水泥中掺加石灰石

1.由于CaCO3和水化铝酸钙形成水化碳铝酸钙所致

2.CaCO3可加速C3S的水化，对Ca(OH)2的结晶起晶核作用。

3.水泥磨制细度和颗粒组成对水泥活性和水泥混凝土性能有很大影响,

太粗的熟料颗粒不能完全水化,太细的熟料颗粒会增大需水量,影响混凝土的耐久性。

4.众所周知，石膏在水泥中起调凝作用，并能提高水泥的早期强度，

影响水泥的一系列性能。如单单满足调凝的要求，则水泥中的石膏，按SO3计有1%左右就可以了。但在水泥生产中，实际石膏用量要比这个量大60～100%。这个量是各个厂根据自己水泥组成和强度发展规律的需要而确定的最适宜掺量。石膏的缓凝作用，通常解释为是由石膏在铝酸盐表面形成难溶的水化硫铝酸盐，阻碍铝酸盐进一步水化〔2〕，因而延缓了凝结时间。但是，石灰石在水中的溶解度比二水石膏要小得多，而CaCO3与水化铝酸盐形成的C3A·CaCO3·11H2O 其溶解度又比钙矾石大，现已经试验证明，单用石灰石是不能满足水泥调凝的要求，但却可以提高水泥的早期强度。英国John·Bensted试验研究也表明离子在控制水泥水化最初放热速率上远比不上离子〔1〕。其实，石膏对水泥性能的影响与水泥的组成密切相关，上面所说的仅是水化液相中有很高Ca2+浓度时发生的情况，而当水化液相中Ca2+浓度较低，并具有较多的铝酸盐矿物时，硫铝酸盐将形成为较大的晶体，在水泥浆中起骨架作

用，同时也不妨碍铝酸盐的进一步水化。因此，这时石膏起促凝作用。石膏在矿渣水泥中的作用，一般以后一种为主。由于石灰石的填充效应和在早期能与水化铝酸盐作用形成复盐，有助于改善水泥石的结晶形态和稳定性，而且这种产物的晶体尺寸增加很快，并进而转化为结晶聚集体，加强了水泥石中各组分之间的连接强度〔3〕，因而有可能起到相当于石膏在水泥中所起的早强作用。由于这一原因，矿渣水泥中有石灰石存在时，水泥的适宜石膏量将会有所减少。

针对我国生产矿渣水泥多的特点，我们研究了在矿渣水泥中掺石灰石对适宜石膏量的影响。

5.从水化角度来考虑，在硅酸盐水泥中石膏的最适宜含量是指硬化着

的硅酸盐水泥在一定时间内C3A能够化合石膏的最高数量。

6.在磨制水泥时，掺入一定量的石膏起到调节水泥凝结时间的作用。此

外，石膏在水化时，又起到硫酸盐激发剂的作用，特别是在普通水泥中掺入较多矿渣(不超过15%)时，适当多掺点石膏对水泥强度有利。

但超过一定量时，水泥凝结硬化后，过多的CaSO4继续与水泥中的C3A 反应生成硫铝酸钙，使体积膨胀，影响水泥的后期强度。若石膏的掺入量过少又起不到调节水泥凝结时间的作用。据有关资料介绍：石灰石中的CaCO3与石膏中的CaSO4一样，也与水泥中的C3A反应生成难溶的碳铝酸钙。反应也消耗部分的C3A。因此，石灰石虽然作为混合材

料掺入，在水泥水化时，也同样的替代了部分石膏的作用。

7.水泥中掺有少量的石灰石能提高水泥的早期强度，一方面是CaCO3能

加速熟料矿物C3S的早期水化；另一方面是由于CaCO3与熟料中的C3A 和C4AF反应生成碳铝酸钙：

8.3CaCO3+C3A+30H2O→C3A·3CaCO3·30H2O

9.C4AF水化后再与CaCO3反应生成碳铝酸钙。碳铝酸钙是一种针状体，

从而增强了水泥的早期强度。由于熟料中的C3A和C4AF含量有限，只能与CaSO4和少量的CaCO3反应。石灰石掺量过多，水泥浆体中就必然留下许多不与C3A和C4AF反应的CaCO3。由于它本身没有水硬性，因此石灰石掺量过多水泥强度就下降。

10.对以矿渣作混合材料的普通水泥，石灰石除了与熟料中的C3A和C4AF

反应外，还能慢慢地与矿渣中的C3A反应，不断地充实水泥浆体。所以石灰石代替部分矿渣，其水泥各龄期强度均较高。

11.从石灰石和石膏在水泥浆体中的水化产物可以看出，它们在水泥中的

作用是相似的(见表6)。

表6

12.石灰石和石膏在水泥浆体中都可以生成针状晶体和两种六方片状晶

体，所不同的只是晶体的含水量。

13.石膏中的CaSO4在常温下的溶解度为～毫克/升，而石灰石中的CaCO3

的溶解度极小，作为水泥缓凝剂，石灰石难以代替石膏。

由于粉煤灰是容重只有m3、水分<1%的极细粉末，因而粉煤灰具有易流动的物理特性。在水泥生产过程中，对粉煤灰的计量与配比控制具有一定的难度。