水泥水化优秀课件
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水泥水化分解PPT课件
12～24h，水化作用逐渐受扩散速率 的控制。
• V 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。
第5页/共27页
C3S各水化阶段形成的产物如图2.6所示。
图2.6 C3S水化各阶段示意图
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C3S水化机理
• 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。
3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 2(CaO Al2O3 13H2O) 3(3CaO Al2O3 CaSO4 12H2O) 2Ca(OH) 20H2O C3A 3CS H32 2C4AH13 3(C3A CS 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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C3A在有石膏、Ca(OH)2存在的条件下水化
• （1）在液相的氧化钙浓度达到饱和时
3CaO Al2O3 Ca(OH)2 12H2O 4CaO Al2O3 13H2O
• 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
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 温度升高，水化加速，产物也有差异。 • 4.外加剂 • 促凝剂、早强剂、缓凝剂等
第26页/共27页
感谢您的观看！
第27页/共27页
闭。 ✓ 阶段IV：石膏消耗完毕，C3A与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙(Afm)，出
• V 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。
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C3S各水化阶段形成的产物如图2.6所示。
图2.6 C3S水化各阶段示意图
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C3S水化机理
• 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。
3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 2(CaO Al2O3 13H2O) 3(3CaO Al2O3 CaSO4 12H2O) 2Ca(OH) 20H2O C3A 3CS H32 2C4AH13 3(C3A CS 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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C3A在有石膏、Ca(OH)2存在的条件下水化
• （1）在液相的氧化钙浓度达到饱和时
3CaO Al2O3 Ca(OH)2 12H2O 4CaO Al2O3 13H2O
• 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
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 温度升高，水化加速，产物也有差异。 • 4.外加剂 • 促凝剂、早强剂、缓凝剂等
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闭。 ✓ 阶段IV：石膏消耗完毕，C3A与钙矾石继续反应生成单硫型铝酸钙(Afm)，出
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.
《无机材料工学教学》6-水泥水化
水泥工艺
第六章 水泥的水化硬化
６.1 熟料单矿的水化
6.1.1 硅酸三钙
水化反应
C-S-H凝胶
Ca(OH)2晶体
3 CaOSiO2 + n H2O === x CaOSiO2y H2O + (3-x) Ca(OH) 2
或： C3S + n H === x C-S-H + (3-x) CH
编辑ppt
水泥工艺
全处于扩散控制方式，几乎停止。
水泥工艺
水泥水化过程5个不同阶段划分与水化放热曲线
水泥工艺
6.1.2 硅酸二钙 水化反应 2 CaOSiO2 + m H2O === x CaOSiO2y H2O + (2-x) Ca(OH)2 或 C2S+m H ==== C-S-H + (2-x) CH
水泥工艺
水泥工艺
6.2.２水化产物组成和形貌 C-S-H
➢ 一种有CaO、SiO2、和H2O按照某种比例相结合 形成的水化硅酸钙。但C/S、H/S并非定值，并 固溶有其它离子
➢ 无定形胶体状,结晶程度极差
纳微米数量级的极其微小的水化硅酸钙 在X－射线衍射谱图上表现出不完整的特征衍射峰
➢ 有各种形貌
水泥工艺
结构形成和发展期 各种水化产物填入原先由水所占据的空间，再逐 渐连接，相互交织发展成硬化的水泥浆体。
硅酸盐水泥水化放热曲线
水泥工艺
水泥工艺
6.2.3水泥硬化体的结构
水化产物—C-S-H、CH、Aft、AFm 多孔石状体 未水化产物
孔—粗孔、毛细孔、凝胶孔Fra bibliotek水泥工艺
水泥硬化体内水化产物大致比例
无水熟料
水泥硬化体
第六章 水泥的水化硬化
６.1 熟料单矿的水化
6.1.1 硅酸三钙
水化反应
C-S-H凝胶
Ca(OH)2晶体
3 CaOSiO2 + n H2O === x CaOSiO2y H2O + (3-x) Ca(OH) 2
或： C3S + n H === x C-S-H + (3-x) CH
编辑ppt
水泥工艺
全处于扩散控制方式，几乎停止。
水泥工艺
水泥水化过程5个不同阶段划分与水化放热曲线
水泥工艺
6.1.2 硅酸二钙 水化反应 2 CaOSiO2 + m H2O === x CaOSiO2y H2O + (2-x) Ca(OH)2 或 C2S+m H ==== C-S-H + (2-x) CH
水泥工艺
水泥工艺
6.2.２水化产物组成和形貌 C-S-H
➢ 一种有CaO、SiO2、和H2O按照某种比例相结合 形成的水化硅酸钙。但C/S、H/S并非定值，并 固溶有其它离子
➢ 无定形胶体状,结晶程度极差
纳微米数量级的极其微小的水化硅酸钙 在X－射线衍射谱图上表现出不完整的特征衍射峰
➢ 有各种形貌
水泥工艺
结构形成和发展期 各种水化产物填入原先由水所占据的空间，再逐 渐连接，相互交织发展成硬化的水泥浆体。
硅酸盐水泥水化放热曲线
水泥工艺
水泥工艺
6.2.3水泥硬化体的结构
水化产物—C-S-H、CH、Aft、AFm 多孔石状体 未水化产物
孔—粗孔、毛细孔、凝胶孔Fra bibliotek水泥工艺
水泥硬化体内水化产物大致比例
无水熟料
水泥硬化体
硅酸盐水泥的水化过程课件
挑战
随着全球气候变化和环境问题的加剧，硅酸盐水泥行业面临着减少碳排放、提高能源利用效率、降低环境污染等 重大挑战。此外，随着市场竞争的加剧和消费者对产品品质和服务质量的要求提高，硅酸盐水泥行业还需要加强 技术创新和产品升级，提高企业核心竞争力。
THANKS
感谢观看
的目的。
此外，硅酸盐水泥还可以用于制 造涂料、油漆等涂层材料，提高
涂层的硬度和耐候性。
07
CATALOGUE
结论与展望
硅酸盐水泥水化过程的结论
硅酸盐水泥熟料是水化反应的主要来源，其组成和性质对水化过程有重要影响。
硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙和硅酸二钙含量较高，它们的水化反应速度快，对混 凝土的早期强度贡献较大。
硅酸盐水泥的其他应用
在土木工程中的应用
硅酸盐水泥在土木工程中是一 种常用的建筑材料，具有高强 度、耐久性和良好的耐火性。
在桥梁、道路、建筑等土木工 程中，硅酸盐水泥被广泛用于 混凝土的配制，以提高结构的 强度和耐久性。
此外，硅酸盐水泥也常用于砌 筑砂浆的配制，具有良好的保 水性和易操作性。
在化学工业中的应用
水化产物。
水化产物的种类与性质
硅酸钙
硅酸钙是硅酸盐水泥的主要水化产物，它对水泥 石的强度、耐久性和化学稳定性都有重要影响。
氢氧化钙
氢氧化钙是水泥水化的副产物，它的溶解度较高 ，对水泥石的强度和耐久性产生不利影响。
铝酸钙
铝酸钙是水泥水化的中间产物，它对水泥石的强 度和耐久性也有重要影响。
水化过程中的能量变化
硅酸盐水泥是一种重要的无机非 金属材料，在化学工业中有着广
泛的应用。
例如，硅酸盐水泥可以用于生产 硫酸钙、磷酸钙等重要的化工原
料。
随着全球气候变化和环境问题的加剧，硅酸盐水泥行业面临着减少碳排放、提高能源利用效率、降低环境污染等 重大挑战。此外，随着市场竞争的加剧和消费者对产品品质和服务质量的要求提高，硅酸盐水泥行业还需要加强 技术创新和产品升级，提高企业核心竞争力。
THANKS
感谢观看
的目的。
此外，硅酸盐水泥还可以用于制 造涂料、油漆等涂层材料，提高
涂层的硬度和耐候性。
07
CATALOGUE
结论与展望
硅酸盐水泥水化过程的结论
硅酸盐水泥熟料是水化反应的主要来源，其组成和性质对水化过程有重要影响。
硅酸盐水泥熟料中的硅酸三钙和硅酸二钙含量较高，它们的水化反应速度快，对混 凝土的早期强度贡献较大。
硅酸盐水泥的其他应用
在土木工程中的应用
硅酸盐水泥在土木工程中是一 种常用的建筑材料，具有高强 度、耐久性和良好的耐火性。
在桥梁、道路、建筑等土木工 程中，硅酸盐水泥被广泛用于 混凝土的配制，以提高结构的 强度和耐久性。
此外，硅酸盐水泥也常用于砌 筑砂浆的配制，具有良好的保 水性和易操作性。
在化学工业中的应用
水化产物。
水化产物的种类与性质
硅酸钙
硅酸钙是硅酸盐水泥的主要水化产物，它对水泥 石的强度、耐久性和化学稳定性都有重要影响。
氢氧化钙
氢氧化钙是水泥水化的副产物，它的溶解度较高 ，对水泥石的强度和耐久性产生不利影响。
铝酸钙
铝酸钙是水泥水化的中间产物，它对水泥石的强 度和耐久性也有重要影响。
水化过程中的能量变化
硅酸盐水泥是一种重要的无机非 金属材料，在化学工业中有着广
泛的应用。
例如，硅酸盐水泥可以用于生产 硫酸钙、磷酸钙等重要的化工原
料。
《无机材料工学教学课件》6-水泥水化
合理的配合比设计和掺合料的选择对提高混凝土耐久性具有重要意义。 例如，使用高效减水剂可以减少混凝土中的水分，降低混凝土开裂的风 险，从而提高其耐久性。
混凝土的硬化过程
水泥水化的速度与环境温度、湿度以及水泥的品种有 关。高温和高湿度的环境可以加速水泥水化，而掺合 料和外加剂的使用可以调节水泥水化的速度，以满足 工程需求。
单击此处添加正文，文字是您思想的提一一二三四五 六七八九一二三四五六七八九一二三四五六七八九文 ，单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了最 终呈现发布的良好效果单击此4*25}
在水泥水化的过程中，应注意防止混凝土开裂。控制 水灰比、选择合适的水泥品种以及采取适当的养护措 施是防止混凝土开裂的关键。
《无机材料工学教学 课件》6-水泥水化
• 水泥水化的基本概念 • 水泥水化的影响因素 • 水泥水化的应用 • 水泥水化的研究进展 • 水泥水化的未来展望
目录
Part
01
水泥水化的基本概念
水泥水化的定义
01
水泥水化是指水泥与水混合后， 水泥颗粒在水中溶解并发生化学 反应，生成水化产物的过程。
02
绿色建材
探讨水泥水化的环保效应，研究低碳、无害、可再生等新型水泥材料的开发与 应用，推动绿色建材的发展。
Part
05
水泥水化的未来展望
新型水泥的开发
STEP 01
高效能水泥
STEP 02
低环境影响水泥
通过改进生产工艺和原材 料选择，开发出具有更高 强度和耐久性的高效能水 泥。
STEP 03
多功能水泥
Part
04
水泥水化的研究进展
水泥水化的理论研究
水泥水化反应机理
深入探究水泥水化反应的微观过程和化学反应机理，为优化水泥性能和开发新型水泥提 供理论支持。
混凝土的硬化过程
水泥水化的速度与环境温度、湿度以及水泥的品种有 关。高温和高湿度的环境可以加速水泥水化，而掺合 料和外加剂的使用可以调节水泥水化的速度，以满足 工程需求。
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在水泥水化的过程中，应注意防止混凝土开裂。控制 水灰比、选择合适的水泥品种以及采取适当的养护措 施是防止混凝土开裂的关键。
《无机材料工学教学 课件》6-水泥水化
• 水泥水化的基本概念 • 水泥水化的影响因素 • 水泥水化的应用 • 水泥水化的研究进展 • 水泥水化的未来展望
目录
Part
01
水泥水化的基本概念
水泥水化的定义
01
水泥水化是指水泥与水混合后， 水泥颗粒在水中溶解并发生化学 反应，生成水化产物的过程。
02
绿色建材
探讨水泥水化的环保效应，研究低碳、无害、可再生等新型水泥材料的开发与 应用，推动绿色建材的发展。
Part
05
水泥水化的未来展望
新型水泥的开发
STEP 01
高效能水泥
STEP 02
低环境影响水泥
通过改进生产工艺和原材 料选择，开发出具有更高 强度和耐久性的高效能水 泥。
STEP 03
多功能水泥
Part
04
水泥水化的研究进展
水泥水化的理论研究
水泥水化反应机理
深入探究水泥水化反应的微观过程和化学反应机理，为优化水泥性能和开发新型水泥提 供理论支持。
水泥水化及硬化机理课件
混合材如粉煤灰、矿渣等可改善水泥性能，但其 种类与掺量会影响水化硬化过程。
配合比设计对水泥水化硬化的调控作用
水灰比
水灰比大小直接影响水泥水化硬化速度、强度及密实度。
砂率
砂率适中可使混凝土获得良好工作性和强度。
骨料级配
骨料级配合理可提高混凝土密实度和强度。
养护条件对水泥水化硬化的影响
1 2
温度
温度适宜可促进水泥水化硬化，过高或过低温度 会影响强度发展。
热重-差热分析技术
热重分析
通过测量样品质量随温度的变化，研究 水泥水化过程中的失重现象及产物稳定 性。
VS
差热分析
利用差热曲线，揭示水泥水化过程中的吸 热和放热反应及其与产物形成的关系。
06
总结与展望
关键知识点总结
水泥水化反应
水泥与水发生化学反应，生成水化产物，使浆体逐渐失去可塑性并 凝结成固体。
硬化过程
水化产物在空间中交织搭接，逐渐形成硬化的水泥石结构。
影响因素
水泥成分、水灰比、温度、养护条件等都会影响水泥的水化及硬化过 程。
研究前沿动态介绍
新型水泥材料
研发具有更高性能、更低能耗和更环保的新型水泥材料，如高性 能混凝土、绿色水泥等。
智能化制备技术
运用先进的人工智能、机器学习等技术，实现水泥制备过程的智能 化和自动化。
微观结构与性能关系
深入研究水泥水化及硬化过程中的微观结构变化，揭示其与宏观性 能之间的内在联系。
未来发展趋势预测
绿色低碳发展
推动水泥行业向绿色低 碳方向发展，减少生产 过程中的碳排放，提高 资源利用效率。
智能化与数字化
加速水泥行业的智能化 和数字化进程，提高生 产效率和质量稳定性。
配合比设计对水泥水化硬化的调控作用
水灰比
水灰比大小直接影响水泥水化硬化速度、强度及密实度。
砂率
砂率适中可使混凝土获得良好工作性和强度。
骨料级配
骨料级配合理可提高混凝土密实度和强度。
养护条件对水泥水化硬化的影响
1 2
温度
温度适宜可促进水泥水化硬化，过高或过低温度 会影响强度发展。
热重-差热分析技术
热重分析
通过测量样品质量随温度的变化，研究 水泥水化过程中的失重现象及产物稳定 性。
VS
差热分析
利用差热曲线，揭示水泥水化过程中的吸 热和放热反应及其与产物形成的关系。
06
总结与展望
关键知识点总结
水泥水化反应
水泥与水发生化学反应，生成水化产物，使浆体逐渐失去可塑性并 凝结成固体。
硬化过程
水化产物在空间中交织搭接，逐渐形成硬化的水泥石结构。
影响因素
水泥成分、水灰比、温度、养护条件等都会影响水泥的水化及硬化过 程。
研究前沿动态介绍
新型水泥材料
研发具有更高性能、更低能耗和更环保的新型水泥材料，如高性 能混凝土、绿色水泥等。
智能化制备技术
运用先进的人工智能、机器学习等技术，实现水泥制备过程的智能 化和自动化。
微观结构与性能关系
深入研究水泥水化及硬化过程中的微观结构变化，揭示其与宏观性 能之间的内在联系。
未来发展趋势预测
绿色低碳发展
推动水泥行业向绿色低 碳方向发展，减少生产 过程中的碳排放，提高 资源利用效率。
智能化与数字化
加速水泥行业的智能化 和数字化进程，提高生 产效率和质量稳定性。
8_水泥的水化
C3A/C4AF的水化 无硫酸盐 的水化: 的水化 硫酸盐充足: 硫酸盐充足
C3A + 3 CsH2 + 26 H
∆H = – 452 kJ/mol 快速反应
C3A • 3 Cs • H32
钙矾石 „AFt“
(三硫型水化硫铝酸钙 三硫型水化硫铝酸钙) 三硫型水化硫铝酸钙 钝化水泥 水化反应结束时重排 硫酸盐不足: 硫酸盐不足
凝结问题
图表中可以看出水泥凝结 过程中结构的发展取决于 C3A 的反应和含有的硫酸 盐 (according to Locher, Richartz, Sprung)
flash set
false set
Tax, Hofmann, HTC-CCT/ANC July 1, 2004, sheet 25 Hydration of Cement_2004.ppt
C-S-H general
Jennit
Tax, Hofmann, HTC-CCT/ANC July 1, 2004, sheet 6 Hydration of Cement_2004.ppt
C3S/C2S的水化 C-S-H的电子显微结构 的水化: 的水化 的电子显微结构
Tax, Hofmann, HTC-CCT/ANC July 1, 2004, sheet 7 Hydration of Cement_2004.ppt
凝结问题 – 维卡 试验
正常混合 0 重新搅拌
SO3 溶解太快 (例如 超过一 例如. 例如 半的水化物). 半的水化物 通过形成二次石 膏缩小空隙率. 膏缩小空隙率 可以通过重新搅拌取消。 可以通过重新搅拌取消。
正常凝结
50 0 通过添加填充物 进行表面填充 例如.石灰石和粘土 例如 石灰石和粘土
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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的氧化钙浓度约为0.06～0.11克/L时，生成C/S小于1的固相，这种固相是由
水化硅酸一钙与硅酸凝胶所组成。如果溶液中氧化钙浓度再降低，则水化硅
酸一钙就会分解成氢氧化钙与硅酸凝胶。
•
当溶液中氧化钙浓度约为0.11～1.12克/L时，生成C/S为0.8～1.5的水
化硅酸钙固相。其组成一般以(0.8～1. .5)CaO·SiO2·(0.5～2.5)H2O表示。这6
.
14
延迟成核理论：
这种理论认为诱导期是由于C—S—H或Ca(OH)2成核延迟而引起的，一旦晶核
形成开始，诱导期就结束。如泰卓斯(M·E·Tadros)等人就认为：诱导期是C3S
缓慢溶解的阶段。最初期水化将Ca2+和OH1-释放而进入溶液，使C3S表面变为缺
Ca2+离子的富硅层，Ca2+离子化学吸附在这一表面上，使它带正电。由于界面区
.
13
保护层理论：
该理论提出的机理，都是将诱导期归因于保护层的生成。当保护层破裂时， 诱导期就终止。如由斯坦因(H·N·Stein)等人提出的“水化物概念”。他们假 设在水化过程中依次生成三种不同的水化物；第一类水化物为原始水化物，其 C/S为3，在反应最初的几分钟内生成，是一种密实的不易渗透的表面保护层，它 能延迟C3S和水的继续反应，使放热速率减慢，Ca2+离子进入液相的速率降低。 在诱导期，这种水化物逐渐变成第二类水化物(也叫“次生水化物”)，它的C/S 比值较低，约为0.8～1.5，呈薄膜状，渗透性较大，从而使液相中的Ca2+和OH1离子变的饱和。由于第二类水化物渗透性较好，利于各种离子从液相扩散到C3S 表面，能使水化重新加速，放热加快，所以它的生成导致诱导期结束。之后第二 类水化产物又转变为纤维状的第三类水化物，其C/S约1.5～2.0。
.
4
C3S的水化
2(3 S2 C ) i 6 O H a 2 O O 3 C2 a S2 O i3 H O 2 O 3C2a(OH
硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶（ C-S-H）和氢氧化钙晶体。该水化反 应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。
但反应式中的C—S—H只是很粗略的近似式。因为这种物质实际上并无一
获得新的平衡。大量的实验都说明：水固比减小将使C/S提高；水固比增大
将使C/S降低。同时随着水化反应的进行，水化硅酸钙的组成也将发生变化，
其C/S随龄期的增长而下降。所以C—S—H是一种组成变化无定型的水化产物。
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C3S的水化是放热反应，通过对C3S水化放热速率的研究认为：C3S加水
拌合后，会依次出现五个活性不同的时期：
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3C S2 a in H O O 2 O x CS a2 i O y H O 2 O ( 3 x )C2a(OH
• 式中：x 表示CaO与SiO2的摩尔数比，缩写为C/S或称硅酸钙的碱度（钙硅 比）；
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n 表示结合水量；
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y 表示硅酸钙水化用水分子数。
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在不同浓度的氢氧化钙溶液中，水化硅酸钙的组成是不同的。当溶液
反应快 反应变慢
反应很慢
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Ⅰ.迅速反应的初始期：加水后立即发生急剧反应，Ca2+进入溶液，在
开始几分钟Ca2+的浓度会迅速增加；同样OH1-的浓度也迅速增大。但该阶段
时间很短，持续十几分钟结束，所以，该阶段又称为“瞬时反应时期”或称
“诱导前期”。
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Ⅱ.反应非常缓慢的诱导期：这一阶段反应速率极其缓慢，一般持续几
小时，是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。此时Ca2+和OH1-浓
度将继续缓慢上升。在诱导期结束之前氢氧化钙在溶液中已达到超饱和状态。
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Ⅲ.加速反应期：反应重新加快，出现第二个放热高潮。在放热达到顶
峰时，本阶段即告结束。持续时间在10～12小时之间，此时固相Ca(OH)2从
溶液中结晶出来，C—S—H则沉淀在原为水所填充的空隙中。
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当溶液中氧化钙浓度饱和(即CaO≥1.12克/L)时，则生成硷性更高(即
C/S＞1.5)的水化硅酸钙固相。其组成一般认为是(1.5～
2.0)CaO·SiO2·(1～4)H2O。这一类水化硅酸钙统称为C—S—H(Ⅱ)或C2SH2。
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由以上可以看出，硅酸钙用水调合后，所生成的水化产物将与相应的氢
氧化钙溶液达到固液平衡。如原有的平衡一旦被破坏，必然要相互调整，以
定的化学计3 量，C 结S 晶度2 a i 又n H 很O O 2 差O 。 在x C 不同浓S a 度2 的i O y 氢H O 氧2 O 化 钙(溶 3 x 液)中C 以及2 不a 同的(温O 度、 H 水固比和有无异离子参与的条件下，其硅酸钙水化产物的组成是不固定的。因
此上述反应式又可用下列方程式表示：
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•
Ⅳ.衰退期：反应速律随时间下降的阶段。约持续10～12小时。这是因
为生成的水化产物开始使体系孔隙率减少，各种离子开始迁移到液—固界面
的原因，这时水化速率逐渐受扩散速率的控制。
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Ⅴ.稳定期：反应速率很低，基本稳定的阶段，是完全由扩散作用控制
的过程，直到完全水化。
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总之，水泥的水化初期反应非常迅速，但很快就进入了诱导期。诱导 期影响着后面的水化过程，并且诱导期的长短受一系列因素的影响， 如：温度、C3S矿物的固态缺陷、颗粒大小、水固比以及外加剂的存在等。 这是大多数研究者的一致意见。但有关诱导期的本质，也就是诱导期的开 始及终止的原因，人们曾提出过许多理论。目前，大致可归纳为两大 理论，即：“保护层理论”与“延迟成核理论”。
水泥水化
cement hydration
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1、熟料矿物的水化
2、水泥的水化过程
3、影响水泥水化的因素
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2
熟料矿物的水化
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3
水泥熟料矿物组成：
硅酸三钙：·SiO2
(C3S)
硅酸二钙：2CaO·SiO2
(C2S)
铝酸三钙： 3CaO·Al2O3
(C3A)
铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3 ·Fe2O3 (C4AF)
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早期
中期
后期
初始水解期 诱导期
加速期
衰减期
稳定期
初始水解，离 子进入溶液， 15分钟
继续溶解， 早期C-SH形成，14h基本相 当初凝
稳定水化产 物开始生长， 4-8h。终 凝已过，开 始硬化
水化产物继 续生长，微 结构发展， 12-24h
微结构逐渐 密实，反应 速率很低， 基本稳定
反应很快
反应慢