土木工程材料土木工程材料 (9).ppt

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1、5.2.25.2.2硅酸盐水泥的水硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化化、凝结与硬化p水化水化p水化水化机理机理pp石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理p水化产物水化产物pp凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化pp何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？何为凝结、硬化？pp凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程pp影响因素影响因素影响因素影响因素硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化水水水水 化化化化 机机机机 理理理理水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物

2、立即与水发生水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过程。程。程。程。硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水

3、化热。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。3CaOSiO3CaOSiO2 2+H+H2 2OO CaO2SiO CaO2SiO2 23H3H2 2O+Ca(OH)O+Ca(OH)2 2硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶硅酸二钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。体。体。体。该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝

4、土强度的该水化反应的速度慢，对后期龄期混凝土强度的发展起关键作用。水化热释放缓慢。发展起关键作用。水化热释放缓慢。发展起关键作用。水化热释放缓慢。发展起关键作用。水化热释放缓慢。产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的产物中氢氧化钙的含量减少时，可以生成更多的水化产物。水化产物。水化产物。水化产物。2CaOSiO2+H2O 3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。铝酸三钙水化生成水化铝酸钙晶体。该水化反应速度极快

5、，并且释放出大量的热量。该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。该水化反应速度极快，并且释放出大量的热量。如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将如果不控制铝酸三钙的反应速度，将产生闪凝现象，水泥将无法正常使用。无法正常使用。无法正常使用。无法正常使用。通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。通常通过在水泥中掺有适量石膏，可以避免上述问题的发生。通常通过在水泥中掺有适量

6、石膏，可以避免上述问题的发生。3CaOAl2O3+H2O 3CaOAl2O36H2O铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶水化生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。该水化反应的速度和水化放热量均属中等。4CaOAl2O3Fe2O3+H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2Ol石膏与水化铝酸钙反应生成石膏与水化铝酸钙反应生成水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。水

7、化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石）。l l该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进该晶体难溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保护膜，阻碍水分进入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生入水泥内部，使水化反应延缓下来，从而避免了纯水泥熟料水化产生闪凝现象。闪凝现象。闪凝现象

8、。闪凝现象。l l所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。所以，石膏在水泥中起调节凝结时间的作用。3CaOAl2O36H2O+H2O+CaSO42H2O 3CaOAl2O33CaSO431H2O 钙矾石钙矾石钙矾石钙矾石石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理石膏调节凝结时间的原理水泥熟料单矿物水化时特征水泥熟料单矿物水化时特征 矿物种类矿物种类硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙缩缩写写C3SC2SC3AC4AF含量（含量（%）37-6015-377-15

9、10-18水化速度水化速度快快慢慢最快最快快快水化水化热热多多少少最多最多较较多多强强度度高高早低后高早低后高低低低低抗腐抗腐蚀蚀性性好好好好差差极好极好收收缩缩中中较较大大大大小小反应速度：C3A C3S C4AF C2S 放热量：C3A C3S C4AF C2S 提供强度：C3S C2S C3A C4AFp何为凝结？何为凝结？水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理水泥加水拌和形成具有一定流动性和可塑性的浆体，经过自身的物理化学变化逐渐变化学变化逐渐变

10、化学变化逐渐变化学变化逐渐变 稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。稠失去可塑性的过程。p何为硬化？何为硬化？失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为失去可塑性的浆体随着时间的增长产生明显的强度，并逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程。坚硬的水泥石的过程。坚硬的水泥石的过程。坚硬的水泥石的过程。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。水泥的凝结与硬化过程由以下四个过程组成。水泥的凝结与硬化过程由以下四

11、个过程组成。凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化凝结与硬化凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程凝结硬化过程初始反应期初始反应期初始的溶解和水化，约持续初始的溶解和水化，约持续5-105-10分钟。分钟。潜伏期潜伏期流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗流动性可塑性好凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，粒成长，1h 1h 凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进一凝胶膜破裂、长大并连接、水泥颗粒进一步水化，步水化，6h6h。多孔的空间网络。多孔的空间网络凝聚结构凝聚结构，失去可塑性，失去可塑性凝结期凝结期凝胶体填充毛细管，凝胶体填充毛细管，6h-6h-若干年硬化石状若干年硬化石状体密实空间网体密实空间网硬化期硬化期影响水泥凝结硬化的因素影响水泥凝结硬化的因素影响水泥凝结硬化的因素影响水泥凝结硬化的因素 影响水泥凝结硬化的主要因素有：水泥的种类和细度、石膏影响水泥凝结硬化的主要因素有：水泥的种类和细度、石膏影响水泥凝结硬化的主要因素有：水泥的种类和细度、石膏影响水泥凝结硬化的主要因素有：水泥的种类和细度、石膏掺合料、龄期、温度和湿度等。掺合料、龄期、温度和湿度等。掺合料、龄期、温度和湿度等。掺合料、龄期、温度和湿度等。因因 素素细细 度度用水用水量量温温 度度湿湿 度度石膏石膏用量用量龄龄 期期THEEND