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水泥水化的实质是水泥不同矿物的水化,水泥熟料中含有50%甚至高达70%的C3S矿物以及5-15%的C3A矿物。水泥熟料的烧制过程中不可避免会引入Cu2+、Mg2+、Na+、K+等杂质离子,其会导致熟料中C3S结构晶格常数的改变,使得硅酸盐水泥中的主要矿物C3S以多种晶型存在,而C3A的早期水化过程对于胶凝材料的各项工作性能有重要影响。聚羧酸减水剂的掺入改变了水泥水化反应进程和混凝的使用性能,在现代混凝土材料技术和应用中起着重要的作用。因此,揭示聚羧酸减水剂对不同晶型C3S及C3A水化作用的影响具有重要意义。本文依托国家重点基础研究发展计划(“973”计划)项目课题一“现代混凝土胶凝浆体微结构形成机理”开展研究工作。采用水化热、NMR、SEM研究了聚羧酸减水剂和硅灰对不同晶型C3S水化放热过程、水化产物微结构和微观形貌的影响,另外,采用XRD慢扫研究了聚羧酸减水剂对C3A水化插层反应的影响,研究结果表明：三种晶型C3S的水化放热特征有明显不同,MC3S、RC3S的水化放热速率峰值相比TC3S显著降低,且水化放热出现延迟,三种晶型C3S的7d水化放热总量由大到小为：TC3S、MC3S、RC3S。微观形貌表明三种晶型C3S水化产物中均可见大量针棒状的C-S-H凝胶,而MC3S、RC3S水化产物中C-S-H凝胶分布更为广泛,且RC3S水化产物呈现若干针棒状C-S-H凝胶组成的簇状结构；对C-S-H凝胶聚合度的研究表明,三种晶型C3S水化7d的水化产物C-S-H凝胶的聚合度由大到小为：TC3S、MC3S、RC3S;与7d龄期相比,水化60d时的水化产物中组群状C-S-H凝胶及链状C-S-H凝胶的含量大幅升高,而且聚合度由大到小为：MC3S、RC3S、TC3S。掺入乙烯基聚乙二醇醚系聚羧酸减水剂(PC)或硅灰的三种晶型C3S试样与三种晶型C3S试样水化7d及60d的水化产物C-S-H凝胶聚合度的变化规律一致。相比三种晶型C3S试样,掺入PC或硅灰的三种晶型C3S试样水化7d及60d的水化产物C-S-H凝胶聚合度均有不同程度的升高；甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸分子的主链长度越短或支链长度越长,对TC3S在3d龄期内的水化延迟作用均越大。相比TC3S试样,掺入PCI、PC2、PC4的TC3S试样水化7d及60d的水化产物C-S-H凝胶的聚合度均有所升高。NMR测试表明TC3S试样水化7d及60d的水化产物C-S-H凝胶的聚合度随着PC1、PC4、PC2的掺入依次升高。复掺硅灰及聚羧酸减水剂的TC3S体系中,硅灰的掺入会导致不同分子结构聚羧酸减水剂对TC3S水化影响的差异性较小；甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯系聚羧酸减水剂对C3A水化产物LDH层状物的插层反应试验研究表明,具有短支链的聚羧酸减水剂(SCL=6.2nm)会插入C3A快速水化形成的LDH层状结构中,而掺入具有长支链的聚羧酸减水剂(SCL≥8.3nm)的C3A体系中未检测出插层反应的发生。