硅酸盐水泥的性能水泥工艺学

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1、§8硅酸盐水泥的性能§8.1凝结一、凝结过程水泥加水拌和成水泥浆体，逐渐失去流动性、可塑性，形成具有一定强度的硬化浆体的过程。⑴初凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体开始失去可塑性所需时间。⑵终凝时间：从加水拌和起，到水泥浆体完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。二、凝结时间的重要意义若初凝时间太短，往往来不及进行施工，水泥浆体就已变硬。若终凝时间太长，未产生足够大的强度，则影响施工的速度。三、影响凝结时间的因素1.熟料矿物组成C3A含量高，易导致水泥的快凝（闪凝）2.熟料矿物结构慢冷熟料易导致水泥的快凝（慢冷时，C3A形成晶体）3.水泥细度细度细，水泥水化快

2、，凝结时间短4.水化温度温度高，水泥水化快，凝结时间短5.水灰比（水泥浆体稠度）水灰比越大，水化速度就越快，但加水量过多，颗粒间距会增大，网络结构较难形成，所以凝结速度反而变慢。6.调凝外加剂促凝剂：如氯化钠、硫酸钠、三乙醇胺等缓凝剂：如糖钙、木钙、柠檬酸、锌盐、磷酸盐、石膏等四、石膏的作用及其适宜掺量的确定1.石膏的作用可以控制水泥的水化速度、调节水泥的凝结时间。改善水泥的性能。如提高早期强度，降低干缩变形，改善耐久性等。主要作用是调节水泥的凝结时间2.石膏的缓凝机理水泥中掺加适宜石膏时，Ｃ3Ａ在石膏—石灰的饱和溶液中，生成溶解度极低的三硫型水化硫铝酸钙

3、（AFt，又称钙矾石）。棱柱状的小晶体生长在水泥颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，阻滞了水分子及离子的扩散，降低了水化速度，延长了凝结时间，防止了快凝现象发生。3.石膏的最佳掺量石膏对水泥凝结时间的影响，并不与掺量成正比，并带有突变性。石膏掺量<1.3%：不足以阻止快凝；石膏掺量>2.5%：对凝结时间影响不大。SO3掺入量：一般为1.5％～2.5％。经验公式：五、水泥的急凝与假凝1.急凝在C3A含量较高，或石膏等缓凝剂掺量过少时，硅酸盐水泥加水拌和后，C3A迅速反应，很快生成大量片状的水化铝酸钙（C4AH13），并相互连接形成松散的网状结构，出现不可逆的固化现象

4、，又称为“速凝”或“闪凝”。2.假凝假凝是指水泥加水拌和后，在几分钟内即迅速凝结变硬，经剧烈搅拌后，又重新恢复塑性的现象。造成假凝的主要原因是水泥在粉磨时受到高温，其中二水石膏脱水形成半水石膏甚至可溶性无水石膏。§8.2强度一、强度的产生和发展水化形成大量C-S-H凝胶、Ca(OH)2、钙钒石(AFt)晶体；C-S-H、钙钒石(AFt)生长成纤维状，相互交织联结，形成网络状结构，从而产生强度；随着水化进行，水化产物数量不断增加，晶体尺寸不断长大，从而使硬化浆体结构更为致密，强度逐渐提高。二、影响强度的因素1.熟料的矿物组成单矿物净浆抗压强度MPa矿物7d2

5、8d180d365dC3S31.6045.7050.2057.30β-C2S2.354.1218.9031.90C3A11.6012.2000C4AF29.4037.7048.3058.302.水泥细度<1um：搅拌中就完全水化，对强度无益；增加需水量，降低浇筑性能。1～3um：可提高3d强度，但增加需水量。3～32um：决定28d强度，含量越高越好；强度富余大，可增加混合材掺量。32～65um：对强度有贡献，但贡献率低。>65um：只起骨架作用；含量增加，泌水性增大。要求：水泥细度合适，级配合理3.水泥石的结构水泥石密实程度越高，强度就越高，与孔结构密切

6、相关。水泥水化所需的结合水一般占水泥质量的23％左右，水灰比大，多余的水蒸发形成气孔或通道，强度下降；水灰比过小，拌合物干稠，施工振捣中不易密实，出现蜂窝、孔洞，强度严重下降。4.养护温度和湿度温度和湿度是影响水泥水化速度的重要因素。水泥水化过程中，必须在一定的时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化。提高养护温度（即水化的温度），可以使早期强度得到较快发展，但后期强度，特别是抗折强度反而会降低。如果湿度不够，水泥的水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低水泥强度。§8.3体积变化与水化热一、体积变化1.化学减缩水泥在水化硬化过程中，无水的

7、熟料矿物转变为水化产物，固相体积大大增加，而水泥浆体的总体积却在不断缩小。由于这种体积减缩是化学反应所致，故称为化学减缩。2.湿胀干缩硬化水泥浆体的体积随其含水量而变化。浆体结构含水量增加时，其中凝胶粒子由于分子吸附作用而分开，导致体积膨胀，如果含水量减少，则会使体积收缩。湿胀和干缩大部分是可逆的。3.碳化收缩在一定的相对湿度下，硬化水泥浆体中的水化产物如Ca(OH)2、C-S-H等会与空气中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化浆体的体积减少，出现收缩现象，称为碳化收缩。二、水化热水泥的水化热是由各种熟料矿物与水作用时产生的。在冬季施工中，水化放

8、热能提高水泥浆体的温度，有利于水泥正常凝结。但在大体积混凝土工程中