水泥水化及硬化机理课件

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水泥水化硬化机理-课件

水泥水化硬化机理-课件

常压蒸汽养护(≤100℃)时的水化产物: 常压蒸汽养护( ℃ 时的水化产物:
C-S-H(Ⅱ) C4A C4F 不稳定,易转变为C3AH6 ,C3(AF)H6 AFt相分解为Afm相和CaSO4
(三),水化速度
水化速度的意义: 水化速度的意义: 水化速度影响水泥强度的发挥和安定性 安定性 表示方法: 表示方法: 水化速度: 水化速度:单位时间内的水化程度或水 化深度 水化程度: 水化程度:在一定的时间内水泥发生水 化作用的量和完全水化量的比值,以百 分率表示. 水化深度:水泥颗粒已水化层的厚度, 水化深度: 以微米表示. 直接法 测定方法: 测定方法:
从上述讨论可知:硬化水泥浆可看做由 硬化水泥浆可看做由 两部分组成: 两部分组成:一部分是水化产物胶粒形 成的网状结构及胶孔内的水, 成的网状结构及胶孔内的水,称为凝胶 另一部分是较大的毛细孔. 体,另一部分是较大的毛细孔.改变凝 胶体中水化产物的组成,形态, 胶体中水化产物的组成,形态,必然改 变硬化浆体的性能,其含量越大, 变硬化浆体的性能,其含量越大,强度 越高,反之,毛孔越多,强度越低. 越高,反之,毛孔越多,强度越低.
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

水泥水化及硬化机理

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。

水泥水化过程,机理35页PPT

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

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.

硅酸盐水泥的基本组成、水化和硬化机理(ppt 40页)

硅酸盐水泥的基本组成、水化和硬化机理(ppt 40页)

料的矿物组成。堆积密度为1000~1600kg/m3。
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度——水泥颗粒的粗细程度。对水泥性质 有很大影响。
水泥颗粒粒径一般在7~200μm范围内,颗粒愈 细,与水起反应的表面积就愈大,因而水化速 度较快,而且较完全,早期强度和后期强度都 较高。水泥颗粒过粗,则不利于水泥活性的发 挥,但水泥过细,在空气中的硬化收缩性较大, 生产成本也较高。
水灰比决定了水泥浆体的稠度,水灰比越大,则水泥浆体的 稠度越小(即越稀),凝结硬化也越慢。
三、影响水泥凝结和硬化的主要因素
4.水泥的水化程度
水灰比相同时,水化程度愈高,则水泥浆体中
水化产物愈多,凝结硬化也越快。
5.石膏掺量
节水泥石的膏凝(常结用硬C化aS速O4·度2。H2在O)磨是制水水泥泥的时缓,凝若剂不,掺能入调 少量石膏,则水泥浆凝结很快。当掺入少量石膏后, 硫酸钙将与水化铝酸钙作用,生成难溶的水化硫铝 酸钙晶体(钙矾石),减少了溶液中的铝离子,延缓 了水泥浆体的凝结速度,但石膏掺量必须适当,掺 入过多的石膏不仅缓凝作用不大,而且会引起凝结 硬化后的水泥石出现开裂。
游离 MgO过多;控制方法:压蒸法检验合格,或生 产控制, MgO含量≤5%
掺入的石膏过多,生产控制, SO3含量≤3.5%
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
6.强度及强度等级 强度是评价水泥质量、确定水泥强度等级的重要指标。
水泥强度除了与水泥矿物组成和细度有关外,还与水 灰比、试件制作方法、养护条件和龄期等因素有关。 根据现行国标(GB 17671-1999)中规定,水泥胶砂 强度检验方法是:
水泥的凝结硬化过程,也是水泥强度发展的过程。 水泥的水化是随着时间的延长而不断进行的,水化产 物也会不断增加并填充毛细孔,使毛细孔孔隙率减少, 凝胶孔孔隙率增大。水泥加水拌合后的前28d的水化 速度较快,强度发展也快,随后水化速度减慢,强度 增加幅度减小。

水泥凝固原理(精选课件)

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

《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。
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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。

水泥水化和硬化

水泥水化和硬化

(5)抗渗性好,抗冻性较差,抗碳化能力差,耐磨性
差。
水泥水化和硬化
5.粉煤灰硅酸盐水泥(粉煤灰水泥P.F)
由硅酸盐水泥熟料和20%~40%的粉煤灰及 适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料。
粉煤灰水泥的主要性能特点如下: (1)早期强度低,后期强度高。对温度敏感,适宜于
高温养护。 (2)水化热较低,放热速度慢。 (3)具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力 (4)需水量低,干缩率较小,抗裂性好。 (5)抗冻性较差,抗碳化能力差,耐磨性差。
②水泥浆的水灰比
❖ 水灰比:是指水泥浆中水与水泥的质量之比。
水灰比较大,此时水泥的初期水化反应得以充分进 行;但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远,颗粒 间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长,所以水 泥浆凝结较慢。
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。
❖ 因此水泥浆的水灰比过大时,会明显降低水泥
水泥水化和硬化
1.硅酸盐水泥的特性及应用
(4)水化热高。 不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节
蓄热法施工。 (5)抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多,故
水泥石的碱度不易降低,对钢筋的保护作用强。 适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。
(6)耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。 不适用于承受高温作用的混凝土工程。
❖ 水化热的益处与危害:
水化热有利于水泥的快硬,尤其是在冬天施工,但如果 水化热发散不均匀,容易在混凝土中引起裂缝,尤其是大 体积混凝土,更是如此。
❖ 水化热和放热速度的影响因素:
➢ 水泥矿物组成
➢ 水泥细度
水泥水化和硬化
问题?
1.为什么水泥颗粒越细,水化放热越快?
答: 水泥矿物的水化反应是放热反应,水泥颗粒越细,水 化反应速度越快。
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2.水化产物
• 常温下的主要水化产物:
水化硅酸钙
Ca(OH)2 水化硫铝(铁)酸钙固溶体:
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3
§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。
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4
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 ,
• 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。
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二.水化反应及水化产物 1.水化反应简图如下:
·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。
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◆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。
第八章 硅酸盐水泥的水化与硬化
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1
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 。
• 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。
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◆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
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二.C2S水化 C2S的水化过程与C3S相和C产3A物水与化C慢3A,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
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• 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。
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
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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。
1、 C3A单独水化 常温: C3A + 27H → C4AH19+C2AH8 相对湿度﹤85﹪时
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。
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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
(三硫型水化硫铝酸钙Aft,又称钙矾石)
• 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
· 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+CH+学1习交2流HPPT→2C3A(CS· CH)H12
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
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2.C3A在液相CaO浓度达饱和时 C3A + CH + 12H → C4AH13
C/S比为(0.8-1.5)C-S-H , 称为C-S-H(Ⅰ) ·〔 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)
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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)
3. 石膏不足时
→2C34C(A3(·AF·)F·)H·C13S+·HC132(A·F)·3CS·H32 +2CH + 20 H
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§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。
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