高性能水泥硬化的浆体结构与优化

• 强度随着孔隙率的增加而降低，且它们均有良好的线性相 关性。
不同浆体强度与孔隙率的关系
水泥浆体的收缩特征与机理及收缩补偿
普通水泥混凝土水化本身是一个体积缩减的过程，称为化 学收缩，在使用过程中，由于水分蒸发，水泥混凝土还会 发生干燥收缩，大气中的二氧化碳与水泥水化产物反应引 起炭化收缩。
自收缩是指水 泥浆体在恒温及 和外界无水分交 换的条件下，由 胶凝材料继续水 化引起自干燥而 造成的混凝土宏 观体积减小
高性能水泥硬化的浆体结构 与优化
张鑫 周强
目录
高性能水泥硬化的浆体结构特征
水泥浆体的结构与性能 水泥浆体的收缩特征及收缩补偿
高性能水泥硬化的浆体结构特征
• 混凝土中的硬化浆体结构对混凝土的性能具有决定性的作 用，着重研究水泥石的结构与性能是十分必要的。 • 使用材料 ① 高阿利特热水你熟料制成的硅酸盐水泥(NC) ② 粉煤灰水泥(FA) 硅酸盐水泥掺量30%活性粉煤灰 ③ 掺煤矸石的水泥(CG) 硅酸盐水泥掺量30%活性煤矸石 ④ 复合水泥(BC) 硅酸盐水泥掺量30%混合材料
硬化水泥浆体结构的组成及演变规律 • 氢氧化钙是硬化水泥浆体中最重要的组分之一具有固定的 化学组成，结晶良好。水泥浆体中还有少量Ca(OH)2会以无 定形或隐晶质的状态存在。 • 当水化过称达到加速期后，较多的Ca(OH)2晶体即在充水空 间中成核结晶析出。在水化的初期，Ca(OH)2常成薄的六方 板状，宽约几十微米；随着水化的进行，Ca(OH)2的沉淀物 长大变厚成叠片状。 • 随着龄期的增长，纯硅酸盐水泥试样中Ca(OH)2的含量几乎 呈线性增长。
不同水泥硬化Fra Baidu bibliotek体中Ca(OH)2含量变化图
• 钙矾石的化学组成计算式C3A∙3CaSO4∙32H2O,常写成AFt。在 水泥中有充足的石膏时能稳定存在，当石膏数量不足时转 变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 • 水泥水化早期形成大量钙矾石，差不多在石膏耗尽之后， 就向单硫型水化硫铝酸钙转变，转变过程受离子扩散的影 响，速率一般很慢。 • 在硅酸盐水泥中，一半以上的SO3存在于C-S-H中，实际形 成的钙矾石仅占水泥硬化浆体质量的百分之几，但它对水 泥性能起着重要作用。
高C3S水泥硬化浆体中各相的组成 • 硬化水泥浆体是一个具有很大比表面积和孔隙率的变化着 的固体结构。 • 在硬化浆体结构模型中，假设水泥浆体中大致存在着三个 相：1、未水化的水泥 2、水化产物 3、毛细孔。其中水 化产物是研究的主要对象。
可以将高C3S水泥硬化浆体结构的物理模型归纳如下：水 泥凝胶是一种刚性物质，它占有未水化水泥所占空间的 2.13倍。其凝胶空的孔隙率约为27.8%。凝胶孔的平均宽 度约为3.8mm，差不多10倍于水分子的直径。凝胶体中有 许多接触点，接触点有些具有化学键。水泥中凝胶的凝胶 孔是不规则的粒子从任意分布着的开始点任意生长的结果。 水泥凝胶大多是胶体物质，但其中也包含了Ca(OH)2、AFt、 AFm等晶体物质
影响因素 水胶比 辅助性胶凝材料 胶砂比 养护时间和温度 外加剂 解决收缩的方法 掺加膨胀材料 采用化学减缩剂
高C3S硅酸盐水泥28d龄期时硬化水泥浆体中各相组成
水泥浆体的结构与性能
• 在早期，由于水泥浆体强度还不高，水化产物-未反应颗 粒微界面区的强度及未反应颗粒只身强度的差异对浆体强 度影响很小，但是随着水泥浆体强度 的发展，这些差异就 将影响硬化浆体的强度，且浆体强度越高或养护龄期越长， 其影响就越大。 • 在纯硅酸盐水泥体系中，因为熟料颗粒本身强度远高于其 水化产物及其浆体的强度，且不存在界面薄弱的环节的问 题，因此，浆体的强度发展主要有水化产物决定。
• C-S-H是一种由不同聚合度的水化物聚合而成的固体凝胶。 • 水化硅酸钙凝胶是硬化水泥浆体中最复杂的一个相。它的 组成多变，钙硅比在相应范围内波动，几乎没有定值。结 构复杂，其微观结构的模型至今任然存在多种说法。 • 通过对各龄期凝胶体特征的观察，可以发现，硬化水泥浆 体中凝胶体的形成是一个不断密实的过程。随着龄期的增 加，毛细孔不断减少，硬化浆体的空隙不断被填充、密实。 也正是如此，凝胶体在不同龄期的形貌都有很大的区别。