胶凝材料学35

硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥主讲人：王智主讲人：王智组员：胡迪组员：胡迪 洪正东洪正东 硫铝酸盐水泥是我国20世纪7080年代发明的,硫铝酸盐水泥的矿物以 3CaO3Al2O3CaSO4为主，具有凝结快、强度高、微膨胀和低收缩性等特性，配置的混凝土抗渗性和抗裂性能好，长期强度稳定增长，且耐久性良好，是飞机跑道、铁路、港口、路桥、码头、水坝、油井的建设和普通建筑地下工程及冬季施工非常重要的功能性材料。硫铝酸盐水泥定义n凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙（3CaO3Al2O3CaSO4,简写成C4A3S）和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适当石膏磨细制成的早期强度高的水硬性胶凝材料，称为硫铝酸盐型快硬水泥硫铝酸盐水泥的性能特性1 早期强度高n其3天或7天的抗压强度指标相当于普通硅酸盐水泥28天的抗压强度；由于水泥熟料中有硅酸二钙的存在，使水泥的后期强度缓慢增长，不会出现后期强度倒缩的情况。因此硫铝酸盐水泥是一种早强、快硬、后期强度不倒缩的优质低碱度水泥。n其性能指标要求如表1所示。水泥品种标号/凝结时间/min抗压强速/MPa抗折强速/MPa1d3d28d1d3d28d硫铝酸盐水泥425初凝25终凝18034.542.548.06.57.07.552544.052.558.07.07.58.062552.562.568.07.58.08.572559.072.578.08.08.59.0表1 快硬硫铝酸盐水泥强度性能指标 MPa2 液相碱度低n硫铝酸盐水泥的液相碱度较低,这主要决定于硫铝酸盐水泥的熟料矿物组成和水化特性。因为低碱度硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物为无水硫铝酸钙和硅酸二钙,在水泥水化过程中,主要发生如下水化反应：C4A3S+2CS+38HC3A3CS32H+2AH3 (1)C2S+2 HC-S-H+CH (3)3 CH+3CS+AH3+26 HC3A3CS32 H (4)C4A3S+18H 2AH3+C3ACS12H (2)n由方程（3）（4）可以看出系统中Ca(OH)2只能暂时存在，所以其碱度较低。n当石膏含量少时，首先生成钙矾石，后来生成低硫型硫铝酸钙。nC-S-H和AH3凝胶填充在水化硫铝酸钙中，加固和致密了水泥石的结构，所以保证了水泥后期强度的增长。3 自由膨胀率低n硫铝酸盐水泥有自由膨胀率较低的特点，其膨胀率的指标见表2：水泥品种灰砂比（C/S）28天自由膨胀率低碱1:0.50.000.10%快硬1:0.50.000.07%表2 硫铝酸盐水泥的自由膨胀率指标4 长期强度的稳定性n所谓长期强度的稳定性，实际上是指水泥水化产物在使用环境下的稳定性。硫铝酸盐水泥的主要水化产物是钙矾石（AFt），它们在正常使用条件下是稳定的。中国建材院对长期龄的硫铝酸盐水泥水化浆体进行了X射线分析，从X射线衍射图中知道，主要水化产物钙矾石和铝胶稳定存在。由图3和图4可以看到：硫铝酸盐水泥主要水化产物钙矾石的特征峰，不同龄期特征峰相对值无显著区别。5 抗冻融性能外加剂水灰比坍落度/cm冻融循环300次试件强度/MPa对比试件强度强度损失率/%ZB-1 0.401866.067.71.62硫铝酸盐水泥具有良好的抗冻融性能。这是由于快硬硫铝酸盐水泥随着水化的进行，水化产物增多，封堵由水化后产生的毛细孔，使毛细孔减少，孔隙率降低。表5 硫铝酸盐水泥混凝土的抗冻融性能混凝土冬季施工存在的问题 1 混凝土早期受冻n冬季施工期间，外界气温过低，混凝土浇筑温度不高或养护期间保温条件不好会引起混凝土浇筑后的早期受冻。n试验表明，只要混凝土浇筑后立即受冻，其抗压强度比正常养护28d混凝土强度低45-60%。2 由抗冻剂引起的钢筋锈蚀n氯化物外加剂是冬季施工中普遍使用的一种抗冻剂，但必须适当的加入。如果使用量过大虽然有抗冻效果，但会使混凝土中氯离子含量过高，混凝土结构使用期间钢筋容易锈蚀。6 硫铝酸盐水泥工程应用实例硫铝酸盐水泥工程应用实例n冬季施工（天津铁路枢纽改造工程应用实例）工期约有一半时间处于冬季和雨季，因此采用快硬硫铝酸盐水泥和微膨胀硫铝酸盐水泥浇注了近1万m3混凝土。在负温条件(-15-10)下，采用常温施工、养护方法，混凝土3d的龄期达到设计强度的100%，快硬硫铝酸盐水泥的使用，提高了大型设备和钢模板的周转率，节约了能源,缩短了工期。