水泥浆体凝结硬化分解
混凝土的工作原理
混凝土的工作原理
混凝土的工作原理是指在一定条件下，水泥、砂、石料等材料按一定比例混合后，加水搅拌形成均匀的浆状物，经过水化反应后逐渐硬化，在一定程度上得到一种坚实的工程材料的过程。
具体工作原理如下：
1. 水泥水化：水泥与水反应生成水化产物，最主要的是钙硅酸盐水化产物，它们在水的存在下迅速产生水化热，使混凝土浆体升温，达到一定水化程度后逐渐形成硬化结构。
2. 水化产物填充：水化产物填充了砂、石料等颗粒之间的间隙，并与其表面发生反应，形成胶凝体。
胶凝体可填充空隙，增加混凝土的致密性和强度。
3. 凝结硬化：随着水化反应的进行，混凝土中的水分逐渐减少，水与胶凝体反应生成硬化胶凝体。
硬化胶凝体的强度逐渐增加，使整个混凝土逐渐达到设计强度。
4. 干燥收缩：混凝土在硬化过程中会发生干燥收缩，因为水分逐渐蒸发，使混凝土体积变小。
这可能会导致混凝土出现裂缝，因此需要采取措施来控制干燥收缩。
5. 添加剂作用：混凝土中的添加剂可以改善混凝土的工作性能、提高强度、改变硬化过程等，进一步优化混凝土的工作原理。
总的来说，混凝土的工作原理是通过水泥的水化反应和硬化过程，以及砂、石料等颗粒与水化产物的填充与反应，形成一种坚实的工程材料，具有一定的强度和耐久性。
第二篇第二章第六节水泥浆体凝结硬化
根据公式得知牛顿液体得切变速度D与切变应力S 之间如下图所示,呈直线关系且直线经过原点。
(a)牛顿流动
二、非牛顿流动
实际上大多数液体不符合牛顿粘度定律,如高分子溶液、 胶体溶液、乳剂、混悬剂、软膏以及固-液得不均匀体系 得流动。把这种不遵循牛顿粘度定律得物质称为非牛顿流 体,这种物质得流动现象称为非牛顿流动。
随后,水化继续进行,从溶液中析出新得晶体和水化硅酸钙凝胶不断充满在结构 得空间中,水泥浆体得强度也不断得到增长。
4、 三阶段理论
F、W、 Locher提出该理论。实际上,该理论与前面介绍凝 聚-结晶理论比较接近。
将水泥得凝结硬化分为三个阶段,即水泥浆悬浮体结构阶 段、水泥浆凝聚结构阶段、水泥浆得凝聚、结晶结构阶段, 或分别称为诱导期、凝结期和硬化期。(P74图2-2-6-3)。
1、 在单位液层面积(A)上施加得使
y
各液层间产生相对运动得外力称为
剪切应力,简称剪切力(sheari g
force),单位为N/m2,以S表示。
2、剪切速度(rate of shear),单位 为S-1,以D表示。
第二部分 流变性质
一、牛顿流动
牛顿粘度定律:纯液体和多数低分子溶液在层流条件下得
剪切应力(S)与剪切速度(D)成正比。遵循该法则得液体为
在不同物理条件下(如温度、压力、湿度、辐射、电磁场等),以应力、 应变和时间得物理变量来定量描述材料得状态得方程,叫作流变状态方 程或本构方程。
材料得流变特性一般可用两种方法来模拟,即力学模型和物理模型。
➢ 流动主要表示液体和气体得性质。流动得难易与物质本 身具有得性质有关,把这种现象称为粘性(Viscosity)。流动 也视为一种非可逆性变形过程。
硅酸盐水泥的水化和硬化
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:
水泥凝结硬化的四个阶段
水泥凝结硬化的四个阶段
1、水泥加入水后，水泥颗粒外表会发生剧烈的水化反应，开始生成水化物。
2、随着水泥水化反应的不断进行，水泥颗粒表层会形成一层半透明的膜层，减少了外部水的渗入，降低水化反应速度，这一过程被称为休止期。
3、水化反应不断增加，膜层厚度也不断增加，水泥颗粒之间相互年节，形成了网状结构的混凝土，浆体的可塑性也降低，逐渐失去了流动性并且开始凝结，但是没有强度，这一过程被称为凝结期。
4、在整个胶凝体和晶体发展过程中，水化反应促使网状结构中的细孔不断被填充，结构逐渐紧缩，当具有了一定的强度，也就是水泥凝结开始，知道完全收缩，凝结终了，这一过程被称为硬化期。
扩展资料
混凝土在凝结硬化过程中龄期与强度的关系
在正常养护的条件下，砼强度将随龄期的增长而不断发展，最初7~14d内强度发展较快，以后逐渐缓慢，28d达到设计强度，并根据28d抗压强度确定砼的强度等级。
28d后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。
普通水泥制成的砼，在标准养护条件下，砼强度的发展大致与其龄期的常用对数成正比关系（龄期不少于3d）。
由所测砼早期强度，估算其28d龄期的强度。
由砼的28d强度，推算28d前后砼达到某一强度需要的天数，如确定砼拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂日期。
一般情况下，普通砼在35d后的强度增长极小。
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摘要：一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.熟料的制备2.水泥的生成3.水泥浆体的凝结4.硬化过程二、硅酸盐水泥的特点1.硬化速度适中2.强度高3.耐久性好4.适应性强5.环境友好性正文：硅酸盐水泥是一种广泛应用于建筑行业的胶凝材料。
其凝结硬化过程与特点如下：一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.熟料的制备：硅酸盐水泥的制备过程始于矿山开采，将开采出的石灰石、粘土等原料进行混合、粉碎，并加热至高温，形成熟料。
2.水泥的生成：将熟料与石膏按一定比例混合，经过磨碎、筛选，得到硅酸盐水泥。
3.水泥浆体的凝结：当水泥与水混合时，水泥中的硅酸盐矿物与水发生水化反应，生成具有粘性的水泥浆体。
随着水化反应的进行，浆体逐渐凝结，形成凝胶体。
4.硬化过程：在水泥浆体凝结的基础上，水泥中的硅酸盐矿物不断水化，形成水化硅酸钙（CSH）凝胶。
这种凝胶具有很高的强度和耐久性，随着时间的推移，硬化过程逐渐完成。
二、硅酸盐水泥的特点1.硬化速度适中：硅酸盐水泥的硬化速度适中，有利于施工操作。
在正常条件下，水泥浆体在拌和水后约30分钟开始凝结，12小时内达到一定强度。
2.强度高：硅酸盐水泥具有较高的早期和后期强度，能满足不同工程结构对抗压强度的要求。
3.耐久性好：硅酸盐水泥硬化后，其水化产物具有良好的抗侵蚀性、抗渗透性、抗碳化性，使建筑物具有较好的耐久性。
4.适应性强：硅酸盐水泥在不同环境下均能保持良好的性能，适用于多种工程结构，如混凝土、砂浆等。
5.环境友好性：硅酸盐水泥生产过程中，采用低碳、环保的生产工艺，有利于减少环境污染。
综上所述，硅酸盐水泥以其优良的性能在建筑行业中得到广泛应用。
硬化水泥浆体的组成与结构及其性质
（3）水灰比
水灰比对徐变的影响，定性的评论是水灰比越大，徐变也愈大。
（4）温度
在荷载作用期间，环境混度活化徐变变形。
其他如湿度，养护条件，水泥组成等同样也会影响硬化水泥浆体的徐变。
16
03
硬化水泥浆体性质
3.3 硬化水泥浆体的渗透性
在水力梯度作用下，水作为典型的均质流体，流过多孔介质（
THE MAIN CONTENTS
01
03
概述
02
硬化水泥浆体组成与结构
硬化水泥浆体的性质
2
01 概述
1.1硬化水泥浆体
硬化水泥浆体是非均质的多相体系，由各种水化产物和残存熟料所构成的固相以
及存在于空隙中的水和空气组成，所以是固-液-气三相多孔体。它具有一定的机械强
度和空隙率，而外观和其他性能则与天然石材相似，因此通常又称之为水泥石。
水化产物和残存熟料－固相
非均质的多相体系
孔隙中的水－液相
三相多孔体
孔隙中的空气－气相
3
01 概述
1.2 水泥硬化机理
硬化机理
产生凝结硬化的原因
水化硬化过程
结晶理论
水化反应生成晶体
相互交叉联结
溶解－沉淀过程：熟料矿物溶解于
水，与水发生水化反应，产物溶解
度更小，结晶沉淀。
胶体理论
水化反应生成大量胶体，由于干燥或 局部化学反应：熟料矿物不溶于水，
泥浆体强度的函数。
抗压强度
= , +
m------经验直线的斜率
B------- 轴上的截距
12
03
硬化水泥浆体性质
（2）硬化水泥浆体的弹性模量
硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硬化水泥浆体的组成主要包括水泥、水和外加剂。
水泥是硬化水泥浆体的胶凝材料，通常使用的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和高性能水泥等。
水是用来调节水泥浆体的流动性和达到适当的可操作性。
外加剂则用于调整硬化水泥浆体的工作性能，如缓凝剂、加速剂和减水剂等。
硬化水泥浆体的结构主要是由水泥胶体、水泥石、骨料等组成。
水泥胶体是指水泥颗粒与水的反应产物，它是水泥浆体中起到胶结和充填作用的关键组分。
水泥石是由水泥胶体与骨料颗粒相互结合而形成的坚固网状结构，它能够固定骨料颗粒，提高硬化水泥浆体的强度。
骨料是硬化水泥浆体中的颗粒状填料，它可以分为细骨料和粗骨料，用于增加硬化水泥浆体的体积和强度。
硬化水泥浆体的性质主要包括塑性、可流性、强度、耐久性等。
塑性是指硬化水泥浆体在施工过程中可以正常变形而不破坏其连通性和稳定性的能力。
可流性是指硬化水泥浆体在施工过程中能够较好地流动，填充空间的能力。
强度是指硬化水泥浆体在一定的压力和剪切力下具有抵抗破坏的能力，它决定了硬化水泥浆体的承载能力和耐久性。
耐久性是指硬化水泥浆体在不同的环境条件下，如湿热、冻融循环、化学腐蚀等环境的侵蚀下能够保持较好的工程性能和使用寿命。
总之，硬化水泥浆体的组成和结构以及性质对于混凝土的制备和应用有着重要的影响。
通过对硬化水泥浆体的研究和理解，可以优化混凝土配合比，提高混凝土的工作性能和力学性能，从而满足不同工程的需求。
混凝土凝固的机理
混凝土凝固的机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。
简述水泥凝结硬化的四个阶段
简述水泥凝结硬化的四个阶段水泥凝结硬化是水泥工程施工中一个重要的过程，也是高质量工程的关键所在，各种水泥作业依靠其硬化过程来维持作业及工程的质量。
水泥凝结硬化的过程有4个阶段，即开始阶段、细化阶段、凝结阶段和硬化阶段。
开始阶段是水泥凝结硬化的第一阶段，它被称为初始凝结。
在这一阶段，水泥浆混合料的混合均匀会形成一个完整的混凝土系统，并通过释放气体和分散混凝土组份形成一个外观上的混凝土抛光。
初始凝结的最佳温度一般在18-20℃，在此温度范围内水泥凝结反应最快，适当的间接加热可以促进反应。
细化阶段是水泥凝结硬化的第二阶段。
在细化阶段，混凝土会收缩，硬度也会增加。
熟化期主要是混凝土表浅部分发生细化，水泥凝结和硬化反应过程中产生的热量可带动混凝土表表面温度上升。
在此期间，混凝土被加压和紧凑，水泥凝结和硬化也会受到改善。
凝结阶段是水泥凝结硬化的第三阶段，又称为凝固阶段。
在这一阶段，水泥的凝结和硬化反应会加快，表面的细化现象也将消失，变为比较平滑。
凝结阶段期间，混凝土的硬度增强，收缩量也有所减少，它的抗压强度和机械性能也会得到改善。
硬化阶段是水泥凝结硬化的最后一阶段，也是水泥凝结硬化过程中最关键的阶段之一。
硬化期间，水泥和骨料之间的相互作用会使混凝土的比表面积和硬度继续增加，同时，水泥凝结硬化反应中产生的热量会把混凝土的局部温度提高，这可以促进水泥凝结硬化反应的进行，从而获得更高的性能和抗压强度。
水泥凝结硬化的4个阶段，也就是初始凝结阶段、细化阶段、凝结阶段和硬化阶段，是水泥工程施工中一个重要的过程，对于提高混凝土施工质量具有重要意义。
要想获得较高品质的混凝土，就必须在施工施工前对水泥凝结硬化的4个阶段有一定的了解。
只有掌握这4个阶段的正确操作方法，才能保证施工的质量，而正是这些高质量的工程维持了水泥工程的可持续性发展。
综上所述，水泥凝结硬化的4个阶段是水泥工程施工中一个必不可少的过程，它不仅对于提高混凝土施工质量至关重要，而且是提供稳定的工程质量的基础。
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。
叙述水泥的凝结硬化过程
水泥的凝结硬化过程是一个复杂的物理化学过程，主要包括以下步骤：
水泥与适量的水混合后，开始形成一种可塑性的浆体，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状态。
这一阶段标志水泥开始凝结。
随后，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。
在这个过程中，水泥中的矿物成分会与水发生反应，生成水化物，这些水化物会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。
这个过程需要一定的时间来完成，通常需要几天到几周。
同时，这个过程也受到环境条件的影响，如温度和湿度。
在施工过程中，为了确保质量，需要在水泥浆体失去其可塑性之前完成施工。
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。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
水泥水化硬化过程
水泥水化硬化过程是指水泥与水发生化学反应，形成水化产物，使水泥浆体逐渐凝结和硬化的过程。
水泥水化硬化过程可以分为以下几个阶段：
1. 水化初期：水泥与水接触后，水化反应开始迅速进行。
水化反应主要是水泥中的硅酸盐矿物与水中的氢氧根离子（OH-）发生化学反应，生成硅酸钙凝胶和水化硅酸盐胶体。
在这个阶段，水泥浆体开始逐渐凝结，但仍然呈液态。
2. 凝结阶段：随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐凝结，变得更加粘稠。
硅酸钙凝胶和水化硅酸盐胶体逐渐形成，并填充水泥颗粒之间的空隙，使水泥浆体变得坚固。
在这个阶段，水泥浆体的强度开始增加。
3. 硬化阶段：水泥浆体逐渐变得坚硬，形成水泥石。
水化反应继续进行，水化产物的数量和密度增加，水泥石的强度不断提高。
在这个阶段，水泥石的强度会逐渐达到设计要求。
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、水泥与水的比例、温度、湿度等。
不同的水泥和水泥浆体配比可以产生不同的水化硬化过程和水泥石性能。
水泥的水化与凝结硬化原理
水泥的水化与凝结硬化原理概述水泥是一种常用的建筑材料，广泛应用于混凝土、砂浆等工程中。
水泥的水化与凝结硬化是指在水泥与水发生反应后形成的固体胶结材料逐渐变得坚固和硬化的过程。
本文将详细介绍水泥的组成、水化反应和凝结硬化原理。
水泥的组成水泥主要由以下几种主要成分组成： 1. 硅酸盐（C3S）：占总重量的40%~50%，是水泥中最主要的成分之一。
2. 硫铝酸盐（C3A）：占总重量的10%~15%，对于水化反应起到催化作用。
3. 铁铝酸盐（C4AF）：占总重量的5%~10%，对于提高水泥抗蚀性能起到重要作用。
4. 石膏（CaSO4·2H2O）：占总重量的2%~5%，主要用于调节水泥凝结时间和控制硫铝酸盐含量。
水泥的水化反应当水与水泥接触时，水泥中的主要成分开始发生水化反应。
水化反应是指水与水泥中的化合物发生化学反应，生成新的化合物和胶凝体。
水化反应的过程1.溶解：水中的离子（如氢氧根离子OH-）与水泥中的离子（如钙离子Ca2+）发生溶解作用，形成溶液。
2.沉淀：溶液中的离子逐渐与水泥中的硅酸盐、硫铝酸盐等成分结合，形成固体颗粒。
3.胶凝：固体颗粒逐渐形成胶凝体，即新生成的石灰石胶凝体（C-S-H）。
水化反应的主要产物1.硅酸钙凝胶（C-S-H）：是水泥石中最主要的产物，占总重量的50%~60%。
它具有胶状结构和高强度特性，在硬化过程中起到胶结材料的作用。
2.砂岩石灰石（CH）：是水泥石中次要产物之一，占总重量的15%~20%。
它具有较低的强度和较高的溶解性。
3.钙矾土（AFt）：是水泥石中次要产物之一，占总重量的10%~15%。
它具有较高的强度和较低的溶解性。
凝结硬化原理水泥在水化反应后逐渐凝结硬化，形成坚固的胶结材料。
凝结硬化过程可以分为初凝和终凝两个阶段。
初凝阶段初凝阶段是指水泥浆体开始变得粘稠，并且无法再进行流动。
这个过程通常在30分钟到2小时内完成，具体时间取决于温度、水泥类型和掺合材料等因素。
基础知识辅导：硅酸盐水泥凝结、硬化过程
3.2硅酸盐⽔泥凝结、硬化过程凝结：⽔泥加⽔拌和最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性的过程称为凝结。
硬化：⽔泥凝结后，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。
从整体来看，凝结与硬化是同⼀过程中的不同阶段，凝结标志着⽔泥浆体失去流动性⽽具有⼀定塑性强度。
硬化则表⽰⽔泥浆体固化后所建⽴的结构具有⼀定机械强度。
有关⽔泥凝结、硬化过程，历来有不同的观点。
⽬前主要有结晶理论、胶体理论，以及在此基础上发展起来的各种理论和观点。
⽔泥的凝结、硬化过程是⼀个⾮常复杂的过程，实际上，⽔化过程中不同情况下会有不同的⽔化机理，不同的矿物在不同阶段，⽔化机理也不完全相同。
要更清晰地揭⽰⽔泥凝结、硬化的机理与过程，还有待于进⼀步研究。
硅酸盐⽔泥的⽔化产物包括结晶度较差似⽆定形的⽔化硅酸钙凝胶(C-S-H)、结晶良好的氢氧化钙、钙矾⽯、单硫型⽔化硫铝酸钙以及⽔化铝酸钙等晶体。
⽔泥⽔化产物本⾝的化学组成和结构影响着硬化浆体的性能，各种⽔化产物的形貌及其相对含量在很⼤程度上决定着相互结合的坚固程度，与浆体结构的强弱密切相关。
从⼒学性质看，物理结构有时⽐化学组成更有影响。
即使⽔泥品种相同，适当改变⽔化产物的形成条件和发展情况，也可使孔结构与孔分布产⽣⼀定差异，从⽽获得不同的浆体结构，性能也发⽣相应的改变。
硬化⽔泥浆体是⼀⾮均质的多相体系，由各种⽔化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的⽔和空⽓所组成，是固.液.⽓三相多孔体。
它具有⼀定的机械强度和孔隙率，⽽外观和其他性能⼜与天然⽯材相似，因此通常⼜称之为⽔泥⽯。
⽔泥⽯的结构相当复杂，⽽且不均匀，⽬前还不能完全阐明其结构的真相，只能从⽔泥⽯组成、形貌、构造等各个⽅⾯，从不同层次进⾏研究与理解。
下⾯我们简单说⼀下⽔泥⽯的的组成。
⽔泥⽯的组成：⽔泥浆硬化后的⽔泥⽯是由未⽔化的⽔泥颗粒、凝胶体的⽔化产物(C-S-H)、结晶体的⽔化产物(Ca(OH)2等)、以有未被⽔泥颗粒和⽔化产物所填满的原充⽔窨(⽑细孔和⽑细孔⽔)及凝胶体中的孔(凝胶孔)的组成。
硅酸盐水泥的水化过程讲解
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。
12
硅酸盐水泥的水化
? 硅酸盐水泥的水化过程
13
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
8
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
15
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！
9 硅酸盐水泥的水化和硬化
9.1 熟料单矿物的水化
三、铝酸三钙 (二) 有石膏 3．当石膏量再少(石膏: C3A＝1.0)，则钙矾石全部转换为 AFm，此时的水化产物只有AFm。
4．再少(石膏: C3A＜1.0)，钙矾石全部转换为AFm后，还 有C3A剩余，则C3A与单硫型水化硫铝酸钙反应生成单硫型固溶体
9.1 熟料单矿物的水化
918cs水化各阶段的化学过程和动力学过程时期反应阶段化学过程动力学过程早期诱导前期诱导期初始水解离子进入溶液继续溶解早期csh形成反应很快反应慢中期加速期减速期稳定水化产物开始生长水化产物继续生长微结构发展反应快反应变慢后期稳定期微结构逐渐密实反应很慢91二硅酸二钙1
9 硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥用适量的水拌合后，形成能砂石集料的可塑性浆体， 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。
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
9 硅酸盐水泥的水化和硬化
水化速度与矿物水化快慢有关； 强度与浆体结构形成有关。
水化－物质由无水状态变为含水状态，由低含水变为高含水， 统称为水化。 水解－物质加水分解的作用叫水解作用。 水泥孰料的水化作用包括水解作用。 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。
9 硅酸盐水泥的水化和硬化
为了更好地应用水泥，必须了解水化硬化过程的机理，以 便控制和改善水泥性能。但由于水泥熟料是多矿物的集合体， 与水的作用比较复杂，因而通常先研究水泥单矿物的水化，然 后再研究水泥总的水化和硬化过程。 各矿物与水的作用，称为“一次水化作用” 水化物之间的相互作用称“二次水化作用”
水泥的凝结硬化的名词解释
水泥的凝结硬化的名词解释水泥是一种常见的建筑材料，被广泛应用于各种建筑工程和基础设施的建设中。
而水泥的凝结硬化是指水泥与水反应生成水化产物，并在一定时间内逐渐增强其强度和硬度的过程。
1. 水泥成分及生产过程水泥的主要成分为石灰石和粘土，经过研磨和混合之后，通过高温煅烧而得。
在煅烧过程中，石灰石和粘土经过化学反应生成熟料，在经过适当的粉碎后形成水泥。
2. 水泥的凝结过程当水泥与水混合后，发生了水化反应。
水泥中的主要成分熟料与水反应生成水化硅酸钙和水化钙硅酸盐等水化产物。
这些水化产物在固化的过程中，不断增长和结晶，从而使水泥逐渐凝结和硬化。
3. 水泥的早期硬化在水泥与水混合后的最初阶段，水化反应开始进行，水泥的凝结过程因此得以启动。
在这个阶段，水泥的硬度逐渐增强，但尚未达到其最终的强度。
这个早期的硬化阶段通常持续数小时至数天。
4. 水泥的中期硬化随着时间的推移，水泥的硬度和强度进一步增强，进入了中期硬化阶段。
这个阶段持续时间较长，可能持续数周至数月。
在这个阶段，水泥逐渐达到了较高的强度和硬度。
5. 水泥的后期硬化水泥的后期硬化是指硬化过程的最后阶段。
在这个阶段，水泥的硬度和强度继续增强，但增长速度已经变得很慢。
这个过程可能需要数年时间才能完成。
6. 水泥的凝结硬化特性水泥的凝结硬化特性与环境条件有着密切的关系。
适宜的温度和湿度可以促进水泥的凝结和硬化过程，而极端的温度和湿度则可能对水泥的硬化产生不利影响。
此外，水泥的凝结硬化速度还受到水泥配比、水泥胶浆的浓度和添加剂等因素的影响。
总结：水泥的凝结硬化是指水泥与水发生水化反应并逐渐增强强度和硬度的过程。
它经历了早期、中期和后期三个阶段，持续时间从数小时至数年不等。
水泥的凝结硬化特性受到多种因素的影响，包括环境条件、水泥配比和添加剂。
了解水泥的凝结硬化过程和特性有助于合理使用水泥，并确保建筑结构的稳定和耐久性。
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第三阶段，是指24h之后，直到水化结束。在一般情况下，石膏已经 耗完，所以钙矾石开始转化为单硫型水化硫铝酸钙，还可能会形成 C4(A 、 F)H13, 随 着 水 化 进 行 ， C-S-H 、 Ca(OH)2 、 C3A 、 C4(A 、 F)H13 等水化产物的数量不断增加，结构更趋致密，强度相应提高。
第一阶段，大约在水泥拌水起到初凝时为止，C3S和水迅速反应生成 Ca(OH)2饱和溶液，并从中析出Ca(OH)2晶体。同时，石膏也很快进入 溶液和C3A反应生成微小的钙矾石晶体。在这一阶段，由于水化产物 尺寸细小，数量又少，不足以在颗粒间架桥相联，网状结构未能形成， 水泥浆呈塑性状态。
第二阶段，大约从初凝起至24h为止，水泥水化开始迅速，生成较多 的Ca(OH)2和钙矾石晶体。同时水泥颗粒上长出纤维状的C-S-H。在这 个阶段，由于钙矾石晶体的长大以及C-S-H的大量形成，产生强（结 晶的、）、弱（凝聚的）不等的接触点，将各颗粒初步连接成网，而 使水泥浆凝结，随着接触点数目的增加，网状结构不断加强，强度相 应增长，原来剩留在颗粒间空间中的非结合水，就逐渐被分割成各种 尺寸的水滴，填充在相应大小的空隙之中。
水泥水化初期生成了许多胶体大小范围的晶粒如CSH(B)和一些大的晶粒如 Ca(OH)2包裹在水泥颗粒表面，它们这些细小的固相质点靠极弱的物理引力 使彼此在接触点处粘结起来，而连成一空间网状结构，叫做凝聚结构。由于 这种结构是靠较弱的引力在接触点进行无秩序地连结在一起而形成的，所以 结构的强度很低而有明显的可塑性。（即凝聚为主）
流变学发展简史：
流变学出现在20世纪20年代。学者们在研究橡胶、塑料、混凝土等材 料的性质过程中，发现使用古典弹性理论、塑性理论和牛顿流体理论 已不能说明这些材料的复杂特性，于是就产生了流变学的思想。英国 物理学家麦克斯韦和开尔文很早就认识到材料的变化与时间存在紧密 联系的时间效应。
麦克斯韦在1869年发现，材料可以是弹性的，又可以是粘性的。对于 粘性材料，应力不能保持恒定，而是以某一速率减小到零，其速率取 决于施加的起始应力值和材料的性质。这种现象称为应力松弛。许多 学者还发现，应力虽然不变，材料棒却可随时间继续变形，这种性能 就是蠕变或流动。
第六节 水泥浆体凝结硬化
6-1 凝结硬化理论 硬化定义： 水泥与水拌和后，形成的浆体最初具有可
塑性和流动性。随着时间的推迟、水化反 应的不断进行，浆体逐渐失去流动能力， 转变成具有一定强度的石状体，这个过程 称作水泥凝结硬化。
二、水泥凝结硬化原理
与结晶理论的差别：不需要经过矿物溶解于水的阶段，而 是固相直接与水反应生成水化产物，即所谓局部化学反应。 然后，通过水分的扩散作用，使反应界面由颗粒表面向内 延伸，继续进行水化。所以，凝结硬化是胶体凝聚成刚性 凝胶的过程。
缺点：不能完整地说明水化过程。
3. 凝聚-结晶理论
列宾捷尔最先提出该理论。
要回答两个问题： （1）水泥的水化如何先后进行，即各种水化产物如何先
后出现。 （2）各种小的水化产物粒子如何连接成整体（如网状结
构）（注：只要能连接成整体，那么就能将粗或细的集料 包裹在其中）
水泥凝结硬化理论
1. 结晶理论 2. 胶体理论 3. 凝聚-结晶理论 4. 三阶段理论
1. 结晶理论
凝聚-结晶理论和三阶段理论的异同？
6-2 水泥浆体的流变性质
第一部分 流变学简介 第二部分 流变性质 第三部分 流变学模型
第一部分 流变学简介
定义：流变学是力学的一个新分支，它主要研究物理材料 在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关 的变形和流动的规律。
一般不包括对于符合虎克定律的弹性体以及符合牛顿流体 定律的流体（常见的包括水和空气）的研究。
缺点：难以理解溶解、扩散、凝聚过程没有干扰。因为水泥浆体中的 水量有限，生成物难以扩散，在颗粒表面凝聚后，阻止颗粒进一步与 水接触，就不存在溶解的条件。
2. 胶体理论
1892年，W. Michaelis提出胶体理论。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”而失 水，从而使胶体硬化。
随后，水化继续进行，从溶液中析出新的晶体和水化硅酸钙凝胶不断充满在 结构的空间中，水泥浆体的强度也不断得到增长。
4. 三阶段理论
F.W. Locher提出该理论。实际上，该理论与前面介绍凝 聚-结晶理论比较接近。
将水泥的凝结硬化分为三个阶段，即水泥浆悬浮体结构阶 段、水泥浆凝聚结构阶段、水泥浆的凝聚、结晶结构阶段， 或分别称为诱导期、凝结期和硬化期。（P74图2-2-6-3）。
经过长期探索，人们终于得知，一切材料都具有时间效应，于是出现 了流变学。
流变学研究内容
流变学研究内容是各种材料的蠕变和应力松弛的现象、屈服值以及材 料的流变模型和本构方程。
当作用在材料上的剪应力小于某一数值时，材料仅产生弹性形变；而 当剪应力大于该数值时，材料将产生部分或完全永久变形。则此数值 就是这种材料的屈服值。屈服值标志着材料有完全弹性进入具有流动 现象的界限值，所以又称弹性极限、屈服极限或流动极限。
1882年H. Lechateier提出结晶理论。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。
水泥水化、硬化的过程如下：水泥中各熟料矿物首先溶解于水，与水 反应，生成的水化产物由于溶解度小于反应物，所以结晶沉淀出来。 随后熟料矿物继续溶解，水化产物不断结晶沉淀。沉淀后水化产物的 结晶交联而凝结、硬化。