铝酸盐水泥的水化机理

1、1， 七铝酸十二钙（C12A7）C12A7晶体中铝和钙的配位极不规则，其结构中存在大量空腔，水极易进入。因此，C12A7水化、凝结极快，但强度不及CA高。当水泥中C12A7较多时，水泥出现快凝，甚至强度倒缩，耐热性下降。2， 钙铝黄长石（C2AS）C2AS也称吕方柱石，因为此晶格中离子配位对称性很高，故水化活性极低。3， 六铝酸一钙（CA6）CA6是低钙铝酸盐水泥中常见的一种矿物，为惰性矿物，无水硬性。但CA6能提高水泥的耐热性。高铝水泥熟料的主要化学成分为CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，还有少量的MgO、TiO2等。下列为各国生产高铝水泥成分组成。二，高铝酸水泥中另外的成分及作用1

2、， 氧化铝氧化铝过低，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝，强度下降；氧化铝过高，CA2过多，亦使水泥早期强度降低。2， 氧化钙氧化钙含量过高，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝；氧化钙过低，大量形成CA2，使水泥早期强度降低。3， 二氧化硅适量二氧化硅（4%5%）能促进生料更均匀地烧结，加速熟料形成。但二氧化硅增加，C2AS含量相应增加，水泥的早期性能降低。一般认为，熟料中二氧化硅含量不超过10%。4， 氧化铁少量氧化铁能使熟料易于烧结，但超过4%时熟料容易产生夹馅现象，即表面正常，但内部生烧，使水泥的凝结变快，强度降低。5， 氧化镁氧化镁常以碳酸镁形式存在于石灰石中，少量氧化镁（1%2%）能

3、加速熟料生成，降低高铝熔融物的粘度和熔融温度。但随氧化镁增多，镁铝尖晶石亦相应增加，MA不具有胶黏性，在生产中氧化镁含量应少于2%。四，高铝水泥的水化及硬化高铝水泥的主要矿物为CA，由于CA结构中Ca、Al的配位极不规则，水化极快，因此，其水化产物与温度关系极大。一般认为： 当温度为1520时：CA+10HCAH10 当温度为2030时：（2m+n）CA+（10n+11m）HnCAH10+mC2AH8+mAH3m与n之比随温度提高而增加。当温度>30时：3CA+12HC3AH6+2AH3CA2的水化与CA相同：当温度为1520时：2CA2+26H2CAH10+2AH3温度为2030时：2

4、CA2+17HC2AH8+3AH3温度>30时：3CA2+21HC3AH6+5AH3C12A7的水化比CA还快，水化反应如下：温度<5时:C12A7+66H4CAH10+3C2AH8+2CH温度<20时：C12A7+51H6C2AH8+AH3温度>20时：C12A7+33H4C3AH6+3AH3C2AS水化极为缓慢。高铝水泥的硬化过程，与硅酸盐水泥基本相同。CAH10、C2AH8都属于六方晶系，所形成的片状与针状晶体相互交叉搭接，形成坚固的骨架结构，氢氧化铝凝胶填充期间，且结合水量大，因此空隙率低，结构致密，使水泥获得较高的机械强度。五，高铝水泥的养护我国GB201-8

5、1规定，高铝水泥划分为四个标号，既425、525、625和725四种型号。高铝水泥的最大特点是强度发展非常迅速，24h内几乎可以达到最高强度的80%。另外，在低温下（510）也能很好硬化。但其强度发展与养护温度，水灰比的关系很大，水化产物的晶型转变还将导致强度倒缩。1， 养护温度及水灰比对强度的影响高铝水泥在低温和高温下的水化产物不同。例如：CA在10下水化，水化产物为CAH10.CA+10HCAH10通过计算，体积减缩15.7%；临界水灰比（完全水化所需水灰比）为1.14.CA在50下的水化产物为C3AH6和AH3.体积减缩25.3%；临界水灰比为0.456，下图为高铝水泥浆体的孔隙率和抗压

6、强度与水灰比及养护温度的关系。下表为高铝水泥混凝土在不同水灰比、不同温度下养护时的孔隙率和抗压强度的数据。下图为不同温度水养护时对高铝水泥混凝土强度的影响。由表9-4、图9-5、图9-6可知，当养护温度大于30度时，强度剧烈下降，因此，高铝水泥的使用温度不得超过30，更不宜采用蒸汽养护。降低水灰比，可使混凝土强度的下降幅度下降。图9-7为不同养护温度对强度影响图六， 改善强度倒缩的措施通过一些适当的措施可以改善和缓解高铝水泥长期强度下降的现象。降低养护和使用温度 养护温度和式样环境温度较高会使高铝水泥混凝土强度显著降低。在常温（2530）水中养护，多年后强度也有一定下降，而在冷湖水中（<

7、15），长期强度下降很少甚至不降低，如下表表示：降低水灰比 适度降低混凝土水灰比可使长期强度下降幅度变小。掺加适量的石灰石或矿渣等 加入石灰石时，会形成正常的铝酸钙水化物和碳铝酸钙水化物，随水化不断进行，孔隙率逐渐降低，28d最大孔径从500m降低到几十微米，开孔逐渐消失，对混凝土性能有利。含矿渣的高铝水泥中氯酸钙在潮湿环境中水化生成钙黄长石（C2ASH8），若在高于室温的环境中水化，数月后C2ASH8将成为水泥水化的主要成分。纯高铝水泥混凝土7天后强度倒缩，而掺矿渣的水泥在两种水灰比（0.56,0.45）下的强度均随龄期而增长。因而掺矿渣的混合高铝水泥克服了一般高铝水泥的耐久性问题。七，高铝

8、水泥的性能 耐蚀性高铝水泥具有很好的抗硫酸盐及抗海水腐蚀性能。这是因为高铝水泥的主要矿物是低碱性氯酸钙，水化时不析出游离氢氧化钙；水泥石液相碱度低，从而增加了钙矾石的溶解度，使其能均匀分布在混凝土孔隙中。另外，水泥水化生成铝胶，使水泥石结构致密，抗渗透性好。高铝水泥对碳酸和稀酸也有很好的稳定性。硬化水泥浆体中存在铝胶可能是耐酸性好的原因，当PH值约大于4时，铝胶才从铝酸盐溶液中沉淀出来，因此，在PH值降至4以下之前，硬化水泥浆体在酸溶液中不再溶解。 碳化铝酸钙水化物的碳酸盐化方程可写成： 抗碱性与正常碳化不同，碱存在下的碳化将严重削弱高铝水泥的胶黏性。碳酸钾又与水化铝酸钙相作用，如此周而复始，最后使水化铝酸钙变成碳酸钙和AH3，并析出大量水，使孔隙率增加，强度下降。 高铝水泥的总水化热为450500J/g，与硅酸盐水泥相近。但高铝水泥在24h内（20）水化热达70%90%，而硅酸盐会腻相应仅放出25%50%，这不仅表示高铝水泥水化硬化快，而且使它具有在0也能正常硬化的特性。 密度、容积密度高铝水泥的密度为3.203.25g/cm3,松散容积密度为1.001.30g/cm3，紧密容积密度为1.602.00g/cm3. 耐热性高铝水泥具有一定的耐高温性能，如干燥的高铝水泥混凝土在900下还有原始强度额70%，在130