C3S水化特性
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基体质 早期产物 内部(产物)
显粒子
后期产物
形貌名称
Ⅰ型C-S-H (针状)
形成时间 扩散控制阶段
Ⅱ型C-S-H (网状)
诱导期期间
Ⅲ型C-S-H (等大或扁平)
中间阶段，开始2-3周
Ⅳ型C-S-H (球状)
后阶段，几周-几个月
实用精品课件PPT
Ca(OH)2/CH
钙 氧
占浆体固体体积的20%~25%。层状结构、结构层内为离 子键，结构层之间为氢键，片状晶体。由于CH的结构和形状， 决定了它对水泥石的强度贡献很少。其层间较弱的联结，可能 是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。
间时已降间过的趋，基阶于水本段稳泥（定相石1，当2开~水2于始4化h硬诱）完化导，全。水受期化扩的作散结用速束逐率。渐控受制扩。
散速率控制。
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3、C3S的水化诱导期产生机理 硬化浆体的性能与水化早期浆体结构形成密切相
关，诱导期的终止时间与浆体的初凝时间相关，而终 凝大致发生在加速期的终止阶段。
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A、CH的作用
是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的 重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要 前提。
C-S-H 10.4
水泥水化产物稳定存在的pH临界值
C-A-H AFt、AFm CH
11.4
10.7
12.23
钢筋钝化膜 11.5
实用精品课件PPT
B、CH的不利影响
属于层状结构，易于产生层状解理，大量存在于集料与 水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈 蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相 关)，被视为混凝土中的“薄弱环节” 。
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
C3S：硅酸三钙(50~70%) C2S：硅酸二钙(18~30%) C3A：铝酸三钙(5~12%) C4AF：铁铝酸四钙(5~8%) 其中：硅酸钙占70%以上
另外还有石膏相（CaSO4）和游离氧化钙（f-CaO）和碱 相（K2O＋Na2O）等。
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一、C3S、C2S和C3A的水化产物及特性
人们对于C3S早期水化进行的大量研究，主要是 围绕着形成诱导期的本质这个关键问题进行的。
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（1）保护膜假说（H.N.Stein等）
C3S在水化初期形成的水化物的Ca/Si高，逐渐在未水化 的C3S周围形成一个致密的保护膜层，从而阻碍了C3S的进一 步水化，使放热速率变慢，Ca2+向液相中溶出的速率降低， 并导致诱导期开始。当初始水化物由于相变等原因转化为渗 透性较好的二次水化物时，致使保护层区的渗透率提高，因 而水及溶出离子又逐渐通过膜层而使水化速率加快，导致诱 导期结束而进入加速期。
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C-S-H凝胶 占水泥水化产物的70%；结晶度很差，是各维度
上都非常细小的，属于胶体尺寸范围(小于1微米)的粒 子组成。其是水泥基材料强度的来源和耐久性的保障。
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C-S-H凝胶的分类： 无确定组成，无定形的材料，产物的生成形态多变(4种)。
微观结构名称
未名物 开始几天 外部(产物)
思考题：如何设计低水化热硅酸盐水泥？？？？？
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3、 抗压强度
在水泥混凝土中作用： C3S早期强度来源； Fra Baidu bibliotekC2S后期强度来源。
C3S＞C2S＞C3A＞C4AF
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4、 耐化学侵蚀性
需要掌握的知识
1、 C3S、C2S与C3A的水化产物及特性；
√ 2、C3S、C2S与C3A水化特性的区别；
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2、 C3A (1) 化学反应
石膏存在： C3A＋3CSH2(石膏)＋26H ＝ C6AS3H32
钙矾石(AFt)
石膏不足： C6AS3H32 ＋ 2C3A＋4H ＝ 3C4ASH12 单硫型硫铝酸盐(AFm)
C3 A 3CaO Al2O3 CSH2 CaSO4 2H2O
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三、C3S的水化过程 1、研究方法
用电子显微镜观察水化产 物的生成形态
用分析化学方法测定C3S 浆体中液相内的[Ca2+]的
浓度和pH值 利用量热计来测量C3S加
水后的水化放热反应
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2、C3S的水化诱但过加而时导持诱2速增本程前续减~导4期大阶期时速稳h： ， 段期：间（期定反 出 即加 较：：水期应 现 告水 短水：反泥重 第 结后 ，化反应浆新 二 束立 在衰应速体加 个 （即1减速5快 放4率m发保期率~i， 热8生n极，持很h.反 峰内）急反低其塑应 。结，剧应，缓性速 在束此化速反慢）率 达。时学率应随 到，终反。随过时 峰凝应持时初程间顶时，间基续凝下本
3、C3S的水化过程。
AFm
AFm
AFm：六方薄板状或不规则花瓣状
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二、C3S、C2S与C3A水化的比较
1、 水化速度
C3A＞C4AF＞C3S＞C2S (24h：大约有65%的C3A水化，C3S水化50%左右)
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2、 放热量
大体积混凝土
冰
C3A＞C3S＞C4AF＞C2S(特别是早期)
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(2) C3A的水化产物 AFt
C-S-H
AFt的形成常常伴随着明显的体 积膨胀，水化期间，控制AFt的 形成，由此产生的膨胀是补偿收 缩水泥的基本原理
AFt：针棒状晶体
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AFt CH
AFm
需要掌握的知识
√ 1、C3S、C2S与C3A的水化产物及特性；
2、C3S、C2S与C3A水化特性的区别；
1、 C3S和C2S (1) 化学反应
C-S-H凝胶属无定形体， 不能用固定式表示。
C3S (C2S ) H C S H CH Q
C3S 3CaO SiO2 C2 S 2CaO SiO2 H H 2O CH Ca(OH )2
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(2) C3S和C2S的水化产物
3、C3S的水化过程。
C4AF＞C2S＞C3S＞C3A
5、 体积收缩 C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
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硅酸盐水泥的矿物组成中，C3S的质量分数占5070%，是水泥的主要矿物，研究C3S的水化，可以模拟 或指导水泥的水化。这也是科学研究中常用的研究方法 （层析法）。
水泥化学家把C3S水化模型作为水泥水化的模型。
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显粒子
后期产物
形貌名称
Ⅰ型C-S-H (针状)
形成时间 扩散控制阶段
Ⅱ型C-S-H (网状)
诱导期期间
Ⅲ型C-S-H (等大或扁平)
中间阶段，开始2-3周
Ⅳ型C-S-H (球状)
后阶段，几周-几个月
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Ca(OH)2/CH
钙 氧
占浆体固体体积的20%~25%。层状结构、结构层内为离 子键，结构层之间为氢键，片状晶体。由于CH的结构和形状， 决定了它对水泥石的强度贡献很少。其层间较弱的联结，可能 是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。
间时已降间过的趋，基阶于水本段稳泥（定相石1，当2开~水2于始4化h硬诱）完化导，全。水受期化扩的作散结用速束逐率。渐控受制扩。
散速率控制。
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3、C3S的水化诱导期产生机理 硬化浆体的性能与水化早期浆体结构形成密切相
关，诱导期的终止时间与浆体的初凝时间相关，而终 凝大致发生在加速期的终止阶段。
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A、CH的作用
是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的 重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要 前提。
C-S-H 10.4
水泥水化产物稳定存在的pH临界值
C-A-H AFt、AFm CH
11.4
10.7
12.23
钢筋钝化膜 11.5
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B、CH的不利影响
属于层状结构，易于产生层状解理，大量存在于集料与 水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈 蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相 关)，被视为混凝土中的“薄弱环节” 。
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
C3S：硅酸三钙(50~70%) C2S：硅酸二钙(18~30%) C3A：铝酸三钙(5~12%) C4AF：铁铝酸四钙(5~8%) 其中：硅酸钙占70%以上
另外还有石膏相（CaSO4）和游离氧化钙（f-CaO）和碱 相（K2O＋Na2O）等。
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一、C3S、C2S和C3A的水化产物及特性
人们对于C3S早期水化进行的大量研究，主要是 围绕着形成诱导期的本质这个关键问题进行的。
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（1）保护膜假说（H.N.Stein等）
C3S在水化初期形成的水化物的Ca/Si高，逐渐在未水化 的C3S周围形成一个致密的保护膜层，从而阻碍了C3S的进一 步水化，使放热速率变慢，Ca2+向液相中溶出的速率降低， 并导致诱导期开始。当初始水化物由于相变等原因转化为渗 透性较好的二次水化物时，致使保护层区的渗透率提高，因 而水及溶出离子又逐渐通过膜层而使水化速率加快，导致诱 导期结束而进入加速期。
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C-S-H凝胶 占水泥水化产物的70%；结晶度很差，是各维度
上都非常细小的，属于胶体尺寸范围(小于1微米)的粒 子组成。其是水泥基材料强度的来源和耐久性的保障。
实用精品课件PPT
C-S-H凝胶的分类： 无确定组成，无定形的材料，产物的生成形态多变(4种)。
微观结构名称
未名物 开始几天 外部(产物)
思考题：如何设计低水化热硅酸盐水泥？？？？？
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3、 抗压强度
在水泥混凝土中作用： C3S早期强度来源； Fra Baidu bibliotekC2S后期强度来源。
C3S＞C2S＞C3A＞C4AF
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4、 耐化学侵蚀性
需要掌握的知识
1、 C3S、C2S与C3A的水化产物及特性；
√ 2、C3S、C2S与C3A水化特性的区别；
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2、 C3A (1) 化学反应
石膏存在： C3A＋3CSH2(石膏)＋26H ＝ C6AS3H32
钙矾石(AFt)
石膏不足： C6AS3H32 ＋ 2C3A＋4H ＝ 3C4ASH12 单硫型硫铝酸盐(AFm)
C3 A 3CaO Al2O3 CSH2 CaSO4 2H2O
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三、C3S的水化过程 1、研究方法
用电子显微镜观察水化产 物的生成形态
用分析化学方法测定C3S 浆体中液相内的[Ca2+]的
浓度和pH值 利用量热计来测量C3S加
水后的水化放热反应
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2、C3S的水化诱但过加而时导持诱2速增本程前续减~导4期大阶期时速稳h： ， 段期：间（期定反 出 即加 较：：水期应 现 告水 短水：反泥重 第 结后 ，化反应浆新 二 束立 在衰应速体加 个 （即1减速5快 放4率m发保期率~i， 热8生n极，持很h.反 峰内）急反低其塑应 。结，剧应，缓性速 在束此化速反慢）率 达。时学率应随 到，终反。随过时 峰凝应持时初程间顶时，间基续凝下本
3、C3S的水化过程。
AFm
AFm
AFm：六方薄板状或不规则花瓣状
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二、C3S、C2S与C3A水化的比较
1、 水化速度
C3A＞C4AF＞C3S＞C2S (24h：大约有65%的C3A水化，C3S水化50%左右)
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2、 放热量
大体积混凝土
冰
C3A＞C3S＞C4AF＞C2S(特别是早期)
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(2) C3A的水化产物 AFt
C-S-H
AFt的形成常常伴随着明显的体 积膨胀，水化期间，控制AFt的 形成，由此产生的膨胀是补偿收 缩水泥的基本原理
AFt：针棒状晶体
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AFt CH
AFm
需要掌握的知识
√ 1、C3S、C2S与C3A的水化产物及特性；
2、C3S、C2S与C3A水化特性的区别；
1、 C3S和C2S (1) 化学反应
C-S-H凝胶属无定形体， 不能用固定式表示。
C3S (C2S ) H C S H CH Q
C3S 3CaO SiO2 C2 S 2CaO SiO2 H H 2O CH Ca(OH )2
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(2) C3S和C2S的水化产物
3、C3S的水化过程。
C4AF＞C2S＞C3S＞C3A
5、 体积收缩 C3A＞C3S＞C4AF＞C2S
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硅酸盐水泥的矿物组成中，C3S的质量分数占5070%，是水泥的主要矿物，研究C3S的水化，可以模拟 或指导水泥的水化。这也是科学研究中常用的研究方法 （层析法）。
水泥化学家把C3S水化模型作为水泥水化的模型。
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