水泥工艺学课件.ppt

记,C3S的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率-时间曲线可分为五个阶段：1.诱导前期：加水后立即发生急剧反应，但该阶段时间很短，在15min以内结束。2.诱导期（静止期）：反应速率极其缓慢，一般持续14h，是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。3.加速期：反应重新加快，反应速率随时间而增长，出现第二个放热峰，在达到峰顶时即告结束。此时终凝已过，开始硬化。,记,4.减速期：反应速率随时间下降的阶段，约持续1224h，水化作用逐渐受扩散速率的控制。5.稳定期：反应速率很低、基本稳定的阶段,水化作用完全受扩散速率控制。4、5两期合称为扩散控制期。将诱导前期和诱导期合并称为水化早期，加速期和减速期为水化中期，而稳定期则称为水化后期。,(一)C3S的早期水化有关诱导期的本质也就是诱导期的开始及结束的原因，存在着不少看法。保护膜理论诱导期是由于水化产物形成了保护膜层。当保护膜破坏时，诱导期就结束。假设C3S在水中是一致溶，最初生成的水化物C3SHn很快就在C3S周围形成了致密的保护膜层,从而阻碍了C3S的进一步水化,使放热变慢,向液相溶出Ca2+的速率也相应降低，导致诱导期的开始。当第一水化物转变为较易使离子通过的第二水化物(C/S0.81.5)时，水化重新加速，较多的Ca2+和OH-进入液相达到过饱和，并加快放热，诱导期即告结束。,晶核形成延缓理论介绍“晶体成核生长”理论诱导期是由于氢氧化钙或C-S-H或者它们两者的晶核形成和生长，都需要一定时间，从而使水化延缓所致。认为C3S最初不一致溶,主要是Ca2+和OH-溶出,液相中的C/S比远高于3,使C3S表面变为缺钙的“富硅层”。然后，Ca2+吸附到富硅的表面,使其带上正电荷,形成双电层，因而C3S溶出Ca2+的速度减慢,导致诱导期的产生。一直到液相中的Ca2+和OH-缓慢增长,达到足够的过饱和度(饱和度的1.52.0倍)，才形成稳定的Ca(OH)2晶核。,当生长到相当尺寸，且数量又足够多时，液相中的Ca2+和OH-就迅速沉析出Ca(OH)2晶体,促使C3S加快溶解，水化重又加速。同时,Ca(OH)2还会和硅酸根离子相结合,因而也可作为C-S-H的晶核。较近的一些研究表明,诱导期更可能是由于C-S-H的成核和生长受到延缓的缘故。,关于“晶格缺陷”的理论C3S的早期水化反应并不遍及整个表面，而是在最易与水发生作用的活化点上进行。非均匀分布的水化产物，就不会形成上述的保护膜层，从而提出晶格缺陷的类别和数量则是决定诱导期长短的主要因素。,斯卡尔内综合各方观点提出如下见解当与水接触后在C3S表面有晶格缺陷的部位即活化点上很快发生水解，Ca2+和OH-进入溶液，就在C3S表面形成一个缺钙的“富硅层”。接着,Ca2+吸附到“富硅层”表面形成双电层，从而使C3S溶解受阻而出现诱导期。另一方面，因双电层所形成的电位，使颗粒在溶液中保持分散状态，一直到电位下降接近于零时，才会产生凝聚。由于C3S仍在缓慢水化，待溶液中Ca(OH)2浓度达到一定的过饱和度时，Ca(OH)2析晶，导致诱导期结束。,与此同时，还会有C-S-H的沉淀析出，因为硅酸根离子比Ca2+较难迁移，所以CSH的生长仅限于表面，Ca(OH)2的晶体开始可能也在C3S表面生长，但有些晶体会远离颗粒或在浆体的充水孔隙中形成。,电位：吸附层与扩散层之间的电位差。当阳离子浓度进一步增加直至扩散层中的阳离子全部压缩至吸附层内时电位等于0。,（二）C3S的中期水化在C3S水化的加速期内，伴随着Ca(OH)2及C-S-H的形成和长大，液相中Ca(OH)2及C-S-H的过饱和度降低,，又会相应地使Ca(OH)2及C-S-H的生长速度逐渐变慢。随着水化产物在颗粒周围的形成，C3S的水化也受到阻碍。因而，水化加速过程就逐渐转入减速阶段。最初的产物，大部分生长在颗粒原始周界以外由水所填充的空间，这部分C-S-H称为“外部产物”后期的生长则在颗粒原始周界以内的区域进行，这部分C-S-H称为“内部产物”。,（三）C3S的后期水化泰勒认为水化过程中存在一个界面区，并逐渐推向颗粒内部。H+通过内部产物进入界面区与C3S作用，界面区中的Ca2+和Si4+通过内部产物向外迁移进入Ca(OH)2和外部C-S-H。在界面区内，得到H+，失去Ca2+和Si4+，离子重新组排，使C3S转化成内部C-S-H。并逐渐向内推进。由于空间限制及离子浓度的变化，内部C-S-H较外部C-S-H密实。,二、C2S水化过程和C3S极为相似,但水化速率很慢,为C3S的1/20左右。2CaOSiO2+mH2O=xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2即C2S+mH=C-S-H+(2-x)CH水化热较低,故较难用放热速率进行-C2S水化的研究。-C2S在水化过程中水化产物的成核和长大速率与C3S相当，但通过水化产物层的扩散速率低8倍左右，而表面溶解速率则要差几十倍之多，这表明-C2S的水化由表面溶解速率所控制。,（三）C3A水化迅速，受溶液中CaO、Al2O3离子浓度和温度影响很大。常温下：2C3A+27H=C4AH19+C2AH8在相对湿度35:C3A+6H=C3AH6液相中CaO饱和时:C3A+CH+12H=C4AH13在碱液中易发生，而碱液中C4AH13在室温下能稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍离子的相对移动，据认为是使浆体产生瞬时凝结的原因。有石膏时：C4AH13+3CSH2+14H=C3A3CSH32+CH石膏耗尽还有C3A时：C3A3CSH32+2C4AH13=3(C3ACSH12)+2CH+20H石膏极少，Aft全转变为AFm后，还有C3A时：C4ASH12+C3A+CH+12H=2C3A(CS、CH)H12,AFt,AFm,AFm,固溶体,石膏的存在与否及其掺量、溶解情况是决定C3A水化速率、水化产物的主要因素,（四）铁相固溶体水化速率比C3A略慢，水化热较低，水化反应及其产物与C3A相似。但早期水化受石膏的延缓更为明显。无石膏时：C4AF+4CH+22H=2C4(A、F)H13C4(A、F)H13低温稳定，到20，转化成C3(A、F)H6当t50时，C4AF会直接形成C3(A、F)H6有石膏时：C4AF+2CH+6CSH2+50H=2C3(A、F)3CSH32当石膏耗尽还有C4(A、F)H13时：2C4(A、F)H13+C3(A、F)3CSH32=3C3(A、F)CSH12+2CH+20H,极为缓慢,第二节硅酸盐水泥的水化,当水泥与水拌合后：硅酸钙Ca2+、OH-铝酸钙Ca2+、Al(OH)4-四羟基合铝酸根离子硫酸钙Ca2+、SO42-碱的硫酸盐K+、Na+、SO42-水泥的水化作用在开始后，基本上是在含碱的Ca(OH)2、CaSO4的饱和溶液中进行的。,1.水化过程,2.水化放热曲线1.钙矾石形成期C3A水化形成AFt，导致第一放热峰。2.C3S水化期C3S水化大量放热形成第二放热峰。AFtAFm形成第三放热峰或第二放热峰上出现“峰肩”。3.结构形成和发展期水化产物逐渐连接,相互交织,发展成硬化的浆体结构。,记,各熟料矿物的相互作用对水化进程有一定影响：见书P178倒数第一、二段。从表面开始，在浓度和温度不断变化的条件下，通过扩散作用，缓慢向中心深入。,第三节水化速率,水化程度（a）：指在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值。水化深度(h)：指已水化层的厚度。,球形颗粒，阴影表已水化部分，则,一、熟料矿物的水化速率直接法：利用岩相分析、X射线分析或热分析等方法，定量地测定已水化和未水化部分的数量。间接法：测定结合水、水化热或Ca(OH)2生成量等方法。一般C3A水化最快，C3S和C4AF次之，C2S最慢。熟料矿物与水反应速率之所以各不相同，首先取决于单相的内在性质，依次受晶体结构和晶型、外来离子以及晶体缺陷等因素所支配。P180倒数第二段：空腔,测定水化速率的方法,二、细度和水灰比的影响提高水泥的细度，增加表面积，可以使诱导期缩短，第二个放热峰提前。水灰比对早期反应速率影响很小。但W/C比过小时，由于水化所需水分的不足以及无足够空间容纳水化产物的缘故，会使后期的水化反应延缓。三、温度与水化速率的关系-C2S受温度影响最大，C3A影响不明显。温度越高，水化越快，对早期水化速率影响大，水化程度的差别到后期渐趋缩小。低温：-5还能水化，到-10以下水化趋于停止。,第四节硬化水泥浆体,水泥的凝结和硬化：水泥加水拌成的浆体，起初具有可塑性和流动性，随着水化反应的不断进行，浆体逐渐失去流动能力，转变为具有一定强度的固体。硬化水泥浆体具有一定的机械强度和孔隙率，而外观和其他性能又与天然石材相似，因此通常又称之为水泥石。,一、浆体结构的形成和发展结晶理论水泥之所以能产生胶凝作用，是由于水化反应生成的晶体互相交叉穿插、联结成整体的缘故。水泥的水化、硬化过程：熟料矿物溶解于水，与水反应，生成的水化产物由于溶解度小于反应物，所以就结晶沉淀出来。随后熟料矿物继续溶解,水化产物不断沉淀,如此溶解-沉淀不断进行。普通化学反应，液相,胶体理论凝结、硬化是胶体凝聚成刚性凝胶的过程。水泥水化后生成大量胶体物质，再由于干燥或未水化的水泥颗粒继续水化产生“内吸作用”而失水，从而使胶体凝聚变硬。然后，通过水分的扩散作用，使反应界面由颗粒表面向内延伸，继续水化。固相直接与水反应，局部化学反应其他理论：较多，不一一介绍P183第二段,泰勒理论较全面，将凝结硬化过程分为早、中、后三个时期。,在水化早期，水泥颗粒于几分钟内就在表面形成凝胶状膜层图8-20(a)。大约一小时左右即在凝胶膜外侧及液相中形成粗短的棒状AFt(b)。到水化中期，约有30%的水泥已水化，它以C-S-H和CH的快速形成为特征。C-S-H在水泥颗粒周围形成一层逐渐增厚的包裹膜图8-20(c)。由于C3A和铁相的重新加速水化，在包裹膜的外侧生长出细长的AFt针状晶体图8-20(d)。由于包裹膜不易渗透，内侧硫酸盐含量低，所以内侧趋向于形成AFm，而AFt则在外侧生长。在水化2030小时即水化后期，C-S-H增厚，C3A与包裹膜内侧的AFt反应生成AFm图8-20(e)。,比较统一的意见：水泥的水化反应在开始主要为化学反应所控制；当水泥颗粒四周形成较为完整的水化物膜层后，反应历程又受到离子通过水化产物层时扩散速率的影响。随着水化产物层的不断增厚，离子的扩散速率即成为水化历程动力学行为的决定性因素。在所生成的水化产物中，有许多是属于胶体尺寸的晶体。随着水化反应的不断进行,各种水化产物逐渐填满原来由水所占据的空间,固体粒子逐渐接近。由于钙矾石针、棒状晶体的相互搭接,特别是大量箔片状、纤维状C-S-H的交叉攀附,从而使原先分散的水泥颗粒以及水化产物联结起来,构成一个三度空间牢固结合、密实的整体(图8-22)。,二、C-S-H凝胶（一）组成C-S-H的Ca/Si比随液相中Ca(OH)2浓度的提高而增加。当溶液中CaO浓度为220mmol/L（即0.111.12gCaO/L）时，为C-S-H()，Ca/Si=0.81.5；当液相中CaO浓度饱和（1.12gCaO/L）时，生成Ca/Si=1.52.0的C-S-H()。（二）结构无定形的胶状体，组成不定，结晶程度极差。,（三）形貌纤维状粒子：型C-S-H网络状粒子：型C-S-H等大粒子：型C-S-H内部产物：型C-S-H三、Ca(OH)2化学组成固定，结晶良好。只在现有的空间生长，如遇阻挡则会朝另外方向生长。,四、钙矾石结晶完好，属三方晶系，为柱状结构。适当条件下，阴离子与CaO、Al2O3和水结合成“三盐”或“高”盐型的四元化合物：C3A3CaXmH2O；X2价阴离子m=32，X为SO42-，即为钙矾石（AFt）Fe2O3可部分或全部替代Al2O3，形成硫铁酸盐；钙矾石的脱水温度较低。,五、单硫型水化硫铝酸钙及其固溶体三方晶系，层状结构阴离子占据层间位置，形成“单盐”或“低盐”型四元化合物：C3ACaYnH2O；n=12，Y为SO42-，即为AFmFe2O3代替部分或全部Al2O3；与AFt相比，AFm的结构水少，密度大。当接触SO42-而变为AFt，结构水增加，密度减小，产生相当体积膨胀。,六、孔及其结构特征（一）内表面积由于C-S-H凝胶的高度分散性，微细孔隙数量众多，所以具有极大的内表面积。常用水蒸气吸附法进行测定。粗孔大毛细孔毛细孔小毛细孔胶粒间孔凝胶孔微孔层间孔,孔,随水化过程的发展，凝胶孔由于水化产物的增多而增加，毛细孔则逐渐被填充减少，总的孔隙率则相应降低。,七、水及其存在形式结晶水吸附水自由水(游离水)：存在于粗大孔隙内蒸发水(We):在规定的基准条件下能除去的水非蒸发水(We):在规定的基准条件下不能除去的水,强结晶水(晶体配位水)：OH-，在晶格上占有固定位置。,弱结晶水(晶体配位水)：中性H2O分子，在晶格上占有固定位置。,凝胶水：,毛细孔水：,中性H2O分子，不参与组成水化物的晶体结构,按与固相组成作用的情况,从实用情况出发,蒸发水的体积可概略地作为浆体内孔隙体积的量度，而非蒸发水的量则与水化产物的数量多少存在着一定的比例关系。,第九章硅酸盐水泥的性能第一节凝结时间,初凝：在水化的诱导期，水泥浆的可塑性基本不变；然后逐渐失去流动能力，开始凝结,，到达“初凝”终凝：水化进人凝结阶段,继续变硬,待完全失去可塑性,有一定结构强度,即为“终凝”测定仪器：维卡仪,一、凝结速度将拆散网状结构所需的剪应力称为“屈服值”。,开始的屈服值提高是由于快速形成了AFt；水泥中如有半水石膏存在，还会有二水石膏形成的原因。屈服值的第二次快速上升则归结于C3S强烈水化所形成C-S-H。“初凝”相当于屈服值提高到某一程度，即将开始第二次快速上升的时间。而初凝到终凝的阶段则受C3S水化的控制。C3A含量是控制水泥凝结时间的决定性因素。由于硅酸盐水泥在粉磨时都掺有石膏作为缓凝剂，因此其凝结时间在更大程度上就受到C3S水化速度的制约。凝结时间会随水灰比的增加而延长。另，温度升高，水化作用加速，凝结时间缩短。故炎热季节或高温条件下施工时须注意。,GB1752007通用硅酸盐水泥规定：硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min；普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。,二、石膏的作用及掺量的确定1.作用：调节凝结时间，提高早期强度，降低干缩变形，改善耐蚀性、抗冻性、抗渗性等一系列性能。2.石膏的缓凝机理一般认为，在水泥颗粒表面形成Aft保护膜，阻碍水分等移动的结果。C3A水化生成AFt，在水泥颗粒表面形成一层薄膜，阻滞水分子及离子的扩散，延缓C3A的继续水化。随着扩散作用的进展，在C3A表面又形成AFt，由固相体积增加所产生的结晶压力达到一定数值时，AFt薄膜局部胀裂，水化继续进行。接着新生成的AFt又将破裂处重新封闭，再使水化延缓。如此反复进行，直至SO42-消耗不足以形成AFt。,记,洛赫尔认为：溶液中有效的硫酸盐和铝酸盐的比例，也就是相互之间的动态平衡,是决定水泥凝结时间的关键。水泥的凝结取决于浆体内网状结构的形成。正常凝结只生成AFt。如SO42-不足，除AFt，还有C4AH13及AFm，这些六方板状晶体很快使水泥粒子相互接触，迅速搭接成网，快速凝结。如SO42-过多，则生成次生二水石膏，也促使快凝。,3.石膏掺量的确定石膏对水泥凝结时间的影响带有突变性。SO31.3%，不能阻止快凝；但超过2.5%后，凝结时间的增长很少。过多的石膏在后期会形成AFt，产生膨胀应力，削弱浆体强度，严重会引起安定性不良。故GB175-2007规定：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥SO33.5%，矿渣硅酸盐水泥SO34.0%。,P174表8-2C3A的水化产物,理论上a.适宜的石膏掺量应能使AFtAFm的转变峰不至于出现。否则，表示石膏掺量不足。b.水泥中石膏的适宜掺量，应是加水后24小时左右能耗尽的数量；同时，也与水泥细度、熟料中SO3含量以及混合材的种类和含量等因素有关。实际上用同一熟料掺不同百分比的石膏，根据所得“强度-SO3含量”关系曲线，选择凝结正常时能达到最高强度的SO3掺加量。石膏掺量一般在SO3=1.52.5%之间。P174,阴影部分,三、假凝现象假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。在水泥用水拌和的几分钟内，物料就显示凝结。假凝和快凝的区别：假凝放热量极微,而且经剧烈搅拌后，浆体又可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度并无不利影响；而快凝或闪凝往往是由于缓凝不够所引起,浆体已具有一定强度,重拌并不能使其再具塑性。故假凝的影响比快凝较为轻微，但仍会给施工带来一定困难。,熟料的C3A偏高、石膏掺量较多；粉磨时高温使二水石膏脱水成半水石膏，水泥调水后重新水化成二水石膏；含碱高的水泥生成钾石膏，钾石膏结晶迅速长大K2SO4+CSH2K2SO4CaSO4H2O+H2O；水泥颗粒各相的表面带相反电荷，表面间的相互作用。,假凝的原因,四、调凝外加剂主要是对C3S和C3A水化的影响有机促凝剂：促凝剂无机促凝剂：无机：缓凝剂有机：,三乙醇胺（掺量0.10.5），二乙醇胺，甲酸钠，糖蜜,氯盐、碳酸盐、硅酸盐、氟硅酸盐、铝酸盐、硼酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、硫代硫酸盐或NaOH、KOH、氢氧化铵等盐基。,某些酸类，如硼酸、磷酸、氢氟酸、铬酸以及相应的盐和氧化锌、氧化铅等氧化物,木质素磺酸盐、羟基羧酸、羧酸及其盐类、胺盐和胺酸、糖类及其氧化物等,促凝剂CaCl2能使水泥的水化热效应提早而集中地放出，适于冬季施工，但最大缺点是促使钢筋锈蚀。改善方法是将CaCl2和亚硝酸钠的阻锈剂复合使用。,第二节强度,一、浆体组成和强度的关系1.强度产生的原因由于水化产物，特别是C-S-H凝胶具有巨大表面能所致。颗粒表面有从外界吸引其他离子以达到平衡的倾向，因此能相互影响，构成空间网架，从而具有强度，其本质属范德华力。硬化浆体的强度可归结于晶体的连生，由化学键产生强度。这一类价键比较牢固，并且一旦破坏后，在通常条件下不能重建。,合理观点：在硬化水泥浆体中既有范德华力，又有化学键，两者对强度都有作用。综合观点：硬化水泥浆体是由无数AFt的针状晶体和多种形貌的C-S-H，再夹杂着六方板状的Ca(OH)2和AFm等晶体交织在一起而构成的，它们密集连生、交叉结合，又受到颗粒间的范德华力或化学键的影响，硬化水泥浆就成为由无数晶体编织而成的“毛毡”而具有强度。,记,水化产物的形貌、表面结构及生长情况等，成为使强度产生差异的一个原因。C-S-H在强度发展中起着最为主要的作用。对CH有人认为尺寸太大妨碍连生和结合，但也有人认为它起填充作用。AFt和AFm主要在早期，到后期作用不明显。,二、熟料矿物组成的作用p180倒数第二段矿物结构C3S含量不仅控制早期强度，而且对后期强度的增长也有关系。C2S含量在早期一直到28d前对强度影响不大，但却是决定后期强度的主要因素。C3A主要对极早期强度有利，到后期作用逐渐减少。C4AF不仅对早期强度起相当大作用，而且更有利于后期强度的发展。石膏也会影响硅酸盐水泥的水化。熟料中的碱促进C3S、C3A的水化，提高早期强度，但使后期强度降低。,三、水灰比、水化程度对强度的影响水灰比越大、浆体内产生的毛细孔隙越多。随水化程度的提高，凝胶体积不断增加，毛细孔隙率相应减少。在熟料矿物组成大致相近的条件下，水泥浆体的强度主要与水灰比和水化程度有关。,四、温度和压力的效应减少孔隙率、提高密实度热压处理：提高成型压力，使固相颗粒在水化前即能紧密接触。如同时提高成型时的温度，可获得更高强度。提高养护温度，加速水化，强度在初期较快发展，但后期强度的发展反而可能降低。,第三节体积变化,一、体积安定性安定性不良，在凝结硬化过程中产生不均匀的膨胀，导致开裂，主要是由于水泥中某些成分缓慢水化、产生膨胀。f-CaOf-CaO水化生成Ca(OH)2，体积膨胀97.9%。水泥粉磨越细，f-CaO水化越快，影响相应变小。由于在粉磨过程中，部分f-CaO可能已水化为Ca(OH)2，因而化学分析结果就不足以成为衡量安定性是否良好的唯一依据。水泥库中存储一段时间用雷氏夹测试，也可用蒸煮试饼法，有争议时以雷氏法为准。,方镁石水化成Mg(OH)2时，体积膨胀148%。在常温下水化极慢，故要经过较长时间才会显露其危害性。可用压蒸法作进一步检测。CaSO4如掺量过多，在水泥凝结硬化后继续形成水化硫铝酸盐，产生膨胀。AFmAFt要求SO3C3SC2S减缩量的大小，常与C3A的含量成线性关系。,每100g水泥的减缩总量约为79ml。如每立方米混凝土中水泥用量为300kg，则减缩量将达(2127)103ml/m3之大。可见，水泥减缩作用产生的孔隙，也会达到相当可观的数量。不过，随着水化作用的进行，化学减缩虽在相应增加，但固相体积有较快增长，所以整个体系的总孔隙率仍能不断减少。,三、湿胀干缩干燥使体积收缩，潮湿则会发生膨胀。p212图9-22毛细孔中水的蒸发毛细孔内凹月形液面的形成及其曲率半径的减小，可认为是使固相产生压缩弹性变形的原因。胶粒表面能或表面张力的变化水泥凝胶具有巨大比表面积，有较高表面能，受潮时由于水分子的吸附，表面张力降低，压缩应力减小，体积增大；而干燥时则相反。,胶粒距离太近就会有吸附受阻区。在该区域内，由吸附作用所诱发的“拆散压力”或“膨胀压力”，趋于将靠得太近的胶粒推开，造成膨胀。相对湿度降低时，拆散压力减小，胶粒依靠范德华力而靠拢，产生收缩。,层间水的多少，也会产生层间距离的变化。,从较高相对湿度降低到40%或再稍低时，主要是毛细孔张力使浆体产生收缩，但也有拆散压力为主要原因的看法。当相对湿度更低时，也就是只有在吸附水数量有所变化的范围内，表面能或者表面张力的改变，方能对浆体胀缩起主导作用。而相对湿度要到3035%以下，层间水的多少才会起相当的影响。在水泥熟料的矿物组成中，C3S和C2S对胀缩的影响基本相同，都比铁酸盐相略大，但较铝酸三钙小得多。P214图9-24在C3A含量相同的条件下，石膏掺量又成为决定胀缩值的关键问题。,P214图9-25：早期的干缩发展很快，但水灰比的影响不大，一直到28天以后，干缩才随水灰比的减小而明显降低。在所有危害建筑物耐久性或有损外观的裂缝中，有90%是与超荷、冲撞、冰冻和化学侵蚀等原因有关，而由干缩产生的只占10%左右。水泥不应磨得过细，还要妥善选择石膏掺量，适当控制水灰比，并加强养护，以有利于减少干缩。,四、碳化收缩空气中含有0.03%的CO2，在水汽存在的条件下发生反应。P214图9-26C3S2H3+CO2=CaCO3+2CSH+H2OCSH+CO2=CaCO3+SiO22H2O在上述反应的同时，硬化浆体的体积减小，出现不可逆的碳化收缩。原因可能是由于水化产物被碳化，引起浆体结构的解体。实际的碳化速度很慢，在一年后才在表面产生微细裂缝，主要影响外观质量。,第四节水化热,水化热是水化作用所产生，对冬季施工，有利于正常凝结；对大体积工程，造成内外表面温差过大，产生应力而导致裂缝。决定于矿物组成：C3A的水化热和放热速率最大，C4AF和C3S次之，C2S的水化热和放热速率最小。图9-27、28、29、30。有人认为水化热具有加和性，即QH=a(C3S)+b(C2S)+c(C3A)+d(C4AF),水泥的水化热,各矿物单独水化时的水化热,各矿物含量,第五节粉磨细度,水泥粉磨越细，水化反应越快，而且更为完全。太细不经济，且干缩和水化放热速率变大，在储存时易受潮。水泥越细，标准稠度需水量越大。这主要是因为比表面积越大，需要较多水分覆盖的缘故。干缩率随细度的提高而增加。图9-32，表9-5，图9-33、图9-34,石膏掺量应与粉磨细度相适应。细度增大时，石膏掺量要相应增加。在同一比表面积的情况下，颗粒分布范围越窄，水泥强度会有一定提高。主要是因为在相同比表面积时，窄级配的水泥水化较快，形成的水化产物有所增多的缘故。但颗粒分布变窄后，标准稠度需水量要有所增大。,第十章硅酸盐水泥的耐久性第一节抗渗性,抗渗性：水泥浆体或混凝土抵抗各种有害介质进人内部的能力。当水进入硬化水泥浆体一类的多孔材料时,开始的渗入速率决定于水压以及毛细管力的大小。待水饱和，毛细管力不存在后，就达到稳定状态，此时：,渗水速率(mm3/s),渗透系数(mm/s),试件横截面积(mm2),试件厚度(mm),作用于试件两侧的压力差(mmH2O),即当试件尺寸和两侧压力差一定时，渗水速率和渗透系数成正比，故常用渗透系数K表示抗渗性的高低。,即渗透系数正比于孔隙半径的平方，与总孔隙率却只有一次方的正比关系。,渗透系数,常数,流体粘度,总孔隙率,r孔的水力半径（孔隙体积/孔隙表面积）,抗渗性的影响因素：p193表8-9孔的分类孔径的尺寸对抗渗性有着更为重要的影响当管径1um时，所有的水都吸附于管壁或作定向排列，很难流动。凝胶孔由于胶孔尺寸更小，其渗透系数仅为710-16m/s。故凝胶孔的多少对抗渗性实际上几乎无影响，渗透系数主要决定于毛细孔隙率的大小，从而使水灰比成为控制抗渗性的一个主要因素