水泥水化过程,机理PPT课件
合集下载
水泥水化硬化机理-课件
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
第八章
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
水泥+ 水泥+水(流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 )-可塑性浆体 )-
水化速度 水化产物
综上所述,水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下: 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 AFm 相及C-A-H晶体和C4(AF)晶体.
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
第八章
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
水泥+ 水泥+水(流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 流体)-可塑性浆体(塑性体)-固体 )-可塑性浆体 )-
水化速度 水化产物
综上所述,水泥的水化反应过程如下: 水泥的水化反应过程如下: 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 AFm 相及C-A-H晶体和C4(AF)晶体.
《建筑材料》PPT课件
5
建筑材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材 料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可 以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表— —建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技 术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用， 技术与标准，检验方法与保管等内容。
建筑材料
Construction Materials
山东水利职业学院
1
第一章 绪论
第二章 建筑材料的基本性质
第三章 气硬性胶凝材料
第四章 水泥
第五章 混凝土
第六章 建筑砂浆
第七章 墙体与屋面材料
第八章 建筑钢材
第九章 木材
第十章 防水材料
结束语
2
绪论
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断 发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。 随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质 量等方面的要求愈来愈高，这种要求与建筑材 料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相 互矛盾的关系。建筑材料的生产与使用就是在 不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。 同时相关学科的进步也为建筑材料的发展提供 了有利的条件。
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和 聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻 有机材料的复合 璃钢
返回键
7
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，
建筑结构材料 钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
建
筑 墙体材料 材 料
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块
3
古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，建筑材料（木材、砖、石 等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木 工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，建筑材料的发展 也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展， 交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑 设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、 港口等，推动了建筑材料的前进，在18~19世纪相继出现 了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构 材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸 声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于 是各种装饰材料层出不穷。
建筑材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材 料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可 以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表— —建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技 术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用， 技术与标准，检验方法与保管等内容。
建筑材料
Construction Materials
山东水利职业学院
1
第一章 绪论
第二章 建筑材料的基本性质
第三章 气硬性胶凝材料
第四章 水泥
第五章 混凝土
第六章 建筑砂浆
第七章 墙体与屋面材料
第八章 建筑钢材
第九章 木材
第十章 防水材料
结束语
2
绪论
建筑材料的发展是随着人类社会生产力的不断 发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。 随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质 量等方面的要求愈来愈高，这种要求与建筑材 料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相 互矛盾的关系。建筑材料的生产与使用就是在 不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。 同时相关学科的进步也为建筑材料的发展提供 了有利的条件。
木材，竹材，软木，毛毡
石油沥青，煤沥青，沥青防水制品
塑料，橡胶，涂料，胶粘剂
无机非金属材料和 聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻 有机材料的复合 璃钢
返回键
7
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土，
建筑结构材料 钢筋
钢木结构：建筑钢材，木材
建
筑 墙体材料 材 料
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块
3
古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，建筑材料（木材、砖、石 等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木 工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，建筑材料的发展 也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展， 交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑 设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、 港口等，推动了建筑材料的前进，在18~19世纪相继出现 了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构 材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸 声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。 人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于 是各种装饰材料层出不穷。
建筑材料——水泥ppt课件
C3S水化比C2S快，同时生成的CH较多。 C-S-H凝胶的形成与温度有一定的关系，从而影响
凝胶类型和C/S比。
编辑版pppt
22
2. C3A的水化
3CaO·A12O3+6H2O→3CaO·A12O3·6H2O
编辑版pppt
23
3. C4AF的水化
编辑版pppt
24
（二）硅酸盐水泥的水化
编辑版pppt
19
1．C3S和C2S的水化：C-S-H以及CH
硅酸三钙和硅酸二钙（-C2S)由于其晶体结构特点， 因此遇水后与水发生水化反应:
(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
C-S-H凝胶有四种形态，它们具有以下特点：
（1）具有高度的不溶性，溶解度极小；
（2）比表面积大，高度分散性；
（3）具有刚度特征，胶体微粒间以化学键和范德华 力结合，有一定的强度；
（4）内部多孔隙（凝胶孔）。
编辑版pppt
21
而CH生成量较CSH少的多，只能起到填充作用，但 由于CH间是层状结构，层间结合弱，因此，是裂缝 的策源低。而CH溶解度较大，对耐久性也不利。
影响水泥凝结的因素：①矿物组分，C3A越高，凝结越 快。②水泥细度。③环境温、湿度。④缓凝组分：a.石
膏。b.缓凝剂及促凝剂。C.矿物掺合料。（特别是FA）
编辑版pppt
14
6．体积安定性 水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良。 体积稳定性的危害：引起建筑物的破坏、构件崩溃。 原因：①熟料中的f-CaO太多——控制方法：沸煮法测定。 ②熟料中的f-MgO太多——≯5.0%。 ③掺入的石膏太多≯3.5%。 ①、②：一般是由于熟料烧结时温度高于石灰烧结时的温度，熟
凝胶类型和C/S比。
编辑版pppt
22
2. C3A的水化
3CaO·A12O3+6H2O→3CaO·A12O3·6H2O
编辑版pppt
23
3. C4AF的水化
编辑版pppt
24
（二）硅酸盐水泥的水化
编辑版pppt
19
1．C3S和C2S的水化：C-S-H以及CH
硅酸三钙和硅酸二钙（-C2S)由于其晶体结构特点， 因此遇水后与水发生水化反应:
(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
C-S-H凝胶有四种形态，它们具有以下特点：
（1）具有高度的不溶性，溶解度极小；
（2）比表面积大，高度分散性；
（3）具有刚度特征，胶体微粒间以化学键和范德华 力结合，有一定的强度；
（4）内部多孔隙（凝胶孔）。
编辑版pppt
21
而CH生成量较CSH少的多，只能起到填充作用，但 由于CH间是层状结构，层间结合弱，因此，是裂缝 的策源低。而CH溶解度较大，对耐久性也不利。
影响水泥凝结的因素：①矿物组分，C3A越高，凝结越 快。②水泥细度。③环境温、湿度。④缓凝组分：a.石
膏。b.缓凝剂及促凝剂。C.矿物掺合料。（特别是FA）
编辑版pppt
14
6．体积安定性 水泥石硬化后，产生不均匀的体积变化，即体积安定性不良。 体积稳定性的危害：引起建筑物的破坏、构件崩溃。 原因：①熟料中的f-CaO太多——控制方法：沸煮法测定。 ②熟料中的f-MgO太多——≯5.0%。 ③掺入的石膏太多≯3.5%。 ①、②：一般是由于熟料烧结时温度高于石灰烧结时的温度，熟
水泥水化
2CaO SiO 2 nH2O xCaO SiO 2 yH2O (2 x)Ca(OH)2
18
C2S的水化反应过程及水化产物和C3S极为相似，也有诱导期、加速期等过 程。C—S—H的形态与C3S水化所生成的 C—S—H相比只有很小的差别，但生成的 Ca(OH)2晶体较大，而且数量少些。水化物的表面积变化基本上和C3S一样。但水 化反应速率要比 C3S慢得多。大部分的水化反应是在 28天以后进行，即使在几个 星期以后也只有在表面上覆盖一薄层无定形的C—S—H，乃至一年以后仍然还有 明显的水化。因此C2S的水化反应主要提供28天以后或更长龄期的强度。
16
上面重点介绍了第Ⅰ、Ⅱ阶段的反应情况，而在第Ⅲ阶段产物迅速生成并开 始发展成牢固的整体；在第Ⅳ阶段时，反应逐渐缓慢。在第Ⅴ阶段时反应更加缓 慢。在这些阶段，最初的产物，大部分生长在原始颗粒之间的空间内，也称为 “外部”产物，其 C/S 约为 1.6 。后期的生长则在原始颗粒界面内进行，又称为 “内部”产物，随着水化的进行，C3S界面和富硅层逐渐推向内部并由于外层纤 维状的C—S—H已经成为离子迁移的障碍，所以内部生成的C—S—H主要沉积在外 层C—S—H的里面。但由于空间限制和离子浓度的变化，“内部”产物在形态和 成分等方面与“外部”产物有所差异。通过用扫描透射电子显微镜观察经离子束 减薄的切片和用高压电子显微镜观察置于湿盒内的潮湿环境下的切片，吉尼斯 (Jennigs)等人认为：C—S—H的“早期产物”是薄箔，它可以剥落并皱折成针状 物，这个过程在整个第Ⅱ阶段中就缓慢进行；第Ⅲ、第Ⅳ阶段则会产生胶体状的 “中间产物”其后，根据可得到的空间不同，它将发展成纤维状或交织在一起的 薄箔层状结构。在第Ⅴ阶段，形成的是具有细粒外形或不规则、扁平又大小差不 多的粒子，构成“内部”产物。
2024版水泥培训PPT课件
求的工程，应选用专用水泥或特性水泥。
水泥在建筑工程中的应用
混凝土
混凝土是由水、骨料（砂、石）和水泥按一定比例 配合，经过搅拌、成型和养护后得到的人造石材。 在混凝土中，水泥起到胶结作用，将骨料紧密地粘 结在一起，形成坚固的整体。
防水工程
水泥可用于制作防水砂浆和防水混凝土，用于地下 室、浴室、厨房等潮湿环境的防水工程。同时，水 泥基渗透结晶型防水材料也广泛应用于各种防水工 程中。
水泥的物理化学性质
物理性质
水泥的物理性质包括细度、比表面积、密度、堆积密度、孔隙率等。这些性质决定 了水泥的需水量、硬化速度、强度等性能。
化学性质
水泥的化学性质主要包括水化反应和硬化反应。水化反应是指水泥与水发生化学反 应，生成水化产物并放出热量；硬化反应则是指水化产物逐渐结晶、长大并相互交 织，形成坚硬的结石。这些反应决定了水泥的强度、耐久性等性能。
水泥培训PPT课件
目录
• 水泥基本知识 • 水泥的生产过程 • 水泥的性能与应用 • 水泥的检验与质量控制 • 水泥的储存与运输 • 水泥的环保与安全
01
水泥基本知识
水泥的定义与分类
定义
水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆 体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等 材料牢固地胶结在一起。
03 冷却
煅烧后的熟料经冷却机冷却，以便进行下一步的 粉磨处理。
水泥粉磨与包装
01
02
03
熟料粉磨
将冷却后的熟料进行粉磨， 得到水泥。
混合材添加
根据需要在水泥中添加适 量的混合材，如矿渣、粉 煤灰等。
包装
将水泥进行包装，以便运 输和储存。常见的包装方 式有袋装和散装两种。
03
水泥在建筑工程中的应用
混凝土
混凝土是由水、骨料（砂、石）和水泥按一定比例 配合，经过搅拌、成型和养护后得到的人造石材。 在混凝土中，水泥起到胶结作用，将骨料紧密地粘 结在一起，形成坚固的整体。
防水工程
水泥可用于制作防水砂浆和防水混凝土，用于地下 室、浴室、厨房等潮湿环境的防水工程。同时，水 泥基渗透结晶型防水材料也广泛应用于各种防水工 程中。
水泥的物理化学性质
物理性质
水泥的物理性质包括细度、比表面积、密度、堆积密度、孔隙率等。这些性质决定 了水泥的需水量、硬化速度、强度等性能。
化学性质
水泥的化学性质主要包括水化反应和硬化反应。水化反应是指水泥与水发生化学反 应，生成水化产物并放出热量；硬化反应则是指水化产物逐渐结晶、长大并相互交 织，形成坚硬的结石。这些反应决定了水泥的强度、耐久性等性能。
水泥培训PPT课件
目录
• 水泥基本知识 • 水泥的生产过程 • 水泥的性能与应用 • 水泥的检验与质量控制 • 水泥的储存与运输 • 水泥的环保与安全
01
水泥基本知识
水泥的定义与分类
定义
水泥是一种粉状水硬性无机胶凝材料，加水搅拌后成浆 体，能在空气中硬化或者在水中硬化，并能把砂、石等 材料牢固地胶结在一起。
03 冷却
煅烧后的熟料经冷却机冷却，以便进行下一步的 粉磨处理。
水泥粉磨与包装
01
02
03
熟料粉磨
将冷却后的熟料进行粉磨， 得到水泥。
混合材添加
根据需要在水泥中添加适 量的混合材，如矿渣、粉 煤灰等。
包装
将水泥进行包装，以便运 输和储存。常见的包装方 式有袋装和散装两种。
03
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.
混凝土中水泥水化反应的原理
混凝土中水泥水化反应的原理一、水泥的成分和特性水泥是混凝土的主要成分，其主要成分为熟料和石膏。
熟料是指将石灰石和粘土等原料在高温下煅烧得到的矿物物质，其中主要成分为三氧化二铝和二氧化硅。
石膏则是用于调节水泥硬化过程中的凝结时间和硬化性能的一种添加剂。
水泥的主要特性包括初凝时间、终凝时间、强度和耐久性等。
二、水泥水化反应的基本过程水泥在混凝土中的主要作用是通过水化反应形成胶凝体，填充空隙并形成强度。
水泥水化反应的基本过程可分为以下几个阶段：1. 水化初期水泥与水发生反应，形成硬化物质和水化热。
水化初期的主要反应是三氧化二铝和水的化学反应，产生氢氧化铝胶体和放热。
这个阶段的特点是反应速度快、放热量大、强度增长较慢。
2. 胶凝期随着水化反应的进行，氢氧化铝胶体逐渐成熟，形成更加稳定的硅酸盐胶凝体。
胶凝期的主要反应是氢氧化铝胶体和硅酸盐之间的反应，产生硅酸钙胶凝体。
这个阶段的特点是反应速度减慢、放热量减少、强度增长较快。
3. 强化期随着胶凝体的形成，水泥石的强度逐渐增加。
强化期的主要反应是硅酸盐胶凝体的晶化和形成更加稳定的结构。
这个阶段的特点是反应速度缓慢、放热量减少、强度增长较快。
4. 稳定期水泥水化反应的最后阶段是稳定期。
此时，水泥石的强度基本上已经达到了稳定状态。
稳定期的主要反应是水泥石结构的继续稳定和硬化过程的结束。
三、水泥水化反应的影响因素水泥水化反应的速度和强度受到多种因素的影响，包括水泥熟料的成分、水泥的质量、混凝土配合比、水泥与水的接触方式等。
1. 水泥熟料的成分水泥熟料的成分对水泥水化反应的速度和强度有很大的影响。
一般来说，熟料中的三氧化二铝含量越高，水泥的早期强度越高，但晚期强度可能降低。
二氧化硅含量较高的熟料可提高水泥的晚期强度。
石膏的添加量也会影响水泥水化反应的速度和强度。
2. 水泥的质量水泥的质量对水泥水化反应的速度和强度也有很大的影响。
水泥的烧制温度、磨细度、比表面积等因素都会影响水泥的水化反应速度和强度。
硅酸盐水泥的水化过程课件
挑战
随着全球气候变化和环境问题的加剧，硅酸盐水泥行业面临着减少碳排放、提高能源利用效率、降低环境污染等 重大挑战。此外，随着市场竞争的加剧和消费者对产品品质和服务质量的要求提高，硅酸盐水泥行业还需要加强 技术创新和产品升级，提高企业核心竞争力。
THANKS
感谢观看
的目的。
此外，硅酸盐水泥还可以用于制 造涂料、油漆等涂层材料，提高
涂层的硬度和耐候性。
07
CATALOGUE
结论与展望
硅酸盐水泥水化过程的结论
硅酸盐水泥熟料是水化反应的主要来源，其组成和性质对水化过程有重要影响。
硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙和硅酸二钙含量较高，它们的水化反应速度快，对混 凝土的早期强度贡献较大。
硅酸盐水泥的其他应用
在土木工程中的应用
硅酸盐水泥在土木工程中是一 种常用的建筑材料，具有高强 度、耐久性和良好的耐火性。
在桥梁、道路、建筑等土木工 程中，硅酸盐水泥被广泛用于 混凝土的配制，以提高结构的 强度和耐久性。
此外，硅酸盐水泥也常用于砌 筑砂浆的配制，具有良好的保 水性和易操作性。
在化学工业中的应用
水化产物。
水化产物的种类与性质
硅酸钙
硅酸钙是硅酸盐水泥的主要水化产物，它对水泥 石的强度、耐久性和化学稳定性都有重要影响。
氢氧化钙
氢氧化钙是水泥水化的副产物，它的溶解度较高 ，对水泥石的强度和耐久性产生不利影响。
铝酸钙
铝酸钙是水泥水化的中间产物，它对水泥石的强 度和耐久性也有重要影响。
水化过程中的能量变化
硅酸盐水泥是一种重要的无机非 金属材料，在化学工业中有着广
泛的应用。
例如，硅酸盐水泥可以用于生产 硫酸钙、磷酸钙等重要的化工原
料。
随着全球气候变化和环境问题的加剧，硅酸盐水泥行业面临着减少碳排放、提高能源利用效率、降低环境污染等 重大挑战。此外，随着市场竞争的加剧和消费者对产品品质和服务质量的要求提高，硅酸盐水泥行业还需要加强 技术创新和产品升级，提高企业核心竞争力。
THANKS
感谢观看
的目的。
此外，硅酸盐水泥还可以用于制 造涂料、油漆等涂层材料，提高
涂层的硬度和耐候性。
07
CATALOGUE
结论与展望
硅酸盐水泥水化过程的结论
硅酸盐水泥熟料是水化反应的主要来源，其组成和性质对水化过程有重要影响。
硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙和硅酸二钙含量较高，它们的水化反应速度快，对混 凝土的早期强度贡献较大。
硅酸盐水泥的其他应用
在土木工程中的应用
硅酸盐水泥在土木工程中是一 种常用的建筑材料，具有高强 度、耐久性和良好的耐火性。
在桥梁、道路、建筑等土木工 程中，硅酸盐水泥被广泛用于 混凝土的配制，以提高结构的 强度和耐久性。
此外，硅酸盐水泥也常用于砌 筑砂浆的配制，具有良好的保 水性和易操作性。
在化学工业中的应用
水化产物。
水化产物的种类与性质
硅酸钙
硅酸钙是硅酸盐水泥的主要水化产物，它对水泥 石的强度、耐久性和化学稳定性都有重要影响。
氢氧化钙
氢氧化钙是水泥水化的副产物，它的溶解度较高 ，对水泥石的强度和耐久性产生不利影响。
铝酸钙
铝酸钙是水泥水化的中间产物，它对水泥石的强 度和耐久性也有重要影响。
水化过程中的能量变化
硅酸盐水泥是一种重要的无机非 金属材料，在化学工业中有着广
泛的应用。
例如，硅酸盐水泥可以用于生产 硫酸钙、磷酸钙等重要的化工原
料。
水泥水化过程,机理
School of Materials Science & Engineering
1.强度的产生和发展
一种认为，水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大 量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙矾石(AFt)晶体。 经过一定时间以后，C-S-H凝胶也以长纤维晶体从熟料颗粒上 长出，同时钙矾石晶体逐渐长大，它们在水泥浆体中相互交织 联结，形成网状结构，从而产生强度。随着水化的进一步进行， 水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体 结构更为致密，强度逐渐提高。
③外加剂
如采用掺入适当品种与掺量的减水剂，可使水灰比大 幅度减小到0.25，稳定地促进强度的增长；
采用早强剂可大幅度提高早期强度；
采用如引气剂、膨胀剂、速凝剂等则可能会引起后期强 度的降低，故在使用时应严格控制其掺加量。
School of Materials Science & Engineering
School of Materials Science & Engineering
(3)施工条件 水泥石结构的强度与其施工过程密切相关。
在施工过程中，水灰比、骨料级配、搅拌振捣的程度、 养护温度及是否采用 外加剂等对强度都有很大影响。
①水灰比及密实程度 水泥的水化程度越高，单位体积内水化产物就越多，
密度
2(3CaO·SiO2)+6H20=3CaO·2SiO2·3H20+3Ca(OH)2
3.14
1.00
2.44
2.23
摩尔质量 228.23
18.02
342.48
74.10
摩尔体积 72．71
18．02 140．40
33．23
体系中所占体积145.42 108.12 140.40
1.强度的产生和发展
一种认为，水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大 量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙矾石(AFt)晶体。 经过一定时间以后，C-S-H凝胶也以长纤维晶体从熟料颗粒上 长出，同时钙矾石晶体逐渐长大，它们在水泥浆体中相互交织 联结，形成网状结构，从而产生强度。随着水化的进一步进行， 水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体 结构更为致密，强度逐渐提高。
③外加剂
如采用掺入适当品种与掺量的减水剂，可使水灰比大 幅度减小到0.25，稳定地促进强度的增长；
采用早强剂可大幅度提高早期强度；
采用如引气剂、膨胀剂、速凝剂等则可能会引起后期强 度的降低，故在使用时应严格控制其掺加量。
School of Materials Science & Engineering
School of Materials Science & Engineering
(3)施工条件 水泥石结构的强度与其施工过程密切相关。
在施工过程中，水灰比、骨料级配、搅拌振捣的程度、 养护温度及是否采用 外加剂等对强度都有很大影响。
①水灰比及密实程度 水泥的水化程度越高，单位体积内水化产物就越多，
密度
2(3CaO·SiO2)+6H20=3CaO·2SiO2·3H20+3Ca(OH)2
3.14
1.00
2.44
2.23
摩尔质量 228.23
18.02
342.48
74.10
摩尔体积 72．71
18．02 140．40
33．23
体系中所占体积145.42 108.12 140.40
油井水泥及水化原理55页PPT
2、油井水泥的生产、组成及性质
3）、性质—水泥熟料矿物的结构特征
（1）C3S： a、C3S在常温下存在的介稳的高温型矿物。从热力学
观点看，它具有较高的内能使其化学活性大，有较高的 反应能力；
b、由于Mg2+、Al3+进入C3S结构中形成固溶体，虽然 没有破坏晶体结构，但外来组分占锯了晶格结点的部分 位置，破坏了质点排列的有序性，引起周期势场的畸变。 造成结构不完整。
15
油井水泥
2、油井水泥的生产、组成及性质
2）、油井水泥的组成
组成：C3A：≤3% — 促进水泥快速水化的主要化合物， 是决定水泥浆初凝时间和稠化时间
的主要物质，但对硫酸盐敏感，因 此高抗水泥必须≤3% 或更低；
C4F：
水泥中水化热较低的化合物，含量 不宜太大，否则导致水泥石强度降 低。
16
油井水泥
定量的水泥浆所摊成饼后的平均直径(cm)来表示。
12
油井水泥
2、油井水泥的生产、组成及性质
符号：CaO = C SiO2 = S Al2O3 = A Fe2O3 = F
1）、油井水泥的生产 油井水泥中含量：C：62—67% 、S：20—24%
A：4 — 7% 、F：2.5%
13
油井水泥
1）、油井水泥的生产过程示意图
2）、油井水泥的性能与固井工程的关系
（6）、水泥石强度： 水泥石强度应满足：支撑和加强套管、抵抗钻进时
冲击载荷、能承受后期作业的能力。 一般公认：注水泥后8—24h 达 2.1-3.5MPa
10
油井水泥
1、固井工程对油井水泥性能的要求简介
2）、油井水泥的性能与固井工程的关系
（7）、水泥浆自由水量： 水泥浆自由水量从前用250ml量筒满刻度，静置2h
3）、性质—水泥熟料矿物的结构特征
（1）C3S： a、C3S在常温下存在的介稳的高温型矿物。从热力学
观点看，它具有较高的内能使其化学活性大，有较高的 反应能力；
b、由于Mg2+、Al3+进入C3S结构中形成固溶体，虽然 没有破坏晶体结构，但外来组分占锯了晶格结点的部分 位置，破坏了质点排列的有序性，引起周期势场的畸变。 造成结构不完整。
15
油井水泥
2、油井水泥的生产、组成及性质
2）、油井水泥的组成
组成：C3A：≤3% — 促进水泥快速水化的主要化合物， 是决定水泥浆初凝时间和稠化时间
的主要物质，但对硫酸盐敏感，因 此高抗水泥必须≤3% 或更低；
C4F：
水泥中水化热较低的化合物，含量 不宜太大，否则导致水泥石强度降 低。
16
油井水泥
定量的水泥浆所摊成饼后的平均直径(cm)来表示。
12
油井水泥
2、油井水泥的生产、组成及性质
符号：CaO = C SiO2 = S Al2O3 = A Fe2O3 = F
1）、油井水泥的生产 油井水泥中含量：C：62—67% 、S：20—24%
A：4 — 7% 、F：2.5%
13
油井水泥
1）、油井水泥的生产过程示意图
2）、油井水泥的性能与固井工程的关系
（6）、水泥石强度： 水泥石强度应满足：支撑和加强套管、抵抗钻进时
冲击载荷、能承受后期作业的能力。 一般公认：注水泥后8—24h 达 2.1-3.5MPa
10
油井水泥
1、固井工程对油井水泥性能的要求简介
2）、油井水泥的性能与固井工程的关系
（7）、水泥浆自由水量： 水泥浆自由水量从前用250ml量筒满刻度，静置2h
水泥的组成以及水化过程
水泥的组成以及水化过程•1水泥的组成水泥是以硅酸钙作为主要组分的烧结体。
为了生产水泥，矿石原料中包括四种最基本的元素，即钙、硅、铝和铁。
工业生产时，矿石经粉碎后在窑炉中经高温灼烧1038～1538℃，同时发生化学反应生成水泥烧结物(clinker)。
在最热的区域1427～1538℃，有20％～30％的物料处于液态。
化学反应正是在此液一固混合物中进行。
铝和铁的氧化物对于制造烧结物起着流化(fluxing)剂的作用，加速烧结和化学反应的过程。
水泥中的成分很复杂。
最主要的成分有四种，即硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铝铁酸四钙。
它们的组成、矿物学名及简称列于表3-1。
该表中还列出各组分的水化热。
水化热大致反映组分的水化能力。
但要记住，水泥烧结物中没有任何一种成分是“纯净”的。
例如，表1中的C4AF实际上是一种成分在C6A2F到C6AF2范围内的固体溶液。
此外，碱金属离子和镁离子也经常包含在上述任一相成分之内。
但是，在实验室条件下，制备相对纯的任何一相组分并不是太困难的。
表1 水泥中的主要成分及命名化学名称化学成分矿物学名简称水化热/（J/kg）硅酸三钙3Cao.SiO2Alite C3S 490752硅酸三钙2Cao.SiO2Belite C2S 227932铝酸三钙3Cao.Al2O3Celite C3A 1200133铝铁酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O3Lron C4AF 400044根据不同用途，可以有不同类型的波特兰水泥。
依据美国ASTM Cl50的规定，波特兰水泥基本上被分为五类。
这五类水泥的平均相组成及特性列于表2。
表2 波特兰水泥的类型及特性a．其余成分，如氧化镁、碱金属硫酸盐、硫酸钙等未计在内。
划分的标准基本上是依据qA和C3S的相对含量以及颗粒的细度。
例如，Ⅳ类水泥的C=；A含量低(5％)，因此使用时水化热低，适于浇铸水库大坝之类的整体结构。
波特兰水泥是应用最广泛的硅酸盐水泥，也是研究得最多的水泥品种。
第四章-水泥PPT课件
该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护 膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来， 从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。
所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石
腐蚀的学习得到答案。
3CaO·Al2O3·6H2O+ 19H2O+3(CaSO4·2H2O ) 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
何为硬化？
➢失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明 显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石 的过程。
➢水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组 成。
2021/5/21
24
初始反应期 潜伏期
凝结期
硬化期
2021/5/21
凝结硬化过程
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h
C－－晶体粒子
“两磨一烧”
10
2021/5/21
11
2021/5/21
12
2021/5/21
13
• 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
生料
800℃左右 分解反应
2021/5/21
CaO
3CaO·SiO2
SiO2 Al2O3
800～1450℃ 化合反应
Fe2O
3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成 更多的水化产物。
2（2CaO·SiO2)+6H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
2021/5/21
19
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象， 水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。 为什么石膏用量不能过多？这个问题将通过水泥石
腐蚀的学习得到答案。
3CaO·Al2O3·6H2O+ 19H2O+3(CaSO4·2H2O ) 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
何为硬化？
➢失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明 显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石 的过程。
➢水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组 成。
2021/5/21
24
初始反应期 潜伏期
凝结期
硬化期
2021/5/21
凝结硬化过程
初始的溶解和水化，约持续5-10分 钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水 泥颗粒成长，1h
C－－晶体粒子
“两磨一烧”
10
2021/5/21
11
2021/5/21
12
2021/5/21
13
• 二、硅酸盐水泥熟料矿物组成
生料
800℃左右 分解反应
2021/5/21
CaO
3CaO·SiO2
SiO2 Al2O3
800～1450℃ 化合反应
Fe2O
3
2CaO·SiO2 3 CaO ·Al2O3 4 CaO·Al2O3·Fe2O3
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成 更多的水化产物。
2（2CaO·SiO2)+6H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
2021/5/21
19
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象， 水泥将无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问 题的发生。
水泥水化过程的化学原理
05
水泥水化过程的控制与优化
水泥水化过程中的影响因素控制
水泥品种和成分的控制
01
• 选择合适的水泥品种和成分
• 优化水泥水化过程
水泥用量和细度的控制
02
• 合理控制水泥用量和细度
• 优化水泥水化过程
水泥浆体温度和湿度的控制
03
• 控制水泥浆体的温度和湿度
• 优化水泥水化过程
04
外加剂和掺合料的控制
水泥水化过程的化学原理
01
水泥水化过程的基本概念
水泥水化的定义及其重要性
水泥水化是指水泥与水发生化学反应的过程
• 反应生成水化产物 • 水化产物填充水泥颗粒间的空隙 • 增强水泥强度和耐久性
水泥水化过程的重要性
• 决定了水泥的性能和耐久性 • 影响建筑工程的质量和安全 • 与环境保护和资源利用密切相关
• 选择合适的外加剂和掺合料
• 优化水泥水化过程
水泥水化过程中的施工工艺优化
施工工艺对水泥水化过程的影响
• 施工工艺影响水泥水化过程的进行速度 • 施工工艺影响水泥水化产物的分布和性能
施工工艺的优化
• 优化水泥搅拌和浇筑工艺 • 优化水泥养护和硬化工艺
水泥水化过程中的材料优化
水泥优化
• 优化水泥品种和成分 • 提高水泥水化性能和耐久性
外加剂和掺合料优化
骨料优化
• 选择合适的外加剂和掺合料 • 提高水泥水化性能和耐久性
• 优化骨料品种和质量 • 提高水泥浆体的密实度和强度
06
水泥水化过程在工程中的应用
水泥水化过程在建筑材料中的应用
水泥在建筑材 料中的应用
01
• 混凝土、砂浆、砖等建筑材 料 • 水泥水化过程影响建筑材料 的性能和耐久性
硅酸盐水泥的水化过程课件
生产工艺与原料
生产工艺
硅酸盐水泥的生产工艺主要包括生料 制备、熟料烧成、水泥粉磨和包装等 阶段。
原料
硅酸盐水泥的主要原料包括石灰石、 黏土、铁矿粉等，其中石灰石是主要 原料，提供钙质成分。
性质与特点
性质
硅酸盐水泥硬化后具有较高的抗压强度、耐久性、耐磨性等 特点。
特点
硅酸盐水泥水化热较高，早期强度增长快，适用于大型工程 和混凝土结构的施工。
硅酸盐水泥的水化过程课件
• 硅酸盐水泥简介 • 硅酸盐水泥的水化反应 • 硅酸盐水泥的水化机理 • 硅酸盐水泥的水化性能 • 硅酸盐水泥的应用与展望
01
硅酸盐水泥简介
定义与分类
定义
硅酸盐水泥是一种以硅酸钙为主 要成分的水硬性胶凝材料，通过 与水反应后形成坚硬的水泥石。
分类
根据熟料矿物组成和混合材料的 种类，硅酸盐水泥可分为普通硅 酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、低 热硅酸盐水泥等。
提高能效和资源利用率
改进生产工艺，提高硅酸盐水泥的能效和资源利用率，降低生产成 本。
THANKS
感谢观看
水化热对于大体积混 凝土施工和冬季施工 有一定的技术指导意 义。
水化热的大小和速度 与水泥的种类、掺合 料和水的温度有关。
硬化速度与强度发展
硅酸盐水泥的硬化速度较快， 可以在数小时内初凝，并在28 天内达到设计强度。
水泥的强度发展与水灰比、温 度和湿度等条件有关。
适当控制硬化速度和强度发展 可以提高混凝土结构的耐久性 和稳定性。
水化产物的种类与结构
总结词
硅酸盐水泥的水化产物主要包括氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等，这些产物的结构复杂，对水泥石的强度 和稳定性起着重要作用。
详细描述
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
C3A在石膏一石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的钙 矾石，这些棱柱状的小晶体生长在颗粒表面，形成覆盖层 或薄膜，覆盖并封闭了水泥颗粒表面，从而阻滞了水分子 及离子的扩散，阻碍了水泥颗粒尤其是C3A的进一步水化 故防止了快凝现象。
随着扩散作用的继续进行，钙矾石增多，当钙矾石覆 盖层增加到足够厚时，渗透到内部的SO42-逐渐减少到不足 以生成钙矾石，而形成单硫型水化硫铝酸钙、C4AHl3及其 固溶体，并伴随有体积增加。当固相体积增加所产生的结 晶压力达到一定数值时，钙矾石膜就会局部胀裂，水和离 子的扩散失去阻碍，水化就能得以继续进行。
School of Materials Science & Engineering
2.硅酸盐水泥凝结时间的调节 (1).快凝现象与假凝现象
快凝现象 指熟料粉磨后与水混合时很快凝结并放出热量的现象 假凝现象 指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。
School of Materials Science & Engineering
7硅酸盐水泥的性能及耐久性
主要内容
7.1硅酸盐水泥的性能 7.2 耐久性
School of Materials Science & Engineering
7.1硅酸盐水泥的性能
7.1.1凝结时间
水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。
初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。 终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一 定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。
School of Materials Science & Engineering
影响凝结速度的因素
(1)水泥熟料矿物的组成
决定水泥凝结的主要矿物是C3A和C3S；在C3A含量较高 或石膏等缓凝剂掺量过少时，出现 “速凝”或“闪凝”。产 生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。
但是如果C3A较少(≤2％)或掺加有石膏等缓凝剂，就不会 出现快凝现象，水泥的凝结快慢则主要由C3S水化来决定。
另一种认为，硬化水泥浆体强度的产生，是由于水化产物尤其 是C-S-H凝胶所具有的巨大表面能，导致颗粒产生范德华力或 化学键力，吸引其他离子形成空间网络结构，从而具有强度。
School of Materials Science & Engineering
2.影响强度的因素
(1)熟料的矿物组成 矿物组成及其相对含量对水泥的水化速度、水化物的
School of Materials Science & Engineering
石膏掺量过多或过少都会导致不正常凝结。 当石膏掺量(以SO3计)小于约1.3%时，石膏掺量过小，
水泥会产生快凝。进一步增加SO3含量时，石膏才出现明显 的缓凝作用，但石膏掺量(以SO3计)超过2.5％以后，凝结时 间增长很少。 石膏的适宜掺量，应是加水后24h左右能够被耗尽的数量。
特点 原因
假凝 放热量极微 搅拌恢复塑性
石膏脱水造成
快凝 放热量大 搅拌后不能恢复塑性
C3A水化生成C4AH13
措施
降低入磨熟料温度 降低磨内温度 存放一定时间或搅拌
加入适量石膏 降低铝率,提高KH
School of Materials Science & Engineering
(2).石膏缓凝机理
School of Materials Science &泥的强度 是评价水泥质量的重要指标，是划分强度等级的依据。 通常按龄期将28d以前的强度称为早期强度， 28d及以后的强度称为后期强度。 水泥强度及其发展与很多因素有关，如熟料的矿物组成、
水泥细度、水灰比、养护温度、石膏掺量以及外加剂等。
School of Materials Science & Engineering
1.强度的产生和发展
一种认为，水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大 量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙矾石(AFt)晶体。 经过一定时间以后，C-S-H凝胶也以长纤维晶体从熟料颗粒上 长出，同时钙矾石晶体逐渐长大，它们在水泥浆体中相互交织 联结，形成网状结构，从而产生强度。随着水化的进一步进行， 水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体 结构更为致密，强度逐渐提高。
矿物名称
C3S C2S C3A C4AF
7d 31.6 2.35 11.6 29.4
28d 45.7 4.12 12.2 37.7
180d 50.2 18.9
0 48.3
365d 57.3 31.9
0 58.3
应该注意的是，水泥的强度并非是几种矿物强度的简单 加和，还与各种矿物之间的比例、煅烧条件、结构形态、 微量元素存在着一定的关联。因此，必须把各种影响因素 综合考虑，否则将直接影响水泥的强度。
凝结时间: 硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于390min 。
其它:
初凝不小于45min,终凝不大于600min 。
School of Materials Science & Engineering
1.凝结速度
水泥凝结时间的长短决定于其凝结速度的快慢。
凡是影响水化速度的各种因素,基本上也同样影响水泥 的凝结速度，如熟料矿物组成、水泥细度、水灰比、温度 和外加剂等.但水化和凝结又有一定的差异。例如，水灰 比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多， 颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形 成的缘故。
形态和尺寸有决定性影响，对水泥强度的形成和发展有 着至关重要的作用。
矿物组成是水泥早期强度、强度增长速度和后期强 度高低最为重要的影响因素。
硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。
School of Materials Science & Engineering
四种主要矿物的抗压强度
单位：MPa
快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3 S制约的。
School of Materials Science & Engineering
(2)熟料和水化产物的结构 化学组成和煅烧温度相同的熟料,快冷凝结正常而慢冷凝 结较快。 水化产物是凝胶状的，则会形成薄膜，包裹在未水化的 水泥周围，阻碍矿物进一步水化，因而能延缓水泥的凝结。
随着扩散作用的继续进行，钙矾石增多，当钙矾石覆 盖层增加到足够厚时，渗透到内部的SO42-逐渐减少到不足 以生成钙矾石，而形成单硫型水化硫铝酸钙、C4AHl3及其 固溶体，并伴随有体积增加。当固相体积增加所产生的结 晶压力达到一定数值时，钙矾石膜就会局部胀裂，水和离 子的扩散失去阻碍，水化就能得以继续进行。
School of Materials Science & Engineering
2.硅酸盐水泥凝结时间的调节 (1).快凝现象与假凝现象
快凝现象 指熟料粉磨后与水混合时很快凝结并放出热量的现象 假凝现象 指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。
School of Materials Science & Engineering
7硅酸盐水泥的性能及耐久性
主要内容
7.1硅酸盐水泥的性能 7.2 耐久性
School of Materials Science & Engineering
7.1硅酸盐水泥的性能
7.1.1凝结时间
水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。
初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。 终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一 定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。
School of Materials Science & Engineering
影响凝结速度的因素
(1)水泥熟料矿物的组成
决定水泥凝结的主要矿物是C3A和C3S；在C3A含量较高 或石膏等缓凝剂掺量过少时，出现 “速凝”或“闪凝”。产 生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。
但是如果C3A较少(≤2％)或掺加有石膏等缓凝剂，就不会 出现快凝现象，水泥的凝结快慢则主要由C3S水化来决定。
另一种认为，硬化水泥浆体强度的产生，是由于水化产物尤其 是C-S-H凝胶所具有的巨大表面能，导致颗粒产生范德华力或 化学键力，吸引其他离子形成空间网络结构，从而具有强度。
School of Materials Science & Engineering
2.影响强度的因素
(1)熟料的矿物组成 矿物组成及其相对含量对水泥的水化速度、水化物的
School of Materials Science & Engineering
石膏掺量过多或过少都会导致不正常凝结。 当石膏掺量(以SO3计)小于约1.3%时，石膏掺量过小，
水泥会产生快凝。进一步增加SO3含量时，石膏才出现明显 的缓凝作用，但石膏掺量(以SO3计)超过2.5％以后，凝结时 间增长很少。 石膏的适宜掺量，应是加水后24h左右能够被耗尽的数量。
特点 原因
假凝 放热量极微 搅拌恢复塑性
石膏脱水造成
快凝 放热量大 搅拌后不能恢复塑性
C3A水化生成C4AH13
措施
降低入磨熟料温度 降低磨内温度 存放一定时间或搅拌
加入适量石膏 降低铝率,提高KH
School of Materials Science & Engineering
(2).石膏缓凝机理
School of Materials Science &泥的强度 是评价水泥质量的重要指标，是划分强度等级的依据。 通常按龄期将28d以前的强度称为早期强度， 28d及以后的强度称为后期强度。 水泥强度及其发展与很多因素有关，如熟料的矿物组成、
水泥细度、水灰比、养护温度、石膏掺量以及外加剂等。
School of Materials Science & Engineering
1.强度的产生和发展
一种认为，水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大 量的水化产物C-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙矾石(AFt)晶体。 经过一定时间以后，C-S-H凝胶也以长纤维晶体从熟料颗粒上 长出，同时钙矾石晶体逐渐长大，它们在水泥浆体中相互交织 联结，形成网状结构，从而产生强度。随着水化的进一步进行， 水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体 结构更为致密，强度逐渐提高。
矿物名称
C3S C2S C3A C4AF
7d 31.6 2.35 11.6 29.4
28d 45.7 4.12 12.2 37.7
180d 50.2 18.9
0 48.3
365d 57.3 31.9
0 58.3
应该注意的是，水泥的强度并非是几种矿物强度的简单 加和，还与各种矿物之间的比例、煅烧条件、结构形态、 微量元素存在着一定的关联。因此，必须把各种影响因素 综合考虑，否则将直接影响水泥的强度。
凝结时间: 硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于390min 。
其它:
初凝不小于45min,终凝不大于600min 。
School of Materials Science & Engineering
1.凝结速度
水泥凝结时间的长短决定于其凝结速度的快慢。
凡是影响水化速度的各种因素,基本上也同样影响水泥 的凝结速度，如熟料矿物组成、水泥细度、水灰比、温度 和外加剂等.但水化和凝结又有一定的差异。例如，水灰 比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多， 颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形 成的缘故。
形态和尺寸有决定性影响，对水泥强度的形成和发展有 着至关重要的作用。
矿物组成是水泥早期强度、强度增长速度和后期强 度高低最为重要的影响因素。
硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。
School of Materials Science & Engineering
四种主要矿物的抗压强度
单位：MPa
快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3 S制约的。
School of Materials Science & Engineering
(2)熟料和水化产物的结构 化学组成和煅烧温度相同的熟料,快冷凝结正常而慢冷凝 结较快。 水化产物是凝胶状的，则会形成薄膜，包裹在未水化的 水泥周围，阻碍矿物进一步水化，因而能延缓水泥的凝结。