C4A3(S)-C(S)H2-CH系統(tǒng)水化機(jī)理研究.pdf

1、硫鋁酸鹽水泥性能優(yōu)異，以它為基礎(chǔ)還可開發(fā)出多種具有特殊用途的材料，呈現(xiàn)出良好的市場前景。但是硫鋁酸鹽水泥的水化機(jī)理研究尚不系統(tǒng)，限制了其應(yīng)用范圍。無水硫鋁酸鈣是硫鋁酸鹽水泥熟料中的主要礦物，對水泥性能的發(fā)揮起決定性作用。因此，為了更好理解水泥水化及開發(fā)新型特種材料，搞清楚無水硫鋁酸鈣單礦物及摻加硫酸鈣、氫氧化鈣條件下的水化機(jī)理十分重要，這將為后續(xù)的研究提供理論依據(jù)。
　　本文采用實(shí)驗(yàn)室合成的高純度無水硫鋁酸鈣，研究單礦物在不同水灰

2、比下的水化反應(yīng)，用X射線衍射儀、綜合熱分析儀和掃描電子顯微鏡等對水化產(chǎn)物進(jìn)行分析，進(jìn)一步闡明了單礦物的水化反應(yīng)機(jī)理。通過理論計算建立了無水硫鋁酸鈣、硫酸鈣和氫氧化鈣的水化理論反應(yīng)范圍，采用上述相同的測試手段分析理論反應(yīng)范圍中若干組成點(diǎn)的水化產(chǎn)物(28d，mw/ms=10)，進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。此外，利用熱力學(xué)中的沉淀溶解平衡原理，計算得到了不同反應(yīng)系統(tǒng)中水化產(chǎn)物沉淀析出的順序，初步闡述了水化反應(yīng)過程。研究的主要成果如下:
　　(1)

3、單礦物在低水灰比下的水化產(chǎn)物為含不同摩爾結(jié)晶水的2種單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm-12和AFm-14）以及無定形狀態(tài)的鋁凝膠(AH3)，整個水化過程未生成鈣礬石(AFt)。隨著水化時間的延長，AFm-12會逐漸轉(zhuǎn)化為AFm-14。大水灰比環(huán)境下，水化初期很快出現(xiàn)AFt，接著生成AFm-12和AH3，后期由于硫酸根離子(SO42-)濃度下降，AFt又轉(zhuǎn)化為AFm-12。因此，單礦物的最終水化產(chǎn)物為AFm相和AH3。
　　(2)無水硫鋁

4、酸鈣、硫酸鈣和氫氧化鈣的水化理論反應(yīng)范圍中，初始反應(yīng)物包括1 mol C4A3(S)、amol C(S)H2和b mol CH。反應(yīng)系統(tǒng)中包含不同量的硫酸鈣和氫氧化鈣時，水化進(jìn)程、水化產(chǎn)物和計量水固比呈規(guī)律性的變化。所有的反應(yīng)物參與到水化反應(yīng)中，沒有剩余。完全水化后，生成的水化產(chǎn)物AFt、AFm和AH3的物質(zhì)的量分別為(a/2-b/6)mol、(1+b/2-a/2) mol和(2-b/3) mol，總物質(zhì)的量恒定為3 mol。反應(yīng)物完全

5、水化所需水的量為(18+8a-4b/3) mol，計量水固比的變化范圍為0.335到0.642。
　　(3)理論反應(yīng)范圍四條邊界上各組成點(diǎn)的水化產(chǎn)物及同一邊界上組成點(diǎn)的水化產(chǎn)物變化規(guī)律與理論假設(shè)基本一致，四條邊界得到了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。熱力學(xué)計算結(jié)果顯示，整個理論反應(yīng)范圍代表的反應(yīng)系統(tǒng)中，AFt均為最先析出的水化產(chǎn)物。而且AFt存在一個臨界過飽和域，使得AFt會優(yōu)先快速沉淀析出，并抑制其他水化產(chǎn)物的生成。只有當(dāng)溶液組成脫離臨界過飽和域后，