硅酸盐水泥的水化和硬化.ppt

关于硅酸盐水泥的水化和硬化
第1页，讲稿共58张，创作于星期二
一、水泥熟料矿物的水化过程
水泥的水化：一种物质从无水状态变为含水状态或从含水少的状态变为含水多的状态。
类型：
1、原物质不含水，与水作用后，变为含水化合物。
时，才会产生凝聚。由于C3S仍在缓慢水化，待溶液中 Ca(OH)2浓度达到一定的过饱和度时,Ca(OH)2析晶，导致诱导期结束。与此同时，还会有 C-S-H 的沉淀析出；因为硅酸根离子比Ca2+较难迁移，所以 C-S-H 的生长仅限于表面；Ca(OH)2的晶体开始可能也在 C3S表面生长，但有些晶体会远离颗粒或在浆体的充水孔隙中形成。
第15页，讲稿共58张，创作于星期二
2)、C3S 的中期水化
在 C3S 水化的加速期内，伴随着Ca(OH)2 及 C-S-H的形成和长大，液相中 Ca(OH)2和 C-S-H的过饱和度降低，又会相应地使 Ca(OH)2和 C-S-H的生长速度逐渐变慢。随着水化产物在颗粒周围的形成， C3S 的水化也受到阻碍。因而，水化加速过程就逐渐转入减速阶段。
第16页，讲稿共58张，创作于星期二
中期水化产物
最初的产物，大部分生长在颗粒原始周界以外由水所填充的空间，而后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域进行。这两部分的 C-S-H ，即分别称为“外部产物”和“内部产物”。随着内部产物的形成和发展， C3S的水化即由减速期向稳定期转变，逐渐进入水化后期。
第17页，讲稿共58张，创作于星期二
3)、C3S的后期水化
泰勒（ Taylor）认为在水化过程中存在一个界面区，并逐渐推向颗粒内部。水离解所成的 H+在内部产物中从一个氧原子（或水分子）转移到另一个氧原子，一直到达C3S并与之作用，其情况与C3S直接接触到水相差无几。而界面区内部Ca2+和Si4+则通过内部产物向外迁移，转入 Ca(OH)2和外部C-S-H。因此，在界面区内是得到H+，失去 Ca2+和Si4+，原子重新组排，从而使C3S转化成内部C-S-H。如此，随着界面区的向内推进，水化继续进行。由于空间限制及离子浓度的变化，作为内部产物的C-S-H，在形貌和成分等方面和外部C-S-H会有所差异，通常是较为密实。
第18页，讲稿共58张，创作于星期二
第19页，讲稿共58张，创作于星期二
第20页，讲稿共58张，创作于星期二
第21页，讲稿共58张，创作于星期二
三、硅酸二钙
第22页，讲稿共58张，创作于星期二
四、铝酸三钙
铝酸三钙与水反应迅速，其水化产物的组成与结构受溶液中氧化钙、氧化铝离子浓度和温度的影响很大。在常温下，铝酸三钙依下式水化：
第23页，讲稿共58张，创作于星期二
C4AH19在低于 85 %的相对湿度时，即失去 6 摩尔的结晶水而成为 C4AH13。C4AH19、C4AH13和C2AH8均为六方片状晶体，在常温下处于介稳状态，有向 C3AH6等轴晶体转化的趋势：
第24页，讲稿共58张，创作于星期二
常温下
CH过饱和时
>35℃时
第25页，讲稿共58张，创作于星期二
石膏在C3A水化中的作用
单硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石(AFm) 。
三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石(AFt) 。
第26页，讲稿共58张，创作于星期二
第27页，讲稿共58张，创作于星期二
五、铁相固溶体
水泥熟料中一系列铁相固溶体除用 C4AF 作为其代表式外，还可以用 Fss 来表示。
C4AF 的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起瞬凝。铁铝酸钙的水化反应及其产物与C3A 极为相似。氧化铁基本上起着与氧化铝相同的作用，也就是在水化产物中铁置换部分铝，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体，或者水化铝酸钙和水化铁酸钙的固溶体。
第28页，讲稿共58张，创作于星期二
第29页，讲稿共58张，创作于星期二
第二节 硅酸盐水泥的水化
1、当水泥与水拌合后，就立即发生化学反应，水泥的各个组分开始溶解。所以经过一极短瞬间，填充在颗粒之间的液相已不再是纯水，而是含有各种离子的溶液，主要为：
第30页，讲稿共58张，创作于星期二
2、由于C3S 迅速溶出Ca(OH )2 ，所掺的石膏也很快溶解于水，特别是水泥粉磨时部分二水石膏可能脱水成半水石膏或可溶性硬石膏，其溶解速率更大。熟料中所含的碱溶解也快，甚至70～80 %的 K2SO4可在几分钟内溶出。因此，水泥的水化作用在开始后，基本上是在含碱的氢氧化钙、硫酸钙的饱和溶液中进行的。
第31页，讲稿共58张，创作于星期二
第32页，讲稿共58张，创作于星期二
第33页，讲稿共58张，创作于星期二
第34页，讲稿共58张，创作于星期二
水泥水化