硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学-PPT精品文档
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硅酸盐水泥的基本组成、水化和硬化机理(ppt 40页)
水泥的凝结与硬化是一个连续的复杂的物 理化学变化过程，这些变化决定了水泥一系列 的技术性能。
二、硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥 浆
开始 凝结
初凝时间
凝 结 完全 硬化 人工
凝结
石材
终凝时间
二、硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥颗粒的水化是从表面向内部进行的，水化程度 受水和水化物的扩散所控制，水泥颗粒的内核很难完 全水化。因此。硬化的水泥石是由水化产物(凝胶体 和结晶体)、未水化的水泥颗粒、水和孔隙(毛细孔和 凝胶孔)组成的。水泥石的工程性质决定于水泥石的 组成和结构。
水化硅酸钙几乎不溶于水，形成后立即以胶体 微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶体。
氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水， 但溶解度不大，所以溶液很快达到饱和状态。
一、硅酸盐水泥的水化
水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结 和硬化速度很快，为了调节水泥的凝结时间，在水泥 中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸 钙会与石膏作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，也称钙 矾石晶体（以AFt表示），其反应式如下：
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.标准稠度用水量——水泥净浆达到标准稠度时的拌 和用水量，按水泥质量百分比计；
水泥的标准稠度是指水泥净浆对标准试杆（或试锥） 的沉入达到一定阻力时的稠度。我国国标（GB/T13462001）中规定，水泥标准稠度的标准测定方法cm3，其大小主要取决于水泥熟
料的矿物组成。堆积密度为1000~1600kg/m3。
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度——水泥颗粒的粗细程度。对水泥性质 有很大影响。
水泥颗粒粒径一般在7~200μm范围内，颗粒愈 细，与水起反应的表面积就愈大，因而水化速 度较快，而且较完全，早期强度和后期强度都 较高。水泥颗粒过粗，则不利于水泥活性的发 挥，但水泥过细，在空气中的硬化收缩性较大， 生产成本也较高。
二、硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥 浆
开始 凝结
初凝时间
凝 结 完全 硬化 人工
凝结
石材
终凝时间
二、硅酸盐水泥的凝结硬化
水泥颗粒的水化是从表面向内部进行的，水化程度 受水和水化物的扩散所控制，水泥颗粒的内核很难完 全水化。因此。硬化的水泥石是由水化产物(凝胶体 和结晶体)、未水化的水泥颗粒、水和孔隙(毛细孔和 凝胶孔)组成的。水泥石的工程性质决定于水泥石的 组成和结构。
水化硅酸钙几乎不溶于水，形成后立即以胶体 微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶体。
氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水， 但溶解度不大，所以溶液很快达到饱和状态。
一、硅酸盐水泥的水化
水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结 和硬化速度很快，为了调节水泥的凝结时间，在水泥 中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸 钙会与石膏作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，也称钙 矾石晶体（以AFt表示），其反应式如下：
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
3.标准稠度用水量——水泥净浆达到标准稠度时的拌 和用水量，按水泥质量百分比计；
水泥的标准稠度是指水泥净浆对标准试杆（或试锥） 的沉入达到一定阻力时的稠度。我国国标（GB/T13462001）中规定，水泥标准稠度的标准测定方法cm3，其大小主要取决于水泥熟
料的矿物组成。堆积密度为1000~1600kg/m3。
一、硅酸盐水泥的主要技术性质
2.细度——水泥颗粒的粗细程度。对水泥性质 有很大影响。
水泥颗粒粒径一般在7~200μm范围内，颗粒愈 细，与水起反应的表面积就愈大，因而水化速 度较快，而且较完全，早期强度和后期强度都 较高。水泥颗粒过粗，则不利于水泥活性的发 挥，但水泥过细，在空气中的硬化收缩性较大， 生产成本也较高。
硅酸盐水泥的水化和硬化PPT课件
如图5 所示, 中心黑色部分为未水化的熟料颗粒, 直径约3 um, 外围包 裹的颜色较浅的产物为疏松的早期CSH 凝胶, 厚度约400 nm.大圈为SEM 附带EDX 的测量范围, 小圈为TEM 附带EDX 的测量范围. 可以发现, SEM 附带的EDX 测量不论选取哪个位置, 都会导致大部分元素分析结果来自 未水化的水泥颗粒. 水泥未水化熟料主要是由C3S, C2S, C3A 和C4AF 四 种矿物相组成, 4 种组分未水化前的Ca/Si 比都大于或等于2, 必然造成 SEM中EDX 测量的Ca/Si 比结果远大于CSH 凝胶实际的Ca/Si 比, 并导致 结果的波动增加, 数据方差增大;而TEM 则可以保证测量范围内均为CSH 凝胶, 得到的Ca/Si 比较为真实, 波动也较小.
通过SEM 和TEM 观察水泥浆体样品中的Ca(OH)2 晶体, 结果如图1 所示. 在SEM 图 像中, 能够发现大量的六方板状Ca(OH)2 晶体, 图1(a), 其尺寸为2 um 左右.。 Ca(OH)2 晶体在TEM 中形貌见图1(b), 同样为片状六方晶体. 用电子衍射方法能够 得到规则的衍射花样如图2 所示, 证明水泥浆体早期水化生成的Ca(OH)2 晶体为规 则的单晶结构。
素分析, 结果如图3(c)所示, 大量的元素为Ca 和Si, 从元素构成可以确认产物为CSH 凝胶.
分析结果中还有少量的Al, S, Mg, K 等元素, 这是由于水化早期CSH 凝胶生成量较少, 而
SEM 下EDX 的作用范围约为1μm3, 在这个分辨率下不可避免地有未水化水泥颗粒的干扰, 因此SEM附带的EDX 并不能给出准确的CSH 凝胶的元素分析结果, 只能是一个大概的数值。
使用TEM 研究水化12 h 的水泥样品, 可以观察到与SEM 观察结果类似的 针状产物, 长度约为1～2um, 如图7(b)所示. SEM 观察结果与TEM 观察 结果能够相互印证. 利用TEM 附带的高精度EDX 可以准确分辨AFt 和AFm, 如图7(f)与图7(e)所示, AFt 中的硫元素含量要远高于AFm. 在TEM 中进 一步精细观察水泥浆体中的针状水化产物, 如图7(c)与图7(d).AFt 与 AFm 都呈现定向生长. AFt 呈现较为完整的针状, 产物边缘整齐、棱角 分明; AFm 是由AFt 和C3A二次反应生成的, SEM 观察下也呈针状, 但在 TEM中, 可以发现AFm边缘不平整, 几乎没有棱角, 形貌趋向片层状发展, 有明显的二次反应迹象.
硅酸盐水泥的水化和硬化培训共55页文档
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
硅酸盐水泥的水化和硬化培训
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
硅酸盐水泥的水化和硬化培训
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
硅酸盐水泥的水化和硬化
在液相CaO浓度达到饱和时，C3A还可能依下式水化：
3CaO·A12O3十Ca(OH)2十12H2O = 4CaO·A12O3·13H2O
即：
C3A十CH十12H = C4AH13
在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中，CaO浓度往往 达到饱和或过饱和，因此，可能产生较多的六方 片状C4AH13，足以阻碍粒子的相对移动，据认为 这是使浆体产生瞬时凝结的一个主要原因。
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。
8.1 熟料矿物的水化
一、硅酸三钙(C3S)的水化 二、硅酸二钙(C2S)的水化 三、铝酸三钙(C3A)的水化 四、铁相固溶体(C4AF)的水化
始周界向内部生长 的C-S-H。实际上， C-S-H的形貌不止这 四种。C-S-H的形成 和水灰比、温度、
龄期等水化条件有 关。
硅酸三钙水化的五个阶段(Five periods)
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8-1-2) ：
Ⅰ-诱导前期；
Ⅱ-诱导期；
• 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，生
成C／S比为0.8~1.5的水化硅酸钙:
图8-1-1 水化硅酸钙与溶液间的平衡
(0.8~1.5)CaO·SiO2·(0.5~2.5)H2O， 称为C—S—H (I)。
的六方板状晶体。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的 水化和硬化
2020/11/22
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥加水以后为什么可以凝结硬化？
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水化产物 填充空隙 并将水泥 颗粒连接 在一起
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
三、铝酸三钙 (一) 无石膏 1．常温下水化
C4AH13和C2AH8在常温下处于介稳状态，且随温度升高而转化 加速。C3A本身水化热高，因而极易按上式转化。
2．在温度较高(35℃以上)的情况下，可直接生成C3AH6晶体。 这些产物均为片状。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
早期水化产物，大部分在颗粒原始周界以外由水所填充的 空间----这部分C-S-H称外部产物。
后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域形成----内部产 物。
随着内部产物的形成和发展，C3S的水化即由减速期向稳定 期转变。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
7．C3S的后期水化 泰勒认为：水化过程中存在一个界面区，并逐渐向颗粒内 部推进，H2O离解成的H+在内部产物中从一个氧原子(或水分子) 转移到另一个氧原子，一直到达C3S界面并与之作用；而界面区 内部分Ca2+和Si4+则通过内部产物向外迁移，转入CH和外部C-SH。因此，界面内是得到H+，失去Ca2+和Si4+，原子重新排组， 从而使C3S转化成内部C-S-H。如此，随着界面区向内推进，水 化继续进行。由于空间限制及离子浓度变化，内部C-S-H在形貌 和成分等方面与外部C-S-H会有所不同，通常是较为密实。
2020/11/22
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥加水以后为什么可以凝结硬化？
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
水化产物 填充空隙 并将水泥 颗粒连接 在一起
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
三、铝酸三钙 (一) 无石膏 1．常温下水化
C4AH13和C2AH8在常温下处于介稳状态，且随温度升高而转化 加速。C3A本身水化热高，因而极易按上式转化。
2．在温度较高(35℃以上)的情况下，可直接生成C3AH6晶体。 这些产物均为片状。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
早期水化产物，大部分在颗粒原始周界以外由水所填充的 空间----这部分C-S-H称外部产物。
后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域形成----内部产 物。
随着内部产物的形成和发展，C3S的水化即由减速期向稳定 期转变。
水泥工艺硅酸盐水泥的水化和硬化
1 熟料单矿物的水化
7．C3S的后期水化 泰勒认为：水化过程中存在一个界面区，并逐渐向颗粒内 部推进，H2O离解成的H+在内部产物中从一个氧原子(或水分子) 转移到另一个氧原子，一直到达C3S界面并与之作用；而界面区 内部分Ca2+和Si4+则通过内部产物向外迁移，转入CH和外部C-SH。因此，界面内是得到H+，失去Ca2+和Si4+，原子重新排组， 从而使C3S转化成内部C-S-H。如此，随着界面区向内推进，水 化继续进行。由于空间限制及离子浓度变化，内部C-S-H在形貌 和成分等方面与外部C-S-H会有所不同，通常是较为密实。
精品课件--硅酸盐水泥的水化和硬化
酸钙）→（20℃）C3（A·F）H6 • 掺石膏时与C3A的反应大致相同。
三、水泥水化
• 分为三个阶段， • 1．钙矾石形成期： • （C3钙A+钒Ca石SO，4即·2H三2O硫+型26硫H→铝C酸3A钙·3）C（；SO4）·H3 • 2酸．钙C；3S水化期：钙钒石形成单硫型水化硫铝 • 3．结构形成和发展期。
一、水泥石组成
• C-S-H 70% • C-H 20% • 钙矾石+硫铝酸钙 7% • 未水化熟料及其由大小不等的晶体颗粒、孔（毛细孔和凝 胶孔）组成，图7～3。
图7～3 水泥浆体结构的形成与发展
三、水的存在形式
• 结晶水 • 结构水 • 吸附水
•
图7～2 水泥水化放热曲线
四、影响水泥水化速率的因素
• 1．熟料矿物组成： • C3A>C3S>C4AF>C2S； • 2．水灰比：水越多，水化越快； • 3．水泥细度：越细越快； • 4．温度：越高越快； • 5．外加剂：包括促凝剂（无机电解质）、
促硬剂和缓凝剂（有机外加剂）。
第二节 水泥的凝结和硬化过程
• C3S的水化的化学过程和动力学行为如下表：
时期 反应阶段
化学过程
动力学行为
早期
初始期 诱导期
离子进入溶液 继续溶解形成C-S-H
反应很快 反应慢
中期 后期
加速期
稳定C-S-H开始生长
反应快
衰减期
水化产物继续生长，微 结构发展
反应慢
温度期
微结构密实
反应很慢
2．C2S的水化
• 与C3S相似，只是速度慢，CH生成量少，CS-H颗粒稍大。其水化反应如下：
• ③ 加速期：达最大放热速率，到达顶峰， 4—8小时；
三、水泥水化
• 分为三个阶段， • 1．钙矾石形成期： • （C3钙A+钒Ca石SO，4即·2H三2O硫+型26硫H→铝C酸3A钙·3）C（；SO4）·H3 • 2酸．钙C；3S水化期：钙钒石形成单硫型水化硫铝 • 3．结构形成和发展期。
一、水泥石组成
• C-S-H 70% • C-H 20% • 钙矾石+硫铝酸钙 7% • 未水化熟料及其由大小不等的晶体颗粒、孔（毛细孔和凝 胶孔）组成，图7～3。
图7～3 水泥浆体结构的形成与发展
三、水的存在形式
• 结晶水 • 结构水 • 吸附水
•
图7～2 水泥水化放热曲线
四、影响水泥水化速率的因素
• 1．熟料矿物组成： • C3A>C3S>C4AF>C2S； • 2．水灰比：水越多，水化越快； • 3．水泥细度：越细越快； • 4．温度：越高越快； • 5．外加剂：包括促凝剂（无机电解质）、
促硬剂和缓凝剂（有机外加剂）。
第二节 水泥的凝结和硬化过程
• C3S的水化的化学过程和动力学行为如下表：
时期 反应阶段
化学过程
动力学行为
早期
初始期 诱导期
离子进入溶液 继续溶解形成C-S-H
反应很快 反应慢
中期 后期
加速期
稳定C-S-H开始生长
反应快
衰减期
水化产物继续生长，微 结构发展
反应慢
温度期
微结构密实
反应很慢
2．C2S的水化
• 与C3S相似，只是速度慢，CH生成量少，CS-H颗粒稍大。其水化反应如下：
• ③ 加速期：达最大放热速率，到达顶峰， 4—8小时；
硅酸盐水泥的水化过程课件
生产工艺与原料
生产工艺
硅酸盐水泥的生产工艺主要包括生料 制备、熟料烧成、水泥粉磨和包装等 阶段。
原料
硅酸盐水泥的主要原料包括石灰石、 黏土、铁矿粉等，其中石灰石是主要 原料，提供钙质成分。
性质与特点
性质
硅酸盐水泥硬化后具有较高的抗压强度、耐久性、耐磨性等 特点。
特点
硅酸盐水泥水化热较高，早期强度增长快，适用于大型工程 和混凝土结构的施工。
硅酸盐水泥的水化过程课件
• 硅酸盐水泥简介 • 硅酸盐水泥的水化反应 • 硅酸盐水泥的水化机理 • 硅酸盐水泥的水化性能 • 硅酸盐水泥的应用与展望
01
硅酸盐水泥简介
定义与分类
定义
硅酸盐水泥是一种以硅酸钙为主 要成分的水硬性胶凝材料，通过 与水反应后形成坚硬的水泥石。
分类
根据熟料矿物组成和混合材料的 种类，硅酸盐水泥可分为普通硅 酸盐水泥、早强硅酸盐水泥、低 热硅酸盐水泥等。
提高能效和资源利用率
改进生产工艺，提高硅酸盐水泥的能效和资源利用率，降低生产成 本。
THANKS
感谢观看
水化热对于大体积混 凝土施工和冬季施工 有一定的技术指导意 义。
水化热的大小和速度 与水泥的种类、掺合 料和水的温度有关。
硬化速度与强度发展
硅酸盐水泥的硬化速度较快， 可以在数小时内初凝，并在28 天内达到设计强度。
水泥的强度发展与水灰比、温 度和湿度等条件有关。
适当控制硬化速度和强度发展 可以提高混凝土结构的耐久性 和稳定性。
水化产物的种类与结构
总结词
硅酸盐水泥的水化产物主要包括氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等，这些产物的结构复杂，对水泥石的强度 和稳定性起着重要作用。
详细描述
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• • • •
§7.3硬化水泥浆体 一、浆体结构的形成和发展 第一阶段：大约从水泥加水起到初凝为止。 C3S和水迅速反应生成Ca(OH)2过饱和溶液，并 析出Ca(OH)2晶体。同时石膏也很快进入溶液 与C3A和C4AF反应，生成细小的钙矾石晶体。 • 在这一阶段，由于生成的产物层阻碍了反应进 一步进行，同时，水化产物尺寸细小，数量又 少，不足以在颗粒间架桥连接形成网络状结构， 水泥浆体仍呈塑性状态。
• 第二阶段：大约从初凝到加水24h为止。 • 水泥水化开始加速，生成较多的Ca(OH)2和钙 矾石晶体，同时水泥颗粒上升开始长出纤维状 的C-S-H。由于钙矾石晶体的长大和C-S-H的大 量形成、增长而相互交错连接成网状结构，水 泥开始凝结，随网状结构不断加强，强度也相 应增长，将剩留在颗粒之间空隙中的游离水逐 渐分割成各种尺寸的水滴，填充在相应大小的 孔隙之中。
3.0 1.0～3.0 1.0
<1.0
0
单硫型固溶体
水石榴石 C3AH6
• 四、铁相固溶体 • 铁铝酸钙的水化反应及其产物与C3A极为相似。 氧化铁基本上起着与氧化铝相同的作用，也就 是在水化产物中铁置换部分铝，形成水化硫铝 酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体，或者水化铝酸 钙和水化铁酸钙的固溶体。
• §7.2 硅酸盐水泥的水化 • 一、水化过程
• 三、铝酸三钙 • 在常温下: • 2C3A+27H=C4AH19+C2AH8 • C4AH19在低于85%的相对湿度时，即失去6 摩尔的结晶水而成为C4AH13。C4AH19、 C4AH13和C2AH8均为六方片状晶体，在常温 下处于介稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的 趋势。
• 在液相的氧化钙浓度达到饱和时， • C3A + CH +12H = C4AH13 • 在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生； • 处于碱性介质中的C4AH13在室温下能够稳定 存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的相 对移动，使浆体产生瞬时凝结。 • 在水泥粉磨时通常都掺有石膏进行缓凝。
• 第三阶段：加水24h以后，直到水化结束 • 这一阶段，石膏已基本耗尽，钙矾石开始转化 为单硫型水化硫铝酸钙，还可能会形成 C4(A· F)H13。随着水化的进行，各种水化产物 的数量不断增加，晶体不断长大，使硬化的水 泥浆体结构更加致密，强度逐渐提高。
• ⑴ C-S-H（水化硅酸钙） • 特点： • 凝胶（非晶体），水泥石强度主要提供物质
• • • • •
组成不固定： [CaO]：0.112～1.12g/l时， C-S-H（Ⅰ） (0.8～1.5)CaO· SiO2· (0.5～2.5)H2O [CaO]>1.12g/l时， C-S-H（Ⅱ） (1.5～2.0)CaO· SiO2· (1～4)H2O
• 在石膏、氧化钙同时存在的条件下 ： • C4AH13+3C H2+14H= +CH • 所形成的三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石。 由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三 硫酸盐相，故常以AFt表示。钙矾石不溶于碱 溶液而在C3A表面沉淀形成致密的保护层，阻 碍了水与C3A进一步反应，因此降低了水化速 度，避免了急凝。
பைடு நூலகம்
• 二、硅酸二钙 • β型硅酸二钙的水化过程和C3S极为相似，βC2S的水化反应可采用下式表示:
• 2CaO· SiO2+mH2O=xCaO· SiO2· yH2O+(2x)Ca(OH)2
• 即: • C2S十mH=C-S-H+(2-x)CH 与硅酸三钙水化相似，区别在于： 1、水化速率为硅酸三钙的1/20； 2、水化形成的Ca(OH)2、C-S-H结晶困难，单 独水化速度极慢，但是在硅酸盐水泥水化时受 到硅酸三钙影响而水化加快。
• 第一个峰： AFt相的形成 • 第二个峰： 相当于C3S的 水化
• 第三个峰： • 水泥中硫酸盐含量一般不足以将全部C3A转化 为AFt相，因而剩余的C3A与AFt相将转化为 AFm即单硫酸盐相。
• • • •
二、影响水泥水化的因素 1. 水泥矿物组成和晶体结构 2. 水泥细度和水灰比 水泥粉磨得越细，比表面积就越大，与水接触 的面积也越大，在其他条件相同的情况下，水 化反应就会越快；水灰比在一定范围内变化时， 适当增大水灰比，可以增大水化反应的接触面 积，使水化速度加快。 • 3. 温度 • 4.外加剂 • 促凝剂、早强剂、缓凝剂等
• ⑶ 加速期: • 反应重新加快，出 现第二个放热峰， 到达峰顶时本阶段 即告结束(4～8h)。 • 此时终凝已过，开 始硬化。
• ⑷ 减速期： • 反应速率随时间下 降的阶段，约持续 12～24h，水化作 用逐渐受扩散速率 的控制。 • ⑸ 稳定期： • 反应速率很低、基本稳定的阶段，水化作 用完全受扩散速率控制。
• 当C3A尚未完全水化而石膏已经耗尽时： • C3A水化所成的C4AH13又能与先前形成的钙矾 石依下式反应，生成单硫型水化硫铝酸钙 （AFm） • + 2C4AH13 =3 +2CH+20H
• C3A的水化产物
CaSO4· 2H2O/C3A （摩尔比）
水化产物 AFt AFt + AFm AFm
• ⑵ CH （氢氧化钙） • 特点： • 较粗大晶体，造成水泥石强度下降；
• 维持水泥石体系较高碱度，稳定C-S-H；
• 可作为火山灰质等混合材的碱性激发剂。
• 2.水化过程
• ⑴ 诱导前期 • 急剧反应，出 现第一个放热 峰，时间很短， 在15min以内 结束。
• ⑵ 诱导期: • 反应极其缓慢，又 称静止期。一般持 续 1～4ｈ，是硅酸 盐水泥浆体能在几 小时内保持塑性的 原因。 • 初凝时间基本上相 当于诱导期的结束。
§7 硅酸盐水泥的水化与硬化
• §7.1 熟料矿物的水化 • 一、硅酸三钙 • 1.C3S的水化反应
• 3CaO·SiO2+nH2O =x CaO·SiO2·yH2O+（3-x）Ca(OH)2
• 即: C3S+nH = C-S-H +（3-x)CH • 式中 x——表示钙硅比（C/S） • n——表示结合水量