超硫酸鹽水泥研究綜述

摘 要：隨著國家對節能、環保的要求越來越高，超硫酸鹽水泥又再度引起人們的關注。超硫酸鹽水泥的各種性能還沒有得到很好的實現，本文就當前對超硫酸鹽水泥的研究現狀進行可歸納、分析。

關鍵詞：超硫酸鹽水泥 研究現狀

中圖分類號：TQ172 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0103-01

隨著國家對節能、環保的要求越來越高，超硫酸鹽水泥又再度引起人們的關注。超硫酸鹽水泥是有75%～85%的礦渣，10%～20%的硫酸鹽類以及1%～5%的堿性成分共同粉磨或者分別粉磨再混合二得到的水硬性膠凝材料，在生產過程中不需要煅燒，熟料用量少。

1 超硫酸鹽水泥的發展

超硫酸鹽水泥首先出現在法國和比利時，但當時研究和應用最多的是德國，甚至作為標準水泥進行大規模的生產。但煉鐵原料的改變，超硫酸鹽水泥的生產也相應停產了。隨著國際對節能和環保的重視，超硫酸鹽水泥又重新得到了重視，Wopfinger Baustoffindustrie公司生產的Sagstar 42.5N超硫酸鹽水泥于2002年就得到了官方的許可。我國早在50年代也開始了對超硫酸鹽水泥的研究，由于其早期強度低、抗碳化性能差、表面易起灰等原因而沒有得到廣泛的應用。但人們對超硫酸鹽水泥的研究卻沒有停止過，并取得了一定成績。

2 超硫酸鹽的性能研究

通過對年的研究，人們已經對影響超硫酸鹽性能的因素以及影響結果得到了比較比較深入的了解。相對于普通的水泥來說，超硫酸鹽具有優良的抗堿集料能力、抗硫酸鹽侵蝕性、礦渣摻量更高、熟料用量更少、能耗更少等優點。但缺點也非常明顯，如早期強度低、抗碳化性能差、表面易起灰等。下面就目前的研究現狀進行總結如下。

2.1 力學性能

通過大量的研究發現，影響超硫酸鹽水泥力學性能的因素主要包括渣體的類型、堿激發劑的類型、護養溫度及濕度等。

一般來說，超硫酸鹽水泥由于在早期不能形成足夠的多鈣礬石而表現為強度較低，但氧化鋁含量較高的礦渣因具有較高的活性二使超硫酸鹽水泥在早期形成較多的多鈣礬石和C-S-H凝膠。如Kondo在實驗中發現當氧化鋁的含量達到18.5%時，在3天時間內就可以使22%的礦渣發生水化。

A.Gruskovnjak在實驗中發現，使用高活性的礦渣可以加快硫酸鹽水泥的早期水化速度，使得其水化峰值的水化速率相對提前4個小時左右，水化1天就可以形成較多的鈣礬石，具有較高的早期強度；相反，當礦渣的活性較低時，其早期的強度就較低，不過其后期的強度比較大。通過熱力學模擬得出，在相同的水化時間下，高活性礦渣硫酸鹽水泥的鈣礬石含量是低活性礦渣硫酸鹽水泥的6倍多。

溫度計護養條件對鈣礬石的穩定性具有極其重要的影響。T.Grounds通過大量實驗證明：當護養的溫度高于50℃時，就容易因受碳化作用的影響而使鈣礬石變得不再穩定，而此時如果相對濕度再達到53%時，就非常容易導致鈣礬石向單硫型水化硫酸鋁鈣轉變。

渣體的類型是影響超硫酸鹽水泥水化進程的關鍵性因素。HU Shu-guang利用X-射線衍射技術對鋼渣與礦渣相互激發下的水化情況進行了分析，研究表明混合漿體的強度高于單獨使用鋼渣或者礦渣條件下漿體的強度。

在超硫酸鹽水泥中摻入大量的礦渣，其自身潛在的水硬性也在一定程度上決定了水化的效果。如水玻璃中的OH-可以促使礦渣的玻璃態解離，同時硅膠又可以與水反應，使水化物增多。實驗研究發現當水玻璃的模數在1～1.5時，網絡結構會有一定量的斷裂，此時的激發效果也較好。

2.2 耐久性

對超硫酸鹽水泥耐久性的研究主要集中在抗侵蝕性、抗滲性、抗碳化性以及抗凍融性等幾個方面。

水泥的抗硫酸鹽侵蝕性和抗滲性主要與水化后的孔隙率、以及孔徑的分布密切相關，對于水泥混凝土來說，有害的孔主要集中在孔徑大于10的毛細孔。在進行分類時，一般以10為分界點。實驗表明：在超硫酸鹽水泥中，70%以上的凝膠孔和過渡孔小于10。與傳統水泥的50%相比具有較強的抗滲性和抗硫酸鹽侵蝕性。

超硫酸鹽水泥的抗碳化性差幾乎已經成為一種共識，其主要原因在于漿液中的Ca2+會和CO2反應，破壞了鈣礬石的平衡濃度，同時水化生成的C-S-H也會減少，無法形成對鈣礬石的有效掩蔽。但最近有研究表明：在漿液中適量的提高堿度，保證Ca2+的濃度，可以在一定程度上改善超硫酸鹽水泥的抗碳化性能。

抗干縮性能也是影響超硫酸鹽水泥的耐久性的一個重要因素，而且很難控制。引起變形的因素幾乎涉及到了所有的材料，而且在影響上也合其他性能相左。如鈣礬石在水泥中是強度的貢獻者，鈣礬石越多強度越大，但其膨脹的體積也就越大。

雖然超硫酸鹽水泥存在著早期強度低、抗碳化性差、易起灰等特性，但隨著環保意識的增強，以及對潮流酸性水泥研究的不斷深入，制備出性能優良的潮流酸性水泥，必定會越來在不久的將來得以實現。

參考文獻

[1]李磊，趙青林，何濤.超硫酸鹽水泥砌筑砂漿性能研究[C]//第三屆全國商品砂漿學術交流會.武漢，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.