1、0引言地球溫暖化已成為世人所普遍關注的環境問題 , 其主要原因在于 CO 2的迅速增加。因此 , 如何控制或減少 CO 2的排放量 是人類與自然協調發展的關鍵問題之一。對于水泥產業來說 , 控制和削減 CO 2排放量的最好對策是盡可能減少水泥熟料用 量來生產性價比好的混合水泥。 其中 , 在 P S 中摻用石灰石 (簡 稱 LSP 來生產石灰石 -礦渣水泥 (簡 稱 P C 是 行 之 有 效 的 方 法之一。這種水泥不但能確保混凝土單位體積內膠凝材料的數 量 , 增加混凝土組成材料的黏聚性 , 而且還能提高混凝土的各 種力學性能 1。 為此 , 現以 LSP 的置換率和粉末度作為變數來配 制

2、 P C , 并進行其水化反應及其特性的試驗分析。1試驗概要使用材料為比表面積 3000cm 2/g 的 P S 和比表面積 4500、8200cm 2/g 的 LSP , 其化學成分如表 1所示。并分別以 10%、20%、 30%的 LSP 置換 P S (熟料 礦渣 =80 20 的方法配制 P C 水泥漿試件 , 且在標準狀態下分別養護 1、 3、 7、 28d 后 , 再放入 丙酮中終止其水化反應。然后進行干燥處理并粉碎成細粉末來 進行水化反應率及其特性試驗。2試驗結果與分析2.1C 3S 的水化反應率圖 1表示了 P C 中 C 3S 的水化反應率。 在齡期 1d 中 , P S 的

3、水化反應率為 42.5%; LSP45的 3種不同置換率水化反應率分別 為 45.3%、 47.1%、 51.1%; LSP82的 3種不同置換率水化反應率則 分別為 51.7%、 54.5%、 58.3%。亦即 , C 3S 的水化反應率隨 LSP 的置 換率(圖 1a 和粉末度 (圖 1b 的增加而增加。若在熟料中摻用 LSP , C 3S 在水化反應中所生成的部分水化物會在 LSP 表面上迅速形成許多晶核 2-5, 不但減少 C 3S 表面上所形成的水化物膜層的 厚度 , 而且會加快 C 3S 粒子的溶解和其離子的擴散 , 進而促進 C 3S 的水化反應速度。當齡期 3d 后 , P C

4、 的 C 3S 水化反應率雖然高于 P S , 但其程度隨齡期的增加而逐漸減少。直到齡期 28d , P S 的C 3S 水化反應率為 90.3%; LSP45的 3種不同置換率 C 3S 反應率分別 為 89.6%、 91.6%、 92.7%; LSP82的 3種 不 同 置 換 率 則 分 別 為 89.5%、 93.7%、 94.5%, 顯示出與 P S 大致相同的反應率。這個試驗 表明 , LSP 對 C 3S 的作用主要發生在早期的水化反應過程中。2.2Ca(OH 2的生成量 圖 2表示了 P C 中 Ca (OH 2的生成量 , 其中 , 點直線為用 LSP 置換 P S 后剩余

5、P S 的理論 Ca (OH 2生成量。在齡期 3d 以內 , P C 的 Ca (OH 2生成量位于點直線以上 , 表明其 Ca (OH 2的 生 成 量 大 于 P S , 但 其 生 成 量 隨 著 置 換 率 (圖 2a 和 粉 末 度 (圖 2b 的增加而減少。到齡期 28d , P C 中的 C 3S 水化反應雖2008年 第 1期 (總 第 219期 Number 1in 2008(Total No.219 混 凝 土Concrete劉笑軍 , 樸應模(遼東學院 建筑材料研究所 , 遼寧 丹東 118003Abstract:To save cement , making expe

6、riment with limestone added in slag cement.The result shows the early hydrated reaction rate of C 3Sincreases with the increase of the replacement ratio and powder degree of limestone in slag cement , but the hydration reaction ratio is equivalent to slag cement at age of 28days.The hydration reacti

7、on of C 3A decreases in age of 1days , but the hydration ratio is equivalent to C 3A of slag cement later.The limestone participates at age of 7day , and is related to the hydration of C 3A. Key w ords:limestone ; hydration reaction rate ; hydrate摘 要 :為節約水泥熟料 , 對在礦渣水泥 (簡稱 P S 中摻用石灰石的方法進行了試驗。 結果表明 ,

8、P S 中 C 3S 的早期水化反應率隨石灰石粉的取代率和粉末度的增加而增加 , 齡期 28d 的水化反應率則與 P S 基本持平 ; C 3A 的水化反應率在齡期 1d 內明顯下降 , 但此后的水化 反應率與 P S 中 C 3A 的水化反應率大致相同 ; 石灰石主要在齡期 7d 內參與水化反應 , 且與 C 3A 的水化反應密切相關。 關鍵詞 :石灰石 ; 水化反應率 ; 水化物中圖分類號 :TU528.04文獻標志碼 :A 文章編號 :1002-3550(2008 01-0087-03Qualitative analysis on the hydration reaction of sl

9、ag cem ent by lim estoneLIU Xiao-jun , PIAO Ying-mo(Institute of Building Materials , Dandong University , Dandong 118003, China 石灰石對礦渣水泥水化反應的作用及特性收稿日期 :2007-09-04基金項目 :國家自然科學基金資助項目 (50162001原材料及輔助物料MATERIAL AND ADMINICLE表 1使用材料的比表面積及化學成分比表面積 /(cm 2/g 300045008200名稱 P SLSP45LSP82Fe 2O 32.30.10.2SiO

10、224.60.52.7Al 2O 35.30.10.2SO 31.80.00.1CaO 61.554.953.3K 2O 0.60.00.0MgO 2.10.50.9Na 2O 0.20.00.0化學成分 /%87 然與 P S 大致相同 (見圖 1 , 但 Ca (OH 2生成量卻位于點直線 以下。這是因為把 P C 中 C 2S 的水化反應率假設為與 P S 相 同 , 所以其 Ca (OH 2的生成量隨 LSP 置換率的增加而減少。這 個試驗結果也表明 LSP 的摻用可提高 C 3S 的早期水化反應率。2.3C 3A 的水化反應率圖 3表示了 P C 中 C 3A 的水化反應率。 在齡期

11、 1d 中 , P S 的 C 3A 水化反應率為 49.0%; LSP45的 3種不同置換率 C 3A 水 化 反 應 率 分 別 為 36.4%、 27.9%、 28.1%; LSP82的 3種 不 同 置 換 率 C 3A 水化反應率則分別為 30.7%、 29.7%、 32.3%。由于 LSP 能 使含有 SO 42-和 CO 32-的凝膠體在 C 3A 表面上形成致密的薄膜層 , 能抑制 C 3A 的溶解和擴散 2, 從而能降低 C 3A 的早 期 水 化 反 應 率。當齡期超過 1d 后 , P C 的 C 3A 反應率急速回升 , 直到齡期 3d , 與 P S 的 C 3A 反

12、應率基本持平為止。 這是因為齡期 1d 后 , P C 將生成含有 CO 32-的三碳鋁酸鹽水化物 2, 不但降低 C 3A 表 面上的 SO 42-和 CO 32-濃度 , 而且還能促進離子的擴散 , 進而加快 C 3A 的水化反應速度。2.4CaCO 3的水化反應率圖 4為 P C 中 CaCO 3的水化反應率。 當 CaCO 3的水化反應 進行到齡期 7d 后幾乎不參與反應 , 且其反應隨 LSP 置換率的增 加而明顯減少。這表明 CaCO 3主要在齡期 7d 內 , 置換鈣礬石中 石膏成分并生成三碳鋁酸鹽水化物。當齡期 28d 時 , LSP45的 3種 不 同 置 換 率 CaCO

13、3水化率分別為 17.0%、 8.0%、 5.2%; LSP82的 3種不同置換率 CaCO 3水化率則分別為 15.6%、 6.7%、 4.5%, 顯示出其反應隨著粉末度的增大而減少的傾向。其原 因 在 于圖 1LSP 置換率與 P C 中 C 3S 的水化反應率(a LSP45P C (b LSP82P C 圖 2LSP 置換率與 P C 中 Ca (OH 2的生成量(a LSP45P C (b LSP82P C 圖 3LSP 置換率與 P C 中 C 3A 的水化反應率(a LSP45P C (b LSP82P C 圖 4LSP 置換率與 P C 中 CaCO 3的水化反應率(a LSP

14、45P C (b LSP82P C 88 P C 的長期耐久性 , 則有待于進一步的探討。3結論經過以上的試驗分析可得出如下結論 :(1 在 P C 中 C 3S 早期水化反應速度隨 LSP 的置換率及粉 末度的增加而加快 , 且其齡期 28d 的水化率與 P S 基本持平 ; 當 Ca (OH 2生成量小于 P S 時 , 可提高 P C 的強度和耐久性。 (2 在 P C 中 , C 3A 早期水化反應非常緩慢 , 但齡期 3d 后 , 其水化反應與 P S 基本持平 ; 三碳鋁酸鹽主要生成在齡期 7d 內 , 且隨置換率的增加而減少。參考文獻 :1后 滕 孝治 , 等 . 規格國際化 J

15、. " 0 . 2002, 631:1-8. 2淺賀喜與志 , 等 . 粒度 田 共 炭酸添加 水 和 反 廣 心 及 影 響 C. " 0 論 文 書 , 1997, 51:20-25.3後 滕 孝治 , 等 . 水和及石灰石微粉末影響 C. 日 本 0工學協會 . 石灰石微粉末特性 0 利 用 關 委 員 會 報 告 書 口 論 文 集 . 1998, 147-150.4Poitevin P.Limestone aggregate concrete, usefulness and durabilityJ. Cement and Concrete Composites ,

16、 1999, 21(2 :89-97.5Gaze M E , Crammond N J.The formation of thaumasite in a cement: lime:sand mortar exposed to cold magnesium and potassium sulfate so-lutionsJ.Cement and Concrete Composites , 2000, 22(3 :209-222.作者簡介 :劉笑軍 (1962- , 男 , 遼東學院建筑材料研究所試驗師。 單位地址 :遼 寧 省 丹 東 市 振 安 區 臨 江 后 街 116號 (118003聯系

17、電話 SP 表面上形成的 Ca (OH 2等水化物膜層隨時間逐漸變厚并阻 礙離子的擴散和相互接觸。圖 5表示了 P C 的三碳鋁酸鹽生成量。由圖可知 , 其生成 量到齡期 7d 急速增加之后 , 轉入到非常緩慢的增長狀態 , 且其 生成量隨著 LSP 的增加而有所減少。 到齡期 28d , LS45的 3種 不同置換率三碳鋁酸鹽 生 成 量 分 別 為 4.9%、 4.8%、 4.5%; LS82的 3種 不 同 置 換 率 三 碳 鋁 酸 鹽 生 成 量 則 分 別 為 4.2%、 4.1%、 4.1%, 也顯示出隨著 LSP 粉末度的增加而減少的傾向。 2.5鈣礬

18、石生成量圖 6表示了鈣礬石生成量。 P S 及 P C 的鈣礬石生成量在 齡期 1d 內達到高峰之后迅速下降 , 直到齡期 7d 后 , P S 的鈣 礬石生成量仍隨齡期而減小 , 但 P C 的鈣礬石生成量則顯示出 緩慢增加的趨勢。其原因在于 , P C 在齡期 17d 內主要生成 SO 42-的含量小于鈣礬石的水化鋁酸鈣晶體 , 當齡期超過 7d 后 , 這種水化鋁酸鈣晶體與被三碳鋁酸鹽置換出來的石膏 進 行 水 化反應而生成鈣礬石。至于齡期 7d 后生成的鈣礬石是否影響圖 5LSP 置換率與 P C 中三碳鋁酸鹽的生成量(a LSP45P C (b LSP82P C圖 6LSP 置換率與 P C 中鈣礬石的生成量(a LSP45P C (b LSP82P C! ! ! ! !行 業 資 訊中國混凝土行業二十年 出版發行二 七年 , 中國建筑業協會混凝土分會已經伴隨著中國混凝土行業一起已經走過了二十年的發展歷程。 為了更好地展示二十 年來我國混凝土行業取得的輝煌業績 , 回顧過去 , 展望未來 , 進一步引導我國混凝土行業健康持續發展 , 編輯出版了 中國混凝土行 業二十年 。 該書真實記述了我國混凝土行業二十年來的整體