【摘要】 本文探讨海藻酸盐对铝酸钙水泥水化的加速效应及其作用机制。通过热流量热法与强度试验，分析海藻酸盐在不同CAC体系中的特异性促进效果。

铝酸钙水泥（CAC）因其早期强度发展快、耐酸性强和耐磨性高等优异性能，在特种建筑工程中备受青睐。近年来，研究发现海藻酸盐对铝酸钙水泥的水化过程具有显著影响，这一发现为水泥基材料的功能化设计提供了新方向。

 

海藻酸盐的特性与作用机制

海藻酸盐是一种天然多糖，其分子结构主要由古鲁醛酸（G）和甘露醛酸（M）单元构成。

图1 上图:由古鲁醛酸(G)和甘露醛酸(M)组成的海藻酸盐分子的一般化学结构;下图:海藻酸盐分子对钙离子的配位作用

这种结构使其能够与钙离子发生配位作用，进而影响水泥水化过程。与多数多糖类添加剂（如黄原胶、惠兰胶）对水化的延缓作用不同，海藻酸盐表现出独特的加速效应。

 

海藻酸盐对铝酸钙水泥的加速效应

通过热流量热法测定，添加0.1wt.%的海藻酸钠可显著缩短铝酸钙水泥的休眠期，使最大热量释放时间减少多达50%。

图2 四种不同海藻酸盐样品在添加量为0.1 wt.%时对CAC的加速效应，通过热流量热法测定

例如，在Secar51水泥中加入海藻酸钠XEA5036后，最大放热点提前约4小时，相当于水化过程加速45%。

研究表明，这种加速效应在不同水灰比（0.4-0.7）的CAC浆体中均保持一致，且不受配合比影响。然而，其效果因水泥的相组成和颗粒细度而异。高钙含量的熟料（如C12A7）因本身反应活性较高，受海藻酸盐影响较小；而高细度水泥（如Blaine值达10,600 cm²/g的Secar80）因本身水化较快，加速效果也不显著。

 

特异性与应用前景

海藻酸盐的加速作用仅针对铝酸钙水泥，对其他胶凝材料（如硅酸盐水泥、硫铝酸钙水泥、硬石膏或三元体系）未观察到加速效应，甚至可能出现轻微延缓。这表明海藻酸盐对CAC水化的促进具有高度特异性。

这一特性使其在快硬水泥制品、耐酸混凝土和修复工程中具备应用潜力，尤其是在需要早期强度快速发展或特殊耐久性要求的场合。

 

结论

海藻酸盐，尤其是海藻酸钠，可作为铝酸钙水泥的高效加速剂，显著缩短水化休眠期并提高早期强度发展速率。其效果取决于水泥组成和物理特性，且在特定材料体系中表现出显著特异性。这一发现为开发高性能水泥基材料提供了新的添加剂选择与理论依据。

 

参考文献：[1] Alexander Engbert, Stefanie Gruber, Johann Plank, The effect of alginates on the hydration of calcium aluminate cement, Carbohydrate Polymers, Volume 236, 2020, 116038,

 

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