水泥石中的钙矾石是如何生成的?它起何作用?

更新：2023年02月19日 21:29 好一点

好一点小编带来了水泥石中的钙矾石是如何生成的?它起何作用?，希望能对大家有所帮助，一起来看看吧！

水泥石中的钙矾石是如何生成的?它起何作用?

水泥石中的钙矾石是由水泥水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)。混凝土中形成钙矾石的反应既包含液相反应，也包含固相反应。膨胀性是钙矾石最大的特性，水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成钙矾石能使固相体积增大约120%。

扩展资料：

水灰比对钙矾石的生长有显著的影响。在相同条件下，水灰比越大，水泥石结构越疏松，钙矾石的生成就有空间。水灰比小，水泥石结构较紧密，孔隙较小，生成的钙矾石数量较少，晶体产生各向异性生长而呈针状。

混凝土中钙矾石的稳定性取决于水泥水化过程中离子成分及浓度；温度70℃是一个关键温度，AFt大约在70℃分解。

得到钙矾石的化学方程式是什么?急用谢谢

中文名称：钙矾石英文名称：ettringite 定义：分子式为3CaO·?Al2O3·?3CaSO4·?30~32H2O；结构式为Ca12Al(OH)24(SO4)6·50H2O。三方晶系，晶体呈假六方针状。密度1.73g/cm3。当钙钒石在水泥石中以局部反应形成时，其结晶压力可使水泥石或混凝土全部崩解。

目前通过实验手段制备纯钙矾石的方法主要有以下3种：

第一种是反应溶液法。以AR级Ca(OH)2，Al2(SO4)3·18H2O为原料，按下列反应方程合成：

Al2(SO4)·18H2O+6Ca(OH)2－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

第二种是AFm转化法。先是合成AFm，1步用自蔓延(SHS)法合成CA，第2步合成AFm，称取适量CaO·CaSO4·12H2O和CA湿磨(WPC=0。14)，置于密封瓶中，在40℃下水化7d，每天定时碾磨，水化后样品经60℃烘干，产物为AFm;然后由AFm转化成AFt，AFm加水和足量石膏转化为AFt，反应方程为：

C3A·CaSO4·12H2O+2CaSO4+20H2O－C3A·3CaSO4·32H2O

第三种是铝酸钙(CA)转化法。按1∶1的摩尔比将Al2O3和CaO混匀，并在1200℃烧结反应完全(矿物主要为CA)，研磨后再与适量的CaO和CaSO4·2H2O配合加水反应120h，即得所需的钙矾石样品，反应满足下列方程：

CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－3C3A·3CaSO4·32H2O

混凝土中钙矾石的形成
混凝土中形成钙矾石的反应既包含液相反应，也包含固相反应。目前工程领域中使用的各种膨胀剂和膨胀水泥，在它们的水化过程中，形成钙矾石的反应主要有下列3种：

3C3A+3(CaSO4·2H2O)+26H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

C3A+3(CaSO4·2H2O)+2Ca(OH)2+24H2O－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

3C3A·CaSO4+8CaSO4+6CaO+96H2O－3(3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O)

上述3种类型的反应，都经历相同的反应过程——水泥加水后，其矿物与石膏快速溶解产生Ca、SO4、OH等离子，形成钙矾石过饱和溶液，这些离子通过浓差扩散聚集在一起，按照下列3步反应过程形成钙矾石：

第一步：

AlO2+2OH+2H2O－[Al(OH)6]

第二步：

2[Al(OH)6]+6Ca+24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}

第三步：

{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO4+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)·2H2O

钙矾石的钙矾石的制备方法

目前通过实验手段制备纯钙矾石的方法主要有以下3种：反应溶液法。以AR级Ca(OH)2，Al2(SO4)3·18H2O为原料，按下列反应方程合成：
Al2(SO4)·18H2O+6Ca(OH)2－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O AFm转化法。先是合成AFm，1步用自蔓延(SHS)法合成CA，第2步合成AFm，称取适量CaO·CaSO4·12H2O和CA湿磨(WPC=0。14)，置于密封瓶中，在40℃下水化7d，每天定时碾磨，水化后样品经60℃烘干，产物为AFm;然后由AFm转化成AFt，AFm加水和足量石膏转化为AFt，反应方程为：
C3A·CaSO4·12H2O+2CaSO4+20H2O－C3A·3CaSO4·32H2O 铝酸钙(CA)转化法。按1∶1的摩尔比将Al2O3和CaO混匀，并在1200℃烧结反应完全(矿物主要为CA)，研磨后再与适量的CaO和CaSO4·2H2O配合加水反应120h，即得所需的钙矾石样品，反应满足下列方程：
CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－3C3A·3CaSO4·32H2O

钙矾石在水泥水化过程中是如何起到延缓水泥凝结的？

钙矾石即石膏caS04.2H20与水泥矿物C3A在水中迅速生成：3Ca0.Al2O3.3caSO4.32H2O的代生结晶。由于钙矾石结合大量水分子(32个)减少了水分子与C3S水化，同时钙矾石是针状结晶体易于在其它颗粒间交叉搭合，形成保护层，影响了流动性，阻碍了水化速度。

钙矾石其主要成分及化学物理性质如何？

钙矾石是由水泥、砂子加硫酸亚铁和氯化镁填加剂经复合而成
物理性质：质地细腻,强度高,表面光泽,致密性好、吸水率低、耐水、抗渗透能力强,
化学性质：具有耐污染性、抗高低温性、耐阳光照射性、耐冻融性、抗硫酸盐侵蚀性

钙矾石对水泥的影响

钙巩石3Ca0.A203、3CaS04、3H20是水泥水化时的重要产物(约占所有水化产物7%左右)。它的特性是不稳定，随着水化而变化，早期钙巩石能使水泥提供早期强度及补偿早期混凝土的收缩，但大量钙巩石的存在会引起混凝土膨胀开裂。

水化物AFt是什么

AFt是三硫型水化硫铝酸钙，也就是钙矾石，是水泥水化产物。A代表铝，F代表铁，t代表tri----三硫，三硫型水化硫铝酸钙在125～175℃转变为单硫型，而单硫型在50～200℃范围内是稳定的。AFm是单硫型。

水化反应生成的钙矾石有益还是无害

你好，你是问水化反应生成的钙矾石有益还是有害吗？水化反应生成的钙矾石有害。水化反应生成的钙矾石又有膨胀性，钙矾石越多，表明水泥石结构越疏松，是有害于建筑物的坚固程度的。所以水化反应生成的钙矾石有害。

水泥硬化的化学过程

水泥的凝结和硬化，是一个复杂的物理—化学过程，其根本原因在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性。水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，导致产生强度。
普通硅酸盐水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四种矿物组成的，它们的相对含量大致为：硅酸三钙37～60%，硅酸二钙15～37%，铝酸三钙7～15%，铁铝酸四钙10～18%。这四种矿物遇水后均能起水化反应，但由于它们本身矿物结构上的差异以及相应水化产物性质的不同，各矿物的水化速率和强度，也有很大的差异。按水化速率可排列成：铝酸三钙>铁铝酸四钙>硅酸三钙>硅酸二钙。按最终强度可排列成：硅酸二钙>硅酸三钙>铁铝酸四钙>铝酸三钙。而水泥的凝结时间，早期强度主要取决于铝酸三钙和硅酸三钙。
水泥的凝结和硬化：
首先，介绍铝酸三钙。它的水化反应可用下式表达。
3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O（水化铝酸钙，不稳定）；
上述铝酸三钙的水化反应如果进行得很快，会导致水泥的凝结过快而无法使用，因此，一般在粉磨水泥时都掺有适量的二水石膏作为缓凝剂，掺石膏后铝酸三钙的水化反应如下式所示。
3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（钙矾石，三硫型水化铝酸钙）
由于这个反应就不会引起快凝。当水泥中的石膏完全作用完后，还有多余3CaO·Al2O3时将发生下列反应。
3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4 H2O→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕（单硫型水化铝酸钙）
如果还有过量3CaO·Al2O3时，就会生成4CaO·Al2O3·13H2O。在正常缓凝的硅酸盐水泥中，石膏掺入量能保证在浆体结硬以前，不会发生后两个反应。
其次，谈一下硅酸三钙。它的水化反应可表示如下：
3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2；
由于CaO0.8～1.5SiO2·H2O0.25与天然的托勃莫来石很相似，因而称它为托勃莫来石，通常用CSH(B)来表示。
铁铝酸四钙水化反应和铝酸三钙相似，反应可表示如下：
4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O 现分别简述它们的水化反应。
而硅酸二钙水化反应和硅酸三钙相似，反应可表示如下：
2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+Ca（OH）2；
硅酸盐水泥矿物的水化
硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。