硅酸盐水泥的水化和硬化.ppt

硅酸盐水泥的水化和硬化
水泥熟料矿物和水泥的水化
硅酸盐水泥的凝结、硬化过程
硬化水泥浆体的结构
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,随后逐渐失去塑性而凝结硬化为具有一定强度的石状体。同时,还伴随着水化放热、体积变化和强度增长等现象,这说明水泥拌水后产生了—系列复杂的物理、化学和物理化学现象。
熟料单矿物和水泥的水化
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为了更好地应用水泥,必须了解水化硬化过程的机理,以便控制和改善水泥的性能。
由于水泥熟料是多种矿物的集合体,与水的作用比较复杂,因此先研究水泥单矿物的水化反应,然后再研究水泥总的水化硬化过程。
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熟料矿物水化的原因
硅酸盐水泥熟料矿物结构的不稳定性
熟料烧成后的快速冷却,保留了高温介稳状态的晶体结构
工业熟料中的矿物为有限固溶体
微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到影响
熟料矿物中钙离子\氧离子配位不规则,晶体结构有“空洞”,易于水化反应。
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硅酸三钙的水化
硅酸三钙在水泥熟料中的含量约占50%,有时高达60%。因此它的水化作用、产物及其所形成的结构对硬化水泥浆体的性能有很重要的影响。
水泥熟料单矿物的水化
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在常温下,C3S水化方程式:
上式表明,其水化产物为C-S-H凝胶和氢氧化钙,C-S-H 有时也被笼统地称之为水化硅酸钙,它的组成不定(其字母之间的横线就表示组成不定),它的CaO/SiO2分子比(简写成C/S)和H2O/SiO2分子比(简写为H/S)都在较大范围内变动。
3CaO · SiO2+nH2O=xCaO · SiO2 · yH2O+(3-x)Ca(OH)2
C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH
简写为:
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水化产物为C-S-H凝胶的组成与它所处液相Ca(OH)2浓度有关
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C3S的水化过程
C3S水化放热速率和Ca2+浓度变化曲线
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Ⅰ.初始水解:加水后急剧反应,Ca2+和OH-迅速从C3S表面释放,几分钟内PH上升大于12,溶液具碱性,在15min内结束。
Ⅱ.诱导期:水化反应缓慢,一般持续2-4h,又称静止期或潜伏期,此时水泥浆保持塑性,初凝基本上等于诱导期结束。
Ⅲ.加速期:反应重新加快,出现第二放热峰,到顶时该阶段结束。时间4-8h。此时终凝已过,开始早期硬化。
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Ⅳ. 衰退期:反应速率下降,持续12-24h,水化产物CH和C-S-H从溶液中结晶出来,包裹在C3S表面,故水化作用受通过产物层的扩散作用控制。
Ⅴ. 稳定期:反应速率很低,基本稳定,水化完全受扩散速率控制。
有关诱导期的开始及终止的原因即诱导期的本质,成为研究C3S水化机理的重点。
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