超硫酸鹽水泥研究綜述

摘 要：隨著國家對(duì)節(jié)能、環(huán)保的要求越來越高，超硫酸鹽水泥又再度引起人們的關(guān)注。超硫酸鹽水泥的各種性能還沒有得到很好的實(shí)現(xiàn)，本文就當(dāng)前對(duì)超硫酸鹽水泥的研究現(xiàn)狀進(jìn)行可歸納、分析。

關(guān)鍵詞：超硫酸鹽水泥 研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TQ172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（a）-0103-01

隨著國家對(duì)節(jié)能、環(huán)保的要求越來越高，超硫酸鹽水泥又再度引起人們的關(guān)注。超硫酸鹽水泥是有75%～85%的礦渣，10%～20%的硫酸鹽類以及1%～5%的堿性成分共同粉磨或者分別粉磨再混合二得到的水硬性膠凝材料，在生產(chǎn)過程中不需要煅燒，熟料用量少。

1 超硫酸鹽水泥的發(fā)展

超硫酸鹽水泥首先出現(xiàn)在法國和比利時(shí)，但當(dāng)時(shí)研究和應(yīng)用最多的是德國，甚至作為標(biāo)準(zhǔn)水泥進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)。但煉鐵原料的改變，超硫酸鹽水泥的生產(chǎn)也相應(yīng)停產(chǎn)了。隨著國際對(duì)節(jié)能和環(huán)保的重視，超硫酸鹽水泥又重新得到了重視，Wopfinger Baustoffindustrie公司生產(chǎn)的Sagstar 42.5N超硫酸鹽水泥于2002年就得到了官方的許可。我國早在50年代也開始了對(duì)超硫酸鹽水泥的研究，由于其早期強(qiáng)度低、抗碳化性能差、表面易起灰等原因而沒有得到廣泛的應(yīng)用。但人們對(duì)超硫酸鹽水泥的研究卻沒有停止過，并取得了一定成績(jī)。

2 超硫酸鹽的性能研究

通過對(duì)年的研究，人們已經(jīng)對(duì)影響超硫酸鹽性能的因素以及影響結(jié)果得到了比較比較深入的了解。相對(duì)于普通的水泥來說，超硫酸鹽具有優(yōu)良的抗堿集料能力、抗硫酸鹽侵蝕性、礦渣摻量更高、熟料用量更少、能耗更少等優(yōu)點(diǎn)。但缺點(diǎn)也非常明顯，如早期強(qiáng)度低、抗碳化性能差、表面易起灰等。下面就目前的研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)如下。

2.1 力學(xué)性能

通過大量的研究發(fā)現(xiàn)，影響超硫酸鹽水泥力學(xué)性能的因素主要包括渣體的類型、堿激發(fā)劑的類型、護(hù)養(yǎng)溫度及濕度等。

一般來說，超硫酸鹽水泥由于在早期不能形成足夠的多鈣礬石而表現(xiàn)為強(qiáng)度較低，但氧化鋁含量較高的礦渣因具有較高的活性二使超硫酸鹽水泥在早期形成較多的多鈣礬石和C-S-H凝膠。如Kondo在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化鋁的含量達(dá)到18.5%時(shí)，在3天時(shí)間內(nèi)就可以使22%的礦渣發(fā)生水化。

A.Gruskovnjak在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用高活性的礦渣可以加快硫酸鹽水泥的早期水化速度，使得其水化峰值的水化速率相對(duì)提前4個(gè)小時(shí)左右，水化1天就可以形成較多的鈣礬石，具有較高的早期強(qiáng)度；相反，當(dāng)?shù)V渣的活性較低時(shí)，其早期的強(qiáng)度就較低，不過其后期的強(qiáng)度比較大。通過熱力學(xué)模擬得出，在相同的水化時(shí)間下，高活性礦渣硫酸鹽水泥的鈣礬石含量是低活性礦渣硫酸鹽水泥的6倍多。

溫度計(jì)護(hù)養(yǎng)條件對(duì)鈣礬石的穩(wěn)定性具有極其重要的影響。T.Grounds通過大量實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)護(hù)養(yǎng)的溫度高于50℃時(shí)，就容易因受碳化作用的影響而使鈣礬石變得不再穩(wěn)定，而此時(shí)如果相對(duì)濕度再達(dá)到53%時(shí)，就非常容易導(dǎo)致鈣礬石向單硫型水化硫酸鋁鈣轉(zhuǎn)變。

渣體的類型是影響超硫酸鹽水泥水化進(jìn)程的關(guān)鍵性因素。HU Shu-guang利用X-射線衍射技術(shù)對(duì)鋼渣與礦渣相互激發(fā)下的水化情況進(jìn)行了分析，研究表明混合漿體的強(qiáng)度高于單獨(dú)使用鋼渣或者礦渣條件下漿體的強(qiáng)度。

在超硫酸鹽水泥中摻入大量的礦渣，其自身潛在的水硬性也在一定程度上決定了水化的效果。如水玻璃中的OH-可以促使礦渣的玻璃態(tài)解離，同時(shí)硅膠又可以與水反應(yīng)，使水化物增多。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)水玻璃的模數(shù)在1～1.5時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)有一定量的斷裂，此時(shí)的激發(fā)效果也較好。

2.2 耐久性

對(duì)超硫酸鹽水泥耐久性的研究主要集中在抗侵蝕性、抗?jié)B性、抗碳化性以及抗凍融性等幾個(gè)方面。

水泥的抗硫酸鹽侵蝕性和抗?jié)B性主要與水化后的孔隙率、以及孔徑的分布密切相關(guān)，對(duì)于水泥混凝土來說，有害的孔主要集中在孔徑大于10的毛細(xì)孔。在進(jìn)行分類時(shí)，一般以10為分界點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明：在超硫酸鹽水泥中，70%以上的凝膠孔和過渡孔小于10。與傳統(tǒng)水泥的50%相比具有較強(qiáng)的抗?jié)B性和抗硫酸鹽侵蝕性。

超硫酸鹽水泥的抗碳化性差幾乎已經(jīng)成為一種共識(shí)，其主要原因在于漿液中的Ca2+會(huì)和CO2反應(yīng)，破壞了鈣礬石的平衡濃度，同時(shí)水化生成的C-S-H也會(huì)減少，無法形成對(duì)鈣礬石的有效掩蔽。但最近有研究表明：在漿液中適量的提高堿度，保證Ca2+的濃度，可以在一定程度上改善超硫酸鹽水泥的抗碳化性能。

抗干縮性能也是影響超硫酸鹽水泥的耐久性的一個(gè)重要因素，而且很難控制。引起變形的因素幾乎涉及到了所有的材料，而且在影響上也合其他性能相左。如鈣礬石在水泥中是強(qiáng)度的貢獻(xiàn)者，鈣礬石越多強(qiáng)度越大，但其膨脹的體積也就越大。

雖然超硫酸鹽水泥存在著早期強(qiáng)度低、抗碳化性差、易起灰等特性，但隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以及對(duì)潮流酸性水泥研究的不斷深入，制備出性能優(yōu)良的潮流酸性水泥，必定會(huì)越來在不久的將來得以實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]李磊，趙青林，何濤.超硫酸鹽水泥砌筑砂漿性能研究[C]//第三屆全國商品砂漿學(xué)術(shù)交流會(huì).武漢，2009：51-54.

[2]A.Gruskovnjak，B.Lonthenbach，et al. Hydration mechanisms of super sulphated slag cement[J]. Cement and Concete Research，2008，38（7）：983-992.