硅酸盐水泥的水化硬化概述
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二、测定水化速率的方法
（1）直接法：岩相分析、x射线分析、热分析，定量测定已水化 和未水化部分的数量。较为复杂。
（2）间接法：测定结合水、水化热、Ca(OH)2生成量。较为简单。
三、影响水化速率的因素 （1）熟料矿物的组成和性质
水化速率大小：C3A > C4AF > C3S > C2S B矿有四种不同晶型，对水化速率影响很大，β－C2S水化快，γ－C2S水化慢。 熟料矿物晶体中含有杂质、晶格缺陷、晶格畸变，水化速率快。 熟料矿物为固溶状态，如：F固溶在A矿，水化活性高，水化速率快。
层内：离子键，结合强 尺寸取决液相中Ca2+离子
层间：范德华力，结合 弱，受力时的薄弱环节，
浓度增长的速度：越快， 尺寸越小，强度越高
沿层间产生裂缝
物质 3.AFt
4.AFm
组成
[Ca3(Al,Fe)(OH)6·12H2O]2·X3·yH2
OX－二价,SO4、CO3、Cl2、(OH)2
C3A ·3CaX ·mH2O m=30～32
(12~24小时)
第二放热峰顶下降，水化逐
渐受扩散速率控制
稳定期
后 反应速率很低，基本稳定， Ca2＋浓度趋近饱和浓度 期 完全受扩散控制
2、C3S的水化机理
（1）早期水化
保护膜理论（一致溶理论）：假设C3S在水中是一致溶解的，最初生成 的第一水化产物（C/S≈3）很快在C3S周围形成致密保护膜层，阻碍其 进一步水化，使放热变慢，向液相溶出Ca2＋的速率也降低(Ca2＋浓度增 长下降) ，导致诱导期开始。 当第一水化产物转变为第二水化产物(C/S≈0.8～1.5)时，第二水化产物 较易使离子通过，较多的Ca2＋和OH-进入液相达到过饱和，水化重新加 速并加快放热，诱导期结束。
C2S和铁相亦不同程度参予了这两个阶段的反应，生成相应的水化产物。 3.结构形成和发展期：放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的 增多，填入原先由水占据的空间，再逐渐连接，相互交织，发展成硬化 的浆体结构。
硅酸盐水泥的水化放热曲线
第三节 水化速率
一、概念 水化速率是指单位时间内的水化程度或水化深度。 水化程度：在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值。 水化深度：在一定时间内已水化层的厚度。 水化速率的大小影响水泥的凝结硬化性能。
[Ca2(Al,Fe)(OH)6]·X·yH2O C3A ·CaY ·nH2O n=10～12
X－一价，Y－二价
结构 三方晶系 柱状结构
三方晶系 层状结构
形貌 针棒状、杆状、 柱状、空心管状
六方板状
与AFt相比，AFm中的结构水少，其密度更大。当AFm接触到各种来源的 SO42-离子而转变成AFt时，结构水增加，密度减小，从而产生相当的体 积膨胀，是引起硬化水泥浆体体积变化的一个主要原因。
影响C-S-H凝胶C/S的因素：
（1）液相中Ca(OH)2浓度越大，C/S越大； （2）水灰比越大，液相越多，C/S越小；
（3）水化龄期越长，C/S越小，高C/S比的C-S-H凝胶离解为低C/S比
C的-。S-H的结构：
CaO为平面层状或曲面结构；
研究目标： 活化粉煤灰，使其生成部分水化产物，加速缓凝水泥的凝结。
如何活化粉煤灰： 粉煤灰化学成分：SiO2、Al2O3，而形成胶凝材料：需要CaO 粉煤灰玻璃体表面致密，硅氧四面体结构稳定，火山灰活性 低，需要高碱度破坏其结构
加Ca(OH)2及强碱溶液
（2）中期水化
诱导期结束，C3S水化加速，伴随Ca(OH)2及C-S-H的形成和长大，液相中 Ca(OH)2和C-S-H的过饱和度降低，又会相应地使它们的生长速度逐渐变 慢。随着水化产物在颗粒周围的形成， C3S的水化也受到阻碍。因此， 水化加速过程之间转入减速阶段。 最初产物——外部产物：生长在颗粒原始周界以外由水所填充的空间 后期产物——内部产物：生长在颗粒原始周界以内的区域。
硅酸盐水泥的水化硬化概述
C3S的水化反应为： C3S+H2O=C-S-H+CH
水化硅酸钙 (C-S-H凝胶)
氢氧化钙
C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线
1、C3S的水化过程
水化区间
水化放热速率
Ca2＋浓度
诱导前期 (15分钟以
发生急剧反应，放热迅速， Ca2＋ 、OH-从C3S表面释放， 形成第一放热峰，而后放热 浓度急剧增大，pH值几分钟
六方片状
立方状,强度下降
液相CaO浓度达到饱和 C3A + CH + 12H = C4AH13
该反应在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生，且常温下C4AH13在 碱性介质中稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的相对移动， 是浆体产生瞬时凝结的主要原因。所以，掺加石膏调节凝结时间。
温度较高(35℃以 上)
三阶段理论
产生凝结硬化的原因
水化硬化过程
水化反应生成晶体 相互交叉联结
溶解－沉淀过程：熟料 矿物溶解于水，与水发 生水化反应，产物溶解 度更小，结晶沉淀。
水化反应生成大量胶体， 局部化学反应：熟料矿
由于干燥或继续水化
物不溶于水，固体直接
“内吸”作用失水，胶 与Baidu Nhomakorabea反应，通过水的扩
体凝聚成刚性凝胶而硬 散，反应界面由颗粒表
晶体 CH、AFt、
AFm等
内部键型 产物之间键型
结构形成
原子价键、 氢键
离子键
范德华力 范德华力
箔片状、纤维状，具有巨 大的表面能，交叉攀附
六方板状、针棒状，相互 搭接
构成三度空间牢固结合、密实的整体
二、硬化水泥浆体结构
物质
组成
结构
形貌
1.C-S-H
组成不定，
C/S< 2，在 1.4～1.6左右
硅酸盐水泥的水化过程
50％
70％
20％
8％ 15％
2％ 2％
其它
其它
3％
20％ 7％
水化前后固相及其体积变化
按水化放热曲线，把硅酸盐水泥的水化过程划分为三阶段
1.钙矾石形成期：C3A率先水化，在石膏存在条件下，迅速形成钙矾石， 是导致第一放热峰的主要原因。
2.C3S水化期：C3S开始迅速水化，生成Ca(OH)2和C-S-H，大量放热，形 成第二放热峰。有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个“峰肩”， 一般认为是AFt转化成AFm而引起的。
结晶度极差
近程(纳米级)有序：层 状结构；
远程无序胶体，取决水 化龄期，初期溶胶，中 后期凝胶
取决水化龄期－与生长 空间有关：水化龄期长， 尺寸越小，2～0.1µm 初期：纤维状
早期：网络状
中期：等大粒子、球状
后期：内部产物
2.Ca(OH)2
组成固定，纯 度高，结晶好
三方晶系层状结构
六方板状，几十微米，
晶核形成延缓理论（不一致溶理论）： C3S最初不一致溶，主要是Ca2＋ 和OH-溶出，液相中C/S>>3， C3S表面变为缺钙的“富硅层”。 Ca2＋吸附 到富硅的表面，使其带上正电荷，形成双电层，因而C3S溶出Ca2＋的速 度减慢，导致诱导期的产生。 一直到液相中的Ca2＋和OH-缓慢增长，达到足够的过饱和度，才形成稳 定的Ca(OH)2晶核。当生长到相当尺寸且数量又足够多时，液相的Ca2＋ 和OH-就迅速沉析出晶体，促使C3S加快溶解，水化重又加速。
化
面向内延伸。
凝结是由胶体形成凝聚 结构，硬化是晶体结构 的发展
溶解－胶化－结晶过程： 生成溶胶－凝胶－晶体
比较统一的意见
水化反应生成胶体和晶 体，它们共同作用，相 互交叉联结
液相中反应－局部化学 反应：化学反应控制－ 扩散控制
硬化水泥浆体形成的原因
水泥石具有强度的原因
水化产物
胶体 C-S-H凝胶
三、铝酸三钙的水化
量少，但 粗大些
C3A水化迅速，生成各种不同的水化产物，水化产物的组成、 结构受溶液中CaO、Al2O3离子浓度、温度和石膏量的影响。
（1）无石膏时
常温下 水分充足
2C3A + 27H = C4AH19 + C2AH8
水分少时
C4A H19 = C4AH13 + 6H
介稳态产物转化 C4AH13 + C2AH8 = 2C3AH6 +9H
钙矾石在水泥颗粒表面形成保护薄膜，阻滞水分子以及离子的扩散， 从而延缓水泥颗粒特别是C3A的水化。当钙矾石结晶压力达到一定数 值时，就将薄膜局部胀裂，水化继续进行。
石膏掺量不足时
2C4AH13 + C3A ·3CS ·H32 = 3(C3A ·CS ·H12 ) + 2CH + 20H
单硫型水化硫铝酸钙,AFm相,片状晶 体
（2）细度
颗粒越细，与水的接触面积越大，水化速率快。 颗粒越细，晶体缺陷越多，表面自由能高且不均匀，水化活性高，水化速率快。
（3）水灰比
加水量不仅要满足水化反应的需要，而且还要使C-S-H凝胶内 部的胶孔填满。部分进入胶孔的水不易脱出用于下一步的水化， 为了达到充分水化的目的，拌合水量为化学反应所需水量的一 倍左右。W/C=0.44～0.5
活化粉煤灰用作水泥促凝剂的研究
——解决掺氟硫复合矿化剂水泥出现缓凝的问题
水泥主要是含氟A矿缓凝的原因
含氟A矿水化活性高，水化速率快，为何缓凝？ 水化产物C-S-H和Ca(OH)2形成速率快，但长大速率慢，不 足以相互搭接形成凝聚结构。 加速凝结的启示： 出窑熟料凝结时间长，加矿渣共同粉磨制成水泥后，凝结时 间缩短，为什么？ 矿渣具有潜在水硬性，本身含有部分熟料矿物组成，经水淬 时与水反应，生成了部分水化产物，它们作为“晶种”，加 速了水泥水化时生成的水化产物以它们为晶核而长大。
W/C＝0.25～1.0，对早期水化速率无明显影响。 对后期水化，W/C大些好：水泥颗粒高度分散，水泥与水接触面积大，水化速 率快；水化产物有足够的空间容纳。
（4）温度
温度升高，水化速率快，对早期水化影响更大。
（5）外加剂
促凝剂：CaCl2 促硬剂：Na2SO4
缓凝剂：石膏
第四节 硬化水泥浆体
凝结：塑性浆体失去流动性和可塑性
水泥水化
硬化：建立具有一定机械强度的结构
硬化之后还在继续水化
硬化水泥浆体：水泥加水发生水化反应后，变成具有一定强度 的固体，叫硬化水泥浆体。由于外观和一些性能与天然石材相 似，又称之为水泥石。
非均质的多相体系
水化产物和残存熟料－固相 孔隙中的水－液相 孔隙中的空气－气相
三相多孔体
一、水泥硬化机理
硬化机理 结晶理论 胶体理论
内)
早 速率下降
就超过12，而后浓度增长减慢
诱导期 期 反应缓慢，放热速率很小， Ca2＋浓度持续增长并超过饱
(1～4小时)
水泥浆体保持塑性，诱导期 和浓度，在诱导期结束时达到
结束相当于初凝时间
最大
加速期
反应重新加快，放热速率随 随反应进行Ca2＋浓度下降，
(4~8小时) 减速期
时间增长，出现第二放热峰，但始终超过饱和浓度 在达到峰顶时本阶段结束， 中 终凝已过，开始硬化 期 反应速率下降，放热速率由 Ca2＋浓度继续下降
（3）后期水化
局部化学反应
反应界面区逐渐向颗粒内部推进，水离解的H+在内部产物中向内转移， 一直到达未反应的C3S并与之作用，而界面区内部的Ca2+和Si4+则通过 内部产物向外迁移，在界面区原子重新组排，使C3S转化成内部C-S-H。
二、硅酸二钙的水化
C2S的水化与C3S相似，但水化速度很慢。 C2S的水化反应为： C2S+H2O=C-S-H+CH
第二节 硅酸盐水泥的水化
水泥与水拌合后，立即发生化学反应，在很短的瞬间不再是 纯水，而是含有各种离子的溶液。
C3S、C2S Ca2+、OH- C3A Ca2+、Al(OH)4-
石膏 Ca2+、SO42-
碱的硫酸盐 K+、Na+、SO42-
水化是在含碱的Ca(OH)2、CaSO4的饱和溶液中进行。
SO42- AFt、AFm Ca2+ 在碱存在下，溶解度很小，形成Ca(OH)2晶体。 OH-浓度越高， Ca2+浓度越低。 所以，液相最后成为K+、Na+和OH-离子为主的溶液。
C3A + 6H = C3AH6
凝结机理：水化产物长大、增多
各种颗粒初步联结
成网，形成凝聚结构
水泥浆体开始凝结
（2）有石膏时
C3A + CH + 12H = C4AH13
C4AH13 + 3CSH2 + 14H = C3A ·3CS ·H32+
三硫型C水H化硫铝酸钙,钙矾石,AFt相,
针、杆、柱状晶体,对强度有利
四、铁相的水化
C4AF的水化速率比C3A略慢，水化热较低，其水化反应及 其产物与C3A极为相似。
Fe2O3基本上起着与Al2O3相同的作用，在水化产物中铁置 换部分铝，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体， 或水化铝酸钙和水化铁酸钙的固溶体。
如：
C3A + CH + 12H = C4AH13 C4AF + 4CH + 22H = 2C4 (A、F)H13
（1）直接法：岩相分析、x射线分析、热分析，定量测定已水化 和未水化部分的数量。较为复杂。
（2）间接法：测定结合水、水化热、Ca(OH)2生成量。较为简单。
三、影响水化速率的因素 （1）熟料矿物的组成和性质
水化速率大小：C3A > C4AF > C3S > C2S B矿有四种不同晶型，对水化速率影响很大，β－C2S水化快，γ－C2S水化慢。 熟料矿物晶体中含有杂质、晶格缺陷、晶格畸变，水化速率快。 熟料矿物为固溶状态，如：F固溶在A矿，水化活性高，水化速率快。
层内：离子键，结合强 尺寸取决液相中Ca2+离子
层间：范德华力，结合 弱，受力时的薄弱环节，
浓度增长的速度：越快， 尺寸越小，强度越高
沿层间产生裂缝
物质 3.AFt
4.AFm
组成
[Ca3(Al,Fe)(OH)6·12H2O]2·X3·yH2
OX－二价,SO4、CO3、Cl2、(OH)2
C3A ·3CaX ·mH2O m=30～32
(12~24小时)
第二放热峰顶下降，水化逐
渐受扩散速率控制
稳定期
后 反应速率很低，基本稳定， Ca2＋浓度趋近饱和浓度 期 完全受扩散控制
2、C3S的水化机理
（1）早期水化
保护膜理论（一致溶理论）：假设C3S在水中是一致溶解的，最初生成 的第一水化产物（C/S≈3）很快在C3S周围形成致密保护膜层，阻碍其 进一步水化，使放热变慢，向液相溶出Ca2＋的速率也降低(Ca2＋浓度增 长下降) ，导致诱导期开始。 当第一水化产物转变为第二水化产物(C/S≈0.8～1.5)时，第二水化产物 较易使离子通过，较多的Ca2＋和OH-进入液相达到过饱和，水化重新加 速并加快放热，诱导期结束。
C2S和铁相亦不同程度参予了这两个阶段的反应，生成相应的水化产物。 3.结构形成和发展期：放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的 增多，填入原先由水占据的空间，再逐渐连接，相互交织，发展成硬化 的浆体结构。
硅酸盐水泥的水化放热曲线
第三节 水化速率
一、概念 水化速率是指单位时间内的水化程度或水化深度。 水化程度：在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值。 水化深度：在一定时间内已水化层的厚度。 水化速率的大小影响水泥的凝结硬化性能。
[Ca2(Al,Fe)(OH)6]·X·yH2O C3A ·CaY ·nH2O n=10～12
X－一价，Y－二价
结构 三方晶系 柱状结构
三方晶系 层状结构
形貌 针棒状、杆状、 柱状、空心管状
六方板状
与AFt相比，AFm中的结构水少，其密度更大。当AFm接触到各种来源的 SO42-离子而转变成AFt时，结构水增加，密度减小，从而产生相当的体 积膨胀，是引起硬化水泥浆体体积变化的一个主要原因。
影响C-S-H凝胶C/S的因素：
（1）液相中Ca(OH)2浓度越大，C/S越大； （2）水灰比越大，液相越多，C/S越小；
（3）水化龄期越长，C/S越小，高C/S比的C-S-H凝胶离解为低C/S比
C的-。S-H的结构：
CaO为平面层状或曲面结构；
研究目标： 活化粉煤灰，使其生成部分水化产物，加速缓凝水泥的凝结。
如何活化粉煤灰： 粉煤灰化学成分：SiO2、Al2O3，而形成胶凝材料：需要CaO 粉煤灰玻璃体表面致密，硅氧四面体结构稳定，火山灰活性 低，需要高碱度破坏其结构
加Ca(OH)2及强碱溶液
（2）中期水化
诱导期结束，C3S水化加速，伴随Ca(OH)2及C-S-H的形成和长大，液相中 Ca(OH)2和C-S-H的过饱和度降低，又会相应地使它们的生长速度逐渐变 慢。随着水化产物在颗粒周围的形成， C3S的水化也受到阻碍。因此， 水化加速过程之间转入减速阶段。 最初产物——外部产物：生长在颗粒原始周界以外由水所填充的空间 后期产物——内部产物：生长在颗粒原始周界以内的区域。
硅酸盐水泥的水化硬化概述
C3S的水化反应为： C3S+H2O=C-S-H+CH
水化硅酸钙 (C-S-H凝胶)
氢氧化钙
C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线
1、C3S的水化过程
水化区间
水化放热速率
Ca2＋浓度
诱导前期 (15分钟以
发生急剧反应，放热迅速， Ca2＋ 、OH-从C3S表面释放， 形成第一放热峰，而后放热 浓度急剧增大，pH值几分钟
六方片状
立方状,强度下降
液相CaO浓度达到饱和 C3A + CH + 12H = C4AH13
该反应在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生，且常温下C4AH13在 碱性介质中稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的相对移动， 是浆体产生瞬时凝结的主要原因。所以，掺加石膏调节凝结时间。
温度较高(35℃以 上)
三阶段理论
产生凝结硬化的原因
水化硬化过程
水化反应生成晶体 相互交叉联结
溶解－沉淀过程：熟料 矿物溶解于水，与水发 生水化反应，产物溶解 度更小，结晶沉淀。
水化反应生成大量胶体， 局部化学反应：熟料矿
由于干燥或继续水化
物不溶于水，固体直接
“内吸”作用失水，胶 与Baidu Nhomakorabea反应，通过水的扩
体凝聚成刚性凝胶而硬 散，反应界面由颗粒表
晶体 CH、AFt、
AFm等
内部键型 产物之间键型
结构形成
原子价键、 氢键
离子键
范德华力 范德华力
箔片状、纤维状，具有巨 大的表面能，交叉攀附
六方板状、针棒状，相互 搭接
构成三度空间牢固结合、密实的整体
二、硬化水泥浆体结构
物质
组成
结构
形貌
1.C-S-H
组成不定，
C/S< 2，在 1.4～1.6左右
硅酸盐水泥的水化过程
50％
70％
20％
8％ 15％
2％ 2％
其它
其它
3％
20％ 7％
水化前后固相及其体积变化
按水化放热曲线，把硅酸盐水泥的水化过程划分为三阶段
1.钙矾石形成期：C3A率先水化，在石膏存在条件下，迅速形成钙矾石， 是导致第一放热峰的主要原因。
2.C3S水化期：C3S开始迅速水化，生成Ca(OH)2和C-S-H，大量放热，形 成第二放热峰。有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个“峰肩”， 一般认为是AFt转化成AFm而引起的。
结晶度极差
近程(纳米级)有序：层 状结构；
远程无序胶体，取决水 化龄期，初期溶胶，中 后期凝胶
取决水化龄期－与生长 空间有关：水化龄期长， 尺寸越小，2～0.1µm 初期：纤维状
早期：网络状
中期：等大粒子、球状
后期：内部产物
2.Ca(OH)2
组成固定，纯 度高，结晶好
三方晶系层状结构
六方板状，几十微米，
晶核形成延缓理论（不一致溶理论）： C3S最初不一致溶，主要是Ca2＋ 和OH-溶出，液相中C/S>>3， C3S表面变为缺钙的“富硅层”。 Ca2＋吸附 到富硅的表面，使其带上正电荷，形成双电层，因而C3S溶出Ca2＋的速 度减慢，导致诱导期的产生。 一直到液相中的Ca2＋和OH-缓慢增长，达到足够的过饱和度，才形成稳 定的Ca(OH)2晶核。当生长到相当尺寸且数量又足够多时，液相的Ca2＋ 和OH-就迅速沉析出晶体，促使C3S加快溶解，水化重又加速。
化
面向内延伸。
凝结是由胶体形成凝聚 结构，硬化是晶体结构 的发展
溶解－胶化－结晶过程： 生成溶胶－凝胶－晶体
比较统一的意见
水化反应生成胶体和晶 体，它们共同作用，相 互交叉联结
液相中反应－局部化学 反应：化学反应控制－ 扩散控制
硬化水泥浆体形成的原因
水泥石具有强度的原因
水化产物
胶体 C-S-H凝胶
三、铝酸三钙的水化
量少，但 粗大些
C3A水化迅速，生成各种不同的水化产物，水化产物的组成、 结构受溶液中CaO、Al2O3离子浓度、温度和石膏量的影响。
（1）无石膏时
常温下 水分充足
2C3A + 27H = C4AH19 + C2AH8
水分少时
C4A H19 = C4AH13 + 6H
介稳态产物转化 C4AH13 + C2AH8 = 2C3AH6 +9H
钙矾石在水泥颗粒表面形成保护薄膜，阻滞水分子以及离子的扩散， 从而延缓水泥颗粒特别是C3A的水化。当钙矾石结晶压力达到一定数 值时，就将薄膜局部胀裂，水化继续进行。
石膏掺量不足时
2C4AH13 + C3A ·3CS ·H32 = 3(C3A ·CS ·H12 ) + 2CH + 20H
单硫型水化硫铝酸钙,AFm相,片状晶 体
（2）细度
颗粒越细，与水的接触面积越大，水化速率快。 颗粒越细，晶体缺陷越多，表面自由能高且不均匀，水化活性高，水化速率快。
（3）水灰比
加水量不仅要满足水化反应的需要，而且还要使C-S-H凝胶内 部的胶孔填满。部分进入胶孔的水不易脱出用于下一步的水化， 为了达到充分水化的目的，拌合水量为化学反应所需水量的一 倍左右。W/C=0.44～0.5
活化粉煤灰用作水泥促凝剂的研究
——解决掺氟硫复合矿化剂水泥出现缓凝的问题
水泥主要是含氟A矿缓凝的原因
含氟A矿水化活性高，水化速率快，为何缓凝？ 水化产物C-S-H和Ca(OH)2形成速率快，但长大速率慢，不 足以相互搭接形成凝聚结构。 加速凝结的启示： 出窑熟料凝结时间长，加矿渣共同粉磨制成水泥后，凝结时 间缩短，为什么？ 矿渣具有潜在水硬性，本身含有部分熟料矿物组成，经水淬 时与水反应，生成了部分水化产物，它们作为“晶种”，加 速了水泥水化时生成的水化产物以它们为晶核而长大。
W/C＝0.25～1.0，对早期水化速率无明显影响。 对后期水化，W/C大些好：水泥颗粒高度分散，水泥与水接触面积大，水化速 率快；水化产物有足够的空间容纳。
（4）温度
温度升高，水化速率快，对早期水化影响更大。
（5）外加剂
促凝剂：CaCl2 促硬剂：Na2SO4
缓凝剂：石膏
第四节 硬化水泥浆体
凝结：塑性浆体失去流动性和可塑性
水泥水化
硬化：建立具有一定机械强度的结构
硬化之后还在继续水化
硬化水泥浆体：水泥加水发生水化反应后，变成具有一定强度 的固体，叫硬化水泥浆体。由于外观和一些性能与天然石材相 似，又称之为水泥石。
非均质的多相体系
水化产物和残存熟料－固相 孔隙中的水－液相 孔隙中的空气－气相
三相多孔体
一、水泥硬化机理
硬化机理 结晶理论 胶体理论
内)
早 速率下降
就超过12，而后浓度增长减慢
诱导期 期 反应缓慢，放热速率很小， Ca2＋浓度持续增长并超过饱
(1～4小时)
水泥浆体保持塑性，诱导期 和浓度，在诱导期结束时达到
结束相当于初凝时间
最大
加速期
反应重新加快，放热速率随 随反应进行Ca2＋浓度下降，
(4~8小时) 减速期
时间增长，出现第二放热峰，但始终超过饱和浓度 在达到峰顶时本阶段结束， 中 终凝已过，开始硬化 期 反应速率下降，放热速率由 Ca2＋浓度继续下降
（3）后期水化
局部化学反应
反应界面区逐渐向颗粒内部推进，水离解的H+在内部产物中向内转移， 一直到达未反应的C3S并与之作用，而界面区内部的Ca2+和Si4+则通过 内部产物向外迁移，在界面区原子重新组排，使C3S转化成内部C-S-H。
二、硅酸二钙的水化
C2S的水化与C3S相似，但水化速度很慢。 C2S的水化反应为： C2S+H2O=C-S-H+CH
第二节 硅酸盐水泥的水化
水泥与水拌合后，立即发生化学反应，在很短的瞬间不再是 纯水，而是含有各种离子的溶液。
C3S、C2S Ca2+、OH- C3A Ca2+、Al(OH)4-
石膏 Ca2+、SO42-
碱的硫酸盐 K+、Na+、SO42-
水化是在含碱的Ca(OH)2、CaSO4的饱和溶液中进行。
SO42- AFt、AFm Ca2+ 在碱存在下，溶解度很小，形成Ca(OH)2晶体。 OH-浓度越高， Ca2+浓度越低。 所以，液相最后成为K+、Na+和OH-离子为主的溶液。
C3A + 6H = C3AH6
凝结机理：水化产物长大、增多
各种颗粒初步联结
成网，形成凝聚结构
水泥浆体开始凝结
（2）有石膏时
C3A + CH + 12H = C4AH13
C4AH13 + 3CSH2 + 14H = C3A ·3CS ·H32+
三硫型C水H化硫铝酸钙,钙矾石,AFt相,
针、杆、柱状晶体,对强度有利
四、铁相的水化
C4AF的水化速率比C3A略慢，水化热较低，其水化反应及 其产物与C3A极为相似。
Fe2O3基本上起着与Al2O3相同的作用，在水化产物中铁置 换部分铝，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体， 或水化铝酸钙和水化铁酸钙的固溶体。
如：
C3A + CH + 12H = C4AH13 C4AF + 4CH + 22H = 2C4 (A、F)H13