低碱硫铝酸盐水泥_快硬水泥_唐山六九水泥有限公司

低碱度硫铝酸盐水泥
·    摘  要  低碱度硫铝酸盐水泥是以硫铝酸盐水泥熟料为基础研制成的一种专门用于制造玻璃纤维增强水泥砂浆（或混凝土）的新品种。本文采用SIC方法研究了玻璃纤维在该低碱度水泥中的强度保留率。同·    时采用SEM研究了玻璃纤维受侵蚀的情况。所有结果均表示该种水泥中的强度对玻璃纤维有在非常微弱的侵蚀，·    并证明用该水泥制造的GRC制品的寿命可超过100年。
1、  前  言
由玻璃纤维和水泥砂浆（或混凝土）匹配而成的复合材料称作玻璃纤维增强水泥（或混凝土），其英文名称为：Glass  Fibre  Reinforced  Cement  (or  Concrete)；简称为“GRC”。显然，用抗碱玻璃纤维和普通硅酸盐水泥制造的GRC制品的强度和韧性会随着时间而降低，这主要是因为强碱性的（pH  =  13  ～  14）硬化普通硅酸盐水泥砂浆仍然侵蚀抗碱玻璃纤维。在本世纪年代,为了提高GRC制品的长期耐久性,国内外许多研究工作者做了大量工作。在本文里，将要介绍的低碱度硫铝酸盐水泥是一种新型的特别用来提高GRC制品长期耐久性的低碱度水泥。我们拥有这项发明的专利。
2、实验和结果
2.1低碱度硫铝酸盐水泥的组成和性能
硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物组成是C4A3和  C2S，在此基础上，通过掺加适当的外加剂和硬石膏，我们开发了这种低碱度水泥。到1997年，年出口量达20万吨。低碱度水泥的化学组成和性能列于表1、表2和表3。
        表1  低碱硫铝酸盐水泥的化学组成

组  成    SiO2    Al2O3    Fe2O3    CaO    SO3
（%）    3～7    19～22    1～2    41～44    14～16
表2  低碱度硫铝酸盐水泥的强度和凝结时间（20±2℃水养）

水泥标号      水灰比      灰砂比      抗压强度（MPa）    抗折强度（MPa）    凝结时间（MPa）
                  1天    7天    1天    7天    1天    7天
425    0.42    1:2.5    32.0    42.5    4.5    6.0    ≮25    ≯180
525    0.42    1:2.5    39.0    52.5    5.0    6.5    ≮25    ≯180
另外，低碱度硫铝酸盐水泥28天自由膨胀率是0.00%～0.10%；水泥浆液（灰水比为1:10）1小时的PH值在10.5左右。
表3  水泥干缩率（20±3℃水养、空气相对温度60±5%）

水泥品种      灰砂比      干缩率（%）
            1天    3天    7天    14天    21天    28天    42天    56天
快硬硫铝酸盐水泥    1:2.5    0.03.    0.04    0.06    0.06    0.06    0.06    0.06    0.07
低碱度硫铝酸盐水泥    1:2.5    0.01    0.02    0.03    0.04    0.04    0.04    0.04    0.04
快硬硫铝酸盐水泥    1:0.5    0.04    0.06    0.07    0.08    0.08    0.08    0.09    0.10
低碱度硫铝酸盐水泥    1:0.5    0.03    0.05    0.05    0.0    0.07    0.06    0.06    0.08
 2.2  低碱度硫铝酸盐水泥侵蚀玻璃纤维的实验
　　在本实验中采用SIC方法。SIC方法的试样大小见图1。

图1  SIC试样
　　加速老化的试验结果见表4、表5和图2、图3（试样经80℃水煮）
表4   SIC方法结果

水泥品种      玻璃纤维      玻璃纤维抗拉强度（KN）
            原始    脱模    1天    3天    7天    14天    21天    28天
低碱度硫铝酸盐水泥    Cem-fil  I    4.28    4.16    3.68    3.73    3.01    3.24    2.70    2.38
普通硅酸盐水泥    Cem-fil  I    4.28    3.28    2.29    1.71    1.33    1.08    1.31    0.91
表5   SIC方法结果

水泥品种      玻璃纤维      玻璃纤维抗拉强度保留率（%）
            原始    脱模    1天    3天    7天    14天    21天    28天
低碱度硫铝酸盐水泥    Cem-fil  I    100    97.20    85.98    87.15    70.33    75.70    63.08    55.61
普通硅酸盐水泥    Cem-fil  I    100    76.64    53.50    39.95    31.07    25.23    30.61    21.26

　　　　　　　　　图2   玻璃纤维抗拉强度变化情况   

图3   玻璃纤维抗拉强度保留率变化情况
　从表5可以看出，用低碱度硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥对Cem-fil  I抗碱玻璃纤维侵蚀后，其1天强度保留率分别为85.98%和53.50%，28天强度保留率分别为55.61%和21.26%。因为在80℃水中1天相当于自然老化时间4~5年，所以，如果以玻璃纤维强度下降50%计算，玻璃纤维在低碱度硫铝酸盐水泥中的耐久性可超过100年，而在硅酸盐水泥中只能承受4~5年。同时，扫描电镜的结果（见图4）也证明了低碱度硫铝酸盐水泥对玻璃纤维只有轻微侵蚀。

(a)低碱度硫铝酸盐水泥对玻璃纤维的侵蚀情况

                    (b)普通硅酸盐水泥对玻璃纤维的侵蚀情况
　　                         图4  玻璃纤维的SEM照片
3、讨论
　　低碱度硫铝酸盐水泥对玻璃纤维只有轻微侵蚀，玻璃纤维主要是受低碱度硫铝酸盐水泥的矿物组成和水化特征的影响。关于硫铝酸盐水泥系统，主要发生如下不化反应：、
C4A3  +  2CaSO4  +  38H2O→C3A·3CaSO4·32H2O  +  2AH3  （1）
C2S  +  2H2O→C-S-H  +  Ca（OH）2  （2）
3Ca（OH）2+  3CaSO4  +  AH3  +  26H2O→C3A·3CaSO4·32H2O  （3）
　　很明显可以看出，由于有富余Al2O3、SO3的存在，在系统里没有Ca（OH）2  ，所以低碱度硫铝酸盐水泥是一种以硫铝酸盐水泥熟料为基础，通过掺加一些外加剂而制得的低碱度水泥。这种低碱度硫铝酸盐水泥系统具有低碱性，以及对玻璃纤维微弱的侵蚀。根据以上结果，我们达到了大大增强GRC制品耐久性

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