硅酸盐水泥的水化与硬化课件.ppt

第七章硅酸盐水泥的水化与硬化

本章主要内容：
熟料矿物的水化
硅酸盐水泥的水化
水化速率
硬化水泥浆体
补充：◆熟料矿物水化的原因

·熟料矿物结构不稳定。
造成熟料矿物结构不稳定的原因是：
⑴熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构；
⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S，而是Alite和Belite等有限固溶体；
⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。

·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。◆水泥的水化、凝结、硬化水化产物C-S-H的组成是不定的，其CaO/SiO2比与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：
·〔CaO〕﹤1mmol/l，Ca(OH)2硅酸凝胶
·〔CaO〕﹤1-2mmol/l，C-S-H硅酸凝胶
·〔CaO〕﹤2-20mmol/l，
C/S比为（0.8-1.5）C-S-H，称为C-S-H（Ⅰ）
·〔CaO〕达饱和﹥20mmol/l，
C/S比为（1.5-2.0）C-S-H，称为C-S-H（Ⅱ）2.C3S水化过程

Ⅰ：诱导前期（时间：15分钟）
反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高
浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和）

Ⅱ：诱导期又称静止期（时间：2—4小时）
反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢
浆体状态：Ca(OH)2达饱和：此间：具有流动性，结束：失去流动性，达初凝

Ⅲ：加速期（时间：4~8小时）
反应：又加快——第二放热高峰
浆体状态：Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2、填充空隙、
中期：失去可塑性、达终凝，后期：开始硬化

Ⅳ：减速期（时间：12—24小时）
反应：随时间的增长而下降原因：在C3S表面包裹产物—阻碍水化。

Ⅴ:稳定期
反应：很慢—基本稳定（只到水化结束）原因：产物层厚：水很少—产物扩散困难。◆诱导期的本质
保护膜理论
晶核形成延缓理论
晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素二.C2S水化

C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加速期等，但水化速率很慢约为C3S的1/20

水化反应：C2S+mH→C-S-H+（2-X）CH

水化产物：生成C-S-H和Ca(OH)2
2.C3A在液相CaO浓度达饱和时

C3A+CH+12H→C4AH13

瞬凝原因：水泥颗粒表面形成大量C4AH13，其数量迅速增多，足以阻碍粒子的相对运动。
四.铁相固溶体的水化
比C3A水化慢，单独水化，也不会急凝，其水化反应和产物与C3A相似。

1.无石膏时，在Ca(OH)2环境水化
常温：C4AF+4CH+22H→2C4（A·F）H13
T＞50℃：C4AF+6H→C3（A·F）H6

2.有石膏存在时
C4AF+2CH+6CSH2+50H→2C3(A·F)·3CS·H32

3.石膏不足时
2C4(A·F)·H13+C3(A·F)·3CS·H32→3C3(A·F)·CS·H12
+2CH+20H二.水化反应及水化产物
1.水化反应简图如下：综上所述，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相及C-A-H晶体和C4（A·F）·H13晶体。2.水化产物三.水泥水化过程

·钙矾石形成期：C3A率先水化→第一放热峰
·C3S水化期：C3S水化→第二放热峰
·结构形成和发展期:
§7.3水化速率

一.水化速率的表示方法
水化速率的意义：
水化速率影响水泥强度的发挥和安定性
表示方法：
水化速率：单位时间内的水化程度或水化深度
水化程度：在一定的时间内水泥发生水化作用的量和完全水化量的比值，以百分率表示。
水化深度：水泥颗粒已水化层的厚度，以微米表示。
二.矿物水化速度

28天前：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S
3—6月：C3S＞C3A＞C4AF＞C2S
三.影响水化速率的因素

1.熟料的矿物组成
28天内各矿物的水化速度为C3A＞C3S＞C4AF＞C2S或C3A＞C4AF＞C3S＞C2S。
各熟料矿物的水化活性主要与矿物的晶体结构有关。（与不规则配位、高配位造成的晶体结构缺陷有关）

2.水泥细度：
·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，使晶格扭曲程度增大，晶格缺陷增加，反应活性高，使水化反应易于进行。
·细度增加使早期水化反应和强度提高，对后期强度没有很多益处。
5.外加剂：施工时“加入少量能调节凝结时间的物质

绝大多数无机电解质都有促进水泥水化的作用，如CaCl2;
多数有机外加剂对水化有延缓作用，常用各种木质素磺酸钠。

促凝剂：CaCl2：液相钙离子