水泥水化及硬化机理精要.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 C 3S和C 2S ,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。§ 3S的水化 1、常温下的水化反应 2 +nH 2 O= 2 O+(3-x)Ca(OH) 2 简写为: C 3 S + 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/SiO 2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 .C 3S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C 3S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? 2S水化 C 2S的水化过程与 C 3S相似,也有静止期,加速期等,但水化速率很慢约为 C 3S的 1/20 水化反应: C 2S + mH → C-S-H + ( 2-X ) CH 水化产物: 生成 C-S-H 和Ca(OH) 2 3A水化: 水化迅速,其水化产物的组成与结构受溶液中 CaO 、 Al 2O 3 离子浓度和温度的影响很大。 1、 C 3A单独水化常温: C 3 A + 27H → C 4 AH 19 +C 2 AH 8 相对湿度﹤ 85 ﹪时 C 4 AH 19 →C 4 AH 13 + 6H C 4 AH 13 + C 2 AH 8 →C 3 AH 6 +9H 2 O T ﹥35℃:C 3 A+ 6H 2 O → C 3 AH 6 特点:水化速度快→水化热多→T升高→反应速度极快→急凝→很快失去流动性 3A在液相 CaO 浓度达饱和时 C 3 A + CH + 12H → C 4 AH 13 瞬凝原因: 水泥颗粒表面形成大量 C 4 AH 13 , 其数量迅速增多,足以阻碍粒子的相对运动。