混凝土中钙矾石的研究进展综述
混凝土中钙矾石的重结晶
析 出， 然后 慢慢 长 成 针 棒状 。硅 酸 盐水 泥 中通 常 掺 人 ８ ～ １ 膨胀剂来 制备膨 胀水 泥 。对 于采 用膨 胀水 泥拌 制 的混凝 ２ 土 ， 内部钙矾石的形成主要集 中在 ７ １ 。 其 ～２ 天 钙矾石是一种溶解与结 晶能力很强 的晶体 。无论是用硅酸 盐水泥还是膨胀水泥拌制 的混凝 土 ， 内部早 期形成 的钙矾石 其 并不能稳定存在 ， 它们会 发生溶 解一 重结 晶 ， 当混凝 土处 于潮湿 环境 中则更为 明显 。 对于溶液 中的晶体 ， ｌｉ Ｋｅ ｎ公式提 供 了晶体尺 寸和溶 解度 ｖ
ｒｃ ｙ ｔＵ ｔ ｎａ ｄ ｅ ｐ ｎ ｉｎ ｉ ａｓ ｕ ｅ ｒ ｓ ａ ａ ｉ ｎ ｘ ａ ｓｏ ｓ ｌｏ ｓ ｍｍ ａ ｉｄ ａ ｄ ｓ ｍｅ ｐ ｏ ｌｍｓ ｔ ｅ ｓ ｌ ｅ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｒｅ ｎ ｏ ｒ ｂ ｅ ｏ ｂ ｏ ｖ ｄ ａ ｅ ｐ ｏ ｏ ｅ ．
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混凝土 中钙矾石的重结晶／ 马惠珠等
・３３ ・ ５
混 凝 土 中钙 矾 石 的重 结 晶
马 惠珠 ， 邓 敏， 朱建强
（ 南京工业大学材料科学 与工 程学院 ， 南京 ２ ０ ０ ） １ ０ ９
摘要 钙矾 石是 水泥重要的水化产物之一 ， 也是 铝酸盐类膨胀剂产生膨胀的主要物质 ， 它在 混凝 土 中并不稳 但 定 ， 易发 生重 结晶。提 出了混凝 土中钙矾石 重结晶的理 论基 础 ， 容 并从钙矾石 的溶 解和析 晶两方面探论 了混凝 土 中钙
存在 在硅酸盐水泥水 化开始 的几小 时 内， 矾石常 以１ ５ ， 用于 混凝 土的早 期收 缩补 ．倍 常
偿， 但在硬化后的混凝土 中形成过量 的 Ａ ｔ则会造成混凝 土的 Ｆ， 开裂。在研究后 期钙 矾石形成 的过 程中 ， 出现 了一 系列概念 ， 如 延迟性 钙矾石、 二次钙矾 石及钙 矾石 的重结 晶等 。延 迟性 钙矾 石 指的是早期混凝土 经受 高温处 理后 ， 已经形 成 的钙 矾石 部分 或全部分解 ， 期在 内部再 次逐 渐形成 的钙矾石 。延 迟性钙 矾 后 石 的研究对象 主要是 经高温养 护的水泥 制 品， 其实质 上是一 种 特殊形式 的二次钙矾石ｌ 。钙矾石 的重结 晶指的是混凝 土中早 １ ］
钙矾石对混凝土强度的影响
钙矾石对混凝土强度的影响钙矾石是一种常见的混凝土添加剂，被广泛应用于混凝土工程中。
它能够显著影响混凝土的强度，从而对工程质量产生重要影响。
本文将从不同角度探讨钙矾石对混凝土强度的影响。
一、钙矾石的基本介绍钙矾石，也称为铝钾矾石，是一种含有铝、钾等元素的矿石。
它具有吸湿性、增强性和增稠性等特点，因此被广泛应用于建筑材料行业。
在混凝土中添加钙矾石可以改善混凝土的性能。
二、钙矾石的物理性质钙矾石具有较高的比表面积和较强的吸湿性。
在混凝土中添加钙矾石后，它能够吸收混凝土中的水分，并形成一种胶体物质，填充混凝土中的空隙。
这种填充作用可以提高混凝土的密实性，从而增强混凝土的强度。
1.增强作用：钙矾石具有增强混凝土的作用。
当钙矾石与水分反应时，会生成一种胶体物质，填充混凝土的微孔，从而提高混凝土的密实性和强度。
2.掺量影响：钙矾石的掺量对混凝土强度有一定的影响。
适量的钙矾石可以提高混凝土的强度，但过量添加钙矾石可能会降低混凝土的强度。
3.水胶比影响：钙矾石对混凝土强度的影响与水胶比有关。
较低的水胶比结合较多的水分，使钙矾石有更多的反应时间与水分发生反应，生成胶体物质，从而提高混凝土的强度。
4.龄期影响：钙矾石对混凝土的强度影响随着龄期的延长而增加。
在早期，钙矾石的填充作用较为明显，可以提高混凝土的早期强度；而在后期，钙矾石的强化作用更为明显，可以提高混凝土的长期强度。
四、钙矾石在混凝土中的应用1.提高混凝土的强度：适量添加钙矾石可以提高混凝土的强度，增加混凝土的承载能力，从而提高工程的安全性和耐久性。
2.改善混凝土的抗渗性：钙矾石的填充作用可以减少混凝土中的孔隙和裂缝，提高混凝土的密实性，从而改善混凝土的抗渗性能。
3.增加混凝土的耐久性：钙矾石可以减少混凝土中的氯盐渗透，降低混凝土的氯离子渗透系数，延缓混凝土的碳化和钢筋锈蚀，从而增加混凝土的耐久性。
4.改善混凝土的可加工性：钙矾石的增稠性可以改善混凝土的可加工性，降低混凝土的流动性，提高混凝土的坍落度和均匀性。
钙矾石的物理化学性能与混凝土的耐久性
耀 忠 用化 学纯 物 质 合 成 了钙 矾 石 ，精 测 了钙 矾 石 的 晶
胞 参 数 ，ａ ｌ 、 ２Ａ，ｃ ２ ． １Ａ，他所 测 的钙 矾 石 和 ＝ １ ２ ＝ １ ４
铁 钙 矾 石 的粉 末 衍 射 数据 已被 国际 衍 射 数据 库 接 受 为
标 准 数据 。
近 年 来 ， 一些 研 究 者对 钙 矾 石 晶体 结 构作 了进 一 步研 究 ，归 纳 有两 种 模 型 ： 一种 是 由垂 直 于 Ｃ轴 的层 状 结构 模型 ， 一种 是 柱状 结 构模 型 。 ｏ ｒ 另 Ｍ ｏ ｅ和 Ｔ ｙ ｏ ａ ｌｒ
可 见 钙矾 石 是 一 个 高 结 晶水 的水化 物 。如 果 仔细 地 研 究 铝 柱 结构 水 的分 布 ，便 发 现 它 的表 面 是 一 层 水 的单
分 子层 。因此 ，Ｍ ｈ ａ ｅ ｔ 认 为 ， 由于钙 矾 石表 面 电性 能 的特 殊 而 吸 水肿 胀 是 引起 水泥 石 膨胀 的原 因 。 在 Ｊ ｎ ｓ 介 绍 了钙 矾 石可 以被 各种 离子 取 代 而间沟槽 中有三 个 ［０ 和二 个 ３Ｃ Ｓ Ｈ０分 子 。整 个铝 柱 ［ １ Ｏ ）］。 ２ Ａ （Ｈ ｅ 卜 是带 负 电荷 的 ，而 各
个钙 多面 体则 带 正 电荷 。 在 钙 矾 石 晶胞 中 ， 分 子 的容 积达 ５ ． ７ 水 １ ３ ％，由此
形 成 固溶 体 的研 究 成果 。如 Ａ 。 １ 可被 Ｆ 。 代而 形 ｚ ０ ｅ 取
ｌ ３
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成 ３ ａ －ｅ０．Ｃ Ｓ ２ ２。 ａ Ｏ 可被 Ｃ Ｓ 取代 而 形 Ｃ Ｏ ２３ ａ Ｏ－ Ｈ０ Ｃ Ｓ Ｆ ３ ３ ａ ３ ｉ Ｏ 成 ３ ａ ・１ ３ Ｃ Ｓ ０－２ ｚ 。 席 耀 忠 系 统 地 研 究 了 Ｃ Ｏ － ａ ｉ ３ Ｈ０ Ａｚ ３ ０ ３
钙矾石在混凝土强度中的作用分析
钙矾石在混凝土强度中的作用分析标题：钙矾石在混凝土强度中的作用分析引言：在建筑和工程领域中，混凝土是一种广泛应用的材料。
它的强度是保证建筑物稳定性和使用寿命的关键因素之一。
在混凝土中，添加一些特殊的掺合料可以提高其强度和性能。
钙矾石就是一种常用的掺合料，它在混凝土中起着重要的作用。
本文将深入分析钙矾石在混凝土强度中的作用机制，并提供自己对这一主题的观点和理解。
第一部分：钙矾石的概述1.1 什么是钙矾石钙矾石是一种矿石，其主要成分是矿石中的氧化钙和硫酸钡。
1.2 钙矾石的特性钙矾石具有较高的比重、高度不溶于水和酸性环境等特点。
1.3 应用领域钙矾石广泛应用于混凝土工程，如建筑物、桥梁、道路等。
第二部分：钙矾石对混凝土强度的影响2.1 减少结构内部缺陷由于钙矾石微粒的填充作用，可以填充混凝土中的微小孔隙和空隙，减少结构内部缺陷，从而提高混凝土的强度。
2.2 改善混凝土的物理和化学性质钙矾石作为一种惰性材料，可以稳定混凝土中的化学反应，提高混凝土的稳定性和耐久性，从而增加混凝土的强度。
2.3 增加混凝土的密实性钙矾石微粒的填充作用能够填充混凝土中的孔隙，增加混凝土的密实性，从而增加混凝土的强度。
2.4 提高混凝土的强度指标通过添加适量的钙矾石，可以提高混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗冻性和耐久性等强度指标。
第三部分：钙矾石的使用注意事项3.1 钙矾石的使用比例适当的添加比例是确保钙矾石发挥作用的关键，过高或过低的添加比例都会影响混凝土的性能和强度。
3.2 钙矾石的质量要求钙矾石质量的稳定性和纯度对混凝土的强度产生直接影响，因此选择高质量的钙矾石供应商至关重要。
3.3 钙矾石的施工技术正确的施工技术和工艺可以确保钙矾石在混凝土中的均匀分布，从而发挥其最大的强度作用。
总结和回顾：钙矾石在混凝土强度中的作用是多方面的，包括减少结构内部缺陷、改善混凝土物理和化学性质、增加混凝土的密实性和提高混凝土的强度指标。
然而，在使用钙矾石时需要注意添加比例、质量要求和施工技术等方面，以确保其发挥最佳效果。
钙矾石形成引起石灰改良土膨胀研究
钙矾石形成引起石灰改良土膨胀研究1 概况为了改善土工材料的性能，经常使用诸如石灰、水泥等材料对土进行改良。
在石灰改良土高pH值环境下，矿物活性被激发，引起石膏、芒硝等硫酸盐与改良土发生化学反应，形成钙矾石晶体导致膨胀变形，对改良土体产生不利影响。
钙矾石形成是一个复杂的化学过程，在适宜的碱性环境下，含有钙、铝元素的矿物和发生反应，形成氧硅八面体基本结构单元，一个单元吸收32个水分子，固相体积剧烈膨胀约2.5倍[1]。
钙矾石晶体形成最大的特点就是产生体积膨胀，其影响研究始于混凝土研究领域。
韩宇栋等[2]针对实际工程中混凝土自身材料组成和硫酸盐侵蚀环境各不相同的情况，总结了混凝土硫酸盐侵蚀产物主要有钙矾石(Aft)、石膏、硅灰石膏(TSA)、盐类侵蚀(NaSO4，MgSO4)几类，研究认为当硫酸盐浓度低于0.8%时，主要形成钙矾石导致混凝土膨胀破坏。
该类型铀矿化与钠交代体密切相关，矿体形态一般较为简单。
如芨岭矿床[13]，含矿主要钠交代角砾岩体呈不规则的小岩筒状，矿体形态为大脉状(板状)、透镜状，构造错动小，破坏程度中等常常受断裂控制，数和矿体呈平行雁列式排列分布。
赵如意等[14]对芨岭岩体成矿模式进行了深入研究，认为碱交代型铀矿化的实质是隐爆角砾岩型铀矿。
典型矿床有芨岭矿床、新水井矿床(图4)和20号、26号及墩子沟矿点。
同时，国内外学者也对硫酸盐侵蚀导致改良土膨胀现象进行了研究。
陈四利、宁宝宽[3-4]开展了水泥改良土的环境效应试验研究，对不同离子浓度对水泥土强度的影响进行了试验，分析了硫酸根侵蚀对水泥土的破坏特征，通过扫描电镜研究盐溶液侵蚀作用下水泥土的细观破裂过程。
Sigdel等[5]针对美国俄亥俄州北部硫酸盐侵蚀生成钙矾石引起改良土膨胀的现象进行了研究，认为在硫酸盐侵蚀过程中钙矾石晶体发育是改良土膨胀的主要原因。
Chrysochoou等[6]对20种不同矿物成分的改良土在不同硫酸盐浓度下生成钙矾石及其膨胀的情况进行研究，表明钙矾石晶体形成与孔隙状态分布、改良剂性质以及掺量、改良土中矿物成分以及水、硫酸盐和众多环境因素密切相关，反应条件特殊，需要各项因素综合作用。
混凝土中钙矾石的研究进展综述
[摘要]本文主要从混凝土中钙矾石的结构、在混凝土中的形成机理、性质以及其在混凝土中生长规律五个方面简要综述了国内外钙矾石研究的进展，为以后进一步研究钙矾石作必要的准备。
[关键词]钙矾石；形成机理；生长规律在沿海地区和内陆盐湖地区，混凝土结构物易受SO42－、Na+、Mg2+、Cl-等侵蚀，与其水化物进行固相或液相化学反应生成具有体积膨胀性质的钙矾石、石膏和硅灰石膏等大分子结晶体。
通常认为钙矾石的发育膨胀使混凝土材料开裂，而氯离子(Cl-)使钢筋锈蚀，从而导致结构耐久性的丧失。
在硫酸盐侵蚀下混凝土结构耐久性研究中，对大分子结晶体钙矾石的研究至关重要。
自从1872年W·米契阿里斯首次提出了“水泥杆菌”概念并制得钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O)[1]以来的一个多世纪里，各国学者对钙矾石的研究从未停止。
对钙矾石的研究主要是研究其物相结构、形成机理、特性以及其在混凝土中的生长规律等等，一个多世纪以来虽然对钙矾石的研究取得了一定的进展，但其中有些结论或者成果并不是完全一致的，有的甚至是互相矛盾的。
本文就此对国内外混凝土中钙矾石的研究进展进行简要的综述，为进一步研究钙矾石晶体作必要的准备。
钙矾石是我国对此晶体的称呼，国际通用名称是Ettringite。
1 钙矾石的物相结构一般我们所指混凝土中的钙矾石是指水泥水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)，AFt与天然矿物钙矾石的化学组成及晶体结构基本相同。
钙矾石的分子式是3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，其结晶水的数量与其所处环境湿度有关。
Taylor和Moore等人从微观层次对钙矾石的分子结构进行了研究，他们认为[2]，钙矾石的基本结构单元为{Ca3[Al(OH)6]·12H2O}3+，属三方晶系，呈柱状结构，其折射率为N0=11464，Ne=11458，25℃时的相对密度为117。
钙矾石晶体结构特性以及在其作用下混凝土损伤演化机理的研究的开题报告
钙矾石晶体结构特性以及在其作用下混凝土损伤演化机理的研究的开题报告一、研究背景混凝土作为一种广泛应用于工程领域的建筑材料，在长期的使用中会面临着各种不同形式的损伤，如龟裂、空鼓、碳化等。
其中，硫酸盐侵蚀是混凝土常见的损伤形式之一，传统的防治方法主要是采用化学方法、物理方法或加强混凝土防护性能等手段。
然而，这些方法的效果并不理想，而且在环境保护、节约能源等方面也有一定的局限性。
钙矾石是一种由铝酸盐与钙盐等物质混合制成的固体碱性化合物，具有较强的硫酸盐吸附及混凝土抗硫酸盐侵蚀能力。
因此，将钙矾石应用于混凝土防护中，可以有效改善混凝土的耐久性和抗硫酸盐侵蚀性能。
因此，钙矾石在混凝土领域中的应用具有远大的应用前景和发展空间。
二、研究内容和目的本研究将围绕钙矾石的晶体结构特性和在其作用下混凝土损伤演化机理这两个方面展开研究。
具体内容包括以下几个方面：1.分析钙矾石的晶体结构特性和物理化学性质，探究其对硫酸盐的吸附能力和混凝土防护性能的影响。
2.通过实验研究，观察钙矾石与混凝土之间的相互作用，探究钙矾石对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响。
3.采用微观分析方法研究混凝土在钙矾石作用下的损伤演化机理，探究其与钙矾石的作用机制及其相关因素之间的关系。
通过以上研究，旨在深入了解钙矾石在混凝土领域的应用机制，为混凝土的防护提供一种更加有效的方法。
三、研究方法和技术路线本研究采用实验和数值模拟相结合的方法来研究钙矾石晶体结构特性以及其在混凝土中的作用机制和相关因素。
具体技术路线可分为以下几个步骤：1.制备钙矾石晶体，分析钙矾石的晶体结构特性和物理化学性质。
2.制备混凝土试样，并进行硫酸盐侵蚀实验，探究钙矾石对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响。
3.采用光学显微镜、扫描电子显微镜等技术对混凝土试样进行微观观察和分析，探究混凝土在钙矾石作用下的损伤演化机理。
4.通过有限元数值模拟方法研究钙矾石在混凝土中的分布状态及其对混凝土力学性能的影响。
钙矾石的物理化学性能与混凝土的耐久性
钙矾石的物理化学性能与混凝土的耐久性游宝坤（中国建筑材料科学研究院）摘要：本文综合介绍国内外学者对钙矾石的物理化学性能的研究成果，讨论矾石对水泥混凝土物理力学性能及其耐久性的影响，对正确使用混凝土膨胀剂、膨胀－自应力水泥等特种混凝土具有指导意义。
关键词：钙矾石，延迟钙矾石、低硫铝酸钙、耐久性一、前言在我国建筑工程中，常用到混凝土膨胀剂、膨胀型防水剂、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、低热微膨胀水泥、明矾石膨胀水泥和快硬早强水泥等特种混凝土。
据不完全统计，各种混凝土膨胀剂年销量近30万吨，以平均掺量40kg/m3计，折合补偿收缩混凝土约750万m3，其他膨胀－自应力水泥和早强水泥年销约20万吨，以每立方混凝土水泥用量380kg计，折合混凝土量约53万m3，总计约800万m3/年。
这些膨胀剂或膨胀－自应力水泥均以钙矾石（C3A·3CASO4·32H2O）为膨胀源或早强水化物。
工程界对如何正确使用这些特种混凝土，并对它们的耐久性十分关注。
学术界对延迟钙矾石的生成条件及其可能带来的破坏开展了讨论。
这就涉及钙矾石的生成条件及其物理化学性能等根本问题。
作者根据国内外学者较一致的研究成果，撰写成本文，可供读者参考。
二、钙矾石的晶体结构1892年Michaelis通过硫酸铝溶液与石灰水反应，制备了针状棱柱体，其化学成份为3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O 的矿物，并提出硅酸盐水泥混凝土受硫酸盐浸蚀的原因是由于在混凝土中形成了这种“水泥杆菌”［1］，其后，许多研究者论证了钙矾石的组成为C3A·3CASO4·32H2O，其结晶水含量与环境湿度有关。
这种三硫酸盐型的水化硫铝酸钙与天然矿物钙矾石基本相同，因而人们又称它为钙矾石。
钙矾石的外形是六方柱状或针状。
1936年，Bannister对钙矾石的晶体结构进行研究认为：它的六方晶包含有两个分子的C3A·3CaSO4·31H2O,a0=b0=11.10埃，C0=21.58埃。
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[摘要]本文主要从混凝土中钙矾石的结构、在混凝土中的形成机理、性质以及其在混凝土中生长规律五个方面简要综述了国内外钙矾石研究的进展，为以后进一步研究钙矾石作必要的准备。
[关键词]钙矾石；形成机理；生长规律在沿海地区和内陆盐湖地区，混凝土结构物易受SO42－、Na+、Mg2+、Cl-等侵蚀，与其水化物进行固相或液相化学反应生成具有体积膨胀性质的钙矾石、石膏和硅灰石膏等大分子结晶体。
通常认为钙矾石的发育膨胀使混凝土材料开裂，而氯离子(Cl-)使钢筋锈蚀，从而导致结构耐久性的丧失。
在硫酸盐侵蚀下混凝土结构耐久性研究中，对大分子结晶体钙矾石的研究至关重要。
自从1872年W·米契阿里斯首次提出了“水泥杆菌”概念并制得钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O)[1]以来的一个多世纪里，各国学者对钙矾石的研究从未停止。
对钙矾石的研究主要是研究其物相结构、形成机理、特性以及其在混凝土中的生长规律等等，一个多世纪以来虽然对钙矾石的研究取得了一定的进展，但其中有些结论或者成果并不是完全一致的，有的甚至是互相矛盾的。
本文就此对国内外混凝土中钙矾石的研究进展进行简要的综述，为进一步研究钙矾石晶体作必要的准备。
钙矾石是我国对此晶体的称呼，国际通用名称是Ettringite。
1 钙矾石的物相结构一般我们所指混凝土中的钙矾石是指水泥水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)，AFt与天然矿物钙矾石的化学组成及晶体结构基本相同。
钙矾石的分子式是3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，其结晶水的数量与其所处环境湿度有关。
Taylor和Moore等人从微观层次对钙矾石的分子结构进行了研究，他们认为[2]，钙矾石的基本结构单元为{Ca3[Al(OH)6]·12H2O}3+，属三方晶系，呈柱状结构，其折射率为N0=11464，Ne=11458，25℃时的相对密度为117。
钙矾石的构造式为[Ca6A l2(OH)12·24H2O]·(SO4)3·2H2O，其离子式为{Ca6A l2(OH)12·24H2O}6+·(SO4)2-3·2H2O。
每个晶胞中，由平行于C轴的{Ca6A l2(OH)12·24H2O}6+构成钙矾石基本结构单元柱，其柱芯是铝氧八面体[Al(OH)6]3-，空间群为P31C，柱状单元可重复的距离为1017。
钙矾石的基本结构就是沿纵轴具有两倍的柱状结构，所以在长1017埃中有6个Ca原子，每个Ca原子外面有4个水分子配位，共有24个水分子，定向排列呈柱状，平行于总轴外侧有四个沟槽，其中3个沟槽各有一个硫SO42－，另一个沟槽中含有两个水分子。
还有一种与钙矾石有关的晶体是单硫型水化硫铝酸钙(C3A·CaSO4·12H2O，简称AFm)，该晶体结构[9]在第五届东京会议上已被确定，它属六方板状相，N0=1154，Ne=11488，双折射01016，20℃时的相对密度为1195，主层结构为[Ca2Al(OH)6]-22，层间由SO42－和6个H2O构成，每个钙原子和水分子连接形成Ca2Al(OH)6·2H2O[224]。
游宝坤和席耀忠等一些学者认为[3]，钙矾石是一个族相，在硬化体水泥浆体中实际存在的钙矾石是一个含有其他离子相如SiO2，Fe2O3等的固溶体。
2钙矾石的形成机理研究混凝土在复杂环境中的钙矾石形成机理，首先要了解和掌握钙矾石的制备。
目前通过实验手段制备纯钙矾石的方法主要有以下3种：第一种是反应溶液法。
彭家惠、楼宗汉在研究钙矾石形成机理时[7]就用此法制备了钙矾石。
以AR级Ca(OH)2，Al2(SO4)3·18H2O为原料，按下列反应方程合成：Al2(SO4)3·18H2O+6Ca(OH)2－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O第二种是AFm转化法。
先是合成AFm[9]，1步用自蔓延(SHS)法合成CA，第2步合成AFm，称取适量CaO·CaSO4·12H2O和CA湿磨(WPC=0。
14)，置于密封瓶中，在40℃下水化7d，每天定时碾磨，水化后样品经60℃烘干，产物为AFm;然后由AFm转化成AFt，AFm加水和足量石膏转化为AFt，反应方程为：C3A·CaSO4·12H2O+2CaSO4+20H2O－C3A·3CaSO4·32H2O第三种是铝酸钙(CA)转化法[10]。
按1∶1的摩尔比将Al2O3和CaO混匀，并在1200℃烧结反应完全(矿物主要为CA)，研磨后再与适量的CaO和CaSO4·2H2O配合加水反应120h，即得所需的钙矾石样品，反应满足下列方程：CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－3C3A·3CaSO4·32H2O混凝土中形成钙矾石的反应要复杂的多，形成钙矾石的反应既包含液相反应，也包含固相反应。
目前工程领域中使用的各种膨胀剂和膨胀水泥，在它们的水化过程中，形成钙矾石的反应主要有下列3种：3C3A+3(CaSO4·2H2O)+26H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2OC3A+3(CaSO4·2H2O)+2Ca(OH)2+24H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O3C3A·CaSO4+8CaSO4+6CaO+96H2O－3(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)彭家惠、楼宗汉采用液相离子浓度测定与固相物相分析的方法，分析了离子浓度变化规律与钙矾石形成的关系。
他们认为[7]：上述3种类型的反应，都经历相同的反应过程———水泥加水后，其矿物与石膏快速溶解产生Ca2+、SO42－、OH-等离子，形成钙矾石过饱和溶液，这些离子通过浓差扩散聚集在一起，按照下列3步反应过程形成钙矾石：第一步：AlO2-+2OH-+2H2O－[Al(OH)6]3-第二步：2[Al(OH)6]3-+6Ca2++24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}6+第三步：{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO42－+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)3·2H2O石云兴、王泽云等认为[4]，钙矾石的形成由水泥石孔隙中液相Ca2+、AlO2-、SO42－和OH-的含量来决定，其平衡常数以下式来表示：Kp=[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O][Ca2+]6[SO42－]3[OH-]4[AlO2-]2[H2O]29他们认为[4]，AFt的形成由上式中四种离子的浓度积来决定，其中Ca2+是6次方的关系，AFt的组成中，需要的Ca2+的量很大，因此Ca2+浓度是一主要的因素。
王玲[11]也认为，CA是形成钙矾石的先决条件，限制CA的含量就相当于减小了形成钙矾石的可能性。
W。
Prince、M。
Espagne等研究[12]也表明，仅仅提供硫酸根离子的硫酸盐对钙矾石的形成没有促进作用，因为大量钙离子的存在是必要的。
而王智，郑洪伟等认为[5]，钙矾石的形成取决于液相pH值(即OH-浓度)，而不一定取决于Ca2+浓度。
3 钙矾石的特性3。
1关于钙矾石的膨胀性膨胀性是钙矾石最大的特性，正因为如此各国学者孜孜不倦对其进行研究和探讨。
利用水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成钙矾石使固相体积增大约120%的膨胀来制造膨胀水泥广泛应用于工程，就是钙矾石膨胀特性的利用。
国内外学者对钙矾石的膨胀机理进行了研究，但由于影响因素复杂以及实验条件等限制，对钙矾石的膨胀机理尚未完全弄清楚。
游宝坤等查阅大量国内外学者对钙矾石膨胀特性的研究论文，总结出3点结论[3]：a)膨胀相是钙矾石，在水泥中有足够浓度的CaO、Al2O3和CaSO4下均可生成钙矾石，形成膨胀，并不一定要AFm通过固相反应转化为钙矾石才能膨胀。
b)在液相CaO饱和时，铝盐不易溶出SO42－、通过固相反应或原地反应形成针状钙矾石，其膨胀力发挥较迅速;在液CaO不饱和时，反应物以离子状态存在，通过液相反应形成柱状钙矾石，其膨胀力发挥较缓慢，但有足够数量钙矾石形成时，也产生体积膨胀，而且膨胀较大。
c)在膨胀原动力方面，Mahta等在1973年提出的吸水肿胀理论;随着研究的深入，又出现2种理论假说：一种是晶体生长压力理论，另一种是胶体均匀膨胀理论。
具体假说如下[13]：1)吸水肿胀理论：AFt可以以胶体或结晶体形式存在。
当孔溶液中存在Ca2+、硫酸根离子、、OH-，AFt更倾向于以微晶态形式存在。
由于周围环境的作用，AFt表面带负电。
由于静电引力的作用，导致AFt吸附水分子而引起混凝土产生膨胀。
一定温度下，AFt较强的吸水性进一步为上述假说提供了证据。
当湿度小于90%时，AFt吸水很小;当湿度为90%时，AFt吸水114%;当湿度为95%时，AFt吸水916%。
2)AFt晶体生长理论：认为混凝土孔溶液中的离子与固体颗粒进行反应生成AFt时，固相体积增大。
随着AFt的各向异性生长，结晶压开始产生，膨胀出现。
AFt倾向于在受限较小的方向生长。
在界面区预先形成的微裂纹上AFt晶体的生长，进一步扩大了裂纹，从而引起明显的膨胀。
这种假说将钙矾石膨胀归结为原地化学反应和晶体的各向异性生长所产生的结晶压。
3)浆体均匀膨胀理论：当水泥浆体出现膨胀时，由于集料与浆体界面区之间的结合在整个水泥原料体系中相对薄弱，因而，导致集料周围优先出现裂缝。
随后，新结晶的AFt迅速填满这些裂缝，形成AFt带，从而引起浆体的均匀膨胀，并最终导致整个混凝土体系的膨胀开裂。
根据这种理论，AFt带的形成并不直接贡献于明显的膨胀。
游宝坤3对几种膨胀水泥和UEA水泥进行X射线和电镜分析，认为在水泥孔隙存在钙矾石结晶体，其结晶生长力能产生体积膨胀，更多的是在水泥凝胶区中生成难以分辨的凝胶状钙矾石，游宝坤同意Mehta和刘崇熙的意见，由于钙矾石表面带负电荷，它们吸水肿胀是引起水泥石膨胀的主要根源，但他还认为结晶状钙矾石对孔隙产生的结晶压对水泥石的体积膨胀也产生作用，而前一种膨胀驱动比后一种大得多。
游宝坤这一观点把结晶膨胀假设和吸水肿胀理论统一起来。
莫样银等认为[13]：受限空间上的原地化学反应是膨胀产生的根本原因，只要以上两个条件同时满足，AFt结晶生长必然会引起意外的膨胀。