混凝土中鈣礬石的研究進展綜述
[摘 要] 本文主要從混凝土中鈣礬石的結構、在混凝土中的形成機理、性質以及其在混凝土中生長規(guī)律五個方面簡要綜述了國內外鈣礬石研究的進展，為以后進一步研究鈣礬石作必要的準備。
[關鍵詞] 鈣礬石；形成機理；生長規(guī)律
在沿海地區(qū)和內陸鹽湖地區(qū)，混凝土結構物易受SO42－、Na+、Mg2+、Cl-等侵蝕，與其水化物進行固相或液相化學反應生成具有體積膨脹性質的鈣礬石、石膏和硅灰石膏等大分子結晶體。通常認為鈣礬石的發(fā)育膨脹使混凝土材料開裂，而氯離子(Cl-)使鋼筋銹蝕，從而導致結構耐久性的喪失。在硫酸鹽侵蝕下混凝土結構耐久性研究中，對大分子結晶體鈣礬石的研究至關重要。
自從1872年W·米契阿里斯首次提出了“水泥桿菌”概念并制得鈣礬石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O)[1]以來的一個多世紀里，各國學者對鈣礬石的研究從未停止。對鈣礬石的研究主要是研究其物相結構、形成機理、特性以及其在混凝土中的生長規(guī)律等等，一個多世紀以來雖然對鈣礬石的研究取得了一定的進展，但其中有些結論或者成果并不是完全一致的，有的甚至是互相矛盾的。本文就此對國內外混凝土中鈣礬石的研究進展進行簡要的綜述，為進一步研究鈣礬石晶體作必要的準備。鈣礬石是我國對此晶體的稱呼，國際通用名稱是Ettringite。
1 鈣礬石的物相結構
一般我們所指混凝土中的鈣礬石是指水泥水化產物C—A—H(水化鋁酸鈣)和硫酸根離子結合產生的結晶物水化硫鋁酸鈣(簡稱AFt)，AFt與天然礦物鈣礬石的化學組成及晶體結構基本相同。鈣礬石的分子式是3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，其結晶水的數(shù)量與其所處環(huán)境濕度有關。Taylor和Moore等人從微觀層次對鈣礬石的分子結構進行了研究，他們認為[2]，鈣礬石的基本結構單元為{Ca3[Al(OH)6]·12H2O}3+，屬三方晶系，呈柱狀結構，其折射率為N0=11464，Ne=11458，
2 鈣礬石的形成機理
研究混凝土在復雜環(huán)境中的鈣礬石形成機理，首先要了解和掌握鈣礬石的制備。目前通過實驗手段制備純鈣礬石的方法主要有以下3種：
第一種是反應溶液法。彭家惠、樓宗漢在研究鈣礬石形成機理時[7]就用此法制備了鈣礬石。以AR級Ca(OH)2，Al2(SO4)3·18H2O為原料，按下列反應方程合成：
Al2(SO4)3·18H2O+6Ca(OH)2－3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O
第二種是AFm轉化法。先是合成AFm[9]，1步用自蔓延(SHS)法合成CA，第2步合成AFm，稱取適量CaO·CaSO4·12H2O和CA濕磨(WPC=0。14)，置于密封瓶中，在
C
第三種是鋁酸鈣(CA)轉化法[10]。按1∶1的摩爾比將Al2O3和CaO混勻，并在
CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－
混凝土中形成鈣礬石的反應要復雜的多，形成鈣礬石的反應既包含液相反應，也包含固相反應。目前工程領域中使用的各種膨脹劑和膨脹水泥，在它們的水化過程中，形成鈣礬石的反應主要有下列3種：
C
彭家惠、樓宗漢采用液相離子濃度測定與固相物相分析的方法，分析了離子濃度變化規(guī)律與鈣礬石形成的關系。他們認為[7]：上述3種類型的反應，都經歷相同的反應過程———水泥加水后，其礦物與石膏快速溶解產生Ca2+、SO42－、OH-等離子，形成鈣礬石過飽和溶液，這些離子通過濃差擴散聚集在一起，按照下列3步反應過程形成鈣礬石：
第一步：
AlO2-+2OH-+2H2O－[Al(OH)6]3-
第二步：
2[Al(OH)6]3-+6Ca2++24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}6+
第三步：
{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO42－+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)3·2H2O
石云興、王澤云等認為[4]，鈣礬石的形成由水泥石孔隙中液相Ca2+、AlO2-、SO42－和OH-的含量來決定，其平衡常數(shù)
以下式來表示：
Kp=[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O][Ca2+]6[SO42－]3[
他們認為[4]，AFt的形成由上式中四種離子的濃度積來決定，其中Ca2+是6次方的關系，AFt的組成中，需要的Ca2+的量很大，因此Ca2+濃度是一主要的因素。王玲[11]也認為，CA是形成鈣礬石的先決條件，限制CA的含量就相當于減小了形成鈣礬石的可能性。W。Prince、M。Espagne等研究[12]也表明，僅僅提供硫酸根離子的硫酸鹽對鈣礬石的形成沒有促進作用，因為大量鈣離子的存在是必要的。而王智，鄭洪偉等認為[5]，鈣礬石的形成取決于液相pH值(即OH-濃度)，而不一定取決于Ca2+濃度。
3 鈣礬石的特性
3。1關于鈣礬石的膨脹性
膨脹性是鈣礬石最大的特性，正因為如此各國學者孜孜不倦對其進行研究和探討。利用水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成鈣礬石使固相體積增大約120%的膨脹來制造膨脹水泥廣泛應用于工程，就是鈣礬石膨脹特性的利用。國內外學者對鈣礬石的膨脹機理進行了研究，但由于影響因素復雜以及實驗條件等限制，對鈣礬石的膨脹機理尚未完全弄清楚。游寶坤等查閱大量國內外學者對鈣礬石膨脹特性的研究論文，總結出3點結論[3]：
a)膨脹相是鈣礬石，在水泥中有足夠濃度的CaO、Al2O3和CaSO4下均可生成鈣礬石，形成膨脹，并不一定要AFm通過固相反應轉化為鈣礬石才能膨脹。
b)在液相CaO飽和時，鋁鹽不易溶出SO42－、通過固相反應或原地反應形成針狀鈣礬石，其膨脹力發(fā)揮較迅速;在液CaO不飽和時，反應物以離子狀態(tài)存在，通過液相反應形成柱狀鈣礬石，其膨脹力發(fā)揮較緩慢，但有足夠數(shù)量鈣礬石形成時，也產生體積膨脹，而且膨脹較大。
c)在膨脹原動力方面，Mahta等在1973年提出的吸水腫脹理論;隨著研究的深入，又出現(xiàn)2種理論假說：一種是晶體生長壓力理論，另一種是膠體均勻膨脹理論。具體假說如下[13]：
1)吸水腫脹理論：AFt可以以膠體或結晶體形式存在。當孔溶液中存在Ca2+、硫酸根離子、
、OH-，AFt更傾向于以微晶態(tài)形式存在。由于周圍環(huán)境的作用，AFt表面帶負電。由于靜電引力的作用，導致AFt吸附水分子而引起混凝土產生膨脹。一定溫度下，AFt較強的吸水性進一步為上述假說提供了證據。當濕度小于90%時，AFt吸水很小;當濕度為90%時，AFt吸水114%;當濕度為95%時，AFt吸水916%。
2)AFt晶體生長理論：認為混凝土孔溶液中的離子與固體顆粒進行反應生成AFt時，固相體積增大。隨著AFt的各向異性生長，結晶壓開始產生，膨脹出現(xiàn)。AFt傾向于在受限較小的方向生長。在界面區(qū)預先形成的微裂紋上AFt晶體的生長，進一步擴大了裂紋，從而引起明顯的膨脹。這種假說將鈣礬石膨脹歸結為原地化學反應和晶體的各向異性生長所產生的結晶壓。
3)漿體均勻膨脹理論：當水泥漿體出現(xiàn)膨脹時，由于集料與漿體界面區(qū)之間的結合在整個水泥原料體系中相對薄弱，因而，導致集料周圍優(yōu)先出現(xiàn)裂縫。隨后，新結晶的AFt迅速填滿這些裂縫，形成AFt帶，從而引起漿體的均勻膨脹，并最終導致整個混凝土體系的膨脹開裂。根據這種理論，AFt帶的形成并不直接貢獻于明顯的膨脹。游寶坤3對幾種膨脹水泥和UEA水泥進行X射線和電鏡分析，認為在水泥孔隙存在鈣礬石結晶體，其結晶生長力能產生體積膨脹，更多的是在水泥凝膠區(qū)中生成難以分辨的凝膠狀鈣礬石，游寶坤同意Mehta和劉崇熙的意見，由于鈣礬石表面帶負電荷，它們吸水腫脹是引起水泥石膨脹的主要根源，但他還認為結晶狀鈣礬石對孔隙產生的結晶壓對水泥石的體積膨脹也產生作用，而前一種膨脹驅動比后一種大得多。游寶坤這一觀點把結晶膨脹假設和吸水腫脹理論統(tǒng)一起來。莫樣銀等認為[13]：受限空間上的原地化學反應是膨脹產生的根本原因，只要以上兩個條件同時滿足，AFt結晶生長必然會引起意外的膨脹。所以，在ASR、凍融循環(huán)或其它因素產生裂紋的情況下，AFt會在裂紋上結晶、生長，加速、加重膨脹。而水，即反應過程中保持一定的濕度，對膨脹同樣有利。
3。2 關于鈣礬石的穩(wěn)定性
混凝土中鈣礬石的穩(wěn)定性首先與水泥水化過程中離子成分及濃度有很大關系。楊南如[14]認為鈣礬石的穩(wěn)定性在很大程度上決定于液相中SO42－濃度，如液相中濃度低于110gPL，則鈣礬石難以生成或不能穩(wěn)定存在，將轉變?yōu)榈土蛐望}。他試驗采用CA+石膏(不同類型)體系中液相成分與鈣礬石的穩(wěn)定形成的關系證明了上述觀點。彭家惠等通過實驗[7]也證明，液相中維持一定硫酸根離子]是鈣礬石穩(wěn)定存在的重要條件，但液相硫酸根離子雖對鈣礬石形成速率影響不大。其次溫度與鈣礬石的穩(wěn)定性也密切相關。Lawrence[15]認為，有效避免鈣礬石結構失穩(wěn)的最高允許養(yǎng)護溫度在65～
4 鈣礬石的生長規(guī)律
混凝土中水化形成的鈣礬石的生長規(guī)律是相當復雜的。目前，國內外學者對鈣礬石生長規(guī)律的研究主要是研究其的生長速率以及某些影響因素。鈣礬石的尺寸一般要小于100μm，屬于小晶體范圍，因此鈣礬石晶體的生長速率并不遵循”ΔL”定律，而與粒度相關，即不同尺寸鈣礬石晶體的生長速率應該是不同的。按照小晶體的生長規(guī)律[22]，鈣礬石晶體生長可能存在生長分散現(xiàn)象，即在同一過飽和度和流動條件下，相同粒度的晶體并不以相同的速率生長，但對于某一晶體來說，它的生長速率是基本隨時間不變的。這正符合恒定晶體生長(CCG)模型的描述，即相同粒度的晶體的生長存在一個恒定的生長速度在生長。PaulWencilBrown等[18]認為鈣礬石的晶核形成和生長模式預示了它的一維生長，這也與鈣礬石所顯示的針狀形貌是一致的。Taylor等[19]認為鈣礬石的生長速率和最終的長度受3個因素影響：化學因素、漿體微觀結構以及混凝土或砂漿的微觀結構。
研究表明水灰比對鈣礬石的生長有顯著的影響。H。Siede等[20]對一組分別經過500d的水中和空氣中凍融循環(huán)的水泥漿體試件進行SEM和DTA觀察，沒有發(fā)現(xiàn)試件有膨脹現(xiàn)象。H。Siedel認為是小水灰比導致試件的致密性，限制了鈣礬石的形成，生長條件的不同導致鈣礬石的形貌不同。鈣礬石的生長與水灰比有密切關系，試件水灰比越大，越有利于鈣礬石的大量生成，但單個鈣礬石晶體尺寸較小。在相同條件下，水灰比越大，水泥石結構越疏松，其中的孔隙為鈣礬石的大量生成提供了空間。當水灰比為0165時，水泥石結構較緊密，孔隙較小，生成的鈣礬石數(shù)量較少，晶體產生各向異性生長而呈針狀，此情況符合鈣礬石晶體生長理論;而當水灰比較大時，試件中形成的孔隙較大，新結晶的鈣礬石晶體迅速填充這些孔隙，形成鈣礬石帶，這種情況下生成的鈣礬石并不直接貢獻于明顯的膨脹，只有等到整個孔隙中填滿鈣礬石晶體時，才能引起試件的均勻膨脹，此情況符合漿體均勻膨脹理論。水灰比在0145時，骨料之間充滿水化硅酸鹽(C—S—H)、氫氧化鈣(CH)的混合膠狀物，水泥石結構緊密，幾乎不存在鈣礬石生長所需的空間，所以很難觀察到有鈣礬石的生成，說明控制水灰比能夠很好地控制鈣礬石的生長。外加劑的使用對鈣礬石的生長也有影響。W。Prince[12]認為：在使用超可塑劑中的水泥中，不僅在未水化漿體表面其分子被吸收，而且在有些水化物表面也能被吸收，這種在水化產物表面的吸收很大程度上甚至就是中止了鈣礬石的生長，而當可塑劑消耗完后，鈣礬石又重新開始生長。C。Tashiro等[21]研究發(fā)現(xiàn)，混凝土摻入的一些金屬氧化物(Cr2O3、Fe2O3、ZnO等)和氫氧化物(Cu(OH)2)，能夠促進鈣礬石的生長，而且能引起鈣礬石微觀結構的變化。當然影響鈣礬石生長的因素遠不止這些，在具體的生長環(huán)境中，主要影響因素是不同的。到目前為止，國內外學者對鈣礬石生長規(guī)律的研究，主要是定性分析，很少涉及到量的關系，無法為膨脹混凝土材料的設計提供嚴密的理論依據。因此，從定量上分析鈣礬石的生長，是研究面臨的一個難題。
5 結語
混凝土中鈣礬石的研究是相當復雜的，涉及的方面和考慮的因素很多。本文僅從四個方面即鈣礬石結構、形成機理、性質以及生長規(guī)律對國內外對混凝土中鈣礬石的研究進展進行了簡單的綜述，此工作可望為進一步定量地從微觀層次研究鈣礬石在混凝土中的形成機理、生長規(guī)律等作理論上的準備。
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第三種是鋁酸鈣(CA)轉化法[10]。按1∶1的摩爾比將Al2O3和CaO混勻，并在
CaO·Al2O3+2CaO+3CaSO4·2H2O+30H2O－
混凝土中形成鈣礬石的反應要復雜的多，形成鈣礬石的反應既包含液相反應，也包含固相反應。目前工程領域中使用的各種膨脹劑和膨脹水泥，在它們的水化過程中，形成鈣礬石的反應主要有下列3種：
C
彭家惠、樓宗漢采用液相離子濃度測定與固相物相分析的方法，分析了離子濃度變化規(guī)律與鈣礬石形成的關系。他們認為[7]：上述3種類型的反應，都經歷相同的反應過程———水泥加水后，其礦物與石膏快速溶解產生Ca2+、SO42－、OH-等離子，形成鈣礬石過飽和溶液，這些離子通過濃差擴散聚集在一起，按照下列3步反應過程形成鈣礬石：
第一步：
AlO2-+2OH-+2H2O－[Al(OH)6]3-
第二步：
2[Al(OH)6]3-+6Ca2++24H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}6+
第三步：
{Ca6[Al(OH)6]·24H2O}+3SO42－+2H2O{Ca6[Al(OH)6]·24H2O]2·24H2O}(SO4)3·2H2O
石云興、王澤云等認為[4]，鈣礬石的形成由水泥石孔隙中液相Ca2+、AlO2-、SO42－和OH-的含量來決定，其平衡常數(shù)
以下式來表示：
Kp=[3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O][Ca2+]6[SO42－]3[
他們認為[4]，AFt的形成由上式中四種離子的濃度積來決定，其中Ca2+是6次方的關系，AFt的組成中，需要的Ca2+的量很大，因此Ca2+濃度是一主要的因素。王玲[11]也認為，CA是形成鈣礬石的先決條件，限制CA的含量就相當于減小了形成鈣礬石的可能性。W。Prince、M。Espagne等研究[12]也表明，僅僅提供硫酸根離子的硫酸鹽對鈣礬石的形成沒有促進作用，因為大量鈣離子的存在是必要的。而王智，鄭洪偉等認為[5]，鈣礬石的形成取決于液相pH值(即OH-濃度)，而不一定取決于Ca2+濃度。
3 鈣礬石的特性
3。1關于鈣礬石的膨脹性
膨脹性是鈣礬石最大的特性，正因為如此各國學者孜孜不倦對其進行研究和探討。利用水泥中CaO、Al2O3和CaSO4水化形成鈣礬石使固相體積增大約120%的膨脹來制造膨脹水泥廣泛應用于工程，就是鈣礬石膨脹特性的利用。國內外學者對鈣礬石的膨脹機理進行了研究，但由于影響因素復雜以及實驗條件等限制，對鈣礬石的膨脹機理尚未完全弄清楚。游寶坤等查閱大量國內外學者對鈣礬石膨脹特性的研究論文，總結出3點結論[3]：
a)膨脹相是鈣礬石，在水泥中有足夠濃度的CaO、Al2O3和CaSO4下均可生成鈣礬石，形成膨脹，并不一定要AFm通過固相反應轉化為鈣礬石才能膨脹。
b)在液相CaO飽和時，鋁鹽不易溶出SO42－、通過固相反應或原地反應形成針狀鈣礬石，其膨脹力發(fā)揮較迅速;在液CaO不飽和時，反應物以離子狀態(tài)存在，通過液相反應形成柱狀鈣礬石，其膨脹力發(fā)揮較緩慢，但有足夠數(shù)量鈣礬石形成時，也產生體積膨脹，而且膨脹較大。
c)在膨脹原動力方面，Mahta等在1973年提出的吸水腫脹理論;隨著研究的深入，又出現(xiàn)2種理論假說：一種是晶體生長壓力理論，另一種是膠體均勻膨脹理論。具體假說如下[13]：
1)吸水腫脹理論：AFt可以以膠體或結晶體形式存在。當孔溶液中存在Ca2+、硫酸根離子、
、OH-，AFt更傾向于以微晶態(tài)形式存在。由于周圍環(huán)境的作用，AFt表面帶負電。由于靜電引力的作用，導致AFt吸附水分子而引起混凝土產生膨脹。一定溫度下，AFt較強的吸水性進一步為上述假說提供了證據。當濕度小于90%時，AFt吸水很小;當濕度為90%時，AFt吸水114%;當濕度為95%時，AFt吸水916%。
2)AFt晶體生長理論：認為混凝土孔溶液中的離子與固體顆粒進行反應生成AFt時，固相體積增大。隨著AFt的各向異性生長，結晶壓開始產生，膨脹出現(xiàn)。AFt傾向于在受限較小的方向生長。在界面區(qū)預先形成的微裂紋上AFt晶體的生長，進一步擴大了裂紋，從而引起明顯的膨脹。這種假說將鈣礬石膨脹歸結為原地化學反應和晶體的各向異性生長所產生的結晶壓。
3)漿體均勻膨脹理論：當水泥漿體出現(xiàn)膨脹時，由于集料與漿體界面區(qū)之間的結合在整個水泥原料體系中相對薄弱，因而，導致集料周圍優(yōu)先出現(xiàn)裂縫。隨后，新結晶的AFt迅速填滿這些裂縫，形成AFt帶，從而引起漿體的均勻膨脹，并最終導致整個混凝土體系的膨脹開裂。根據這種理論，AFt帶的形成并不直接貢獻于明顯的膨脹。游寶坤3對幾種膨脹水泥和UEA水泥進行X射線和電鏡分析，認為在水泥孔隙存在鈣礬石結晶體，其結晶生長力能產生體積膨脹，更多的是在水泥凝膠區(qū)中生成難以分辨的凝膠狀鈣礬石，游寶坤同意Mehta和劉崇熙的意見，由于鈣礬石表面帶負電荷，它們吸水腫脹是引起水泥石膨脹的主要根源，但他還認為結晶狀鈣礬石對孔隙產生的結晶壓對水泥石的體積膨脹也產生作用，而前一種膨脹驅動比后一種大得多。游寶坤這一觀點把結晶膨脹假設和吸水腫脹理論統(tǒng)一起來。莫樣銀等認為[13]：受限空間上的原地化學反應是膨脹產生的根本原因，只要以上兩個條件同時滿足，AFt結晶生長必然會引起意外的膨脹。所以，在ASR、凍融循環(huán)或其它因素產生裂紋的情況下，AFt會在裂紋上結晶、生長，加速、加重膨脹。而水，即反應過程中保持一定的濕度，對膨脹同樣有利。
3。2 關于鈣礬石的穩(wěn)定性
混凝土中鈣礬石的穩(wěn)定性首先與水泥水化過程中離子成分及濃度有很大關系。楊南如[14]認為鈣礬石的穩(wěn)定性在很大程度上決定于液相中SO42－濃度，如液相中濃度低于110gPL，則鈣礬石難以生成或不能穩(wěn)定存在，將轉變?yōu)榈土蛐望}。他試驗采用CA+石膏(不同類型)體系中液相成分與鈣礬石的穩(wěn)定形成的關系證明了上述觀點。彭家惠等通過實驗[7]也證明，液相中維持一定硫酸根離子]是鈣礬石穩(wěn)定存在的重要條件，但液相硫酸根離子雖對鈣礬石形成速率影響不大。其次溫度與鈣礬石的穩(wěn)定性也密切相關。Lawrence[15]認為，有效避免鈣礬石結構失穩(wěn)的最高允許養(yǎng)護溫度在65～
4 鈣礬石的生長規(guī)律
混凝土中水化形成的鈣礬石的生長規(guī)律是相當復雜的。目前，國內外學者對鈣礬石生長規(guī)律的研究主要是研究其的生長速率以及某些影響因素。鈣礬石的尺寸一般要小于100μm，屬于小晶體范圍，因此鈣礬石晶體的生長速率并不遵循”ΔL”定律，而與粒度相關，即不同尺寸鈣礬石晶體的生長速率應該是不同的。按照小晶體的生長規(guī)律[22]，鈣礬石晶體生長可能存在生長分散現(xiàn)象，即在同一過飽和度和流動條件下，相同粒度的晶體并不以相同的速率生長，但對于某一晶體來說，它的生長速率是基本隨時間不變的。這正符合恒定晶體生長(CCG)模型的描述，即相同粒度的晶體的生長存在一個恒定的生長速度在生長。PaulWencilBrown等[18]認為鈣礬石的晶核形成和生長模式預示了它的一維生長，這也與鈣礬石所顯示的針狀形貌是一致的。Taylor等[19]認為鈣礬石的生長速率和最終的長度受3個因素影響：化學因素、漿體微觀結構以及混凝土或砂漿的微觀結構。
研究表明水灰比對鈣礬石的生長有顯著的影響。H。Siede等[20]對一組分別經過500d的水中和空氣中凍融循環(huán)的水泥漿體試件進行SEM和DTA觀察，沒有發(fā)現(xiàn)試件有膨脹現(xiàn)象。H。Siedel認為是小水灰比導致試件的致密性，限制了鈣礬石的形成，生長條件的不同導致鈣礬石的形貌不同。鈣礬石的生長與水灰比有密切關系，試件水灰比越大，越有利于鈣礬石的大量生成，但單個鈣礬石晶體尺寸較小。在相同條件下，水灰比越大，水泥石結構越疏松，其中的孔隙為鈣礬石的大量生成提供了空間。當水灰比為0165時，水泥石結構較緊密，孔隙較小，生成的鈣礬石數(shù)量較少，晶體產生各向異性生長而呈針狀，此情況符合鈣礬石晶體生長理論;而當水灰比較大時，試件中形成的孔隙較大，新結晶的鈣礬石晶體迅速填充這些孔隙，形成鈣礬石帶，這種情況下生成的鈣礬石并不直接貢獻于明顯的膨脹，只有等到整個孔隙中填滿鈣礬石晶體時，才能引起試件的均勻膨脹，此情況符合漿體均勻膨脹理論。水灰比在0145時，骨料之間充滿水化硅酸鹽(C—S—H)、氫氧化鈣(CH)的混合膠狀物，水泥石結構緊密，幾乎不存在鈣礬石生長所需的空間，所以很難觀察到有鈣礬石的生成，說明控制水灰比能夠很好地控制鈣礬石的生長。外加劑的使用對鈣礬石的生長也有影響。W。Prince[12]認為：在使用超可塑劑中的水泥中，不僅在未水化漿體表面其分子被吸收，而且在有些水化物表面也能被吸收，這種在水化產物表面的吸收很大程度上甚至就是中止了鈣礬石的生長，而當可塑劑消耗完后，鈣礬石又重新開始生長。C。Tashiro等[21]研究發(fā)現(xiàn)，混凝土摻入的一些金屬氧化物(Cr2O3、Fe2O3、ZnO等)和氫氧化物(Cu(OH)2)，能夠促進鈣礬石的生長，而且能引起鈣礬石微觀結構的變化。當然影響鈣礬石生長的因素遠不止這些，在具體的生長環(huán)境中，主要影響因素是不同的。到目前為止，國內外學者對鈣礬石生長規(guī)律的研究，主要是定性分析，很少涉及到量的關系，無法為膨脹混凝土材料的設計提供嚴密的理論依據。因此，從定量上分析鈣礬石的生長，是研究面臨的一個難題。
5 結語
混凝土中鈣礬石的研究是相當復雜的，涉及的方面和考慮的因素很多。本文僅從四個方面即鈣礬石結構、形成機理、性質以及生長規(guī)律對國內外對混凝土中鈣礬石的研究進展進行了簡單的綜述，此工作可望為進一步定量地從微觀層次研究鈣礬石在混凝土中的形成機理、生長規(guī)律等作理論上的準備。
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