度作为衡量水泥混凝土性能的重要指标之一，其研究对于优化混凝土结构设计、提高工程质量和延长使用寿命具有重要意义。
本文旨在探讨水泥水化程度的研究方法及其进展，包括传统的研究手段和现代分析技术的应用，以及这些方法在水泥水化机理、水化过程控制和水化产物性能评估等方面的实际应用。
文章将概述水泥水化的基本过程，分析影响水泥水化的主要因素，介绍各类研究方法的基本原理和特点，评述它们的优缺点和适用范围，并展望未来的研究方向和发展趋势。
通过本文的综述，读者可以对水泥水化程度的研究现状有全面的了解，为水泥混凝土的性能优化和应用提供理论支持和实践指导。
二、水泥水化过程及其影响因素水泥水化是水泥混凝土性能形成和发展的重要过程，其涉及水泥与水反应，产生硬化体并逐渐增强混凝土强度。
水泥水化过程主要发生在混凝土浇筑后的初期阶段，通常持续数天至数周，取决于水泥类型、环境条件以及混凝土配合比等因素。
水泥水化过程可以简单划分为几个阶段：溶解阶段，水泥颗粒与水接触后开始溶解，释放出钙离子、硅酸根离子等；水化阶段，这些离子与水分子发生化学反应，形成水化产物，如氢氧化钙、硅酸钙等；凝结硬化阶段，随着水化产物的不断生成，它们填充在混凝土内部孔隙中，使混凝土逐渐硬化并增强强度。
影响水泥水化过程的因素众多。
首先是水泥的种类和性质，不同类型的水泥其水化速率、水化产物的类型和数量都有所不同。
例如，硅酸盐水泥的水化速率较快，而硫铝酸盐水泥的水化速率较慢。
其次是环境温度和湿度，温度越高，水泥水化速率越快；湿度则影响水泥的溶解和水化反应的进行。
混凝土配合比、掺合料种类和掺量、外加剂的种类和掺量等因素也会对水泥水化过程产生影响。
近年来，随着材料科学和测试技术的发展，对水泥水化过程的研究越来越深入。
通过采用先进的测试技术，如射线衍射、扫描电子显微镜、热分析等，可以更加详细地了解水泥水化过程中各阶段的化学和物理变化，为优化混凝土配合比、提高混凝土性能提供理论依据。
硫铝酸盐水泥胶凝膨胀性能与石膏种类的关系
69中图分类号：TQ172.13 文献标识码：A 文章编号：1008-0473(2019)01-0069-04 DOI 编码：10.16008/ki.1008-0473.2019.01.012硫铝酸盐水泥胶凝膨胀性能与石膏种类的关系*王 硕2 常 钧1 季 娟2 熊 苍2 于春阳21.大连理工大学土木工程学院，辽宁 大连 116024；2. 河南建筑材料研究设计院有限责任公司，河南 郑州 450000摘 要 分别对含二水石膏和无水石膏的硫铝酸盐水泥进行研究，通过进行抗压强度和膨胀率测定，以及利用XRD、TG/DTG、Rietveld等方法对水化产物进行定性定量分析，探讨两者水化产物、膨胀率与抗压强度的差异。
结果显示，含无水石膏的硫铝酸盐水泥抗压强度要大于含二水石膏的硫铝酸盐水泥；石膏掺量较多（石膏与硫铝酸钙摩尔比为1.5）时二水石膏对于发挥水泥膨胀性能的贡献较大，掺量较低（石膏与硫铝酸钙摩尔比为0.5和1.0）时两种石膏对于促进膨胀率发展作用相差不大；二水石膏对于促进硫铝酸盐熟料水化的效果比无水石膏要好。
关键词 无水石膏 二水石膏 膨胀率 Rietveld法 强度 胶凝0 引言在硫铝酸盐水泥中，石膏会与硫铝酸钙反应生成钙矾石[1]，对于膨胀具有促进作用[2-4]。
相关资料表明，二水石膏溶解度为2.08 g/L，α-半水石膏为6.20 g/L，β-半水石膏为8.15 g/L，可溶性无水石膏为6.30 g/L，天然无水石膏为2.70 g/L，不同种类石膏在水泥中使用会对水化产物产生影响[5]，也会影响水泥水化速度、凝结时间及抗压强度等[6-9]，但石膏种类对于水泥膨胀性能影响的研究成果较少。
本实验分别采用二水石膏和可溶性无水石膏，与硫铝酸盐水泥熟料配成硫铝酸盐水泥，改变硫铝酸钙与无水石膏的摩尔比，通过定性定量分析来研究该体系强度、膨胀与水化产物的关系。
1 原料与实验步骤本论文所用熟料为山西金源水泥有限公司阳泉特种水泥分公司生产的同批次硫铝酸盐水泥熟料，二水石膏、可溶性无水石膏、氧化锌为国药化学试剂有限公司生产，分析纯。
硫铝酸盐水泥水化过程
硫铝酸盐水泥水化过程
硫铝酸盐水泥是一种特殊的水泥，具有较好的耐腐蚀性和耐高温性能，在特定的工程项目中得到广泛应用。
它的水化过程包括初期反应、中期反应和后期反应三个阶段。
初期反应主要是硫铝酸盐水泥中的硬化石膏与水反应生成钙硬化石膏，这个阶段的水化反应速度较快，热释放量较大，导致温度升高。
中期反应是硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥中的未反应物质与水反应生成水化产物的过程，这个阶段的水化反应速度较慢，热释放量较小。
后期反应是水化产物在长期水化和固结过程中发生的物理和化学变化，这个阶段的过程较为缓慢，但持续时间较长。
硫铝酸盐水泥的水化过程受多种因素的影响，如水泥的成分、水泥与水的比例、温度、环境等，不同的因素会影响水泥的水化反应速度和产物的形成。
因此，在硫铝酸盐水泥的使用中，需要根据具体的工程要求和条件进行选择和调整。
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甲酸钙对硫铝酸盐水泥早期水化过程的影响
文 章编 号 ： １ ０ ０ ｉ － ９ ７ ３ ｌ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ — １ ７ ６ ３ — ０ ５
甲 酸 钙 对 硫 铝 酸 盐 水 泥 早 期 水 化 过 程 的 影 响
马保 国 ， 朱艳 超 ， 胡 迪 ， 李 海 南
物钙 矾石 （ ＡＦｔ ） 的 结 晶度 ， 水 化 早 期 生 成 的 水 化 产 物
产物 ， 可用 于水 泥 的快速凝 固剂 、 润滑 剂 、 早强 剂 ， 加快 水泥 的硬 化 速 度 ， 缩 短 凝 结 时 间 。Ｃ ａ （ ＨＣ Ｏ０） ｚ可促 进 Ｃ 。 Ｓ的水化 ， 掺有 Ｃ ａ （ ＨＣ ＯＯ） 。的普 硅水 泥 浆 体 硬 化后 可 产 生 更 多 的 钙 矾 石 （ ＡＦ ｔ ） ， 从 而 增 加 早 期 强 度Ｅ ¨ 。然而 ， Ｃ ａ （ ＨＣ Ｏ０） ： 作 为 早 强剂 对 硫 铝 酸盐 水泥 水化 过程 的研 究 尚未见 相关报 道 。本文 通 过测 试 凝结 时 问 和利 用 水化 热 、 ＸＲ Ｄ、 Ｔ Ｇ— ＤＳ Ｃ和 Ｓ Ｅ Ｍ 测 试 手段 ， 研究 了 Ｃ ａ （ ＨＣ ＯＯ） 。 对 硫 铝 酸盐 水 泥早 期 水 化
的影 响 ， 发 现 当石 膏掺 量＞ １ ０ 时， 可 以促 进其 水 化并 且 使水 化产 物处 于稳 定状态 。
甲酸 钙 （ Ｃ ａ （ ＨＣ ＯＯ） ） 是 多 元 醇 制 造 过 程 中 的 副
硫铝 酸 盐水 泥水 化 环 境 的碱 度 ， 在 早 期提 高 了水 化 产
（ 武 汉理工 大 学 硅 酸 盐建筑 材 料 国家重 点实验 室 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘 要： 利 用维 卡仪 、 水化放 热速 率 、 Ｘ ＲＤ、 Ｔ Ｇ — ＤＳ Ｃ
10.石膏对硫铝酸盐水泥性能影响的试验研究
3. 1. 2
不同养护龄期对 AFt 形貌的影响
扫描电镜观察结果表明，水化早期的 AFt 呈柱状，由于水泥石水化早期有足够的空间供 AFt 生长，因此
晶体较粗大，彼此搭接成簇，说明已开始发生膨胀。以后随龄期的延长，水泥石逐渐致密，已无多少空间供
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度较差的单硫型水化硫铝酸钙 (AFm) 外， X- RAY 已经看不到 AFm 存在 。 对比 SG2 、 SG3 和 SG4的 X-RAY 和 DTA 结果可以发现，随石膏加人量的增加，水化速度加快， AFt 、 AH3 和 C-S-H 均有不同程度的增加，水 泥石膨胀量增大;随石膏加入量的增加，水泥石强度下降，尤其是后期强度下降较明显 。 这是因为 AFt 是膨 胀源，在水化刚开始时， AFt 主要起强度的作用 。 当水泥石达到一定的强度后，再形成 AFt 时，主要起膨胀作 用 。 随石膏加入量的增加，后期产生的 AFt 的量也增加，膨胀也随着增大，使自由状态下的水泥石孔隙率增 加，结构变得疏松，强度明显降低，而且随着养护龄期的延长，下降的幅度变大。
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2.74λ 和 2.77 、 2.78 ， 2.79λ) 等矿物及主要水化产物 AFt 晶体(特征峰为 9.73 、 5.61 、 3.88λ) 等。 (2)SG2 、 SG3 、 SG4中的 AFt 晶体含量随石膏加入量的增加而增加; (3)随龄期延长，剩余石膏量、 C 4 A 3 S 量逐渐减少，
陆晓燕，等:石膏对硫铝酸盐水泥性能影响的试验研究
.57.
图 3 ，早期呈柱状，晶体粗大，随着龄期的延长，晶体逐渐变小，水化后期很难观察到清晰的 AFt 晶体。
夏季高温时硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系的早期性能
新型建筑材料2020.120引言硫铝酸盐水泥具有早强、高强、抗冻、抗渗、耐久性良好等优点[1-3]，广泛应用于抢修、修补工程中[4-5]。
王培铭和范胜华[6]的研究指出，低温环境延缓了硫铝酸盐水泥的水化，早期水化程度大幅减小，而对后期强度影响不大。
徐玲琳和杨晓杰[7]研究发现，养护温度越高，硫铝酸盐水泥水化越快，片状单硫型水化硫铝酸钙的生成时间越早、生成量越高。
陈雷等[8]研究发现，不同种类缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥的影响不同，酒石酸、硼酸等是比较理想的缓凝剂。
王中平等[9]研究了不同养护温度下无水石膏掺量对硫铝酸盐水泥水化的影响，5℃时无水石膏掺量越高，硫铝酸盐水泥砂浆的强度越低，40℃时一定程度上促进早期强度的提高。
有研究者将一定比例的普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复合使用，有利于强度和弹性模量的发展[10-12]。
现阶段研究集中在低温养护时的硫铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系及硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元体系的水化进程，在环境温度较高时，硫铝酸盐夏季高温时硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系的早期性能李超，范树景，杭法付，叶勇（浙江忠信新型建材股份有限公司杭州研发分公司，浙江杭州310052）摘要：研究了环境温度为40℃时硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系砂浆早期性能（凝结时间、抗压和抗折强度）的变化规律，指出了早强剂及缓凝剂对砂浆早期宏观性能的调节作用。
结果表明，当环境温度为40℃时，未掺调凝剂情况下，随着硫铝酸盐水泥掺量的增加，二元体系凝结时间大幅度缩短，小时强度快速增长，抗压强度有所提高，28d 抗折强度呈先提高后降低趋势，在掺量为15%时出现峰值。
掺入0.1%~0.3%的缓凝剂时，有效延长了二元体系的凝结时间，延长施工开放时间，但抗折及抗压强度略有损失。
复掺缓凝剂和早强剂时，凝结时间控制在合理范围内，二元体系的小时强度和28d 抗折抗压强度都有所提高。
关键词：高温环境；二元体系；早期性能中图分类号：TU528.31文献标识码：A文章编号：1001-702X （2020）12-0060-04Early performance of sulphoaluminate cement-Portland cement binary system at high temperature in summerLI Chao ，FAN Shujing ，HANG Fafu ，YE Yong（Zhejiang Zhongxin New Building Materials Co.Ltd.，Hangzhou R&D Branch ，Hangzhou 310052，China ）Abstract ：This paper studies the change law of the early performance （setting time ，compressive strength and flexural strength ）of sulphur aluminate cement-Portland cement mortar early binary system under the environment temperature of 40℃，and points out the macro regulation effect of early strength agent and retarder on the properties of mortar at early stage.Results show that whenthe environment temperature was 40℃，under the condition without mixing coagulation agent ，with the increase of the sulfate alumi -nate cement content ，the setting time of the binary system was greatly shortened ，the hourly strength increased rapidly ，and the com -pressive strength increased.The 28d flexural strength first increased and then decreased and reached peak at 15%.When 0.1%~0.3%retarders were added ，the setting time of the binary system was effectively extended and the opening time of construction wasincreased.However ，the flexural and compressive strength were slightly lost.When the retarders and early strength agents were added at the same time ，the setting time was controlled within a reasonable range ，and both the hourly strength and 28d flexural and compressive strength of the binary system were increased.Key words ：high temperature environment ，binary system ，early performance基金项目：台州市科技计划项目（XM20190193）收稿日期：2019-12-27；修订日期：2020-04-17作者简介：李超，男，1995年生，助理工程师，主要从事保温砂浆、轻质薄层砌筑砂浆、灌浆料等的研究。
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｌ ｌ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ ｓ ｕ ｌ ｆ ａ ｔ ｅ （ ａ ｎ ｈ ｙ ｄ ｒ ｉ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｕ ｌ ｐ ｈ ｕ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｇ ｙ ｐ ｓ ｍ ｕ ） ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ａｌ ｃ ｉ ｕ ｍ
多 个 品种 Ｌ ５ ］ ．
已有研 究多 集 中在无 水 石膏 或 二 水 石 膏对 硫 铝 酸 盐水 泥 水 化 性 能 的影 响［ ６ 。 。 ． 结果 表 明 ， 两 种 石 膏
Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ８ ０ ４ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ７
文章编号 ： ０ ２ ５ ３ ． ３ ７ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ ． ０ ８ ８ ５ ． ０ ６
Ｉ Ｘ） Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ８ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ ｘ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ １ ５
（１ ． Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｃｉ ｖ ｉ ｉ Ｅ ｎｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ｏ ｆ
调 整石 膏 的掺 量 （ 常用无水石膏） ， 还 可 直 接 制 备 出 快硬、 膨胀 、 自应 力 、 高强 和低 碱 度 硫 铝 酸盐 水 泥 等
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ５ ２ ８ ． ４ １
抗冻融等优 良特性＿ １ ］ ， 被成 功应用于冬季施工 、 快速
年来 备 受 国 内外 学 者及 建 材 企 业 的关 注 ． 通 过 后 期
文献标 志码 ： Ａ 修补 、 地下及海洋工程 等特殊施工环境［ 一 ４ ］ ， 因此近
Ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｆ Ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ Ｓ ｕ ｌ ｆ ａ ｔ ｅ ｏ ｎ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
接 影 响并 决 定着 所 得 水 泥 中熟 料 矿 物 的 水化 速 率 、 水化 产 物 组 成 ， 但均通 过参与钙矾石 （ ＡＦ ｔ ） 的生 成 从 而影 响整个 水 化 ［ ６ 。 。 ， 尤 其 是 水 化 早期 ， 具 体 见 反应 式 （ １ ） 和（ ２ ） ． 同 时受 石 膏溶 解 特 性 及 其 掺 量 的 影响， 当浆体 孔溶 液 中 的硫 酸 根 不足 时 ， 最 终 水 化 产
２．Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｉｔ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｇ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ，Ｋｕ ｎ ｍｉ ｎ ｇ ６ ５ ０ ２ ２３ ，
在溶解度及溶解速度 等方 面存 在显 著差异［ １ １ － １ ２ ］ ， 直
Ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｃ ａ ｌ ｃ ｉ ｕ ｍ Ｓ ｕ ｌ ｆ ｏ ａ ｌ ｕ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｅ Ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
ＸＵＬ ｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ｎ ，￣－ Ｉ Ｏ ＵＸ ｉ ａ ｎ ｏ ｙ ｉ 。 ， Ｌ Ｉ Ｎ ａ ｎ ，Ｗ Ａ Ｎ Ｇ Ｐ ｅ ｉ ｍｉ ｎ ｇ
度、 干燥 收缩率 、 早 期 水 化放 热 及浆 体 组成 的影 响． 结果 表 明： 石膏能加速硫铝 酸盐 水泥 的早 期水 化 ， 低掺 量 （ ≤２ ０ ％， 质量分数 ） 时１ ｄ抗压 强度提 高 ， 干燥 收缩有所 降低 ； 随石膏 掺量增加 ， ３ ｄ和 ２ ８ ｄ抗压强度先增ｉ ｕ ｎ ａ ｔ ｅ（ Ｃ Ｓ Ａ）ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ，ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｈ， ｔ
石 膏 对硫 铝 酸 盐水 泥水 化 特 性 的影 响
徐玲琳 ， 周 向艺 ，李 楠 ， 王培铭
（ １ ．同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ￣ ２ ．云南省建筑科学研究 院， 云南 昆明 ６ ５ ０ ２ ２ ３ ）
摘 要：研究 了无水 石 膏及脱 硫石 膏对 硫 铝酸 盐水 泥抗 压 强
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｃ ａｌ ｃ ｉ ｍ ｕ ｓ ｕ ｌ ｆ ａ ｔ ｅ；ｃ ａｌ ｃ ｉ ｍ ｕ ｓ ｕ ｌ ｆ ｏ ａ ｌ ｍ ｉ ｕ ｎ ａ ｔ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｅ ｔ ｔ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｅ ；ａ ｔ ｌ ｍ ｉ ｕ ｎ ａ ｇ ｅ ｌ
第４ ５ 卷第 ６ 期 ２ ０ １ ７ 年 ６月
同 济 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
Ｊ ０ Ｉ 强 ４ Ａ Ｌ Ｏ Ｆ Ｔ Ｏ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ｉ Ｉ Ｎ Ｉ Ⅵ ｓ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ Ａ 珉Ａ Ｉ ． Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ １ ）
ＶＯ １ ． ４ ５ Ｎｏ ． ６
２ Ｏ世 纪 ７ ０年代 ， 中 国建 筑材 料研 究 院 的学 者们 盐水 泥． 该水 泥不 但 比传统 硅 酸 盐水 泥 烧 成 温度 低 、 熟料 更易 磨 ， 而且 具有 水化 热 集 中、 快硬 早 强 、 耐蚀 、
体的后期强度甚至会倒缩 ； 抗压 强度与钙 矾石生成 量并无 直 研发 了以 Ｃ ４ Ａ。 Ｓ和 Ｃ ２ Ｓ为 主 要 熟 料 矿 物 的 硫 铝 酸 接关联 ， 与铝胶量 成正 相关． 脱硫 石膏 可替 代无 水石 膏配 制 出更优 良的硫铝酸盐水泥 ， 具有广 阔前景 ． 关键词 ； 石膏 ； 硫 铝酸盐水 泥 ； 水化 ；钙矾石 ； 铝胶