铝酸三钙的一些性能

1、铝酸三钙的一些性能铝酸三钙与水反应迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很 大。在常温，其水化反应依下式进行：2(3CaOAl2O3)+27H2O=4CaOAl2O319H2O+2CaOAl2O38H2O简写为 2C3A+27H=C4AH19+C2AH8C4AH19在低于85%的相对湿度下会失去6摩尔的结晶水而成为C4AH13。C4AH13和 C2AH8都是片状晶体，常温下处于介稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。C4AH13+C2AH8=2C3AH6+9H上述反应随温度升高而加速。在温度高于35r，或在液相CaO浓度达到饱和时，C3A会 直接生成C3AH6。在有

2、石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关，见下表。最初形成的三硫 型水化硫铝酸钙，简称钙矶石。由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫型水化硫铝 酸盐。故常用AFt表示。钙矶石结晶完好，属三方晶系，为柱状结构，其结构式可以写成： Ca3Al(OH)612H2O(SO4)16H2O。若CaSO42H2O在C3A完全水化前耗尽，则钙矶石与 C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。它也属三方晶系，呈层状结构，其结构式可写 成：Ca2Al(OH)6(SO4)0.33H2O。众所周知，C3A是熟料四大矿物组成之一。传统的教材总是介绍其具有水化迅速，早强较 高，但绝对值不高，放热多，凝

3、结很快易使水泥急凝，干缩变形大，抗硫酸盐性能差等特点。 就水化热而言，无论是3天、7天、28天还是3个月、1年、6.5年，C3A水化热在四大矿 物中均高居第一；就收缩率而言，C3A在四大矿物中也是最高的。这给人们的印象是C3A 的缺陷多于优点。但C3A在熟料矿物中总是存在的，去掉它是不可能的。如何认识其特点， 扬长避短，最终使水泥适应混凝土客户的需要是值得我们研究的问题。为此，笔者将自己向 同行学习的心得作一归纳，介绍给读者朋友。1 C3A高的熟料磨制的水泥的缺陷1.1易导致混凝土裂缝文献1介绍，某单位分别对熟料中含C3A8%和1.7%的厂家一和厂家二两家水泥在严酷 的自然条件下修建飞机场跑道

4、，厂家二的路面裂缝宽度和长度都比厂家一小。并且经过覆盖 养护后，厂家二的路面裂缝全部愈合，厂家一大部分还都存在，说明熟料中C3A高低与混 凝土裂缝密切相关。1.2导致水泥标准稠度需水量升高文献2介绍，当C3A升高1%，水泥标准稠度用水量也增加1%，而混凝土用水量相应 提高67kg/m3。因此，欲达到与C3A含量低的水泥混凝土相同的强度，就势必要增加混 凝土中水泥的用量，这当然会增加混凝土生产成本而为混凝土搅拌站所排斥。1.3导致水泥与减水剂的相容性差文献3指出：就水泥单矿物而言，C3A与超塑化剂适应性最差。进一步地，介绍水泥 中含C3A量为10.45%、5.00%和2.82%的三家水泥，它们对

5、AF、NF的表观吸附量大小顺 序与其中C3A量由高到低完全一致（表观吸附量大意味着与减水剂相容性差）。1.4易使混凝土产生假凝现象文献4指出，C3A量超过8%的水泥经常使混凝土产生假凝现象。2熟料中C3A的适宜含量鉴于C3A有上述明显缺陷，那么是否其含量越低越好呢?回答是否定的。显而易见的理 由是C3A低势必会影响水泥的早期强度，这对那些追求水泥早强高以缩短施工时间的水泥 用户尤为不利；在新型干法窑内，欲实现过低的C3A，则必然是配料率值P低，导致烧成 范围窄，容易引起热工制度不稳，产生飞砂料的可能性增大。现摘录学者们对熟料中C3A的适宜含量发表的意见：文献和文献5提出熟料中C3A 含量小于6

6、%；文献6综合考虑既要降低C3A含量，又要使窑能优质、高产、低能耗和长 期安全运转，认为将C3A控制在不超过8%。3消除或减少C3A缺陷的措施3.1减少熟料中C3A的含量方法一是在配料率值设计中将P降低，这是最简便的措施。但正如在本文2中所讨论的， 率值P不可能过低，文献6提出P在1.7左右。方法二是高温煅烧快速冷却。通常根据熟料的化学成分计算C3A含量是理论含量，实际 上，在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中,一部分A12O3固溶于C3S中,使实际生成的C3A减少;另外, 高温煅烧使铁相以C6AF形式存在，也使实际生成的C3A减少;特别是预分解窑熟料于1350 1280C时在篦冷机上骤冷，使一部分C3

7、A以玻璃体形式存在，因此，预分解窑熟料中的C3A 实际含量要比理论计算值少，故急冷能降低熟料中C3A实际含量。3.2降低C3A活性文献7指出，C3A晶型对其活性有显著影响，斜方晶型的C3A活性高于立方晶型的。 熟料煅烧时由于使用二次燃料造成熟料中三氧化硫含量降低，碱的硫酸盐饱和度降低，多余 的碱进入C3A晶格，使立方型的C3A含量下降，斜方晶型的C3A含量增加。为此，熟料 煅烧时一定要注意硫酸盐饱和度变化对矿物晶型的影响，从配料或燃料方面调整硫酸盐饱和 度。施工中改变搅拌方式。文献8介绍，长时间连续搅拌使C3A转换率明显升高，导致浆 体过早变稠僵硬，解决方法是从施工工艺上短时间搅拌后停放一段时

8、间后再搅拌的砂浆C3A 转化率较低，砂浆流动性较好。当然也可以在水泥粉磨配料时多配些半水石膏以提高硫酸盐 的早期溶解率。注意一些化合物对C3A反应活性的影响，尽量避免或减少其用量。文献8介绍，拌合水中的硫酸盐含量对C3A反应活性的影响不大，但某些化学物质却能 提高C3A的反应活性，尤其是能延缓混凝土硬化的外加剂，例如柠檬酸/硼酸、葡糖酸盐、糖 和三乙醇胺。三乙醇胺还作助磨剂使用。它们都能大幅度提高C3A活性，不过所需要的浓 度0.1%，若作助磨剂使用，浓度不超过0.05%则没有明显影响。水化初期的发热量也能提高 C3A的反应活性。目前还没有发现能降低C3A的反应活性的化合物。3.3掺磨细矿渣或

9、粉煤灰这是因为掺磨细矿渣或粉煤灰的水泥较有利于抗硫酸盐的侵蚀，自然可以减少高C3A含 量带来的水泥抗硫酸盐性能差的缺陷。更进一步地，文献9介绍：细磨矿粉（GGBS）中,氧化铝的含量7%8%时，以50%的配比与 I型水泥（含12%C3A）混合可得与V型水泥同样的抗硫酸盐侵蚀的效果。如果GGBS中 氧化铝的含量18%，水泥中C3A含量为8%12%,GGBS的掺量又20%,反而对抗硫酸盐性 能不利。这个介绍说明，如果要掺加矿粉以提高高含量C3A水泥的抗硫酸盐性能，还要注意所 选用矿粉中氧化铝的含量及其在水泥中的掺加量。3.4调整粉磨工艺参数通过调整粉磨系统的工艺参数使RRB曲线斜率（n值），尽可能在1.0左右。文献9介 绍，特征粒径在1618pm （n=1.0左右），国内有的新型大厂用立磨（或辊压机球磨联合 粉磨系统）磨制水泥，标准稠度不超过27%，需水量不致过大。这显然可以减