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 水泥的水化机理
从化学角度来看 ,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程 ,在这一过程中 ,
与单一成分的水化反应不同 ,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应 ,而且不
同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。 水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物,
是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。 水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成
分为硅酸三钙和硅酸二钙。
( 1)硅酸三钙( C3S)的水化
硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分, 通常占材料总量的 50%左右,有
时高达 60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定,常随着水相中钙离子
的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化,而且形态不固定,通常称
为“ C-S-H”凝胶。
C3S 在常温下发生水化反应,可大致用下列方程式表述:
硅酸三钙的水化速率很快, 其水化过程根据水化放热速率随时间的变化, 可
以将 C3S 的水化过程划分为五个阶段,各阶段的化学过程和动力学行为如表
所示。
表  C3 S 水化各阶段的化学过程和动力学行为
时期 早期 中期 后期
反应阶段 诱导前期 诱导期 加速期 减速期 稳定期
化学过程
初始水解,
离子进入溶
继续溶解,
早期 C-S-H
稳定水化产
物开始生长
水化产物继
续生长,微
微结构组件
密实
液
结构发展
动力学行为 反应很快 反应慢 反应快 反应变慢 反应很慢
( 2)硅酸二钙的水化
C2S 也是水泥主要熟料矿物组分之一,水化过程与 C3S 相似,也有诱导期、
加速期,但是水化速率特别慢。 C2S 的水化反应可大致用下列方程表述:
( 3)铝酸三钙的水化
C3A 是水泥熟料矿物的重要组分之一 ,其水化产物的组成与结构受溶液中的
氧化铝、氧化钙浓度的影响很大, 它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重
要的作用。纯水中 C3A 的水化:大量的研究结果表明, C3A 遇水后能够立即在
表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子