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如何生成的?它起何作用?,第1张

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

钙矾石即石膏caS04.2H20与水泥矿物C3A在水中迅速生成:3Ca0.Al2O3.3caSO4.32H2O的代生结晶。由于钙矾石结合大量水分子(32个)减少了水分子与C3S水化,同时钙矾石是针状结晶体易于在其它颗粒间交叉搭合,形成保护层,影响了流动性,阻碍了水化速度。


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