6th-1 硅酸盐水泥的水化硬化与性能
水泥的水化与硬化
水泥拌水后:伴随着水化放热、体积变化和强度增长等现象 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 水泥的水化产物有哪些：氢氧化钙，C-S-H凝胶，水化硫铝酸钙，水化硫铝（铁）酸钙，水化铝酸钙，水化铁酸钙 硅酸三钙的水化: 3CaO · SiO2+nH2O=xCaO · SiO2 · yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH 其水化产物为C-S-H凝胶和氢氧化钙，C-S-H 有时也被笼统地称之为水化硅酸钙 Ⅰ.诱导前期：加水后急剧反应迅速放热，Ca2+和OH-迅速从C3S表面释放，几分钟内PH上升大于12，溶液具有强碱性，此阶段在15min内结束。 Ⅱ.诱导期：水化反应速率极其缓慢，一般持续2-4h，又称静止期或潜伏期，此时水泥浆保持塑性，初凝时间基本上等于诱导期结束。 Ⅲ.加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现第二个放热峰，到达峰顶时该阶段结束。时间4-8h，此时终凝已过，开始硬化。 Ⅳ. 减速期：反应速率随时间下降的阶段，持续约12-24h，水化产物CH和C-S-H从溶液中结晶出来，包裹在C3S表面，故水化作用受水通过产物层的扩散速率控制。 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。 将诱导前期和诱导期合并称为水化早期，加速期和减速期为水化中期，而稳定期则称为水化后期。 硅酸二钙的水化 2CaO·SiO2+nH2O=x CaO·SiO2·y H2O+(2-x)Ca(OH)2 简写为：C2S+mH=C-S-H+(2-x)CH 水化速率很慢，约为C3S的1/20左右。 孔结构 各种尺寸的孔也是硬化水泥浆体的一个重要组成，总孔隙率、孔径及其分布、孔的形态以及孔壁所形成的巨大内表面积，都是硬化水泥浆体的重要结构特征。 孔的形成：在水化过程中，水化产物的体积要大于熟料矿物的体积。据计算，每1cm3的水泥水化后约需占据2.2cm3的空间。即约45%的水化产物处于水泥颗粒原来的周界之内，成为内部水化产物；另有55%则为外部水化产物，占据着原先充水的空间。随着水化过程的进展，原来充水的空间减少，而没有被水化产物填充的空间，则逐渐被分割成形状极不规则的毛细孔。 硅酸盐水泥的水化过程（1）钙矾石形成期（2）C3S水化期（3）结构形成和发展期 影响水泥水化速率的因素（1）水泥熟料矿物组成（2）细度：（3）水灰比： （4）养护温度：（5）外加剂： 假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内，物料就显示凝结。假凝和快凝是不同的，前者放热量极微，而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；而快凝或闪凝往往是由于缓凝不够所引起的，浆体已具有一定强度，重拌并不能使其再具塑性。 水泥硬化的理论： （1）结晶理论：认为水泥之所以能产生胶凝作用，是由于水化生成的晶体相互交叉穿插，联接成整体的缘故 （2）胶体理论：认为水泥水化以后生成大量胶体物质，再由于干燥或未水化的水泥颗粒继续水化产生“内吸作用”而失水，从而使胶体凝聚变硬。
水泥水化机理
4.1水泥的水化机理 从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化 硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。 C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述： 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。 表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为时期早期中期后期 反应阶段诱导前期诱导期加速期减速期稳定期 化学过程初始水解， 离子进入溶 液 继续溶解， 早期C-S-H 稳定水化产 物开始生长 水化产物继 续生长，微 结构发展 微结构组件 密实 动力学行为反应很快反应慢反应快反应变慢反应很慢（2）硅酸二钙的水化 C2S也是水泥主要熟料矿物组分之一，水化过程与C3S相似，也有诱导期、加速期，但是水化速率特别慢。C2S的水化反应可大致用下列方程表述：
（3）铝酸三钙的水化 C3A是水泥熟料矿物的重要组分之一,其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化铝、氧化钙浓度的影响很大，它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重要的作用。纯水中C3A的水化：大量的研究结果表明，C3A遇水后能够立即在表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子，开始时其结晶度很差也很薄，呈不规则卷层物，随着水化时间的推移，这些卷层物生长成结晶度较好的，成分为C4AH19和C2AH8济的六边形板状物。这种六边形水化物是亚稳的，并能转化成立方形稳定的晶体颗粒。常温下C3A在纯水中的水化反应可用下式表示： 有石膏存在时C3A的水化：在水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反应可以表述为C3A+CH+12H=C3AH13。当处于水泥浆体的碱性介质中时，C3AH13在室温下能稳定存在，其数量增长也很快，这是水泥浆体产生瞬时凝结的主要原因之一。（4）铁铝酸四钙的水化 铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙的水化过程相似，只是反应速率很慢，而且产物是含铁和铝的共同产物。
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 本章主要内容： 1.熟料矿物的水化 2.硅酸盐水泥的水化 3.水化速率 4.硬化水泥浆体 补充： 熟料矿物水化的原因 1.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。 2.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。 §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。 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） 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。 3.诱导期的本质 ⑴保护膜理论 ⑵晶核形成延缓理论 ⑶晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素 二.C2S水化 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
改性硅酸盐水泥的水化历程研究
第21卷 第1期石家庄铁道学院学报(自然科学版) Vol .21 No .1 2008年3月 JOURNAL OF SH I J I A ZHUANG RA I L WAY I N STITUTE (NATURAL SCIENCE ) Mar .2008 改性硅酸盐水泥的水化历程研究 任书霞1 , 田秀淑1 , 李仕群 2 (1.石家庄铁道学院材料科学与工程分院,河北石家庄 050043;2.济南大学材料分院,山东济南 250022) 摘要:将磷铝酸盐水泥熟料(简称:P ALC )掺入硅酸盐水泥(简称:PC )对其进行改性,研究 了不同磷铝酸盐水泥熟料掺量对改性硅酸盐水泥力学性能和水化历程的影响。研究结果表明,适宜的磷铝酸盐水泥熟料掺量(外掺3%)可以加速改性硅酸盐水泥的水化,提高其早期和后期强度;但掺量过多,由于磷铝酸盐水泥水化较快,产生的水化产物较致密,这些致密的水化产物包裹在C 3S 、C 2S 等水泥颗粒的外层,阻止了其进一步的水化,使改性水泥出现一个持续时间较长的第二诱导期,从而使表现出较慢的水化速率和较低的早期强度。 关键词:磷铝酸盐水泥;改性硅酸盐水泥;力学性能;水化历程中图分类号:T Q172 文献标识码:A 文章编号:167420300(2008)0120047204 收稿日期:2007211212 作者简介:任书霞 女 1975年出生 讲师 1 引言 硅酸盐水泥是以Si 2O 和A l 2O 为主阴离子团的传统水泥,其水化产物主要有水化硅酸钙、水化铝酸钙及氢氧化钙等。虽然硅酸盐水泥服务于人类200多年来,做出了极大的贡献。然而也存在着各种弊端[1,2]。新开发的磷铝酸盐水泥[3,4]是以P 2O 和A l 2O 为主阴离子团的新型特种水泥,其水化产物主要有铝胶、水化磷铝酸钙和水化磷酸钙凝胶及其相应的晶相。由于在该水泥中,P 5+ 和A l 3+ 之间的不等价取代,在结构中形成大量缺陷,增加了系统的水化活性,使其水化浆体具有早强、高强、后期强度增进好及耐水性好等一系列等优点。利用这些特点,将磷铝酸盐水泥掺入到硅酸盐水泥中对其进行改性,研究了不同磷铝酸盐水泥掺量对改性硅酸盐水泥性能的影响,并运用SE M 和热导式微热仪等现代分析手段进一步分析了影响机理。 2 实验 2.1 原材料及组成 硅酸盐水泥熟料和石膏来自山东水泥厂,磷铝酸盐水泥熟料自制及外加剂B ,化学分析见表1。 表1 水泥熟料和石膏的化学组成 名称 Ca O Si O 2A l 2O 3Fe 2O 3Mg O S O 3P 2O 5 其他PC 熟料66.4921.354.233.583.21——0.93石膏33.14————45.14—20.96P ALC 40.04 10.39 29.75 —— —19.82 4.35 2.2 实验方法 根据前期的研究[5] ,磨制改性硅酸盐水泥时,最佳粉磨工艺为先将P ALC 熟料与外加剂混磨,石膏与PC 熟料混磨,然后将两混合料混磨,外加剂的掺量即为单独P ALC 熟料磨制水泥时的最佳参量。因此,这里只需确定P ALC 熟料,方案设计如下:当石膏的掺量为2.5%时,设计P ALC 的掺量分别为3%、6%和10%,分别简写为P O3,P O6和P O10。 根据标准稠度实验确定改性硅酸盐水泥和PC 净浆浆体的需水量,按相应的实验数据将各种水泥成型为20mm ×20mm ×20mm 的水泥净浆试块,养护至规定龄期后测定强度,取破型后的试块中部浸泡于
石灰石对水泥水化过程的影响
石灰石对水泥水化过程的影响-中国水泥技术网 2010-4-1 作者: 摘要：EN标准(EN 197)规定波特兰水泥中石灰石粉(主要为方解石)的掺加量最多可达5％，而全世界范围内，在特种水泥中石灰石的掺加量都要高得多。然而人们关注着富含石灰石的水泥的性能问题。由于尚未充分了解石灰石粉添加剂的作用：石灰石粉到底是一种活性添加剂还是惰性填充材料，或者是二者共存，所以目前还不能对此做些什么。本文展示如何辅以有针对性的试验进行计算来说明具有活性低含量方解石的作用。本文提供的发现显示了现代热动力学作为研究水泥浆体矿物学的一种有效方法的功能。 1 引言和基本原则 水泥生产商在生产具有较高早期强度和优良耐久性的优质水泥的同时，承受着降低成本和减少排放的压力。在这种情况下，常采用石灰石粉部分地替代水泥，并且经证明含量至少达到5％时是无害的：石灰石粉是EN 197标准允许的一种添加剂。由于按照该标准，所用石灰石中碳酸钙的含量不能低于70％(许多商用石灰石超过了此限值)，因此，采用方解石进行模拟分析是合理的。 石灰石通常与熟料共同粉磨，由于其硬度比熟料小，所以粉磨之后的石灰石粒径的分布范围较广，但是其平均粒径明显比熟料的更细。由此产生的石灰石细粉无疑能改善固体颗粒与水混合后的固结性。然而物理堆积的优化过程相当复杂，不仅取决于石灰石粉的掺加量，还取决于所使用的粉磨设备类型以及熟料、石灰石的相对易磨性，由于这些都是变量，因此需要不同工厂各自进行评估。 Ingram和Daugherty对石灰石粉的物理作用作了评述。随后，Livesey等和Vuk等报道了石灰石水泥的强度发展。Tsivilis等人报道了加入石灰石粉后的混合物的渗透性，并将其与混合物基体的碳化速度和钢筋的潜在腐蚀性联系起来进行了分析。Uchikawa 等人在检查混凝土时发现由于石灰石粉的加入会使孔结构细化，并声称石灰石粉不具有火山灰活性，因此，对氢氧钙石含量也没有影响另一面，Catinaud等人指出，由于碳铝酸盐的形成，石灰石粉会阻止AFt(钙矾石)向AFm(单硫型硫铝酸盐)转化。这正与Sawicz、Henig和Kuzel等人的结果相一致，他们认为石灰石粉阻止了钙矾石向单硫酸盐转变，取而代之的则是单碳铝酸盐和半碳铝酸盐的形成。由以上文献可以看出，对于石灰石粉在波特兰水泥混合物中的活性还没有达成统一认识。 借助于选择的几种矿物活性实验以及热力学计算，我们再次对石灰石粉的活性进行检测，实
水泥凝结硬化机理
5.1.4 凝结硬化机理 水泥凝结硬化流程图，见动画演示 凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性 硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长 一、水泥的水化反应 2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O 部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应： 3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 主要水化产物： 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 水化铝酸钙晶体 氢氧化钙晶体 20% 水化硫铝酸钙晶体 7% 石膏的缓凝作用在于： 水泥的矿物组成中铝酸三钙水化速度最快，铝酸三钙在饱和的石灰——石膏溶液中生成溶解
度极低的水化硫铝酸钙晶体，包围在水泥颗粒的表面形成一层薄膜，阻止了水分子向未水化的水泥粒子内部进行扩散，延缓了水泥熟料颗粒，特别是铝酸三钙的继续水化，从而达到缓凝的目的。 二、水泥凝结硬化的物理化学过程 水泥与水拌合后，熟料颗粒表面迅速与水发生反应，因为水化物生成速度大于水化物向溶液扩散的速度，于是生成的水化产物在水泥颗粒表面堆积，这层水化物称为凝胶膜层，这就构成了最初的凝胶结构。 动画演示 1、由于Ca2+的渗透，凝胶膜层破裂，使得 2、由于颗粒表面暴露出来，又与水发生化学反应，由于水化物生成速度大于其扩散速度，故在颗粒表面又堆积了大量的凝胶，这个反应不断进行下去，就生成了外面包裹着厚厚一层凝胶膜的新凝胶结构。 3、随着反应的继续进行，水份逐渐减少，凝胶结构分子间距离减少，吸引力越来越大，粘结力增大，使浆体失去塑性，开始凝结。 4、水份越来越少，浆体稠度增大，微粒之间距离越来越小，由于分子间相互作用力—粘结力，互相结合，破坏了无规则排列，变为有规则排列，晶体产生。 5、晶体、胶体相互交错成网状，晶体起主要的承力骨架作用，胶体起胶结作用，二者共同生长，紧密结合，形成坚固致密的水泥石。 6、强度不断增大。 三、水泥石的组成 硬化后的水泥 石 凝胶体（凝胶和晶体） 未水化水泥颗粒内核 毛细孔 四、影响硅酸盐水泥的凝结硬化的因素
水泥的化学成分与水化原理
二. 水泥的化学成分与水化原理 2.1 硅酸盐水泥的定义： 把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。 2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能： 2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分： 硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：% CaO(一氧化钙) SiO 2(二氧化硅) AI 2 O 3 (三氧化二 铝) Fe 2O 3 (三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO 3 （氧化硫） Na 2O（氧化钠） K 2 O（氧化钾）TiO 2 （氧化钛） Mn 2O 3 （氧化锰） P 2 O 5 （氧化磷） 另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响： 2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程 中与其他酸性氧化物(如：SiO 2、AI 2 O 3 、Fe 2 O 3 等)化合反应生成C 3 S、C 2 S、C 3 A、C 4 AF(见 下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。
在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO) 2 并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。 2.2.1.2 SiO 2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO 2 经过煅烧可 与CaO进行化合反应，生成C 3S和C 2 S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。 如果SiO 2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO 2 含量 高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO 2 含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧成困难，易于“粉化”。 2.2.1.3 AI 2O 3 (三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe 2 O 3 可 化合生成C 3A或C 4 FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强 度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C 3 A与硫酸盐化合反应生成 硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C 3 A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。 2.2.1.4 Fe 2O 3 (三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI 2 O 3 化合生成C 4 AF。在水泥 生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。 2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。 2.2.1.6 SO 3(硫酐)：水泥中的SO 3 仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟 料磨细时掺入的石膏(CaSO 4 )。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。 2.2.1.7 K 2O、Na 2 O (碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能 导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。 2.2.1.8 TiO 2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO 2 可促进熟料 的很好结晶。 2.2.1.9 Mn 2O 3 (氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影响。 2.2.1.10 P 2O 5 (磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到1～2%时，能起到 显著的缓凝作用。 2.3 水泥熟料中的矿物成分：
化学外加剂对水泥水化历程的影响及作用机理研究
化学外加剂对水泥水化历程的影响及作用机理研究 张莉 【摘要】：本论文以国家“973”项目为课题背景，针对C_3S含量较高的硅酸盐水泥，采用多种测试评价方法，开展化学外加剂对水泥水化历程的影响、浆体初始结构的演变过程及其作用机理的研究。采用自动高效水化热测定仪以及无电极电阻率测定仪，将传统的水化热模型与初始结构形成模型结合起来，运用水化热模型的热敏感性与结构形成模型的结构敏感性，更加真实地描述了水泥浆体初始结构的瞬时形成状态；结合化学减缩与力学性能测试，系统全面地研究了化学外加剂对水泥水化历程的调控作用；运用微观测试方法，深入探讨了化学外加剂对水泥水化历程影响的作用机理。研究表明，普通减水剂与高效减水剂对水化历程有明显的改善作用。木钙主要是延缓C_3S水化，但其降低了二水石膏的溶解度，掺量较高时促进C_3A 始水解，加速AFt生成并向AFm转化，并且促进了六方水化铝酸钙的生成，并由于其引气作用，导致后期性能的下降。高效减水剂由于其高度减水分散作用，水泥初始水化速度加快，但其后由于减水剂的吸附及初期水化产物膜的增厚，水化速度降低，从而有利于浆体结构的密实与后期性能的发展。相同掺量下，X404聚羧酸系减水剂由于其良好的空间位阻效应，与UNF-5萘系减水剂相比可有效控制水泥水化历程，与水泥适应性较好。缓凝剂对水泥水化历程有较好的延缓作用。研究表明，缓凝剂可以减慢也可以加速C_3A水化，但均能延缓C_3S水化。锌盐主要是生成不溶性水化产物Ca(Zn(OH)_3)_2·2H_2O覆盖在水泥粒子表面而使水化受到延缓，且SO_4~(2-)离子浓度的增大有助于减弱Zn~(2+)的缓凝作用，因此ZnSO_4对水化的抑制作用弱于ZnCl_2。Na_5P_3O_(10)与Ca~(2+)生成稳定络合物——CaNa_3P_3O_(10)，而不同于Na_3PO_4与Ca~(2+)生成不溶性产物Ca_3(PO_ 4)_2，从而使水化更加延缓。蔗糖、柠檬酸对水泥水化历程的调控作用存在双临界效应： 一、在掺量较低时，表现为缓凝效果，当掺量较大时，则表现为促凝作用，但是浆体长时间 不硬化；二、缓凝效果存在临界掺量值，低于临界值时，缓凝效果随掺量增加而增加，超过此临界值时，缓凝效果随掺量增加而下降。蔗糖、柠檬酸对化学减缩有较好的补偿作用，随着掺量的增加，初期化学减缩增大，其后化学减缩逐渐降低；而其对水化热历程的调控作用则表现为鞍状双峰现化学外相剂对术泥术厉很的形响及信用机玻研完象，随着掺量的增大，第一放热峰增强，第二放热峰宽化、弱化。这是由于蔗搪、柠檬酸均抑制了C3S水化，促进了C3A水解。但蔗搪促进了A王t的生成，而柠檬酸则可能因为降低了硫酸盐的溶解度而加速了AFt的生成并向AFm转化，并且促进了六方铝酸钙的生成。研究表明，锌盐、N玛P3OI。均使C3A水化受到延缓，而蔗糖、柠檬酸等有机缓凝剂则使C3A水解加速。 【关键词】：高C_3S含量水泥减水剂缓凝剂水化历程初始结构形成调控作用作用机理 学位授予单位】：武汉理工大学 【学位级别】：硕士 【学位授予年份】：2004 【分类号】：TQ172 【目录】： 第1章前言10-20
水泥的高性能化
水泥的高性能化 1 前言 生产水泥的目的是满足各种混凝土建筑工程的需要。国标中水泥按强度分等级，是为了满足混凝土建筑工程的基本物理性能要求。从广东过去几十年混凝土材料的发展过程来看，上世纪80年代前，工程绝大部分使用低标号混凝土（C30以下）。低标号混凝土对配制技术或配制材料的要求均较低，外加剂（减水剂）甚少用到混凝土工程。在此情况下，无论是立窑水泥或湿法窑、干法窑烧制的转窑水泥，在配制混凝土时抗压强度差异不大。即使今天，按此条件配制混凝土来进行对比，大部分的强度结果均有类似规律。 但从上世纪80年代到本世纪初，随着经济的高速发展，混凝土工程的大型化及混凝土材料的高性能化要求越来越多。以广州近几年混凝土材料的设计、施工要求来看，出现了垂直高度300多米的泵送混凝土，高抛自流平（26m高度抛下、免振）等高工作性能的混凝土；C80高强混凝土，F5.0~6.0的高抗折、耐磨性好的道路混凝土；S20高抗渗、耐酸耐碱混凝土；低收缩抗开裂混凝土，广州新机场跑道的高强、抗冲击、耐磨、低收缩率混凝土；低水化热、高强度的大体积混凝土等等。混凝土材料性能要求越来越高，数量日益增多。为满足城市化及混凝土材料性能提高的要求，广东省商品混凝土搅拌站已有上百家，外加剂普遍使用，与外加剂相容性好的高标号水泥被首选、配制混凝土的粗细骨料质量要求及配制技术不断提高。这些均是提高
混凝土材料性能的措施及保证。从混凝土材料的发展及配制技术的提高，人们也越来越认识到水泥高性能化的重要性。简而言之，社会、经济的发展，要求混凝土材料的高性能化。这促进了混凝土技术的发展，为配制高性能混凝土及降低生产成本，又提出了水泥的高性能化。它是混凝土高性能化及低成本生产混凝土的基础。目前广州市绝大部分重点工程、尤其是对混凝土性能要求较高的工程所用水泥均为省内几家大水泥厂提供，这主要是由水泥性能决定的。 2 水泥高性能化的含义 目前水泥生产厂家对水泥的高性能化认识不全面。在我国水泥与混凝土分属于两个行业，生产水泥的技术人员不了解混凝土技术及进展，更不懂得如何使水泥的性能与配制混凝土技术相适应，往往将高标号、高比表面积的水泥认为是优质水泥的唯一标准，结果出现了水泥与外加剂相容性差，配制大体积混凝土时温度应力大、收缩大及耐久性差等问题。 本文认为：水泥性能的优劣必须从水泥在混凝土中的使用性能及效果来衡量。水泥的高性能化应包括以下三方面的含义：（1）是用现代先进技术生产的可大幅度提高各项物理性能的水泥。（2）可满足混凝土性能的不同要求，显著改善混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能，更有利于实现混凝土的高性能化。（3）在配制混凝土时，能够用最少的水泥用量来达到高性能混凝土目标。
混凝土水化热过程
混凝土水化热过程 水泥矿物中的有效成份：硅酸二钙、三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙与水反应生成各自的水化产物，水化产物相互渗透、交叉成网状结构，最后成石状体，产生强度。铝酸三钙水化速度最快，在没有石膏的情况下，水泥一加水，铝酸三钙立即水化形成铝酸盐结晶体，使水泥快速凝结，因此普通水泥中要加入5%左右的石膏作为调凝剂，其次是铁铝酸四钙、硅酸三钙、硅酸二钙，硅酸二钙水化速度最慢 水泥的水化：水泥调水后，成为具有胶凝性质的浆体，经凝结逐渐变成坚硬的石状体。又称水泥的凝结硬化。 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石 （C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 一般来说，水泥的水化过程从heat evolution rate 的角度来讲，可以分为三个阶段：第一阶段可以称为dormnant period,在初始时刻，水泥颗粒和水接触并反应，放热率很快，但是由于石膏的存在，在水泥粒子的表面会形成一层钝化模，使放热率降低，第二阶段可以称为phase-boundary reaction阶段，这一阶段水泥水化热释放率最快，水泥颗粒也随之增长很快，第三阶段可以称为diffusion control 阶段，水泥的水化产物在水泥粒子的表面堆积的厚度逐渐增厚，水泥的水化放热率逐渐降低，这个时候的反应由扩散控制。m6K)[?p5p7O9j \ 上面的一部分关于放热的，在水化的初期，水泥粒子之间为彼此分离的，水泥处于suspension state，不存在强度，在水泥粒子不断水化增长的过程中，水泥粒子之间的接触面积逐渐增大，这一微观现象的宏观表现即为水泥强度的增长。粒子之间的接触面积越大，水泥的抗压强度，弹性模量也增大。至于chemical shrinkage,是由于水泥水化的过程中，反应物的体积大于产物的体积，造成air pressure 的降低，毛细孔的水压力发生变化，毛细孔的毛细管水压力作用于骨料，造成chemical shrinkage。_ F,s-C Q S$P i g/} O 第三部分为大体积混凝土，可能以后我也会算一下大体积混凝土，大体积混凝土我自己觉得第一，是温度对于水化发热率的影响，一般通过爱伦尼务思方程可以考虑，第二，在高温状态下，水泥水化的产物的孔隙率要大于常温状态，可能会影响水泥粒子和骨料的黏结，影响混凝土的强度。 其实大体积混凝土我觉得采用有限元法，来求解三维的放热偏微分方程（抛物线形方程）,重点在于水泥水化放热的机理，强度的增长过程。abaqus算是帮助用户建立了一个单元刚度矩阵，仅此而已，如果水化放热的每一个细节都很清楚，可以不采用软件，自己弄一个程序我觉得更好，不用强调非ansys，abaqus，adina不可。*u3a8a n3c y)I
水泥生产工艺流程图
——水泥生产工艺流程 1、破碎及预均化 （1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥机械的物料破碎中占有比较重要的地位。 （2）原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。 2、生料制备 水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥设备至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。 3、生料均化 新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。 4、预热分解 水泥机械把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。 （1）物料分散 换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。 （2）气固分离 当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。 （3）预分解 预分解技术的出现是水泥设备煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。 5、水泥熟料的烧成 生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。 在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的等矿物。随着物料温度升高，等矿物会变成液相，溶解于液相中的物质进行反应生成大量（熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥机械所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。 6、水泥粉磨 水泥机械是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。
铝酸盐水泥水化机理
铝酸盐水泥水化机理 一，高铝水泥的组成 高铝水泥，又称矾土水泥或铝酸盐水泥，是以铝酸钙为主的熟料经磨细制成的水硬性胶凝材料。铝酸盐水泥以Al2O3、CaO和SiO2为主要成分，水泥的组成可能是C12A7、CA和C2S、CA、C2S和CA、C2AS和CA2。 1，铝酸一钙（CA） CA是高铝水泥的主要矿物，它使高铝水泥的初始强度发展速率远比高C3S含量的硅酸盐水泥快。其特点是凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源。但AC含量过高时，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率不显著。 2，二铝酸一钙（CA2） 高铝水泥中CaO含量较低时，CA2较多。其水化较慢，早期强度低，但后期强度不断增长。如果CA2含量过高，将影响高铝水泥的快硬性能。但随CA2增加，水泥的耐热性能提高。质量优良的高铝水泥，其矿物组成一般以CA和CA2为主。 3，七铝酸十二钙（C12A7） C12A7晶体中铝和钙的配位极不规则，其结构中存在大量空腔，水极易进入。因此，C12A7水化、凝结极快，但强度不及CA高。当水泥中C12A7较多时，水泥出现快凝，甚至强度倒缩，耐热性下降。 4，钙铝黄长石（C2AS） C2AS也称吕方柱石，因为此晶格中离子配位对称性很高，故水化活性极低。 5，六铝酸一钙（CA6） CA6是低钙铝酸盐水泥中常见的一种矿物，为惰性矿物，无水硬性。
但CA6能提高水泥的耐热性。 高铝水泥熟料的主要化学成分为CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，还有少量的MgO、TiO2等。下列为各国生产高铝水泥成分组成。 二，高铝酸水泥中另外的成分及作用 1，氧化铝 氧化铝过低，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝，强度下降；氧化铝过高，CA2过多，亦使水泥早期强度降低。 2，氧化钙 氧化钙含量过高，熟料中易出现C12A7，使水泥快凝；氧化钙过低，大量形成CA2，使水泥早期强度降低。 3，二氧化硅 适量二氧化硅（4%~5%）能促进生料更均匀地烧结，加速熟料形成。
水泥水化反应
水泥原料无水 C3S——硅酸三钙3(CaO·SiO2) C2S——硅酸二钙2(2CaO·SiO2) C3A——铝酸三钙3CaO·Al2O3 C4AF——铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3 水化作用后产物 C-S-H——水化硅酸钙3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) CH ——氢氧化钙Ca(OH)2(晶体) C3AH6——水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） AFt ——三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2O AFm——单硫型水化硫铝酸钙Ca4Al2(OH)12 SO4 ·6H2O 水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸化物（钾盐、钠盐）、石膏（二水硫酸钙）组成。在水泥水化过程中，C3A C3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矾石即三硫型水化硫酸铝钙型AFt，单硫型水化硫酸铝钙AFm，氢氧化钙CH和硅酸钙C－S－H凝胶。 硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。 通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进而粘结各种不同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。 水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：AFt AFm CH 还有结晶性不好的无定形C—S－H AFt AFm CH 呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体) 硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S，它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙和氢氧化钙（游离的对强度有害）。 氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。（CH是对水泥强度有害的）
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。按水化速率可排列成：铝酸三钙＞铁铝酸四钙＞硅酸三钙＞硅酸二钙。按最终强度可排列成：硅酸二钙＞硅酸三钙＞铁铝酸四钙＞铝酸三钙。而水泥的凝结时间，早期强度主要取决于铝酸三钙和硅酸三钙。现分别简述它们的水化反应。 首先，介绍铝酸三钙。它的水化反应可用下式表达。 上述铝酸三钙的水化反应如果进行得很快，会导致水泥的凝结过快而无法使用，因此，一般在粉磨水泥时都掺有适量的二水石膏作为缓凝剂，掺石膏后铝酸三钙的水化反应如下式所示。 由于这个反应就不会引起快凝。当水泥中的石膏完全作用完后，还有多余3CaO·Al2O3时将发生下列反应。 如果还有过量3CaO·Al2O3时，就会生成4CaO·Al2O3·13H2O。在正常缓凝的硅酸盐水泥中，石膏掺入量能保证在浆体结硬以前，不会发生后两个反应。 其次，谈一下硅酸三钙。它的水化反应可表示如下： 由于CaO0.8～1.5SiO2·H2O0.25与天然的托勃莫来石很相似，因而称它为托勃莫来石，通常用CSH(B)来表示。铁铝酸四钙水化反应和铝酸三钙相似，而硅酸二钙水化反应和硅酸三钙相似。 那么，这些水化产物怎样会导致水泥浆结硬并产生强度呢？水泥凝结硬化的机理究竟是什么？按结晶理论认为水泥熟料矿物水化以后生成的晶体物质相互交错，聚结在一起从而使整个物料凝结并硬化。按胶体理论认为水化后生成大量的胶体物质，这些胶体物质由于外部干燥失水，或由于内部未水化颗粒的继续水化，于是产生“内吸作用”
一水泥的历史
一水泥的历史 大地湾发现“原始水泥” 我国学者认为，生活在我国甘肃省天水市秦安县大地湾一带、距今10000年至5000年前的大地湾先民们，最先发明并最早使用了水泥。 大地湾新石器时代遗址位于甘肃省天水市秦安县五营乡的邵店村，该遗址全面揭示了甘肃东部地区仰韶文化的面貌，被誉为陇原第一村。考古工作者曾在这里清理出距今 7800~4800年的新石器时代房屋遗址241座。其数量之多，保存状况之好，延续时间之长，文化内涵之富，均为全国罕见，堪称中华原始建筑博物馆，为研究中国式古建筑的起源提供了宝贵的实物依据。其中让世界震惊的是在大地湾的建筑群中，人们发现了世界上最早的“水泥”———“原始水泥”。大地湾也因此创造了一项世界奇迹。 综观大地湾遗址各文化层房址，室内地面各有特点：前仰韶期（距今7800~7300年），室内居住面没有装饰，地面不平整，仅为长期踩踏而成的硬面；仰韶文化早期（距今 6500~6000年），室内居住面普遍出现了以单层或多层草泥铺设平整地面的情况；仰韶文化中期（距今5900~5500年），大部分房屋室内居住面以草泥为基础，其上又增设了一层坚实、防潮的白灰或料礓石表层，个别房屋还以红色赤铁矿粉涂抹地面和四壁作装饰；仰韶文化晚期（距今5500~5000年），以编号为F901的房址为典型代表，料礓石（或白灰）地面的工艺技术已达到了高度完善的程度，并远远超出了平整地面、隔水防潮的实用功能范畴，明显具备了建筑装饰艺术的特点。 F901房址为一座大型原始礼仪性殿堂，建筑总面积为420平方米。整个大厅室内130多平方米的居住面表层坚硬、平整、色泽光亮，外观极象现代水泥。经专家测定其强度相当于现代100号水泥，被誉为“原始水泥”。 那么，5000年前大地湾人是如何发明、制作和使用“混凝土”的呢？ 专家们经过20多年的研究后发现，所谓的大地湾“混凝土”地面，其实就是古人专家认为打磨石器过程中产生的碎石粉未与水、沙混合后的凝结物。 专家认为，大地湾“混凝土”的发明其实来源于古人打磨石器中的经验总结。”大地湾出土器物以磨制石器居多，大地湾人在打磨石器时，不断有碎石和粉未产生，为了防止磨擦发热和钻孔时打滑，他们不断地往石器上加水和沙子，无意间，石粉、沙子和水自然混合产生了凝结—原始“混凝土”可能就这样被偶然发明了。 聪明的大地湾人很快掌握了这一原始“混凝土”制作技术，并开始在建筑中利用，人们在大地湾发现的灰青色坚硬光滑地面，就是这一技术的结晶。由于原料丰富，制作原理简单，这一“混凝土”制作技术还被后人继承下来，并流传至今。 总之，大地湾新石器时代房屋遗址中的“原始水泥”地面装饰工艺，是大地湾先民们的一项重大发明创造。它标志着远古人类在与大自然的长期抗争中，在居室环境改善和美化方