水泥浆体中氢氧化钙晶体生长

研究了掺硅溶胶对水泥浆体中氢氧化钙（ ＣＨ ）晶体生长的影响及机理。

氢氧化钙（ ＣＨ ）是硅酸盐水泥的主要水化产物之一，其含量多少和晶粒大小对水泥基材料力学性能和耐久性有着重要影响．通过掺加活性矿物掺合料，可优化水泥基材料孔结构，细化 ＣＨ 晶粒，减少ＣＨ 含量，提高水化硅酸钙凝胶体的含量，从而可有效改善水泥基材料力学性能和耐久性。

硅溶胶凝胶化后形成的凝胶体是一种特殊的分散体系，其中纳米粒子相互联结，形成具有纳米微孔的空间网状结构 。这种具有网状结构凝胶体可作为晶体生长的扩散和支持介质，其中离子或分子输运机理主要为扩散过程，而不存在对流作用，因而能够提供比较稳定的晶体生长环境，其离子扩散速率和晶核形成速率均较小。

根据晶核形成与生长理论，二维和三维晶核自由能公式为：

公式中，：σ 为晶体与溶液之间的界面能； Ｖ 为分子体积；ｈ 为二维晶核高度； Δμ 为单个溶质分子由溶液相转变为晶体相所引起的吉布斯自由能的降低，与溶液过饱和度有关；ｋＢ 为玻尔兹曼常数； Ｔ 为温度，r*3D和r*2D分别为二维和三维临界晶核半径，即：

根据上面公式可得：

很明显，二维成核生长时，晶核临界半径明显大于晶核高度，晶体二维成核自由能远小于三维成核自由能，故当体系的过饱和度能满足二维成核时，晶体就迅速长大，这时不出现三维晶核。当满足二维成核所需的过饱和度时， ＣＨ 晶体即开始二维成核生长．同时，由于体系中无对流作用，形成的晶核易进一步长大，其表面缺陷明显减少。