當(dāng)前位置:工程項(xiàng)目OA系統(tǒng) > 建筑OA系統(tǒng) > 建筑工程項(xiàng)目管理軟件
混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展綜述
申請(qǐng)免費(fèi)試用、咨詢電話:400-8352-114
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>[摘 要] 本文主要從混凝土中鈣礬石的結(jié)構(gòu)、在混凝土中的形成機(jī)理、性質(zhì)以及其在混凝土中生長規(guī)律五個(gè)方面簡要綜述了國內(nèi)外鈣礬石研究的進(jìn)展,為以后進(jìn)一步研究鈣礬石作必要的準(zhǔn)備。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>[關(guān)鍵詞] 鈣礬石;形成機(jī)理;生長規(guī)律
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>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SO42-、Na+、Mg2+、Cl-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)的鈣礬石、石膏和硅灰石膏等大分子結(jié)晶體。通常認(rèn)為鈣礬石的發(fā)育膨脹使混凝土材料開裂,而氯離子(Cl-)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)大分子結(jié)晶體鈣礬石的研究至關(guān)重要。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>自從1872年W·米契阿里斯首次提出了“水泥桿菌”概念并制得鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O)[1]以來的一個(gè)多世紀(jì)里,各國學(xué)者對(duì)鈣礬石的研究從未停止。對(duì)鈣礬石的研究主要是研究其物相結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、特性以及其在混凝土中的生長規(guī)律等等,一個(gè)多世紀(jì)以來雖然對(duì)鈣礬石的研究取得了一定的進(jìn)展,但其中有些結(jié)論或者成果并不是完全一致的,有的甚至是互相矛盾的。本文就此對(duì)國內(nèi)外混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展進(jìn)行簡要的綜述,為進(jìn)一步研究鈣礬石晶體作必要的準(zhǔn)備。鈣礬石是我國對(duì)此晶體的稱呼,國際通用名稱是Ettringite。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>1 鈣礬石的物相結(jié)構(gòu)
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>一般我們所指混凝土中的鈣礬石是指水泥水化產(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(簡稱AFt),AFt與天然礦物鈣礬石的化學(xué)組成及晶體結(jié)構(gòu)基本相同。鈣礬石的分子式是3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O,其結(jié)晶水的數(shù)量與其所處環(huán)境濕度有關(guān)。Taylor和Moore等人從微觀層次對(duì)鈣礬石的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,他們認(rèn)為[2],鈣礬石的基本結(jié)構(gòu)單元為{Ca3[Al(OH)6]·12H2O}3+,屬三方晶系,呈柱狀結(jié)構(gòu),其折射率為N0=11464,Ne=11458,
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2 鈣礬石的形成機(jī)理
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>研究混凝土在復(fù)雜環(huán)境中的鈣礬石形成機(jī)理,首先要了解和掌握鈣礬石的制備。目前通過實(shí)驗(yàn)手段制備純鈣礬石的方法主要有以下3種:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第一種是反應(yīng)溶液法。彭家惠、樓宗漢在研究鈣礬石形成機(jī)理時(shí)[7]就用此法制備了鈣礬石。以AR級(jí)Ca(OH)2,Al2(SO4)3·18H2O為原料,按下列反應(yīng)方程合成:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>Al2(SO4)3·18H2O+6Ca(OH)2-3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>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CaO·CaSO4·12H2O和CA濕磨(WPC=0。14),置于密封瓶中,在
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>C
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第三種是鋁酸鈣(CA)轉(zhuǎn)化法[10]。按1∶1的摩爾比將Al2O3和CaO混勻,并在
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O-
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left> 混凝土中形成鈣礬石的反應(yīng)要復(fù)雜的多,形成鈣礬石的反應(yīng)既包含液相反應(yīng),也包含固相反應(yīng)。目前工程領(lǐng)域中使用的各種膨脹劑和膨脹水泥,在它們的水化過程中,形成鈣礬石的反應(yīng)主要有下列3種:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>C
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left> 彭家惠、樓宗漢采用液相離子濃度測(cè)定與固相物相分析的方法,分析了離子濃度變化規(guī)律與鈣礬石形成的關(guān)系。他們認(rèn)為[7]:上述3種類型的反應(yīng),都經(jīng)歷相同的反應(yīng)過程———水泥加水后,其礦物與石膏快速溶解產(chǎn)生Ca2+、SO42-、OH-等離子,形成鈣礬石過飽和溶液,這些離子通過濃差擴(kuò)散聚集在一起,按照下列3步反應(yīng)過程形成鈣礬石:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第一步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>AlO2-+2OH-+2H2O-[Al(OH)6]3-
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第二步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2[Al(OH)6]3-+6Ca2++24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}6+
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第三步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO42-+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)3·2H2O
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>石云興、王澤云等認(rèn)為[4],鈣礬石的形成由水泥石孔隙中液相Ca2+、AlO2-、SO42-和OH-的含量來決定,其平衡常數(shù)
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>以下式來表示:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>Kp=[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O][Ca2+]6[SO42-]3[
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>他們認(rèn)為[4],AFt的形成由上式中四種離子的濃度積來決定,其中Ca2+是6次方的關(guān)系,AFt的組成中,需要的Ca2+的量很大,因此Ca2+濃度是一主要的因素。王玲[11]也認(rèn)為,CA是形成鈣礬石的先決條件,限制CA的含量就相當(dāng)于減小了形成鈣礬石的可能性。W。Prince、M。Espagne等研究[12]也表明,僅僅提供硫酸根離子的硫酸鹽對(duì)鈣礬石的形成沒有促進(jìn)作用,因?yàn)榇罅库}離子的存在是必要的。而王智,鄭洪偉等認(rèn)為[5],鈣礬石的形成取決于液相pH值(即OH-濃度),而不一定取決于Ca2+濃度。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3 鈣礬石的特性
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3。1關(guān)于鈣礬石的膨脹性
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>膨脹性是鈣礬石最大的特性,正因?yàn)槿绱烁鲊鴮W(xué)者孜孜不倦對(duì)其進(jìn)行研究和探討。利用水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成鈣礬石使固相體積增大約120%的膨脹來制造膨脹水泥廣泛應(yīng)用于工程,就是鈣礬石膨脹特性的利用。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石的膨脹機(jī)理進(jìn)行了研究,但由于影響因素復(fù)雜以及實(shí)驗(yàn)條件等限制,對(duì)鈣礬石的膨脹機(jī)理尚未完全弄清楚。游寶坤等查閱大量國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石膨脹特性的研究論文,總結(jié)出3點(diǎn)結(jié)論[3]:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>a)膨脹相是鈣礬石,在水泥中有足夠濃度的CaO、Al2O3和CaSO4下均可生成鈣礬石,形成膨脹,并不一定要AFm通過固相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鈣礬石才能膨脹。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>b)在液相CaO飽和時(shí),鋁鹽不易溶出SO42-、通過固相反應(yīng)或原地反應(yīng)形成針狀鈣礬石,其膨脹力發(fā)揮較迅速;在液CaO不飽和時(shí),反應(yīng)物以離子狀態(tài)存在,通過液相反應(yīng)形成柱狀鈣礬石,其膨脹力發(fā)揮較緩慢,但有足夠數(shù)量鈣礬石形成時(shí),也產(chǎn)生體積膨脹,而且膨脹較大。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>c)在膨脹原動(dòng)力方面,Mahta等在1973年提出的吸水腫脹理論;隨著研究的深入,又出現(xiàn)2種理論假說:一種是晶體生長壓力理論,另一種是膠體均勻膨脹理論。具體假說如下[13]:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>1)吸水腫脹理論:AFt可以以膠體或結(jié)晶體形式存在。當(dāng)孔溶液中存在Ca2+、硫酸根離子、
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2)AFt晶體生長理論:認(rèn)為混凝土孔溶液中的離子與固體顆粒進(jìn)行反應(yīng)生成AFt時(shí),固相體積增大。隨著AFt的各向異性生長,結(jié)晶壓開始產(chǎn)生,膨脹出現(xiàn)。AFt傾向于在受限較小的方向生長。在界面區(qū)預(yù)先形成的微裂紋上AFt晶體的生長,進(jìn)一步擴(kuò)大了裂紋,從而引起明顯的膨脹。這種假說將鈣礬石膨脹歸結(jié)為原地化學(xué)反應(yīng)和晶體的各向異性生長所產(chǎn)生的結(jié)晶壓。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3)漿體均勻膨脹理論:當(dāng)水泥漿體出現(xiàn)膨脹時(shí),由于集料與漿體界面區(qū)之間的結(jié)合在整個(gè)水泥原料體系中相對(duì)薄弱,因而,導(dǎo)致集料周圍優(yōu)先出現(xiàn)裂縫。隨后,新結(jié)晶的AFt迅速填滿這些裂縫,形成AFt帶,從而引起漿體的均勻膨脹,并最終導(dǎo)致整個(gè)混凝土體系的膨脹開裂。根據(jù)這種理論,AFt帶的形成并不直接貢獻(xiàn)于明顯的膨脹。游寶坤3對(duì)幾種膨脹水泥和UEA水泥進(jìn)行X射線和電鏡分析,認(rèn)為在水泥孔隙存在鈣礬石結(jié)晶體,其結(jié)晶生長力能產(chǎn)生體積膨脹,更多的是在水泥凝膠區(qū)中生成難以分辨的凝膠狀鈣礬石,游寶坤同意Mehta和劉崇熙的意見,由于鈣礬石表面帶負(fù)電荷,它們吸水腫脹是引起水泥石膨脹的主要根源,但他還認(rèn)為結(jié)晶狀鈣礬石對(duì)孔隙產(chǎn)生的結(jié)晶壓對(duì)水泥石的體積膨脹也產(chǎn)生作用,而前一種膨脹驅(qū)動(dòng)比后一種大得多。游寶坤這一觀點(diǎn)把結(jié)晶膨脹假設(shè)和吸水腫脹理論統(tǒng)一起來。莫樣銀等認(rèn)為[13]:受限空間上的原地化學(xué)反應(yīng)是膨脹產(chǎn)生的根本原因,只要以上兩個(gè)條件同時(shí)滿足,AFt結(jié)晶生長必然會(huì)引起意外的膨脹。所以,在ASR、凍融循環(huán)或其它因素產(chǎn)生裂紋的情況下,AFt會(huì)在裂紋上結(jié)晶、生長,加速、加重膨脹。而水,即反應(yīng)過程中保持一定的濕度,對(duì)膨脹同樣有利。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3。2 關(guān)于鈣礬石的穩(wěn)定性
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中鈣礬石的穩(wěn)定性首先與水泥水化過程中離子成分及濃度有很大關(guān)系。楊南如[14]認(rèn)為鈣礬石的穩(wěn)定性在很大程度上決定于液相中SO42-濃度,如液相中濃度低于110gPL,則鈣礬石難以生成或不能穩(wěn)定存在,將轉(zhuǎn)變?yōu)榈土蛐望}。他試驗(yàn)采用CA+石膏(不同類型)體系中液相成分與鈣礬石的穩(wěn)定形成的關(guān)系證明了上述觀點(diǎn)。彭家惠等通過實(shí)驗(yàn)[7]也證明,液相中維持一定硫酸根離子]是鈣礬石穩(wěn)定存在的重要條件,但液相硫酸根離子雖對(duì)鈣礬石形成速率影響不大。其次溫度與鈣礬石的穩(wěn)定性也密切相關(guān)。Lawrence[15]認(rèn)為,有效避免鈣礬石結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的最高允許養(yǎng)護(hù)溫度在65~
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>4 鈣礬石的生長規(guī)律
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中水化形成的鈣礬石的生長規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。目前,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石生長規(guī)律的研究主要是研究其的生長速率以及某些影響因素。鈣礬石的尺寸一般要小于100μm,屬于小晶體范圍,因此鈣礬石晶體的生長速率并不遵循”ΔL”定律,而與粒度相關(guān),即不同尺寸鈣礬石晶體的生長速率應(yīng)該是不同的。按照小晶體的生長規(guī)律[22],鈣礬石晶體生長可能存在生長分散現(xiàn)象,即在同一過飽和度和流動(dòng)條件下,相同粒度的晶體并不以相同的速率生長,但對(duì)于某一晶體來說,它的生長速率是基本隨時(shí)間不變的。這正符合恒定晶體生長(CCG)模型的描述,即相同粒度的晶體的生長存在一個(gè)恒定的生長速度在生長。PaulWencilBrown等[18]認(rèn)為鈣礬石的晶核形成和生長模式預(yù)示了它的一維生長,這也與鈣礬石所顯示的針狀形貌是一致的。Taylor等[19]認(rèn)為鈣礬石的生長速率和最終的長度受3個(gè)因素影響:化學(xué)因素、漿體微觀結(jié)構(gòu)以及混凝土或砂漿的微觀結(jié)構(gòu)。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>研究表明水灰比對(duì)鈣礬石的生長有顯著的影響。H。Siede等[20]對(duì)一組分別經(jīng)過500d的水中和空氣中凍融循環(huán)的水泥漿體試件進(jìn)行SEM和DTA觀察,沒有發(fā)現(xiàn)試件有膨脹現(xiàn)象。H。Siedel認(rèn)為是小水灰比導(dǎo)致試件的致密性,限制了鈣礬石的形成,生長條件的不同導(dǎo)致鈣礬石的形貌不同。鈣礬石的生長與水灰比有密切關(guān)系,試件水灰比越大,越有利于鈣礬石的大量生成,但單個(gè)鈣礬石晶體尺寸較小。在相同條件下,水灰比越大,水泥石結(jié)構(gòu)越疏松,其中的孔隙為鈣礬石的大量生成提供了空間。當(dāng)水灰比為0165時(shí),水泥石結(jié)構(gòu)較緊密,孔隙較小,生成的鈣礬石數(shù)量較少,晶體產(chǎn)生各向異性生長而呈針狀,此情況符合鈣礬石晶體生長理論;而當(dāng)水灰比較大時(shí),試件中形成的孔隙較大,新結(jié)晶的鈣礬石晶體迅速填充這些孔隙,形成鈣礬石帶,這種情況下生成的鈣礬石并不直接貢獻(xiàn)于明顯的膨脹,只有等到整個(gè)孔隙中填滿鈣礬石晶體時(shí),才能引起試件的均勻膨脹,此情況符合漿體均勻膨脹理論。水灰比在0145時(shí),骨料之間充滿水化硅酸鹽(C—S—H)、氫氧化鈣(CH)的混合膠狀物,水泥石結(jié)構(gòu)緊密,幾乎不存在鈣礬石生長所需的空間,所以很難觀察到有鈣礬石的生成,說明控制水灰比能夠很好地控制鈣礬石的生長。外加劑的使用對(duì)鈣礬石的生長也有影響。W。Prince[12]認(rèn)為:在使用超可塑劑中的水泥中,不僅在未水化漿體表面其分子被吸收,而且在有些水化物表面也能被吸收,這種在水化產(chǎn)物表面的吸收很大程度上甚至就是中止了鈣礬石的生長,而當(dāng)可塑劑消耗完后,鈣礬石又重新開始生長。C。Tashiro等[21]研究發(fā)現(xiàn),混凝土摻入的一些金屬氧化物(Cr2O3、Fe2O3、ZnO等)和氫氧化物(Cu(OH)2),能夠促進(jìn)鈣礬石的生長,而且能引起鈣礬石微觀結(jié)構(gòu)的變化。當(dāng)然影響鈣礬石生長的因素遠(yuǎn)不止這些,在具體的生長環(huán)境中,主要影響因素是不同的。到目前為止,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石生長規(guī)律的研究,主要是定性分析,很少涉及到量的關(guān)系,無法為膨脹混凝土材料的設(shè)計(jì)提供嚴(yán)密的理論依據(jù)。因此,從定量上分析鈣礬石的生長,是研究面臨的一個(gè)難題。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>5 結(jié)語
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中鈣礬石的研究是相當(dāng)復(fù)雜的,涉及的方面和考慮的因素很多。本文僅從四個(gè)方面即鈣礬石結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、性質(zhì)以及生長規(guī)律對(duì)國內(nèi)外對(duì)混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡單的綜述,此工作可望為進(jìn)一步定量地從微觀層次研究鈣礬石在混凝土中的形成機(jī)理、生長規(guī)律等作理論上的準(zhǔn)備。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>參考文獻(xiàn)
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>1 R. H. 鮑格. 波特蘭水泥化學(xué)。北京:中國工業(yè)出版社,1963 :121
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2 Moore A E ,Taylor H F W.
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3 游寶坤,席耀忠。鈣礬石的物理化學(xué)性能與混凝土的耐久性。中國建材科技,2002 , (3):14
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>4 石云興,王澤云,吳東,張浩。鈣礬石的形成條件與穩(wěn)定性,混凝土,2002,(8):52
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>5 王智,鄭洪偉,韋迎春。鈣礬石形成與穩(wěn)定及對(duì)材料性能影響的綜述。混凝土,2002 , (6):44
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>6 陳胡星,葉青,沈錦林,胡國君,樓宗漢。 鈣礬石的長期穩(wěn)定性。 材料科學(xué)與工程,2001,19(2):69
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>7 彭家惠,樓宗漢。鈣礬石形成機(jī)理的研究,硅酸鹽學(xué)報(bào),2000,28(6):511
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>8 Mehta P K.Mechnanismof expansion associated with ettringite formation [J]. Cem Concr Res ,1973 , (3) :1
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>9 潘國耀,毛若卿,張惠玲。 低硫型水化鋁酸鈣(AFm) 脫水相及其水化特性研究,武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,19(3) :28
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>10 楊久俊,管宗甫,余海燕,周穎。 鈣礬石在濕熱環(huán)境下結(jié)構(gòu)變異性的研究,硅酸鹽學(xué)報(bào),1997,25(4):470
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>11 王玲. CA 含量與混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力的關(guān)系. 水泥技術(shù),1998 , (4):28
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>12 W. Prince ,M. Espangne ,P. C. Aitcin. Ettringite formation:a crucial stepin cementsuperplasticizer compatibility ,Cem Concr Res ,2002 , (10):1
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>13 莫樣銀,盧都友,梅來寶,許仲梓,唐明述。 國內(nèi)外延遲性鈣礬石反應(yīng)研究進(jìn)展及評(píng)述?;炷?2000 , (7) :8
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>14 楊南如等。鈣礬石的形成條件與穩(wěn)定性。 硅酸鹽學(xué)報(bào),1984,(6):155
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>17 宋存,,程相利等。 鈣礬石材料硬化體風(fēng)化機(jī)理,北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),1999,21(5):460
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>18 Paul Wencil Brown and Phillip LaCroix , The kinetics of ettringite forma2tion,Cement and Concrete Research , Volume 19 , Issure 6 ,November1989:879
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>19 H. F. W. Taylor , C. Famy , K. L. Scrivener ,Delayed Ettringite Forma2tion ,cement and concrete research 31 , (2001):683
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>20 H. Siedel , S. Hempel and R. Hempel , Secondary ettringite formationin heat treated portland cement concrete : Influence of different WPC ra2tios and heat treatment temperatures , Cement and Concrete Research ,Volume 23 , Issue 2 , March 1993:453
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>22 陳勇,邵曼君,李竹川。應(yīng)用環(huán)境掃描電鏡研究硫酸鉀小晶體生長。電子顯微學(xué),2002,21(5):761
rdana,Arial; mso-bidi-font-size: 10.5pt; mso-font-kerning: 0pt; mso-bidi-font-family: 宋體">1步用自蔓延(SHS)法合成CA,第2步合成AFm,稱取適量CaO·CaSO4·12H2O和CA濕磨(WPC=0。14),置于密封瓶中,在normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>C
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第三種是鋁酸鈣(CA)轉(zhuǎn)化法[10]。按1∶1的摩爾比將Al2O3和CaO混勻,并在
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O-
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left> 混凝土中形成鈣礬石的反應(yīng)要復(fù)雜的多,形成鈣礬石的反應(yīng)既包含液相反應(yīng),也包含固相反應(yīng)。目前工程領(lǐng)域中使用的各種膨脹劑和膨脹水泥,在它們的水化過程中,形成鈣礬石的反應(yīng)主要有下列3種:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>C
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left> 彭家惠、樓宗漢采用液相離子濃度測(cè)定與固相物相分析的方法,分析了離子濃度變化規(guī)律與鈣礬石形成的關(guān)系。他們認(rèn)為[7]:上述3種類型的反應(yīng),都經(jīng)歷相同的反應(yīng)過程———水泥加水后,其礦物與石膏快速溶解產(chǎn)生Ca2+、SO42-、OH-等離子,形成鈣礬石過飽和溶液,這些離子通過濃差擴(kuò)散聚集在一起,按照下列3步反應(yīng)過程形成鈣礬石:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第一步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>AlO2-+2OH-+2H2O-[Al(OH)6]3-
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第二步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2[Al(OH)6]3-+6Ca2++24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}6+
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>第三步:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO42-+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)3·2H2O
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>石云興、王澤云等認(rèn)為[4],鈣礬石的形成由水泥石孔隙中液相Ca2+、AlO2-、SO42-和OH-的含量來決定,其平衡常數(shù)
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>以下式來表示:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>Kp=[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O][Ca2+]6[SO42-]3[
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>他們認(rèn)為[4],AFt的形成由上式中四種離子的濃度積來決定,其中Ca2+是6次方的關(guān)系,AFt的組成中,需要的Ca2+的量很大,因此Ca2+濃度是一主要的因素。王玲[11]也認(rèn)為,CA是形成鈣礬石的先決條件,限制CA的含量就相當(dāng)于減小了形成鈣礬石的可能性。W。Prince、M。Espagne等研究[12]也表明,僅僅提供硫酸根離子的硫酸鹽對(duì)鈣礬石的形成沒有促進(jìn)作用,因?yàn)榇罅库}離子的存在是必要的。而王智,鄭洪偉等認(rèn)為[5],鈣礬石的形成取決于液相pH值(即OH-濃度),而不一定取決于Ca2+濃度。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3 鈣礬石的特性
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3。1關(guān)于鈣礬石的膨脹性
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>膨脹性是鈣礬石最大的特性,正因?yàn)槿绱烁鲊鴮W(xué)者孜孜不倦對(duì)其進(jìn)行研究和探討。利用水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成鈣礬石使固相體積增大約120%的膨脹來制造膨脹水泥廣泛應(yīng)用于工程,就是鈣礬石膨脹特性的利用。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石的膨脹機(jī)理進(jìn)行了研究,但由于影響因素復(fù)雜以及實(shí)驗(yàn)條件等限制,對(duì)鈣礬石的膨脹機(jī)理尚未完全弄清楚。游寶坤等查閱大量國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石膨脹特性的研究論文,總結(jié)出3點(diǎn)結(jié)論[3]:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>a)膨脹相是鈣礬石,在水泥中有足夠濃度的CaO、Al2O3和CaSO4下均可生成鈣礬石,形成膨脹,并不一定要AFm通過固相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為鈣礬石才能膨脹。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>b)在液相CaO飽和時(shí),鋁鹽不易溶出SO42-、通過固相反應(yīng)或原地反應(yīng)形成針狀鈣礬石,其膨脹力發(fā)揮較迅速;在液CaO不飽和時(shí),反應(yīng)物以離子狀態(tài)存在,通過液相反應(yīng)形成柱狀鈣礬石,其膨脹力發(fā)揮較緩慢,但有足夠數(shù)量鈣礬石形成時(shí),也產(chǎn)生體積膨脹,而且膨脹較大。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>c)在膨脹原動(dòng)力方面,Mahta等在1973年提出的吸水腫脹理論;隨著研究的深入,又出現(xiàn)2種理論假說:一種是晶體生長壓力理論,另一種是膠體均勻膨脹理論。具體假說如下[13]:
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>1)吸水腫脹理論:AFt可以以膠體或結(jié)晶體形式存在。當(dāng)孔溶液中存在Ca2+、硫酸根離子、
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2)AFt晶體生長理論:認(rèn)為混凝土孔溶液中的離子與固體顆粒進(jìn)行反應(yīng)生成AFt時(shí),固相體積增大。隨著AFt的各向異性生長,結(jié)晶壓開始產(chǎn)生,膨脹出現(xiàn)。AFt傾向于在受限較小的方向生長。在界面區(qū)預(yù)先形成的微裂紋上AFt晶體的生長,進(jìn)一步擴(kuò)大了裂紋,從而引起明顯的膨脹。這種假說將鈣礬石膨脹歸結(jié)為原地化學(xué)反應(yīng)和晶體的各向異性生長所產(chǎn)生的結(jié)晶壓。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3)漿體均勻膨脹理論:當(dāng)水泥漿體出現(xiàn)膨脹時(shí),由于集料與漿體界面區(qū)之間的結(jié)合在整個(gè)水泥原料體系中相對(duì)薄弱,因而,導(dǎo)致集料周圍優(yōu)先出現(xiàn)裂縫。隨后,新結(jié)晶的AFt迅速填滿這些裂縫,形成AFt帶,從而引起漿體的均勻膨脹,并最終導(dǎo)致整個(gè)混凝土體系的膨脹開裂。根據(jù)這種理論,AFt帶的形成并不直接貢獻(xiàn)于明顯的膨脹。游寶坤3對(duì)幾種膨脹水泥和UEA水泥進(jìn)行X射線和電鏡分析,認(rèn)為在水泥孔隙存在鈣礬石結(jié)晶體,其結(jié)晶生長力能產(chǎn)生體積膨脹,更多的是在水泥凝膠區(qū)中生成難以分辨的凝膠狀鈣礬石,游寶坤同意Mehta和劉崇熙的意見,由于鈣礬石表面帶負(fù)電荷,它們吸水腫脹是引起水泥石膨脹的主要根源,但他還認(rèn)為結(jié)晶狀鈣礬石對(duì)孔隙產(chǎn)生的結(jié)晶壓對(duì)水泥石的體積膨脹也產(chǎn)生作用,而前一種膨脹驅(qū)動(dòng)比后一種大得多。游寶坤這一觀點(diǎn)把結(jié)晶膨脹假設(shè)和吸水腫脹理論統(tǒng)一起來。莫樣銀等認(rèn)為[13]:受限空間上的原地化學(xué)反應(yīng)是膨脹產(chǎn)生的根本原因,只要以上兩個(gè)條件同時(shí)滿足,AFt結(jié)晶生長必然會(huì)引起意外的膨脹。所以,在ASR、凍融循環(huán)或其它因素產(chǎn)生裂紋的情況下,AFt會(huì)在裂紋上結(jié)晶、生長,加速、加重膨脹。而水,即反應(yīng)過程中保持一定的濕度,對(duì)膨脹同樣有利。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3。2 關(guān)于鈣礬石的穩(wěn)定性
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中鈣礬石的穩(wěn)定性首先與水泥水化過程中離子成分及濃度有很大關(guān)系。楊南如[14]認(rèn)為鈣礬石的穩(wěn)定性在很大程度上決定于液相中SO42-濃度,如液相中濃度低于110gPL,則鈣礬石難以生成或不能穩(wěn)定存在,將轉(zhuǎn)變?yōu)榈土蛐望}。他試驗(yàn)采用CA+石膏(不同類型)體系中液相成分與鈣礬石的穩(wěn)定形成的關(guān)系證明了上述觀點(diǎn)。彭家惠等通過實(shí)驗(yàn)[7]也證明,液相中維持一定硫酸根離子]是鈣礬石穩(wěn)定存在的重要條件,但液相硫酸根離子雖對(duì)鈣礬石形成速率影響不大。其次溫度與鈣礬石的穩(wěn)定性也密切相關(guān)。Lawrence[15]認(rèn)為,有效避免鈣礬石結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的最高允許養(yǎng)護(hù)溫度在65~
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>4 鈣礬石的生長規(guī)律
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中水化形成的鈣礬石的生長規(guī)律是相當(dāng)復(fù)雜的。目前,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石生長規(guī)律的研究主要是研究其的生長速率以及某些影響因素。鈣礬石的尺寸一般要小于100μm,屬于小晶體范圍,因此鈣礬石晶體的生長速率并不遵循”ΔL”定律,而與粒度相關(guān),即不同尺寸鈣礬石晶體的生長速率應(yīng)該是不同的。按照小晶體的生長規(guī)律[22],鈣礬石晶體生長可能存在生長分散現(xiàn)象,即在同一過飽和度和流動(dòng)條件下,相同粒度的晶體并不以相同的速率生長,但對(duì)于某一晶體來說,它的生長速率是基本隨時(shí)間不變的。這正符合恒定晶體生長(CCG)模型的描述,即相同粒度的晶體的生長存在一個(gè)恒定的生長速度在生長。PaulWencilBrown等[18]認(rèn)為鈣礬石的晶核形成和生長模式預(yù)示了它的一維生長,這也與鈣礬石所顯示的針狀形貌是一致的。Taylor等[19]認(rèn)為鈣礬石的生長速率和最終的長度受3個(gè)因素影響:化學(xué)因素、漿體微觀結(jié)構(gòu)以及混凝土或砂漿的微觀結(jié)構(gòu)。
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>研究表明水灰比對(duì)鈣礬石的生長有顯著的影響。H。Siede等[20]對(duì)一組分別經(jīng)過500d的水中和空氣中凍融循環(huán)的水泥漿體試件進(jìn)行SEM和DTA觀察,沒有發(fā)現(xiàn)試件有膨脹現(xiàn)象。H。Siedel認(rèn)為是小水灰比導(dǎo)致試件的致密性,限制了鈣礬石的形成,生長條件的不同導(dǎo)致鈣礬石的形貌不同。鈣礬石的生長與水灰比有密切關(guān)系,試件水灰比越大,越有利于鈣礬石的大量生成,但單個(gè)鈣礬石晶體尺寸較小。在相同條件下,水灰比越大,水泥石結(jié)構(gòu)越疏松,其中的孔隙為鈣礬石的大量生成提供了空間。當(dāng)水灰比為0165時(shí),水泥石結(jié)構(gòu)較緊密,孔隙較小,生成的鈣礬石數(shù)量較少,晶體產(chǎn)生各向異性生長而呈針狀,此情況符合鈣礬石晶體生長理論;而當(dāng)水灰比較大時(shí),試件中形成的孔隙較大,新結(jié)晶的鈣礬石晶體迅速填充這些孔隙,形成鈣礬石帶,這種情況下生成的鈣礬石并不直接貢獻(xiàn)于明顯的膨脹,只有等到整個(gè)孔隙中填滿鈣礬石晶體時(shí),才能引起試件的均勻膨脹,此情況符合漿體均勻膨脹理論。水灰比在0145時(shí),骨料之間充滿水化硅酸鹽(C—S—H)、氫氧化鈣(CH)的混合膠狀物,水泥石結(jié)構(gòu)緊密,幾乎不存在鈣礬石生長所需的空間,所以很難觀察到有鈣礬石的生成,說明控制水灰比能夠很好地控制鈣礬石的生長。外加劑的使用對(duì)鈣礬石的生長也有影響。W。Prince[12]認(rèn)為:在使用超可塑劑中的水泥中,不僅在未水化漿體表面其分子被吸收,而且在有些水化物表面也能被吸收,這種在水化產(chǎn)物表面的吸收很大程度上甚至就是中止了鈣礬石的生長,而當(dāng)可塑劑消耗完后,鈣礬石又重新開始生長。C。Tashiro等[21]研究發(fā)現(xiàn),混凝土摻入的一些金屬氧化物(Cr2O3、Fe2O3、ZnO等)和氫氧化物(Cu(OH)2),能夠促進(jìn)鈣礬石的生長,而且能引起鈣礬石微觀結(jié)構(gòu)的變化。當(dāng)然影響鈣礬石生長的因素遠(yuǎn)不止這些,在具體的生長環(huán)境中,主要影響因素是不同的。到目前為止,國內(nèi)外學(xué)者對(duì)鈣礬石生長規(guī)律的研究,主要是定性分析,很少涉及到量的關(guān)系,無法為膨脹混凝土材料的設(shè)計(jì)提供嚴(yán)密的理論依據(jù)。因此,從定量上分析鈣礬石的生長,是研究面臨的一個(gè)難題。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>5 結(jié)語
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>混凝土中鈣礬石的研究是相當(dāng)復(fù)雜的,涉及的方面和考慮的因素很多。本文僅從四個(gè)方面即鈣礬石結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理、性質(zhì)以及生長規(guī)律對(duì)國內(nèi)外對(duì)混凝土中鈣礬石的研究進(jìn)展進(jìn)行了簡單的綜述,此工作可望為進(jìn)一步定量地從微觀層次研究鈣礬石在混凝土中的形成機(jī)理、生長規(guī)律等作理論上的準(zhǔn)備。
normal style="TEXT-INDENT: 18.05pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>參考文獻(xiàn)
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>1 R. H. 鮑格. 波特蘭水泥化學(xué)。北京:中國工業(yè)出版社,1963 :121
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>2 Moore A E ,Taylor H F W.
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>3 游寶坤,席耀忠。鈣礬石的物理化學(xué)性能與混凝土的耐久性。中國建材科技,2002 , (3):14
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>4 石云興,王澤云,吳東,張浩。鈣礬石的形成條件與穩(wěn)定性,混凝土,2002,(8):52
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>5 王智,鄭洪偉,韋迎春。鈣礬石形成與穩(wěn)定及對(duì)材料性能影響的綜述?;炷粒?002 , (6):44
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>6 陳胡星,葉青,沈錦林,胡國君,樓宗漢。 鈣礬石的長期穩(wěn)定性。 材料科學(xué)與工程,2001,19(2):69
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>7 彭家惠,樓宗漢。鈣礬石形成機(jī)理的研究,硅酸鹽學(xué)報(bào),2000,28(6):511
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>8 Mehta P K.Mechnanismof expansion associated with ettringite formation [J]. Cem Concr Res ,1973 , (3) :1
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>9 潘國耀,毛若卿,張惠玲。 低硫型水化鋁酸鈣(AFm) 脫水相及其水化特性研究,武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1997,19(3) :28
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>10 楊久俊,管宗甫,余海燕,周穎。 鈣礬石在濕熱環(huán)境下結(jié)構(gòu)變異性的研究,硅酸鹽學(xué)報(bào),1997,25(4):470
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>11 王玲. CA 含量與混凝土抗硫酸鹽侵蝕能力的關(guān)系. 水泥技術(shù),1998 , (4):28
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>12 W. Prince ,M. Espangne ,P. C. Aitcin. Ettringite formation:a crucial stepin cementsuperplasticizer compatibility ,Cem Concr Res ,2002 , (10):1
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>13 莫樣銀,盧都友,梅來寶,許仲梓,唐明述。 國內(nèi)外延遲性鈣礬石反應(yīng)研究進(jìn)展及評(píng)述?;炷?2000 , (7) :8
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>14 楊南如等。鈣礬石的形成條件與穩(wěn)定性。 硅酸鹽學(xué)報(bào),1984,(6):155
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>17 宋存,,程相利等。 鈣礬石材料硬化體風(fēng)化機(jī)理,北京科技大學(xué)學(xué)報(bào),1999,21(5):460
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>18 Paul Wencil Brown and Phillip LaCroix , The kinetics of ettringite forma2tion,Cement and Concrete Research , Volume 19 , Issure 6 ,November1989:879
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>19 H. F. W. Taylor , C. Famy , K. L. Scrivener ,Delayed Ettringite Forma2tion ,cement and concrete research 31 , (2001):683
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>20 H. Siedel , S. Hempel and R. Hempel , Secondary ettringite formationin heat treated portland cement concrete : Influence of different WPC ra2tios and heat treatment temperatures , Cement and Concrete Research ,Volume 23 , Issue 2 , March 1993:453
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>
normal style="TEXT-INDENT: 18pt; TEXT-ALIGN: left; mso-char-indent-count: 2.0; mso-pagination: widow-orphan; mso-margin-top-alt: auto; mso-margin-bottom-alt: auto" align=left>22 陳勇,邵曼君,李竹川。應(yīng)用環(huán)境掃描電鏡研究硫酸鉀小晶體生長。電子顯微學(xué),2002,21(5):761
|
|
|
|
- 18月7日成都建筑鋼材行情預(yù)估:盤整前行
- 2招標(biāo)師考試法律法規(guī)第三章熱點(diǎn)試題及答案解析(1)
- 32015年二級(jí)建造師《法規(guī)》資料:勞動(dòng)合同的訂立
- 4工程建設(shè)招標(biāo)投標(biāo)合同范本(授權(quán)書)
- 5某攪拌站不配合環(huán)境提升工作被依法強(qiáng)制拆除
- 6施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境噪聲污染的防治
- 72015年一級(jí)建造師建筑工程專業(yè)課程講義(7)
- 8中孚泰再建營銷流程管理 “內(nèi)外兼修”提升管理效率
- 9一級(jí)建造師法規(guī)及相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)要點(diǎn):權(quán)力和義務(wù)
- 102015年監(jiān)理工程師:工程費(fèi)用與工期的關(guān)系
- 11新型水泥生料在線生產(chǎn)過程控制分析儀
- 12監(jiān)理人員十不準(zhǔn)是哪些?
- 13某高速公路T梁工程施工組織設(shè)計(jì)
- 14【12月27日預(yù)測(cè)】上海建筑鋼材價(jià)格上漲
- 15承重框架有哪些布置原則?
- 16如何促進(jìn)混凝土攪拌機(jī)市場(chǎng)的更好發(fā)展
- 17山東曲阜推行墻材革新倡導(dǎo)建筑節(jié)能
- 182014年一級(jí)建造師機(jī)電工程復(fù)習(xí)資料—工料單價(jià)法的分類
- 19檐高怎么算?
- 20一級(jí)建造師《項(xiàng)目管理》知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)14
- 21現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)(word版)
- 22造價(jià)工程師案例分析復(fù)習(xí)要點(diǎn):漲價(jià)預(yù)備費(fèi)年限
- 23關(guān)于表彰優(yōu)秀通訊聯(lián)絡(luò)員的通知 [2004-6-2]
- 24淺談境外別墅方案的本土化
- 25中建西北院、中建西南院入選2014年RCC中國十大建筑設(shè)計(jì)院
- 26復(fù)習(xí)指導(dǎo):我看“評(píng)標(biāo)辦法”中的一些問題(二)
- 27陜西省住建廳學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平總書記來陜視察重要講話全面推進(jìn)法治陜西建設(shè)研討班結(jié)業(yè)
- 282015二級(jí)建造師《市政專業(yè)工程管理與實(shí)務(wù)》練習(xí)題(10)
- 292011中國地板市場(chǎng)分析:機(jī)遇會(huì)大于風(fēng)險(xiǎn)
- 30關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)建設(shè)工程檢測(cè)和預(yù)拌混凝土生產(chǎn)使用監(jiān)督管理工作的通知
成都公司:成都市成華區(qū)建設(shè)南路160號(hào)1層9號(hào)
重慶公司:重慶市江北區(qū)紅旗河溝華創(chuàng)商務(wù)大廈18樓