水泥石中的钙矾石是如何生成的?它起何作用?

水泥石中的钙矾石是由水泥水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)。混凝土中形成钙矾石的反应既包含液相反应，也包含固相反应。膨胀性是钙矾石最大的特性，水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成钙矾石能使固相体积增大约120%。

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水灰比对钙矾石的生长有显著的影响。在相同条件下，水灰比越大，水泥石结构越疏松，钙矾石的生成就有空间。水灰比小，水泥石结构较紧密，孔隙较小，生成的钙矾石数量较少，晶体产生各向异性生长而呈针状。

混凝土中钙矾石的稳定性取决于水泥水化过程中离子成分及浓度；温度70℃是一个关键温度，AFt大约在70℃分解。

1、硅酸三钙水化生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。

2、硅酸二钙的水化形成水化硅酸钙。

3、铝酸三钙的水化生成水石榴石（C₃AH₆）、三硫型水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。

4、铁相固溶体的水化反应产物与C₃A很相似。

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。

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一般来说，水泥的水化过程从heat evolution rate的角度来讲，可以分为三个阶段：

1、第一阶段可以称为dormant period，在初始时刻，水泥颗粒和水接触并反应，放热率很快，但是由于石膏的存在，在水泥粒子的表面会形成一层钝化模，使放热率降低；

2、第二阶段可以称为phase-boundary reaction阶段，这一阶段水泥水化热释放率最快，水泥颗粒也随之增长很快；

3、第三阶段可以称为diffusion control阶段，水泥的水化产物在水泥粒子的表面堆积的厚度逐渐增厚，水泥的水化放热率逐渐降低，这个时候的反应由扩散控制。

参考资料来源：百度百科-水泥水化热

参考资料来源：百度百科-水泥水化

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