水泥水化动力学机理及模型建立的研究
纤维素醚_水泥水化特征及机理评述_马保国
Ab s tra ct: Cellulose Ethers（CEs）will significantly retard the setting and hardening of cement paste，commonly decreasing the release rate and peak of hydration heat，slowing down the formation of hydration product，transforming the morphology of hydration product and pore structure of cement paste.The mainly mechanism of CE influencing cement hydration includes：Absorption，slowing down the dissolution of cement particle， as well as retarding nucleation and growth of some hydration products.CE-cement hydration is closely relevant to cement compositions and the chemical structure of CE.Ions diffusion barrier，induced by the high viscous solution of cellulose ethers，is also the cause of retarding cement hydration.CEs are stable in alkaline media. Ke y w o rd s : cellulose ether；cement；hydration；review
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。
混凝土中水泥水化反应的原理
混凝土中水泥水化反应的原理一、水泥的成分和特性水泥是混凝土的主要成分，其主要成分为熟料和石膏。
熟料是指将石灰石和粘土等原料在高温下煅烧得到的矿物物质，其中主要成分为三氧化二铝和二氧化硅。
石膏则是用于调节水泥硬化过程中的凝结时间和硬化性能的一种添加剂。
水泥的主要特性包括初凝时间、终凝时间、强度和耐久性等。
二、水泥水化反应的基本过程水泥在混凝土中的主要作用是通过水化反应形成胶凝体，填充空隙并形成强度。
水泥水化反应的基本过程可分为以下几个阶段：1. 水化初期水泥与水发生反应，形成硬化物质和水化热。
水化初期的主要反应是三氧化二铝和水的化学反应，产生氢氧化铝胶体和放热。
这个阶段的特点是反应速度快、放热量大、强度增长较慢。
2. 胶凝期随着水化反应的进行，氢氧化铝胶体逐渐成熟，形成更加稳定的硅酸盐胶凝体。
胶凝期的主要反应是氢氧化铝胶体和硅酸盐之间的反应，产生硅酸钙胶凝体。
这个阶段的特点是反应速度减慢、放热量减少、强度增长较快。
3. 强化期随着胶凝体的形成，水泥石的强度逐渐增加。
强化期的主要反应是硅酸盐胶凝体的晶化和形成更加稳定的结构。
这个阶段的特点是反应速度缓慢、放热量减少、强度增长较快。
4. 稳定期水泥水化反应的最后阶段是稳定期。
此时，水泥石的强度基本上已经达到了稳定状态。
稳定期的主要反应是水泥石结构的继续稳定和硬化过程的结束。
三、水泥水化反应的影响因素水泥水化反应的速度和强度受到多种因素的影响，包括水泥熟料的成分、水泥的质量、混凝土配合比、水泥与水的接触方式等。
1. 水泥熟料的成分水泥熟料的成分对水泥水化反应的速度和强度有很大的影响。
一般来说，熟料中的三氧化二铝含量越高，水泥的早期强度越高，但晚期强度可能降低。
二氧化硅含量较高的熟料可提高水泥的晚期强度。
石膏的添加量也会影响水泥水化反应的速度和强度。
2. 水泥的质量水泥的质量对水泥水化反应的速度和强度也有很大的影响。
水泥的烧制温度、磨细度、比表面积等因素都会影响水泥的水化反应速度和强度。
水泥水化计算机模拟研究进展
ＣＡ（）ＸｉｕｌｉⅢ，Ｉ。ＩＬ ｒ Ｙｕａｎｓｈｏｕ３，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇｆｅｉ ４，Ｄ（）ＮＧ Ｘｉａｎｆｅｎ９５，ＳＨＥＮ Ｙｉｍｉｎ９６
（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｔｒａｎｓｌ）ｏｒｔａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｏｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９８；２ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
模型做了修正和改进［””“。 ＨＹＭ（）ＳＴＲＵＣ模型的提出基于以下假设：（１）水化产 物首先在溶解的水泥颗粒周围析出，且在整个水化进程中水 化产物的密度不变（恒温养护条件）；（２）假设粒径相似的水 泥颗粒的水化速率一致，得到的水化产物的组分含量相同； （３）单个水泥颗粒的溶解和扩散进程均是向同心方向进行。
ＨＹＭＯＳＴＲＵＣ模型
ＨＹＭ（）ｓＴＲＵＣ模型是由荷兰代尔夫特理丁大学的Ｋ．
ｖａｎ
Ｂｒｅｇｕｅｌ等』１３开发的，该模型模拟了水泥颗粒的水化进
程，可作为研究水泥基材料微观结构发展的Ｔ具。ＨＹＭ（）Ｓ— ＴＵＲＣ模型考虑了水泥的矿物组分、水泥的粒径分布、水灰
比和温度对水化反应的影响。模型的具体阐述可见文献［１， ２］。近年来，不少研究者在Ｋ．ｖａｎ ＢｒｅｇｕｅＩ的基础上又对该
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ
ｃｅｍｅｎｔ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ。ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ，ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｈｅａｔ，ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔ
０
引言
水泥水化是水泥中各种纰分与水之间发生相互反应的
件。本文对具有代表性的计算机仿真模型进行了概述，介绍 了模拟过程和效果，重点介绍ＨＹＭ（）ＳＴＲＵＣ模型、ＣＥＭ—
模块、分相模块和水化模块，共７０个子程序（函数），程序代
基于Extended Freundlich函数的水泥恒温水化动力学模型
应速率方 程 ； 然后联合运用两种试验方法测定水泥恒温（ ２ ０ ％ ±１ ℃） 养护水 化的累计水化反应热 ， 进而推导计算 出 水化 反应速率 随水化程度的变化 曲线 。最后 ， 根据 曲线 的发展 变化规律选择 合适 的函数拟合计 算 ， 从 而提 出吻合
度较高的 Ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ ｌ ｉ ｃ ｈ 模型 ， 并计算 出 Ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ ｌ ｉ ｃ ｈ 模 型与测试结果 的相关系数 ｒ 高达 ０ ． ９ ８ ６ ８ ２ ， 得出
四川建筑科学研究
ｌ ８ ６
Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ
第３ ９卷
第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
基于 Ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ Ｆ ｒ ｅ ｕ ｎ ｄ ｌ ｉ ｃ ｈ函数 的 水 泥１ 亘温 水化动力学模型
中图分类号 ： Ｔ Ｑ １ ７ ２ ． ７ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ９ ３ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— １ ８ ６— ０ ４
Байду номын сангаас
Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｆ ｏ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｃ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｉ ｓ ｏ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ
李 占印 ， 董继红
（ １ ． 盐城工学院土木工程学院 ， 江苏 盐城 ２ ２ ４ ０ ０ ３ ；
２ ． 盐城工学院化学与生物工程学 院 ， 江苏 盐城 ２ ２ ４ ０ ０ ３ ）
摘
要： 首先通过化学 反应 动力学原理推导 出水泥恒温水化反应速率 方程 ， 得出利用 水泥水化度 Ｏ ｔ 表 达的水化反
混凝土水化过程中化学反应的研究
混凝土水化过程中化学反应的研究混凝土是一种常见的建筑材料，被广泛应用于建筑、桥梁和基础设施等领域。
而混凝土的主要成分是水泥、骨料、水和其他添加剂。
当水和水泥混合后，混凝土开始发生水化反应，这是一个复杂的化学过程。
本文将深入探讨混凝土水化过程中的化学反应，以及其对混凝土性能的影响。
1. 混凝土水化的基本原理混凝土水化过程是指水和水泥发生反应，形成水化产物的过程。
水化反应是一个连续的化学过程，包括三个阶段：水化初期、水化中期和水化后期。
在水化初期，水与水泥中的主要化合物——硅酸钙、硅酸二钙等发生反应，形成水化产物。
水化中期是指水化产物的形成、生长和发展过程。
而在水化后期，水化产物逐渐增加其强度和稳定性。
2. 水化反应的主要化学过程混凝土的水化反应主要涉及水泥与水之间的化学反应。
在这个过程中，主要发生以下几种化学反应：① 晶体化学反应：水化过程中，水泥中的无定形物质逐渐转变为晶体。
这个过程是一个扩散和重组的过程，它使混凝土得以增强和硬化。
② 凝胶化学反应：水泥中的硅酸钙与水发生化学反应，形成类似凝胶的水化产物，这些凝胶填充了混凝土中的孔隙，增加了混凝土的密实性和强度。
③ C-S-H凝胶的形成：水泥中的硅酸钙与水中的硅酸根离子反应，形成C-S-H凝胶。
这是混凝土水化过程中最重要的产物之一，它起到增强混凝土结构和提高抗渗性能的作用。
④ 再水化反应：水化产物与剩余的水发生反应，产生更多的C-S-H凝胶，增加混凝土的硬度和强度。
3. 水化反应对混凝土性能的影响混凝土的水化反应对其性能具有重要影响。
下面是水化反应对混凝土性能的一些主要影响：① 强度发展：水化反应是混凝土强度发展的主要原因。
随着水化反应的进行，产生的水化产物填充了混凝土中的孔隙，提高了混凝土的密实性和强度。
② 抗渗性能：水化反应导致混凝土中产生更多的C-S-H凝胶，填充了混凝土中的微观孔隙，从而提高了混凝土的抗渗性能。
③ 耐久性：水化反应填充了混凝土中的孔隙，减少了混凝土中气体和水的渗透，从而提高了混凝土的耐久性。
氯氧镁水泥水化研究
氯氧镁水泥水化研究氯氧镁水泥是一种类型的混凝土，它具有良好的抗水腐蚀特性，并有助于降低混凝土对氯氧镁水泥水化作用的反应。
氯氧镁水泥是以氯氧镁盐作为主要组成成分的混凝土，可以在无需水处理的情况下进行快速水化。
水泥水化是一种重要的混凝土性能，可以有效解决混凝土的抗水腐蚀性和耐久性。
氯氧镁水泥水化反应是由氯氧镁盐与水反应而开始的，氯氧镁盐的水化反应是一种自发的、非均相的反应，其反应过程可分为两个阶段：快速水化阶段和后续水化阶段。
在快速水化阶段，氯氧镁盐与水反应后，水解反应可在较短时间内发生，并且氯氧镁水泥的表面发生了明显的变化；而在后续水化阶段，氯氧镁盐的水化反应会持续发生，直至反应完全结束。
在水化过程中，氯氧镁水泥的表面结构和外观都会发生改变，从而影响氯氧镁水泥的性能、强度和耐久性。
氯氧镁水泥水化反应有一个重要的参数水化速率，它能够衡量水泥水化反应的速度，并影响混凝土的性能特性。
研究表明，水化速率与水泥活性（水灰比）有关，更高的水灰比会导致更高的水化速率。
另外，水灰比也与混凝土的强度有关，较低的水灰比会导致混凝土的强度较低。
氯氧镁水泥的水化速率可以通过控制水灰比来改变，从而影响其水化性能和抗水腐蚀性能。
氯氧镁水泥的水化性能还受到环境因素的影响，温度和水的pH 值是影响氯氧镁水泥水化反应的两个主要因素。
温度越高，水化速率越快，但水泥本身的强度较低；而低温下水化速率减慢，水泥强度较高。
另外，水中的pH值也会影响氯氧镁水泥水化反应，当pH值为12时，水泥水化最快，但pH值越高，水化反应越慢。
水化反应是一个自发的、非均相的反应，因此，氯氧镁水泥水化反应的速度是不可控的，它也受到各种环境因素的影响。
研究表明，氯氧镁水泥的水化性能和抗水腐蚀性能与水灰比、温度和水的pH值有关，通过合理控制这些参数，可以改善氯氧镁水泥水化反应的性能。
综上所述，氯氧镁水泥水化反应是一个重要的混凝土性能，它可以提高混凝土的抗水腐蚀性和耐久性。
《无机材料工学教学课件》6-水泥水化
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。
氯氧镁水泥水化历程的影响因素及水化动力学
硅酸盐学报· 588 ·2013年DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.05.03 氯氧镁水泥水化历程的影响因素及水化动力学文静1,4，余红发1,2,3，吴成友1,4，李颖1,4，董金美1,4，郑利娜1,4(1. 中国科学院青海盐湖研究所，西宁 810008；2. 青海大学，西宁 810016；3. 南京航空航天大学土木工程系，南京 210016；4. 中国科学院研究生院，北京 100049)摘要：为了深入研究氯氧镁水泥的水化机理，进而对其性能进行预测和改进，采用美国TAM Air热导式等温量热仪研究了氯氧镁水泥的水化动力学。
测定了不同条件下氯氧镁水泥体系的水化放热过程，根据水化放热曲线，研究了该体系水化各阶段的动力学过程，探讨了实验因素对该体系水化过程的影响，并通过实验数据拟合得到了氯氧镁水泥水化过程的动力学方程。
结果表明：氯氧镁水泥水化过程的不同阶段受不同作用机理控制，加速期是受成核控制的自动催化反应时期，衰减期受扩散作用控制，而减速期受自动催化反应和扩散作用双重控制。
同时，原料MgO的活性、反应温度及矿物外加剂的种类和数量都不同程度地影响了该体系的水化过程。
关键词：氯氧镁水泥；水化历程；机理；水化动力学中图分类号：TQ177.5 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)05–0588–09网络出版时间：2013–04–23 10:25:15 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20130423.1025.201305.588_003.html Hydration Kinetic and Influencing Parameters in Hydration Process ofMagnesium Oxychloride CementWEN Jing1,4，YU Hongfa1,2,3，WU Chengyou1,4，LI Ying1,4，DONG Jinmei1,4，ZHENG Lina1,4(1. Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences, Xining 810008, China; 2. Qinghai University, Department ofCivil Engineering, Xining 810016, China; 3.Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Department of CivilEngineering, Nanjing 210016, China; 4.Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: The hydration mechanism of magnesium oxychloride cement (MOC) was investigated by a mode TAM Air eight-channel isothermal conductive calorimeter in order to predict and improve the performance of MOC. The experiment of hydration heat-release was carried out in different MOC systems, and the parameters effect on the hydration process was analyzed. The kinetic equation of hydration process for MOC was investigated. The results show that the different stages of hydration process are controlled by differ-ent parameters. The hydration was controlled by autocatalytic reaction in the acceleration stage and by diffusion in the decay stage, and the hydration was controlled by both chemical reaction and diffusion in the retardation stage. In addition, the hydration process of the system was also affected by the activity of MgO, the reaction temperature and the types and dosage of admixtures as well.Key words: magnesium oxychloride cement; hydration process; mechanism; hydration kinetics氯氧镁水泥(简称“镁水泥”或“MOC”)是以一定浓度的氯化镁(MgCl2)溶液拌合轻烧氧化镁(MgO)制备而成的一种气硬性胶凝材料。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
内 蒙 古石 油化 工
２０ 年第 １ 期 ０８ ７
水泥 水化动 力学机理及模 型建立的研究
王 文 东
（ 河 油田欢喜岭采油厂） 辽 摘 要 ： 文 以 水 泥 水 化 过 程 中 所 体 现 的 基 本 动 力 学 方 式 和 原 理 为 基 础 ， 建 立 能 够 与 水 泥 水 化 养 本 以
产 生 的 影 响 及 相 互 作 用 规 律 。为 研 究 多 组 分 混 合 体 系 （ 泥 ） 水 化 反 应 机 理 及 产 物 特 性 分 析 奠 定 了 基 水 的
础 。
０ 一 … 。 一 主 。一 。
能 Ｉ
一
趸｝
， ～ ～～ ～ … 一 ～ 厂 ～ ～～
期、 Ⅲ加 速 期 、 Ⅳ减 速 期 、Ｖ稳 定 期 。
的 化 学 动 力 学 和 热 力 学 特 点 。确 立 了 上 述 各 组 分 的
水 化 规 律 。 同 时 相 应 地 研 究 了在 其 它 盐 类 或 化 合 物 及 上 述 两 种 矿 物 同 时 存 在 的 条 件 下 对 它 们 的 水 化 所
护 时 间 和 水 化 程 度 曲 线 直 接 对 应 的 动 力 学 模 型 为 目标 ， 展 了水 泥 水 化 动 力 学 机 理 及 模 型 建 立 的 研 究 。 开 关 键 词 ： 泥 熟 料 ； 泥 的 水 化 ； 学 反 应 速 率 ； 速 率 水 水 化 总
１ 导 论
Ｌ 固 井 及 水 泥 １
ｊ
●
பைடு நூலகம்
图 １ Ｃ Ｓ水化放热速率 和 Ｃ 。浓度变化 曲线 ｓ ａ 总 结 Ｃ。 Ｓ水 化 各 阶 段 的 特 点 ， 以 概 括 地 总 结 可 出诸 阶 段 的 化 学 过 程 和 动 力 学 行 为 如 表 １ 。 表 １ Ｃ Ｓ水化各阶段的化学过程和动 力学行 。 水化阶段 诱导前期 诱导期 加速期 化学过程 初始 水解， 离子进入溶液 继 续溶解， 早期形成 水化产物形成与生长 总的动力学行为 反应很快： 化学控制
固 井 施 工 的 主 要 作 用 是 ， 过 套 管 和 水 泥 的 胶 通 结封 固作 用 ， 闭地 下 复杂地 层 （ ： 常 高压 层 、 封 如 异 异
常 低 压 层 、 坍 塌 层 等 ） 封 隔 地 下 油 、 、 层 ， 止 易 ； 气 水 防 层 系 串通 ； 护 产 层 ， 立 起 一 条 隔 绝 良好 的 油 气 流 保 建
Ｃ。 Ｃ Ｓ、 Ａ 、 Ｃ。 Ｓ、 Ｃ。 及 ＡＦ 的 水 化 机 理 、 化 动 力 学 模 水 型 、 化 热 力 学 模 型 等 进 行 了 较 深 入 的 研 究 。 们 通 水 他 过 矿 物 组 分 水 化 反 应 放 热 规 律 、 化 反 应 化 学 方 程 水 式 、 应 动力 学 方程 的 建立 、 液 组 成变 化 、 解 ／ 反 溶 溶 沉
Ｇ 级 油 井 水 泥 中 最 多 的 硅 酸 盐 化 合 物 熟 料 组 分 是 ｃ。 通 常 占 材 料 总 量 的 ５ 以 上 ， 温 条 件 下 ｓ， Ｏ 常
Ｃａ 的 水 化 反 应 可 大 致 用 下 列 ： 程 表 述 ： Ｓ ｔ ｒ
３ Ｏ ・Ｓｉ ２ ｎＨ ２ — Ｃａ ０ 十 ｏ ｘＣａ ・Ｓｉ ２・ｙ ｚ ＋ ｏ ｏ Ｈ Ｏ
婿
稽
《
２ 水 泥 的 水 化 ２ １ 水 泥 熟 料 矿 物 的 水 化 反 应 ．
ｆ
求 证 对 埘
… … 一 一 … 一 一
— —
～
一 ．
几
水 泥 熟 料 是 一 种 不 平 衡 的 多 组 分 固 溶 体 ， 热 属 力 学 非 稳 定 介 质 。 泥 的 水 化 过 程 中 ， 终 伴 随 着 水 水 始 泥 组 分 的 溶 解 与 水 化 产 物 的 生 成 ， 在 特 定 条 件 下 并 形 成 不 同 的凝胶 或 晶体 ， 速 或 抑 制 水 化反 应 的进 加 程 ， 终使 水 泥 浆 体形 成 具 有 一 定承 载 能力 的 硬化 最 体 系—— 水 泥 石 。 ２ ２ 油 井 水 泥 的 熟 料 组 成 ．
养 护程 度及 ｃ ： ｓ和 Ｈ ： 比值 发 生 变 化 ， 且 形 态 ｓ 而 不 固定 ， 常称 之为 “ 通 ｃ— ｓ—Ｈ 凝 胶 ” 。
Ｃ。 的 水 化 过 程 是 放 热 过 程 ， 据 Ｃ。 水 化 时 Ｓ 根 Ｓ
自 ６ ｏ年 代 以 来 ， 内 外 有 众 多 学 者 分 别 对 国
通 常 油 井 水 泥 的 主 要 化 合 物 仍 为 ： 酸 三 钙 硅 （ ３ｉ ） ＣａＳＯ５ 、硅 酸 二 钙 （ ２ ｉ ） ＣａＳ Ｏ４ 、铝 酸 三 钙
（ ａＡｌ ） 铁 铝 酸 四 钙 （ ａ Ａｌ ｅＯ１ 。 Ｃ ３ ｚ 和 Ｏ６ Ｃ ４ ２ ２ ０ Ｆ ）
２ ．３ 硅 酸 盐 的水化
的 放 热 速 率 随 时 间 的 变 化 关 系 ， 体 上 可 以 把 ｃ。 大 ｓ 的 水 化 过 程 分 为 五 个 阶 段 ， 图 １所 示 。 化 过 程 的 如 水 五 个 阶 段 为 ：Ｉ诱 导 前 期 （ 称 预 诱 导 期 ） 或 、Ⅱ诱 导
淀 及 双 电 层 等 特 性 ， 别 揭 示 了 ｓ、 ｓ、 Ａ、 分 Ｃｚ Ｃ。 及 Ｃ ＡＦ 的 水 化 反 应 的 阶 段 性 过 程 的 内 在 机 理 及 相 应
反应慢： 成核与扩散控制
反应快： 化学控制 反应很慢： 扩散控制
减速期 水化产物继续生长， 微结构发展 反应适中： 学与扩散控制
开采 通道 。 １ ２ 国 内 外 研 究 现 状 与 发 展 趋 势 ．
（ 一 ｘ） ３ Ｃａ（ Ｈ ） ｏ ２
（） １
硅 酸 钙 的 水 化 产 物 的 化 学 组 成 成 分 是 不 稳 定 的 ， 是 根 据 水 相 中钙 的 浓 度 、 度 、 用 的 添 加 剂 、 而 温 使