鋁酸鹽水泥水化機理新版

1、1， 七鋁酸十二鈣（C12A7）C12A7晶體中鋁和鈣的配位極不規(guī)則，其結(jié)構(gòu)中存在大量空腔，水極易進(jìn)入。因此，C12A7水化、凝結(jié)極快，但強度不及CA高。當(dāng)水泥中C12A7較多時，水泥出現(xiàn)快凝，甚至強度倒縮，耐熱性下降。2， 鈣鋁黃長石（C2AS）C2AS也稱呂方柱石，因為此晶格中離子配位對稱性很高，故水化活性極低。3， 六鋁酸一鈣（CA6）CA6是低鈣鋁酸鹽水泥中常見的一種礦物，為惰性礦物，無水硬性。但CA6能提高水泥的耐熱性。高鋁水泥熟料的主要化學(xué)成分為CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，還有少量的MgO、TiO2等。下列為各國生產(chǎn)高鋁水泥成分組成。二，高鋁酸水泥中另外的成分及作用1

2、， 氧化鋁氧化鋁過低，熟料中易出現(xiàn)C12A7，使水泥快凝，強度下降；氧化鋁過高，CA2過多，亦使水泥早期強度降低。2， 氧化鈣氧化鈣含量過高，熟料中易出現(xiàn)C12A7，使水泥快凝；氧化鈣過低，大量形成CA2，使水泥早期強度降低。3， 二氧化硅適量二氧化硅（4%5%）能促進(jìn)生料更均勻地?zé)Y(jié)，加速熟料形成。但二氧化硅增加，C2AS含量相應(yīng)增加，水泥的早期性能降低。一般認(rèn)為，熟料中二氧化硅含量不超過10%。4， 氧化鐵少量氧化鐵能使熟料易于燒結(jié)，但超過4%時熟料容易產(chǎn)生夾餡現(xiàn)象，即表面正常，但內(nèi)部生燒，使水泥的凝結(jié)變快，強度降低。5， 氧化鎂氧化鎂常以碳酸鎂形式存在于石灰石中，少量氧化鎂（1%2%）能

3、加速熟料生成，降低高鋁熔融物的粘度和熔融溫度。但隨氧化鎂增多，鎂鋁尖晶石亦相應(yīng)增加，MA不具有膠黏性，在生產(chǎn)中氧化鎂含量應(yīng)少于2%。四，高鋁水泥的水化及硬化高鋁水泥的主要礦物為CA，由于CA結(jié)構(gòu)中Ca、Al的配位極不規(guī)則，水化極快，因此，其水化產(chǎn)物與溫度關(guān)系極大。一般認(rèn)為： 當(dāng)溫度為1520時：CA+10HCAH10 當(dāng)溫度為2030時：（2m+n）CA+（10n+11m）HnCAH10+mC2AH8+mAH3m與n之比隨溫度提高而增加。當(dāng)溫度>30時：3CA+12HC3AH6+2AH3CA2的水化與CA相同：當(dāng)溫度為1520時：2CA2+26H2CAH10+2AH3溫度為2030時：2

4、CA2+17HC2AH8+3AH3溫度>30時：3CA2+21HC3AH6+5AH3C12A7的水化比CA還快，水化反應(yīng)如下：溫度<5時:C12A7+66H4CAH10+3C2AH8+2CH溫度<20時：C12A7+51H6C2AH8+AH3溫度>20時：C12A7+33H4C3AH6+3AH3C2AS水化極為緩慢。高鋁水泥的硬化過程，與硅酸鹽水泥基本相同。CAH10、C2AH8都屬于六方晶系，所形成的片狀與針狀晶體相互交叉搭接，形成堅固的骨架結(jié)構(gòu)，氫氧化鋁凝膠填充期間，且結(jié)合水量大，因此空隙率低，結(jié)構(gòu)致密，使水泥獲得較高的機械強度。五，高鋁水泥的養(yǎng)護我國GB201-8

5、1規(guī)定，高鋁水泥劃分為四個標(biāo)號，既425、525、625和725四種型號。高鋁水泥的最大特點是強度發(fā)展非常迅速，24h內(nèi)幾乎可以達(dá)到最高強度的80%。另外，在低溫下（510）也能很好硬化。但其強度發(fā)展與養(yǎng)護溫度，水灰比的關(guān)系很大，水化產(chǎn)物的晶型轉(zhuǎn)變還將導(dǎo)致強度倒縮。1， 養(yǎng)護溫度及水灰比對強度的影響高鋁水泥在低溫和高溫下的水化產(chǎn)物不同。例如：CA在10下水化，水化產(chǎn)物為CAH10.CA+10HCAH10通過計算，體積減縮15.7%；臨界水灰比（完全水化所需水灰比）為1.14.CA在50下的水化產(chǎn)物為C3AH6和AH3.體積減縮25.3%；臨界水灰比為0.456，下圖為高鋁水泥漿體的孔隙率和抗壓

6、強度與水灰比及養(yǎng)護溫度的關(guān)系。下表為高鋁水泥混凝土在不同水灰比、不同溫度下養(yǎng)護時的孔隙率和抗壓強度的數(shù)據(jù)。下圖為不同溫度水養(yǎng)護時對高鋁水泥混凝土強度的影響。由表9-4、圖9-5、圖9-6可知，當(dāng)養(yǎng)護溫度大于30度時，強度劇烈下降，因此，高鋁水泥的使用溫度不得超過30，更不宜采用蒸汽養(yǎng)護。降低水灰比，可使混凝土強度的下降幅度下降。圖9-7為不同養(yǎng)護溫度對強度影響圖六， 改善強度倒縮的措施通過一些適當(dāng)?shù)拇胧┛梢愿纳坪途徑飧咪X水泥長期強度下降的現(xiàn)象。降低養(yǎng)護和使用溫度 養(yǎng)護溫度和式樣環(huán)境溫度較高會使高鋁水泥混凝土強度顯著降低。在常溫（2530）水中養(yǎng)護，多年后強度也有一定下降，而在冷湖水中（<

7、15），長期強度下降很少甚至不降低，如下表表示：降低水灰比 適度降低混凝土水灰比可使長期強度下降幅度變小。摻加適量的石灰石或礦渣等 加入石灰石時，會形成正常的鋁酸鈣水化物和碳鋁酸鈣水化物，隨水化不斷進(jìn)行，孔隙率逐漸降低，28d最大孔徑從500m降低到幾十微米，開孔逐漸消失，對混凝土性能有利。含礦渣的高鋁水泥中氯酸鈣在潮濕環(huán)境中水化生成鈣黃長石（C2ASH8），若在高于室溫的環(huán)境中水化，數(shù)月后C2ASH8將成為水泥水化的主要成分。純高鋁水泥混凝土7天后強度倒縮，而摻礦渣的水泥在兩種水灰比（0.56,0.45）下的強度均隨齡期而增長。因而摻礦渣的混合高鋁水泥克服了一般高鋁水泥的耐久性問題。七，高鋁

8、水泥的性能 耐蝕性高鋁水泥具有很好的抗硫酸鹽及抗海水腐蝕性能。這是因為高鋁水泥的主要礦物是低堿性氯酸鈣，水化時不析出游離氫氧化鈣；水泥石液相堿度低，從而增加了鈣礬石的溶解度，使其能均勻分布在混凝土孔隙中。另外，水泥水化生成鋁膠，使水泥石結(jié)構(gòu)致密，抗?jié)B透性好。高鋁水泥對碳酸和稀酸也有很好的穩(wěn)定性。硬化水泥漿體中存在鋁膠可能是耐酸性好的原因，當(dāng)PH值約大于4時，鋁膠才從鋁酸鹽溶液中沉淀出來，因此，在PH值降至4以下之前，硬化水泥漿體在酸溶液中不再溶解。 碳化鋁酸鈣水化物的碳酸鹽化方程可寫成： 抗堿性與正常碳化不同，堿存在下的碳化將嚴(yán)重削弱高鋁水泥的膠黏性。碳酸鉀又與水化鋁酸鈣相作用，如此周而復(fù)始，最后使水化鋁酸鈣變成碳酸鈣和AH3，并析出大量水，使孔隙率增加，強度下降。 高鋁水泥的總水化熱為450500J/g，與硅酸鹽水泥相近。但高鋁水泥在24h內(nèi)（20）水化熱達(dá)70%90%，而硅酸鹽會膩相應(yīng)僅放出25%50%，這不僅表示高鋁水泥水化硬化快，而且使它具有在0也能正常硬化的特性。 密度、容積密度高鋁水泥的密度為3.203.25g/cm3,松散容積密度為1.001.30g/cm3，緊密容積密度為1.602.00g/cm3. 耐熱性高鋁水泥具有一定的耐高溫性能，如干燥的高鋁水泥混凝土在900下還有原始強度額70%，在130