硅酸盐水泥的凝结硬化过程
硅酸盐水泥凝结硬化的四个阶段
硅酸盐水泥凝结硬化的四个阶段硅酸盐水泥，这个名字听起来有点高大上，但别担心，我们来聊聊它凝结硬化的过程。
其实，这就像是一个人从懵懂少年逐渐成长为成熟稳重的成年人的故事，曲折而又充满趣味。
今天就让我们轻松地揭开硅酸盐水泥的四个凝结硬化阶段，顺便打打比方，聊聊生活中的趣事。
1. 开始阶段：搅拌与浇筑1.1 准备工作首先呢，当你把水泥、砂子和水搅拌在一起的时候，就像是做菜，得把所有材料准备齐全。
这个阶段充满了期待和兴奋，大家伙儿围着混合物，真像在围着锅里煮的热汤。
水泥和水结合，形成了一个“泥浆”，这就好比小朋友们在游乐场的沙坑里玩耍，初见生机。
1.2 浇筑时刻接下来就是浇筑了。
想象一下，那种把浆料倒进模具的感觉，就像是把一个个梦想都倾注在一个漂亮的蛋糕模具里。
水泥在这里开始接受考验，期待着成型。
哎，这个阶段可是关键！不然的话，等到硬化后，蛋糕可能就变成了“黑暗料理”了。
2. 凝结阶段：初凝与终凝2.1 初凝随着时间的推移，水泥开始凝结。
这就像小朋友们开始玩得有点累，慢慢停下了。
不过，初凝的感觉有点像水面上的涟漪，不是马上就平静，而是慢慢地过渡。
这个时候，水泥的工作可没结束，依旧在努力“长大”。
大家可能会觉得“哎呀，这么快就凝固了？”其实，它在默默为之后的硬化做准备。
2.2 终凝接着进入终凝阶段，水泥这小家伙终于慢慢稳住了。
就像一位年轻人，经过一番折腾后终于找到了自己的方向，站稳了脚跟。
此时的水泥，已经不再是那团稀泥，而是有了形状和个性。
这时候，大家也许会感叹：“嘿，没想到水泥也能有这样的蜕变！”3. 硬化阶段：水化与强度提升3.1 水化过程水泥的硬化，最神奇的部分来了！它开始水化，像是喝了特效药，迅速充满了活力。
这时候，水泥中的化学反应像火山爆发一样，剧烈而又精彩。
你可以想象一下，就像是你在健身房里锻炼，肌肉在不断生长，越练越强。
这个阶段，水泥不仅仅是变得硬邦邦的，更是开始逐步提升自己的“战斗力”。
3.2 强度提升最后，经过一段时间的“锤炼”，水泥的强度达到了巅峰。
硅酸盐水泥的水化和硬化
C3 A CS H12 和C4AH13的固溶体。
石膏的存在延缓了C3A的水化
（四）铁相固溶体（C4AF）的水化 水化速率比C3A低。其水化产物与C3A很相似。相当于C3A 中一部分氧化铝被氧化铁所置换，生成水化铝酸钙和水化铁酸 钙的固溶体。
C-S-H(Ⅱ)
定义：水化硅酸钙凝胶体（C-S-H） 组成:不固定，随钙硅比和水硅比变化 结构：微晶，尺寸接近于胶体范畴； 形貌：纤维状，网络状，等大粒子，内部产物； CH：晶体，层状，六方板状，生长在孔洞之间。
C3S水化历程:
五个阶段: 起始期 15min PH=12 急剧 诱导期（静止期）——使硅酸盐水泥保持塑性的原因； 2-4h诱导期结束的时间，即初凝时间。 加速期（4-8h）C-S-H和Ca(OH)2 大量形成，达到终凝。 减速期（12-24h） 稳定期 受扩散控制
C-S-H凝胶的组成与它所处 的溶液中的CaO浓度有关， C-S-H在一定的碱度下才能存 在,如2- 2-3图所示：
下表是对上图的总结:
CaO浓度 g/l
0.06-0.11
0.11-1.12
>1.12
CaO摩尔浓度 mol/l 1-2
2-20
>20
C/S
<1
0.8-1.5
1.5-2
水化产物
水化硅酸钙和硅酸凝胶 C-S-H(Ⅰ)
钙矾石在常温和一般湿度条件下的脱水曲线
四、水泥的凝结、硬化过程
1882年，雷霞特利提出的结晶理论； 1892年，米哈艾利斯又提出了胶体理论； 拜依柯夫将上述两理论加以发展，把水泥的硬化为三个时期： 第一，溶解期；第二，胶化期；第三，结晶期 列宾捷尔提出凝聚-结晶三维网状结构理论； 鲍格提出是巨大表面能的作用引起互相粘结； 洛赫尔提出的三阶段论:
简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点
简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点摘要：一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.熟料的制备2.水泥的生成3.水泥浆体的凝结4.硬化过程二、硅酸盐水泥的特点1.硬化速度适中2.强度高3.耐久性好4.适应性强5.环境友好性正文：硅酸盐水泥是一种广泛应用于建筑行业的胶凝材料。
其凝结硬化过程与特点如下：一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.熟料的制备：硅酸盐水泥的制备过程始于矿山开采，将开采出的石灰石、粘土等原料进行混合、粉碎，并加热至高温，形成熟料。
2.水泥的生成：将熟料与石膏按一定比例混合，经过磨碎、筛选，得到硅酸盐水泥。
3.水泥浆体的凝结：当水泥与水混合时，水泥中的硅酸盐矿物与水发生水化反应，生成具有粘性的水泥浆体。
随着水化反应的进行，浆体逐渐凝结，形成凝胶体。
4.硬化过程：在水泥浆体凝结的基础上，水泥中的硅酸盐矿物不断水化，形成水化硅酸钙（CSH）凝胶。
这种凝胶具有很高的强度和耐久性，随着时间的推移，硬化过程逐渐完成。
二、硅酸盐水泥的特点1.硬化速度适中：硅酸盐水泥的硬化速度适中，有利于施工操作。
在正常条件下，水泥浆体在拌和水后约30分钟开始凝结，12小时内达到一定强度。
2.强度高：硅酸盐水泥具有较高的早期和后期强度，能满足不同工程结构对抗压强度的要求。
3.耐久性好：硅酸盐水泥硬化后，其水化产物具有良好的抗侵蚀性、抗渗透性、抗碳化性，使建筑物具有较好的耐久性。
4.适应性强：硅酸盐水泥在不同环境下均能保持良好的性能，适用于多种工程结构，如混凝土、砂浆等。
5.环境友好性：硅酸盐水泥生产过程中，采用低碳、环保的生产工艺，有利于减少环境污染。
综上所述，硅酸盐水泥以其优良的性能在建筑行业中得到广泛应用。
硅酸盐水泥的水化和硬化
C3A＋3CaSO4·2H2O+26H2O＝C3A·3CaSO4·32H2O 当C3A尚未完全水化，而石膏已经耗尽时： C3A·3CaSO4·32H2O +2C3A＋4H2O＝ 3(C3A·CaSO4·12H2O) 当石膏掺量极少，所有的钙矾石都转化为单硫型水化硫铝酸 单硫型水化硫铝酸 钙后，可能有C3A剩余，会发生下述反应： C3A·CaSO4·12H2O +3C3A＋Ca(OH)2+12H2O＝ 2[3CaO·Al2O3(CaSO4、Ca(OH)2）·12H2O]
④
当石膏耗尽时，为 AFm C4 AF + H 2O → 水化铝酸钙+ 水化铁酸钙
23
24
25
26
1、钙矾石形成期 C3A率先水化。在石膏存在的条件下，迅速形成钙 矾石，这是导致第一放热峰的主要因素。 2、C3S水化期 C3S开始迅速水化，大量放热，形成第二个放热峰 。有时会有第三放热峰或在第二放热峰上出现一个“峰 肩”，一般认为是由于钙矾石转化成单硫型水化硫铝( 铁)酸钙而引起的。同时，C2S和铁相亦以不同程度参与 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 放热速率很低并趋于稳定，随着各种水化产物的 增多，填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接并相互 交织，发展成硬化的浆体结构。
14
C3S凝结时间正常，水化较快，粒径40一50um的颗 粒28d可水化70％左右。放热较多，早期强度高 且后期强度增进率较大．28d强度可达一年强度 的70％一80％，其28d强度和一年强度在四种矿 物中均最高。
15
硅酸二钙的水化
• 在常温下，C2S水化式: 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 简写为： C2S+nH=C-S-H+(2-x)CH
硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化
凝结硬化过程
初始反应期 潜伏期 凝结期 硬化期
初始的溶解和水化，约持续5-10分钟。
流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗 粒成长，1h
凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进 一步水化，6h。多孔的空间网络—凝聚 结构，失去可塑性
凝胶体填充毛细管，6h-若干年硬化石状 体密实空间网
3CaO·Al2O3·6H2O+ H2O+CaSO4·2H2O 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
钙矾石
水泥熟料单矿物水化时特征
矿物种类
硅酸三钙
硅酸二钙
铝酸三钙
缩写 含量（%） 水化速度
C3S 37-60
快Leabharlann C2S 15-37慢
C3A 7-15 最快
水化热
多
少
最多
反应速度： 强放度 热量：
3CaO·SiO2+H2O CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶 体。
该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的 发展起关键作用。水化热释放缓慢。
产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的 水化产物。
2CaO·SiO2+H2O 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。 该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。 如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将 无法正常使用。 通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。
3CaO·Al2O3+H2O
3CaO·Al2O3·6H2O
铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶
基础知识辅导：硅酸盐水泥凝结、硬化过程
3.2硅酸盐⽔泥凝结、硬化过程凝结：⽔泥加⽔拌和最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性的过程称为凝结。
硬化：⽔泥凝结后，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。
从整体来看，凝结与硬化是同⼀过程中的不同阶段，凝结标志着⽔泥浆体失去流动性⽽具有⼀定塑性强度。
硬化则表⽰⽔泥浆体固化后所建⽴的结构具有⼀定机械强度。
有关⽔泥凝结、硬化过程，历来有不同的观点。
⽬前主要有结晶理论、胶体理论，以及在此基础上发展起来的各种理论和观点。
⽔泥的凝结、硬化过程是⼀个⾮常复杂的过程，实际上，⽔化过程中不同情况下会有不同的⽔化机理，不同的矿物在不同阶段，⽔化机理也不完全相同。
要更清晰地揭⽰⽔泥凝结、硬化的机理与过程，还有待于进⼀步研究。
硅酸盐⽔泥的⽔化产物包括结晶度较差似⽆定形的⽔化硅酸钙凝胶(C-S-H)、结晶良好的氢氧化钙、钙矾⽯、单硫型⽔化硫铝酸钙以及⽔化铝酸钙等晶体。
⽔泥⽔化产物本⾝的化学组成和结构影响着硬化浆体的性能，各种⽔化产物的形貌及其相对含量在很⼤程度上决定着相互结合的坚固程度，与浆体结构的强弱密切相关。
从⼒学性质看，物理结构有时⽐化学组成更有影响。
即使⽔泥品种相同，适当改变⽔化产物的形成条件和发展情况，也可使孔结构与孔分布产⽣⼀定差异，从⽽获得不同的浆体结构，性能也发⽣相应的改变。
硬化⽔泥浆体是⼀⾮均质的多相体系，由各种⽔化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的⽔和空⽓所组成，是固.液.⽓三相多孔体。
它具有⼀定的机械强度和孔隙率，⽽外观和其他性能⼜与天然⽯材相似，因此通常⼜称之为⽔泥⽯。
⽔泥⽯的结构相当复杂，⽽且不均匀，⽬前还不能完全阐明其结构的真相，只能从⽔泥⽯组成、形貌、构造等各个⽅⾯，从不同层次进⾏研究与理解。
下⾯我们简单说⼀下⽔泥⽯的的组成。
⽔泥⽯的组成：⽔泥浆硬化后的⽔泥⽯是由未⽔化的⽔泥颗粒、凝胶体的⽔化产物(C-S-H)、结晶体的⽔化产物(Ca(OH)2等)、以有未被⽔泥颗粒和⽔化产物所填满的原充⽔窨(⽑细孔和⽑细孔⽔)及凝胶体中的孔(凝胶孔)的组成。
硅酸盐水泥的凝结和硬化过程影响水泥凝结硬化的主要因素
当加入石膏以后
水化铝酸三钙 （C3AH6）+石膏+水 → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O（高硫型水化硫铝酸钙） 矾石（Aft）
3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O+ C3AH6 → 3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O（单硫型水化硫铝酸钙） Afm
硅酸盐水泥水化后的主要水化产物有：
本节课结束
通常有利于水泥强度增长的养护温度在5~20℃之间。 水是水泥水化、硬化的必要条件。若环境湿度大，水分不易蒸发，则可保证水泥水化充分
进行；若环境干燥，水泥浆体中的水分很快蒸发，水泥浆体缺水，则水泥无法进行正常的 水化反应，强度增长困难。
(5)水灰比(W／C)：水与水泥的质量比
水灰比越大，水泥浆越稀，水泥颗粒的间隙越大，凝结硬化越慢，多余的水分蒸发后再水泥石 中形成的毛细孔越多，导致水泥石强度、抗冻性、抗渗性下降。
快 多 高 较高 中 中
硅酸二钙
慢 少 低 高 良 小
铝酸三钙
最快 最多
低 低 差 大
铁铝酸四钙
中 中 低 低 好 小
(2)水泥细度(fineness)的影响
细度是指水泥颗粒总体的粗细程度。 水泥颗粒越细，与水发生反应的表面积越大，因而水化反应速度较快，而且较完全，早
期强度也越高，但在空气中硬化收缩性较大,成本也较高。如水泥颗粒过粗则不利于水泥 活性的发挥。 水泥细度用比表面积表示。比表面积是水泥单位质量的总表面积（㎡/kg）。 国家标准（GB175－2007）规定，硅酸盐水泥比表面积应大于300㎡/kg。
各种水化硅酸钙凝胶C-S-H、 晶体(氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙（Aft、Afm）) 除此之外还有没有水化的水泥颗粒、凝胶孔、毛细孔
简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点
硅酸盐水泥是一种常用的建筑材料，它在建筑领域具有重要的应用价值。
它的凝结硬化过程与特点对于理解其在建筑中的作用具有重要意义。
本文将对硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点进行简要的阐述，以便读者对其有一个清晰的认识。
一、硅酸盐水泥的凝结硬化过程1. 凝结过程硅酸盐水泥在加水后会发生水化反应，形成胶凝体，然后在适当的条件下开始凝结。
水化反应的化学方程式为：4CaO·SiO2 + 2CaO·SiO2·2H2O + 3CaSO4 + 32H →3CaO·2SiO2·4H2O + 3CaSO4·2H2O此过程是一个放热反应，可以产生大量的热量。
硅酸盐水泥的初凝时间一般在30~120分钟，凝结时间为几十小时至几天。
在这个过程中，水泥逐渐凝固成坚硬的体积稳定的水化硅酸盐凝胶体系。
2. 硬化过程硅酸盐水泥的硬化过程是水化反应的延续。
在一定的条件下，水泥的强度随着时间的推移而不断增加。
硅酸盐水泥的硬化特点是初期强度低、中后期强度高，长期强度稳定的特点。
二、硅酸盐水泥的特点1. 抗渗透性能硅酸盐水泥在水化硬化后，形成的凝胶体系具有良好的致密性，抗渗透性能较好。
在一定程度上能够抵御外部水分的侵蚀，保护混凝土结构的耐久性。
2. 抗压抗折性能硅酸盐水泥在水化硬化后，其强度随时间增长而不断提高，最终形成坚固的凝结体系，具有较高的抗压抗折性能。
在混凝土结构中能够承受一定的荷载。
3. 与混凝土的黏结性能硅酸盐水泥在水化硬化过程中，会与骨料及混凝土基材发生化学反应，形成良好的结合力，因此与混凝土的黏结性能较好。
能够有效地将混凝土的各部分紧密连接起来。
4. 抗碱骨料反应性能硅酸盐水泥在水化硬化后，其凝胶体系具有较低的碱骨料反应性，可以有效防止混凝土中的碱骨料反应，提高混凝土的耐久性。
硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个复杂而又精细的化学过程，它决定了水泥的性能和应用。
而硅酸盐水泥的特点使其在建筑领域具有广泛的应用前景，为建筑结构的强度与耐久性提供了有力的保证。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
硅酸盐水泥的凝结硬化过程
答：硅酸盐水泥的凝结硬化过程：拌和的水泥浆体随着时间推移，逐渐失去流动性，可塑性而凝固并形成一定强度的硬化体，这一过程是水泥的凝结硬化过程。
水泥凝结硬化过程是水泥与水发生的水化反应过程：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。
3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2②硅酸二钙的水化β-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，简称钙矾石，常用AFt表示。
若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与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。