硅酸盐水泥的水化硬化与性能

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硅酸盐水泥的水化硬化概述

硅酸盐水泥的水化硬化概述

硅酸盐水泥的水化硬化概述硅酸盐水泥是一种常见的建筑材料,广泛用于混凝土制作和结构修复。

水泥的水化硬化是指水泥与水反应形成胶凝体,并使混凝土逐渐硬化和强度增加的过程。

水泥的水化硬化过程可以分为三个阶段:溶解阶段、胶凝阶段和结晶阶段。

在溶解阶段,水分与水泥中的化学物质发生作用,形成水化产物。

其中最主要的是硅酸钙水化产物及其水化过渡产物。

这个过程伴随着水泥的溶解和离子交换,同时释放热量。

在胶凝阶段,水化产物开始形成胶凝体,由于产物的粘结作用,使硅酸盐水泥与骨料颗粒和其他成分紧密结合。

这个阶段是水泥的强度急剧增加的阶段。

在结晶阶段,水化产物继续结晶生长,形成更稳定的晶体结构。

这个阶段通常需要较长的时间来完成,并且能使混凝土的性能逐渐稳定。

水泥水化硬化的过程受到多种因素的影响,包括水泥的成分、水化环境的温度和湿度、所用水分质量等。

适当的水泥成分和良好的水化环境有助于水泥的硬化过程。

水泥水化硬化是一个复杂的过程,需要一定的时间来完成。

因此,在施工中要合理控制混凝土的浇筑时间和养护时间,以确保水泥的充分水化硬化,从而提高混凝土的强度和耐久性。

总之,硅酸盐水泥的水化硬化是一个多阶段的过程,经过溶解、胶凝和结晶,最终形成硬化的胶凝体。

合理地控制水泥的成分和水化环境,能够有效地提高混凝土的性能。

水泥的水化硬化是一项复杂的化学物理过程,涉及多个组分和反应。

了解水泥的水化硬化过程对于我们了解硅酸盐水泥混凝土的性能和使用特性都非常重要。

水泥的基本成分是石灰和硅酸盐矿物,这些矿物在加入水后会发生化学反应,产生水化产物。

最主要的水化产物是硅酸钙几何多聚体C-S-H和钙水化硅石(C-S-H)以及钙羟基石灰(CH)。

这些水化产物的生成是水泥硬化的核心过程。

在溶解阶段,水与水泥中的化合物发生反应,其中最重要的是硅酸钙和水的反应。

在水中,硅酸盐矿物发生溶解和饱和的过程,释放出的离子与水中的离子发生化学作用。

这些离子的重组形成了水泥颗粒的表面电荷,并开启了水化反应。

硅酸盐水泥的水化和硬化

硅酸盐水泥的水化和硬化
C3 A 3CS H32 2C3 A 4H 3(C3 A CS H12 ) 若石膏极少,在所有钙矾石转变成单硫型水化硫铝酸钙后, 还有C3A,那就形成
C3 A CS H12 和C4AH13的固溶体。
石膏的存在延缓了C3A的水化
(四)铁相固溶体(C4AF)的水化 水化速率比C3A低。其水化产物与C3A很相似。相当于C3A 中一部分氧化铝被氧化铁所置换,生成水化铝酸钙和水化铁酸 钙的固溶体。
C-S-H(Ⅱ)
定义:水化硅酸钙凝胶体(C-S-H) 组成:不固定,随钙硅比和水硅比变化 结构:微晶,尺寸接近于胶体范畴; 形貌:纤维状,网络状,等大粒子,内部产物; CH:晶体,层状,六方板状,生长在孔洞之间。
C3S水化历程:
五个阶段: 起始期 15min PH=12 急剧 诱导期(静止期)——使硅酸盐水泥保持塑性的原因; 2-4h诱导期结束的时间,即初凝时间。 加速期(4-8h)C-S-H和Ca(OH)2 大量形成,达到终凝。 减速期(12-24h) 稳定期 受扩散控制
C-S-H凝胶的组成与它所处 的溶液中的CaO浓度有关, C-S-H在一定的碱度下才能存 在,如2- 2-3图所示:
下表是对上图的总结:
CaO浓度 g/l
0.06-0.11
0.11-1.12
>1.12
CaO摩尔浓度 mol/l 1-2
2-20
>20
C/S
<1
0.8-1.5
1.5-2
水化产物
水化硅酸钙和硅酸凝胶 C-S-H(Ⅰ)
钙矾石在常温和一般湿度条件下的脱水曲线
四、水泥的凝结、硬化过程
1882年,雷霞特利提出的结晶理论; 1892年,米哈艾利斯又提出了胶体理论; 拜依柯夫将上述两理论加以发展,把水泥的硬化为三个时期: 第一,溶解期;第二,胶化期;第三,结晶期 列宾捷尔提出凝聚-结晶三维网状结构理论; 鲍格提出是巨大表面能的作用引起互相粘结; 洛赫尔提出的三阶段论:

硅酸盐水泥的水化硬化概述

硅酸盐水泥的水化硬化概述

水化放热速率
Ca2+浓度
诱导前期 (15分钟以
发生急剧反应,放热迅速, Ca2+ 、OH-从C3S表面释放, 形成第一放热峰,而后放热 浓度急剧增大,pH值几分钟
内)
早 速率下降
就超过12,而后浓度增长减慢
诱导期 期 反应缓慢,放热速率很小, Ca2+浓度持续增长并超过饱
(1~4小时)
水泥浆体保持塑性,诱导期 和浓度,在诱导期结束时达到
二、测定水化速率的方法
(1)直接法:岩相分析、x射线分析、热分析பைடு நூலகம்定量测定已水化 和未水化部分的数量。较为复杂。
(2)间接法:测定结合水、水化热、Ca(OH)2生成量。较为简单。
三、影响水化速率的因素 (1)熟料矿物的组成和性质
水化速率大小:C3A > C4AF > C3S > C2S B矿有四种不同晶型,对水化速率影响很大,β-C2S水化快,γ-C2S水化慢。 熟料矿物晶体中含有杂质、晶格缺陷、晶格畸变,水化速率快。 熟料矿物为固溶状态,如:F固溶在A矿,水化活性高,水化速率快。
活化粉煤灰用作水泥促凝剂的研究
——解决掺氟硫复合矿化剂水泥出现缓凝的问题
水泥主要是含氟A矿缓凝的原因
含氟A矿水化活性高,水化速率快,为何缓凝? 水化产物C-S-H和Ca(OH)2形成速率快,但长大速率慢,不 足以相互搭接形成凝聚结构。 加速凝结的启示: 出窑熟料凝结时间长,加矿渣共同粉磨制成水泥后,凝结时 间缩短,为什么? 矿渣具有潜在水硬性,本身含有部分熟料矿物组成,经水淬 时与水反应,生成了部分水化产物,它们作为“晶种”,加 速了水泥水化时生成的水化产物以它们为晶核而长大。
稳定期
后 反应速率很低,基本稳定, Ca2+浓度趋近饱和浓度 期 完全受扩散控制

硅酸盐水泥的水化产物

硅酸盐水泥的水化产物

硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥是一种重要的建筑材料,广泛应用于各种建筑结构中。

在水泥的使用过程中,水泥会发生水化反应,产生一系列的水化产物。

这些水化产物对于水泥的强度、耐久性、抗裂性等性能具有重要影响。

因此,研究硅酸盐水泥的水化产物对于提高水泥的性能和应用价值具有重要意义。

一、硅酸盐水泥的水化反应硅酸盐水泥的水化反应是指水泥与水发生化学反应,产生一系列的水化产物。

水化反应是一个复杂的过程,涉及到多种化学反应和物理过程。

一般来说,硅酸盐水泥的水化反应可以分为以下几个阶段: 1. 溶解阶段:水泥颗粒与水接触后,水中的离子会进入水泥颗粒内部,与水泥中的化合物发生反应。

在这个阶段,水泥中的硅酸钙(C3S)和硅酸三钙(C3A)会首先与水发生反应,产生一些离子和化合物。

2. 硬化阶段:随着时间的推移,水泥中的化合物会逐渐形成新的晶体结构,从而使水泥颗粒逐渐硬化。

在这个阶段,水泥中的硅酸钙和硅酸三钙会分别形成硬石膏和钙铝石,从而使水泥颗粒逐渐硬化。

3. 成熟阶段:水泥颗粒逐渐硬化后,水泥中的化合物会进一步发生反应,形成一系列的水化产物。

这些水化产物包括硬石膏、水合硅酸钙、水合铝酸盐等。

二、硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥的水化产物是指水泥与水发生反应后形成的化合物。

这些化合物对于水泥的性能具有重要影响。

以下是硅酸盐水泥的主要水化产物:1. 硬石膏:硬石膏是水泥中的一种水化产物,是由硅酸钙和水反应形成的。

硬石膏在水泥中起到了一定的收缩作用,同时也能够提高水泥的强度和抗裂性。

2. 水合硅酸钙:水合硅酸钙是水泥中的一种水化产物,是由硅酸钙和水反应形成的。

水合硅酸钙是水泥中最主要的水化产物之一,能够提高水泥的强度和耐久性。

3. 水合铝酸盐:水合铝酸盐是水泥中的一种水化产物,是由硅酸三钙和水反应形成的。

水合铝酸盐能够提高水泥的强度和耐久性,同时也能够提高水泥的抗裂性和耐久性。

4. 水合硅酸钙和水合铝酸盐的复合物:水合硅酸钙和水合铝酸盐的复合物是水泥中的一种水化产物,是由水合硅酸钙和水合铝酸盐相互作用形成的。

硅酸盐水泥的基本组成水化和硬化机理

硅酸盐水泥的基本组成水化和硬化机理

硅酸盐水泥的基本组成水化和硬化机理
硅酸盐水泥(Portland cement)是建筑中常用的一种水泥类型,它由若干种矿物质混合制成。

硅酸盐水泥的基本组成包括硅酸盐、铝酸盐、铁酸盐、钙酸盐等矿物质。

硅酸盐水泥的主要性质是其水化反应及硬化机理,其中水化反应是硬化的基础。

硅酸盐水泥的水化反应
硅酸盐水泥的水化反应分为两个阶段,分别是初始水化反应和二次水化反应。

初始水化反应: 初始水化反应是硅酸盐水泥与水开始反应产生物质的重要阶段。

该反应主要是由硅酸盐矿物质和水中的氢氧根离子(OH-)形成硅酸钙凝胶(C-S-H),同时还生成小量结晶状的钙矾土(Ca(OH)2)。

硬化反应: 当硅酸钙凝胶形成后,硬化反应就开始了。

硬化反应是指钙矾土与硅酸钙凝胶再次反应,产生附着在硅酸钙凝胶上的二次水化产物(例:钙硅酸盐、铝酸钙、铁酸钙等),从而导致硬化的过程。

硅酸盐水泥水化反应和硬化机理导致水泥成品逐渐硬化并得到强度的增加。

硅酸盐水泥的硬化机理包括两个阶段。

初始硬化阶段: 在初始硬化阶段中,主要发生的是水泥粉末与水反应生成硅酸钙溶胶,这个阶段是水泥松散质地逐渐变硬的转折点,经历了3-5小时左右时材料开始渐渐变硬,表现出初始硬度。

二次硬化阶段: 在这个阶段中,水泥产物进一步硬化,矿物质之间的结合变得更加紧密。

此时,水泥得到的韧性、强度等性能逐渐增强。

因此,硅酸盐水泥的水化和硬化反应是建筑中非常关键的部分。

这些反应可以向我们展示水泥是如何在混凝土中发挥作用的。

了解这些机制可以帮助建筑师、设计师、土木工程师、建筑工人或其他与建筑相关的人员掌握常用的建筑材料的工作机制并做出相应的设计和施工。

第7章+硅酸盐水泥的水化和硬化

第7章+硅酸盐水泥的水化和硬化

C4AH13+AFt→CH+20H2O+C3A.CS.H12(单硫型水化硫铝酸钙Afm) )
(四)C4AF(铁固相)水化:比C3A水化慢,单独水化,也 不会急凝,其水化反应和产物与C3A相似。 1、在Ca(OH)2环境水化 常温:C4AF+4CH+22 H2O→2C4(A,F)H13 T>50度:C4AF+CH+ H2O→C3(A,F)H6
所以:表面积大:筛余小:早期↗—早期发展↗
后期强度↗:不明显,甚至小下降 4、W/C:浆体稀释度↗→↗ 但:W/C太↗→水太↗→硬化空隙↗:强度↘ W/C太↘→水太↘→↘:→产物↘:强度↗ 5、养护温度↘→↗:图8-19:T=60度:结合水,一天小于1% 25度结合水一 天约为7.5%
T太↗→产物脱水:干缩裂缝:强度下降
1、固相部分: 外部水化产物(55%):颗粒表面向四周生成填充孔隙 内部水化产物:(45%),颗粒水化层内的产物 残存熟料:水年足:未水化完的残核 2、孔隙部分: 毛细孔:未被外部水化产物填充 凝胶孔:凝胶微孔 水::外界温度=100%孔内全为水
二、固相组成的体积
充分水化后:
C-S-H占固相体积:70% Ca(OH)2:固相体积:20% 三硫,单硫占固相体积7% 未水化熟料+微量组分占:3%
1.凝结时间:浆体失去流动性和部分可塑性具有塑性强度 2.硬化:完全失去可塑性:具有塑性强度 3.水泥浆体:经水化而凝结、硬化,为什么能产生强度呢: 将近200年至今还没有统一的看法
7.3
硬化浆体组成和结构
硬化后形成以水化产物为主要的致密结构产物,结构组成:决定其性能 强度 耐 腐蚀 抗冻性
一、硬化浆体(水泥石)组成
(二)C2S水化

硅酸盐水泥的水化与硬化

硅酸盐水泥的水化与硬化

硅酸盐水泥的水化与硬化硅酸盐水泥是一种常用的水泥材料,具有较好的水化和硬化性能,广泛应用于建筑和工程领域。

本文将对硅酸盐水泥的水化和硬化进行详细的介绍,包括水泥的成分、水化反应过程、硬化机理以及影响水化和硬化的因素等内容。

硅酸盐水泥是以矿渣、石灰石和黏土为原料,经过磨碎、燃烧和砂浆等工艺加工而成。

一般情况下,硅酸盐水泥的主要成分包括三种物质:硅酸盐矿物、石灰和无定形物质。

硅酸盐矿物是硅酸盐水泥的主要成分,其含有的SiO2和CaO可以发生水化反应,形成具有胶凝性的凝胶体。

石灰则是硅酸盐水泥中的辅助胶凝材料,其主要作用是加速水化反应的进行。

无定形物质是水泥中的杂质,一般情况下不参与水化和硬化过程。

水化反应是硅酸盐水泥的重要特性之一。

当硅酸盐水泥与水接触后,水分子与硅酸盐矿物中的CaO和SiO2发生反应,导致硅酸盐矿物发生水化并形成胶体物质。

水化反应的过程可以分为两个阶段:低水化率的溶解和高水化率的凝胶化。

在溶解阶段,水分子侵入硅酸盐矿物的晶体结构中,使其结构发生破坏并释放出Ca2+和OH-离子。

随着时间的推移,硅酸盐矿物的溶解率逐渐降低,凝胶化过程逐渐主导。

硬化是硅酸盐水泥水化反应的结果,也是水泥材料使用的关键性质。

在硬化过程中,水泥和水反应生成的胶凝体逐渐结晶并与无定形物质相结合,形成稳定的硬质凝胶,从而增强了水泥材料的强度和硬度。

硬化的机理主要涉及胶凝凝胶的形成、晶体生长和无定形物质的变化等过程。

胶凝凝胶的形成使水泥材料具有粘结性,晶体生长则使水泥材料具有硬度和强度。

无定形物质的变化则会影响水泥材料的性能,如开裂、收缩和腐蚀等。

水化和硬化过程受到各种因素的影响,包括水泥成分、水化温度、水化时间、水泥颗粒大小和水泥与水的质量比等因素。

水泥成分的不同会影响水化反应的速率和产物的特性。

水化温度越高,水化反应的速率越快,而水化时间越长,水泥材料的强度和硬度越高。

水泥颗粒的大小和分布会影响水泥的填充效果和反应程度,从而影响水化和硬化的速率和特性。

水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化

水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的 水化和硬化
2020/11/22
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥加水以后为什么可以凝结硬化?
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水化产物 填充空隙 并将水泥 颗粒连接 在一起
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
三、铝酸三钙 (一) 无石膏 1.常温下水化
C4AH13和C2AH8在常温下处于介稳状态,且随温度升高而转化 加速。C3A本身水化热高,因而极易按上式转化。
2.在温度较高(35℃以上)的情况下,可直接生成C3AH6晶体。 这些产物均为片状。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
早期水化产物,大部分在颗粒原始周界以外由水所填充的 空间----这部分C-S-H称外部产物。
后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域形成----内部产 物。
随着内部产物的形成和发展,C3S的水化即由减速期向稳定 期转变。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
7.C3S的后期水化 泰勒认为:水化过程中存在一个界面区,并逐渐向颗粒内 部推进,H2O离解成的H+在内部产物中从一个氧原子(或水分子) 转移到另一个氧原子,一直到达C3S界面并与之作用;而界面区 内部分Ca2+和Si4+则通过内部产物向外迁移,转入CH和外部C-SH。因此,界面内是得到H+,失去Ca2+和Si4+,原子重新排组, 从而使C3S转化成内部C-S-H。如此,随着界面区向内推进,水 化继续进行。由于空间限制及离子浓度变化,内部C-S-H在形貌 和成分等方面与外部C-S-H会有所不同,通常是较为密实。

硅酸盐水泥的水化和硬化

硅酸盐水泥的水化和硬化

图3 a
图3 c
图3(a)即为水化12 h 的水泥浆体在SEM 下的形貌. 圈出的位置即为水化产物CSH 凝胶, 呈现不规则絮状, 絮状的尺寸大致为200~500 nm. 从整体来看, 水泥浆体水化12 h后, CSH 凝胶生成量并不大, 产物层较薄, 但各处分布均匀. 在SEM 中使用EDX 对CSH 凝胶进行元 素分析, 结果如图3(c)所示, 大量的元素为Ca 和Si, 从元素构成可以确认产物为CSH 凝胶. 分析结果中还有少量的Al, S, Mg, K 等元素, 这是由于水化早期CSH 凝胶生成量较少, 而 SEM 下EDX 的作用范围约为1μm3, 在这个分辨率下不可避免地有未水化水泥颗粒的干扰, 因此SEM附带的EDX 并不能给出准确的CSH 凝胶的元素分析结果, 只能是一个大概的数值。
硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥用适量的水拌合后,形成能与砂石集料结合的可塑性 浆体,随后逐渐失去塑性而凝结硬化为具有一定强度的石状体。 同时,还伴随着水化放热、体积变化和强度增长等现象,这说 明水泥拌水后产生了一系列复杂的物理、化学和物理化学的变
化。
一、 水泥水化过程
二、 水化初期产物形貌
三、 水化模型 四、晶种对硬化水泥的影响
混合材比例、研磨方式以及水泥细度对水泥早期水化热的影响的可行工
具。通过ANFIS 分析可获得一些关于普通水泥和混合水泥早期水化热的
预测结果。且与试验结果相比,ANFIS 获得的结果准确性很好。 ③R. Krstulovic 和P. Dabic 在水化动力学基础上进一步研究了水泥的
水化过程,提出了水泥基材料的多组分和多尺度水化反应的动力学模型,
水化产物 填充空隙 并将水泥 颗粒连接 在一起
已水化的水 泥浆里留下 的孔隙 未水化水 泥颗粒

硅酸盐水泥的主要水化产物

硅酸盐水泥的主要水化产物

硅酸盐水泥的主要水化产物引言硅酸盐水泥是一种常用的建筑材料,它在水化过程中会产生多种化合物。

本文将深入探讨硅酸盐水泥的主要水化产物及其性质和应用。

一、硅酸盐水泥水化过程概述硅酸盐水泥的水化过程是指水与硅酸盐水泥颗粒中的化学物质发生反应,生成新的化合物的过程。

硅酸盐水泥的主要水化产物包括水化硅酸钙(C-S-H)胶凝物、水化硅酸钙(C-H)胶凝物、水化硬铝酸钙(C-A-H)胶凝物等。

二、硅酸盐水泥的主要水化产物及其性质1. 水化硅酸钙(C-S-H)胶凝物水化硅酸钙是硅酸盐水泥水化的主要产物,它占据了水泥基材料中的大部分体积。

水化硅酸钙胶凝物具有以下性质: - 无定形结构:水化硅酸钙的结构并非规则的晶体结构,而是无定形胶体结构; - 坚固的胶凝性:水化硅酸钙具有较高的胶凝强度和粘附能力,是水泥胶结材料中的主要胶凝相; - 优良的保湿性:水化硅酸钙能够吸附并保持一定量的水分,有助于水泥基材料的稳定性。

2. 水化硅酸钙(C-H)胶凝物水化硅酸钙胶凝物是硅酸盐水泥水化过程中的重要产物之一,它与水化硅酸钙(C-S-H)胶凝物不同,具有以下特点: - 结晶结构:水化硅酸钙胶凝物具有有序的结晶结构,形成针状晶体; - 硬度较大:水化硅酸钙胶凝物硬度较高,能够增加水泥基材料的强度; - 稳定性较差:水化硅酸钙胶凝物容易发生脱水反应,导致颗粒收缩。

3. 水化硬铝酸钙(C-A-H)胶凝物水化硬铝酸钙胶凝物是硅酸盐水泥水化的另一个重要产物,它具有以下特性: - 结晶相:水化硬铝酸钙胶凝物中的钙硅石矿物相对较多,形成有序的结晶结构; -胶凝强度:水化硬铝酸钙胶凝物具有较高的胶凝强度,能够提高水泥基材料的力学性能; - 耐久性:水化硬铝酸钙胶凝物能够改善水泥基材料的耐久性,增加其抗冻融和耐酸碱等性能。

三、硅酸盐水泥的主要水化产物应用硅酸盐水泥的主要水化产物在建筑材料领域具有广泛应用: 1. 水化硅酸钙(C-S-H)胶凝物可作为主要胶结相,提供水泥基材料的强度和稳定性,广泛应用于混凝土、砂浆等建筑材料; 2. 水化硅酸钙(C-H)胶凝物具有较高的硬度,可用于制作高强度的水泥制品,如高强度混凝土、水泥砖等; 3. 水化硬铝酸钙(C-A-H)胶凝物能够提高水泥基材料的力学性能和耐久性,适用于特殊环境下的建筑工程,如桥梁、地下洞室等。

硅酸盐水泥的水化

硅酸盐水泥的水化
提抗腐供蚀性强度:
CCC高 好333AAS>>>CCC332SS早S低好>>>后高CCC443AAAFF>>>低差CCC422ASSF
收缩

较大

铁铝酸四钙
C4AF 10-18
快 较多
低 极好

凝结与硬化
何为凝结? 水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体,经过自身的物理
化学变化逐渐变 稠失去可塑性的过程。 何为硬化? 失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度,并逐渐发展成为
坚硬的水泥石的过程。 水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。
凝结硬化过程
初始反应期 潜伏期 凝结期 硬化期
初始的溶解和水化,约持续5-10分钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗 粒成长,1h
凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进 一步水化,6h。多孔的空间网络—凝聚 结构,失去可塑性
凝胶体填充毛细管,6h-若干年硬化石状 体密实空间网
2CaO·SiO2+H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快,并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度,将产生闪凝现象,水泥将 无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏,可以避免上述问题的发生。
3CaO·Al2O3+H2O
3CaO·Al2O3·6H2O
铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶
该水化反应的速度和水化放热量均属中等。
4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O
3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O
石膏调节凝结时间的原理
石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体(钙矾石)。 该晶体难溶,包裹在水泥熟料的表面上,形成保护膜,阻碍水分进 入水泥内部,使水化反应延缓下来,从而避免了纯水泥熟料水化产生 闪凝现象。 所以,石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。

水泥工艺学第八章水化和硬化

水泥工艺学第八章水化和硬化

第二节
硅酸盐水泥的水化
水泥颗粒与水接触时,其表面的熟料矿物立即与水发生水 解或水化作用,生成一系列的水化产物并放出一定的热量。 水泥的水化过程与熟料中C3S水化过程基本相似,一般可 分为三个阶段: 第一阶段:钙矾石形成期:C3A率先水化,在石膏存在的条 件下,迅速形成钙矾石,放热出现第一个高峰。 第二阶段: C3S水化期: C3S开始迅速水化,大量放热,出现 第二个放热峰。
第八章 硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥用适量的水拌合后,便形成能粘结砂石集 料的可塑浆体,并通过水化作用凝结硬化成具有 强度的石状体。 水泥的水化和硬化是水泥熟料中各种矿物水化 反应的结果,它包含一系列的物理和化学变化过 程,并伴随着水化热的放出。
第一节
一、硅酸三钙
熟料矿物的水化
1、常温下C3S的水化反应
3、AFt(钙矾石)
一般呈六方柱状或针状晶体,结晶良好,属三方晶系。 有些以空心管状存在,在硬化浆体中,晶粒细小,不易分 辨,甚至可能转变为无定形。
4、 AFm
在适宜的水化条件下,能形成较好的六方片状AFm , 晶体为层状结构,属于三方晶系。但多数情况下形成结晶 较差的AFm。
5、孔及其结构特征
孔的类型、分布、孔隙率
1、C-S-H凝胶 xCaO·SiO2·yH2O
(1)组成不固定:随CaO浓度、水灰比、水化龄期而变化。 (2)结构:聚合度不同的凝胶体(固体凝胶),结晶度极差。 (3)形貌:水化龄期不同,形貌也不同,包括:纤维状粒子、 网络状粒子、等大粒子、斑驳状粒子。
2、C H
结晶较好的层状结构体,属于三方晶系,呈六角片状, 其形态与水灰比、外加剂及温度因素有关。
一、浆体结构的形成和发展
1882年,法国化学家提出“结晶理论”。 1892年,德国化学家提出“胶体理论”。 俄国学者对以上两种理论加以综合发展,认为 水泥的硬化是溶解、胶化和结晶的结果。 此外,世界上还有很多专家通过不同的研究, 从不同角度提出了许多观点。 从各种观点可以看出,水泥的凝结和硬化是一 个很复杂的过程,不同的化学组成和水化条件都 会对凝结硬化产生极其复杂的影响。只用一种单 一的方法或样品研究所得到的结果只能是片面的。

第七章 硅酸盐水泥的水化与硬化

第七章 硅酸盐水泥的水化与硬化

§7.2 硅酸盐水泥的水化
一.水化反应体系的特点
• 水泥的水化基本上是在Ca(OH)2 和石膏的饱和溶液 或过饱和溶液中进行的,并且还会有K+、Na+等离子。
• 熟料首先在此种溶液中解体,分散,悬浮在液相中, 各单体矿物进行水化,水化产物彼此间又化合,之 后水化产物凝结、硬化,发挥强度,因此 ,水化过 程实际上就是熟料解体——水化——水化产物凝 聚——水泥石。开始是解体、水化占主导作用,以 后是凝聚占主导作用。
2.C3A在液相CaO浓度达饱和时
C3A + CH + 12H → C4AH13
瞬凝原因:水泥颗粒表面形成大量C4AH13 (六方片状晶体) ,其数量迅速增多,足以 阻碍粒子的相对运动。
3.在石膏存在条件下的水化
·石膏(充足)、CaO同时存在时 C3A+CH+12H→C4AH13 C4AH13+3CSH2+14H → C3A·3CS·H32 + CH
反应:随时间的增长而下降
原因: 在C3S表面包裹产物—阻碍水化。
• Ⅴ:稳定期
反应:很慢—基本稳定(直到水化结束) 产物扩散困难。
原因:产物层厚:水很少—
Ⅰ-诱导前期; Ⅱ-诱导前期;Ⅲ -加速期; Ⅳ -减速期;Ⅴ -稳定期
◆诱导期的本质
• 保护膜理论 • 晶核形成延缓理论
• 晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短 的主要因素
· 水泥石的组成:
固相
结晶程度较差的凝胶 C-S-H:70%
结晶程度较好的Ca(OH)2: 20% 结晶程度较好的AFm、 AFt: 7%
及水化铝酸钙等晶体 未水化残留熟料和其它微量组份:3%
孔隙
毛细孔:未被外部水化产物填充 凝胶孔:凝胶微孔 水:100%孔内全为水

简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点

简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点

硅酸盐水泥是一种常用的建筑材料,它在建筑领域具有重要的应用价值。

它的凝结硬化过程与特点对于理解其在建筑中的作用具有重要意义。

本文将对硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点进行简要的阐述,以便读者对其有一个清晰的认识。

一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1. 凝结过程硅酸盐水泥在加水后会发生水化反应,形成胶凝体,然后在适当的条件下开始凝结。

水化反应的化学方程式为:4CaO·SiO2 + 2CaO·SiO2·2H2O + 3CaSO4 + 32H →3CaO·2SiO2·4H2O + 3CaSO4·2H2O此过程是一个放热反应,可以产生大量的热量。

硅酸盐水泥的初凝时间一般在30~120分钟,凝结时间为几十小时至几天。

在这个过程中,水泥逐渐凝固成坚硬的体积稳定的水化硅酸盐凝胶体系。

2. 硬化过程硅酸盐水泥的硬化过程是水化反应的延续。

在一定的条件下,水泥的强度随着时间的推移而不断增加。

硅酸盐水泥的硬化特点是初期强度低、中后期强度高,长期强度稳定的特点。

二、硅酸盐水泥的特点1. 抗渗透性能硅酸盐水泥在水化硬化后,形成的凝胶体系具有良好的致密性,抗渗透性能较好。

在一定程度上能够抵御外部水分的侵蚀,保护混凝土结构的耐久性。

2. 抗压抗折性能硅酸盐水泥在水化硬化后,其强度随时间增长而不断提高,最终形成坚固的凝结体系,具有较高的抗压抗折性能。

在混凝土结构中能够承受一定的荷载。

3. 与混凝土的黏结性能硅酸盐水泥在水化硬化过程中,会与骨料及混凝土基材发生化学反应,形成良好的结合力,因此与混凝土的黏结性能较好。

能够有效地将混凝土的各部分紧密连接起来。

4. 抗碱骨料反应性能硅酸盐水泥在水化硬化后,其凝胶体系具有较低的碱骨料反应性,可以有效防止混凝土中的碱骨料反应,提高混凝土的耐久性。

硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个复杂而又精细的化学过程,它决定了水泥的性能和应用。

而硅酸盐水泥的特点使其在建筑领域具有广泛的应用前景,为建筑结构的强度与耐久性提供了有力的保证。

硅酸盐水泥的水化过程讲解

硅酸盐水泥的水化过程讲解
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硅酸盐水泥的水化
? 水泥水化的液相环境
水泥拌水后,立即发生水化反应,各组分开始溶解。 所以极短的时间后,填充在颗粒之间的液相不再是纯水, 而是含有各种离子的溶液,主要为:
硅酸钙 → Ca 2+,OH -
铝酸钙

Ca
2+
,Al(OH)
4
铁铝酸钙 →
Ca 2+
,Fe(OH)
4
硫酸钙

Ca 2+
,SO
因而水化是从表面开始,在浓度和温度不断变化的条件下,通 过扩散作用缓慢向中心深入。较大水泥颗粒的中心往往会完全停止 水化,当温度、湿度条件适当时,再重新缓慢水化。
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硅酸盐水泥的水化
? 硅酸盐水泥的水化过程
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硅酸盐水泥的水化
? 水化前后固相及其所占体积比的变化14Fra bibliotek 硅酸盐水泥的水化
? 水化产物的基本特征
Cement Water Hydration Products
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水泥加水以后为什么可以凝结硬化?
Hydration products connect grains
9
水泥加水以后为什么可以凝结硬化?
Pore space remains in hydrated cement paste
Unhydrated grains
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硅酸盐水泥的水化
? 硅酸盐水泥的水化放热曲线
?钙矾石形成期: C3A率先水化→形成AFt → 第一放热峰 ?C3S水化期:C3S水化→第二放热峰(有时AFt→AFm 形成第三放热峰) ?结构形成和发展期 :放热速率很低并趋于稳定,水化产物相互交织
16
请各位老师批评指正! 非常感谢!

硅酸盐水泥的物化性能

硅酸盐水泥的物化性能
具有固定组成的六方板状晶体。
硬化水泥浆体 SEM照片
SEM of Ca(OH)2
硬化砂浆 SEM照片
硅酸三钙水化的五个阶段
硅酸三钙水化速率很快,其水化过程根据水化放热速率—时 间曲线(如图5-2),可分为:
图7-2 C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线图
7-3 C3S各水化阶段示意图
Ⅰ-初始水化期;Ⅱ-诱导期;Ⅲ-加速期;Ⅳ-减速期;Ⅴ-稳定期
当溶液中CaO的浓度饱和(即CaO)20mmo1/L)时,生成碱度更高(C /S=1.5~2.0)的水化硅酸钙,一般可用(1.5~2.0)CaO·SiO2·(1~4)H2O表示, 称为C—S—H (Ⅱ)。
C—S—H (I)和C—S—H (Ⅱ)的尺寸都非常小,接近于胶体范畴,在 显微镜下,C—S—H(I)为薄片状结构;而C—S—H(Ⅱ)为纤维状结构,像 一束棒状或板状晶体,它的末端有典型的扫帚状结构。氢氧化钙是一种
水 分 子 而 成 为 C4AH13 。 C4AH19 、 C4AH13 、 和 C2AH8 都是片状晶体,常温下处于介稳状态,有向C3AH6等 轴晶体转化的趋势。
C4AH13十C2AH8==2C3AH6十9H
上 述 反 应 随 温 度 升 高 而 加 速 。 在 温 度 高 于 35℃ 时 ,
C3A会直接生成C3AH6:
当CaO浓度<1mmol/L时,生成氢氧 化钙和硅酸凝胶。
当CaO浓度为l~2mmo1/L时,生成 水化硅酸钙和硅酸凝胶。
图7-1 水化硅酸钙与溶液间的平衡图
当CaO浓度为2~20mmol/L时,生成
C/S比为0.8~1.5的水化硅酸钙: (0.8~1.5)CaO·SiO2·(0.5~2.5)H2O表示, 称为C—S—H (I)。

硅酸盐水泥水化反应

硅酸盐水泥水化反应

硅酸盐水泥水化反应
硅酸盐水泥是目前最常用的建筑材料之一,而水化反应则是硅酸盐水泥胶凝固化的关键过程。

硅酸盐水泥水化反应是指硅酸盐水泥与水发生化学反应,形成胶凝体、水化产物和剩余水。

硅酸盐水泥的水化反应主要分为两个阶段:初期和晚期水化反应。

初期水化反应是指水和硅酸盐水泥中的硬质物质反应,形成初期胶凝体。

晚期水化反应则是指先前形成的胶凝体与水中未反应的硅酸盐水泥再次发生反应,形成更加牢固的胶凝体。

在水化反应中,硅酸盐水泥中的主要化合物是三钙硅酸盐(C3S)、双钙硅酸盐(C2S)、三钙铝酸盐(C3A)和四钙铝酸盐(C4AF)。

其中,C3S 和C2S是水化反应的主要产物,其在水中会分解出氢氧化钙(Ca(OH)2)和硅酸钙(C-S-H凝胶),这是硅酸盐水泥胶凝的基本过程。

此外,水化反应还会产生一些副产物,如氢氧化铝和铝酸钙,这些产物能够与氢氧化钙反应,形成硬化的水化产物。

总之,硅酸盐水泥的水化反应是一个复杂的过程,它需要适当的水泥配比、合适的水泥水化时间、水泥质量和水质量等因素的协同作用,才能产生高质量的建筑材料。

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硅酸盐水泥的物化性能讲解

硅酸盐水泥的物化性能讲解
止C3A迅速水化起到缓凝作用。
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I. 石膏掺量不足:
石膏已耗完,C3A..还继续水化产生C4AH13,C4AH13 与AFt反应生成 Afm(单硫型水化硫铝酸钙)
C4AH13+C3A·3CS·H32(Aft)→ 3(C3A·CS·H12)+2CH+2OH-
主要成分为Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等它的水化主要产物除了C3AH6、 C3(AF)H6,外,还有水化石榴石3 CaO(Al2O3.Fe2O3)·XSiO2·(62X)H2O 2. f-cao
在1450℃高温死烧状态下,水化慢约3d ,引起安定性不良。 体膨97.9%
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II、T﹥35℃,直接生成C3AH6 C3A+6H→ C3AH6
Ⅲ、当溶液中CaO离子浓度达到饱和(为0.33-1.08g/L), 则水化形式为:
C3A+12H+CH → C4AH13
硅水泥多发生该水化 C4AH13、C4AH19均为高碱度晶体,它们覆 盖在C3A表面,阻止C3A的进一步水化,因此,碱度高时C3A水化较慢。 C4AH13在碱性介质中呈稳定态。随着水化的进行,C4AH13迅速增多, 阻碍粒子相对移动,使浆体产生瞬凝。所以粉状水泥时要掺石膏,以
Ⅱ. 石膏掺量很少:
这时C3A继续水化形成C4AH13,还是要速凝,即石膏掺量太少,不能达到 缓凝目的。所以,对石膏掺量要科学化,小于3%。
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水泥工艺学第六章 硅酸盐水泥的水化与硬化

水泥工艺学第六章  硅酸盐水泥的水化与硬化

➢C4AF的水化放热曲线与C3A 很相似,但早期水化受石 膏的延缓更为明显;
➢在氢氧化钙饱和溶液中, 石膏能使其放热速率变得 极为缓慢。
6.2 硅酸盐水泥的水化
➢硅酸盐水泥是由多种熟料矿物、石膏及混合材共同组 成,因此当水泥加水后,石膏要溶解于水,C3A和C3S 很快与水反应,C3S水化时析出Ca(OH)2,故填充在颗 粒之间的液相实际上不是纯水、而是充满多种离子的 溶液。
• 由于水泥熟料是多种矿物的集合体,与 水的作用比较复杂,因此先分析水泥单 矿物的水化反应,然后再探讨水泥总的 水化硬化过程。
熟料矿物水化的原因
硅酸盐水泥熟料矿物结构的不稳定性
➢熟料烧成后的快速冷却,保留了高温介稳状态 的晶体结构
➢工业熟料中的矿物不是纯的C3S、C2S等,而是 Alite和Belite等有限固溶体
➢水泥是多矿物、多组分的体系,各熟料矿物并不可能单独进行水化, 它们之间的相互作用必然对水化进程有一定影响。
➢应用一般的方程式,实际上很难真实地表示水泥的水化过程。
6.3 水化速率
熟料矿物ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ水泥的水化速率常以单位时间内的 水化程度或水化深度来表示。
➢水化程度:是指在一定时间内发生水化作用的 量和完全水化量的比值;
水化产物:
Ca(OH)2的晶体开始可能在C3S表面生长,但有些晶体会远 离颗粒或在浆体的充水孔隙中形成。
由于硅酸根离子比Ca2+较难迁移,C-S-H的生长仅限于表面;
(2)C3S的中期水化
在C3S水化的加速期内,伴随着Ca(OH)2及C-S-H的 形成和长大,液相中Ca(OH)2和C-S-H的过饱和度降 低,又会相应地使Ca(OH)2和C-S-H的生长速度逐渐 变慢。随着水化产物在颗粒周围的形成,C3S的水 化也受到阻碍。因而,水化加速过程就逐渐转入减 速阶段。
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f-MgO:
MgO+H2O= Mg(OH)2
6.2 硅酸盐水泥的水化
水泥与水拌和后,就立即发生化学反应, C3S 、C3A、 C4AF很快与水反应, C3S水化生成C-S-H、 CH,同时 CaSO4与含碱化合物也迅速溶解,因此在加水后的一短瞬 间,填充在颗粒之间的液相已不再是纯水,而是含有各种 离子的溶液,因而,水泥的水化基本上是在CH和石膏的 饱和溶液或过饱和溶液中进行的,并且还会有K+ Na+等 离子。 熟料首先在此种溶液中解体,分散,悬浮在液相中,各单 体矿物进行水化,水化产物彼此间又化合,之后水化产物 凝结、硬化,发挥强度,因此 ,水化过程实际上就是熟料 解体——水化——水化产物凝聚——水泥石,开始是解体、 水化占主导作用,以后是凝聚占主导作用。 28
26
6.1 熟料矿物的水化
五、玻璃体及其它矿物的水化
玻璃体的水化:玻璃体中的主要成分为CaO 、Al2O3
、Fe2O3,所以它的水化产物为C3AH6—
C3FH6之间
的固溶体,由于在玻璃体内含有少量的SiO2、MgO 等,所以有部分水分子可能被SiO2代替,生成更复 杂的固溶体水化石榴子石。温度越高,代替越多。 f- CaO : CaO+H2O= Ca(OH)2
薄片状结构 [CaO]>1.12g/l (2mmol/l)时, C-S-H(Ⅱ) (1.5~2.0)CaO· 2· SiO (1~4)H2O 纤维状结构
Ⅰ型 C-S-H凝胶SEM显微照相
Ⅱ型 C-S-H凝胶SEM显微照相
6
6.1 熟料矿物的水化
⑵ CH (氢氧化钙) (片状、板状) 较粗大晶体,造成水泥石强度下降; 维持水泥石体系较高碱度,稳定C-S-H; 可作为火山灰质等混合材的碱性激发剂。
掺有石膏时的反应也与 C3A 大致相同。当石膏充分时,
形成铁置换过的钙矾石固溶体 C3(A,F)•3C������•H32 ,而石 膏不足时,则形成单硫型固溶体。并且同样有两种晶型的转 化过程。在石灰饱和溶液中,石膏使放热速度变得缓慢。
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C4(A·F)H13与CaSO4的反应速度远低于C3AH6,因此, C4AF抗硫酸盐性能好 水化铁酸钙为胶体状态,会在铁酸盐周围形成一层 保护膜,降低水化速度。 还须说明的是,铁相固溶体水化速率随A/F增大而 加快。
19
6.1 熟料矿物的水化
在液相的Ca0浓度达到饱和时, C3A还可发生以下反 应: C3A + CH +12H = C4AH13 在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中,Ca0 浓度往往达到 饱和或过饱和,可能产生较多的六方片状 C4AH13 ,处于 碱性介质中的C4AH13在室温下能够稳定存在,其数量迅速 增多,就足以阻碍粒子的相对移动,认为是使浆体产生瞬 时凝结的一个主要原因。
石膏耗尽,液相中还有C3A时,生成单硫型水化硫铝酸 钙,称为AFm相;( C3A· CaSO4· H2O) 2 如还有C3A则形成C3AH6
29
6.2 硅酸盐水泥的水化
AFt:柱状或针状晶体,溶解度小,有助于提高早 期强度,抗拉、抗折性能好,水化初期可起骨架作 用,由C3A →Aft体积增大2.5倍。 AFm:六方板状晶体,溶解度比AFt 大,体积增 加小,强度不大,但接触各种SO42-后,会转变为 AFt。引起很大的体积膨胀。
体(水泥石),这一过程称为硬化。
2
6.1 熟料矿物的水化
研究硅酸盐水泥的水化主要考虑两个方面的问题: 一是水化产物;二是水化速率。
水化速率(Rate
of hydration)是指单位时
间内的水化程度和深度。 水化程度是指在一定时间内水泥发生水化作用的量 和完全水化量的比值,以百分率表示。 水化深度是指水泥颗粒外表面水化层的厚度,一般 以微米(μm)表示。
6.1 熟料矿物的水化
当C3A尚未完全水化而石膏已经耗尽时,则钙矾石与 C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙 (AFm )。 C3A· 3C������ · 32 + 2C3A + 4H → 3( C3A· · 12 ) H C������ H 若石膏掺量极少,在所有钙矾石转变成单硫型水化硫铝 酸钙后,还有 C3A,那么形成 C3A· · 12和 C4AH13 的 C������ H 固溶体。
在加速期的开始,伴随着CH及C-S-H晶核的形成和 长大,液相中CH和C-S-H的过饱和度降低,它反过来又会 使C-S-H和CH的生长速率逐渐变慢。随着水化物在颗粒周 围的形成,C3S的水化作用也受到阻碍,因而,水化从加 速过程又逐渐转向减速过程。一些研究表明,最初生成的 水化产物大部分生长在C3S粒子原始周界以外的原来的充 水空间之中,它们称之为“外部水化物”。后期水化所形 成的产物,则大部分生长在C3S粒子原始周界以内,故称 之为“内部水化物”。随着“内部水化物”的形成和发展, C3S的水化由减速期向稳定期转变。
反应重新加快,出现第二个放热峰,到达峰顶时本阶 段即告结束(4~8h)。 此时终凝已过,开始硬化。
6.1 熟料矿物的水化
⑷ 减速期
反应速率随时间下降的阶段,约持续12~24h,水
化作用逐渐受扩散速率的控制。
6.1 熟料矿物的水化 ⑸ 稳定期
反应速率很低、基本稳定的阶段,水化作用完全受 扩散速率控制。
6.2 硅酸盐水泥的水化 (一)、水化反应
水泥和水后,首先石膏迅速溶于水中, C3A立即发生反 应, C4AF 、C3S 也同时发生水化,但水化产物不是C-A-H ,而是C3A与石膏反应: 石膏充足时,生成三硫型水化硫铝酸钙,俗称钙矾石,
称为AFt相;( C3A· CaSO4· H2O) 3 32
6.1 熟料矿物的水化
C4(A· 13与C4AH19、C4AH13、C2AH8 很相似,只是其 F)H 中有部分Al3+被Fe3+代替,因而它与C-A-H有着极为相似的特 性。不稳定,易转变为C3(A· 6并析出CH,CH的存在会 F)H 延缓其转化。 当温度高于 50 ℃ 时 C4AF 直接水化生成C3(A,F)H6 。
常温下处于介稳状态,有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。
6.1 熟料矿物的水化
C4AH13 + C2AH8 = 2C3AH6 + 9H 上述反应随温度升高而加速。在温度高于 35℃时, C3A 会直接生成 C3AH6: C3A +6H= C3AH6 由于 C3A本身水化热很大,使 C3A颗粒表面温度 高于 35 ℃ ,因此 C3A水化时往往直接C3AH6 。
第六章 硅酸盐水泥的 水化硬化与性能
1
6.1 熟料矿物的水化
水化-物质由无水状态变为有水状态,由低含水变为高 含水,统称为水化。
凝结-水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体,然后 逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。分为初凝和终 凝。开始失去塑性,为初凝。开始具有强度为终凝。
硬化-此后,浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固
8
6.1 熟料矿物的水化
2、水化过程
⑴ 诱导前期
急剧反应,出现第一个放热峰,时间很短,在15min 以内结束。
6.1 熟料矿物的水化 ⑵ 诱导期
反应极其缓慢,又称静止期。一般持续 1~4h,是硅 酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。 初凝时间基本上相当于诱导期的结束。
6.1 熟料矿物的水化 ⑶ 加速期
在有石膏存在的条件下 ,C 3A 水化的最终产物与 其石膏掺入量有关,其最初的基本反应是: 3Ca0 • A1203 + 3 (CaSO4 • 2H20 )+ 26H20 = 3Ca0 • A1203 • 3CaSO4 • 32H20(AFt) 所形成的三硫型水化硫铝酸钙,又称钙矾石。由于 其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫酸盐相,故 常以AFt表示。钙矾石不溶于碱溶液而在C3A表面沉淀形 成致密的保护层,阻碍了水与C3A进一步反应,因此降 低了水化速度,避免了急凝。
式中 x——表示钙硅比(C/S)
n——表示结合水量
6.1 熟料矿物的水化 1、水化产物
⑴ C-S-H(水化硅酸钙) 特点: 凝胶(非晶体),水泥石强度主要提供物质;组成不固定: [CaO]:<1.12g/l(2mmol/l)时,
C-S-H(Ⅰ) (0.8~1.5)CaO· 2· SiO (0.5~2.5)H2O
31
首先形成的单硫铝酸钙及 其固溶体趋向于以各种不规则 板构成簇状或“玫瑰花状”, 以后这些晶体将很好地发育生 长,但呈很薄的六角板状。在 纯粹的系统中这些板状晶体结 品良好,但在波特兰水泥浆体
中,杂质的存在在某种程度上
降低了其结.2 硅酸盐水泥的水化
C4AF的水化:与C3A相似, 加水后首先形成水化硫铝酸盐和水化铁铝酸盐的固溶体: 3CaO ·(Al2O3 · 2O3 )· CaSO4· H2O但形成速度比AFt慢; Fe 3 32 当石膏量不足时,形成3CaO ·(Al2O3 · 2O3 )· Fe CaSO4· 12 H2O; 如石膏耗尽则形成C3(A· F)H6 C3S、C2S的水化:基本上不受石膏的影响,与单矿物的水
30
a)钙矾石首先自波特兰水泥浆 体中形成(条纹状CH在右侧)
钙矾石也是六角棱柱结晶,但是长径比CH晶体大 得多。确切的形状取决于可利用的空间以及晶体生长所
需离子的供应情况。常规波特兰水泥中所看到典型的钙
矾石是细针状,一般大小为10μm×0.5μm。在膨胀 水泥中钙矾石迅速地大量形成,形状为短粗晶体,发育 良好,彼此密集交又。
15
6.1 熟料矿物的水化
6.1 熟料矿物的水化
二、硅酸二钙(C2S)的水化反应
β-C2S的水化过程和C3S极为相似,可采用下式表示: 2CaO· 2+mH2O=xCaO· 2· 2O+(2-x)Ca(OH)2 SiO SiO yH 即: C2S十mH=C-S-H+(2-x)CH 水化硅酸钙在 C/S 和形貌方面与 C3S 水化生成的都无大 区别,故也称 C-S-H 凝胶。区别在于: 水化速率为C3S的1/20; 水化形成的CH、C-S-H结晶困难,单独水化速度极慢,但 是在硅酸盐水泥水化时受到C3S影响而水化加快。 CH 生成量比 C3S 少,结晶也比 C3S 的粗大些。
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