高鋁水泥與硅酸鹽水泥混合物的耐久性

1、作者簡介：劉光華作者簡介：劉光華，女，1965年生，教授級高工。地址：中國建筑材料科學(xué)研究院，北京朝陽區(qū)管莊郵編：100024電話：010－51167247高鋁水泥與硅酸鹽水泥混合物的耐久性高鋁水泥與硅酸鹽水泥混合物的耐久性劉光華1張進(jìn)生2(1.(1.中國建筑材料科學(xué)研究院；2.2.鄭州登峰熔料有限公司)摘要：摘要：高鋁水泥在干粉砂漿中，具有促凝和膨脹特性，因此，用量日益增加，但對其耐久性了解甚少。本文綜合了相關(guān)文獻(xiàn)資料，敘述了高鋁水泥

2、和硅酸鹽水泥混合物，因反應(yīng)形成水化鈣黃長石而具有良好的耐久性，同時(shí)，還敘述了與石灰石反應(yīng)形成水化碳鋁酸鈣；與Ca(OH)2CaSO4反應(yīng)形成鈣礬石對耐久性的影響。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：干粉砂漿，高鋁水泥，硅酸鹽水泥，水化鈣黃長石，水化碳鋁酸鈣，鈣礬石，耐久性。1.前言。高鋁水泥在干粉砂漿中的使用量，在歐美等發(fā)達(dá)國家呈逐漸上升趨勢，主要用來配置具有特種性能和用途的特種干粉砂漿，以滿足建筑上的各種高標(biāo)準(zhǔn)要求，例如：11以縮短工期，快速交付使用為目

3、的（冬季施工）的各種快硬性砂漿，主要利用高鋁水泥和硅酸鹽水泥混合物的快凝、快硬特性。12以獲得優(yōu)良修補(bǔ)性能為目的的各種修補(bǔ)砂漿，主要利用高鋁水泥和硅酸鹽水泥和石膏等混合物的快硬特性和反應(yīng)形成具有膨脹特性的鈣礬石。13無收縮灌漿材料，主要利用高鋁水泥和硅酸鹽水泥，石膏等混合物反應(yīng)形成膨脹特性的鈣礬石，用于大型設(shè)備，高精確度設(shè)備安裝時(shí)的地基錨固，以及鋼結(jié)構(gòu)建筑物的施工。14防水堵漏材料，主要利用高鋁水泥、石灰、石膏；或高鋁水泥，硅酸鹽水泥，

4、石灰，石膏等材料的快速反應(yīng)能力和快速形成膨脹性鈣礬石的性能。15自流平地面材料，由十幾種原材料配置而成，其中高鋁水泥和硅酸鹽水泥和石膏的反應(yīng)和控制技術(shù)是自流平地面材料不可缺少的部分。16墻地磚粘貼用水泥基砂漿。為了調(diào)節(jié)砂漿的凝結(jié)硬化時(shí)間以及降低收縮等性能，也需要采用摻入高鋁水泥的方法來解決。綜上所述，高鋁水泥已成為調(diào)節(jié)干粉砂漿凝結(jié)硬化時(shí)間和收縮補(bǔ)償性能的重要組份。但是眾所周知，高鋁水泥的水化產(chǎn)物CAH10，C2AH8是一種介穩(wěn)水化產(chǎn)物。

5、在長時(shí)間處于35℃以上的環(huán)境中，會(huì)因轉(zhuǎn)變成C3AH6而降低強(qiáng)度。那么，在干粉砂漿中大范圍的采用高鋁水泥，對施工體的耐久性是否會(huì)受到影響？本文作者針對這一問題，查閱了有關(guān)文獻(xiàn)資料，對高鋁水泥和硅酸鹽水泥，以及石膏，石灰石等材料的混合物的耐久性作如下綜述。2.高鋁水泥水化產(chǎn)物的相轉(zhuǎn)變對強(qiáng)度的影響[1]高鋁水泥的主要礦物為鋁酸一鈣（CA）和二鋁酸一鈣（CA2）曾有大量的研究工作者對這種礦物的圖1.水灰比和溫度對轉(zhuǎn)化程度的關(guān)系由圖1可見，轉(zhuǎn)化程

6、度隨水灰比的提高而提高，同時(shí)也看出，溫度在18℃下，水灰比在0.4以下時(shí)，8.5年的轉(zhuǎn)化程度仍可保持在40％以內(nèi)，但在38℃環(huán)境中，不管什么水灰比都接近90％的轉(zhuǎn)化率。B）相轉(zhuǎn)化會(huì)引起強(qiáng)度下降，但下降到一定值就會(huì)穩(wěn)定下來，因此，提出了最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度值的概念。表1列出了當(dāng)時(shí)世界各國提供的高鋁水泥混凝土的最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度值。表1不同水灰比的高鋁水泥混凝土最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度[3]不同水灰比的最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度（MPa）年代和提出的作者依據(jù)條件0.350.40.

7、450.50.550.60.651964年英國ISE根據(jù)T.D.Robson的資料19℃養(yǎng)護(hù)1天，繼而38℃水中養(yǎng)護(hù)6天（Fondu水泥）42.832.926.820.816.513.110.51978年中國建材研究院陳金川、張漢文等試驗(yàn)資料成型8小時(shí)后，在50℃水中養(yǎng)護(hù)7天（回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)法水泥）35.428.523.118.815.212.39.81980年法國C.M.Gerge在第七屆國際水泥化學(xué)會(huì)議上發(fā)表18℃養(yǎng)護(hù)1天，繼而38℃在

8、水中養(yǎng)護(hù)5天（Fondu水泥）44.235.127.822.217.814.211.6基于以上的研究結(jié)果，在法國和中國基本上都認(rèn)為在嚴(yán)格使用低水灰比的情況下按最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度值來設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)是安全的。在中國的高鋁水泥標(biāo)準(zhǔn)GB201－81和GB201－2000中設(shè)置了附錄說明，對于用在結(jié)構(gòu)工程的高鋁水泥必須按50℃水中養(yǎng)護(hù)7天的最低轉(zhuǎn)化強(qiáng)度值作為計(jì)算依據(jù)。3.抑制結(jié)構(gòu)用高鋁水泥強(qiáng)度倒退的化學(xué)[4]20世紀(jì)80年代印度學(xué)者P.BhaskaraR

9、ao等在第七界國際水泥化學(xué)會(huì)議上發(fā)表了他們的研究成果認(rèn)為CA和βC2S共同水化主要形成C2ASH8，而那些較高CaO的鋁酸鹽水化物僅在漿體試樣中那些與CO2接觸處發(fā)現(xiàn)，且以碳鋁酸鹽水化物C3ACH12存在，由于介穩(wěn)六角形鋁酸鹽水化物和C－S－H凝膠—Ｃ反應(yīng)，形成水化鈣黃長石C2ASH8，C3AH6的生成完全被防止了。C2ASH8的逐步形成導(dǎo)致強(qiáng)度的持續(xù)上升。在硬化的水泥砂漿中形成的最終相組成為水化鈣黃長石和一些C－S－H凝膠，這種相組成

10、是穩(wěn)定的，這一抑制強(qiáng)度下降工藝的成功，給人們?nèi)绾握_使用高鋁水泥帶來了希望和信心。但是需要注意鋁酸鈣鹽和β－C2S的性能及其細(xì)度的最佳選擇，為了使其中不會(huì)有六角形水化鋁酸鈣的積聚，可以提高二個(gè)組分的細(xì)度，且可改善早期強(qiáng)度，但有一個(gè)限度，不能太細(xì)，以致CA水化太快，而出現(xiàn)介穩(wěn)水化鋁酸鈣的積聚。從另一方面來說，CA又不能太粗，這對避免六角形水化鋁酸鹽的任何局部積聚也是必要的。此外，甚至在六角形水化鋁酸鹽耗盡以后，存在少量β－C2S對長期強(qiáng)度