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1、混凝土中钙矶石的研究进展综述[摘要]木文主要从混凝土屮钙矶石的结构、在混凝土屮的形成机理、性质以及其在混凝土中生长规律五个方面简要综述了国内外钙矶石研究的进展，为以后进一步研究钙矶石作必要的准备。[关键词]钙矶石；形成机理；生长规律在沿海地区和内陆盐湖地区，混凝土结构物易受SO?-.NaMg2C「等侵蚀，与其水化物进行固相或液相化学反应生成具有体积膨胀性质的钙矶石、石膏和硅灰石膏等大分了结品体。通常认为钙矶石的发育膨胀使混凝土材料开裂，而氯离子(CF)使钢筋锈蚀，从而导致结构耐久性的丧失。在硫酸盐侵蚀下混凝土结构耐久性研究中，对人分子结晶体钙矶石的研究至关重要
2、。自从1872年W•米契阿里斯首次提出了“水泥杆菌"概念并制得钙矶石(3CaOAl2O3-3CaSO4-30H2O)[1]以来的一个多世纪里，各国学者对钙矶石的研究从未停止。对钙矶石的研究主要是研究其物相结构、形成机理、特性以及具在混凝土中的生长规律等等，一个多世纪以来虽然对钙矶石的研究取得了一定的进展，但其中有些结论或者成杲并不是完全一致的，冇的其至是互相孑盾的。本文就此对国内外混凝土屮钙矶石的研究进展进行简要的综述，为进一步研究钙矶石晶体作必要的准备。钙矶石是我国对此晶体的称呼，国际通用名称是Ettringiteo1钙矶石的物相结构一般我们所指混凝土中的钙矶石
3、是指水泥水化产物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),AFt与天然矿物钙矶石的化学组成及晶体结构基本相同。钙矶石的分子式是3CaOAl2O3-3CaSO4-32H20,其结晶水的数量与具所处环境湿度有关。Taylor和Moore等人从微观层次对钙矶石的分了结构进行了研究，他们认为⑵，钙矶石的基本结构单元为{Ca3[Al(OH)6]12H2O}3+,属三方品系，呈柱状结构，其折射率为N0=11464,Ne=11458,25°C时的相对密度为117。钙矶石的构造式为[Ca6Ai2(OH)12-24H2O](SO4)3-2H20
4、,其离子式为{Ca6Ai2(OH)12-24H2O}6+(SO4)2-3-2H2Oo每个晶胞屮，由平行于C轴的{Ca6A12(OH)12-24H2O}6+构成钙矶石基本结构单元柱，其柱芯是铝氧八面体[A1(OH)6]3-,空间群为P31C,柱状单元可重复的距离为1017。钙矶石的基木结构就是沿纵轴具有两倍的柱状结构，所以在长1017埃中有6个Ca原子，每个Ca原子外面有4个水分子配位，共有24个水分子，定向排列呈柱状，平行于总轴外侧有四个沟槽，其屮3个沟槽各有一个硫SO?',另一个沟槽小含有两个水分子。还有一种与钙矶石有关的晶休是单硫型水化硫铝酸钙(C3ACaSO
5、412H2O,简称AFm),该晶体结构⑼在第五届东京会议上已被确定,它属六方板状相,N0=1154,Ne=11488,双折射01016,20C时的相对密度为1195,主层结构为[Ca2Al(OH)6]-22,层间由SO42-和6个出0构成，每个钙原子和水分子连接形成Ca2Al(0H)6-2H20[224]o游宝坤和席耀忠等一些学者认为⑶，钙矶石是一个族相，在硬化体水泥浆体屮实际存在的钙矶石是一个含有其他离子相如SiO2,FezOs等的固溶体。2钙矶石的形成机理研究混凝土在复杂环境屮的钙矶石形成机理，首先要了解和学握钙矶石的制备。目前通过实验手段制备纯钙矶石的方法主
6、要有以下3利―第一种是反应溶液法。彭家惠、楼宗汉在研究钙矶石形成机理时⑺就用此法制备了钙矶石。以AR级Ca(OH)2,A12(SO4)3-18H2O为原料，按下列反应方程合成：Al2(SO4)318H2O+6Ca(OH)2-3CaOA12O3-3CaSO4-32H2O第二种是AFm转化法。先是合成AFm[9],1步用自蔓延(SHS)法合成CA,第2步合成AFm,称取适量CaOCaSO412H2O和CA湿磨(WPOO。14),置于密封瓶屮，在40°C下水化7d,每天定时碾磨，水化后样品经60°C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
7、AFt,反应方程为：C3ACaSO412H2O+2CaSO4+20H2O-C3A-3CaSO4-32H2O第三种是铝酸钙(CA)转化法〔1°】。按1：1的摩尔比将A12O3和CaO混匀,并在1200°C烧结反应完全(矿物主耍为CA),研磨后再与适量的CaO和CaSO4-2H2O配合加水反应120h,即得所需的钙矶石样品，反应满足下列方程：CaOAl2O3+2CaO+3CaSO4-2H2O+30H2O-3C3A-3CaSO4-32H2O混凝土中形成钙矶石的反应要复杂的多，形成钙矶石的反应既包含液相反应，也包含同相反应。目前工程领域中使用的各种膨胀剂和膨胀水泥，在它们
8、的水化过程
