水泥水化反应

精心整理水泥原料无水

C3S——硅酸三钙3(CaO・ SiO2)

C2S ——硅酸二钙2(2CaO- SiO2)

C3A——铝酸三钙3CaO- A12O3

C4AF ――铁相固溶体4CaO- A12O3 • Fe2O3

水化作用后产物

C-S-H――水化硅酸钙3CaO- 2SiO2 • 3H2O胶体)

Ca(0H)2(晶体)

CH――氢氧化钙

C3AH6 ――水石榴石3CaO- A12O3 • 6H2O(晶体)

AFt ――三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矶石Ca6AI2(SO4)3(OH)12 • 26H2O

AFm——单硫型水化硫铝酸钙Ca4AI2(OH)12SO4 6H2O

水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸

化物(钾盐、钠盐)、石膏(二水硫酸钙)组成。在水泥水化过程中，C3AC3罰C2S 与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矶石即三硫型水化硫酸铝钙型___ AFt,

单硫型水化硫酸铝钙AFm氢氧化钙CH和硅酸钙C- S- H凝胶。

I I

硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，

水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，

由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。

通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进

而粘结各种不同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。

水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：

AFtAFmCH

还有结晶性不好的无定形C- S- H

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AFtAFmC呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因

水泥混凝土水化过程的化学反应式：

3(CaO - SiO2)+6H2O=3CaO2SiO2 • 3H20胶体)+3Ca(OH)2(晶体)

2(2CaO・ SiO2)+4H2O=3CaO2SiO2 - 3H2O+Ca(OH)2晶体)

3CaO- Al2O3+6H2O=3CaOAl2O3 - 6H2O(晶体)

4CaO・ A12O3 • Fe2O3+7H2O=3CaO\l2O3 • 6H2O+CaOFe2O3- H20胶体)

硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙和氢氧化钙(游离的对强度有害)。

氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性

差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。(CH是对水泥强度有害的)

硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下：

①硅酸三钙水化C3S —— C-S-H+CH

硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙CH。

3CaO- SiO2 +nH2O=xCaO SiO2 ・yH2O+(3-x)Ca(OH)2

②硅酸二钙的水化C2S —— C —S —H+CH

3-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。

2CaO- SiO2 +nH2O=xCaO SiO2 ・yH2O+(2-x)Ca(OH)2

所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。

③铝酸三钙的水化C3A —— AFm或AFt

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铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6 ）。

在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。

最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矶石，常用AFt表示。

若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矶石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙（AFm）。

④铁相固溶体的水化C4AF水化产物与C3A类似

水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。

错误：（3）应是AI2

（5）是C2S