铝酸盐水泥水化机理[精选].doc

铝酸盐水泥水化机理 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。 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。 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。 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。 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。 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 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。 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。 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。一般认为，熟料中二氧化硅含量不超过10%。 氧化铁 少量氧化铁能使熟料易于烧结，但超过4%时熟料容易产生夹馅现象，即表面正常，但内部生烧，使水泥的凝结变快，强度降低。 氧化镁 氧化镁常以碳酸镁形式存在于石灰石中，少量氧化镁（1%~2%）能加速熟料生成，降低高铝熔融物的粘度和熔融温度。但随氧化镁增多，镁铝尖晶石亦相应增加，MA不具有胶黏性，在生产中氧化镁含量应少于2%。 四，高铝水泥的水化及硬化 高铝水泥的主要矿物为CA，由于CA结构中Ca、Al的配位极不规则，水化极快，因此，其水化产物与温度关系极大。一般认为： 当温度为15~20℃时：CA+10H→CAH10 当温度为20~30℃时：（2m+n）CA+（10n+11m）H→nCAH10+mC2AH8+mAH3 m与n之比随温度提高而增加。 当温度30℃时：3CA+12H→C3AH6+2AH3 CA2的水化与CA相同： 当温度为15~20℃时：2CA2+26H→2CAH10+2AH3 温度为20~30℃时：2CA2+17H→C2AH8+3AH3 温度30时：3CA2+21H→C3AH6+5AH℃时:C12A7+66H→4CAH10+3C2AH8+2CH 温度20℃时：C12A7+51H→6C2AH8+AH3 温度20℃时：C12A7+33H→4C3AH6+3AH3 养护温度及水灰比对强度的影响 高铝水泥在低温和高温下的水化产物不同。例如：CA在10℃下水化，水化产物为CAH10. CA+10H→CAH10 通过计算，体积减缩15.7%；临界水灰比（完全水化所需水灰比）为1.14. CA在50℃下的水化产物为C3AH6和AH3. 体积减缩25.3%；临界水灰比为0.456，下图为高铝水泥浆体的孔隙率和抗压强度与水灰比及养护温度的关系。 下表为高铝水泥混凝土在不同水灰比、不同温度下养护时的孔隙率和抗压强度的数据。 下图为不同温度水养护时对高铝水泥混凝土强度的影响。 由表9-4、图9-5、图9-6可知，当养护温度大于30度时，强度剧烈下降，因此，高铝水泥的使用温度不得超过30℃，更不宜采用蒸汽养护。降低水灰比，可使混凝土强度的下降幅度下降。 图9-7为不同养护温度对强度影响图 改善强度倒缩的措施 通过一些适当的措施可以改善和缓解高铝水泥长期强度下降的现象。 ①降低养护和使用温度 养护温度和式样环境温度较高会使高铝水泥混凝土强度显著降低。在常温（25~30℃）水中养护，多年后强度也有一定下降，而在冷湖水中（15℃），长期强度下降很少甚至不降低，如下表表示： ②降低水灰比 适度降低混凝土水灰比可使长期强度下降幅度变小。 ③掺加适量的石灰石或矿渣等 加入石灰石时，会形成正常的铝酸钙水化物和碳