铝酸盐水泥

2.1 高铝水泥（矾土水泥）

水化和硬化
（1）水化（水化快） 1.1 CA的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 温度低于20℃时 水化铝酸钙 CA+10H2O——CAH10 温度为20~30℃时 水化铝酸二钙 2CA+11H2O——C2AH8+AH3 氢氧化铝凝胶 温度高于30℃时 3CA+12H2O——C3AH6+AH3 水化铝酸三钙
2.2 硫铝酸盐水泥
工程应用
快硬硫铝酸盐水泥的特点是凝结硬化快，早期强度发展快， 后期发展缓慢，但不倒缩。 5 ℃时能正常硬化，可在低温下浇 注。抗硫酸盐性能好（不含 C3A且浆体致密）、收缩小，抗冻 和抗渗性好。主要用于抢修工程、冬季施工工程、地下工程、 海洋建筑工程、配制膨胀水泥和自应力水泥（随石膏掺量增 多）。此外用于防止渗漏、修补裂缝及管道接头等工程。在预 制构件中应用可省去蒸养的能源费用。 水泥液相碱度小，可用于配制玻璃纤维砂浆。但由于在钢 筋表面形不成钝化膜，因此对保护钢筋不利。在早期拌合的混 凝土中，由于含有较多的空气和水分，因此使混凝土钢筋早期 有轻微锈蚀。随着龄期增长，空气和水分逐渐减少和消失。因 混凝土结构致密所以后期锈蚀情况无明显发展。如果在混凝土 中加入少量碱性外加剂（NaNO2等）和高强硫铝酸盐水泥，则 早期也完全无锈蚀。
氢氧化铝凝胶
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

水化和硬化
（1）水化（水化快） 1.3 C12A7的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 温度5℃时 水化铝酸钙 C12A7+aq——4CAH10+3C2AH8+2CH 水化铝酸二钙 温度<20℃时 水化铝酸二钙 C12A7+aq——6C2AH8+AH3 氢氧化铝凝胶 温度>25℃时 C12A7+aq——4C3AH6+3AH3 水化铝酸三钙
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

主要矿物组成




铝酸一钙（CA）: 凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水 泥强度的主要来源；含量高，早期强度高，后期强度 增进少（主要矿物） 二铝酸一钙（CA2）: 凝结硬化慢，早期强度较低，后 期强度高；含量高影响快硬性能，但可提高耐热性 Ｃ12Ａ7: 水化极快、凝结迅速而强度不高；含量高， 出现快凝、强度降低、耐热性下降 C2AS （铝方柱石）: 水化慢，水硬性差，胶凝性极差 CA6（六铝酸一钙）: 没有水硬性，但耐热性好 少量的C2S、CF、C2F、MgO· Al2O3 （镁尖晶石）、 2CaO· MgO· 2SiO2（镁方柱石）、CaO· TiO2（钙钛矿）

水化和硬化
结晶水含量的比较 CAH10 1CaO 10H2O C2AH8 2CaO 8H2O C3AH6 3CaO 6H2O
保证工程质量的措施有哪些？
施工和养护中尽量降低水泥混凝土的温度 合理控制水灰比 掺加石膏或无水石膏
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

性质和应用
质量密度、体积密度、表观密度 3200-3250kg/m3 1000-1300kg/m3 1600-2000kg/m3 细度 比表面积不小于240m2/kg或0.080mm筛余不大于10% 凝结时间 初凝40min，终凝10h 3d强度不得低于下表数值，28d强度实测值不低于3d指标
强度发展迅速，放热量大，低温也能很好硬化，高于30℃ 养护，强度剧烈下降 掺加硅酸盐水泥会发生闪凝；掺加石灰石或粉煤灰，可缓和 晶型转化
（1）性质



水泥标号 425
525 625 725
抗压强度（MPa）
抗折强度（MPa）
1d 35.3
45.1 54.97 64.7
3d 42.5
52.5 64.5 72.5
水化反应：
硬化体形成过程：
石膏含量较少时，首先生成钙矾石，然后生成低硫型水化硫铝酸钙。 低温烧成的β-C2S活性较高，较早就能水化生成C-S-H凝胶，C4A3S水化 生成相当数量的AH3凝胶，填充在水化硫铝酸钙中间，加固和致密了水 泥硬化体的结构。早期强度由AFt提供，后期强度的增长由C-S-H保证。
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

性质和应用
（3）注意事项





若用蒸汽养护加速混凝土硬化时，养护温度不高于50℃。 用于钢筋混凝土时，钢筋保护层的厚度不得小3厘米。 未经试验，不得加入任何外加物。 不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用；可与具有脱模强度 的硅酸盐水泥混凝土接触使用，但接茬处不应长期处于潮湿状态。 最适宜的硬化温度为15℃左右，一般施工时环境温度不得超过 25℃，否则，会产生晶型转换，强度降低。高铝水泥拌制的混凝 土不能进行蒸汽养护。 高铝水泥的长期强度，由于晶型转化及铝酸盐凝胶体老化等原因， 有降低的趋势。如需用于工程中，应以最低稳定强度为依据进行 设计，其值按GB201-2000规定，经试验确定。
第二章 铝酸盐水泥
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

定义
以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生 料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟 料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥，代 号CA。

主要矿物

铝酸一钙（CaO· Al2O3简写 CA） 二铝酸一钙（CaO· 2Al2O3简写 CA2）
氢氧化铝凝胶
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

水化和硬化
（2）硬化


当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、 水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝 酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水泥基本相似。CAH10、 C2AH8都属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错 攀附，重叠结合，可形成坚强的结晶共生体，使水泥 获得很高的强度。氢氧化铝凝胶难溶于水，填充于晶 体骨架的空隙，所以能形成比较致密的结构。 当温度高于30℃时，水化生成立方晶系的水化铝酸三 钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。此时形成的水 泥石孔隙率很大，强度较低。因而铝酸盐水泥不宜在 高于30℃的条件下养护。
定义：用品位较低的矾土和石灰石、石膏为原料，烧制成以无 水硫铝酸钙和β型硅酸二钙为主要矿物组成的熟料，外掺适量 二水石膏磨细而成的水硬性胶凝材料称为硫铝酸盐水泥。 熟料的矿物组成化学组成：
化学组成 (%) Al2O3 硫铝酸盐水泥熟料 28-40 SiO2 3-10 CaO 矿物组成 (%) C4AF 3-6
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

生产方法




熔融法：电炉、高炉、化铁炉 1300-1400℃熔融 水泥和生铁（分层） 不需磨细和预先混合，可用低品位原料 热耗高，熟料硬，难磨 烧结法：回转窑或立窑 烧成温度范围窄 不易控制 易过烧或生烧 需磨细和预先混合，需用高品位原料 能耗低，熟料易磨 冷却：慢冷 熟料磨：不掺石膏 细度：80μm 筛余小于10%
Fe2O3 SO3 C4A3S β -C2S 8-15 55-75 15-30
36-43 1-3
通过调节熟料、石膏和混合材的掺量，可以获得快硬硫铝 酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫 铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等5个品种。
2.2 硫铝酸盐水泥
快硬硫铝酸盐水泥的矿物组成：
C4A3S: 36~44%；β-C2S:23~34%；C2F:10~17%；CaSO4:12~17%
（1）性质



2.1 高铝水泥（矾土水泥）

性质和应用
适用于： 紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程 冬季及低温施工 制作耐热和隔热混凝土及砂浆 含硫酸盐的地下水、矿物水侵蚀的工程 油井和气井工程 制成石膏矾土膨胀水泥和自应力水泥等特殊用途的水泥 不适用于： 长期承重的结构工程——晶体转变引起的强度倒缩 大体积工程——温度过高引起强度倒缩 与硅酸盐水泥混用——CH与AH3反应生成C3AH6引起闪凝
氢氧化铝凝胶
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

水化和硬化
（1）水化（水化快） 1.2 CA2的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 温度低于20℃时 水化铝酸钙 2CA2+aq——2CAH10+2AH3 氢氧化铝凝胶 温度为20~30℃时 水化铝酸二钙 2CA2+aq——C2AH8+3AH3 氢氧化铝凝胶 温度高于30℃时 水化铝酸三钙 3CA2+aq——C3AH6+5AH3
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

ຫໍສະໝຸດ Baidu
主要化学成分
Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 TiO2 MgO 其他
对水泥性能的影响

Al2O3 36%-55% 含量低C12A7；高 CA2 CA6 CaO 32%-42% 含量高C12A7；低 CA2 SiO2<9% 4%-5% 均匀烧结；多则C2AS增加 Fe2O3<3.0% CF C2F 胶凝性弱 TiO2<3.0% CaO· TiO2 惰性矿物 控制4%以下 MgO<2.0% MgO· Al2O3惰性矿物 控制2%以下 其他 碱 降低熔融温度，超过0.5%快凝 强度下降 P2O5大于1%强度下降
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

性质和应用
（3）注意事项



严禁高铝水泥与硅酸盐水泥或石灰混杂使用，也不得与尚未硬化 的硅酸盐水泥混凝土接触作用，否则将产生瞬凝，以至无法施工， 且强度很低。使用前拌和设备等必须冲洗干净。 不得用于接触大碱性溶液的工程。 高铝水泥水化热集中于早期释放，从硬化开始应立即浇水养护。 一般不宜浇注大体积混凝土。 高铝水泥混凝土后期强度下降较大，应按最低稳定设计。高铝水 泥混凝土最低稳定强度值以试体脱模后放入50±2℃水中养护， 取龄期为7d和14d强度值之低者来确定。采用标号525号以上的水 泥、小于0.40的水灰比和400公斤/米3以上的水泥用量时，即可配 出最低稳定强度200公斤/厘米3以上的混凝土。
1d 3.9
4.9 5.9 6.9
3d 4.4
5.4 5.4 7.4
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

性质和应用
水化热 总量与硅酸盐水泥相近，但放热速度快，0℃也能正常硬化 耐蚀性 耐硫酸盐和海水侵蚀性能好，但不耐碱 耐热性 耐热性好，受到高温作用时产生固相反应，烧结结合代替了 水化结合，因而具有良好的耐高温性能。
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

水化和硬化
（2）硬化

经5~7d后，高铝水泥基本反应 完毕，因此，高铝水泥早期强 度增长很快，强度很高，但后 期强度增加不明显 湿热条件下强度下降？ 工程实践中长期强度下降？

2.1 高铝水泥（矾土水泥）

我国国家标准规定，高铝水 泥不得湿热处理，硬化过程 晶体的转化（转晶反应）中环境温度也不得超过30℃。 CAH10、C2AH8 C3AH6 当温度高于30℃时， CAH10、C2AH8转化为水化铝酸三 钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3），析出游离水，增 大了孔隙体积，同时由于C3AH6晶体本身缺陷多、强度 较低、晶体间的结合较差，因而明显降低水泥石的强度。 因而铝酸盐水泥不宜在高于30℃的条件下养护。
2.1 高铝水泥（矾土水泥）

高铝水泥-65

Al2O3含量在65%。CA2含量增加，少量CA6 与高铝水泥相比，凝结时间较慢，早期强度较低，但耐 火度较高 高铝水泥-65 高强高铝水泥-65 标号 525、625 标号 725、825、925


2.1 高铝水泥（矾土水泥）

快硬高强铝酸盐水泥
（2）应用


高铝水泥的特点是早期强度增长快，强度高，主 要用于紧急抢修和早期强度要求高的工程。其缺点是 后期强度倒缩，在使用３～５年后铝酸盐水泥混凝土 的强度只有早期强度的一半左右 (原因：转晶反应 CAH10、C2AH8→C3AH6) 。
不宜作结构工程。其使用温度不宜超过25℃，不 宜蒸养和高温季节施工。不得与其它品种水泥混合使 用（会发生闪凝）。 铝酸盐水泥具有一定的耐高温性（固相烧结反应 代替水化反应），可作为耐热混凝土的胶结料。

熟料+石膏 初凝时间25min，终凝3h


标号 625、725、825、925
早期强度高，后期强度增加

2.1 高铝水泥（矾土水泥）

特快硬调凝铝酸盐水泥

CA为主的熟料，石膏和促硬剂 初凝时间2min，终凝10min


强度标号 以2h抗压强度确定 225
抢修、抢建、堵漏、喷射、低温施工

2.2 硫铝酸盐水泥