水泥水化硬化机理-课件教学提纲.ppt

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1、水泥水化硬化机理-课件水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起已水化的水泥浆里留下的孔隙未水化水泥颗粒水泥水熟料石膏混合材料水水化硬化水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体凝结水泥的水化、凝结、硬化水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。水泥孰料矿物组成主要矿物组成：硅酸三钙：3CaO·SiO2(C3S)硅酸二钙：2Ca

2、O·SiO2(C2S)铝酸三钙：3CaO·Al2O3(C3A)铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)硅酸盐矿物~75%~22%~95%其它：游离氧化钙：f-CaO方镁石：（即结晶氧化镁）玻璃体：熔剂矿物水泥的水化过程各矿物与水的作用，称为“一次水化作用”水化物之间的相互作用称“二次水化作用”在水泥的水化过程中，一次作用、二次作用是交织在一起进行的。一　水泥孰料矿物的水化1、C3S、C2S的水化水化产物：主要是C-S-H、Ca(OH)2C-S-H：称水化硅酸钙，其中C/S比的大小与水灰比有关。C

3、-S-H(Ⅰ)：C/S=0.8~1.5薄片状结构C-S-H(Ⅱ)：C/S=1.5~2.0纤维状结构分C-S-H结晶度极差，接近于无定形，尺寸也很小，接近于胶体范畴，所以一般称为硅酸凝胶。2、C3A的水化水化特征：水化反应很快，几分钟内开始快速反应，数小时就完全水化，而且放出大量热，掺有石膏时，反应则在延缓几小时后，再加速水化。影响水化反应的因素：水灰比；溶液中Al2O3的浓度；水化温度。水化产物：常温下的水化产物有C4AH19C4AH13C2AH8C3AH6为最初产物，六方晶系、不稳定。最终产物，立方晶系，稳定

4、C3A的水化产物以晶体状态存在转化3、C矿的水化水化过程:与C3A极为相似，但速度要慢。影响因素：水灰比；温度；Al/Fe比。水化产物：C4(A·F)H13、C3(A·F)H6C4(A·F)H13与C4AH19、C4AH13、C2AH8很相似，只是其中有部分Al3+被Fe3+代替，因而它与C-A-H有着极为相似的特性。不稳定，易转变为C3(A·F)H6并析出Ca(OH)2，Ca(OH)2的存在会延缓其转化。C4(A·F)H13与CaSO4的反应速度远低于C3AH6，因此，C4AF抗硫酸盐性能好水化铁酸钙为胶体状

5、态，会在铁酸盐周围形成一层保护膜，降低水化速度。4、玻璃体及其它矿物的水化玻璃体的水化：玻璃体中的主要成分为CaO、Al2O3、Fe2O3，所以它的水化产物为C3AH6—C3FH6之间的固溶体，由于在玻璃体内含有少量的SiO2,MgO等，所以有部分水分子可能被SiO2代替，生成更复杂的固溶体水化石榴子石。温度越高，代替越多。f-CaO:CaO+H2O=Ca(OH)2f-MgO:MgO+H2O=Mg(OH)2二、硅酸盐水泥的水化水泥与水拌和后，就立即发生化学反应，C3S、C3A、C4AF很快与水反应，C3S水化生

6、成C-S-H、Ca(OH)2，同时CaSO4与含碱化合物也迅速溶解，因此在加水后的一短瞬间，填充在颗粒之间的液相已不再是纯水，而是含有各种离子的溶液，因而，水泥的水化基本上是在Ca(OH)2和石膏的饱和溶液或过饱和溶液中进行的，并且还会有K+Na+等离子熟料首先在此种溶液中解体，分散，悬浮在液相中，各单体矿物进行水化，水化产物彼此间又化合，之后水化产物凝结、硬化，发挥强度，因此，水化过程实际上就是熟料解体——水化——水化产物凝聚——水泥石，开始是解体、水化占主导作用，以后是凝聚占主导作用。（一）、水化反应水泥和

7、水后，首先石膏迅速溶于水中，C3A立即发生反应，C4AF、C3S也同时发生水化，但水化产物不是C-A-H，而是C3A与石膏反应：石膏充足时，生成三硫型水化硫铝酸钙，俗称钙矾石，称为AFt相；（C3A·3CaSO4·32H2O）石膏耗尽，液相中还有C3A时，生成单硫型水化硫铝酸钙，称为AFm相；（C3A·CaSO4·2H2O）如还有C3A则形成C3AH6AFt：柱状或针状晶体，溶解度小，有助于提高早期强度，抗拉、抗折性能好，水化初期可起骨架作用，由C3AAft体积增大2.5倍。AFm：六方板状晶体，溶解度比AFt

8、大，体积增加小，强度不大，但接触各种SO42-后，会转变为AFt。引起很大的体积膨胀。C4AF的水化：与C3A相似，加水后首先形成水化硫铝酸盐和水化铁铝酸盐的固溶体：3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·3CaSO4·32H2O但形成速度比AFt慢；当石膏量不足时，形成3CaO·(Al2O3·Fe2O3)·CaSO4·32H2O；如石膏耗尽则形成C3（A·F）H6C3S、C2S的水化：