水泥水化.pptx

水泥水化.pptxcement hydration
水泥水化
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1、熟料矿物的水化
2、水泥的水化过程
3、影响水泥水化的因素
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熟料矿物的水化
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水泥熟料矿物组成:

硅酸三钙:3CaO·SiO2 (C3S)

硅酸二钙:2CaO·SiO2 (C2S)

铝酸三钙: 3CaO·Al2O3 (C3A)

铁铝酸四钙:4CaO· Al2O3 ·Fe2O3 (C4AF)
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C3S的水化
硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶( C-S-H)和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度快,形成早期强度并生成早期水化热。
但反应式中的C—S—H只是很粗略的近似式。因为这种物质实际上并无一定的化学计量,结晶度又很差。在不同浓度的氢氧化钙溶液中以及不同的温度、水固比和有无异离子参与的条件下,其硅酸钙水化产物的组成是不固定的。因此上述反应式又可用下列方程式表示:
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式中:x 表示CaO与SiO2的摩尔数比,缩写为C/S或称硅酸钙的碱度(钙硅比);
n 表示结合水量;
y 表示硅酸钙水化用水分子数。
在不同浓度的氢氧化钙溶液中,水化硅酸钙的组成是不同的。~,生成C/S小于1的固相,这种固相是由水化硅酸一钙与硅酸凝胶所组成。如果溶液中氧化钙浓度再降低,则水化硅酸一钙就会分解成氢氧化钙与硅酸凝胶。
~,生成C/~。其组成一般以(~)CaO·SiO2·(~)H2O表示。这一类水化硅酸钙统称为C—S—H(Ⅰ)或C—S—H(B)。
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当溶液中氧化钙浓度饱和(即CaO≥)时,则生成硷性更高(即C/S>)的水化硅酸钙固相。其组成一般认为是(~)CaO·SiO2·(1~4)H2O。这一类水化硅酸钙统称为C—S—H(Ⅱ)或C2SH2。
由以上可以看出,硅酸钙用水调合后,所生成的水化产物将与相应的氢氧化钙溶液达到固液平衡。如原有的平衡一旦被破坏,必然要相互调整,以获得新的平衡。大量的实验都说明:水固比减小将使C/S提高;水固比增大将使C/S降低。同时随着水化反应的进行,水化硅酸钙的组成也将发生变化,其C/S随龄期的增长而下降。所以C—S—H是一种组成变化无定型的水化产物。
C3S的水化是放热反应,通过对C3S水化放热速率的研究认为:C3S加水拌合后,会依次出现五个活性不同的时期:
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中期
衰减期
早期
稳定期
初始水解期
诱导期
加速期
初始水解,离子进入溶液,15分钟
继续溶解,早期C-S-H形成,1-4h基本相当初凝
稳定水化产物开始生长,4-8h。终凝已过,开始硬化
水化产物继续生长,微结构发展,12-24h
后期
微结构逐渐密实,反应速率很低,基本稳定
反应很快
反应慢
反应快
反应变慢
反应很慢
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Ⅰ.迅速反应的初始期:加水后立即发生急剧反应,Ca2+进入溶液,在开始几分钟Ca2+的浓度会迅速增加;同样OH1-的浓度也迅速增大。但该阶段时间很短,持续十几分钟结束,所以,该阶段又称为“瞬时反应时期”或称“诱导前期”。
Ⅱ.反应非常缓慢的诱导期:这一阶段反应速率极其缓慢,一般持续几小时,是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。此时Ca2+和OH1-浓度将继续缓慢上升。在诱导期结束之前氢氧化钙在溶液中已达到超饱和状态。
Ⅲ.加速反应期:反应重新加快,出现第二个放热高潮。在放热达到顶峰时,本阶段即告结束。持续时间在10~12小时之间,此时固相Ca(OH)2从溶液中结晶出来,C—S—H则沉淀在原为水所填充的空隙中。
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Ⅳ.衰退期:反应速律随时间下降的阶段。约持续10~12小时。这是因为生成的水化产物开始使体系孔隙率减少,各种离子开始迁移到液—固界面的原因,这时水化速率逐渐受扩散速率的控制。
Ⅴ.稳定期:反应速率很低,基本稳定的阶段,是完全由扩散作用控制的过程,直到完全水化。
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