硅酸盐水泥的水化与硬化.ppt

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本章主要内容:
熟料矿物的水化
硅酸盐水泥的水化
水化速率
硬化水泥浆体
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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。
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◆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。
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§

1、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。
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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〕﹤1mmol/l,Ca(OH)2硅酸凝胶
·〔CaO〕﹤1-2mmol/l,C-S-H硅酸凝胶
·〔CaO〕﹤2-20mmol/l,
C/S比为(-)C-S-H,称为C-S-H(Ⅰ)
·〔CaO〕达饱和﹥20mmol/l,
C/S比为(-)C-S-H,称为C-S-H(Ⅱ)
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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。
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◆诱导期的本质
保护膜理论
晶核形成延缓理论
晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素
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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)2
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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+6H
C4AH13+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→很快失去流动性
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C3A+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。
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