水泥水化及硬化机理 ppt课件
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水泥水化硬化机理-课件
间接法
影响因素: 影响因素: 1,熟料的矿物组成:28天内各矿物的水化速度 熟料的矿物组成: 熟料的矿物组成 28天内各矿物的水化速度 AF> 为C3A>C4AF>C3S>C2S或C3A> C3S > AF> 含量大,水化快; C4AF>C2S即: C3A含量大,水化快; C3S含 量大,水化慢. 量大,水化慢. 水灰比: 影响水泥浆的结构和孔隙率; 2,水灰比:1)影响水泥浆的结构和孔隙率;2) 影响水化速度. 影响水化速度. 水泥细度: 细度越细, 3,水泥细度:1)细度越细,反应物的表面积 越大,反应速度越快; 磨细的过程中, 越大,反应速度越快;2)磨细的过程中,使 晶格扭曲程度增大,晶格缺陷增加, 晶格扭曲程度增大,晶格缺陷增加,使水化 反应易于进行 养护温度:温度越高,速度越快. 4,养护温度:温度越高,速度越快.温度对水 化速度的影响主要在早期, 化速度的影响主要在早期,对后期影响不 .;温度低于 10℃水泥基本不发生水化 温度低于水泥基本不发生水化. 大.;温度低于-10℃水泥基本不发生水化. 外加剂:促凝剂,早强剂, 5,外加剂:促凝剂,早强剂,缓凝剂
第八章
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? 水泥加水以后为什么可以凝结硬化?
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
水泥+ 水泥+水(流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 )-可塑性浆体 )-
水化速度 水化产物
综上所述,水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下 水泥加水后, C3S ,C3A ,C4AF均很快水化, 同时石膏迅速溶解,形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱 和溶液,水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针状的AFt相以及无定形的C-S-H.之后,由于 不断生成AFt相,SO42- 不断减少,继而形成AFm AFm 相及C-A-H晶体和C4(AF)晶体.
影响因素: 影响因素: 1,熟料的矿物组成:28天内各矿物的水化速度 熟料的矿物组成: 熟料的矿物组成 28天内各矿物的水化速度 AF> 为C3A>C4AF>C3S>C2S或C3A> C3S > AF> 含量大,水化快; C4AF>C2S即: C3A含量大,水化快; C3S含 量大,水化慢. 量大,水化慢. 水灰比: 影响水泥浆的结构和孔隙率; 2,水灰比:1)影响水泥浆的结构和孔隙率;2) 影响水化速度. 影响水化速度. 水泥细度: 细度越细, 3,水泥细度:1)细度越细,反应物的表面积 越大,反应速度越快; 磨细的过程中, 越大,反应速度越快;2)磨细的过程中,使 晶格扭曲程度增大,晶格缺陷增加, 晶格扭曲程度增大,晶格缺陷增加,使水化 反应易于进行 养护温度:温度越高,速度越快. 4,养护温度:温度越高,速度越快.温度对水 化速度的影响主要在早期, 化速度的影响主要在早期,对后期影响不 .;温度低于 10℃水泥基本不发生水化 温度低于水泥基本不发生水化. 大.;温度低于-10℃水泥基本不发生水化. 外加剂:促凝剂,早强剂, 5,外加剂:促凝剂,早强剂,缓凝剂
第八章
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? 水泥加水以后为什么可以凝结硬化?
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
水泥+ 水泥+水(流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 )-可塑性浆体 )-
水化速度 水化产物
综上所述,水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下 水泥加水后, C3S ,C3A ,C4AF均很快水化, 同时石膏迅速溶解,形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱 和溶液,水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针状的AFt相以及无定形的C-S-H.之后,由于 不断生成AFt相,SO42- 不断减少,继而形成AFm AFm 相及C-A-H晶体和C4(AF)晶体.
水泥水化分解PPT课件
12～24h，水化作用逐渐受扩散速率 的控制。
• V 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。
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C3S各水化阶段形成的产物如图2.6所示。
图2.6 C3S水化各阶段示意图
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C3S水化机理
• C3S水化机理，一般在第1、4、5阶段没有争议，但对于第2、3阶段则有不同 的解释方法。
3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 2(CaO Al2O3 13H2O) 3(3CaO Al2O3 CaSO4 12H2O) 2Ca(OH) 20H2O C3A 3CS H32 2C4AH13 3(C3A CS H12) 2CH 20H
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• （4）当石膏掺量极少，在所有的钙矾石都已经转化成单硫型水 化硫铝酸钙后，就可能还有未水化的C3A剩余，C3A水化所成的 C4AH13与单硫型水化硫铝酸钙反应生成固溶体。
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C3A在有石膏、Ca(OH)2存在的条件下水化
• （1）在液相的氧化钙浓度达到饱和时
3CaO Al2O3 Ca(OH)2 12H2O 4CaO Al2O3 13H2O
• C3A + CH +12H = C4AH13 • 在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生； • 处于碱性介质中的C4AH13在室温下能够稳定
水化反应就会越快；水灰比在一定范围内变化时，适当增大水灰比，可以增大水化反应 的接触面积，使水化速度加快。 • 3. 温度 温度升高，水化加速，产物也有差异。 • 4.外加剂 • 促凝剂、早强剂、缓凝剂等
第26页/共27页
感谢您的观看！
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闭。 ✓ 阶段IV：石膏消耗完毕，C3A与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙(Afm)，出
• V 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。
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C3S各水化阶段形成的产物如图2.6所示。
图2.6 C3S水化各阶段示意图
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C3S水化机理
• C3S水化机理，一般在第1、4、5阶段没有争议，但对于第2、3阶段则有不同 的解释方法。
3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 2(CaO Al2O3 13H2O) 3(3CaO Al2O3 CaSO4 12H2O) 2Ca(OH) 20H2O C3A 3CS H32 2C4AH13 3(C3A CS H12) 2CH 20H
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• （4）当石膏掺量极少，在所有的钙矾石都已经转化成单硫型水 化硫铝酸钙后，就可能还有未水化的C3A剩余，C3A水化所成的 C4AH13与单硫型水化硫铝酸钙反应生成固溶体。
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C3A在有石膏、Ca(OH)2存在的条件下水化
• （1）在液相的氧化钙浓度达到饱和时
3CaO Al2O3 Ca(OH)2 12H2O 4CaO Al2O3 13H2O
• C3A + CH +12H = C4AH13 • 在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生； • 处于碱性介质中的C4AH13在室温下能够稳定
水化反应就会越快；水灰比在一定范围内变化时，适当增大水灰比，可以增大水化反应 的接触面积，使水化速度加快。 • 3. 温度 温度升高，水化加速，产物也有差异。 • 4.外加剂 • 促凝剂、早强剂、缓凝剂等
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闭。 ✓ 阶段IV：石膏消耗完毕，C3A与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙(Afm)，出
水泥的水化与凝结硬化原理
水泥的水化与凝结硬化原理一、水泥的定义和组成1.1 水泥的定义水泥是一种由石灰、硅酸盐和其他材料经过煅烧和磨碎等工艺制成的粉状物质，可与水形成浆状液体，并在空气中逐渐硬化。
1.2 水泥的组成水泥主要由熟料和掺合料组成。
熟料是水泥的主要组成部分，包括石灰石、黏土等原料，经过煅烧后形成的熟料粉。
掺合料是指在生产过程中，加入水泥中的其他材料，如矿渣、矿物掺合料等。
二、水泥的水化反应2.1 水泥的水化反应定义水泥与水发生反应，生成水化产物，同时释放出大量的热量，这个过程称为水泥的水化反应。
2.2 水泥的水化反应过程水泥与水发生水化反应的过程可以分为几个阶段：1.水化初期：–水泥颗粒与水形成浆状液体。
–水泥中的硅酸盐、硫酸盐和铝酸盐与水中的氢氧根离子（OH-）结合，生成水化硅酸钙、水化硫酸钙和水化铝酸钙等产物。
–这个阶段水泥浆体的流动性较大，逐渐失去液态特性。
2.水化中期：–水泥浆体逐渐凝固，形成胶体凝胶。
–水化产物逐渐增多，填充水泥颗粒之间的空隙。
–水泥的强度开始提高。
3.水化后期：–水化产物继续增多，填充整个水泥浆体。
–水泥浆体逐渐变得坚固和坚硬。
–水泥的强度达到峰值。
三、水泥的凝结硬化过程3.1 水泥的凝结硬化定义水泥在水化反应的过程中，逐渐从液态转变为坚固的凝胶体，这个过程称为水泥的凝结硬化。
3.2 水泥的凝结硬化过程水泥的凝结硬化过程可以分为以下几个阶段：1.凝胶体形成：–随着水泥的水化反应，水化产物逐渐增多，并填充整个系统。
–水化产物形成一种胶状物质，称为水化胶，使水泥成为凝胶体。
2.水泥胶结：–水化胶在水泥浆体中形成凝胶骨架。
–凝胶骨架使水泥浆体具有一定的强度和硬度，但仍然存在一定的孔洞。
3.孔隙结构演变：–在水泥胶结的基础上，水泥内部的孔隙逐渐减小。
–水泥的紧密度增加，强度和耐久性进一步提高。
4.硬化过程：–随着时间的推移，水泥凝胶逐渐硬化。
–水泥的强度不断增加，最终达到相对稳定的状态。
四、总结水泥的水化和凝结硬化过程是一个复杂的化学反应过程，包括水化初期、水化中期和水化后期三个阶段。
水泥水化及硬化机理
03
解决方案
04
为减小硬化水泥的收缩和开裂， 应控制混凝土的配合比、水灰比 和砂率，选择合适的骨料和外加 剂，并加强混凝土的养护。同时 ，可采用膨胀水泥或膨胀剂来补 偿收缩，减少开裂的风险。
预防措施
在设计和施工过程中，应充分考 虑混凝土的收缩和开裂问题，采 取相应的预防措施，如设置伸缩 缝、加强混凝土的养护等。
水泥石的结构特点是具有较高的硬度和抗压强度，同时具有良好的耐久性和稳定性。
水化速率的影响因素
温度
湿度
水化速率随着温度的升高而加快，因此夏 季水泥硬化速度较快。
水化速率与环境的湿度有关，湿度越高， 水化速率越慢。
水泥的矿物组成
龄期
不同种类的水泥矿物组成不同，水化速率 也不同。例如，硅酸三钙的水化速率较快 ，而铝酸三钙的水化速率较慢。
硬化水泥的结构与性质
硬化水泥的结构由水泥石和填入 其中的水组成，具有较高的抗压
强度和较低的抗拉强度。
硬化水泥的性质取决于所使用的 水泥类型、混合比例、水灰比以
及养护条件等因素。
硬化水泥具有良好的耐久性、耐 磨性、耐火性和耐腐蚀性等特点。
硬化过程中的物理与化学变化
01
物理变化主要包括水化产物的结晶和硬化水泥的干燥收缩。
• 解决方案：为延缓水泥混凝土的老化进程，应选择优质的水泥和骨料，合理设计配合比，加强混凝土的施工质量控制。同时，采取有效的防护措施，如涂装、覆膜、防水等，以减少环 境因素对混凝土的影响。
• 预防措施：在设计和施工过程中，应充分考虑混凝土的老化问题，采取相应的预防措施。在工程使用过程中，也应定期进行检测和维护，及时发现和处理老化问题。
强度
需水性
体积安定性
水泥从加水搅拌到失去 流动性所需的时间，包 括初凝时间和终凝时间。
硅酸盐水泥的基本组成、水化和硬化机理PPT(40张)
水化硅酸钙几乎不溶于水，形成后立即以胶体 微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶体。
氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水， 但溶解度不大，所以溶液很快达到饱和状态。
一、硅酸盐水泥的水化
水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结 和硬化速度很快，为了调节水泥的凝结时间，在水泥 中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸 钙会与石膏作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，也称钙 矾石晶体（以AFt表示），其反应式如下：
硅酸三钙和硅酸二钙称为硅酸钙矿物，一般占 总量的75％～82％(国家标准中规定不小于66%, CaO 与SiO2的质量比不小于2.0)。
二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性
2．水泥熟料主要矿物与水作用时的特性
①磨细后能与水发生水化反应，生成具有水硬性 的水化产物。
②C3S、C3A、C4AF水化快，C2S水化慢，
3 C aA2 O O 3 l6H 2 O 3 (Ca 42 S H 2 O O ) 1H 9 2 O 3 C aA2 O O 3 l3 Ca 43 SH 1 O 2 O (A)Ft
一、硅酸盐水泥的水化
铁铝酸四钙与水反应后生成水化铝酸钙晶体和水 化铁酸钙凝胶体。
一、硅酸盐水泥的水化
图5-3 水泥熟料各矿物的放热曲线
第二节 硅酸盐水泥的水化和硬化机理
一、硅酸盐水泥的水化 二、硅酸盐水泥的凝结硬化 三、影响水泥凝结和硬化的主要因素
一、硅酸盐水泥的水化
水泥颗粒与水接触后，水泥熟料各矿物立即 与水发生水化作用，生成新的水化物，并放 出一定的热量。
一、硅酸盐水泥的水化
第三章 水 泥
按使用性质及用途分为三种类型： 一、通用水泥：通用硅酸盐水泥,包括:硅酸盐水泥、
氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水， 但溶解度不大，所以溶液很快达到饱和状态。
一、硅酸盐水泥的水化
水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结 和硬化速度很快，为了调节水泥的凝结时间，在水泥 中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸 钙会与石膏作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，也称钙 矾石晶体（以AFt表示），其反应式如下：
硅酸三钙和硅酸二钙称为硅酸钙矿物，一般占 总量的75％～82％(国家标准中规定不小于66%, CaO 与SiO2的质量比不小于2.0)。
二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性
2．水泥熟料主要矿物与水作用时的特性
①磨细后能与水发生水化反应，生成具有水硬性 的水化产物。
②C3S、C3A、C4AF水化快，C2S水化慢，
3 C aA2 O O 3 l6H 2 O 3 (Ca 42 S H 2 O O ) 1H 9 2 O 3 C aA2 O O 3 l3 Ca 43 SH 1 O 2 O (A)Ft
一、硅酸盐水泥的水化
铁铝酸四钙与水反应后生成水化铝酸钙晶体和水 化铁酸钙凝胶体。
一、硅酸盐水泥的水化
图5-3 水泥熟料各矿物的放热曲线
第二节 硅酸盐水泥的水化和硬化机理
一、硅酸盐水泥的水化 二、硅酸盐水泥的凝结硬化 三、影响水泥凝结和硬化的主要因素
一、硅酸盐水泥的水化
水泥颗粒与水接触后，水泥熟料各矿物立即 与水发生水化作用，生成新的水化物，并放 出一定的热量。
一、硅酸盐水泥的水化
第三章 水 泥
按使用性质及用途分为三种类型： 一、通用水泥：通用硅酸盐水泥,包括:硅酸盐水泥、
水泥水化过程,机理35页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
水泥水化过程,机理
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
•
10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
硅酸盐水泥的水化和硬化PPT课件
如图5 所示, 中心黑色部分为未水化的熟料颗粒, 直径约3 um, 外围包 裹的颜色较浅的产物为疏松的早期CSH 凝胶, 厚度约400 nm.大圈为SEM 附带EDX 的测量范围, 小圈为TEM 附带EDX 的测量范围. 可以发现, SEM 附带的EDX 测量不论选取哪个位置, 都会导致大部分元素分析结果来自 未水化的水泥颗粒. 水泥未水化熟料主要是由C3S, C2S, C3A 和C4AF 四 种矿物相组成, 4 种组分未水化前的Ca/Si 比都大于或等于2, 必然造成 SEM中EDX 测量的Ca/Si 比结果远大于CSH 凝胶实际的Ca/Si 比, 并导致 结果的波动增加, 数据方差增大;而TEM 则可以保证测量范围内均为CSH 凝胶, 得到的Ca/Si 比较为真实, 波动也较小.
通过SEM 和TEM 观察水泥浆体样品中的Ca(OH)2 晶体, 结果如图1 所示. 在SEM 图 像中, 能够发现大量的六方板状Ca(OH)2 晶体, 图1(a), 其尺寸为2 um 左右.。 Ca(OH)2 晶体在TEM 中形貌见图1(b), 同样为片状六方晶体. 用电子衍射方法能够 得到规则的衍射花样如图2 所示, 证明水泥浆体早期水化生成的Ca(OH)2 晶体为规 则的单晶结构。
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。
使用TEM 研究水化12 h 的水泥样品, 可以观察到与SEM 观察结果类似的 针状产物, 长度约为1～2um, 如图7(b)所示. SEM 观察结果与TEM 观察 结果能够相互印证. 利用TEM 附带的高精度EDX 可以准确分辨AFt 和AFm, 如图7(f)与图7(e)所示, AFt 中的硫元素含量要远高于AFm. 在TEM 中进 一步精细观察水泥浆体中的针状水化产物, 如图7(c)与图7(d).AFt 与 AFm 都呈现定向生长. AFt 呈现较为完整的针状, 产物边缘整齐、棱角 分明; AFm 是由AFt 和C3A二次反应生成的, SEM 观察下也呈针状, 但在 TEM中, 可以发现AFm边缘不平整, 几乎没有棱角, 形貌趋向片层状发展, 有明显的二次反应迹象.
水泥水化过程,机理PPT课件
C3A在石膏一石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的钙 矾石，这些棱柱状的小晶体生长在颗粒表面，形成覆盖层 或薄膜，覆盖并封闭了水泥颗粒表面，从而阻滞了水分子 及离子的扩散，阻碍了水泥颗粒尤其是C3A的进一步水化 故防止了快凝现象。
随着扩散作用的继续进行，钙矾石增多，当钙矾石覆 盖层增加到足够厚时，渗透到内部的SO42-逐渐减少到不足 以生成钙矾石，而形成单硫型水化硫铝酸钙、C4AHl3及其 固溶体，并伴随有体积增加。当固相体积增加所产生的结 晶压力达到一定数值时，钙矾石膜就会局部胀裂，水和离 子的扩散失去阻碍，水化就能得以继续进行。
School of Materials Science & Engineering
2.硅酸盐水泥凝结时间的调节 (1).快凝现象与假凝现象
快凝现象 指熟料粉磨后与水混合时很快凝结并放出热量的现象 假凝现象 指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。
School of Materials Science & Engineering
7硅酸盐水泥的性能及耐久性
主要内容
7.1硅酸盐水泥的性能 7.2 耐久性
School of Materials Science & Engineering
7.1硅酸盐水泥的性能
7.1.1凝结时间
水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。
初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。 终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一 定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。
School of Materials Science & Engineering
影响凝结速度的因素
(1)水泥熟料矿物的组成
决定水泥凝结的主要矿物是C3A和C3S；在C3A含量较高 或石膏等缓凝剂掺量过少时，出现 “速凝”或“闪凝”。产 生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。
随着扩散作用的继续进行，钙矾石增多，当钙矾石覆 盖层增加到足够厚时，渗透到内部的SO42-逐渐减少到不足 以生成钙矾石，而形成单硫型水化硫铝酸钙、C4AHl3及其 固溶体，并伴随有体积增加。当固相体积增加所产生的结 晶压力达到一定数值时，钙矾石膜就会局部胀裂，水和离 子的扩散失去阻碍，水化就能得以继续进行。
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2.硅酸盐水泥凝结时间的调节 (1).快凝现象与假凝现象
快凝现象 指熟料粉磨后与水混合时很快凝结并放出热量的现象 假凝现象 指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。
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7硅酸盐水泥的性能及耐久性
主要内容
7.1硅酸盐水泥的性能 7.2 耐久性
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7.1硅酸盐水泥的性能
7.1.1凝结时间
水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。
初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。 终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一 定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。
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影响凝结速度的因素
(1)水泥熟料矿物的组成
决定水泥凝结的主要矿物是C3A和C3S；在C3A含量较高 或石膏等缓凝剂掺量过少时，出现 “速凝”或“闪凝”。产 生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。
水泥凝固原理(精选课件)
水泥凝固原理1.水泥凝固原理当水泥与适量的水调和时，开始形成的是一种可塑性的浆体,具有可加工性。
随着时间的推移，浆体逐渐失去了可塑性,变成不能流动的紧密的状态，此后浆体的强度逐渐增加,直到最后能变成具有相当强度的石状固体.如果原先还掺有集合料如砂、石子等,水泥就会把它们胶结在一起,变成坚固的整体,即我们常说的混凝土。
这整个过程我们把它叫做水泥的凝结和硬化。
从物理、化学观点来看，凝结和硬化是连续进行的、不可截然分开的一个过程，凝结是硬化的基础，硬化是凝结的继续。
但是在施工中为了保证施工质量，要求在水泥浆体失去其可塑性以前必须结束施工,因此人们根据需要以及水泥浆体的这个特性，人为地将这整个过程划分为凝结和硬化两个过程。
凝结是指水泥浆体从可塑性变成非可塑性，并有很低的强度的过程；硬化是指浆体强度逐渐提高能抵抗外来作用力的过程.此外，对凝结过程还人为地进一步划分为初凝和终凝,用加水后开始计算的时间来表示。
例如，国家标准规定:普通硅酸盐水泥初凝不得早于45ｍin,终凝不得迟于１2h。
使用时施工浇灌过程的时间，必须早于４5min;到终凝后，才能脱去模板开始下一个周期生产。
水泥的凝结和硬化,是一个复杂的物理—化学过程，其根本原因在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性。
水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，导致产生强度。
..普通硅酸盐水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CａO·SiO2）、硅酸二钙(β-2ＣaＯ·SiＯ2）、铝酸三钙(3CaO·Al２O3)和铁铝酸四钙(4ＣaＯ·Al2Ｏ3·Fe2O3）四种矿物组成的，它们的相对含量大致为：硅酸三钙3７~60%，硅酸二钙15~３７％,铝酸三钙7~１5％，铁铝酸四钙１0～18%。
这四种矿物遇水后均能起水化反应,但由于它们本身矿物结构上的差异以及相应水化产物性质的不同，各矿物的水化速率和强度,也有很大的差异。
《无机材料工学教学课件》6-水泥水化
合理的配合比设计和掺合料的选择对提高混凝土耐久性具有重要意义。 例如，使用高效减水剂可以减少混凝土中的水分，降低混凝土开裂的风 险，从而提高其耐久性。
混凝土的硬化过程
水泥水化的速度与环境温度、湿度以及水泥的品种有 关。高温和高湿度的环境可以加速水泥水化，而掺合 料和外加剂的使用可以调节水泥水化的速度，以满足 工程需求。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
在水泥水化的过程中，应注意防止混凝土开裂。控制 水灰比、选择合适的水泥品种以及采取适当的养护措 施是防止混凝土开裂的关键。
《无机材料工学教学 课件》6-水泥水化
• 水泥水化的基本概念 • 水泥水化的影响因素 • 水泥水化的应用 • 水泥水化的研究进展 • 水泥水化的未来展望
目录
Part
01
水泥水化的基本概念
水泥水化的定义
01
水泥水化是指水泥与水混合后， 水泥颗粒在水中溶解并发生化学 反应，生成水化产物的过程。
02
绿色建材
探讨水泥水化的环保效应，研究低碳、无害、可再生等新型水泥材料的开发与 应用，推动绿色建材的发展。
Part
05
水泥水化的未来展望
新型水泥的开发
STEP 01
高效能水泥
STEP 02
低环境影响水泥
通过改进生产工艺和原材 料选择，开发出具有更高 强度和耐久性的高效能水 泥。
STEP 03
多功能水泥
Part
04
水泥水化的研究进展
水泥水化的理论研究
水泥水化反应机理
深入探究水泥水化反应的微观过程和化学反应机理，为优化水泥性能和开发新型水泥提 供理论支持。
混凝土的硬化过程
水泥水化的速度与环境温度、湿度以及水泥的品种有 关。高温和高湿度的环境可以加速水泥水化，而掺合 料和外加剂的使用可以调节水泥水化的速度，以满足 工程需求。
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在水泥水化的过程中，应注意防止混凝土开裂。控制 水灰比、选择合适的水泥品种以及采取适当的养护措 施是防止混凝土开裂的关键。
《无机材料工学教学 课件》6-水泥水化
• 水泥水化的基本概念 • 水泥水化的影响因素 • 水泥水化的应用 • 水泥水化的研究进展 • 水泥水化的未来展望
目录
Part
01
水泥水化的基本概念
水泥水化的定义
01
水泥水化是指水泥与水混合后， 水泥颗粒在水中溶解并发生化学 反应，生成水化产物的过程。
02
绿色建材
探讨水泥水化的环保效应，研究低碳、无害、可再生等新型水泥材料的开发与 应用，推动绿色建材的发展。
Part
05
水泥水化的未来展望
新型水泥的开发
STEP 01
高效能水泥
STEP 02
低环境影响水泥
通过改进生产工艺和原材 料选择，开发出具有更高 强度和耐久性的高效能水 泥。
STEP 03
多功能水泥
Part
04
水泥水化的研究进展
水泥水化的理论研究
水泥水化反应机理
深入探究水泥水化反应的微观过程和化学反应机理，为优化水泥性能和开发新型水泥提 供理论支持。
水泥水化及硬化机理课件
混合材如粉煤灰、矿渣等可改善水泥性能，但其 种类与掺量会影响水化硬化过程。
配合比设计对水泥水化硬化的调控作用
水灰比
水灰比大小直接影响水泥水化硬化速度、强度及密实度。
砂率
砂率适中可使混凝土获得良好工作性和强度。
骨料级配
骨料级配合理可提高混凝土密实度和强度。
养护条件对水泥水化硬化的影响
1 2
温度
温度适宜可促进水泥水化硬化，过高或过低温度 会影响强度发展。
热重-差热分析技术
热重分析
通过测量样品质量随温度的变化，研究 水泥水化过程中的失重现象及产物稳定 性。
VS
差热分析
利用差热曲线，揭示水泥水化过程中的吸 热和放热反应及其与产物形成的关系。
06
总结与展望
关键知识点总结
水泥水化反应
水泥与水发生化学反应，生成水化产物，使浆体逐渐失去可塑性并 凝结成固体。
硬化过程
水化产物在空间中交织搭接，逐渐形成硬化的水泥石结构。
影响因素
水泥成分、水灰比、温度、养护条件等都会影响水泥的水化及硬化过 程。
研究前沿动态介绍
新型水泥材料
研发具有更高性能、更低能耗和更环保的新型水泥材料，如高性 能混凝土、绿色水泥等。
智能化制备技术
运用先进的人工智能、机器学习等技术，实现水泥制备过程的智能 化和自动化。
微观结构与性能关系
深入研究水泥水化及硬化过程中的微观结构变化，揭示其与宏观性 能之间的内在联系。
未来发展趋势预测
绿色低碳发展
推动水泥行业向绿色低 碳方向发展，减少生产 过程中的碳排放，提高 资源利用效率。
智能化与数字化
加速水泥行业的智能化 和数字化进程，提高生 产效率和质量稳定性。
配合比设计对水泥水化硬化的调控作用
水灰比
水灰比大小直接影响水泥水化硬化速度、强度及密实度。
砂率
砂率适中可使混凝土获得良好工作性和强度。
骨料级配
骨料级配合理可提高混凝土密实度和强度。
养护条件对水泥水化硬化的影响
1 2
温度
温度适宜可促进水泥水化硬化，过高或过低温度 会影响强度发展。
热重-差热分析技术
热重分析
通过测量样品质量随温度的变化，研究 水泥水化过程中的失重现象及产物稳定 性。
VS
差热分析
利用差热曲线，揭示水泥水化过程中的吸 热和放热反应及其与产物形成的关系。
06
总结与展望
关键知识点总结
水泥水化反应
水泥与水发生化学反应，生成水化产物，使浆体逐渐失去可塑性并 凝结成固体。
硬化过程
水化产物在空间中交织搭接，逐渐形成硬化的水泥石结构。
影响因素
水泥成分、水灰比、温度、养护条件等都会影响水泥的水化及硬化过 程。
研究前沿动态介绍
新型水泥材料
研发具有更高性能、更低能耗和更环保的新型水泥材料，如高性 能混凝土、绿色水泥等。
智能化制备技术
运用先进的人工智能、机器学习等技术，实现水泥制备过程的智能 化和自动化。
微观结构与性能关系
深入研究水泥水化及硬化过程中的微观结构变化，揭示其与宏观性 能之间的内在联系。
未来发展趋势预测
绿色低碳发展
推动水泥行业向绿色低 碳方向发展，减少生产 过程中的碳排放，提高 资源利用效率。
智能化与数字化
加速水泥行业的智能化 和数字化进程，提高生 产效率和质量稳定性。
混凝土的凝结与硬化PPT课件(46页)
（2）硬化
第一阶段： Ca(大OH约)2在。水石泥膏拌和水C3起A反至应初生凝成时钙止矾，石C3晶S迅体速。反应生成 水泥浆呈塑性状态。
第二阶段： 大约从初凝起至24h止，水泥水化加速，生成较
多的Ca(OH)2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。 水化产物大量生成，水泥凝结。
第三阶段： 指24h以后直到水化结束。所有水化产物生成，
⑴ 半水石膏CaSO40.5H2O和游离氧化钙f-CaO 的水化
⑵铝酸三钙C3A的水化 ⑶铁铝酸四钙C4AF的水化 ⑷硅酸三钙C3S的水化
⑸硅酸二钙- C2S的水化
水泥颗粒的结构
水泥颗粒宏观形貌 水泥熟料颗粒细观形貌
水泥熟料矿物微观结构
问题: 水泥浆如何转变成坚硬固体？
水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆 体的凝结硬化过程变成坚硬固体
高硫型水化硫铝酸钙 3CaO•Al2O3•31H2O单硫 型水化硫铝酸钙 3CaO•Al2O3•12H2O
铝酸三钙C3A的水化
❖ 铝酸钙C3A的水化行为在水泥水化早期特别重要.纯 C3A与水反应迅速，这一反应导致水泥浆闪凝或假 凝，必须避免！
❖ 快凝:指浆体迅速形成这就不是可硅逆酸固盐化水现泥象生产，中浆，体必已须产加生入 一定强度，重新搅石拌膏并与水不泥能熟使料其一恢起复粉磨塑的性根。本原因！
❖ 水的存在是水泥水化反应的必要条件。当环境湿度十 分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能 充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水化将得以 充分进行，强度正常增长。
⑥龄期（时间）
❖ 水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温 度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。
3.5.2 通用硅酸盐水泥的性能特点及应用
水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成 的孔隙较多, 造成水泥石的强度较低。
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。
《水泥水化及硬化机理》PPT模板课件
加快——第二放热高峰 浆体状态： Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2 、填充空隙、
中期：失去可塑性、 达终凝，后期：开始硬化
• Ⅳ：减速期（时间：12—24小时 ）
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（只到水化结束） 困难。
§7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化
1、常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH
水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。
水化产物C-S-H的组成是不定的，其CaO/SiO2 比 与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：
·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。
◆水泥的水化、凝结、硬化
• 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。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石 状固体（水泥石），这一过程称为硬化。
3.水灰比
水灰比在0.25～1.0之间，对早期水化速率并无明显影响 ，但水灰比过小，会使后期的水化反应延缓。为了达到充分水 化的目的，拌和水量应为化学反应所需水量的一倍左右。水灰 比宜在0.4以上。
·影响水化速度； ·影响水泥浆的结构和孔隙率； ·影响强度。
4.养护温度
温度越高，速度越快。温度对水化速度的影响主 要在早期，对后期影响不大。；温度低于-10℃水泥 基本不发生水化。
·〔CaO〕﹤1 m mol/l ， Ca(OH)2 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤1-2 m mol/l ， C-S-H 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤2-20 m mol/l ，
中期：失去可塑性、 达终凝，后期：开始硬化
• Ⅳ：减速期（时间：12—24小时 ）
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（只到水化结束） 困难。
§7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化
1、常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH
水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。
水化产物C-S-H的组成是不定的，其CaO/SiO2 比 与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：
·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。
◆水泥的水化、凝结、硬化
• 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。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石 状固体（水泥石），这一过程称为硬化。
3.水灰比
水灰比在0.25～1.0之间，对早期水化速率并无明显影响 ，但水灰比过小，会使后期的水化反应延缓。为了达到充分水 化的目的，拌和水量应为化学反应所需水量的一倍左右。水灰 比宜在0.4以上。
·影响水化速度； ·影响水泥浆的结构和孔隙率； ·影响强度。
4.养护温度
温度越高，速度越快。温度对水化速度的影响主 要在早期，对后期影响不大。；温度低于-10℃水泥 基本不发生水化。
·〔CaO〕﹤1 m mol/l ， Ca(OH)2 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤1-2 m mol/l ， C-S-H 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤2-20 m mol/l ，
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水泥水化及硬化机理
§7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化
1、常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH
水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。
水泥水化及硬化机理
·〔 CaO〕达饱和﹥20 m mol/l ， C/S比为（1.5-2.0）C-S-H ，称为C-S-H（Ⅱ）
水泥水化及硬化机理
2 .C3S水化过程
• Ⅰ：诱导前期（时间：15分钟 ）
反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和）
• Ⅱ：诱导期又称静止期（时间：2—4小时 ）
·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。
水泥水化及硬化机理
精品资料
◆水泥的水化、凝结、硬化
• 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。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石 状固体（水泥石），这一过程称为硬化。
1、 C3A单独水化 常温： C3A + 27H → C4AH19+C2AH8
相对湿度﹤85﹪时
C4AH19 →C4AH13 + 6H C4AH13 + C2AH8 → C3AH6+9H2O T﹥35℃： C3A+ 6H2O → C3AH6
特点：水化速度快→水化热多→T升高→反应速度极 快→急凝→很快失去流动性
• 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。
水泥水化及硬化机理
二.水化反应及水化产物 1.水化反应简图如下：
（三硫型水化硫铝酸钙Aft，又称钙矾石）
·C3A未完全水化而石膏已经耗尽时 2C4AH13+ C3A·3CS·H32 →3 C3A·CS·H12 + CH + 20 H
(单硫型水化硫铝酸钙Afm)
·石膏掺量极少，所有的Aft都转化为Afm还有C3A剩余 C3A·CS·H12 + C3A+C水H泥水+化1及2硬H化机→理 2C3A（CS·CH）H12
水泥水化及硬化机理
பைடு நூலகம்
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 ， 其数量迅速增多，足以阻碍粒子的相对运动。
水泥水化及硬化机理
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
3. 石膏不足时 2→C34 C(A3(·AF)··FH)·1C3S+·HC31(2A·F)·3CS·H32 +2CH + 20 H
水泥水化及硬化机理
§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。
C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加 速期等 ，但水化速率很慢约为 C3S的1/20
水化反应： C2S + mH → C-S-H + （2-X）CH 水化产物： 生成C-S-H和Ca(OH)2
水泥水化及硬化机理
三.C3A水化：
水化迅速，其水化产物的组成与结构受溶液中 CaO、Al2O3 离子浓度和温度的影响很大。
反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：Ca(OH)2达饱和：此间：具有流动性 ，结束：失去流动性，达初凝
• Ⅲ：加速期（时间：4~8小时）
反应：又加快——第二放热高峰 浆体状态： Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2 、填充空隙、
中期：失去可塑性、 达终凝，后期：开始硬化
• Ⅳ：减速期（时间：12—24小时 ）
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（只到水化结束） 原因：产物层厚：水很少—产物扩散
困难。
水泥水化及硬化机理
◆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
水泥水化及硬化机理
二.C2S水化
水泥水化及硬化机理
• 综上所述，水泥的水化反应过程如下： 水泥加水后， C3S 、C3A 、C4AF均很快水化，
同时石膏迅速溶解，形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱和 溶液，水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针 状的AFt相以及无定形的C-S-H。之后，由于不断生 成AFt相，SO42- 不断减少，继而形成AFm相及C-A-H 晶体和C4（A·F）·H13晶体。
水化产物C-S-H的组成是不定的，其CaO/SiO2 比 与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：
·〔CaO〕﹤1 m mol/l ， Ca(OH)2 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤1-2 m mol/l ， C-S-H 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤2-20 m mol/l ，
C/S比为（0.8-1.5）C-S-H ， 称为C-S-H（Ⅰ）
四.铁相固溶体的水化
反应比和C产3A水物化与慢C3A，相单似独。水化，也不会急凝，其水化
1. 无石膏时，在Ca(OH)2环境水化 常温：C4AF + 4CH + 22 H →2C4（A·F）H13 T＞50 ℃ ：C4AF + 6H →C3（A ·F）H6
2. 有石膏存在时 C4AF + 2CH + 6CSH2 + 50 H →2 C3(A·F)·3CS·H32
第八章 硅酸盐水泥的水化与硬化
水泥水化及硬化机理
补充： ◆熟料矿物水化的原因
·熟料矿物结构不稳定。
造成熟料矿物结构不稳定的原因是： ⑴ 熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶 体结构； ⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ，而是Alite 和Belite等有 限固溶体； ⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响 。
§7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化
1、常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH
水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。
水泥水化及硬化机理
·〔 CaO〕达饱和﹥20 m mol/l ， C/S比为（1.5-2.0）C-S-H ，称为C-S-H（Ⅱ）
水泥水化及硬化机理
2 .C3S水化过程
• Ⅰ：诱导前期（时间：15分钟 ）
反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和）
• Ⅱ：诱导期又称静止期（时间：2—4小时 ）
·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。
水泥水化及硬化机理
精品资料
◆水泥的水化、凝结、硬化
• 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。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石 状固体（水泥石），这一过程称为硬化。
1、 C3A单独水化 常温： C3A + 27H → C4AH19+C2AH8
相对湿度﹤85﹪时
C4AH19 →C4AH13 + 6H C4AH13 + C2AH8 → C3AH6+9H2O T﹥35℃： C3A+ 6H2O → C3AH6
特点：水化速度快→水化热多→T升高→反应速度极 快→急凝→很快失去流动性
• 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。
水泥水化及硬化机理
二.水化反应及水化产物 1.水化反应简图如下：
（三硫型水化硫铝酸钙Aft，又称钙矾石）
·C3A未完全水化而石膏已经耗尽时 2C4AH13+ C3A·3CS·H32 →3 C3A·CS·H12 + CH + 20 H
(单硫型水化硫铝酸钙Afm)
·石膏掺量极少，所有的Aft都转化为Afm还有C3A剩余 C3A·CS·H12 + C3A+C水H泥水+化1及2硬H化机→理 2C3A（CS·CH）H12
水泥水化及硬化机理
பைடு நூலகம்
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 ， 其数量迅速增多，足以阻碍粒子的相对运动。
水泥水化及硬化机理
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
3. 石膏不足时 2→C34 C(A3(·AF)··FH)·1C3S+·HC31(2A·F)·3CS·H32 +2CH + 20 H
水泥水化及硬化机理
§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。
C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加 速期等 ，但水化速率很慢约为 C3S的1/20
水化反应： C2S + mH → C-S-H + （2-X）CH 水化产物： 生成C-S-H和Ca(OH)2
水泥水化及硬化机理
三.C3A水化：
水化迅速，其水化产物的组成与结构受溶液中 CaO、Al2O3 离子浓度和温度的影响很大。
反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：Ca(OH)2达饱和：此间：具有流动性 ，结束：失去流动性，达初凝
• Ⅲ：加速期（时间：4~8小时）
反应：又加快——第二放热高峰 浆体状态： Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2 、填充空隙、
中期：失去可塑性、 达终凝，后期：开始硬化
• Ⅳ：减速期（时间：12—24小时 ）
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（只到水化结束） 原因：产物层厚：水很少—产物扩散
困难。
水泥水化及硬化机理
◆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
水泥水化及硬化机理
二.C2S水化
水泥水化及硬化机理
• 综上所述，水泥的水化反应过程如下： 水泥加水后， C3S 、C3A 、C4AF均很快水化，
同时石膏迅速溶解，形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱和 溶液，水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针 状的AFt相以及无定形的C-S-H。之后，由于不断生 成AFt相，SO42- 不断减少，继而形成AFm相及C-A-H 晶体和C4（A·F）·H13晶体。
水化产物C-S-H的组成是不定的，其CaO/SiO2 比 与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：
·〔CaO〕﹤1 m mol/l ， Ca(OH)2 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤1-2 m mol/l ， C-S-H 硅酸凝胶 ·〔CaO〕﹤2-20 m mol/l ，
C/S比为（0.8-1.5）C-S-H ， 称为C-S-H（Ⅰ）
四.铁相固溶体的水化
反应比和C产3A水物化与慢C3A，相单似独。水化，也不会急凝，其水化
1. 无石膏时，在Ca(OH)2环境水化 常温：C4AF + 4CH + 22 H →2C4（A·F）H13 T＞50 ℃ ：C4AF + 6H →C3（A ·F）H6
2. 有石膏存在时 C4AF + 2CH + 6CSH2 + 50 H →2 C3(A·F)·3CS·H32
第八章 硅酸盐水泥的水化与硬化
水泥水化及硬化机理
补充： ◆熟料矿物水化的原因
·熟料矿物结构不稳定。
造成熟料矿物结构不稳定的原因是： ⑴ 熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶 体结构； ⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ，而是Alite 和Belite等有 限固溶体； ⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响 。