5硅酸盐水泥的物化性能分析

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4 C3S各水化阶段示意图
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➢ 加水初期，水化反应非常迅速，但反应速率很快就 变得相当缓慢，这就是进入了诱导期。在诱导期末 水化反应重新加速，生成较多的水化产物，然后水 化速率即随时间的增长而逐渐下降。
➢ 影响诱导期长短的因素较多，主要有水固比、C3S的 细度、水化温度以及外加剂等。
生成C／S比为0.8~1.5的水化硅酸钙:
图1 水化硅酸钙与溶液间的平衡
(0.8~1.5)CaO·SiO2·(0.5~2.5)H2O 表示，称为C—S—H (I)。
当溶液中CaO的浓度饱和(即CaO)20mmo1／L)时，生成碱度更高(C／S＝ 1.5~2.0)的水化硅酸钙，一般可用(1.5~2.0) CaO·SiO2·(1~4)H2O表示，称为 C—S—H (Ⅱ)。
四种。C-S-H的形成
和水灰比、温度、
龄期等水化条件有
4型CSH 关。
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硅酸三钙水化的五个阶段
硅酸三钙水化速率很快，其水化过程根据水化放热速 率—时间曲线可分为五个阶段(如图3) ：
Ⅰ-初始水化期；Ⅱ-诱导期；Ⅲ-加速期；Ⅳ-衰减期；Ⅴ-稳定期
图3 线图
C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲
• 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为 高含水，统称为水化。
• 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然 后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状 固体（水泥石），这一过程称为硬化。
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• 在显微镜下，C—S—H(I)为薄片状结构；而C—S—H(Ⅱ)为纤维状 结构，像一束棒状或板状晶体，它的末端有典型的扫帚状结构。 氢氧化钙是一种具有固定组成的六方板状晶体。
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1型CSH
3型CSH
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图2
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三、铝酸三钙的水化
C3A与水反应迅速，放热快，其水化产物组成和结 构受液 相CaO浓度和温度影响很大。 • 在常温，其水化反应依下式进行： 2(3CaO·A12O3)十27H2O
=4CaO·Al2O3·19H2O十2CaO·Al2O3·8H2O 简写为： 2C3A十27H=C4AH19十C2AH8
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1.6 硅酸盐水泥的物化性能
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1.6 硅酸盐水泥的物化性能
• 硅酸盐水泥的水化和硬化 • 水泥的物理性能 • 硅酸盐水泥的化学侵蚀
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1.6.1 硅酸盐水泥的水化和硬化
C-S-H。S.Daimond
根据电子显微镜观
察，把C-S-H分成四
种类型，即1 2 3 4
型。他认为，1型为
纤维状凝胶粒子，
表现为针状、刺状、
草状、卷箔状等。2
2型CSH
型为网络状，末端 不分叉而搭接成三
维空间网。3型为不
规则等大粒子状。4
型为从熟料颗粒原
始周界向内部生长
的C-S-H。实际上，
C-S-H的形貌不止这
• 在温度高于35℃时，C3A会直接生成C3AH6： 3CaO·A12O3十6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O 即： C3A十6H=C3AH6 由于C3A本身水化热很大，使C3A颗粒表面温度高于35℃，因
➢ 诱导期的终止时间与初凝时间有一定的关系，而终 凝时间则大致发生在加速期的中间阶段。
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二、硅酸二钙的水化
-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2十nH2O==xCaO·SiO2·yH2O十(2-x)Ca(OH)2
水泥用适量的水拌和后，形成能粘结砂 石集料的可塑性浆体，随后逐渐失去塑性 而凝结硬化为具有一定强度的石状体。同 时，还伴随着水化放热、体积变化和强度 增长等现象，这说明水泥拌水后产生了一 系列复杂的物理、化学和物理化学的变化。
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水泥的水化、凝结、硬化
简写成： CzS十nH==C—S—H十(2一x)CH 所形成的水化硅酸钙在C／S比和形貌方面与C3S水化产物都无大
区别，故也称C—S—H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶也比C3S的 粗大些。
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C3A晶体结构
Ca2+离子的配位数为6,光谱学表明有部分配位数为5.配位不规则
硅酸三钙在常温下的水化反应，大体上可用下式表示：
3CaO·SiO2十nH2O=xCaO·SiO2·y H2O十 (3一x)Ca(OH)2
简写为： C3S十nH=C—S—H十(3一x)CH • C—S—H的特点： ➢ 水化硅酸钙。结晶程度很低，尺寸非常小，接近于胶体范畴，习
惯称之为水化硅酸钙凝胶或C—S—H 凝胶； ➢ 凝胶组成不确定，其CaO／SiO2(摩尔比，简写成C／S)和H2O／
1、 熟料矿物的水化(硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三
钙、铁相固溶体的水化)
2、 硅酸盐水泥的水化 3 、水化速率的影响因素 4 、水化热 5 、体积变化 6 、水泥石的结构
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1、熟料矿物的水表化明，其水化产物为C—
一、硅酸三钙的水化
S—H和氢氧化钙。其数量 决定了水化性能。
SiO2(摩尔比，简写为H／S)都在较大范围内变动。C组成与液相的 Ca(OH)2浓度有关。
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• 当CaO浓度<1mmol／L时，生成氢
氧化钙和硅酸凝胶。
• 当CaO浓度为l~2mmo1/L时，生
成水化硅酸钙和硅酸凝胶。
• 当CaO浓度为2~20mmol/L时，
• C4AH19在低于85％的相对湿度下会失去6个结晶水分子而成为 C4AH13。C4AH19、C4AH13、和C2AH8都是片状晶体，常温下处于介 稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。 C4AH13十C2AH8=2C3AH6十9H
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Hale Waihona Puke 无机材料工学-水泥工艺学