鋁酸三鈣和碳酸鈣對硅酸鹽水泥早期力學強度及凝結時間的協同作用研究

嚴子偉，劉 黎，孫晉峰，盧 豹，祖慶賀，臧 軍，李德標，侯貴華

(1.江蘇大學材料科學與工程學院，鎮江 212013；2.鹽城工學院，江蘇省新型環保重點實驗室，鹽城 224051；3.徐州中聯混凝土有限公司，徐州 221100；4.鹽城市榮立新型建材有限公司，鹽城 224051)

0 引 言

自水泥出現以來，提高其早期強度，尤其是7 d之前的強度，一直是水泥研究者關注的課題。提高早期強度可縮短建筑工程周期，同時能降低建設成本。硅酸三鈣(3CaO·SiO2, C3S)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3, C3A)是水泥熟料中早強性礦物，提高它們的含量，是公知的提高水泥早期力學強度途徑[1]。然而，提高水泥熟料中C3S的含量，將顯著地增加熟料煅燒的難度。提高熟料中C3A含量，并同時提高石膏含量，雖然能在水泥水化時生成更多的早強性水化產物鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, AFt)，但由于AFt會轉變為單硫型水化硫酸鈣(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O, AFm)，導致水泥后期強度下降[2-4]。另一種提高水泥的早期強度的方法是提高水泥比表面積。但是，近年來人們發現，使用過細水泥配制的混凝土存在易裂縫和收縮大的缺點，這嚴重影響了混凝土的耐久性[5-6]，其主要原因是在水泥水化早期形成了大量的水化硅酸鈣(C-S-H)等膠凝性物質。

研究表明，在水泥水化早期，C3A能與碳酸鈣(CaCO3)反應形成晶體產物—碳鋁酸鈣[7]，且以單碳鋁酸鈣(3CaO·Al2O3·CaCO3·11H2O, Mc)晶體的形式穩定存在[8-9]，延緩類似于AFt向AFm轉變的情況。此外，楊南如等[10]認為在水泥系統中加入CaCO3可使AFt穩定存在。因此，在水泥中協同摻加C3A和CaCO3，除了在本應生成的AFt與C-S-H基礎上，還會生成Mc，提高了早期水化產物的含量，因此早期力學強度得到提升。……