key5水泥的水化硬化过程.pdf

硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 一、硅酸盐水泥的水化一、硅酸盐水泥的水化 二、硅酸盐水泥的凝结与硬化二、硅酸盐水泥的凝结与硬化 三、影响水泥石强度的主要因素三、影响水泥石强度的主要因素 一、硅酸盐水泥的水化一、硅酸盐水泥的水化 水泥水泥+水水 拌合拌合 可塑性可塑性 具具 （水泥石）（水泥石） 水化水化 的水泥浆的水泥浆 凝结凝结 硬化硬化 流动性流动性 水化水化 水泥和水拌合水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应 各组分开始逐渐溶解各组分开始逐渐溶解放出一定热量放出一定热量固相体积也逐固相体积也逐 渐增加。其反应式如下：渐增加。其反应式如下： 硅酸盐水泥熟料矿物的硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应水化反应 OHOFeCaOOHOAlCaOOHOFeOAlCaO 23223223232 66374 水化铁酸钙水化铁酸钙 22222 )(33236)3(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO 水化硅酸钙水化硅酸钙 氢氧化钙氢氧化钙 C-S-H凝胶凝胶 OHOAlCaOOHOAlCaO 232232 6363 水化铝酸钙水化铝酸钙 22222 )(3234)2(2OHCaOHSiOCaOOHSiOCaO 石膏石膏在水泥中的在水泥中的作用作用 控制控制C3A的水化凝结硬化速度，的水化凝结硬化速度，调节水泥凝结时间，调节水泥凝结时间， 掺量掺量3左右。左右。 C C3A A的的水化：水化： OHOAlCaOOHOAlCaO 232232 6363 反应反应迅速迅速，产生，产生急凝急凝，或，或闪凝闪凝。 加入石膏：加入石膏： OHCaSOOAlCaOOHOHCaSOOHOAlCaO 2432224232 313319363）（ 高硫形水化硫铝酸钙高硫形水化硫铝酸钙 又称又称钙矾石钙矾石（俗称水泥杆菌，针状），不（俗称水泥杆菌，针状），不 溶于水，阻止溶于水，阻止C3A水化，延缓水泥凝结。水化，延缓水泥凝结。 钙矾石显微形貌钙矾石显微形貌 主要水化产物主要水化产物（在完全水化的水泥石中 ）： 水化硅酸钙水化硅酸钙 70%（凝胶）（凝胶） 氢氧化钙氢氧化钙 20%（晶体）（晶体） 水化铝酸钙（晶体）水化铝酸钙（晶体） 水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石） 是水泥石形成 强度的最主要 化合物 硅酸盐水泥的水化产物硅酸盐水泥的水化产物 二、硅酸盐水泥的凝结与硬化二、硅酸盐水泥的凝结与硬化 凝结凝结水泥与水混合形成可塑浆体水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间随着时间 推移推移、可塑性下降可塑性下降，但还不具备强度但还不具备强度，此过程即此过程即 为为“凝结凝结”，分为分为初凝初凝和和终凝两个阶段终凝两个阶段。 硬化硬化随后浆体完全失去可塑性随后浆体完全失去可塑性，强度逐渐增强度逐渐增 长长，形成坚硬固体形成坚硬固体，这个过程即为这个过程即为“硬化硬化”。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺） A A A A A A A A D D B D C E 水泥石的结构水泥石的结构 A A- -未水化水泥颗粒；未水化水泥颗粒； B B- -胶体粒子胶体粒子（C C- -S S- -H H等等）； C C- -晶体粒子晶体粒子（Ca(OH)Ca(OH)2 2等等）; ; D D- -毛细孔毛细孔（毛细孔水毛细孔水）； E E- -凝胶孔凝胶孔 水泥石的组成：水泥石的组成： 未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核 凝胶体凝胶体（水化硅酸钙凝胶和氢氧水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体化钙晶体） 毛细孔及凝胶孔毛细孔及凝胶孔 它们在不同时期相对数量的它们在不同时期相对数量的 变化，使水泥石的性质随之变化，使水泥石的性质随之 而改变。而改变。 水化物的类型水化物的类型 水化物的相对含量水化物的相对含量 毛细毛细孔及孔及凝胶凝胶孔的含量、形状和分布孔的含量、形状和分布 水泥石水泥石 的结构的结构 组成组成 水泥石的工程水泥石的工程 性质性质( (强度和耐强度和耐 久性久性) ) 用水化程度表示用水化程度表示 胶凝材料：Binder 水胶比：水胶比：即拌和时用水量 与胶凝材料用量之比表示 （W/B） 00.20.40.60.81.0 0.2 0 0.4 0.6 0.8 1.0 水化程度 未水化水泥 凝胶实体 （含晶体水化物） （凝胶孔水） 凝胶孔 毛细孔 （毛细孔水） 体积率 (a)(b) 体积率 （毛细孔水） 毛细孔 凝胶孔 （凝胶孔水） （含晶体水化物） 凝胶实体 未水化水泥 水化程度 1.0 0.8 0.6 0.4 0 0.2 1.00.80.60.40.20 不同水化程度水泥石的组成不同水化程度水泥石的组成 （a a）水胶比：）水胶比：0.40.4；（；（b b）水胶比：）水胶比：0.70.7 结论：结论： 1.水胶比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而水胶比相同时，水化程度愈高，则水化物愈多，而 毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、 强度高、耐久性好。强度高、耐久性好。 2.水化程度相同而水胶比不同的水泥石结构，水胶比水化程度相同而水胶比不同的水泥石结构，水胶比 越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久越大，毛细孔所占比例相对增加，水泥石的强度和耐久 性下降。性下降。 三、影响水泥石强度的主要因素三、影响水泥石强度的主要因素 影响水泥石强度的主要因素影响水泥石强度的主要因素 1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 2. 水泥细度的影响水泥细度的影响 3. 拌合用水量的影响拌合用水量的影响 4. 养护湿度和温度的影响养护湿度和温度的影响 5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 6. 水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 硅酸盐水泥熟料矿物组成，是影响水泥的水化速度、凝结硬化 过程及产生强度等的主要因素。 硅酸三钙（C3S）：Tricalcium sillicate； 硅酸二钙（ C2S）：Dicalcium sillicate 铝酸三钙（ C3A）： Tricalcium aluminate； 铁铝酸四钙 （C4AF ）：Tetriacalcium aluminoferrie （四种主要熟料矿物中，C3A是决定性因素。） 1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺） 硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性 矿矿 物物 含量含量 /% 水化水化 速率速率 凝结硬化凝结硬化 速率速率 强度强度 水化水化 热热 耐化学耐化学 侵蚀性侵蚀性 干干 缩缩 C3S 50 中中 中中 早高后高早高后高 中中 中中 中中 C2S 20 慢慢 慢慢 早低后高早低后高 小小 良良 小小 C3A 715 快快 快快 早较高后低早较高后低 大大 差差 大大 C4AF 1018 中中 中中 早低后低早低后低 小小 优优 小小 2. 水泥细度的影响水泥细度的影响 细度指水泥颗粒的粗细程度。细度指水泥颗粒的粗细程度。 相同矿物组成的水泥，颗粒越细，凝结硬化速度越快，相同矿物组成的水泥，颗粒越细，凝结硬化速度越快， 早期强度越高。一般认为，水泥颗粒粒径小于早期强度越高。一般认为，水泥颗粒粒径小于40m时才时才 具有较大的活性。具有较大的活性。 3. 拌合加水量的影响拌合加水量的影响 水胶比是影响硬化水泥石强度的主要因素水胶比是影响硬化水泥石强度的主要因素。 拌合加入水量越大拌合加入水量越大，硬化水泥石中毛细孔就越多硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其水泥石的强度随其 毛细孔隙率的增加呈线性关系下降毛细孔隙率的增加呈线性关系下降，从而强度降低从而强度降低。 4. 养护湿度和温度的影响养护湿度和温度的影响 （1）湿度）湿度保持潮湿状态保持潮湿状态 （洒水养护）（洒水养护） （2）温度）温度提高温度也可以加速水化反应。在提高温度也可以加速水化反应。在0以下，以下， 当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而，当水结成冰时，水泥的水化、凝结硬化作用将停止，因而， 在冬季施工时，需要采取保温等措施。在冬季施工时，需要采取保温等措施。 洒水养护 保温养护保温养护 5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程，随水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程，随 着龄期的增长，水泥石的强度逐渐提高。着龄期的增长，水泥石的强度逐渐提高。 水泥在水泥在314d内强度增长较快，内强度增长较快，28d后增长缓慢。后增长缓慢。 养护到养护到 28d的强度作为划分强度等级的依据的强度作为划分强度等级的依据 。 有缘学习更多+ 谓y g d 3 0 7 6 或关注桃报：奉献教育（店铺） 6. 水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 水泥不可储存过久：水泥不可储存过久： 三个月后其强度降低约三个月后其强度降低约10 20%； 半年后降低约半年后降低约15 30%； 一年后降低约一年后降低约25 40%。 受潮水泥颗粒受潮水泥颗粒重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复 部分活性。部分活性。 对于微结块的水泥，强度约降低对于微结块的水泥，强度约降低1020%适当适当 方式压碎后用于次要工程。方式压碎后用于次要工程。