水泥水化及硬化机理.ppt

第八章硅酸盐水泥的水化与硬化补充:◆熟料矿物水化的原因·熟料矿物结构不稳定。造成熟料矿物结构不稳定的原因是:⑴熟料烧成后快速冷却,使其保留了介稳状态的高温型晶体结构;⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ,而是Alite 和Belite等有限固溶体;⑶微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。·熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则。◆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。§ 、常温下的水化反应 +nH2O=+(3-x)Ca(OH)2简写为:C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH 水化产物:水化硅酸钙(也称C-S-H凝胶)和氢氧化钙。水化产物C-S-H的组成是不定的,其CaO/SiO2比与所处的溶液的Ca(OH)2浓度有关:·〔CaO〕﹤1 m mol/l ,Ca(OH)2 硅酸凝胶·〔CaO〕﹤1-2 m mol/l ,C-S-H 硅酸凝胶·〔CaO〕﹤2-20 m mol/l ,C/S比为(-)C-S-H,称为C-S-H(Ⅰ)·〔 CaO〕达饱和﹥20 m mol/l ,C/S比为(-)C-S-H,称为C-S-H(Ⅱ)2 .C3S水化过程?Ⅰ:诱导前期(时间:15分钟)反应:激烈—第一个放热峰,钙离子浓度迅速提高浆体状态:是具有流动性(Ca(OH)2没有饱和)?Ⅱ:诱导期又称静止期(时间:2—4小时)反应:极慢——放热底谷:钙离子浓度增高慢浆体状态:Ca(OH)2达饱和:此间:具有流动性,结束:失去流动性,达初凝?Ⅲ:加速期(时间:4~8小时)反应:又加快——第二放热高峰浆体状态:Ca(OH)2过饱和最高:生成Ca(OH)2、填充空隙、中期:失去可塑性、达终凝,后期:开始硬化?Ⅳ:减速期(时间:12—24小时)反应:随时间的增长而下降原因:在C3S表面包裹产物—阻碍水化。?Ⅴ:稳定期反应:很慢—基本稳定(只到水化结束)原因:产物层厚:水很少—产物扩散困难。◆诱导期的本质?保护膜理论?晶核形成延缓理论? C2S的水化过程与C3S相似,也有静止期,加速期等,但水化速率很慢约为 C3S的1/20 水化反应:C2S + mH→C-S-H + (2-X)CH水化产物:生成C-S-H和Ca(OH):水化迅速,其水化产物的组成与结构受溶液中CaO、Al2O3 离子浓度和温度的影响很大。1、 C3A单独水化常温:C3A + 27H → C4AH19+C2AH8相对湿度﹤85﹪时C4AH19 →C4AH13 + 6HC4AH13 + C2AH8 →C3AH6+9H2O T﹥35℃:C3A+ 6H2O → C3AH6特点:水化速度快→水化热多→T升高→反应速度极快→急凝→ + CH + 12H → C4AH13 瞬凝原因:水泥颗粒表面形成大量C4AH13 ,其数量迅速增多,足以阻碍粒子的相对运动。