硅酸盐水泥水化硬化及性能
硅酸盐水泥的水化硬化概述
硅酸盐水泥的水化硬化概述硅酸盐水泥是一种常见的建筑材料，广泛用于混凝土制作和结构修复。
水泥的水化硬化是指水泥与水反应形成胶凝体，并使混凝土逐渐硬化和强度增加的过程。
水泥的水化硬化过程可以分为三个阶段：溶解阶段、胶凝阶段和结晶阶段。
在溶解阶段，水分与水泥中的化学物质发生作用，形成水化产物。
其中最主要的是硅酸钙水化产物及其水化过渡产物。
这个过程伴随着水泥的溶解和离子交换，同时释放热量。
在胶凝阶段，水化产物开始形成胶凝体，由于产物的粘结作用，使硅酸盐水泥与骨料颗粒和其他成分紧密结合。
这个阶段是水泥的强度急剧增加的阶段。
在结晶阶段，水化产物继续结晶生长，形成更稳定的晶体结构。
这个阶段通常需要较长的时间来完成，并且能使混凝土的性能逐渐稳定。
水泥水化硬化的过程受到多种因素的影响，包括水泥的成分、水化环境的温度和湿度、所用水分质量等。
适当的水泥成分和良好的水化环境有助于水泥的硬化过程。
水泥水化硬化是一个复杂的过程，需要一定的时间来完成。
因此，在施工中要合理控制混凝土的浇筑时间和养护时间，以确保水泥的充分水化硬化，从而提高混凝土的强度和耐久性。
总之，硅酸盐水泥的水化硬化是一个多阶段的过程，经过溶解、胶凝和结晶，最终形成硬化的胶凝体。
合理地控制水泥的成分和水化环境，能够有效地提高混凝土的性能。
水泥的水化硬化是一项复杂的化学物理过程，涉及多个组分和反应。
了解水泥的水化硬化过程对于我们了解硅酸盐水泥混凝土的性能和使用特性都非常重要。
水泥的基本成分是石灰和硅酸盐矿物，这些矿物在加入水后会发生化学反应，产生水化产物。
最主要的水化产物是硅酸钙几何多聚体C-S-H和钙水化硅石（C-S-H）以及钙羟基石灰（CH）。
这些水化产物的生成是水泥硬化的核心过程。
在溶解阶段，水与水泥中的化合物发生反应，其中最重要的是硅酸钙和水的反应。
在水中，硅酸盐矿物发生溶解和饱和的过程，释放出的离子与水中的离子发生化学作用。
这些离子的重组形成了水泥颗粒的表面电荷，并开启了水化反应。
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:
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
硅酸盐水泥的水化产物
硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥是一种重要的建筑材料，广泛应用于各种建筑结构中。
在水泥的使用过程中，水泥会发生水化反应，产生一系列的水化产物。
这些水化产物对于水泥的强度、耐久性、抗裂性等性能具有重要影响。
因此，研究硅酸盐水泥的水化产物对于提高水泥的性能和应用价值具有重要意义。
一、硅酸盐水泥的水化反应硅酸盐水泥的水化反应是指水泥与水发生化学反应，产生一系列的水化产物。
水化反应是一个复杂的过程，涉及到多种化学反应和物理过程。
一般来说，硅酸盐水泥的水化反应可以分为以下几个阶段： 1. 溶解阶段：水泥颗粒与水接触后，水中的离子会进入水泥颗粒内部，与水泥中的化合物发生反应。
在这个阶段，水泥中的硅酸钙（C3S）和硅酸三钙（C3A）会首先与水发生反应，产生一些离子和化合物。
2. 硬化阶段：随着时间的推移，水泥中的化合物会逐渐形成新的晶体结构，从而使水泥颗粒逐渐硬化。
在这个阶段，水泥中的硅酸钙和硅酸三钙会分别形成硬石膏和钙铝石，从而使水泥颗粒逐渐硬化。
3. 成熟阶段：水泥颗粒逐渐硬化后，水泥中的化合物会进一步发生反应，形成一系列的水化产物。
这些水化产物包括硬石膏、水合硅酸钙、水合铝酸盐等。
二、硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥的水化产物是指水泥与水发生反应后形成的化合物。
这些化合物对于水泥的性能具有重要影响。
以下是硅酸盐水泥的主要水化产物：1. 硬石膏：硬石膏是水泥中的一种水化产物，是由硅酸钙和水反应形成的。
硬石膏在水泥中起到了一定的收缩作用，同时也能够提高水泥的强度和抗裂性。
2. 水合硅酸钙：水合硅酸钙是水泥中的一种水化产物，是由硅酸钙和水反应形成的。
水合硅酸钙是水泥中最主要的水化产物之一，能够提高水泥的强度和耐久性。
3. 水合铝酸盐：水合铝酸盐是水泥中的一种水化产物，是由硅酸三钙和水反应形成的。
水合铝酸盐能够提高水泥的强度和耐久性，同时也能够提高水泥的抗裂性和耐久性。
4. 水合硅酸钙和水合铝酸盐的复合物：水合硅酸钙和水合铝酸盐的复合物是水泥中的一种水化产物，是由水合硅酸钙和水合铝酸盐相互作用形成的。
硅酸盐水泥的基本组成水化和硬化机理
硅酸盐水泥的基本组成水化和硬化机理
硅酸盐水泥（Portland cement）是建筑中常用的一种水泥类型，它由若干种矿物质混合制成。
硅酸盐水泥的基本组成包括硅酸盐、铝酸盐、铁酸盐、钙酸盐等矿物质。
硅酸盐水泥的主要性质是其水化反应及硬化机理，其中水化反应是硬化的基础。
硅酸盐水泥的水化反应
硅酸盐水泥的水化反应分为两个阶段，分别是初始水化反应和二次水化反应。
初始水化反应: 初始水化反应是硅酸盐水泥与水开始反应产生物质的重要阶段。
该反应主要是由硅酸盐矿物质和水中的氢氧根离子（OH-）形成硅酸钙凝胶（C-S-H），同时还生成小量结晶状的钙矾土（Ca(OH)2）。
硬化反应: 当硅酸钙凝胶形成后，硬化反应就开始了。
硬化反应是指钙矾土与硅酸钙凝胶再次反应，产生附着在硅酸钙凝胶上的二次水化产物（例：钙硅酸盐、铝酸钙、铁酸钙等），从而导致硬化的过程。
硅酸盐水泥水化反应和硬化机理导致水泥成品逐渐硬化并得到强度的增加。
硅酸盐水泥的硬化机理包括两个阶段。
初始硬化阶段: 在初始硬化阶段中，主要发生的是水泥粉末与水反应生成硅酸钙溶胶，这个阶段是水泥松散质地逐渐变硬的转折点，经历了3-5小时左右时材料开始渐渐变硬，表现出初始硬度。
二次硬化阶段: 在这个阶段中，水泥产物进一步硬化，矿物质之间的结合变得更加紧密。
此时，水泥得到的韧性、强度等性能逐渐增强。
因此，硅酸盐水泥的水化和硬化反应是建筑中非常关键的部分。
这些反应可以向我们展示水泥是如何在混凝土中发挥作用的。
了解这些机制可以帮助建筑师、设计师、土木工程师、建筑工人或其他与建筑相关的人员掌握常用的建筑材料的工作机制并做出相应的设计和施工。
硅酸盐水泥主要水化产物
硅酸盐水泥主要水化产物水泥是一种广泛应用于建筑、工程和建材行业的材料，其中最常见的水泥类型之一是硅酸盐水泥。
硅酸盐水泥的主要水化产物是水化硅酸钙凝胶和水化硅酸钙胶石。
水化硅酸钙凝胶是硅酸盐水泥水化过程中最主要的产物之一。
当硅酸盐水泥与水反应时，发生水化反应，生成硬化的水化硅酸钙凝胶。
这种凝胶是硬化水泥石中的骨架材料，能够提供强度和稳定性。
水化硅酸钙凝胶具有胶状结构，能够填充水泥石中的空隙，并通过硬化过程中的晶体生长来增加水泥石的强度。
水化硅酸钙凝胶的形成是一个复杂的化学反应过程。
在水化反应中，硅酸盐水泥中的三种主要成分——硅酸钙(CaO·SiO2)、硅酸镁(CaO·MgO·2SiO2)和硅酸二钙(CaO·2SiO2)与水反应，形成水化硅酸钙凝胶。
这些成分中的硅酸钙是最主要的反应物，也是最主要的水化产物。
水化硅酸钙凝胶的形成过程可以分为几个阶段。
首先，在水化反应开始时，硅酸钙会与水中的钙离子结合，形成一种称为水合硅酸钙的化合物。
随着水化反应的进行，水合硅酸钙逐渐转变为水化硅酸钙凝胶。
这个过程是一个逐渐形成凝胶结构的过程，其中的水合硅酸钙分子会逐渐凝聚形成凝胶纤维，最终形成凝胶胶石。
水化硅酸钙凝胶的形成对于水泥石的强度和稳定性具有重要作用。
凝胶的形成可以填充水泥石中的空隙，使得水泥石更加致密，并且通过晶体生长的方式增加水泥石的强度。
此外，水化硅酸钙凝胶还能够与其他水化产物相互作用，形成复杂的胶石结构，提供水泥石的抗压强度和抗张强度。
除了水化硅酸钙凝胶，水化硅酸钙胶石也是硅酸盐水泥水化的主要产物之一。
水化硅酸钙胶石是一种凝胶状物质，由水化硅酸钙凝胶和水合硅酸钙等成分组成。
水化硅酸钙胶石具有胶状结构，能够填充水泥石中的空隙，增加水泥石的密实性和强度。
水化硅酸钙胶石的形成过程与水化硅酸钙凝胶类似，也是通过硅酸钙和水的反应形成。
在水化反应中，硅酸钙会与水中的钙离子结合，形成一种水合硅酸钙，随后逐渐转变为水化硅酸钙胶石。
硅酸盐水泥的技术性质
腐蚀过程举例：
MgCl2+Ca(OH)2 = Mg(OH)2+CaCl2 MgSO4+ Ca(OH)2+H2O = Mg(OH)2+CaSO4· 2O 2H
易溶于水 结晶膨胀
碳酸盐腐蚀 四 水泥石的腐蚀和防止
• 特点
– 以碳酸盐为介质的海水、地下水等 – 碳酸盐不水泥石中的成分反应，生成易溶于 水的产物，破坏水泥石
①水泥的熟料矿物组成及细度 水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点丌同， 当水泥中个矿物的相对含量丌同时，水泥的凝结 硬化特点就丌同。 水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表 面积大，水化时不水的接触面大，水化速度快， 凝结硬化快，早期强度就高。
影响水泥凝结硬化的因素
②水泥浆的水灰比 水泥浆的水灰比是指水泥浆中水不水泥的质量 之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此 时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥 颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连 接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆 凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度。
比表面积测定仪
（一）硅酸盐水泥的细度
定义
细度－－指水泥颗粒的粗细程度。
？
讨论与分析
水泥越细
优点：总表面积越大，与水发生水化反应的 速度越快，水泥石的早期强度越高。 缺点: 硬化收缩越大；易受潮而降低活性； 成本越高。
GB规定
硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。 返回
影响水泥凝结硬化的因素
⑤龄期 水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构 就逐渐致密，一般来说，强度丌断增长。
三、硅酸盐水泥 的技术性质
细 度
凝 结 时 间
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
23
24
25
26
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。
14
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。
15
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
硅酸盐水泥的水化和硬化
硬化：随后产生明显的强度，并逐渐发展而
成为坚硬的人造石。
一、熟料单矿物的水化
C3S的水化:
C3S在水泥熟料中的含量约占50%，有时高达60%，因此， 它的水化作用、水化产物及其形成的结构，对硬化水泥 浆体的性能有很重要的影响。 C3S的水化产物为C-S-H和Ca2(OH)
水化反应 C3S nH CxSHy (3 x)CH
CxSHy：水化硅酸钙，不同条件下，x、y不同。
完全水化时： 2C3S 6H2O C3S2H3 3CH
水化产物组成不固定，C/S在较大范围内变动。 当C/S在0.8-1.5变动时，生成的C-S-H凝胶称为（Ⅰ）型； 当C/S在1.5-2.0变动时，生成的C-S-H凝胶称为（Ⅱ）型。
（一）C－S－H凝胶 A、组成：不固定，随钙硅比和水硅比变化
B、结构：微晶，尺寸接近于胶体范畴
C、形貌（四种） 第一种：纤维状粒子
第二种：网络状粒子
第三种：等大粒子
第四种：内部产物
（二）氢氧化钙
具有固定的化学组成，纯度较高，结晶良好，属三方晶系
（三）钙矾石
结晶完好，属三方晶系。
其结构由Al(OH)6八面体再在 周围各结合三个钙多面体组 合而成，如右图所示。每一 个钙多面体上配以OH-及水 分子各四个。柱间的沟槽中 则有起电价平衡作用的 SO42-三个，从而将相邻的 单元柱相互联接成整体，另 外还有一个水分子存在。
（三）C3A的水化 水化速度非常快 水化特点：水化速度极快；对温度非常敏感，温度不同时水化 模式不同 ，具有多色性；不加石膏缓凝剂时，会产生急凝。
在常温下，其水化反应为：
2C3 A 27 H C4 AH19 C2 AH8
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。
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生成氢氧化钙和硅酸凝胶；
❖ 当溶液的CaO浓度为1~2mmol/L时，
生成水化硅酸钙和硅酸凝胶；
❖ 当溶液的CaO浓度为2~20mmol/L时，
薄片状
生成C/S为0.8~1.5的水化硅酸钙，组成
（0.8~1.5)CaO·SiO2·（0.5~2.5)H2O ，称C-S-H（Ⅰ）。
❖ 当溶液的CaO浓度大于20mmol/L时，
7.1 熟料矿物的水化
7.1.4 铁相固溶体的水化
铁相固溶体的水化，以C4AF为代表，也可用Fss表示。 水化较C3A略慢，水化热较少，单独水化时不会引起快凝。 水化过程与C3A相似：
C4AF＋4CH+22H=2C4(A,F)H13 ➢ 在20℃以上，六方片状C4(A,F)H13要转变成C3(A,F)H6。 ➢ 当温度高于50℃时，C4AF直接水化成C3(A,F)H6。 ➢ 掺有石膏时水化反应与C3A大致相同。当石膏充分时，形成铁置
7.1 熟料矿物的水化
7.1.3 铝酸三钙的水化
实际参加反应的 N(CSH2)/N(C3A)
3.0 3.0~1.0
1.0 ＜1.0
0
C3A的水化产物 水化产物
钙矾石（AFt） 钙矾石+单硫型水化硫铝酸钙（AFm）
单硫型水化硫铝酸钙（AFm） 单硫型固溶体[C3A(CS，CH)H12]
水化铝酸三钙（C3AH6）
第六章 水 泥
第七节 硅酸盐水泥的水化硬化及性能
本节提要：
7.1 熟料矿物的水化 7.2 硅酸盐水泥的水化 7.3 水泥石 7.4 硅酸盐水泥的性能
➢水化产物 ➢水化速率
水化速率（rate of hydration)是指单位时间内水泥的水 化程度或水化深度。 水化程度是指一定时间内已水化的水泥量与完全水化 量的比值，以百分率表示。 水化深度是指水泥颗粒外表面水化层的厚度，一般以 微米表示。
β－C2S的水化与C3S相似，但水化速度慢。 常温下水化反应式: 2CaO·SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH2) 简写为：C2S+mH=C-S-H+(2-x)CH 形成的水化硅酸钙在C/S和形貌与C3S水化产物都无大的区别。
7.1 熟料矿物的水化
7.1.3 铝酸三钙的水化
7.1 熟料矿物的水化
7.1.3 铝酸三钙的水化
➢ 在有石膏的情况下，C3A水化的最初基本反应是：
3CaO·Al2O3+3(CaSO4·2H2O)+26H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O 即 C3A+3CS H2+26H=C3A·3CS ·H32
C3A·3C ·SH32
----钙矾石(ettringite)。由于其中的铝可被铁置换而成为含铝 、铁的三硫型水化硫铝酸钙相。故常用AFt表示。
式中 x--表示钙硅比（C/S），n--表示结合水量； C-S-H为水化硅酸钙凝胶，CH为氢氧化钙晶体。
C-S-H凝胶 ✓水化时的C/S和H/S摩尔比在较大范围内变化。
✓其组成与它所处的液相Ca(OH)2浓度有关。
7.1 熟料矿物的水化
7.1.1 硅酸三钙的水化
❖ 当溶液的CaO浓度小于1mmol/L时，
7.1 熟料矿物的水化
7.1.3 铝酸三钙的水化
➢ 若石膏在铝酸三钙完全水化前耗尽，则钙矾石与铝酸三钙作用转化为 单硫型水化硫铝酸钙（AFm)。 C3A·3CS·H32+2C3A+4H=3(C3A·CS·H12)
➢ 若石膏掺量极少，在所有矾钙石转变成单硫型水化硫铝酸钙后，还有 硅酸三钙，那就形成C3A·CS·H12和C4AH13的固溶体。
C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线
7.1 熟料矿物的水化
7.1.1 硅酸三钙的水化
诱导前期： 初始水解，离子进入溶液 诱导期： 继续溶解，早期C-S-H形成 加速期： 水化产物形成与生长 衰减期： 水化产物继续生长，微结构发展 稳定期： 微结构逐渐密实
7.1 熟料矿物的水化
7.1.2 硅酸二钙的水化
本节导入：
硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥用适量的水拌和后，形成能粘结砂石集料 的可塑性泥浆，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，伴有水化放热、体积 膨胀和强度增加。
硅酸盐水泥的性能
凝结时间、强度、水化热、泌水性、耐久性等。
7.1 熟料矿物的水化
7.1.1 硅酸三钙的水化 常温下水化反应式: 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH
C4AH13+C2AH8=2C3AH6+9H 上述反应随温度升高而加速，而C3A本身的水化热很高，所以极易 按上式转化。
7.1 熟料矿物的水化
7.1.3 铝酸三钙的水化
➢ 在液相CaO浓度达到饱和时，C3A还可能依下式水化： 3CaO·Al2O3+Ca(OH)2+12H2O=4CaO·Al2O3·13H2O 即 C3A+CH+12H=C4AH13 产生的C4AH13足以阻碍颗粒的相对移动，一般认为这是 使浆体产生瞬时凝结的一个主要原因。
换过的矾钙石固溶体C3(A,F)·3CS·H32。而石膏不足时，则形成单 硫型固溶体。同样有两种晶型转化过程，在石灰饱和溶液中，石 膏使放热缓慢。
7.2 硅酸盐水泥的Байду номын сангаас化
硅酸盐水泥由多种熟料矿物和石膏组成，加水后石 膏要溶解于水，水泥粒子立即与水反应发生溶解，使纯水 立即变为含有多种离子的溶液。 ※水泥的主要水化产物是氢氧化钙(20%)、C-S-H凝胶 (50%)、水化硫铝酸钙、水化硫铝（铁）酸钙、水化铝酸 钙及水化铁酸钙等。 ※水泥水化过程简单分为三个阶段：钙矾石形成期、 C3S水 化期和结构形成和发展期。
铝酸三钙的水化迅速，放热快。 ➢ 常温下水化反应式: 2(3CaO·Al2O3)+27H2O=4CaO·Al2O3·19H2O+2CaO·Al2O3·8H2O
简写为：2C3A+27H=C4AH19+C2AH8 ➢ C4AH19在低于85％相对湿度下会失去6个结晶水成C4AH13。
C4AH13和 C2AH8皆为六方片状晶体，常温下处于介稳状态，有向 C3AH6等轴晶体转化的趋势，即：
纤维状
生成髙碱度C/S为1.5 ~2.0的水化硅酸钙，
（1.5~2.0)CaO·SiO2·（1~4)H2O ，称C-S-H（Ⅱ）。
7.1 熟料矿物的水化
7.1.1 硅酸三钙的水化
※硅酸三钙水化放热速率－时间曲线为五个阶段：
诱导前期（初始水解期）； 诱导期（静止期或潜伏期）； 加速期； 衰减期； 稳定期。