C4A3(S)-C(S)H2-CH系統(tǒng)水化機理研究.pdf

1、硫鋁酸鹽水泥性能優(yōu)異，以它為基礎還可開發(fā)出多種具有特殊用途的材料，呈現出良好的市場前景。但是硫鋁酸鹽水泥的水化機理研究尚不系統(tǒng)，限制了其應用范圍。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理十分重要，這將為后續(xù)的研究提供理論依據。
　　本文采用實驗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，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物進行分析，進一步闡明了單礦物的水化反應機理。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范圍，采用上述相同的測試手段分析理論反應范圍中若干組成點的水化產物(28d，mw/ms=10)，進行初步實驗驗證。此外，利用熱力學中的沉淀溶解平衡原理，計算得到了不同反應系統(tǒng)中水化產物沉淀析出的順序，初步闡述了水化反應過程。研究的主要成果如下:
　　(1)

3、單礦物在低水灰比下的水化產物為含不同摩爾結晶水的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會逐漸轉化為AFm-14。大水灰比環(huán)境下，水化初期很快出現AFt，接著生成AFm-12和AH3，后期由于硫酸根離子(SO42-)濃度下降，AFt又轉化為AFm-12。因此，單礦物的最終水化產物為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范圍中，初始反應物包括1 mol C4A3(S)、amol C(S)H2和b mol CH。反應系統(tǒng)中包含不同量的硫酸鈣和氫氧化鈣時，水化進程、水化產物和計量水固比呈規(guī)律性的變化。所有的反應物參與到水化反應中，沒有剩余。完全水化后，生成的水化產物AFt、AFm和AH3的物質的量分別為(a/2-b/6)mol、(1+b/2-a/2) mol和(2-b/3) mol，總物質的量恒定為3 mol。反應物完全

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)理論反應范圍四條邊界上各組成點的水化產物及同一邊界上組成點的水化產物變化規(guī)律與理論假設基本一致，四條邊界得到了實驗驗證。熱力學計算結果顯示，整個理論反應范圍代表的反應系統(tǒng)中，AFt均為最先析出的水化產物。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，并抑制其他水化產物的生成。只有當溶液組成脫離臨界過飽和域后，