水化硅酸钙晶种的制备及对水泥强度的影响
混凝土中水化产物对力学性能的影响研究
混凝土中水化产物对力学性能的影响研究一、背景介绍混凝土是一种广泛应用于建筑领域的材料，其力学性能的稳定性和可靠性是保证结构安全的重要保障。
水化产物是混凝土在水和水泥反应的过程中产生的一种新物质，对混凝土的力学性能有着重要的影响。
因此，对水化产物对混凝土力学性能的影响进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、水化产物的种类及特性1.硬化水化物：主要包括硅酸钙晶体、水合硅酸钙胶体等，具有一定的力学强度和稳定性。
2.溶解水化物：主要包括氢氧化钙、水合铝酸盐等，具有较弱的力学强度和稳定性。
3.胶凝体：主要是由水化硅酸盐胶体构成，具有较高的力学强度和稳定性。
三、水化产物对混凝土力学性能的影响1.力学性能：水化产物的存在增强了混凝土的力学强度和刚度，但也会降低混凝土的延性和韧性。
2.耐久性：水化产物的形成可以填充混凝土中的孔隙，降低混凝土的渗透性和吸水性，从而提高混凝土的耐久性。
3.热学性能：水化产物的形成可以吸收混凝土中的热量，缓解混凝土的温度变化，从而提高混凝土的热学性能。
四、水化产物对混凝土力学性能的影响机理1.填充作用：水化产物的形成可以填充混凝土中的孔隙，从而提高混凝土的密实性和力学性能。
2.结晶作用：水化产物的形成可以在混凝土中形成晶体结构，从而提高混凝土的力学性能和稳定性。
3.界面作用：水化产物与混凝土颗粒之间的界面作用可以增强混凝土的内聚力，从而提高混凝土的力学性能和稳定性。
五、水化产物对混凝土力学性能的影响评价方法1.力学性能测试：通过压缩试验、拉伸试验等方法，评价水化产物对混凝土力学性能的影响。
2.显微结构观察：通过扫描电镜、透射电镜等方法，观察混凝土中水化产物的形态和分布情况，评价其对混凝土力学性能的影响。
3.化学分析方法：通过X射线衍射、红外光谱等方法，分析混凝土中水化产物的成分和结构，评价其对混凝土力学性能的影响。
六、水化产物对混凝土力学性能的影响研究现状目前，国内外学者已经对水化产物对混凝土力学性能的影响进行了大量的研究。
硅酸盐水泥主要水化产物
硅酸盐水泥主要水化产物水泥是一种广泛应用于建筑、工程和建材行业的材料，其中最常见的水泥类型之一是硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥的主要水化产物是水化硅酸钙凝胶和水化硅酸钙胶石。
水化硅酸钙凝胶是硅酸盐水泥水化过程中最主要的产物之一。
当硅酸盐水泥与水反应时，发生水化反应，生成硬化的水化硅酸钙凝胶。
这种凝胶是硬化水泥石中的骨架材料，能够提供强度和稳定性。
水化硅酸钙凝胶具有胶状结构，能够填充水泥石中的空隙，并通过硬化过程中的晶体生长来增加水泥石的强度。
水化硅酸钙凝胶的形成是一个复杂的化学反应过程。
在水化反应中，硅酸盐水泥中的三种主要成分——硅酸钙(CaO·SiO2)、硅酸镁(CaO·MgO·2SiO2)和硅酸二钙(CaO·2SiO2)与水反应，形成水化硅酸钙凝胶。
这些成分中的硅酸钙是最主要的反应物，也是最主要的水化产物。
水化硅酸钙凝胶的形成过程可以分为几个阶段。
首先，在水化反应开始时，硅酸钙会与水中的钙离子结合，形成一种称为水合硅酸钙的化合物。
随着水化反应的进行，水合硅酸钙逐渐转变为水化硅酸钙凝胶。
这个过程是一个逐渐形成凝胶结构的过程，其中的水合硅酸钙分子会逐渐凝聚形成凝胶纤维，最终形成凝胶胶石。
水化硅酸钙凝胶的形成对于水泥石的强度和稳定性具有重要作用。
凝胶的形成可以填充水泥石中的空隙，使得水泥石更加致密，并且通过晶体生长的方式增加水泥石的强度。
此外，水化硅酸钙凝胶还能够与其他水化产物相互作用，形成复杂的胶石结构，提供水泥石的抗压强度和抗张强度。
除了水化硅酸钙凝胶，水化硅酸钙胶石也是硅酸盐水泥水化的主要产物之一。
水化硅酸钙胶石是一种凝胶状物质，由水化硅酸钙凝胶和水合硅酸钙等成分组成。
水化硅酸钙胶石具有胶状结构，能够填充水泥石中的空隙，增加水泥石的密实性和强度。
水化硅酸钙胶石的形成过程与水化硅酸钙凝胶类似，也是通过硅酸钙和水的反应形成。
在水化反应中，硅酸钙会与水中的钙离子结合，形成一种水合硅酸钙，随后逐渐转变为水化硅酸钙胶石。
硅酸盐水泥的主要水化产物
硅酸盐水泥的主要水化产物硅酸盐水泥是一种广泛使用的建筑材料，其主要水化产物是水化硅酸钙(CSH)，钙水化物(Ca(OH)2)以及氢氧化铝(HAH)。
首先，水化硅酸钙(CSH)是硅酸盐水泥中最主要的水化产物。
它是由硅酸盐水泥中的三种主要原材料——水泥熟料、石膏和一定量的水——在水化作用的过程中形成的。
硅酸钙(CSH)是一种凝胶状物质，可以形成水泥石的基础骨架。
它的形成和数量是影响水泥石强度和耐久性的关键因素之一。
其次，钙水化物(Ca(OH)2)也是硅酸盐水泥的水化产物之一。
它是由水泥熟料中的氧化钙在水化作用中形成的。
钙水化物(Ca(OH)2)的主要特点是水溶性，会随着时间而逐渐溶解成为水中的离子，从而导致水泥石的强度和耐久性下降。
因此，在水泥制造和使用中应该尽量减少钙水化物(Ca(OH)2)的产生和存在。
最后，氢氧化铝(HAH)也是硅酸盐水泥的水化产物之一。
氢氧化铝(HAH)通常是由硅酸盐水泥原料中的铝和氧化钙在水化过程中形成的。
它的存在对水泥石的强度和耐久性影响不大，但是在某些情况下可能会导致水泥石出现开裂等问题。
总的来说，硅酸盐水泥的主要水化产物是水化硅酸钙(CSH)、钙水化物(Ca(OH)2)以及氢氧化铝(HAH)。
水化硅酸钙(CSH)是水泥石的基础骨架，是水泥石强度和耐久性的关键因素；钙水化物(Ca(OH)2)的存在会导致水泥石的强度和耐久性下降，应该尽量减少其产生和存在；氢氧化铝(HAH)的存在对水泥石的强度和耐久性影响不大，但是可能会引起裂缝等问题。
在水泥制造和使用中，需要注意这些水化产物的存在和影响，以保证水泥石的质量和性能。
硅酸盐水泥的水化和硬化PPT课件
如图5 所示, 中心黑色部分为未水化的熟料颗粒, 直径约3 um, 外围包 裹的颜色较浅的产物为疏松的早期CSH 凝胶, 厚度约400 nm.大圈为SEM 附带EDX 的测量范围, 小圈为TEM 附带EDX 的测量范围. 可以发现, SEM 附带的EDX 测量不论选取哪个位置, 都会导致大部分元素分析结果来自 未水化的水泥颗粒. 水泥未水化熟料主要是由C3S, C2S, C3A 和C4AF 四 种矿物相组成, 4 种组分未水化前的Ca/Si 比都大于或等于2, 必然造成 SEM中EDX 测量的Ca/Si 比结果远大于CSH 凝胶实际的Ca/Si 比, 并导致 结果的波动增加, 数据方差增大;而TEM 则可以保证测量范围内均为CSH 凝胶, 得到的Ca/Si 比较为真实, 波动也较小.
通过SEM 和TEM 观察水泥浆体样品中的Ca(OH)2 晶体, 结果如图1 所示. 在SEM 图 像中, 能够发现大量的六方板状Ca(OH)2 晶体, 图1(a), 其尺寸为2 um 左右.。 Ca(OH)2 晶体在TEM 中形貌见图1(b), 同样为片状六方晶体. 用电子衍射方法能够 得到规则的衍射花样如图2 所示, 证明水泥浆体早期水化生成的Ca(OH)2 晶体为规 则的单晶结构。
素分析, 结果如图3(c)所示, 大量的元素为Ca 和Si, 从元素构成可以确认产物为CSH 凝胶.
分析结果中还有少量的Al, S, Mg, K 等元素, 这是由于水化早期CSH 凝胶生成量较少, 而
SEM 下EDX 的作用范围约为1μm3, 在这个分辨率下不可避免地有未水化水泥颗粒的干扰, 因此SEM附带的EDX 并不能给出准确的CSH 凝胶的元素分析结果, 只能是一个大概的数值。
使用TEM 研究水化12 h 的水泥样品, 可以观察到与SEM 观察结果类似的 针状产物, 长度约为1～2um, 如图7(b)所示. SEM 观察结果与TEM 观察 结果能够相互印证. 利用TEM 附带的高精度EDX 可以准确分辨AFt 和AFm, 如图7(f)与图7(e)所示, AFt 中的硫元素含量要远高于AFm. 在TEM 中进 一步精细观察水泥浆体中的针状水化产物, 如图7(c)与图7(d).AFt 与 AFm 都呈现定向生长. AFt 呈现较为完整的针状, 产物边缘整齐、棱角 分明; AFm 是由AFt 和C3A二次反应生成的, SEM 观察下也呈针状, 但在 TEM中, 可以发现AFm边缘不平整, 几乎没有棱角, 形貌趋向片层状发展, 有明显的二次反应迹象.
一种二维纳米水化硅酸钙早强剂及其制备方法与流程
一种二维纳米水化硅酸钙早强剂及其制备方法与流程二维纳米水化硅酸钙早强剂是一种新型的水泥掺合料。
它以纳米硅酸钙为主要原料，经过一系列的制备过程得到。
本文将详细介绍该二维纳米水化硅酸钙早强剂的制备方法和流程。
首先，制备二维纳米水化硅酸钙早强剂的原材料应具备一定的条件。
主要原料包括硅酸钙、水合硫酸钙和辅助材料，如表面活性剂等。
其次，按照一定的配比，将硅酸钙和水合硫酸钙混合，并加入适量的辅助材料。
辅助材料的添加是为了提高二维纳米水化硅酸钙早强剂的分散性和稳定性。
接下来，将混合后的原料进行机械搅拌。
搅拌的目的是使原料充分混合均匀，确保二维纳米水化硅酸钙早强剂的质量稳定。
然后，将搅拌后的原料放入高温炉中进行煅烧。
煅烧的温度和时间应根据具体情况进行调整，以确保二维纳米水化硅酸钙早强剂的结构和性能达到最佳状态。
在煅烧过程中，原料中的硅酸钙和水合硫酸钙发生化学反应，生成二维纳米水化硅酸钙早强剂的主要成分，水化硅酸钙。
此时，应注意控制煅烧的温度和时间，避免过高的温度或过长的时间导致产品质量下降。
最后，将煅烧后得到的二维纳米水化硅酸钙早强剂进行粉碎和分级。
粉碎是为了将产物分解成所需的颗粒大小，而分级则是根据颗粒大小进行分组，以获得所期望的产品。
通过上述制备方法和流程，可以得到性能稳定、分散性良好的二维纳米水化硅酸钙早强剂。
它能够显著提高水泥的早强性能，并具有优异的协同效应和增强作用。
总之，二维纳米水化硅酸钙早强剂的制备方法和流程涉及原料配比、搅拌、煅烧、粉碎和分级等工序。
该方法能够制备出优质的二维纳米水化硅酸钙早强剂，为建筑材料领域的发展提供了新的思路和方向。
水化硅酸钙晶种研究进展
水化硅酸钙晶种研究进展
李茂;吴波
【期刊名称】《四川建材》
【年(卷),期】2024(50)4
【摘要】水化硅酸钙(C-S-H)是人们使用最多的材料水泥的主要成分,其对水泥基材料的强度有很大贡献。
人工合成CS-H晶种作为纳米材料掺入水泥基材料后,可以改变水泥基材料的水化产物进程,甚至可以为水泥基材料赋予特殊的性质。
为此,介绍C-S-H晶种的吸附作用和对水泥的外加剂作用,以及目前关于C-S-H晶种改性方面的研究。
【总页数】3页(P1-3)
【作者】李茂;吴波
【作者单位】四川省建筑科学研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.43
【相关文献】
1.纳米级水化硅酸钙晶种作为油井水泥促凝剂的研究
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4.水化硅酸钙晶种的合成方法综述
5.钙硅摩尔比对纳米水化硅酸钙晶种早强作用的影响及机理
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水化硅酸钙的合成
水化硅酸钙的合成简介水化硅酸钙（calcium silicate hydrate，简称CSH）是一种重要的水化产物，广泛应用于建筑材料、绝缘材料、高温隔热材料等领域。
它具有良好的耐火性、绝热性、抗压性和化学稳定性，因此在各种工程应用中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍水化硅酸钙的合成过程，包括原材料准备、反应条件、反应机理和合成方法的优化等方面的内容。
原材料准备水化硅酸钙的合成主要需要以下两种原材料：硅酸钙（CaSiO3）和水（H2O）。
硅酸钙可通过矿石加工、化学合成或再生利用废弃物等途径获得，而水可以通过自来水或纯水等方式提供。
反应条件在合成水化硅酸钙的过程中，反应条件是十分关键的。
适当的温度、pH值和反应时间等条件可以促进反应的进行，提高产物的纯度和产率。
温度温度是影响反应速率的重要因素之一。
在常温下，反应速率较慢，需要较长的反应时间才能达到理想的结果。
因此，常常需要在一定的温度条件下进行反应。
通常情况下，合成水化硅酸钙的温度范围为20°C-80°C，其中最适宜的反应温度约为50°C。
pH值pH值是水化硅酸钙合成过程中的另一个重要参数。
由于反应涉及到水的离子化，pH值的控制可以影响反应的速率和产物的性质。
较高的pH值可以促进水化反应的进行，但过高的pH值会导致溶液碱性过强，对环境和人体有害。
因此，一般通过调节反应液中的酸碱平衡，以确保适宜的pH值范围，一般维持在7-9之间即可。
反应时间反应时间是合成水化硅酸钙过程中的另一个重要变量。
在反应初期，反应速率相对较快，但随着反应的进行，速率会逐渐降低。
因此，适宜的反应时间可以保证反应充分进行，产物的纯度和产率均能得到提高。
一般情况下，反应时间为6-24小时。
反应机理水化硅酸钙的合成是一个涉及复杂反应机理的过程。
水化反应主要涉及硅酸盐离子（SiO32-）和钙离子（Ca2+）的反应，其中反应涉及到以下几个主要步骤：1.溶液中的硅酸盐离子与钙离子发生络合作用，形成钙硅酸盐离子。
硅酸三钙的抗压强度
硅酸三钙的抗压强度概述硅酸三钙（Tricalcium Silicate，C3S）是水泥中最主要的成分之一，也是影响水泥强度的关键因素之一。
本文将详细介绍硅酸三钙的抗压强度及其相关知识。
硅酸三钙的结构和性质硅酸三钙是一种化学式为Ca3SiO5的化合物，它具有四面体晶体结构。
每个四面体都与其他四面体共享一个顶点，并形成了一个大型结构。
这种结构使得硅酸三钙具有较高的稳定性和抗压强度。
硅酸三钙在水泥中起着重要作用，它与水反应生成氢氧化钙（Ca(OH)2）和二氧化硅（SiO2）。
这个过程称为水化反应，是水泥固化过程中产生胶凝体的主要步骤之一。
影响硅酸三钙抗压强度的因素1.水泥配比：硅酸三钙含量对水泥强度有直接影响。
适当提高硅酸三钙含量可以增加水泥的早期强度和抗压强度。
2.水化反应：水化反应速率和程度也会影响硅酸三钙的抗压强度。
水化反应过程中，硅酸三钙会逐渐转变为胶凝体，这个过程需要一定的时间。
3.水泥熟料中其他成分：除了硅酸三钙以外，水泥熟料中还包含其他成分，如硫铝酸盐、二氧化钛等。
这些成分与硅酸三钙之间存在相互作用，会对硅酸三钙的抗压强度产生影响。
硅酸三钙的抗压强度测试方法硅酸三钙的抗压强度可以通过实验进行测试。
常用的测试方法是用试样制备成立方体或圆柱体形状，并在一定条件下施加压力。
1.制备试样：将水泥熟料与适量的水混合均匀，然后将混合物倒入模具中制备试样。
2.保养试样：制备好的试样需要在一定湿度和温度条件下保养一段时间，通常为28天。
3.施加压力：将试样放入压力测试机中，逐渐增加施加的压力，直到试样破裂。
4.记录结果：记录试样破裂时施加的最大压力，即为硅酸三钙的抗压强度。
硅酸三钙抗压强度与水泥性能之间的关系硅酸三钙是水泥中最早水化反应的成分之一，它与水反应生成胶凝体，并在固化过程中形成坚固的结构。
因此，硅酸三钙的抗压强度直接影响整体水泥的强度。
当硅酸三钙含量较高时，水泥具有较高的早期和长期强度。
但过高的硅酸三钙含量会导致水泥凝结时间过长，影响施工效率。
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第ｌ５卷第６期 ２ ０ ０ ７年１２月 材料科学与工艺
ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ０Ｌ １５ ＮＯ．６
Ｄｅｃ．，２００７
水化硅酸钙晶种的制备及对水泥强度的影响 王政，杨英姿，李家和 （哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚ５８＠１６３．ｃｏｍ）
摘要：为了研究水泥晶种的制备技术及对水泥强度的影响，在蒸压条件下，选取天然硅质原材料硅藻土和 钙质原材料熟石灰，利用水热合成法制备Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶作为水泥晶种，并研究了３种钙硅材料的配制比例 和不同热工制度制备的晶种对水泥强度的影响．研究结果确定了钙硅比为１．２，合成压力在０．１ ＭＰａ，合成时 间１～３ ｈ为水泥晶种的最佳合成工艺制度．试验结果表明：掺晶种后的ｃ ｓ悬浮液液相中的钙离子析晶时 间提前，缩短了凝结时间，加速ｃ，Ｓ的早期水化；掺入晶种可有效地提高水泥的早期强度，其原因在于加晶种 可以降低产物成核所需克服的势垒、促进成核、并有效抑制大晶粒的生长． 关键词：水化硅酸钙晶种；合成制度；水泥强度 中图分类号：ＴＵ５２８；ＴＱ１７２文献标识码：Ａ文章编号：１００５—０２９９（２００７）０６—０７８９—０３
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ ｎｕｃｌｅｉ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ
ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ，ＹＡＮＧ Ｙｉｎｇ—ｚｉ，ＬＩ Ｊｉａ—ｈｅ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５０００１，Ｃｈｉｎａ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚ５８＠１６３．ｃｏｍ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｎｕｃｌｅｉ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｙｄｒａｔｅｄ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｆ Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ）ｎｕｃｌｅｉ ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌｌｙ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｂｙ ｄｉａｔｏｍｉｔｅ ａｎｄ ｌｉｍｅ ａｔ ａｕｔｏｃｌａｖｅｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ ｎｕｃｌｅｉ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｒａｔｉｏ ａｎｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅ— ｓｕｈｓ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｃ—Ｓ—Ｈ ｎｕｃｌｅｉ，ｉｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｓｉｌｉｃａ ｒａｔｉｏ ｗａｓ １．２，ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｓ ０．１ ＭＰａ。ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｔｉｍｅ ｗａｓ １—３ ｈ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｒｙｓ— ｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｉｎ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ ｏｆ Ｃ３ Ｓ ｗａｓ ａｄｖａｎｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ．Ｔｈｅ ｓｅｔ— ｔｉｎｇ ｔｉｍｅ ｗａｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃ３ Ｓ ａｔ ｅａｒｌｙ ａｇｅｓ ｗａｓ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｂｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｓｅｅｄｓ ｃａｎ ｌｏｗｅｒ ｔｈｅ ｂａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｐｒｏｍｏｔｅ ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｇｒａｉｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃ—Ｓ—Ｈ—ｐｈａｓｅ ｎｕｃｌｅｉ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔ
随着现代施工技术的不断发展，对水泥早期 强度的要求越来越高．众多的专家学者一直致力 于提高水泥早期强度的研究，并取得了丰富的研 究成果，主要技术途径有：１）改善水泥的矿物组 成，如适当提高Ｃ Ａ和Ｃ Ｓ含量，但过分提高Ｃ Ｓ 的含量给原材料的选择和熟料的煅烧工艺带来了 困难；２）提高水泥的细度，水泥细度增加，比表面 积增大，水泥矿物表面结构缺陷增多，与水的反应 收稿日期：２００６—０９—２５． 作者简介：王政（１９５８一），男，博士，教授 能力增强，反应速度加快．但水泥过细使水泥标准 稠度用水量增加，导致水泥石中的孔隙率增大，对 后期强度和耐久性不利，另外，水泥过细使粉磨电 耗增加；３）调整水灰比；４）改善养护条件；５）掺 加外加剂，国家严格规定水泥生产过程中不允许 加入化学外加剂；６）掺加晶种． 水泥晶种的研究早在４０年前就有报导，Ｅ．Ｉ． Ａ１一Ｗａｋｅｅｌ¨ 等人利用水热法合成的Ｃ—Ｓ—Ｈ 凝胶晶种，掺人后明显提高水泥的强度，特别是早 期强度．李远中等 证明，掺人少量的Ｃ—Ｓ—Ｈ
维普资讯 http://www.cqvip.com 材料科学与工艺 第１５卷 凝胶后，水泥石的平均孔径和最可几孔径降低．但 也有部分文献指出，用Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶作为晶种时 水泥石强度不升反而下降 ．总之，国内这方面 的研究成果较少．本文利用天然硅质材料硅藻土 和钙质材料石灰，在水热合成条件下制备Ｃ—Ｓ— Ｈ凝胶晶种，通过研究钙硅比、合成压力、合成时 间变化条件下制备的水泥品种对水泥强度的影 响，确定了最佳的合成工艺制度，并进一步研究了 晶种对水泥凝结时间、Ｃ Ｓ水化速率的影响，对晶 种的作用机理给出热力学的解释． １ 试 验 １．１原材料 本文所用钙质材料是将生石灰用适量的水消 化后的消石灰，也称熟石灰，主要成分是 Ｃａ（ＯＨ） ，依据ＧＢ／Ｔ１７６—１９９６标准检验，消石 灰中所含的ＣａＯ含量为７１．４％．试验所用生石灰 的化学成分见表１．硅藻土中ＳｉＯ 含量为８５％； 水泥采用哈尔滨水泥厂生产的Ｐ．０３２．５普通硅 酸盐水泥，其３、７、２８ ｄ抗压强度分别为１９．４、 ３３．６、４４．４ ＭＰａ．鞍山钢铁厂生产的矿渣的比表面 积为４５０ ｍ ／ｇ． 表１生石灰化学成分（质量分数／％） １．２试验方案 将试验中水热合成的钙硅比（Ｃ／Ｓ，按质量 比）分别设定为Ｃ／Ｓ＝０．８、Ｃ／Ｓ＝１．２、Ｃ／Ｓ＝ １．５＿６ ］将称好的消石灰和硅藻土加水后，经砂 浆搅拌机搅拌成料浆，放入金属容器中，再用蒸压 釜蒸压．合成压力分别为０．１、０．３、０．５ ＭＰａ，合成 时间分别为１、３、５ ｈ，以不同的钙硅比、合成压力 和合成时间为影响因素共设计了２７组试验来确 定Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶晶种的最佳合成制度．将不同制 度下合成的晶种以５％掺量加入到水泥中，检测 其对水泥强度影响．对明显提高水泥强度的晶种 进行其他性能的试验，主要包括安定性、凝结时 间、晶种对Ｃ Ｓ水化速率的影响． ２ 水化硅酸钙晶种的制备 各种蒸压条件下合成晶种对水泥强度的影响见 表２．试验结果表明：合成压力为０．１～０．３ ＭＰａ时， 随着合成时间的延长，各龄期水泥石的强度略呈上 升趋势，由反应动力学可知，反应时间越长，晶种合 成程度越好，增强效果越明显．当合成压力为０．５ ＭＰａ时，随着合成时间延长，强度反而下降，说明该 合成压力合成的ｃ—ｓ—Ｈ晶型不适于作为加速水 泥水化的晶种．０．１ ＭＰａ和０．３ ＭＰａ合成压力下合成 的Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶晶种对各龄期的水泥石强度影响 差异不明显．故结合实际生产该晶种的合成压力应 选Ｑ １ ＭＰａ． 对比分析上述数据可以发现：同基准的纯水 泥的强度相比，掺入Ｃ／Ｓ＝０．８的Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶 晶种时，水泥３ ｄ强度最高可以提高２６．６７％；当 Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶晶种的Ｃ／Ｓ＝１．２时，水泥３ ｄ强度 最高达３４．６３％，而Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶晶种的Ｃ／Ｓ＝ １．５时，３ ｄ强度可以提高２６．９６％，说明Ｃ／Ｓ＝ １．２合成的Ｃ—Ｓ—Ｈ凝胶晶种早期增强效果明 显．由此，合成ｃ—ｓ—Ｈ凝胶晶种的最佳工艺参 数可确定为：Ｃ／Ｓ＝１．２；合成压力：０．１ ＭＰａ；合成 时间１～３ ｈ． 表２各种蒸压条件下合成晶种对水泥强度的影响 钙硅合成压力合成时间 抗压强度／ＭＰａ 比 ／ＭＰａ ／ｈ ３ ｄ ７ ｄ ２８ ｄ ０．１ Ｏ．５ ０．１ ０．５ ０．１ ０．５ ４８．８ ５１．２ ５３．２ ４８．８ ４９．２ ５４．１ ４４．５ ４２．８ ４１．６ ４９．５ ４９．９ ５０．６ ４８．０ ４８．９ ４９．４ ４５．９ ４．９ ４．０ ４８．８ ５０．０ ５０．７ ４６．７ ４８．４ ５１．２ ５１．９ ４７．８ ４６．９
３ 晶种对水泥性能的影响 ３．１ 晶种对水泥凝结时间影响 Ｐ．０３２．５水泥的标准稠度用水量为２７．５％， 初凝时间２３０ ｍｉｎ，终凝时间３３５ ｍｉｎ．掺入水泥晶 种后，水泥的标准稠度用水量为２６．４％，初凝时 间１５７ ｍｉｎ，终凝时间２５３ ｍｉｎ，即标准稠度用水量
Ｏ ４ ｌ ５ ８ ４ ８ ４ ４ ｌ ３ ６ ５ ０ ｌ ｌ ４ ０ 孤 强 孤 ３ ６ ｌ ９ ２ ６ Ｏ ６ ４ ５ ９ ４ ９ ９ １ ７ ３ ４ 施 ｌ ３ ５ ｌ ３ ５ ｌ ３ ５ ｌ ３ ５ ｌ ３ ５ ｌ ３ ５ 维普资讯 http://www.cqvip.com