硅酸盐水泥的水化和硬化培训200809.ppt

水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起已水化的水泥浆里留下的孔隙水泥的水化过程水泥水泥的水化、凝结、硬化第一节熟料矿物的水化水泥熟料矿物组成1、C3S、C2S的水化1、C3S、C2S的水化1、C3S、C2S的水化2、C3A的水化2、C3A的水化2、C3A的水化2、C3A的水化2、C3A的水化2、C3A的水化2、C3A的水化3、C4AF的水化3、C4AF的水化4、玻璃体及其它矿物的水化第二节硅酸盐水泥的水化第二节硅酸盐水泥的水化（一）、水化反应C4AF的水化：与C3A相似，
加水后首先形成水化硫铝酸盐和水化铁铝酸盐的固溶体：
3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·3CaSO4·32H2O但形成速度比AFt慢；
当石膏量不足时，形成3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·CaSO4·32H2O；
如石膏耗尽则形成C3（A·F）H6
C3S、C2S的水化：基本上不受石膏的影响，与单矿物的水化基本一致，水化产物为C-S-H与Ca(OH)2
石膏的掺入主要是改变了C3A、C4AF的水化
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（三硫型水化硫铝酸钙）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（单硫型水化硫铝酸钙）相及C-A-H晶体和C4（A·F）·晶体。水泥的水化过程简单划分为三个阶段：
1.钙矾石形成期：C3A率先水化，在石膏存在备件下，迅速形成钙矾石，导致第一放热峰。
2、C3S水化期：C3S开始迅速水化，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上出现一个“峰肩”，一般认为是由于钙矾石转化成单硫铝（铁）酸钙而引起的。
3、结构形成和发展期：放热速率很低，趋于稳定。（二）、水化产物（三）、水化速率影响因素：
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。
2、水灰比：1）影响水泥浆的结构和孔隙率；2）影响水化速度。水灰比在0.25-1.0间无明显影响。
3、水泥细度：1）细度越细，反应物的表面积越大，反应速度越快；2）磨细的过程中，使晶格扭曲程度增大，晶格缺陷增加，使水化反应易于进行
4、养护温度：温度越高，速度越快。温度对水化速度的影响主要在早期，对后期影响不大。；温度低于-10℃水泥基本不发生水化。
5、外加剂：促凝剂、早强剂、缓凝剂熟料矿物对水泥性质的影响第三节水泥的凝结与硬化过程第三节水泥的凝结与硬化过程图4.2硬化水泥石结构硬化机理：有多种说法，如阶段学说凝结硬化过程中体系结构的变化
第一阶段：初凝时间内，晶体太小，不能连接成网状结构，水泥浆成塑性状态，孔隙率没显著下降。
第二阶段：大约从初凝到24小时为止，水化开始加速，连接成网状结构，随着水化物的继续增多，孔隙率明显减少，网状结构不断致密，强度不断增长。
第三阶段：24小时后到水化结束，孔隙率不断减小，结构致密，强度增加。硬化水泥浆体的组成与结构硬化水泥浆体的组成与结构硬化水泥浆体的组成与结构AFt、AFm
Aft（钙矾石）：柱状或针状晶体，溶解度小，有助于提高早期强度，抗拉、抗折性能好，水化初期可起骨架作用。
Afm（单硫型水化硫铝酸钙）：六方板状晶体，溶解度比AFt大，体积增加小，强度不大，但接触各种SO42-后，会转变为AFt。引起很大的体积膨胀。孔及其结构特征孔及其结构特征孔及其结构特征内表面积
化合水：不结冰
吸附水：

水及其存在形式蒸发水：可用降气压，升温度等方法使之干燥（自由水、吸附水）是所有孔隙体积的量度。
非蒸发水：不能或很难使之干燥，如化合水（结晶水），可作为水化产物胶粒存在量的量度，即水化程度的量度。从上述讨论可知：硬化水泥浆可看做由两部分组成：一部分是水化产物胶粒形成的网状结构及胶孔内的水，称为凝胶体，另一部分是较大的毛细孔。改变凝胶体中水化产物的组成、形态，必然改变硬化浆体的性能，其含量越大，强度越高，反之，毛孔越多，强度越低。水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）C-S-H水化硅酸钙凝胶新拌水泥浆