混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展綜述_

《混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展綜述_》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、混凝土中鈣磯石的研究進(jìn)展綜述[摘要]木文主要從混凝土屮鈣磯石的結(jié)構(gòu)、在混凝土屮的形成機(jī)理、性質(zhì)以及其在混凝土中生長(zhǎng)規(guī)律五個(gè)方面簡(jiǎn)要綜述了國(guó)內(nèi)外鈣磯石研究的進(jìn)展，為以后進(jìn)一步研究鈣磯石作必要的準(zhǔn)備。[關(guān)鍵詞]鈣磯石；形成機(jī)理；生長(zhǎng)規(guī)律在沿海地區(qū)和內(nèi)陸鹽湖地區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)物易受SO?-.NaMg2C「等侵蝕，與其水化物進(jìn)行固相或液相化學(xué)反應(yīng)生成具有體積膨脹性質(zhì)的鈣磯石、石膏和硅灰石膏等大分了結(jié)品體。通常認(rèn)為鈣磯石的發(fā)育膨脹使混凝土材料開(kāi)裂，而氯離子(CF)使鋼筋銹蝕，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性的喪失。在硫酸鹽侵蝕下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究中，對(duì)人分子結(jié)晶體鈣磯石的研究至關(guān)

2、重要。自從1872年W?米契阿里斯首次提出了“水泥桿菌"概念并制得鈣磯石(3CaOAl2O3-3CaSO4-30H2O)[1]以來(lái)的一個(gè)多世紀(jì)里，各國(guó)學(xué)者對(duì)鈣磯石的研究從未停止。對(duì)鈣磯石的研究主要是研究其物相結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、特性以及具在混凝土中的生長(zhǎng)規(guī)律等等，一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)雖然對(duì)鈣磯石的研究取得了一定的進(jìn)展，但其中有些結(jié)論或者成杲并不是完全一致的，冇的其至是互相孑盾的。本文就此對(duì)國(guó)內(nèi)外混凝土屮鈣磯石的研究進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述，為進(jìn)一步研究鈣磯石晶體作必要的準(zhǔn)備。鈣磯石是我國(guó)對(duì)此晶體的稱呼，國(guó)際通用名稱是Ettringiteo1鈣磯石的物相結(jié)構(gòu)一般我們所指混凝土中

3、的鈣磯石是指水泥水化產(chǎn)物C—A—H(水化鋁酸鈣)和硫酸根離子結(jié)合產(chǎn)生的結(jié)晶物水化硫鋁酸鈣(簡(jiǎn)稱AFt),AFt與天然礦物鈣磯石的化學(xué)組成及晶體結(jié)構(gòu)基本相同。鈣磯石的分子式是3CaOAl2O3-3CaSO4-32H20,其結(jié)晶水的數(shù)量與具所處環(huán)境濕度有關(guān)。Taylor和Moore等人從微觀層次對(duì)鈣磯石的分了結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，他們認(rèn)為⑵，鈣磯石的基本結(jié)構(gòu)單元為{Ca3[Al(OH)6]12H2O}3+,屬三方品系，呈柱狀結(jié)構(gòu)，其折射率為N0=11464,Ne=11458,25°C時(shí)的相對(duì)密度為117。鈣磯石的構(gòu)造式為[Ca6Ai2(OH)12-24H2O](SO4)

4、3-2H20,其離子式為{Ca6Ai2(OH)12-24H2O}6+(SO4)2-3-2H2Oo每個(gè)晶胞屮，由平行于C軸的{Ca6A12(OH)12-24H2O}6+構(gòu)成鈣磯石基本結(jié)構(gòu)單元柱，其柱芯是鋁氧八面體[A1(OH)6]3-,空間群為P31C,柱狀單元可重復(fù)的距離為1017。鈣磯石的基木結(jié)構(gòu)就是沿縱軸具有兩倍的柱狀結(jié)構(gòu)，所以在長(zhǎng)1017埃中有6個(gè)Ca原子，每個(gè)Ca原子外面有4個(gè)水分子配位，共有24個(gè)水分子，定向排列呈柱狀，平行于總軸外側(cè)有四個(gè)溝槽，其屮3個(gè)溝槽各有一個(gè)硫SO?',另一個(gè)溝槽小含有兩個(gè)水分子。還有一種與鈣磯石有關(guān)的晶休是單硫型水化硫鋁酸鈣

5、(C3ACaSO412H2O,簡(jiǎn)稱AFm),該晶體結(jié)構(gòu)⑼在第五屆東京會(huì)議上已被確定,它屬六方板狀相,N0=1154,Ne=11488,雙折射01016,20C時(shí)的相對(duì)密度為1195,主層結(jié)構(gòu)為[Ca2Al(OH)6]-22,層間由SO42-和6個(gè)出0構(gòu)成，每個(gè)鈣原子和水分子連接形成Ca2Al(0H)6-2H20[224]o游寶坤和席耀忠等一些學(xué)者認(rèn)為⑶，鈣磯石是一個(gè)族相，在硬化體水泥漿體屮實(shí)際存在的鈣磯石是一個(gè)含有其他離子相如SiO2,FezOs等的固溶體。2鈣磯石的形成機(jī)理研究混凝土在復(fù)雜環(huán)境屮的鈣磯石形成機(jī)理，首先要了解和學(xué)握鈣磯石的制備。目前通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段

6、制備純鈣磯石的方法主要有以下3利―第一種是反應(yīng)溶液法。彭家惠、樓宗漢在研究鈣磯石形成機(jī)理時(shí)⑺就用此法制備了鈣磯石。以AR級(jí)Ca(OH)2,A12(SO4)3-18H2O為原料，按下列反應(yīng)方程合成：Al2(SO4)318H2O+6Ca(OH)2-3CaOA12O3-3CaSO4-32H2O第二種是AFm轉(zhuǎn)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,稱取適量CaOCaSO412H2O和CA濕磨(WPOO。14),置于密封瓶屮，在40°C下水化7d,每天定時(shí)碾磨，水化后樣品經(jīng)60°C烘干，產(chǎn)物為AFm燃后由AFm轉(zhuǎn)化成AFt,AF

7、m加水和足量石膏轉(zhuǎn)化為AFt,反應(yīng)方程為：C3ACaSO412H2O+2CaSO4+20H2O-C3A-3CaSO4-32H2O第三種是鋁酸鈣(CA)轉(zhuǎn)化法〔1°】。按1：1的摩爾比將A12O3和CaO混勻,并在1200°C燒結(jié)反應(yīng)完全(礦物主耍為CA),研磨后再與適量的CaO和CaSO4-2H2O配合加水反應(yīng)120h,即得所需的鈣磯石樣品，反應(yīng)滿足下列方程：CaOAl2O3+2CaO+3CaSO4-2H2O+30H2O-3C3A-3CaSO4-32H2O混凝土中形成鈣磯石的反應(yīng)要復(fù)雜的多，形成鈣磯石的反應(yīng)既包含液相反應(yīng)，也包含同相反應(yīng)。目前工程領(lǐng)域中使用的各

8、種膨脹劑和膨脹水泥，在它們的水化過(guò)程屮