水泥水化反应.docx

水泥原料无水
C3S——硅酸三钙
C2S——硅酸二钙
C3A——铝酸三钙
C4AF——铁相固溶体
3(CaO-SiO2)
2(2CaO-SiO2)
3CaO-A12O3
4CaO-A12O3-Fe2O3
水化作用后产物
水泥原料无水
C3S——硅酸三钙
C2S——硅酸二钙
C3A——铝酸三钙
C4AF——铁相固溶体
3(CaO-SiO2)
2(2CaO-SiO2)
3CaO-A12O3
4CaO-A12O3-Fe2O3
水化作用后产物
3CaO-2SiO2-3H2O(胶体)
Ca(OH)2(晶体)
3CaO-A12O3-6H2O(晶体)
C-S-H——水化硅酸钙
CH——氢氧化钙
C3AH6——水石榴石
AFt——三硫型水化硫铝酸钙,简称钙矶石Ca6A12(SO4)3(OH)12・26H2O
AFm——单硫型水化硫铝酸钙 Ca4A12(OH)12SO4-6H2O
水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸化物(钾盐、钠盐)、石膏(二水硫酸钙)组成。在水泥水化过程中,C3AC3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应,,单硫型水化硫酸铝钙AFm,氢氧化钙CH和硅酸钙C—S—H凝胶。
硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始,水泥的水化反应就会一直进行,水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变,由流动状态逐渐变为塑性状态,最后到凝结硬化状态。
通过水泥的水化反应,使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体,进而粘结各种不同粒径的粗细骨料,形成了混凝土这种水泥基体材料。
水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应,生成结晶性较好的水化晶体:AFtAFmCH还有结晶性不好的无定形C—S—H
AFtAFmCH呈针状、棒状、无序态,这是造成水泥脆性的根本原因
水泥混凝土水化过程的化学反应式:
3(CaO-SiO2)+6H2O=3CaO-2SiO2-3H2O(胶体)+3Ca(OH)2(晶体)
2(2CaO-SiO2)+4H2O=3CaO-2SiO2-3H2O+Ca(OH)2(晶体)
3CaO-A12O3+6H2O=3CaO-A12O3-6H2O(晶体)
4CaO-A12O3-Fe2O3+7H2O=3CaO-A12O3-6H2O+CaO-Fe2O3•H2O(胶体)
硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中,主要的强度贡献者是C3S和C2S,它们在水泥中含量最多,占水泥重量的75%,因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响,它们生成的水化产物主要是:水化硅酸钙和氢氧化钙(游离的对强度有害)。
氢氧化钙CH是一种六方板状晶体,其强度很低,稳定性极差,在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成,而且它们多在水泥石和集料的界面处富集,并组晶成粗大晶粒,因此界面的黏结力下降,成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此,CH是水泥耐久性差的主要根源,也是水泥裂缝的发源地。
(CH是对水泥强度有害的)
硅酸盐水泥拌合水后,四种主要熟料矿物与水反应。分述如下:
硅酸三钙水化C3S——C-S-H+CH
硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙CH。
3CaOSO2+nH2O