硅酸盐水泥的水化与硬化 水泥工艺学

1、.6 硅酸盐水泥的水化与硬化 . 教学内容与要求： 掌握硅酸盐水泥熟料单矿物水化特点； 理解硅酸盐水泥水化过程； 理解水泥硬化浆体的结构。. 思考： 1、水泥水化有哪些现象？ 塑性浆体逐渐凝结硬化 水化放热 水泥石的体积变化 2、研究水泥水化有什么用呢？ 决定着水泥的建筑性能：凝结时间、强度、安定性、耐久性 控制和改善水泥的使用性能. 6.1 熟料矿物的水化 一、硅酸三钙 1.C3S的水化反应 3CaOSiO2+nH2O =x CaOSiO2yH2O+（3-x）Ca(OH)2 即: C3S+nH = C-S-H +（3-x)CH 式中 x表示钙硅比（C/S） n表示结合水量 . C-S-H（水

2、化硅酸钙） 特点： 凝胶（非晶体），水泥石强度主要提供物质 组成不固定： CaO：0.1121.12g/l时， C-S-H（） (0.81.5)CaOSiO2(0.52.5)H2O CaO1.12g/l时， C-S-H（） (1.52.0)CaOSiO2(14)H2O. CH （氢氧化钙） 特点： 较粗大晶体，造成水泥石强度下降； 维持水泥石体系较高碱度，稳定C-S-H； 可作为火山灰质等混合材的碱性激发剂。. 2.水化过程 诱导前期 急剧反应，出现第一个放热峰，时间很短，在15min以内结束。. 诱导期: 反应极其缓慢，又称静止期。一般持续 14，是硅酸盐水泥浆体能在几小时内保持塑性的原因。

3、 初凝时间基本上相当于诱导期的结束。 . 加速期: 反应重新加快，出现第二个放热峰，到达峰顶时本阶段即告结束(48h)。 此时终凝已过，开始硬化。. 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。 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。 . 二、硅酸二钙 型硅酸二钙的水化过程和C3S极为相似，-C2S的水化反应可采用下式表示: 2CaOSiO2+mH2O=xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2 即: C2S十mH=C-S-H+(2-x)CH. 三、铝酸三钙 在常温下: 2C3A+27H=C4AH19+C2AH8 C

4、4AH19在低于85%的相对湿度时，即失去6摩尔的结晶水而成为C4AH13。C4AH19、C4AH13和C2AH8均为六方片状晶体，在常温下处于介稳状态，有向C3AH6等轴晶体转化的趋势。 . 在液相的氧化钙浓度达到饱和时， C3A + CH +12H = C4AH13 在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中最易发生； 处于碱性介质中的C4AH13在室温下能够稳定存在，其数量迅速增多，就足以阻碍粒子的相对移动，使浆体产生瞬时凝结。 在水泥粉磨时通常都掺有石膏进行缓凝。 . 在石膏、氧化钙同时存在的条件下 ： C4AH13+3C H2+14H= +CH 所形成的三硫型水化硫铝酸钙，又称钙矾石。由于其中的铝可被铁置换而成为含铝、铁的三硫酸盐相，故常以AFt表示。钙矾石不溶于碱溶液而在C3A表面沉淀形成致密的保护层，阻碍了水与C3A进一步反应，因此降低了水化速度，避免了急凝。 . 当C3A尚未完全水化而石膏已经耗尽时： C3A水化所成的C4AH13又能与先前形成的钙矾石依下式反应，生成单硫型水化硫铝酸钙（AFm） + 2C4AH13 =3 +2CH+20H. C3A的水化产物CaSO42H2O/C3A（摩尔比）水化产物3.0AFt1.03.0AFt + AFm1.0AFm50nm数量级的