水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响
混凝土水化学反应原理
宁夏大豆引种品比试验研究
乔娜;王彦琪
【期刊名称】《宁夏农林科技》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】为筛选出适合宁夏地区种植的高产优质大豆新品种，从国内多省区引进10个大豆新品种进行品比试验研究。
结果表明：09N700-24和09N700-25产量较高，且都不易裂荚，抗病和抗虫性均排在参试品种前列，且植株性状和经济性状表现较好，适宜本地种植，建议继续进行后期试验。
【总页数】3页(P7-8,28)
【作者】乔娜;王彦琪
【作者单位】宁夏农业学校，宁夏银川 750021;宁夏原种场，宁夏贺兰 750200【正文语种】中文
【中图分类】S565.103.7
【相关文献】
1.甜高粱品种的引种及品比试验研究 [J], 阿依古丽·艾买提;依再提姑·阿布都克里木
2.甜高粱品种的引种及品比试验研究 [J], 阿依古丽·艾买提;依再提姑·阿布都克里木
3.宁夏大豆引种品比试验 [J], 王彦琪;乔娜
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混凝土中水化反应的原理
混凝土中水化反应的原理一、引言混凝土是一种重要的建筑材料，其主要成分是水泥、骨料、砂、水等。
在混凝土中，水化反应是一种重要的化学反应，它直接影响混凝土的强度和耐久性。
因此，深入了解混凝土中水化反应的原理对于提高混凝土的性能具有重要意义。
二、水泥的水化反应水泥是混凝土中最重要的成分之一，它通过水化反应与水发生化学反应，生成水化产物。
水泥的主要成分是硅酸盐和铝酸盐，其中，硅酸盐主要是三钙硅酸盐(C3S)和二钙硅酸盐(C2S)，铝酸盐主要是三钙铝酸盐(C3A)和四钙铝酸盐(C4AF)。
1. 水泥的晶体结构水泥晶体结构是由钙离子(Ca2+)和氧离子(O2-)组成的，其中，钙离子是以八面体的形式与氧离子配位形成的。
水泥晶体结构的稳定性对于水化反应具有重要的影响。
2. 水泥的水化反应机理水泥水化反应的机理主要是由钙硅石矿反应和钙铝石矿反应组成的。
钙硅石矿反应是指C3S和C2S与水发生反应，生成水化硅酸钙(C-S-H)、钙羟石(Ca(OH)2)和熟石灰(CaO)。
钙铝石矿反应是指C3A和C4AF与水发生反应，生成水化铝酸钙(C-A-H)、钙羟石和熟石灰。
其中，水化硅酸钙和水化铝酸钙是水泥的主要水化产物，它们的生成与混凝土中的强度和耐久性密切相关。
3. 水泥水化反应的影响因素水泥水化反应的影响因素包括水泥的成分、水泥的磨细度、水泥与水的配合比、水的质量等。
其中，水泥的成分是影响水化反应的最重要因素之一。
不同成分的水泥在水化反应中生成的水化产物不同，因此对混凝土的性能也会产生不同的影响。
三、混凝土中的水化反应混凝土中的水化反应主要是指水泥与水在混凝土中发生化学反应，生成水化产物。
混凝土中的水化反应通常分为两个阶段：早期水化反应和后期水化反应。
1. 早期水化反应混凝土浇筑后，水泥与水开始发生化学反应，生成水化产物。
在早期水化反应阶段，水化产物主要是水化硅酸钙和水化铝酸钙，其中，水化硅酸钙的生成速度比水化铝酸钙快。
在早期水化反应中，混凝土的强度随着时间的推移而逐渐增加。
混凝土中水化反应的原理
混凝土中水化反应的原理一、引言混凝土是一种广泛应用的建筑材料，其主要成分为水泥、沙子、石子和水。
在混凝土中，水化反应是一个十分重要的过程，它决定了混凝土的强度和耐久性。
因此，深入理解混凝土中水化反应的原理，对于提高混凝土的质量和性能具有重要的意义。
本文将详细介绍混凝土中水化反应的原理。
二、混凝土中水化反应的概述水化反应是指水泥与水在特定条件下发生的化学反应。
在水化反应中，水泥中的主要成分C3S和C2S与水反应生成硬化产物钙矾石（C-S-H）和氢氧化钙（CH）。
C-S-H是混凝土中的主要胶凝物质，其含量直接影响混凝土的强度和耐久性。
三、水化反应的化学反应过程水化反应的化学反应过程可以分为以下几个步骤。
1. 水泥的溶解在水化反应开始前，水泥需要被溶解。
水泥中的矿物质在水中溶解，形成离子和水合物，其中水化硅酸钙（C3S）和水化硅酸二钙（C2S）是混凝土中的两个主要胶凝物质。
2. 离子的扩散和反应水泥中的离子在水中扩散，与水分子和其他离子相互作用，形成水合物。
其中水合硅酸钙（C-S-H）是混凝土中的主要胶凝物质，是水化反应的主要产物。
同时，氢氧化钙（CH）也会在水中溶解，但其溶解度较小，因此只有少量CH生成。
3. 胶结物的生成在水化反应中，C-S-H和CH会形成胶结物，将砂、石子等骨料粘结在一起，形成混凝土。
C-S-H具有很好的胶凝性和稳定性，可以有效地吸附水分和有害物质，提高混凝土的密实度和耐久性。
四、水化反应的影响因素水化反应的过程受到许多因素的影响，包括水泥的种类、水泥用量、水泥与水的比例、水泥的细度、温度和湿度等。
1. 水泥的种类不同种类的水泥具有不同的化学成分和反应特性。
例如，普通硅酸盐水泥中的C3S含量较高，水化速度快，但C2S含量较低，水化速度较慢。
而矾酸盐水泥中的C3S含量较低，C2S含量较高，水化速度相对较快。
2. 水泥用量水泥用量的增加会增加水化反应的强度和速率，但也会使混凝土的收缩率增大，易引起开裂。
水泥水化和硬化
水泥水化和硬化水泥的凝结和硬化，确切的说应该是一个复杂的物理—化学过程，其根本原因在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性。
水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，导致产生强度。
普通硅酸盐水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四种矿物组成的，它们的相对含量大致为：硅酸三钙37～60％，硅酸二钙15～37％，铝酸三钙7～15％，铁铝酸四钙10～18％。
这四种矿物遇水后均能起水化反应，但由于它们本身矿物结构上的差异以及相应水化产物性质的不同，各矿物的水化速率和强度，也有很大的差异。
按水化速率可排列成：铝酸三钙＞铁铝酸四钙＞硅酸三钙＞硅酸二钙。
按最终强度可排列成：硅酸二钙＞硅酸三钙＞铁铝酸四钙＞铝酸三钙。
而水泥的凝结时间，早期强度主要取决于铝酸三钙和硅酸三钙。
现分别简述它们的水化反应。
基本简介1908年在法国发表了铝酸盐水泥的专利，并于1908年首先进行工业化生产。
经过几十年的发展，已形成包括膨胀水泥、自应力水泥和耐火水泥在内的铝酸盐水泥系列，该系列水泥的特征是其熟料矿物组成以CA为主，由此而赋予水泥具有早强耐火等特殊性能。
现在铝酸盐水泥主要用于耐高温浇注材料。
在建筑上由于发现其后期强度倒缩而不再使用。
二十世纪70年代，在中国发明了硫铝酸盐水泥。
80年代又首创了铁铝酸盐水泥的工业生产。
如果说，我们把硅酸盐水泥系列产品通称为第一系列水泥，把铝酸盐水泥系列产品通称第二系列水泥。
那么，我们可以把硫铝酸盐水泥和铁铝酸盐水泥以及它们派生的其它水泥品种通称为第三系列水泥。
该系列水泥的矿物组成特征是含有大量的C4A3 矿物。
以此与其它系列水泥相区别。
并构成了第三系列水泥的早强、高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点。
《建筑材料》判断题及选择、填空题
绪论习题一一、是非判断题1．含水率为4%的湿砂重100g，其中水的重量为4g。
×2．热容量大的材料导热性大，受外界气温影响室内温度变化比较快。
×3．材料的孔隙率相同时，连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。
√4．从室外取重为G1的砖一块，浸水饱和后重为G2，烘干后重为G3，则砖的质量吸水率为W=（G2-G3）/G1。
×5．同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。
×6．将某种含水的材料，置于不同的环境中，分别测得其密度，其中以干燥条件下的密度为最小。
×7．吸水率小的材料，其孔隙率是最小。
×8．材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。
×9．在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。
√10.材料在进行强度试验时，加荷速度快者较加荷速度慢者试验结果值偏小。
×二、填空题1．材料的吸水性（吸水率）表示，吸湿性用（含水率）表示。
2．材料耐水性的强弱可以用（软化系数）来表示，材料耐水性愈好，该值愈（大）。
3．称取松散密度为1400 kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶中注满水，这时称重为500g。
已知空瓶加满水时的重量为377g，则该砂的表观密度为（2600 kg/m3），空隙率为（46.2%）。
4．同种材料的孔隙率愈（低），材料的强度愈高；当材料的孔隙率一定时，（闭口）孔隙率愈多，材料的绝热性愈好。
5．当材料的孔隙率增大时，则其密度（不变），表观密度（降低），强度（降低），吸水率（增大），抗渗性（变差），抗冻性（变差）。
6．材料作抗压强度试验时，大试件测得的强度值偏低，而小试件相反，其原因是（大试件存在缺陷的机率大）和（尺寸效应）。
三、单选题1．普通混凝土标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为22.6MPa,同时又测得同批混凝土水饱和后的抗压强度为21.5 MPa,干燥状态测得抗压强度为24.5 MPa,该混凝土的软化系数为( D )。
混凝土的水泥石化学原理
混凝土的水泥石化学原理一、引言混凝土是一种由水泥、骨料、砂、水等经过配合、搅拌、浇筑后在空气中凝固而成的人造材料。
混凝土具有高强度、耐久性好、施工方便等优点，广泛应用于建筑、桥梁、隧道、水利工程等领域。
水泥是混凝土的主要组成部分之一，其水泥石化学原理是混凝土制备的基础。
二、水泥的基本性质1.定义水泥是一种粉状物质，主要由熟料和石膏组成，熟料又由石灰石、黏土和其他辅助原料经过高温煅烧后得到。
2.化学成分水泥的主要化学成分是三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）、二氧化硅（SiO2）和氧化钙（CaO）。
其中，三氧化二铝和三氧化二铁是水泥的强度形成因素，二氧化硅是水泥的硬化形成因素，氧化钙是水泥的主要成分。
3.物理性质水泥的物理性质包括颜色、密度、比表面积、吸水性等。
水泥的颜色一般为灰色，也有白色的水泥。
水泥的密度一般在3.1-3.2g/cm³之间，比表面积越大，水泥的活性越高，反之则越低。
水泥的吸水性能也是影响混凝土性能的重要因素之一。
三、水泥石化学原理1.水泥熟料的制备水泥熟料的制备是水泥石化学原理的基础。
水泥熟料的制备是在高温下将石灰石、黏土和其他辅助原料进行煅烧，使其发生化学反应而得到的。
这个过程中，石灰石中的氧化钙与黏土中的硅酸盐和铝酸盐发生反应，生成了熟料中的主要成分，即三氧化二铝、三氧化二铁和二氧化硅等。
同时，熟料中还会生成其他杂质，如氯化物、硫酸盐等。
2.水泥的硬化机理水泥的硬化是指水泥与水在混合后发生的化学反应，产生了水化产物，从而形成了混凝土的硬度。
水泥的硬化机理主要是指水泥与水发生的水合反应过程。
水泥与水的水合反应是一个复杂的化学反应过程，其中涉及到许多物质的相互作用。
首先，水泥与水混合后，水中的离子会与水泥中的化学物质发生反应，形成水化产物。
其次，水化产物的形成还需要一定的时间，这个过程称为水泥的初凝和终凝。
3.水化产物的主要成分水泥与水发生水化反应后，会形成不同的水化产物。
浅析水泥性能指标对水泥混凝土的影响
浅析水泥性能指标对水泥混凝土的影响作者：吴欲晓来源：《中国新技术新产品》2013年第09期（辽宁奥路通科技有限公司，辽宁沈阳 110006）摘要：本文从水泥的物理性能、矿物组成等几个方面，探讨对混凝土各种性能的影响，为水泥混凝土结构施工及试验分析提供一些思路。
关键词：水泥；性能指标；水泥混凝土；影响中图分类号：U41 文献标识码：A混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料。
它在建设领域中发挥着不可替代的作用。
受到市场对早期脱模，缩短施工工期需求的支配，人们对工程质量所注重的就是混凝土的强度，而水泥是混凝土最重要的组分之一，因此混凝土生产商对水泥质量的要求也就是强调其强度。
换而言之，认为强度越高的水泥其质量也就越高。
其结果是高强、早强水泥更受欢迎，从而高钙、高铝、高比表面积的水泥应运而生。
然而，预拌混凝土的水化热越来越大，抗裂性、抗腐蚀性越来越差，混凝土强度的后期增长缓慢甚至倒缩，从而严重地影响了混凝土结构抵抗环境作用的耐久性能，本文仅从水泥的物理性能、矿物组成等因素阐述其对混凝土各种性能的影响。
一、影响因素1 水泥细度的影响水泥粉磨细度以及水泥的颗粒级配、颗粒形状对水泥活性的充分发挥和混凝土性能的改善有较大的影响。
水泥的粉磨细度与时间、强度、干缩以及水化放热速率等一系列性能都有密切的关系。
水泥细度对水泥的早期强度影响最大，水泥越细或比表面积越大，水泥水化诱导期越短，水泥水化热反应就越快，反应物表面积增大，使水化早期形成大量的水化产物，减少了浆体中的空隙，使水泥石较为密实，使水泥早期强度有很大的提高，引起徐变松驰能力下降，弹性模量增加。
但也不是水泥细度越细越好。
水泥过细，会增大水泥的需水量，降低水泥强度。
水泥细度是影响水泥流变性能的重要因素，水泥流变性能对混凝土施工和工程质量有重要影响。
水泥比表面积相对较大且颗粒级配恰当的水泥，可得到良好的流变性能，对混凝土和工程质量有利。
2 水泥凝结时间的影响凝结时间对混凝土施工有很大的影响。
水泥的化学成分与水化原理
二. 水泥的化学成分与水化原理2.1 硅酸盐水泥的定义：把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。
随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。
在国外就叫“波特蓝”水泥。
2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能：2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分：硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：%CaO(一氧化钙) SiO2(二氧化硅) AI2O3(三氧化二铝)Fe2O3(三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO3（氧化硫）Na2O（氧化钠） K2O（氧化钾） TiO2（氧化钛）Mn2O3（氧化锰） P2O5（氧化磷）另外也可能含有极少量的其他杂质。
水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响：2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。
在水泥熟料煅烧过程中与其他酸性氧化物(如：SiO2、AI2O3、Fe2O3等)化合反应生成C3S、C2S、C3A、C4AF(见下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。
经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。
在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO)2并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。
其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。
因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。
2.2.1.2 SiO2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。
SiO2经过煅烧可与CaO进行化合反应，生成C3S和C2S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。
如果SiO2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO2含量高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。
水泥与混凝土结构与性能 考试总结
C3S及水泥水化诱导期的存在对实际应用有十分重要得意义，因为只有保持一定水化诱导期，浆体才具有流动性，砂浆和混凝土才能成型。
二、水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响。
水化产物：CH、Aft、Afm、C3S、C2S与C3A
（自愿背）【第一阶段：从水泥拌水到初凝为止, C3S与水迅速反应生成饱和CH溶液, 并析出晶体, 与此同时石膏也进入溶液与C3A反应生成细小的钙矾石晶体, 这一阶段水泥浆体呈塑性状态。水产物尺寸细小，数量又少。
4晶格缺陷理论
Ｍaycok认为水化速率及诱导期长短取决于晶格缺陷的数目（与C3S的活性有关）：即晶格错位，空位等不规则状态，它是活化点并决定了诱导期的长短。
5 CSH核晶理论
Fierens认为水在C3S表面进行化学吸附,首先在活化点生成水化核(CSH)并溶解出部分少量C3S ， CSH生长并放热 ， CSH核达到临界尺寸时,诱导期结束.
水泥石与集料界面区的特征：1）水泥石-集料界面并不一个“面”，而是一个有一定厚度的层（0~100μm）。2）由于从水泥石向集料表面方向形成水灰比梯度而产生；3）从水泥石本体向集料表面，水灰比逐渐变大，有利于结晶体形成、长大。
过渡区典型特征：1）W/C高；2）孔隙率大；3）CH和钙矾石结晶颗粒大、含量多；4）CH、AFt取向生长。
6渗透压理论
Double等认为：C3S加水后生成一半透膜,水可渗入, Ca 2+可渗出,而SｉO4-离子不能透过.因此在膜两边形成浓度差即产生渗透压,当渗透压达一定值时,膜胀破,诱导期结束.半透膜胀破的时间决定诱导期的长短。
诱导期研究的争议及焦点
C3S及水泥水化诱导期研究的争议及焦点在于一致溶解和非一致溶解。一致溶解认为C3S 表面的CaO和SiO2溶解一样多，而非一致溶解则CaO多，近来研究认为C3S及水泥水化是非一致溶解。
土木工程材料-大二-复习重点
水泥凝结时间：初凝为水泥加水拌合时起至标准稠度净浆开始失去可塑性所需的时间；终凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。
水硬性胶凝材料：不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料。
气硬性胶凝材料：能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。
软化系数：耐水性的指标，耐水性是指材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质 。
软化系数公式 ， fb-----材料饱水状态抗压强度（MPa ），fg-----材料干燥状态抗压强度（MPa ）。
混凝土和易性：指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。
和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。
（P104）混凝土立方体抗压强度标准值：行业标准JGJ 55-2000《普通混凝土配合比设计规程》规定现行配制强度可由下式求得：fcu,0=fcu,m=fcu,k+1.645σ，式中fcu,k ——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa ）；fcu,0——混凝土的配制强度（MPa ）；σ——混凝土强度标准差； 1.645——强度保证系数，其对应强度保证率为95％。
几种密度、空隙率：P4--P7屈服强度：P26第2点屈服阶段耐水材料：通常将软化系数大于0.85的材料看做耐水材料。
强屈比：屈服强度与抗拉强度之比称为屈强比（那么强屈比应该是抗拉强度与屈服强度之比）。
沥青温度敏感性：指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，变化程度小,则沥青温度敏感性小,反之则温度敏感性大.1．硅酸盐水泥凝结时间是多少？（硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min ，终凝时间不得迟于6h 30min ）2．目前所用的墙体材料有哪些种类？（砖、砌块、板材和材石等）3．常用的五大水泥是哪五个？（硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥）4．混凝土的和易性和砂浆的和易性？和易性不良的混凝土会出现什么情况？（出现分层离析、泌水、？）5．石油沥青三组分和四组分分析方法把沥青分为哪几个组分，各组分的作用，沥青的主要性质有哪些，在实验室内通常用什么方法测试？三组分：分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
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水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响
（1）水化过程分析水化产物：
第一阶段：从水泥拌水到初凝为止, C3S与水迅速反应生成饱和CH溶液, 并析出晶体, 与此同时石膏也进入溶液与C3A反应生成细小的钙矾石晶体。
第二阶段：初凝到24小时，水泥水化加速，生成较多CH、AFt，同时水泥颗粒上长出纤维状CSH凝胶体。
第三阶段：24小时以后，石膏耗尽，AFt转化成AFm，还形成C4(A,F)H13。
CSH、CH、AFm、 C4(A,F)H13数量不断增加。
（2）水化产物对水泥石或混凝土性能的影响：
A：C-S-H凝胶
纤维状体系，是水泥石强度主要来源。
C-S-H凝胶的凝胶孔结构影响对水的吸收，对水泥石干燥收缩产生影响。
水化开始时，C-S-H凝胶形成的覆盖层会减缓水泥的水化作用，一定程度上影响凝结时间。
B：CH晶体
结晶完好、六方板状、层状晶体，水泥石中最易受侵蚀物质。
对水泥石强度贡献很少。
其层间较弱的联结，可能是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。
CH的有利作用：是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要前提。
CH的不利作用：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”。
C：水化硫铝酸盐（AFt、AFm）
AFt晶体为六方棱柱状、针棒状晶体、棱面清晰，主要出现在水化早期。
AFm晶体为六方板状、片状晶体，成簇或呈花朵状生成，水化后期。
AFt对水泥石早期强度贡献很大，过量会使后期强度降低。
生成时产生体积膨胀，易形成内应力，使结构破坏。
AFt、AFm形成会影响新拌混凝土的流动性。