水泥凝固揭秘

【英国《金融时报》７月３０日报道】曼彻斯特的科学家已经了解了水泥凝
固的分子过程。这一突破性成就可以使各行各业通过更容易地预测并控制水泥凝
固的过程节省千百万英镑。
水泥的主要增强组成部分是硅酸三钙和一种矿物质钙矾石。水泥是在水使水
泥化合物结晶化时凝固的。工业界多年来一直使用介质抑制凝固，但对这一过程
了解甚少而且也不准确。
曼彻斯特大学科学技术研究所的研究人员施伦贝格尔剑桥研究所联袂用分子
模型来模拟凝固的过程。
把水加入干水泥后，钙矾石在硅酸三钙颗粒周围变成了凝胶。这种凝胶阻止
水使非常容易破裂的硅酸盐颗粒成为水合物。当凝胶破裂成结晶体时，水穿过晶
体并使硅酸盐成为水合物。这时，硅酸盐本身变成高度结晶状，于是水泥变硬了
。
这些研究人员设计了两种单独对钙矾石起作用的化合物，随后做的试验证实
，这些化合物可以用来使结晶化放慢或者停止。
这个项目的负责人安迪·怀廷说：“以前没有人知道抑制剂如何起作用。
现在我们知道这两种化合物专门同钙矾石相互作用，可以设计一些介质使得凝固
过程绝对可以预测。这意味着第一次可以合理地了解水泥和混凝土凝固的全过程。”
在建筑和沿海石油业，其用途可能特别重要。石油业使用水泥来填充在艰苦
的环境中打出的深度可达一英里的钻孔。北海油田的情况就是这样。怀廷博士
说，在这样的深度和变化多端的气温下，水泥凝固的过程变得完全不可预测。
这项研究还显示，使用针对钙矾石的抑制剂可以增强混凝土的结构。一般说
来，水泥一旦凝固，结晶化就停止了，以后增加的几层水泥不会相互作用，也不会
同旧的晶体分子结合。
一些专门的抑制剂可以使以后增加的几层水泥在分子水平上与现有的晶格结
合起来。