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铝酸三钙(C3A)是普通硅酸盐水泥主要矿物组成之一,属立方晶系,遇水反应速度非常快,水化放热量高。水泥中C3A含量过高时往往会引起聚羧酸减水剂与水泥的适应性变差。为了更好的指导工程实践,本文采用固相法制备C3A,系统研究了纯水条件下C3A的水化反应历程,并研究了石膏、聚羧酸减水剂对C3A水化反应的影响,以及水溶液体系中C3A水化产物对聚羧酸减水剂的吸附行为和吸附动力学。
C3A水化历程研究结果表明,纯水条件下,C3A水化速度非常快,水化2h时放热量达到最大,水化放热总量约为879.99J/g,水化产物为C3AH6,未发现过渡相中间产物生成。在C3A水化体系中加入石膏后,使得C3A水化放热时间延长,同时会改变C3A水化产物组成。石膏加入量较小时,主要水化产物为AFm;石膏过量时,水化产物只有AFt。聚羧酸减水剂加入C3A水化体系后会降低C3A水化放热量,延缓其水化历程,且其掺量越大延缓作用越显著。其作用机理为聚羧酸减水剂通过吸附、静电斥力、抑制C3A溶解以及-COOH与Ca2+相结合等作用延缓C3A水化反应。
采用紫外分光光度法研究了水溶液体系中C3A水化产物(C3AH6)对聚羧酸减水剂(PCE)的吸附动力学、等温吸附过程以及SO42-对聚羧酸减水剂在C3A水化产物上吸附的影响。结果表明,PCE在C3AH6上的吸附反应符合伪二级动力学特征,C3AH6对PCE的吸附规律符合Freundlich等温吸附方程,吸附为吸热过程。水化过程中加入SO42-改变了C3A水化产物组成,并且随着SO42-掺量的增大所得水化产物对PCE的吸附能力有所减弱,三种C3A水化产物对PCE的吸附能力依次为:水合铝酸钙(C3AH6)>单硫型硫铝酸钙(AFm)>钙矾石(AFt);在C3AH6-PCE吸附体系中加入SO42-,离子强度增大,有利于吸附的发生。