水泥中钙矾石的产生主要通过以下几种方式:
1. 反应溶液法:以氢氧化钙Ca(OH)2和硫酸铝Al2(SO4)3·18H2O为原料,通过化学反应合成钙矾石,反应方程为:Al2(SO4)·18H2O+6Ca(OH)2→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O。
2. AFm转化法:首先合成AFm(单硫型水化硫酸铝钙),然后通过加水并加入足量的石膏,将AFm转化为AFt(即钙矾石),反应方程为:C3A·CaSO4·12H2O+2CaSO4+20H2O→C3A·3CaSO4·32H2O。
3. 铝酸钙(CA)转化法:将氧化铝Al2O3和氧化钙CaO按1∶1的摩尔比混匀,并在高温下烧结反应完全,得到铝酸钙CA。再将CA研磨后与适量的氧化钙CaO和石膏CaSO4·2H2O配合,加水反应一段时间后,即可得到钙矾石样品,反应方程为:CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+26H2O→3C3A·3CaSO4·32H2O。
在水泥生产和使用过程中,当水泥水化时,水泥熟料中的3CaO·AI2O3也会与石膏(CaSO4·2H2O)反应生成钙矾石(3Ca0 ·Al2O3·3CaSO4 ·32H2O)。混凝土中形成钙矾石的反应既包含液相反应,也包含固相反应。
水泥中钙矾石的产生是多种化学反应和物理过程共同作用的结果。