水化硅鋁酸鈣

當(dāng)有不同取代時，晶面距就發(fā)生變化。自然界有天然礦物存在。在水泥生產(chǎn)時加入適量石膏，當(dāng)水泥水化時CaSO4·2H2O和水泥熟料中的3CaO·AI2O3反應(yīng)生成3Ca0 ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O；當(dāng)有活性Al2O3和CaO存在時，石膏也會與之反應(yīng)，生成3Ca0 ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O。

這種復(fù)鹽溶解度小、強(qiáng)度高、反應(yīng)快可提高水泥的早期強(qiáng)度。加熱至80℃時，鈣礬石開始脫水，130~160℃時脫水最多；至200℃時，只剩下2~3H2O。1000℃時分解成3CaO·Al2O3·CaSO4 ,CaSO4和CaO。如果有較多水化鋁酸鈣存在，當(dāng)石膏消耗盡后，AFt相就轉(zhuǎn)變?yōu)锳Fm(單硫型鐵鋁相)。

水化硫鋁酸鈣又稱鈣礬石。化學(xué)式為3CaO·AI2O3·3CaSO4·(30~32)H2O，簡稱E鹽。

假六方晶系，針狀或六棱柱狀。其中Al2O3可被Fe2O3或SiO2取代，CaSO4可被CaCO3,CaCl2,Ca(OH)2等取代或部分取代，故又稱AFt相，即三硫(碳)型鐵鋁相。

其化學(xué)式為3CaO·AI2O3·CaSO4·12H2O。晶粒小，為寬度約1μm的片狀結(jié)晶體。水泥漿體在早期生成鈣礬石時，在限制條件下生長成的鈣礬石體積膨脹，填充孔縫，使?jié){體致密，有利于強(qiáng)度發(fā)展。在水泥槳體陰硬化的后期，再局部反應(yīng)生成鈣礬石時，有可能因膨脹應(yīng)力過大而導(dǎo)致制品破壞。2100433B

凡是由于產(chǎn)生硫鋁酸鈣水化物晶體（鈣礬石）而發(fā)生膨脹的水泥與膨脹劑均屬此類。其綜合反應(yīng)方程為：

6CaO Al₂O₃ 3SO₃ 31H₂O —→3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·31H₂O

一、高堿鋁酸鈣—礬土水泥—石膏：按細(xì)度70%通過4900孔/厘米²的高堿性水化鋁酸鈣：建筑石膏

（CaSO₄·1/2H₂O）：礬土水泥（重量比）=1：0.6：3.6再經(jīng)磨細(xì)而制成的膨脹水泥。調(diào)整高堿性鋁酸鈣與建筑石膏比例可調(diào)節(jié)凝結(jié)時間。

這種水泥的特點(diǎn)是凝結(jié)快（4～10min），早強(qiáng)高（20×20 x 20毫米凈漿體R₂=300kg/cm²，R₂₈=500kg/cm²），微膨脹（空氣中1天線膨脹0.05%左右，水中為0.5～1.0%）。

二、硅酸鹽自應(yīng)力水泥：是按85～88%硅酸鹽水泥熟料，加6～7.5%礬土水泥再加6～7.5%二水石膏（CaSO₄·2H₂O）經(jīng)磨細(xì)而制得。其膨脹組分——礬土水泥與二水石膏約占12～15%。當(dāng)水泥用量360～380kg/m³時，混凝土標(biāo)號在200號以上。自由膨脹率隨膨脹荊組（組分）的多少分別為5～-29×10^-4和2～5×10^-4?？?jié)B標(biāo)號達(dá)B₂₅，作為屋面剛性防水層獲得良好的效果。在美國根據(jù)發(fā)明人B．B．MиxaиIoв的名字命名為M型水泥。

三、硫鋁酸鈣膨脹劑：日本以石灰石、礬土和化工無水石膏為原料，按CaO：Al₂O₃：CaSO₄（克分子比）=

4：1：3經(jīng)膠燒，再磨成細(xì)度為1500～2300cm²/g比表面積的粉末。這種膨脹劑以C₄A₃S及C₃S為主要礦物成分。一般拌制補(bǔ)償收縮混凝土摻量（按膨脹劑/水泥 膨脹劑重量%）7.0～11.0%。拌制自應(yīng)力混凝土為13～17%。 ’

四、明礬石膨脹劑：天然明礬石主要礦物是硫酸鉀鋁K₂SO₄·Al₂(SO₄)₃·4AI(OH)₃，為生成鈣礬石提供Al³ 與SO₄^2-。

五、硫鋁酸鹽早強(qiáng)一微膨脹一自應(yīng)力水泥：由建筑材料科學(xué)研究院與石家莊水泥制品廠研制成功的一種新品新水泥。售價100～120元/噸。這種水泥是以無水硫鋁酸鈣（4CaO·3Al₂O₃·CaSO₄）及硅酸二鈣（β-C₂S）為主要礦物熟料，外摻二水石膏制成。按石膏摻量的多少，將分跳得早強(qiáng)、微膨脹與自應(yīng)力三種特性。

這種水泥初凝一般40分鐘至1小時，終凝與初凝時問間隔較小（一般20～60min）。

鋁酸鈣產(chǎn)品分為水處理用、煉鋼除渣劑、高鋁水泥三大類： ⑴ 水處理用鋁酸鈣執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為：《中華人民共和國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（HG3746-2004）》；

⑵ 煉鋼除渣劑用鋁酸鈣執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為：Q/7436-2047-0"para" label-module="para">

⑶ 高鋁水泥用鋁酸鈣執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為：《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)（GB201-2000）》。

鋁酸鈣主要化學(xué)成分Al2O3、CaO具有較強(qiáng)活性，采用酸溶法生產(chǎn)凈水劑可節(jié)省大量的人力、電力，又能較大的降低成本，并具有工藝設(shè)備簡單，易操作等特點(diǎn)，是生產(chǎn)聚合氯化鋁的理想原料。在酸溶液中氧化鋁溶出率可達(dá)90%以上。

酸鈣水泥主要用作耐火澆注料和耐火噴射料的結(jié)合劑，對于普通鋁酸鈣水泥的要求主要有兩點(diǎn) ：

（1）合適的凝結(jié)時間，以保證具有充分的作業(yè)時間，一般要求初凝大于1h，終凝小于8h，初凝和終凝之間的時間間隔越短越好；

（2）足夠的早期強(qiáng)度，即養(yǎng)護(hù)一天即能達(dá)到該水泥標(biāo)號指定的強(qiáng)度的60%~70%，養(yǎng)護(hù)3天能達(dá)到90%以上。

而對純鋁酸鈣水泥除上述兩點(diǎn)外，還要求具有一定的耐火度和良好的作業(yè)性能，以滿足施工要求和高溫使用要求。

中、低檔耐火澆注料，如黏土質(zhì)、高鋁質(zhì)等澆注料采用普通鋁酸鈣水泥作結(jié)合劑。高檔耐火澆注料，如剛玉質(zhì)、莫來石質(zhì)、含鉻剛玉質(zhì)、剛玉-尖晶石質(zhì)等澆注料采用純鋁酸鈣水泥作結(jié)合劑。普通耐火澆注料鋁酸鈣水泥加入量為10%~20%，低水泥耐火澆注料加入量為5%~7%，超低水泥澆注料加入量小于3%。

在不定型耐火材料中，以鋁酸鈣水泥做結(jié)合劑的澆注料使用廣泛。

（1）粘土質(zhì)澆注料的使用溫度為1300-1450度，一般用作軋鋼加熱爐，各種熱處理爐、鍋爐、豎窯和回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱帶的內(nèi)襯。

（2）高鋁質(zhì)澆注料的使用溫度為1400-1550度，可用于各種熱處理爐內(nèi)襯和燒嘴。電爐出鋼槽、石灰豎窯高溫段、回轉(zhuǎn)窯窯頭、電廠鍋爐內(nèi)襯。

（3）剛玉質(zhì)澆注料的使用溫度為1500-1650度，主要用于各種高溫爐和高溫構(gòu)件的襯體買入鋼水真空脫氣裝置的浸漬管外臣、噴射冶金和吹氬整體噴槍的襯體，電爐頂三角區(qū)襯體，LF爐爐蓋，石化工業(yè)催化裂化反應(yīng)器的高溫耐磨襯體等。