钙矾石的水化方程式
水泥水化
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C3S水化机理，一般在第1、4、5阶段没有争议，但对于第2、3阶段则有不同的解释方法。
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第5阶段：最初的产物，大部分生长在颗粒原始周界以外（称“外部产物”），后期则 生长在原始周界以内（称“内部产物”），此时C3S的水化完全由水向内部的扩散控制， 水化速度很慢，故进入稳定期。
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C3A 3C S H32 2C4 AH13 3(C3A C S H12 ) 2CH 20H
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• （4）当石膏掺量极少，在所有的钙矾石都已经转化成单硫型水化硫 铝酸钙后，就可能还有未水化的C3A剩余，C3A水化所成的C4AH13与 单硫型水化硫铝酸钙反应生成固溶体。
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第二部分 硫酸盐水泥水化 一、水化过程
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• 第一个峰：AFt相
的形成
• 第二个峰：相当 于C3S的水化
• 第三个峰：
3CaO Al 2O3 CaSO4 12H 2O 3CaO Al 2O3 13H 2O 2[3CaO Al 2O3 (CaSO4、Ca(OH) 2 ) 12H 2O]
C3A C S H12 C4 AH13 2C3 A (C S 、CH) H12
• 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。
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:
钙矾石的水化方程式
钙矾石的水化方程式
钙矾石，化学式为CaSO4·2H2O，是一种水合硫酸钙，也被称为石膏石或石膏。
它是一种常见的矿物，常见于河流、湖泊和海洋中的沉积物中。
在自然界中，钙矾石通常以水合物的形式存在，其水化方程式如下所示：
CaSO4·2H2O → CaSO4 + 2H2O
这个方程式表示了钙矾石在加热的过程中失去结晶水，转变为无水硫酸钙和水的反应。
在这个过程中，钙矾石的晶体结构会发生改变，从而形成无水硫酸钙。
水合硫酸钙的水化反应是一个吸热反应，当钙矾石受热时，结晶水会逐渐蒸发，释放出热量。
这个过程是一个吸热的反应，因为结晶水的蒸发需要吸收热量。
当钙矾石变为无水硫酸钙时，会释放出结晶水的热量，使得反应过程呈现热的现象。
水化反应是化学反应中常见的一种类型，通过加水或去水的方式改变物质的结构和性质。
在钙矾石的水化反应中，结晶水的蒸发和释放会导致物质的晶体结构发生变化，从而影响了其性质和用途。
钙矾石的水化反应在工业生产和实验室研究中具有重要的应用价值。
通过控制加热温度和时间，可以调节钙矾石的水化程度，从而改变其在不同领域的应用性能。
例如，在建筑材料中，水化硫酸钙可以用作胶凝材料，具有很好的耐火性和抗压强度，可以用于建筑材料
的生产和加固。
总的来说，钙矾石的水化方程式揭示了其在加热过程中发生的结晶水蒸发和无水硫酸钙形成的过程。
这个反应不仅在自然界中发生，也在工业生产和实验室研究中具有重要的应用价值，带来了许多实际的应用和经济效益。
通过深入研究水化反应的机理和控制方法，可以更好地利用钙矾石这种常见的矿物资源，为社会发展和人类生活带来更多的益处。
水泥水化
2CaO SiO 2 nH2O xCaO SiO 2 yH2O (2 x)Ca(OH)2
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C2S的水化反应过程及水化产物和C3S极为相似，也有诱导期、加速期等过 程。C—S—H的形态与C3S水化所生成的 C—S—H相比只有很小的差别，但生成的 Ca(OH)2晶体较大，而且数量少些。水化物的表面积变化基本上和C3S一样。但水 化反应速率要比 C3S慢得多。大部分的水化反应是在 28天以后进行，即使在几个 星期以后也只有在表面上覆盖一薄层无定形的C—S—H，乃至一年以后仍然还有 明显的水化。因此C2S的水化反应主要提供28天以后或更长龄期的强度。
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上面重点介绍了第Ⅰ、Ⅱ阶段的反应情况，而在第Ⅲ阶段产物迅速生成并开 始发展成牢固的整体；在第Ⅳ阶段时，反应逐渐缓慢。在第Ⅴ阶段时反应更加缓 慢。在这些阶段，最初的产物，大部分生长在原始颗粒之间的空间内，也称为 “外部”产物，其 C/S 约为 1.6 。后期的生长则在原始颗粒界面内进行，又称为 “内部”产物，随着水化的进行，C3S界面和富硅层逐渐推向内部并由于外层纤 维状的C—S—H已经成为离子迁移的障碍，所以内部生成的C—S—H主要沉积在外 层C—S—H的里面。但由于空间限制和离子浓度的变化，“内部”产物在形态和 成分等方面与“外部”产物有所差异。通过用扫描透射电子显微镜观察经离子束 减薄的切片和用高压电子显微镜观察置于湿盒内的潮湿环境下的切片，吉尼斯 (Jennigs)等人认为：C—S—H的“早期产物”是薄箔，它可以剥落并皱折成针状 物，这个过程在整个第Ⅱ阶段中就缓慢进行；第Ⅲ、第Ⅳ阶段则会产生胶体状的 “中间产物”其后，根据可得到的空间不同，它将发展成纤维状或交织在一起的 薄箔层状结构。在第Ⅴ阶段，形成的是具有细粒外形或不规则、扁平又大小差不 多的粒子，构成“内部”产物。
铝酸盐水泥水化产物
铝酸盐水泥水化产物
铝酸盐水泥是一种以铝酸钙为主要成分的水泥，其水化产物主要包括以下几种：
1. 铝酸三钙（C3A）：铝酸盐水泥中的主要熟料矿物之一，在水化过程中会与水反应生成铝酸钙水化物。
铝酸钙水化物具有较高的强度和耐久性，是铝酸盐水泥的主要强度来源。
2. 铝酸四钙（C4AF）：铝酸盐水泥中的另一种熟料矿物，在水化过程中会与水反应生成铝酸四钙水化物。
铝酸四钙水化物的强度和耐久性不如铝酸三钙水化物，但它可以提高水泥的早期强度和抗硫酸盐侵蚀性能。
3. 氢氧化铝（Al(OH)3）：铝酸盐水泥在水化过程中会生成氢氧化铝，它是一种白色沉淀物质，可以填充水泥中的空隙，提高水泥的致密性和耐久性。
4. 钙矾石（AFt）：铝酸盐水泥在水化过程中还会生成钙矾石，它是一种针状晶体，可以提高水泥的早期强度和抗硫酸盐侵蚀性能。
综上所述，铝酸盐水泥的水化产物主要包括铝酸三钙水化物、铝酸四钙水化物、氢氧化铝和钙矾石等，这些水化产物共同作用，使铝酸盐水泥具有较高的强度、耐久性和抗硫酸盐侵蚀性能。
简述水泥的组成、水化反应及化学腐蚀作用
简述水泥的组成、水化反应及化学腐蚀作用贾海涛，侯帅，张立泉（中铁检验认证中心铁道建筑检验站，北京100016）［摘要］水泥颗粒与水接触后，即开始水化反应。
反应从颗粒的表面逐层进行，水化产物主要为：水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和钙矾石。
化学腐蚀对水泥石的破坏原理，主要包括4种。
侵蚀性介质就是随着外界水分从孔道渗入水泥石中的，它们可与氢氧化钙和水化铝酸钙反应，从而对水泥石起到破坏作用。
［关键词］矿物组成；水化反应；水泥石；化学腐蚀1 前言水泥是极其重要的建筑材料，在工程施工中得到广泛应用。
保证水泥的生产质量并合理使用，就为工程质量提供了有力的保障。
本文简要介绍了水泥的组成及其水化原理，并着重列举了化学腐蚀对水泥结构物的破坏作用，希望对工程中水泥的合理使用、保障水泥结构使用寿命，起到促进作用。
2 水泥的组成水泥主要由石灰质和粘土质原料按约3:1的比例混合烧制而成，原料磨细后的生料粉，入窑煅烧成为熟料，再加入适量石膏研磨，成为水泥，即“两磨一烧”工序［1］。
2.1矿物组成制成的水泥是细度为3～30μm的粉体，主要由4种矿物组成，这些矿物分别由二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）、氧化钙（CaO）这4种化学成分构成。
表1 水泥的矿物组成质量分数特点矿物名称化学式简写（占水泥,%）硅酸三钙3CaO·SiO2C3S 37~60水化速度快，水化放热量较高，对水泥强度的贡献率大，特别是早期强度。
硅酸二钙2CaO·SiO2C2S 15~37水化速度慢，放热量很少，早期强度低，但持续增长，1年后与C3S强度相当。
铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A 7~15水化速度最快，放热量最高，对水泥强度的贡献甚微，3天内强度基本发挥完毕。
铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF 10~18水化速度较快，放热量较少，强度略高于C3A，后期能持续增长。
混凝土中钙矾石的研究进展综述
[摘要]本文主要从混凝土中钙矾石的结构、在混凝土中的形成机理、性质以及其在混凝土中生长规律五个方面简要综述了国内外钙矾石研究的进展，为以后进一步研究钙矾石作必要的准备。
[关键词]钙矾石；形成机理；生长规律在沿海地区和内陆盐湖地区，混凝土结构物易受SO42－、Na+、Mg2+、Cl-等侵蚀，与其水化物进行固相或液相化学反应生成具有体积膨胀性质的钙矾石、石膏和硅灰石膏等大分子结晶体。
通常认为钙矾石的发育膨胀使混凝土材料开裂，而氯离子(Cl-)使钢筋锈蚀，从而导致结构耐久性的丧失。
在硫酸盐侵蚀下混凝土结构耐久性研究中，对大分子结晶体钙矾石的研究至关重要。
自从1872年W·米契阿里斯首次提出了“水泥杆菌”概念并制得钙矾石(3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O)[1]以来的一个多世纪里，各国学者对钙矾石的研究从未停止。
对钙矾石的研究主要是研究其物相结构、形成机理、特性以及其在混凝土中的生长规律等等，一个多世纪以来虽然对钙矾石的研究取得了一定的进展，但其中有些结论或者成果并不是完全一致的，有的甚至是互相矛盾的。
本文就此对国内外混凝土中钙矾石的研究进展进行简要的综述，为进一步研究钙矾石晶体作必要的准备。
钙矾石是我国对此晶体的称呼，国际通用名称是Ettringite。
1 钙矾石的物相结构一般我们所指混凝土中的钙矾石是指水泥水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合产生的结晶物水化硫铝酸钙(简称AFt)，AFt与天然矿物钙矾石的化学组成及晶体结构基本相同。
钙矾石的分子式是3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，其结晶水的数量与其所处环境湿度有关。
Taylor和Moore等人从微观层次对钙矾石的分子结构进行了研究，他们认为[2]，钙矾石的基本结构单元为{Ca3[Al(OH)6]·12H2O}3+，属三方晶系，呈柱状结构，其折射率为N0=11464，Ne=11458，25℃时的相对密度为117。
C3S水化特性
当C3S与水接触后在C3S 表面有晶格缺陷的部位 （2）富硅双电层和Zeta即发生水解，使 电位理论(Skalny&Young) Ca2+和 OH-进入溶液， 溶液中的Ca2+被该表面吸附 在C3S粒子表面形成 而形成双电层，它导致 C3S 一个缺钙的富硅层 溶解受阻而出现诱导期。
但由于C S仍在缓慢水化而使溶液中CH浓度继续增高，
CH 12.23
钢筋钝化膜 11.5
B、CH的不利影响
属于层状结构，易于产生层状解理，大量存在于集料与 水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈 蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相 关)，被视为混凝土中的“薄弱环节” 。
2、 C3A
(1) 化学反应
石膏存在：
C3A＋3CSH2(石膏)＋26H ＝ C6AS3H32
硅酸盐水泥熟料的矿物组成
C3S：硅酸三钙(50~70%) C2S：硅酸二钙(18~30%) C3A：铝酸三钙(5~12%) C4AF：铁铝酸四钙(5~8%)
其中：硅酸钙占70%以上
另外还有石膏相（CaSO4）和游离氧化钙（f-CaO）和碱
相（K2O＋Na2O）等。
一、C3S、C2S和C3A的水化产物及特性
石膏SH12
C3 A 3CaO Al2O3 CS H 2 CaSO4 2H 2O
钙矾石(AFt)
单硫型硫铝酸盐(AFm)
(2) C3A的水化产物
AFt
AFt的形成常常伴随着明显的体
积膨胀，水化期间，控制AFt的
形成，由此产生的膨胀是补偿收
或指导水泥的水化。这也是科学研究中常用的研究方法
（层析法）。
水泥化学家把C3S水化模型作为水泥水化的模型。
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钙矾石的水化方程式
简介
钙矾石是一种常见的矿石，其化学式为CaSO4·2H2O。
在自然界中，钙矾石常以石膏的形式存在，是一种石膏矿石。
钙矾石的水化方程式描述了其与水反应产生的化学变化，本文将对钙矾石的水化方程式进行全面、详细、完整地探讨。
钙矾石与水的反应
钙矾石与水的反应是一个水化反应，它可以写成如下的化学方程式：
CaSO4·2H2O + H2O -> CaSO4·2H2O · H2O
钙矾石与水反应后生成的产物是一种更稳定的钙矾石水合物。
水合物中的水分子与矿石中的水分子结合，形成了结晶水。
钙矾石的水化过程
钙矾石的水化过程是一个复杂的物理化学过程。
下面将具体介绍钙矾石与水反应的详细过程。
溶解
当将钙矾石与水接触时，钙矾石首先会开始溶解。
钙矾石中的Ca2+和SO42-离子会与水分子相互作用，发生溶解。
溶解的化学方程式为：
CaSO4·2H2O(s) -> Ca2+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l)
在水中，Ca2+和SO42-离子会与水分子形成水合离子，形成电离平衡。
水合反应
在钙矾石与水反应的过程中，溶解的钙矾石分子会与水分子发生水合反应，形成钙矾石水合物。
在钙矾石的结晶水中，钙离子和水分子相互作用，形成了钙矾石部分结构的稳定化合物。
钙矾石水合物中的结晶水是通过氢键与钙离子和硫酸根离子相互连接的。
水合反应的化学方程式为：
Ca2+(aq) + SO42-(aq) + 2H2O(l) -> CaSO4·2H2O·H2O(s)
这种水合物的形成需要一定的条件，包括适当的温度和湿度。
结晶
钙矾石水合物在一定的条件下可以发生结晶，形成固体的钙矾石。
在结晶的过程中，水分子会重新排列，形成规则的结晶结构。
钙矾石结晶的过程是一个动态的平衡过程。
当溶液中的钙矾石浓度达到饱和时，就会开始发生结晶。
结晶的化学方程式为：
CaSO4·2H2O·H2O(s) -> CaSO4·2H2O(s) + H2O(l)
在结晶过程中，水合物中的结晶水会重新释放出来，结晶后的钙矾石中只含有一个结晶水。
应用与意义
钙矾石是一种重要的矿石，具有广泛的应用。
它常用作建筑材料、土壤改良剂和化工原料等。
了解钙矾石的水化方程式对于理解其在不同领域的应用具有重要意义。
钙矾石的水化方程式可以帮助我们更好地理解钙矾石与水的反应机制，进而指导实际应用中的工艺设计和优化。
例如，在建筑材料领域，了解钙矾石的水化过程可以帮助我们改进石膏板的生产工艺，提高产品的性能和质量。
此外，钙矾石的水化方程式还可以用于环境保护和资源回收。
例如，在矿山尾矿池的治理中，了解钙矾石的水化反应可以帮助我们设计合适的处理工艺，将废弃的钙矾石转化为可再利用的资源，减少环境污染。
结论
钙矾石的水化方程式描述了钙矾石与水反应的化学变化。
钙矾石与水反应后生成的水合物是一种更稳定的化合物，其中的结晶水与钙离子和硫酸根离子相互作用，形成了结晶结构。
了解钙矾石的水化方程式对于优化应用和开发新的应用具有重要意义。
通过合理的应用与控制，钙矾石的水化方程式可以促进工业和环境的可持续发展。