中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司綠色建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低碳水泥究團(tuán)隊在低碳水泥方面取得新進(jìn)展，并在《Cement and Concrete Research》發(fā)表了題為“Influence of free calcium sulfate levels on the early hydration of sulfate-rich belite sulfoaluminate clinkers: A comparative study with anhydrite and gypsum” (游離硫酸鈣含量對富硫型高貝利特硫鋁酸鹽熟料早期水化的影響：與硬石膏和二水石膏的比較研究)的論文。

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https://authors.elsevier.com/c/1i-lx21ISsuW6

　　據(jù)介紹，富硫型高貝利特硫鋁酸鹽水泥（sulfate-rich BSAC）是在高貝利特硫鋁酸鹽水泥的礦物組成基礎(chǔ)上，提高熟料中SO3含量，并使之以高溫煅燒游離硫酸鈣形式存在的一種新型水泥。高溫煅燒游離硫酸鈣對熟料組成、水化有重要影響。同時硬石膏和二水石膏又是調(diào)節(jié)硫鋁酸鹽水泥性能的重要組分。因此，研究新型熟料中高溫煅燒游離硫酸鈣與硬石膏/二水石膏共同作用下，富硫型高貝利特硫鋁酸鹽熟料的水化機(jī)理具有重要意義。

　　為此，綠色建筑材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張文生團(tuán)隊探討了sulfate-rich BSAC這種新型水泥熟料中游離硫酸鈣含量對熟料水化的影響。研究了石膏種類和摻量對水泥水化過程中的水化放熱、水化產(chǎn)物的演變和水泥的物理性能的影響。研究取得的成果如下：

　　研究成果：

　　1.不含游離硫酸鈣BSA熟料在6h內(nèi)的水化速度較慢。與硬石膏相比，二水石膏能顯著提高BSA熟料的早期水化速度[圖1(a)]。

　　2.隨著sulfate-rich BSAC中游離硫酸鈣含量的增加，熟料中高活性c-C4A3$含量增加，熟料的早期水化速率也相應(yīng)提高。此外，游離硫酸鈣促進(jìn)了熟料的水化和AFt的生成。游離硫酸鈣含量低時，由于SO42？離子不足，導(dǎo)致漿體中逐漸形成AFm相，樣品抗壓強(qiáng)度降低。反之，充足的游離硫酸鈣含量可確保C4A3$充分反應(yīng)，從而提高早期抗壓強(qiáng)度[圖1(b、c)]。

　　3.sulfate-rich BSAC中的游離硫酸鈣溶解較快，可以使溶液中的Ca2+和SO42？離子快速飽和，從而抑制二水石膏的溶解[圖2(a)]。

　　4.與二水石膏相比，高溶解度的硬石膏能提高溶液中Ca2+和SO42？濃度，促進(jìn)C4A3$的水化。因此，硬石膏對sulfate-rich BSAC的早期性能的提高更為明顯[圖1(d)]。

圖1 硬石膏(A)/石膏(G)對熟料早期水化放熱與抗壓強(qiáng)度的影響。

圖2 硬石膏(A)/石膏(G)對熟料水化產(chǎn)物的影響

　　主要創(chuàng)新點(diǎn)：

　　通過對比研究游離硫酸鈣sulfate-rich BSAC與BSA熟料早期水化，以及游離硫酸鈣與硬石膏/二水石膏協(xié)同作用下sulfate-rich BSAC的早期水化特征。發(fā)現(xiàn)，sulfate-rich BSAC較BSA水泥具有更好的小時級強(qiáng)度，其6h強(qiáng)度超過15MPa。此外，sulfate-rich BSAC中摻加硬石膏能進(jìn)一步提高早期水化速度，使6h強(qiáng)度達(dá)到20MPa。研究闡明了硬石膏和二水石膏影響sulfate-rich BSAC早期水化的機(jī)制，為sulfate-rich BSAC熟料制備水泥時，選擇石膏種類和摻量提供了理論支撐。