硅酸盐水泥孰料组成及其水化 混凝土
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硅酸三钙 3CaO·SiO2 可简写为C3S； 硅酸二钙 2CaO·SiO2 可简写为C2S； 铝酸三钙 3Ca0·AI2O3 可简写为C3A； 铁相固溶体 以铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3作为代表 式，简写成C4AF。 此外，还有少量游离氯化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化 镁)、含碱矿物及玻璃体。
C4AH13+ C2AH8
2C3AH6+9H
铝酸三钙水化
在温度高于35℃时，C3A会直接生成C3AH6； 由于C3A本身水化热很大，使颗粒表面温度高于35℃，
因此C3A水化时往往直接生成C3AH6。 C3A + 6H2O C3AH6
这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！ 避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO42H2O
硅酸盐水泥熟料组成
60
各 孰
50
料 矿
40
物
含
30
低
量
波
20
高
动
范
10
围
0
C3S
C2S
C3A C4AF
硅酸盐水泥熟料组成
硅酸三钙 C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，含量为50%左右。
在熟料中，C3S以含有少量氧化镁、铝、铁的固溶体形 式存在。 C3S凝结时间正常。水化较快，放热多。粒径40～ 50um早强高，且后期强度增进率大，28d强度可达一 年强度的70％～80％。
铝酸三钙水化
铝酸三钙与水反应迅速，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。在常温，其水化 反应依下式进行：
2(3CaO • AL2O3 ) 27 H 2O 4CaO • Al2O3 •19H 2O 2CaO • Al2O3 • 8H 2O
C4AH19在低于85％的相对湿度会失去6个摩尔的结晶水 而成为C4AH13 ，C4AH13和C2AH8，常温下处于介稳状 态，有：
水硬性胶凝材料：拌水后 既能在空气中硬化，又能 在水中硬化。各种水泥
水泥
什么是水泥？ 凡细磨材料，加入适量水后可成塑性浆体，既能
在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材 料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通 称为水泥。
硅酸盐水泥
定义：
凡是由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿 渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅 酸盐水泥。
铝酸三钙水化
在有石膏存在的条件下：
C3A与石膏反应形成水化硫铝酸钙—钙矾石晶体，并 放出大量热：
C3A+ 3CŜ·H2+25H C3A·3CŜ·H31 + 300 cal / g (1)
(钙钒石)
石膏消耗完后， C3A直接水化形成C3AH6：
硅酸盐水泥熟料组成
硅酸二钙 C2S在熟料中含量一般为20％左右，熟料中硅酸二钙
也不是以纯的形式存在，而是与少量MgO、AL2O3、 R2O等形成固溶体。 凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较
高，水化热较小，抗水性较好。
硅酸盐水泥熟料组成
铝酸钙，铝酸钙主要是铝酸三钙。 C3A在熟料中的潜在含量为7%～15%。C3A水化迅速， 放热多，凝结很快.若无石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。 硬化快，强度3d内就发挥出来。
硅酸盐水泥熟料组成
化学组成
硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、AL2O3，和Fe2O3四 种氧化物组成，其含量总和通常都在95％以上。
四种氧化物含量的波动范围为 ：
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
62％-67％ 20％-24％ 4％-7％ 2.5％-6.0％
硅酸盐水泥熟料组成
矿物组成 硅酸盐水泥孰料主要有以下四种矿物：
水化反应方程式：
3CaO • SiO2 nH2O xCaO • SiO2 • yH2O (3 x)Ca(OH )2
缩写为： C3S nH C S H (3 x)CH 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。
硅酸三钙的水化
硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程具体可分为五 个阶段：
Ⅰ型硅酸盐水泥（P.I）： 不掺混合材料
硅酸盐水泥
Ⅱ型硅酸盐水泥（P.Ⅱ）： 掺特定混合材料
普通硅酸盐水泥（P.O）
普通硅酸盐水泥
定义： பைடு நூலகம்硅酸盐水泥熟料、6%-15%混合材料、适量石膏磨
细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称 普通水泥)，代号P.O。 混合材料：
掺活性混合材料时，最大掺入量不得超过15%．掺非 活性混合材料时最大掺量不超过水泥质量10%。
铁相固溶体 铁相固溶体在熟料中的潜在含量为10%～18%。在熟料 中，其成分接近C4AF，故多用C4AF代表熟料中铁相的 组成。
水化
熟料矿物水化的原因 熟料矿物中钙离子的氧离子结构的不稳定，晶体结构有 “空洞”，因而易于起水化反应。
C3S的结构中钙离子的配位数为6，但配位不规则，有5 个氧离子集中在一侧而另一侧只有1个氧离子，在氧离 子少的一侧形成“空洞”，使水容易进入与它反应。
目录
胶凝材料及水泥简介 硅酸盐水泥组成 水泥的水化和硬化 水泥混凝土简介 聚合物改性水泥混凝土
胶凝材料
定义：在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石 状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复 合固体的物质
有机胶凝材料：沥青和各种树脂等。
胶凝材料
无机胶凝材料
非水硬性胶凝材料： 石灰等
硅酸三钙的水化
1、初始水解期 2、诱导期 3、加速期 4、衰减期 5、稳定期
硅酸二钙的水化
C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢，其水化反 应方程式可表示为：
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x) Ca(OH)2
C2S所形成的水化硅酸钙在C／S和形貌方面与C3S批生 成都无大区别，故也称C-S-H凝胶。但CH生成量比 C3S少，结晶也比C3S的粗大些。
水化
C2S中钙离子的配位数有一半是6，一半是8，配位不规 则，也不稳定，可以水化，但速度较慢。
C3A的晶体结构中，钙离子周围的氧离子排列极不规则， 结构有巨大的“空洞”，故水化很快。
C4AF中钙的配位数为10与6，结构也有“空洞”，故也 易水化。
各矿物的水化反应
硅酸三钙 硅酸三钙在水泥熟料中的含量高，因此它的水化作用、 产物及其所形成的结构对硬化水泥浆体的性能有很重 要的影响。
C4AH13+ C2AH8
2C3AH6+9H
铝酸三钙水化
在温度高于35℃时，C3A会直接生成C3AH6； 由于C3A本身水化热很大，使颗粒表面温度高于35℃，
因此C3A水化时往往直接生成C3AH6。 C3A + 6H2O C3AH6
这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！ 避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO42H2O
硅酸盐水泥熟料组成
60
各 孰
50
料 矿
40
物
含
30
低
量
波
20
高
动
范
10
围
0
C3S
C2S
C3A C4AF
硅酸盐水泥熟料组成
硅酸三钙 C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，含量为50%左右。
在熟料中，C3S以含有少量氧化镁、铝、铁的固溶体形 式存在。 C3S凝结时间正常。水化较快，放热多。粒径40～ 50um早强高，且后期强度增进率大，28d强度可达一 年强度的70％～80％。
铝酸三钙水化
铝酸三钙与水反应迅速，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。在常温，其水化 反应依下式进行：
2(3CaO • AL2O3 ) 27 H 2O 4CaO • Al2O3 •19H 2O 2CaO • Al2O3 • 8H 2O
C4AH19在低于85％的相对湿度会失去6个摩尔的结晶水 而成为C4AH13 ，C4AH13和C2AH8，常温下处于介稳状 态，有：
水硬性胶凝材料：拌水后 既能在空气中硬化，又能 在水中硬化。各种水泥
水泥
什么是水泥？ 凡细磨材料，加入适量水后可成塑性浆体，既能
在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材 料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通 称为水泥。
硅酸盐水泥
定义：
凡是由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿 渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅 酸盐水泥。
铝酸三钙水化
在有石膏存在的条件下：
C3A与石膏反应形成水化硫铝酸钙—钙矾石晶体，并 放出大量热：
C3A+ 3CŜ·H2+25H C3A·3CŜ·H31 + 300 cal / g (1)
(钙钒石)
石膏消耗完后， C3A直接水化形成C3AH6：
硅酸盐水泥熟料组成
硅酸二钙 C2S在熟料中含量一般为20％左右，熟料中硅酸二钙
也不是以纯的形式存在，而是与少量MgO、AL2O3、 R2O等形成固溶体。 凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较
高，水化热较小，抗水性较好。
硅酸盐水泥熟料组成
铝酸钙，铝酸钙主要是铝酸三钙。 C3A在熟料中的潜在含量为7%～15%。C3A水化迅速， 放热多，凝结很快.若无石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。 硬化快，强度3d内就发挥出来。
硅酸盐水泥熟料组成
化学组成
硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、AL2O3，和Fe2O3四 种氧化物组成，其含量总和通常都在95％以上。
四种氧化物含量的波动范围为 ：
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
62％-67％ 20％-24％ 4％-7％ 2.5％-6.0％
硅酸盐水泥熟料组成
矿物组成 硅酸盐水泥孰料主要有以下四种矿物：
水化反应方程式：
3CaO • SiO2 nH2O xCaO • SiO2 • yH2O (3 x)Ca(OH )2
缩写为： C3S nH C S H (3 x)CH 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。
硅酸三钙的水化
硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程具体可分为五 个阶段：
Ⅰ型硅酸盐水泥（P.I）： 不掺混合材料
硅酸盐水泥
Ⅱ型硅酸盐水泥（P.Ⅱ）： 掺特定混合材料
普通硅酸盐水泥（P.O）
普通硅酸盐水泥
定义： பைடு நூலகம்硅酸盐水泥熟料、6%-15%混合材料、适量石膏磨
细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥(简称 普通水泥)，代号P.O。 混合材料：
掺活性混合材料时，最大掺入量不得超过15%．掺非 活性混合材料时最大掺量不超过水泥质量10%。
铁相固溶体 铁相固溶体在熟料中的潜在含量为10%～18%。在熟料 中，其成分接近C4AF，故多用C4AF代表熟料中铁相的 组成。
水化
熟料矿物水化的原因 熟料矿物中钙离子的氧离子结构的不稳定，晶体结构有 “空洞”，因而易于起水化反应。
C3S的结构中钙离子的配位数为6，但配位不规则，有5 个氧离子集中在一侧而另一侧只有1个氧离子，在氧离 子少的一侧形成“空洞”，使水容易进入与它反应。
目录
胶凝材料及水泥简介 硅酸盐水泥组成 水泥的水化和硬化 水泥混凝土简介 聚合物改性水泥混凝土
胶凝材料
定义：在物理、化学作用下，能从浆体变成坚固的石 状体，并能胶结其他物料，制成有一定机械强度的复 合固体的物质
有机胶凝材料：沥青和各种树脂等。
胶凝材料
无机胶凝材料
非水硬性胶凝材料： 石灰等
硅酸三钙的水化
1、初始水解期 2、诱导期 3、加速期 4、衰减期 5、稳定期
硅酸二钙的水化
C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢，其水化反 应方程式可表示为：
2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x) Ca(OH)2
C2S所形成的水化硅酸钙在C／S和形貌方面与C3S批生 成都无大区别，故也称C-S-H凝胶。但CH生成量比 C3S少，结晶也比C3S的粗大些。
水化
C2S中钙离子的配位数有一半是6，一半是8，配位不规 则，也不稳定，可以水化，但速度较慢。
C3A的晶体结构中，钙离子周围的氧离子排列极不规则， 结构有巨大的“空洞”，故水化很快。
C4AF中钙的配位数为10与6，结构也有“空洞”，故也 易水化。
各矿物的水化反应
硅酸三钙 硅酸三钙在水泥熟料中的含量高，因此它的水化作用、 产物及其所形成的结构对硬化水泥浆体的性能有很重 要的影响。