水泥水化过程,机理.ppt

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1、7硅酸盐水泥的性能及耐久性主要内容7.1硅酸盐水泥的性能7.2耐久性7.1.1凝结时间水泥浆体的凝结可分为初凝和终凝。初凝表示水泥浆体失去流动性和部分可塑性，开始凝结。终凝则表示水泥浆体逐渐硬化，完全失去可塑性，并具有一定的机械强度，能抵抗一定的外来压力。凝结时间:硅酸盐水泥初凝不小于45min,终凝不大于390min。其它:初凝不小于45min,终凝不大于600min。7.1硅酸盐水泥的性能1.凝结速度水泥凝结时间的长短决定于其凝结速度的快慢。凡是影响水化速度的各种因素,基本上也同样影响水泥的凝结速度，如熟料矿物组成、水泥细度、水灰比、温度

2、和外加剂等.但水化和凝结又有一定的差异。例如，水灰比越大，水化越快，凝结反而变慢。这是因为加水量过多，颗粒间距增大，水泥浆体结构不易紧密，网络结构难以形成的缘故。影响凝结速度的因素(1)水泥熟料矿物的组成决定水泥凝结的主要矿物是C3A和C3S；在C3A含量较高或石膏等缓凝剂掺量过少时，出现“速凝”或“闪凝”。产生这种不正常快凝时，浆体迅速放出大量热，温度急剧上升。但是如果C3A较少(≤2％)或掺加有石膏等缓凝剂，就不会出现快凝现象，水泥的凝结快慢则主要由C3S水化来决定。快凝是由C3A造成的，而正常凝结则是受C3S制约的。(2)熟料和水化产物

3、的结构化学组成和煅烧温度相同的熟料,快冷凝结正常而慢冷凝结较快。水化产物是凝胶状的，则会形成薄膜，包裹在未水化的水泥周围，阻碍矿物进一步水化，因而能延缓水泥的凝结。2.硅酸盐水泥凝结时间的调节(1).快凝现象与假凝现象快凝现象指熟料粉磨后与水混合时很快凝结并放出热量的现象假凝现象指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝快凝特点放热量极微放热量大搅拌恢复塑性搅拌后不能恢复塑性原因石膏脱水造成C3A水化生成C4AH13措施降低入磨熟料温度降低磨内温度存放一定时间或搅拌加入适量石膏降低铝率,提高KH(2).石膏缓凝机理C3A在石膏一石灰的饱

4、和溶液中，生成溶解度极低的钙矾石，这些棱柱状的小晶体生长在颗粒表面，形成覆盖层或薄膜，覆盖并封闭了水泥颗粒表面，从而阻滞了水分子及离子的扩散，阻碍了水泥颗粒尤其是C3A的进一步水化故防止了快凝现象。随着扩散作用的继续进行，钙矾石增多，当钙矾石覆盖层增加到足够厚时，渗透到内部的SO42-逐渐减少到不足以生成钙矾石，而形成单硫型水化硫铝酸钙、C4AHl3及其固溶体，并伴随有体积增加。当固相体积增加所产生的结晶压力达到一定数值时，钙矾石膜就会局部胀裂，水和离子的扩散失去阻碍，水化就能得以继续进行。石膏掺量过多或过少都会导致不正常凝结。当石膏掺量(以

5、SO3计)小于约1.3%时，石膏掺量过小，水泥会产生快凝。进一步增加SO3含量时，石膏才出现明显的缓凝作用，但石膏掺量(以SO3计)超过2.5％以后，凝结时间增长很少。石膏的适宜掺量，应是加水后24h左右能够被耗尽的数量。7.1.2水泥的强度是评价水泥质量的重要指标，是划分强度等级的依据。通常按龄期将28d以前的强度称为早期强度，28d及以后的强度称为后期强度。水泥强度及其发展与很多因素有关，如熟料的矿物组成、水泥细度、水灰比、养护温度、石膏掺量以及外加剂等。1.强度的产生和发展一种认为，水泥加水拌和后，熟料矿物迅速水化，生成大量的水化产物C

6、-S-H凝胶，并生成Ca(OH)2及钙矾石(AFt)晶体。经过一定时间以后，C-S-H凝胶也以长纤维晶体从熟料颗粒上长出，同时钙矾石晶体逐渐长大，它们在水泥浆体中相互交织联结，形成网状结构，从而产生强度。随着水化的进一步进行，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。另一种认为，硬化水泥浆体强度的产生，是由于水化产物尤其是C-S-H凝胶所具有的巨大表面能，导致颗粒产生范德华力或化学键力，吸引其他离子形成空间网络结构，从而具有强度。(1)熟料的矿物组成矿物组成及其相对含量对水泥的水化速度、水化物的形态和尺

7、寸有决定性影响，对水泥强度的形成和发展有着至关重要的作用。矿物组成是水泥早期强度、强度增长速度和后期强度高低最为重要的影响因素。硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。2.影响强度的因素四种主要矿物的抗压强度单位：MPa矿物名称7d   28d   180d   365dC3S   31.645.750.257.3C2S  2.354.1218.931.9C3A   11.612.200C4AF   29.437.748.358.3应该注意的是，水泥的强度并非是几种矿物强度的简单加和，还与各种矿物之间的比例、煅烧条件、结构形态、微量元素存在

8、着一定的关联。因此，必须把各种影响因素综合考虑，否则将直接影响水泥的强度。(2)水泥细度水泥越细，颗粒分布范围越窄越均匀，其水化速度越快，而且水化更为完全，水泥的强