超硫酸盐水泥研究综述

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摘 要：随着国家对节能、环保的要求越来越高，超硫酸盐水泥又再度引起人们的关注。超硫酸盐水泥的各种性能还没有得到很好的实现，本文就当前对超硫酸盐水泥的研究现状进行可归纳、分析。

关键词：超硫酸盐水泥 研究现状

中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0103-01

随着国家对节能、环保的要求越来越高，超硫酸盐水泥又再度引起人们的关注。超硫酸盐水泥是有75%～85%的矿渣，10%～20%的硫酸盐类以及1%～5%的碱性成分共同粉磨或者分别粉磨再混合二得到的水硬性胶凝材料，在生产过程中不需要煅烧，熟料用量少。

1 超硫酸盐水泥的发展

超硫酸盐水泥首先出现在法国和比利时，但当时研究和应用最多的是德国，甚至作为标准水泥进行大规模的生产。但炼铁原料的改变，超硫酸盐水泥的生产也相应停产了。随着国际对节能和环保的重视，超硫酸盐水泥又重新得到了重视，Wopfinger Baustoffindustrie公司生产的Sagstar 42.5N超硫酸盐水泥于2002年就得到了官方的许可。我国早在50年代也开始了对超硫酸盐水泥的研究，由于其早期强度低、抗碳化性能差、表面易起灰等原因而没有得到广泛的应用。但人们对超硫酸盐水泥的研究却没有停止过，并取得了一定成绩。

2 超硫酸盐的性能研究

通过对年的研究，人们已经对影响超硫酸盐性能的因素以及影响结果得到了比较比较深入的了解。相对于普通的水泥来说，超硫酸盐具有优良的抗碱集料能力、抗硫酸盐侵蚀性、矿渣掺量更高、熟料用量更少、能耗更少等优点。但缺点也非常明显，如早期强度低、抗碳化性能差、表面易起灰等。下面就目前的研究现状进行总结如下。

2.1 力学性能

通过大量的研究发现，影响超硫酸盐水泥力学性能的因素主要包括渣体的类型、碱激发剂的类型、护养温度及湿度等。

一般来说，超硫酸盐水泥由于在早期不能形成足够的多钙矾石而表现为强度较低，但氧化铝含量较高的矿渣因具有较高的活性二使超硫酸盐水泥在早期形成较多的多钙矾石和C-S-H凝胶。如Kondo在实验中发现当氧化铝的含量达到18.5%时，在3天时间内就可以使22%的矿渣发生水化。

A.Gruskovnjak在实验中发现，使用高活性的矿渣可以加快硫酸盐水泥的早期水化速度，使得其水化峰值的水化速率相对提前4个小时左右，水化1天就可以形成较多的钙矾石，具有较高的早期强度；相反，当矿渣的活性较低时，其早期的强度就较低，不过其后期的强度比较大。通过热力学模拟得出，在相同的水化时间下，高活性矿渣硫酸盐水泥的钙矾石含量是低活性矿渣硫酸盐水泥的6倍多。

温度计护养条件对钙矾石的稳定性具有极其重要的影响。T.Grounds通过大量实验证明：当护养的温度高于50℃时，就容易因受碳化作用的影响而使钙矾石变得不再稳定，而此时如果相对湿度再达到53%时，就非常容易导致钙矾石向单硫型水化硫酸铝钙转变。

渣体的类型是影响超硫酸盐水泥水化进程的关键性因素。HU Shu-guang利用X-射线衍射技术对钢渣与矿渣相互激发下的水化情况进行了分析，研究表明混合浆体的强度高于单独使用钢渣或者矿渣条件下浆体的强度。

在超硫酸盐水泥中掺入大量的矿渣，其自身潜在的水硬性也在一定程度上决定了水化的效果。如水玻璃中的OH-可以促使矿渣的玻璃态解离，同时硅胶又可以与水反应，使水化物增多。实验研究发现当水玻璃的模数在1～1.5时，网络结构会有一定量的断裂，此时的激发效果也较好。

2.2 耐久性

对超硫酸盐水泥耐久性的研究主要集中在抗侵蚀性、抗渗性、抗碳化性以及抗冻融性等几个方面。

水泥的抗硫酸盐侵蚀性和抗渗性主要与水化后的孔隙率、以及孔径的分布密切相关，对于水泥混凝土来说，有害的孔主要集中在孔径大于10的毛细孔。在进行分类时，一般以10为分界点。实验表明：在超硫酸盐水泥中，70%以上的凝胶孔和过渡孔小于10。与传统水泥的50%相比具有较强的抗渗性和抗硫酸盐侵蚀性。

超硫酸盐水泥的抗碳化性差几乎已经成为一种共识，其主要原因在于浆液中的Ca2+会和CO2反应，破坏了钙矾石的平衡浓度，同时水化生成的C-S-H也会减少，无法形成对钙矾石的有效掩蔽。但最近有研究表明：在浆液中适量的提高碱度，保证Ca2+的浓度，可以在一定程度上改善超硫酸盐水泥的抗碳化性能。

抗干缩性能也是影响超硫酸盐水泥的耐久性的一个重要因素，而且很难控制。引起变形的因素几乎涉及到了所有的材料，而且在影响上也合其他性能相左。如钙矾石在水泥中是强度的贡献者，钙矾石越多强度越大，但其膨胀的体积也就越大。

虽然超硫酸盐水泥存在着早期强度低、抗碳化性差、易起灰等特性，但随着环保意识的增强，以及对潮流酸性水泥研究的不断深入，制备出性能优良的潮流酸性水泥，必定会越来在不久的将来得以实现。

参考文献

[1] 李磊，赵青林，何涛.超硫酸盐水泥砌筑砂浆性能研究[C]//第三届全国商品砂浆学术交流会.武汉，2009：51-54.

[2] A.Gruskovnjak，B.Lonthenbach，et al. Hydration mechanisms of super sulphated slag cement[J]. Cement and Concete Research，2008，38（7）：983-992.