硫酸盐侵蚀过程中石膏相生成条件的研究
混凝土硫酸盐侵蚀过程及主要产物研究进展
相应 不同， 尤其是钙矾石 的生长特性 和物理 力学性 能仍需要进一步的研究 。 针对硫 酸盐 侵蚀机 理 ， 实际工 程中采用的一些抗硫 酸
盐 侵 蚀 措 施 具 有 良好 的效 果 。 关 键词 ： 酸 盐 侵 蚀 ； 坏 机 理 ； 矾 石 硫 破 钙
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｅｅ ｏ ａｉｎ ｏ ｏ ｃ ｅｅ ｉ ｕｆｔ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｎ ｈ ｄ ａ ｃ ｓｏ ｅｅ ｒｈ ｏ ｒｗｉｇ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｏ ｒ ｄ ｔ ｓｒ ｃ ： ｅｄ ｔｒ ｒｔ ｆｃ ｎ ｒｔ ｎ ｓｌａｅｅ ｖｒ ｎ ｎｓａ ｄ ｔｅ ａ ｖ ｎ ｅ ｆｒｓａ ｃ ｎ ｇｏ ｎ ｈ ｒｃｅｉｔ ｆｐ ｏ ｕｃｓ ｉ ｏ ｃ
１ 石膏腐 蚀 ． ２
在水泥 中加 入石膏可 以对 水泥起到 调凝 、控制干
缩和促进强度发 展的作用 ，但是 石膏 的量 必须合理控 制， 否则也会 引起 内部 侵蚀破坏 。
当混凝 土处 于硫 酸盐环境 中 ， 酸根离 子渗入混
石 、 膏 和氢氧 镁石１ 这 些 过程 都 会 降低 孔溶 液 ｐ 石 ２ １ ， Ｈ
酸钙（Ａ 反应可 以生成钙 矾石 （ｔｉｇ ｅ ； 酸钠 侵蚀 Ｃ） ｅ ｒ ｉ ）硫 ｔｎ ｔ 可 以生成钙矾石 和石膏 ；硫 酸镁 的侵蚀 可以形成钙矾
混凝土 中产生极 大的膨 胀应力 ， 使结 构开裂破坏 。 这其
混凝土硫酸盐侵蚀机理及影响因素
小于 0. 45、C3 S含量低于 8%的混凝土是相对安全 的 。文献 [ 12 ]认为 ,在硫酸钠环境下 ,水胶比低 ,有利 于抗侵蚀 。如水灰比 0. 5 和 0. 35, 浸泡时间为一 年 ,强度减少分别为 39%和 26%。但在硫酸镁环境 下 ,水胶比低 ,似乎加重了硫酸盐侵蚀 ,如水灰比 0. 5和 0. 35,强度减少分别为 62%和 81%。对于掺有 活性掺合料的水泥也得到类似的结果 。 2. 2 外部因素 2. 2. 1 硫酸根离子浓度
钙矾石的生成被认为是体积增加了 2. 5 倍 ,导 致膨胀应力的产生 ,而使混凝土开裂破坏 ,混凝土的 开裂又使硫酸根离子更容易渗透到混凝土内部 ,产 生恶性循环 。但对钙矾石的膨胀机理至今仍未清 楚 ,有人认为钙矾石的结晶压力导致了膨胀压力 ;也 有人认为是由于结晶差的钙矾石在碱性环境下吸水 膨胀导致了膨胀压力 [ 5 ] 。钙矾石生成的速度与铝 酸根的来源有很大的关系 ,在很多情况下 ,钙矾石形 成的速度由含铝相的溶解速度所决定 [ 6 ] 。钙矾石 形成的量与膨胀之间的关系还没有得到一个很好的 相关性 [ 4 ] 。 1. 4 C2S2H 和碳硫硅钙石 (CaSiO3 ·CaSO4 ·CaSO3 ·15H2 O )
硬化混凝土在硫酸盐溶液中石膏的形成可由化 学方程式 ( 1)和 ( 2)表示 。有观点认为石膏的形成 引起膨胀 ,体积变为原来的 1. 2倍 ,使混凝土受到膨 胀压力的作用 。为研究石膏的形成是否产生膨胀 , 必须排除钙矾石的影响 。B ingTian[ 1 ]用 5%硫酸盐 溶液浸泡 C3 S表明 ,浸泡有 4周的潜伏期 ,潜伏期一 过 , C3 S便以较大的速率膨胀 ,浸泡至 230 天 ,膨胀 达到 1. 05%。M anusanthanam[ 2 ]的试验结果同样表 明 ,在 4. 44%硫酸钠中浸泡 C3 S存在潜伏期 , 32 周 前膨胀很小 , 32周后开始膨胀 ,浸泡至 41周膨胀为 0. 22%。也有观点认为石膏的形成并不引起膨胀 , Hansen[ 3 ]认为氢氧化钙和硫酸根离子由通过 - 溶液 机理在毛细孔中形成固态石膏 ,不可能占有比孔隙 体积和溶解并参加反应的固态氢氧化钙体积之和更 大的体积 , M ather[ 1 ] 支持 Hansen 的观点 ,他认为石 膏是硫酸根离子和钙离子由通过 - 溶液机理生成 。 普遍都认为石膏的形成导致混凝土刚度 、强度的降
混凝土抗硫酸盐腐蚀机理与防治策略探究
混凝土抗硫酸盐腐蚀机理与防治策略探究1、硫酸盐侵蚀混凝土劣化机理当环境中的硫酸盐离子进入水泥石内部以后，会与水泥石中的一些固相发生化学反应，生成一些难溶物引起的。
这些难溶物一般强度很低，并且在生成时会产生体积膨胀，引起混凝土的开裂、剥落和解体，此外还会使水泥石中的CH和C-S-H等组分溶出或分解，使混凝土失去强度和粘结力。
混凝土硫酸盐侵蚀主要有以下几种[1][2]。
1.1钙矾石膨胀破坏环境中的SO42-会与水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙（钙矾石，3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O）。
钙矾石是一种溶解度非常低的盐类矿物，即使在石灰浓度很低的溶液中也能稳定存在。
钙矾石晶体会结合大量的水分子，其体积比水化铝酸钙增加了2.2倍。
并且钙矾石在析出时会形成及其微细的针状或片状晶体，在水泥石中产生很大的内应力，引起混凝土结构破坏。
1.2石膏膨胀破坏当SO42- 大于1000mg/L时，同时水泥石的毛细孔被饱和石灰溶液填充的情况下，会有石膏晶体析出：Ca（OH）2+2H2O→CaSO4·2H2O+2OH-生成的CaSO4·2H2O体积增大1.24倍，导致混凝土内部膨胀应力增加而破坏；同时消耗了水泥水化生成的CH，使胶凝物质分解失去强度。
若水泥处于干湿交替状态，即使SO42-浓度不高，也往往会因为水分蒸发而使侵蚀溶液浓缩，石膏结晶侵蚀成为主导因素。
1.3MgSO4溶蚀-结晶破坏MgSO4破坏是最严重的一种，即使掺硅灰的混凝土也难以抵抗MgSO4的侵蚀。
因Mg2+与SO42-均为侵蚀源，二者相互叠加，构成严重的复合侵蚀。
除石膏或钙矾石的膨胀破坏外，还会使氢氧化钙转化为氢氧化镁，降低碱度，破坏C-S-H水化产物稳定存在的条件，使C-S-H分解，造成水泥基材强度与粘结性损失。
1.4碳硫硅钙石溶液-结晶型破坏在硫酸盐腐蚀过程中还会产生碳硫硅钙石（CaSO3·SCaSO4·CaSiO4·15H2O），其生成途径有两种，一是C-S-H与硫酸碳酸盐直接反应生成，二是由钙矾石过度相逐渐转变而成[3]。
抗硫酸盐腐蚀型混凝土
混凝土抗硫酸盐侵蚀研究作者摘要：本文介绍了混凝土硫酸盐侵蚀破坏的机理和分类以及混凝土硫酸盐侵蚀的影响因素。
主要综合说明了5种判断硫酸盐侵蚀混凝土的检验方法：快速法；膨胀法；干湿循环法I;干湿循环法II;氯离子渗透试验。
提出了4种改善方法：合理选择水泥及掺合料品种；提高混凝土密实性；采用高压蒸汽养护；增设必要的保护层。
Summary：This paper introduces the mechanism and classification of erosion of concrete sulfate and influence factors of concrete sulfate attack.5 methods for the inspection of sulfate attack concrete are described:Express method;Plavini;dry wet cycling method I;Dry wet cycling method II;Chloride ion penetration test.4 improvement methods are proposed:Reasonable selection of varieties of cement and admixture;Improve the density of concrete;High pressure steam curing;Add the necessary protective layer.关键词：硫酸盐侵蚀混凝土改善方法影响因素Key word： Sulfate attack Concrete Improvement method Influential factors一、研究背景自混凝土产生以来，就以其原材料来源广泛、强度高、可塑性好、成本低等优点被普遍应用在房建工程、桥梁工程、还有水利及其它工程中，随着社会的发展和科学技术的进步，环境污染也成为了人类面临的一大重要问题，在空气和水中都产生了大量的腐蚀性的物质，给混凝土结构的使用寿命带来了严峻的考验。
混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法
混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法标题：混凝土中硫酸盐侵蚀原理与防治方法引言：混凝土是现代建筑中广泛使用的重要建材之一，但在某些情况下，混凝土表面会遭受到硫酸盐的侵蚀，导致结构衰败和损害。
本文将深入探讨混凝土中硫酸盐侵蚀的原理，以及一些有效的防治方法。
一、硫酸盐侵蚀的原理1. 混凝土中的硫酸盐来源1.1 大气中的硫化物：例如来自大气污染物的二氧化硫，会在空气中与水反应生成硫酸根离子。
1.2 地下水和土壤中的硫酸盐：地下水和土壤中的硫酸盐通常来自含有硫酸盐的酸性岩石，或者是由人为原因引起的，如污水渗入土壤或含硫污染物的倾倒。
2. 硫酸盐对混凝土的侵蚀作用2.1 硫酸盐与水反应：硫酸盐在混凝土中与水反应生成硫酸，使混凝土中pH值下降，同时释放出大量的氢离子。
2.2 硫酸离子的腐蚀作用：硫酸离子对混凝土中的水化产物、钙铝硅酸盐胶凝材料和钢筋等产生腐蚀作用，导致混凝土的体积膨胀、强度降低，进而引发开裂、剥落和结构损坏。
二、混凝土中硫酸盐侵蚀的分类为了更好地认识混凝土中硫酸盐侵蚀的特点和严重程度，我们将其分为三个等级：1. 轻度硫酸盐侵蚀：混凝土表面出现轻微腐蚀现象，无明显损害。
2. 中度硫酸盐侵蚀：混凝土表面出现腐蚀现象，开裂和表面剥落明显，并且强度降低。
3. 重度硫酸盐侵蚀：混凝土表面严重腐蚀，大面积剥落和破坏，失去正常的结构强度。
三、混凝土中硫酸盐侵蚀的防治方法1. 选用合适的混凝土配方：在混凝土原材料中添加硫酸盐抑制剂，合理调整水灰比和骨料的优选，以提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。
2. 表面保护措施：2.1 表面涂层：使用耐酸碱的涂层材料，如环氧树脂、聚氨酯等，形成一层防护膜，防止硫酸盐的进一步侵蚀。
2.2 防水材料：混凝土表面涂覆防水材料，减少水的渗透，以降低硫酸盐的侵蚀。
3. 抗渗措施：3.1 高性能混凝土：采用高抗渗混凝土，减少水分渗透，降低硫酸盐的侵蚀。
3.2 改善混凝土工艺：优化混凝土制作和施工工艺，减少混凝土产生裂缝的可能性，避免硫酸盐通过裂缝侵蚀混凝土。
硫酸盐侵蚀试验整理
大部分的土壤中含有硫酸盐，以石膏(CaSO4.2H20)的形式存在(一般以S04计含0.01%一0.05%)，此含量对混凝土无害。
在正常温度下，石膏在水中的溶解度很有限。
地下水中硫酸盐浓度较高，通常是由于存在硫酸镁、硫酸钠和硫酸钾所致;农村土壤和水中常常含有硫酸馁。
用高硫煤为燃料的锅炉和化学工业的排放物中可能会含有硫酸。
沼泽、采矿坑、污水管中有机腐殖物的分解会生成H2S，H2S会由于细菌的作用转变成硫酸。
混凝土冷却塔的用水，可能会由于水的蒸发而含有高浓度的硫酸盐。
因此在自然水和工业水中，硫酸盐的侵害不容忽视。
从硫酸根的来源看，混凝土的硫酸盐侵蚀可分为内部和外部侵蚀。
内部侵蚀是由于混凝土组分本身带有的硫酸盐引起的，而外部侵蚀是环境中的硫酸盐对混凝土的侵蚀。
外部侵蚀可分为两个过程:(1)由环境溶液进入混凝土孔隙中，这是一个扩散过程，其速率决定于混凝土的抗渗性;(2)内部SO42-与其他物质的反应过程。
近年来，由于含硫酸盐外加剂及含硫酸盐集料的大量采用，内部硫酸盐侵蚀也成为研究热点。
与外部侵蚀相比，内部侵蚀的化学实质也是SO42-与水泥石矿物的反应，但由于SO42-来源不同，内部侵蚀又具有与外部侵蚀不同的特点，内部侵蚀中，母体内部的SO42-从混凝土拌和时就己存在，不经过扩散即可与水泥石中的矿物发生侵蚀反应，而SO42-的浓度随反应的进行而减少，因此侵蚀速率则随母体龄期增长而趋于降低。
本课题重点探讨由外部引起的侵蚀。
水泥混凝土受侵蚀破坏主要是水泥石的受侵蚀破坏。
在水泥侵蚀破坏诸多类型中，产生的侵蚀内因基本一致，但以外部侵蚀介质的硫酸盐，镁盐侵蚀最为严重。
所以，进行水泥混凝土的抗硫酸盐，镁盐侵蚀，对提高普通水泥混凝土的抗侵蚀研究具有代表性和普遍性。
①离子的影响Bonen和cohen[曾调查过硫酸镁溶液对水泥浆的影响，提出镁离子最初在暴露面上形成一层氢氧化镁沉淀。
因为其溶解度低，镁离子不易通过这层膜深入其内部，但应加以注意的是，氢氧化镁的形成消耗了大量的ca(oH)2，其浓度的下降使得溶液的PH值下降，为了保持稳定性，C-S-H凝胶释放出大量的到周围的溶液中，ca(oH)2来增加PH值，这最终导致C-S-H凝胶的分解，在侵蚀的高级阶段，C-S-H凝胶中的Ca2+能够完全被Mg2+完全替代，形成不具有胶结性的糊状物。
硫酸盐腐蚀
3. 混凝土硫酸盐侵蚀的研究状态
目前，关于硫酸盐侵蚀的研究大部分都 集中在对混凝土的材料层次的研究上。迄 今为止，国内外学者主要进行的实验研究 有：1对腐蚀环境下钢筋锈蚀机理、锈蚀后 钢筋力学性能；2受腐蚀钢筋与混凝土之间 粘结性能；3受腐蚀钢筋混凝土构件的抗压， 抗剪等承载力研究；等等。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4. 试验构思
1.硫酸盐侵蚀的基本原理
（2）水化硫铝酸钙的生成 当SO42-离子浓度较低时，与水泥中的高碱水化硫 铝酸钙反应生成体积膨胀的水化硫铝酸钙针状 结晶，反应可表示为：
当SO42-离子浓度较高时，会有石膏析晶出现。
2. 对结构抗力的影响
硫酸盐腐蚀生成具有膨胀性的腐蚀产 物，在混凝土内部产生内应力，当其内应 力超过混凝土的抗拉强度时，就使混凝土 产生开裂、剥落等现象，从而使混凝土因 强度和粘结性能的丧失而发生破坏，使结 构抗力衰减。
4. 试验构思
C.采用加速试验法与常规试验法进行对比试验； D.混凝土后期体积测定； 5.实验计算方法 A.通过测定构件体积变化根据已有的膨胀率的计算 模型计算膨胀内应力 B.使用仪器测定：1膨胀应力测定仪、压力传感器、 电阻应变仪、2膨胀压力传感器
谢谢！
相关知识链接
做的较多的实验： 1、可渗透混凝土试块的硫酸盐腐蚀的模拟实验。 2、采用替换构件方法进行硫酸盐介质环境中长期工作混凝土受 弯构件试验。 3、采用构件对比法测试硫酸盐腐蚀后的抗压，抗剪，等受力性 能测试。 膨胀机理：混凝土体积的膨胀主要是由于环境介质中的液相物 质渗入混凝土中，与混凝土中的水化产物发生化学反应，在混凝 土内部产生了难溶而又体积膨胀的新物质。
Kelham系统地研究了不同水泥组分对水化硫铝酸钙生成引起混 凝土膨胀率的影响，在综合考虑水泥比表面积主要成分的基础上， 建立了预测混凝土构件在90摄氏度养护12h后混凝土膨胀率的计 算模型。
水泥砂浆抗硫酸盐腐蚀的研究
水泥砂浆抗硫酸盐腐蚀的研究摘要：作为基础设施建设的重要基础材料的水泥混凝土，在研究及设计方向已不再单纯以强度为主要标志，而是向强度及耐久性方向综合发展。
硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性的一个重要内容，在此背景下，本文提出以掺矿粉和氟石膏的超硫水泥砂浆为研究对象，与传统硅酸盐水泥进行试验对比研究，从抗蚀系数、膨胀率指标面上分析超硫水泥的抗硫酸盐侵蚀性能，以期开发出以掺入矿物掺合料为特征的高性能水泥体系。
关键词：高性能水泥；耐久性；硫酸盐侵蚀Abstract: This paper presents the study to the ultra slag cement and fluorgypsum sulfur cement mortar, comparative study of traditional portland cement, ultra-sulfur cement resistance to sulfate corrosion coefficient, swelling index surface erosion performance in order to develop a high-performance cement system characterized by the incorporation of mineral admixtures.Key words: high-performance cement; durability; sulfate attack1 引言传统的硅酸盐水泥在生产过程中，不仅要消耗大量的资源和能源，而且会造成严重的环境污染。
要与不断扩大的工程发展规模相适应，最好大力开发以掺入矿物掺合料为特征的高性能水泥体系，以解决硅酸盐水泥生产中存在的资源、能源消耗高，有害气体排放量大以及耐久性差等问题。
2. 实验内容2.1制作水泥砂浆试件2.1.1实验原料实验材料为超硫水泥即硅酸盐水泥+矿粉+石膏配制的新型水泥，所用原料皆为正规厂家生产的合格产品。
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硫酸盐侵蚀过程中石膏相生成条件的研究The condition of the formation of gypsumin sulfate attack内容摘要硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的一个重要因素，实际工程由于硫酸盐侵蚀引起的混凝土结构未到服役寿命就产生各种破坏的案例非常多，为了防治硫酸盐侵蚀对基础设施的腐蚀破坏，确保安全生产，对混凝土硫酸盐侵蚀的相关问题进行深入的探讨和研究尤为必要。
本文在国内外研究的基础上，对硫酸盐侵蚀中的石膏型硫酸盐侵蚀做了进一步的研究，设置了CaO-SO3-Na2O-H2O体系在不同pH 值条件下进行反应，以此来模拟硫酸盐侵蚀中石膏的形成环境，进而探究石膏的形成条件。
关键字：硫酸盐石膏相 pHAbstractSulfate attack is an important factor which influences the durability of concrete. The cases of damaged concrete before its service life due to sulfate attack areoften recorded in the actual structures. In order to prevent the damage caused by sulfate attack to the infrastructure, and ensure the safety in production, a further study and research on sulfate attack in concrete is necessary. In this paper, a further research on the problem of gypsum in sulfate attack on the basic of research results at home and abroad is carried out. In order to simulate the forming of gypsum in sulfate environment, a CaO-SO3-Na2O-H2O system is set to react and form gypsum under the condition of different pH value.Key words: sulfate attack gypsum; ph硫酸盐侵蚀过程中石膏相生成条件的研究The condition of the formation of gypsum in sulfate attack混凝土是重要的建筑材料 , 用途十分广泛。
在正常使用条件下，混凝土的耐久寿命一般为 50～70年，高性能混凝土可达100年以上[1]。
然而现实中混凝土多孔的材料特性，为自然界中各种离子的侵蚀提供了天然通道，因此耐久性不足是常用的普通混凝土的主要缺点之一。
水泥混凝土耐久性指的是处于一定环境条件下的混凝土构件抵抗环境中的有害作用而长期持久服役的能力。
因环境作用的多样性，对混凝土耐久性的研究涉及的内容很多，其中最主要的有混凝土钢筋锈蚀的防护、混凝土防冻融循环作用损伤、硫酸盐侵蚀机理、碱集料反应病害治理等[2]。
硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的一项重要因素，同时也是影响因素最复杂、危害性最大的一种环境水侵蚀[3]。
引起硫酸盐侵蚀的因素比较复杂，对混凝土构件造成的危害也较大。
硫酸盐侵蚀按照硫酸根的来源可以分为内部硫酸盐侵蚀和外部硫酸盐侵蚀。
内部硫酸盐侵蚀主要是由于采用的含有硫酸盐的集料在混凝土内部与水泥水化产物发生反应而引起内部侵蚀和由于高温养护出现的延迟钙钒石膨胀而引起的硫酸盐侵蚀；通常所说的硫酸盐侵蚀主要是指外部环境中硫酸根离子与硬化水泥浆体中的水化产物发生反应导致混凝土结构产生破坏。
通常来说，引起混凝土结构破坏的硫酸盐侵蚀主要是由于遭受了含硫酸盐的土壤、地下水、流动水等的腐蚀作用，因此外部硫酸盐侵蚀是一直是国内外关注较多并研究较为热门的问题。
当混凝土结构暴露在含有硫酸盐的环境中，外部的硫酸根离子通过扩散、迁移进入混凝土结构，并与硬化水泥浆体中的水化产物发生反应，最终导致混凝土结构发生破坏。
很多混凝土结构未到服役寿命就产生各种非力学原因引起的破坏，导致高昂的混凝土维修费，因此混凝土的硫酸盐腐蚀问题受到愈来愈多的关注[4~7]。
目前的实验室条件下的硫酸盐侵蚀试验中都是加速测试，大部分的研究都是在高浓度、高温、高pH值条件下进行的，然而现场条件下为低浓度、低pH 、常温，对于腐蚀产物的生成环境并不一致，可能会产生并不一致的侵蚀机理。
根据相关的文献可知，pH值对腐蚀产物钙钒石和石膏的稳定性有较大的影响，同时关于石膏的形成是否导致膨胀仍未有明确的解释和论证。
因此，本论文旨在研究不同pH 值条件下CaO-SO3-Na2O-H2O体系的稳定产物，确定石膏形成的条件。
一、试验材料及方案（一）试验材料试验原料主要是酚酞、盐酸、无水硫酸钠、氢氧化钠、无水氯化钙等。
试验仪器主要是DZF-6050MBE真空干燥箱；Dmax/RB型X-射线衍射仪；上海雷磁仪器厂的PHS-25酸度计。
（二）实验方案研究拟先对不同pH值的纯化学体系下的离子浓度进行理论计算，分析Ca2+和SO42-在不同pH值的在溶液中的离子浓度，以判断试验过程中溶液中合适的离子反应浓度。
根据计算的理论值，选择pH=12.6、12.8、13.0、13.2（4种浓度）的NaOH溶液和25oC下饱和的Ca(OH)2溶液作为反应溶液，编号分别为A-E。
25oC条件下pH值为13.2、13.0、12.8和12.6的NaOH溶液的OH-浓度为0.158mol/L、0.100mol/L、0.063mol/L和0.040mol/L。
相关溶液的配制方法如下：饱和Ca(OH)2溶液是在蒸馏水中加入过量的Ca(OH)2密封搅拌12h后放置12h，取上层清液；pH为13.2的NaOH溶液是采用精度为0.1mg的天平称量6.3321gNaOH后，在1000mL的容量瓶定容配制；pH为13.0、12.8和12.6的NaOH 溶液均采用移液管取一定量的0.158mol/L NaOH溶液后在1000mL容量瓶中定容的方法配制。
所有溶液配制完成后，用HCl对OH-的浓度进行测定，测定结果与预配要求的OH-浓度相同，所有反应的溶液均为800ml。
将摩尔质量为1:1的CaCl2和Na2SO4混合溶液加入800ml A-E中（25oC搅拌条件下缓慢加入），用保鲜膜密封，搅拌6h，过滤后取沉淀，干燥后密封，待XRD分析。
与此同时取反应后A-E清液，用已知浓度0.031HCl滴定，获反应后OH-浓度，以分析pH值对石膏相生成的影响。
二、试验结果与讨论（一）不同pH值条件下离子浓度的理论计算在一定温度下，各种盐在水中溶解达到饱和时，便达到了溶解平衡。
对于一种给定的盐，其溶解平衡可以表示为：XmYn→mXn++nYm- (1)达到平衡时，Ksp=[Xn+]m[Ym-]n。
式(1)中Xn+和Ym-分别为阳离子和阴离子在水中的溶解平衡时的离子浓度，Ksp为盐在水中的溶度积。
在25 oC条件下，水的电离常数Kw=[H+][OH-]=1.0×10-14，溶液的pH为：pH=-lg[H+]=14+lg[OH-] （2）Ca(OH)2和CaSO4•2H2O的浓度积分别可以通过式(3)和式(4)进行计算：KPsp=[Ca2+][OH-]2 （3）KGsp=[Ca2+][SO42-] （4）式中和分别为Ca(OH)2和CaSO4•2H2O的浓度积，[Ca2+]、[OH-]和[SO42-]分别为Ca2+、OH-和SO42-在溶液中的离子浓度。
为分析在水泥体系中pH值对石膏稳定性的影响，选择13.2、13.0、12.8和12.6（饱和氢氧化钙的pH值）四个pH值进行理论计算。
氢氧化钙和石膏在25 oC条件下的溶度积对数-logKsp分别为5.2和 4.6[8]，可根据Kpsp和pH计算出该温度下理论的[Ca2+]，再根据KGsp和[Ca2+] 可计算出理论的[SO42-]，计算结果如表1所示。
表1 25℃时Ca2+和SO42-在不同pH值溶液中的理论离子浓度pH值13.7 13.5 13.2 13.0 12.8 12.6 Ca2+ /moll-1 2.50×10-5 6.30×10-5 2.50×10-4 6.30×10-4 1.58×10-3 3.97×10-3 SO42- /moll-1 1.000 0.396 0.100 0.040 0.016 0.006（二） CaSO4•2H2O在不同pH值溶液中稳定性将按1:1摩尔量配制的CaSO4•2H2O加入A、B、C、D、E中（25o C搅拌条件下缓慢加入CaSO4•2H2O），用保鲜膜密封，搅拌6h，过滤后取沉淀，干燥后密封，待XRD分析。
与此同时取反应后A、B、C、D、E上层清液，用已知浓度HCl滴定，获反应后OH-浓度。
在实验室25 o C条件下测试了不同pH值溶液反应前后的OH-浓度，测定结果见表2，图1为沉淀产物的XRD图谱。
在反应溶液的前后，pH=12.6、12.8的NaOH 溶液和Ca(OH)2溶液的OH-未见减少，pH=13.0和13.2的NaOH溶液中OH-浓度出现明显的降低，以反应溶液800ml计算，OH-降低了26.4mmol和72mmol。
根据沉淀产物的XRD谱图可见，在pH=12.6、12.8的NaOH溶液和Ca(OH)2溶液中，沉淀物质仍为CaSO 4•2H 2O ，未见Ca(OH)2的衍射峰出现。
当溶液的pH 值达到13.0时，沉淀的产物出现Ca(OH)2的衍射峰，石膏与Ca(OH)2共存；当pH 值达13.2时，CaSO 4•2H 2O 已经不能稳定存在，Ca 2+与OH -结合成Ca(OH)2沉淀，在XRD 的衍射图谱中只出现了Ca(OH)2的衍射峰。
表2 不同溶液反应前后的OH -浓度和pH 值测定编号理论pH 值pH 计测定的pH 值加入的石膏 /g反应前OH -浓度/mol/L 反应后OH -浓度/mol/L 1 12.6 12.763 4.0012 0.039 0.039 2 12.8 12.866 4.0080 0.062 0.060 3 13.0 12.948 6.0223 0.097 0.064 4 13.2 13.167 4.0157 0.158 0.068 512.612.8054.0000 0.0420.041图1 石膏在不同pH 值溶液溶解后产物相的XRD 图谱（三） CaCl 2和Na 2SO 4在不同pH 条件下石膏的生成条件在实验室25 oC 条件下测试了不同pH 值溶液中加入CaCl2和Na2SO4后反应前后的OH-浓度，结果见表3，图2为反应产物的XRD 图谱。