水泥水化过程,机理PPT课件
合集下载
相关主题
- 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。