水泥水化及硬化机理.ppt

水泥水化及硬化机理
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 C3A+CH+12H→C4AH13
C4AH13+3CSH2+14H → C3A·3CS·H32 + CH
（三硫型水化硫铝酸钙Aft，又称钙矾石）
· C3A未完全水化而石膏已经耗尽时
2C4AH13+ C3A·3CS·H32 →3 C3A·CS·H12 + CH + 20 H
(单硫型水化硫铝酸钙Afm)
·石膏掺量极少，所有的Aft都转化为Afm还有C3A剩余
C3A·CS·H12 + C3A+CH+12H →2C3A（CS· CH）H12
2020/12/24
11

比C3A水化慢，单独水化，也不会急凝，其水化反应和产物与C3A相似。
1. 无石膏时，在Ca(OH)2环境水化
常温：C4AF + 4CH + 22 H →2C4（A·F）H13
T＞50 ℃ ：C4AF + 6H →C3（A · F）H6
2. 有石膏存在时
C4AF + 2CH + 6CSH2 + 50 H →2 C3(A·F)·3CS·H32
3. 石膏不足时
2C4 (A·F)· H13 + C3(A·F)·3CS·H32 →3C3(A·F)·CS·H12
+2CH + 20 H
2020/12/24
12
§ 硅酸盐水泥的水化　
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。
2020/12/24
13
：
2020/12/24
14
综上所述，水泥的水化反应过程如下：
水泥加水后， C3S 、C3A 、C4AF均很快水化，同时石膏迅速溶解，形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱和溶液，水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针状的AFt相以及无定形的C-S-H。之后，由于不断生成AFt相，SO42- 不断减少，继而形成AFm相及C-A-H晶体和C4（A·F）·H13晶体。
2020/12/24
15
常温下的主要水化产物：
常压蒸汽养护（≤100℃）时的水化产物：
水化硅酸钙
Ca(OH)2
水化硫铝（铁）酸钙固溶体：
水化铝（铁）酸钙及其固溶体：一般生成物C4（A·F）H13最终生成物C3AH6 --C3FH6固溶体，溶解度小，抗硫酸盐能力强
三硫型的针状
单硫型的六方片状：最终
C-S-H（Ⅱ）
C4A· C4F· 不稳定，易转变为C3AH6 、C3（AF）H6
AFt相分解为Afm相和CaSO4
2020/12/24
16
·钙矾石形成期：C3A率先水化→第一放热峰
· C3S水化期： C3S水化→第二放热峰
·结构形成和发展期:
2020/12/24
17
§ 水化速率
水化速率的意义：
水化速率影响水泥强度的发挥和安定性
表示方法：
水化速率：单位时间内的水化程度或水化深度
水化程度：在一定的时间内水泥发生水化作用的量和完全水化量的比值，以百分率表示。
水化深度：水泥颗粒已水化层的厚度，以微米表示。
2020/12/24
18
·测定方法：
直接法:定量地测定已水化和未水化部分的数量。如岩相分析、x射线分析、热分析等
间接法：测定结合水、水化热或Ca(OH)2 生成量等方法。
水化深度h与水化程度a的关系：
2020/12/24
19
28天前：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S
3—6月：C3S＞C3A＞ C4AF ＞C2S
2020/12/24
20
28天内各矿物的水化速度为C3A＞ C3S ＞ C4AF＞C2S或C3A＞C4AF＞C3S＞C2S 。
各熟料矿物的水化活性主要与矿物的晶体结构有关。（与不规则配位、高配位造成的晶体结构缺陷有关）
2.