硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硅酸盐水泥的水化硬化概述
水化放热速率
Ca2＋浓度
诱导前期 (15分钟以
发生急剧反应，放热迅速， Ca2＋ 、OH-从C3S表面释放， 形成第一放热峰，而后放热 浓度急剧增大，pH值几分钟
内)
早 速率下降
就超过12，而后浓度增长减慢
诱导期 期 反应缓慢，放热速率很小， Ca2＋浓度持续增长并超过饱
(1～4小时)
水泥浆体保持塑性，诱导期 和浓度，在诱导期结束时达到
二、测定水化速率的方法
（1）直接法：岩相分析、x射线分析、热分析பைடு நூலகம்定量测定已水化 和未水化部分的数量。较为复杂。
（2）间接法：测定结合水、水化热、Ca(OH)2生成量。较为简单。
三、影响水化速率的因素 （1）熟料矿物的组成和性质
水化速率大小：C3A > C4AF > C3S > C2S B矿有四种不同晶型，对水化速率影响很大，β－C2S水化快，γ－C2S水化慢。 熟料矿物晶体中含有杂质、晶格缺陷、晶格畸变，水化速率快。 熟料矿物为固溶状态，如：F固溶在A矿，水化活性高，水化速率快。
活化粉煤灰用作水泥促凝剂的研究
——解决掺氟硫复合矿化剂水泥出现缓凝的问题
水泥主要是含氟A矿缓凝的原因
含氟A矿水化活性高，水化速率快，为何缓凝？ 水化产物C-S-H和Ca(OH)2形成速率快，但长大速率慢，不 足以相互搭接形成凝聚结构。 加速凝结的启示： 出窑熟料凝结时间长，加矿渣共同粉磨制成水泥后，凝结时 间缩短，为什么？ 矿渣具有潜在水硬性，本身含有部分熟料矿物组成，经水淬 时与水反应，生成了部分水化产物，它们作为“晶种”，加 速了水泥水化时生成的水化产物以它们为晶核而长大。
稳定期
后 反应速率很低，基本稳定， Ca2＋浓度趋近饱和浓度 期 完全受扩散控制
建筑材料概述
尺寸为> 10-3m (肉眼可分辩)
尺寸为10-6 ~10-3m
(光学显微镜可辩)
尺寸为<10-6m
(电子显微镜)
尺寸为10-10~10-8m
(高倍电镜)
以混凝土 为例
混凝土内部的宏观结构： 由大小不等、形状各
异的砂、石颗粒与孔隙以 及水分布在水泥浆体中而 构成。
硬化水泥浆体的细观结构： 孔隙、水分布于由水泥
一、建筑材料的概念
一般建筑材料是指用于建筑和土木工程领域的各种材料的总称，简称"建材。
狭义上的建筑材料是指土建工 程中所用材料，如水泥、钢材、 木材、玻璃、涂料、石材等。
广义上的建筑材料指所有用于 建筑物施工的原材料、半成品 和各种构配件、零部件。
二、建筑材料的基本组成
物相的组成
在物理学中，相是指一个宏观 物理系统所具有的一组状态，也通 称为物态。
固相
四、建筑材料与水有关的性质
四、建筑材料与水有关的性质
2、吸水性、吸湿性
➢ 吸水性 材料与水接触时，其内部孔隙会吸收水分，这种性质称为吸水性。 材料的吸水性用吸水率W表示。 W=（m1-m）/m×100% ➢ 吸湿性 材料在潮湿空气中，会吸收水分的性质称为吸湿性。 材料的吸湿性用平衡含水率w表示。 w=（m含-m）/m×100%
以石头做建筑材料，是建筑呈现宏伟、厚重、稳固的特征。 凡尔赛宫呈现整齐划一、秩序、均衡、对称等特征。
石料极大地限制了建筑内部空间。为了解放建筑内部空间，古希腊创造了著名的古 典柱式，古罗马人发展了大跨度的稳重的石拱结构，这些都刻在凡尔赛宫里看到其影子。
凯旋门是欧洲纪念战争胜利的一种建筑。用石块砌筑，形似门楼，有一个或 三个拱券门洞，上刻宣扬统治者战绩的浮雕。
混凝土的结构、组成及特点综述
•
b为常数。
•
这个公式适应于低孔隙率时。
• Schiller提出另一个经验关系式，可用于孔 隙率较大的情况：
Pcr M=D ln——
P D是一个常数，Pcr表示强度为0时的孔隙率。
（3）浆体相——水
水泥石中的液相是含有可溶性离子的水。 水泥石中的水随着环境湿度的变化而变
化，根据水从水泥石中失去的难易程度划 分为四种类型：
对混凝土的强度而言，孔径D 在20nm(纳米)以下为无害孔， 在20-50nm为少害孔， 在50-200nm为有害孔， 大于200nm为多害孔。
• Ryshkewitch提出孔隙率和水泥浆体力学性 能的经验关系式：
• M=M0 exp(-bP) • M 孔隙率为P时，水泥石的强度
•
M0孔隙率为0时，水泥石的强度
硬化水泥浆体的特点：不均匀，含多种固相 、孔隙和水。
• 固相：水化硅酸钙（C-S-H）; 水化硫铝酸 钙微晶；氢氧化钙片状大结晶；未水化水 泥。
• 孔隙：层间孔、毛细孔（微小）；气孔（ 大）。
• 水分：毛细孔水、层间水、吸附水和化学 结合水
（1）浆体相——固相
• • 固相
水化产物
C-S-H凝胶 Ca(OH)2晶体 钙矾石(AFt相) 单硫型(Afm相)
（2）浆体相——孔隙
• 水泥石中的孔可分为三类：凝胶孔、毛细 孔、非毛细孔。
C-S-H凝胶
C-S-H凝胶内的层间孔 毛细孔
• 水泥石孔结构包含孔隙率和孔径分布两个 概念。
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
孔隙率：孔体积占水泥石体积的百分
数
•
孔径分布：不同孔径尺寸范围的孔的
体积百分数。
• 凝胶孔是水化水泥颗粒间的过渡空间，尺 寸1.5～3nm，水泥凝胶的最小孔隙率占水 泥凝胶体积的28%，即凝胶孔约占凝胶体
混凝土细观结构特性分析标准
混凝土细观结构特性分析标准一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程中的材料。
混凝土的细观结构特性对其力学性能和耐久性能具有重要的影响。
因此，深入了解混凝土的细观结构特性对于工程实践具有重要意义。
本文旨在提供一个全面的具体的详细的标准，分析混凝土细观结构特性，为工程实践提供参考。
二、混凝土的细观结构特性1. 混凝土的组成混凝土是由水泥、砂、石子和水等原材料混合而成的。
其中，水泥是混凝土的主要胶凝材料，砂和石子是骨料，水是混凝土的调节剂。
混凝土的组成直接影响其细观结构特性。
2. 混凝土的微观结构混凝土的微观结构主要由水泥浆体、骨料、毛细孔和钙石灰石等组成。
其中，水泥浆体是混凝土的主要胶凝材料，它通过水的作用与骨料发生反应，形成硬化的混凝土。
骨料是混凝土的主要骨架，它通过与水泥浆体的结合，使混凝土具有一定的强度和刚性。
毛细孔是混凝土中的微小空隙，对混凝土的力学性能和耐久性能具有重要的影响。
钙石灰石是混凝土中的一种次生矿物，它是由水泥浆体中的钙离子和碳酸根离子反应生成的。
3. 混凝土的孔隙结构混凝土的孔隙结构是指混凝土中的孔隙类型、大小、分布等特征。
混凝土中的孔隙主要包括毛细孔、气孔和裂隙等。
毛细孔是混凝土中的最小孔隙，其大小一般在1~100nm之间，对混凝土的力学性能和耐久性能具有重要的影响。
气孔是由混凝土中的气体所形成的孔隙，其大小一般在100nm以上。
裂隙是混凝土中的一种较大的孔隙，其大小一般在0.1mm以上。
4. 混凝土的力学性能混凝土的力学性能是指其在外力作用下的抗拉、抗压、抗剪等性能。
混凝土的力学性能直接受其细观结构特性的影响。
混凝土的力学性能主要由以下几个方面决定：（1）水泥浆体的强度和骨料的强度：水泥浆体和骨料的强度对混凝土的力学性能影响巨大。
（2）混凝土中孔隙的分布和类型：毛细孔和气孔对混凝土的力学性能影响尤为显著。
（3）混凝土的孔隙率：孔隙率是指混凝土中孔隙所占的体积比例，孔隙率越大，混凝土的强度越低。
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
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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。
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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。
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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
混凝土的结构与性能过渡区内容
二、混凝土的结构与性能为了便于认识粉煤灰在混凝土中的作用，先来看看混凝土的结构和性能之间的关系。
混凝土是由大小不同的颗粒所组成的，大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料（石子）填充；粗骨料颗粒的空隙由细骨料（砂子）填充，它的颗粒也是有粗有细，细颗粒填充粗颗粒之间的空隙；水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙，并包裹它们形成一层润滑层，使新拌混凝土（也称拌合物）具有一定的工作性，能在外力或本身的自重作用下成型密实。
硬化混凝土是一种复杂的、多相的复合材料，它的结构主要包括三个相——骨料、硬化水泥浆体以及二者之间的过渡区，说它复杂是因为它很不匀质，主要体现在以下几方面：第一，过渡区的存在。
过渡区是围绕骨料颗粒周边的一层薄壳，厚度约10～50μm。
由于它的薄弱，对混凝土性能的影响十分显著；第二，三相中的任一相，本身实际上还是多相体。
例如一颗花岗岩的骨料里除了有微裂缝、孔隙外，还不均匀地镶嵌着石英、长石和云母三种矿物。
石英很硬，而云母就很软；第三，与其他工程材料不同，混凝土结构中的两相——硬化水泥浆体和过渡区是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。
先谈骨料相。
通常在为混凝土选择骨料时，首先注意的是它的颗粒强度，也就是说：它越坚硬越好。
事实上，由于骨料的强度通常比其他两相的高很多，因此它对混凝土的强度并没有直接的影响。
但是它们的粒径和形状间接地影响混凝土强度：当骨料最大粒径越大、针片状颗粒越多时，其表面积存的水膜越厚，过渡区相就越薄弱，硬化混凝土的强度和抗渗透性也越差。
所以，质量好的骨料应该是颗粒形状均匀、级配好，堆积密实度高，所需要的浆体用量少。
许多路面板之所以不耐久，骨料质量差，尤其缺乏5~10mm粒径的颗粒，因此传荷能力和抗冲击与疲劳能力受到严重影响是重要的原因。
再谈硬化水泥浆体（也称水泥石）。
在配制混凝土选用水泥时，都认为标号越高的水泥就越好。
事实上，高标号水泥因为通常粉磨得越细，在拌合时往往需要更多的水，硬化后生成更多薄弱的氢氧化钙，多余的水分蒸发后也会形成更多的孔隙，对混凝土的强度和耐久性不利。
硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硬化水泥浆体的组成主要包括水泥、水和外加剂。
水泥是硬化水泥浆体的胶凝材料，通常使用的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和高性能水泥等。
水是用来调节水泥浆体的流动性和达到适当的可操作性。
外加剂则用于调整硬化水泥浆体的工作性能，如缓凝剂、加速剂和减水剂等。
硬化水泥浆体的结构主要是由水泥胶体、水泥石、骨料等组成。
水泥胶体是指水泥颗粒与水的反应产物，它是水泥浆体中起到胶结和充填作用的关键组分。
水泥石是由水泥胶体与骨料颗粒相互结合而形成的坚固网状结构，它能够固定骨料颗粒，提高硬化水泥浆体的强度。
骨料是硬化水泥浆体中的颗粒状填料，它可以分为细骨料和粗骨料，用于增加硬化水泥浆体的体积和强度。
硬化水泥浆体的性质主要包括塑性、可流性、强度、耐久性等。
塑性是指硬化水泥浆体在施工过程中可以正常变形而不破坏其连通性和稳定性的能力。
可流性是指硬化水泥浆体在施工过程中能够较好地流动，填充空间的能力。
强度是指硬化水泥浆体在一定的压力和剪切力下具有抵抗破坏的能力，它决定了硬化水泥浆体的承载能力和耐久性。
耐久性是指硬化水泥浆体在不同的环境条件下，如湿热、冻融循环、化学腐蚀等环境的侵蚀下能够保持较好的工程性能和使用寿命。
总之，硬化水泥浆体的组成和结构以及性质对于混凝土的制备和应用有着重要的影响。
通过对硬化水泥浆体的研究和理解，可以优化混凝土配合比，提高混凝土的工作性能和力学性能，从而满足不同工程的需求。
水泥浆的组成及主要作用
水泥浆的组成及主要作用.txt 水泥浆的组成及主要作用
1. 组成
水泥浆是由水泥和水以及可能的其他添加剂组成的混合物。
- 水泥：水泥是水泥浆的主要组成部分，它是一种粉末状的物质，通常由石灰石、粘土等原料经过煅烧制得。
水泥具有粘合和硬化的特性，是构建建筑结构的关键材料之一。
- 水：水是水泥浆中的溶剂，用于与水泥反应并形成可塑的浆体。
水的控制和管理对于水泥浆的性能和使用非常重要。
- 其他添加剂：根据具体的应用场景，水泥浆中可能添加一些化学物质，如加速剂、缓凝剂、减水剂等，以改善水泥浆的特性和性能。
2. 主要作用
水泥浆在建筑、工程和其他领域中起着重要的作用，具有以下主要功能：
- 粘合作用：水泥浆能够与其他材料紧密结合，形成坚固的粘合层，如水泥砖墙、混凝土结构等。
这种粘合作用可以提供结构的强度和稳定性。
- 充填作用：水泥浆常用于填充空隙和裂缝，以加固和修复混凝土结构、墙壁等。
通过充填作用，水泥浆可以增加结构的密实性和耐久性。
- 抗渗作用：水泥浆可以形成一层防水屏障，阻止水分渗透到结构内部。
这对于保护建筑物免受水患、雨水等的侵蚀非常重要。
- 抗压作用：水泥浆可以提供结构的抗压能力，使其能够承受外部荷载和压力。
这使得水泥浆在建筑和基础工程中非常适用。
- 隔热作用：水泥浆具有一定的隔热性能，可以阻止热量的传导和损失。
这对于保持建筑物的舒适性和节能非常有益。
总之，水泥浆的组成和主要作用在建筑和工程领域中具有重要的意义，它不仅能够提供强度和稳定性，还可以通过填充、防水和隔热等作用，为建筑物提供安全、耐久和舒适的环境。