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1、关于硅酸盐水泥的水化与硬化第1页，讲稿共59张，创作于星期二硅酸盐水泥的水化和硬化硅酸盐水泥的水化和硬化 水泥用适量的水拌和后，形成能粘结砂石集料水泥用适量的水拌和后，形成能粘结砂石集料的可塑性泥浆，随后逐渐失去塑性而凝结硬化为的可塑性泥浆，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，伴有水化放热、具有一定强度的石状体。同时，伴有水化放热、体积膨胀和强度增加。体积膨胀和强度增加。本节导入：本节导入：硅酸盐水泥的性能硅酸盐水泥的性能 凝结时间、强度、水化热、泌水性、耐久性等。凝结时间、强度、水化热、泌水性、耐久性等。第2页，讲稿共59张，创作于星期二水泥的水化、凝结、硬化水泥的水化、
2、凝结、硬化水化水化物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。含水，统称为水化。凝结凝结水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。硬化硬化此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。固体（水泥石），这一过程称为硬化。第3页，讲稿共59张，创作于星期二水化速率（水化速率（rate of hydration)是指单位时间内水是指单位时间内水泥的水化程度或水化深
3、度。泥的水化程度或水化深度。水化程度是指一定时间内已水化的水泥量与完全水化程度是指一定时间内已水化的水泥量与完全水化量的比值，以百分率表示。水化量的比值，以百分率表示。水化深度是指水泥颗粒外表面水化层的厚度，水化深度是指水泥颗粒外表面水化层的厚度，一般以微米表示。一般以微米表示。第4页，讲稿共59张，创作于星期二7.1 7.1 熟料矿物的水化熟料矿物的水化 一一.C3S的水化的水化1 1、常温下的、常温下的水化反应水化反应 3CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2 简写为：简写为：C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH 式中式中 x-表示钙硅比（表示钙硅
4、比（C/S），n-表示结合水量表示结合水量；C-S-H为水化硅酸钙凝胶为水化硅酸钙凝胶，CH为氢氧化钙为氢氧化钙。第5页，讲稿共59张，创作于星期二 水化产物水化产物C-S-HC-S-H的组成是不定的，其的组成是不定的，其CaO/SiO2 比与所比与所处的溶液的处的溶液的Ca(OH)2浓度有关：浓度有关：CaO1 m mol/l ，Ca(OH)2 硅酸凝胶硅酸凝胶CaO1-2 m mol/l ，C-S-H C-S-H 硅酸凝胶硅酸凝胶CaO2-20 m mol/l ，C/S比为（比为（0.8-1.5）C-S-HC-S-H ，称为称为C-S-HC-S-H（）(薄片薄片状状)CaO达饱和达饱和20
5、 m mol/l ，C/S比为（比为（1.5-2.0）C-S-HC-S-H ，称为称为C-S-HC-S-H（）(纤维纤维状状)第6页，讲稿共59张，创作于星期二2 2.C C3 3S S水化过程水化过程 ：诱导前期（时间：诱导前期（时间：1515分钟分钟 ）反应：激烈反应：激烈第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和）没有饱和）：诱导期又称静止期：诱导期又称静止期（时间：（时间：24小时小时）反应：极慢反应：极慢放热底谷：钙离子浓度增高慢放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：浆体状态：Ca(OH)C
6、a(OH)2达饱和：此间：具有流动性达饱和：此间：具有流动性，结束：失去流动性，达初凝，结束：失去流动性，达初凝：加速期：加速期（时间：（时间：48小时）小时）反应：又加快反应：又加快第二放热高峰第二放热高峰 浆体状态：浆体状态：Ca(OH)Ca(OH)2过饱和最高：生成过饱和最高：生成Ca(OH)Ca(OH)2、填充空隙、填充空隙、中期：失去可塑性、中期：失去可塑性、达终凝，后期：开始硬化达终凝，后期：开始硬化：减速期（时间：减速期（时间：1224小时小时）反应：随时间的增长而下降反应：随时间的增长而下降 原因：原因：在在C3S表面包裹产物表面包裹产物阻碍水化。阻碍水化。:稳定期稳定期 反应
7、：很慢反应：很慢基本稳定（直到水化结束）基本稳定（直到水化结束）原因：产物层厚：水很少原因：产物层厚：水很少产物扩散产物扩散困难。困难。第7页，讲稿共59张，创作于星期二-诱导前期；-诱导前期；-加速期；-减速期；-稳定期第8页，讲稿共59张，创作于星期二诱导期的本质诱导期的本质保护膜理论保护膜理论晶核形成延缓理论晶核形成延缓理论晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素的主要因素第9页，讲稿共59张，创作于星期二二二.C2S水化水化 C2S的水化过程与的水化过程与C3S相似，也有静止期，加速期等相似，也有静止期，加速期等，但水化速率很慢约为，但水化速率
8、很慢约为 C3S的的1/20 水化反应：水化反应：C2S+mH C-S-H+（2-x）CH 水化产物：水化产物：生成生成C-S-H和和Ca(OH)2第10页，讲稿共59张，创作于星期二三三.C3A水化：水化：水化迅速，其水化产物的组成与结构受溶液中水化迅速，其水化产物的组成与结构受溶液中CaO、Al2O3 离子浓度和温度的影响很大。离子浓度和温度的影响很大。1、C3A单独水化单独水化 常温：常温：C3A+27H C4AH19+C2AH8 相对湿度相对湿度85时时 C4AH19 C4AH13+6H C4AH13+C2AH8 C3AH6+9H2O T 35：C3A+6H2O C3AH6特点：水化速
9、度快特点：水化速度快水化热多水化热多T升高升高反应速度极快反应速度极快急凝急凝很快失去流动性很快失去流动性第11页，讲稿共59张，创作于星期二2.C3A在液相在液相CaO浓度达饱和时浓度达饱和时 C3A+CH+12H C4AH13 瞬凝原因：瞬凝原因：水泥颗粒表面形成大量水泥颗粒表面形成大量C4AH13（六方片状晶体）（六方片状晶体），其数量迅速增多，足以，其数量迅速增多，足以阻碍粒子的相对运动。阻碍粒子的相对运动。第12页，讲稿共59张，创作于星期二3.3.在石膏存在条件下的水化在石膏存在条件下的水化石膏（充足）、石膏（充足）、CaO同时存在时同时存在时 C3A+CH+12HC4AH13 C
10、4AH13+3CSH2+14H C3A3CSH32+CH （三硫型水化硫铝酸钙（三硫型水化硫铝酸钙AFtAFt，又称钙矾石），又称钙矾石）C C3 3A A未完全水化而石膏已经耗尽时未完全水化而石膏已经耗尽时 2C4AH13+C3A3CSH32 3 C3ACSH12+2CH+20H (单硫型水化硫铝酸钙单硫型水化硫铝酸钙AFm)AFm)石膏掺量极少，所有的石膏掺量极少，所有的AFtAFt都转化为都转化为AFmAFm还有还有C C3 3A A剩余剩余 C3ACSH12+C3A+CH+12H 2C3A(CS CH)H12第13页，讲稿共59张，创作于星期二四四.铁相固溶体的水化铁相固溶体的水化 比
11、比C C3 3A A水化慢，单独水化，也不会急凝，其水化反水化慢，单独水化，也不会急凝，其水化反应和产物与应和产物与C C3 3A A相似。相似。1.无石膏时，在无石膏时，在Ca(OH)2环境水化环境水化 常温：常温：C4AF+4CH+22 H 2C4(AF)H13 T50 ：C4AF +6H C3(AF)H6 2.有石膏存在时有石膏存在时 C4AF+2CH+6CSH2+50 H 2 C3(AF)3CSH323.石膏不足时石膏不足时 2C4(AF)H13+C3(AF)3CSH32 3C3(AF)CSH12 +2CH+20H 第14页，讲稿共59张，创作于星期二7.2 7.2 硅酸盐水泥的水化硅
12、酸盐水泥的水化一一.水化反应体系的特点水化反应体系的特点水泥的水化基本上是在水泥的水化基本上是在Ca(OH)2 和石膏的饱和溶液或过饱和石膏的饱和溶液或过饱和溶液中进行的，并且还会有和溶液中进行的，并且还会有K+、Na+等离子。等离子。熟料首先在此种溶液中解体，分散，悬浮在液相中，各单熟料首先在此种溶液中解体，分散，悬浮在液相中，各单体矿物进行水化，水化产物彼此间又化合，之后水化产物体矿物进行水化，水化产物彼此间又化合，之后水化产物凝结、硬化，发挥强度，因此凝结、硬化，发挥强度，因此 ，水化过程实际上就是熟，水化过程实际上就是熟料解体料解体水化水化水化产物凝聚水化产物凝聚水泥石。开始是解水泥石
13、。开始是解体、水化占主导作用，以后是凝聚占主导作用。体、水化占主导作用，以后是凝聚占主导作用。第15页，讲稿共59张，创作于星期二二二.水化反应及水化产物水化反应及水化产物1.1.水化反应简图如下：水化反应简图如下：第16页，讲稿共59张，创作于星期二综上所述，水泥的水化反应过程如下：综上所述，水泥的水化反应过程如下：水泥加水后，水泥加水后，C3S、C3A、C4AF均很快水化，同均很快水化，同时石膏迅速溶解，形成时石膏迅速溶解，形成 Ca(OH)2与与 CaSO4 的饱和溶液，的饱和溶液，水化产物首先出现六方板状的水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针状的与针状的AFt相以及无定形的相
14、以及无定形的C-S-H。之后，由于不断生成。之后，由于不断生成AFt相，相，SO42-不断减少，继而形成不断减少，继而形成AFm相及相及C-A-H晶体和晶体和C4(AF)H13晶体。晶体。水泥的主要水化产物是氢氧化钙、水泥的主要水化产物是氢氧化钙、C-S-H凝胶、水凝胶、水化硫铝酸钙、水化硫铝（铁）酸钙、水化铝酸钙及水化铁化硫铝酸钙、水化硫铝（铁）酸钙、水化铝酸钙及水化铁酸钙等。酸钙等。水泥水化过程简单分为三个阶段：钙矾石形成期、水泥水化过程简单分为三个阶段：钙矾石形成期、C3S水化期和结构形成和发展期。水化期和结构形成和发展期。第17页，讲稿共59张，创作于星期二2.2.水化产物水化产物常温
15、下的主要水化产物：常温下的主要水化产物：常压蒸汽养护（常压蒸汽养护（100）时的水化产物：）时的水化产物：水化硅酸钙水化硅酸钙Ca(OH)2水化硫铝（铁）酸钙固溶体：水化硫铝（铁）酸钙固溶体：水化铝（铁）酸钙及其固溶体：水化铝（铁）酸钙及其固溶体：一般生成物一般生成物C4(AF)H13最终生成最终生成物物C3AH6-C3FH6固溶体，溶解度小，抗硫酸盐能力强固溶体，溶解度小，抗硫酸盐能力强三硫型的针状三硫型的针状单硫型的六方片状：最终单硫型的六方片状：最终C-S-H（）C4A C4FH13 不稳定，易转变为不稳定，易转变为C3AH6、C3(AF)H6 AFt相分解为相分解为AFm相和相和CaS
16、O4 第18页，讲稿共59张，创作于星期二7.2 硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化7.2.1 硅酸盐水泥的水化过程硅酸盐水泥的水化过程钙矾石形成期钙矾石形成期 C3S水化期水化期结构形成和发展期结构形成和发展期第19页，讲稿共59张，创作于星期二三三.水泥水化过程水泥水化过程钙矾石形成期：钙矾石形成期：C3A率先水化率先水化第一放热峰第一放热峰 C3S水化期：水化期：C3S水化水化第二放热峰第二放热峰结构形成和发展期结构形成和发展期:放热速率很低，趋于稳定。随着放热速率很低，趋于稳定。随着各种水化产物的不断增多，填入原先由水所占据的空各种水化产物的不断增多，填入原先由水所占据的空间，再逐渐连接
17、，相互交织，发展成硬化的浆体结构。间，再逐渐连接，相互交织，发展成硬化的浆体结构。第20页，讲稿共59张，创作于星期二7.3 7.3 水化速率水化速率一一.水化速率的表示方法水化速率的表示方法水化速率的意义：水化速率的意义：水化速率影响水化速率影响水泥强度的发挥水泥强度的发挥和和安定性安定性表示方法：表示方法：水化速率：水化速率：单位时间内的水化程度或水化深度单位时间内的水化程度或水化深度 水化程度：水化程度：在一定的时间内水泥发生水化作用的量和完全在一定的时间内水泥发生水化作用的量和完全水化量的比值，以百分率表示。水化量的比值，以百分率表示。水化深度：水化深度：水泥颗粒已水化层的厚度，以微米
18、表示。水泥颗粒已水化层的厚度，以微米表示。第21页，讲稿共59张，创作于星期二测定方法：测定方法：直接法直接法:定量地测定定量地测定已水化和未水化部分的数已水化和未水化部分的数量。如岩相分析、量。如岩相分析、x射线分析、热分析等射线分析、热分析等间接法：间接法：测定结合水、水化热或测定结合水、水化热或Ca(OH)2 生生成量等方法。成量等方法。水化深度水化深度h与水化程度与水化程度a的关系：的关系：第22页，讲稿共59张，创作于星期二二二.矿物水化速度矿物水化速度 28天前：天前：C3AC4AFC3SC2S 36月：月：C3SC3A C4AF C2S第23页，讲稿共59张，创作于星期二 三三.
19、影响水化速率的因素影响水化速率的因素 1.1.熟料的矿物组成熟料的矿物组成 2828天内各矿物的水化速度为天内各矿物的水化速度为C3A C3S C4AFC2S或或C3AC4AFC3SC2S 。各熟料矿物的水化活性主要与矿物的晶体结构有关。（与不规则各熟料矿物的水化活性主要与矿物的晶体结构有关。（与不规则配位、高配位造成的晶体结构缺陷有关）配位、高配位造成的晶体结构缺陷有关）2.2.水泥细度：水泥细度：细度越细，反应物的表面积越大，反应速度越快；细度越细，反应物的表面积越大，反应速度越快；磨细的过程中，使晶格扭曲程度增大，晶格缺陷增加，磨细的过程中，使晶格扭曲程度增大，晶格缺陷增加，反应活反应活
20、性高性高，使水化反应易于进行。使水化反应易于进行。细度增加使早期水化反应和强度提高，对后期强度没有很多细度增加使早期水化反应和强度提高，对后期强度没有很多益处。益处。第24页，讲稿共59张，创作于星期二3.3.水灰比水灰比 水灰比在水灰比在0.250.251.01.0之间，对早期水化速率并无明显之间，对早期水化速率并无明显影响，但影响，但水灰比过小，会使后期的水化反应延缓。为了达水灰比过小，会使后期的水化反应延缓。为了达到充分水化的目的，到充分水化的目的，拌和水量应为化学反应所需水量的一拌和水量应为化学反应所需水量的一倍左右倍左右。水灰比宜在水灰比宜在0.40.4以上。以上。影响水化速度；影响
21、水化速度；影响水泥浆的结构和孔隙率；影响水泥浆的结构和孔隙率；影响强度。影响强度。4.4.养护温度养护温度 温度越高，速度越快。温度对水化速度温度越高，速度越快。温度对水化速度的影响主要在早期，对后期影响不大；温度的影响主要在早期，对后期影响不大；温度低于低于-10-10水泥基本不发生水化。水泥基本不发生水化。第25页，讲稿共59张，创作于星期二 5.5.外加剂：施工时外加剂：施工时“加入少量能调节凝结时间的物质加入少量能调节凝结时间的物质 绝大多数无机电解质都有促进水泥水化的作用，如绝大多数无机电解质都有促进水泥水化的作用，如CaCl2;多数有机外加剂对水化有延缓作用，常用各种木质素磺酸钠。
22、多数有机外加剂对水化有延缓作用，常用各种木质素磺酸钠。促凝剂：促凝剂：CaCl2：液相钙离子浓度高、加快：液相钙离子浓度高、加快Ca(OH)2的的结结晶，缩短诱导期。晶，缩短诱导期。缓凝剂：缓凝剂：葡萄糖酸葡萄糖酸阻碍阻碍C-S-H成核成核 木质素磺酸盐木质素磺酸盐推迟推迟Ca(OH)2结晶结晶 早强剂：早强剂：三乙醇胺三乙醇胺：对：对C3S C2S有催化：砼有催化：砼28天强度高天强度高40%以上以上第26页，讲稿共59张，创作于星期二7.4 7.4 硬化水泥浆体硬化水泥浆体一、凝结硬化过程及概念一、凝结硬化过程及概念 水泥的凝结和硬化：水泥的凝结和硬化：水泥加水拌成的浆体，起初具有流水泥加
23、水拌成的浆体，起初具有流动性和可塑性。随着水化反应的不断进行，浆体逐渐失动性和可塑性。随着水化反应的不断进行，浆体逐渐失去流动性，转变为具有一定强度的固体，即为去流动性，转变为具有一定强度的固体，即为水泥的水泥的凝结和硬化凝结和硬化。凝结：凝结：浆体失去流动性和部分可塑性具有塑性强度浆体失去流动性和部分可塑性具有塑性强度 硬化：硬化：完全失去可塑性，具有一定的机械强度完全失去可塑性，具有一定的机械强度 第27页，讲稿共59张，创作于星期二水化是凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水水化是凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水化的结果化的结果。从整体上看，凝结与硬化是同。从整体上看，凝结与硬化是同一过程的不
24、同阶段，凝结标志着浆体失去一过程的不同阶段，凝结标志着浆体失去流动性，而具有一定的塑性强度，硬化则流动性，而具有一定的塑性强度，硬化则表示浆体固化后产生一定的机械强度。表示浆体固化后产生一定的机械强度。第28页，讲稿共59张，创作于星期二二二.浆体结构的形成与发展（凝结硬化机理）浆体结构的形成与发展（凝结硬化机理）补充：补充：物质凝聚的几种形式物质凝聚的几种形式1.1.物质从过饱和溶液中结晶出来物质从过饱和溶液中结晶出来，形成晶体相互交织的产物。，形成晶体相互交织的产物。如半水石膏如半水石膏-通过结晶使浆体获得强度通过结晶使浆体获得强度2.2.形成半固体的凝胶形成半固体的凝胶 如石灰浆的结硬如
25、石灰浆的结硬-通过凝聚而获得强度通过凝聚而获得强度第29页，讲稿共59张，创作于星期二 凝结硬化过程机理凝结硬化过程机理（参考普硅（参考普硅P P7474)雷霞特利的结晶理论雷霞特利的结晶理论米哈艾利斯的胶体理论米哈艾利斯的胶体理论 溶解期溶解期拜依柯夫理论拜依柯夫理论 胶化期胶化期 结晶期结晶期洛赫尔理论洛赫尔理论第30页，讲稿共59张，创作于星期二 洛赫尔等人将凝结硬化过程中体系结构的洛赫尔等人将凝结硬化过程中体系结构的变化分为三个阶段：变化分为三个阶段：第一阶段：初凝时间内，晶体太小，不能连接成网状结构，第一阶段：初凝时间内，晶体太小，不能连接成网状结构，水泥浆成塑性状态，孔隙率没显著下
26、降。水泥浆成塑性状态，孔隙率没显著下降。第二阶段：大约从初凝到第二阶段：大约从初凝到2424小时为止，水化开始加速，连小时为止，水化开始加速，连接成网状结构，随着水化物的继续增多，孔隙率明显减少，接成网状结构，随着水化物的继续增多，孔隙率明显减少，网状结构不断致密，强度不断增长。网状结构不断致密，强度不断增长。第三阶段：第三阶段：2424小时后到水化结束，孔隙率不断减小，结构小时后到水化结束，孔隙率不断减小，结构致密，强度增加。致密，强度增加。第31页，讲稿共59张，创作于星期二统一观点：统一观点：P P145145 水泥的水化反应开始为化学反应所控制，随着水化产物水泥的水化反应开始为化学反应
27、所控制，随着水化产物层的增厚，扩散速率成为决定性因素。层的增厚，扩散速率成为决定性因素。各种水化产物通过晶体互相搭接、交叉攀附使水泥各种水化产物通过晶体互相搭接、交叉攀附使水泥颗粒与水化产物连接，构成一个三度空间牢固结合、颗粒与水化产物连接，构成一个三度空间牢固结合、密实的整体。密实的整体。第32页，讲稿共59张，创作于星期二 三三.硬化水泥浆体的组成与结构硬化水泥浆体的组成与结构 硬化水泥浆体硬化水泥浆体是一非均质的多相体系，由是一非均质的多相体系，由各种水各种水化产物化产物和和残存熟料残存熟料所构成的固相以及存在于所构成的固相以及存在于孔隙孔隙中的中的水和空气水和空气所组成，是固所组成，是
28、固-液液-气三相多孔体。它具有一气三相多孔体。它具有一定的机械强度和孔隙率，外观和其他性能又与天然石定的机械强度和孔隙率，外观和其他性能又与天然石材相似，故又称为材相似，故又称为水泥石。水泥石。第33页，讲稿共59张，创作于星期二 水泥石的组成水泥石的组成:结晶程度较差的凝胶结晶程度较差的凝胶 C-S-H：70%结晶程度较好的结晶程度较好的Ca(OH)2：20%固相固相 结晶程度较好的结晶程度较好的AFm、AFt：7%及水化铝酸钙等晶体及水化铝酸钙等晶体 未水化残留熟料和其它微量组份：未水化残留熟料和其它微量组份：3%3%毛细孔：未被外部水化产物填充 孔隙孔隙 凝胶孔：凝胶微孔 水：100%孔
29、内全为水第34页，讲稿共59张，创作于星期二硬化水泥浆体主要水化产物的基本特征硬化水泥浆体主要水化产物的基本特征名称名称密度密度结晶结晶程度程度形貌形貌尺寸尺寸 鉴别手段鉴别手段C-S-H2.32.6极差极差纤维状、网络纤维状、网络状、皱箔状等状、皱箔状等大颗粒大颗粒10.1扫描电镜扫描电镜氢氧化钙氢氧化钙2.24良好良好六方板状六方板状0.010.1mm光学显微光学显微镜镜扫描电镜扫描电镜钙矾石钙矾石1.75好好带棱针状带棱针状100.5光学显微光学显微镜镜扫描电镜扫描电镜单硫型水化单硫型水化 硫铝酸钙硫铝酸钙1.95尚好尚好六方薄片状不六方薄片状不规则花瓣状规则花瓣状110.1扫描电镜扫描
30、电镜第35页，讲稿共59张，创作于星期二硬化水泥浆体的硬化水泥浆体的结构：结构：水泥石由水泥石由水泥凝胶水泥凝胶、吸附在凝胶孔、吸附在凝胶孔内的凝胶水、内的凝胶水、Ca(OH)Ca(OH)2 2等结晶相、未等结晶相、未水化的水泥颗粒、毛细孔及毛细孔水水化的水泥颗粒、毛细孔及毛细孔水所组成。所组成。第36页，讲稿共59张，创作于星期二三、孔的结构特征三、孔的结构特征1 1、孔的产生：、孔的产生：矿物完全水化：理论矿物完全水化：理论W/C=0.2-0.6 W/C=0.2-0.6 实际砂浆：实际砂浆：W/C=0.5W/C=0.5（国标实验）（国标实验）所以：实际加水远远大于理论加水：多余水变成固相所
31、以：实际加水远远大于理论加水：多余水变成固相体积孔隙体积孔隙 2 2、孔的形成及影响、孔的形成及影响 2424小时后：小时后：70-80%70-80%孔小于孔小于100nm 100nm 孔直径大于孔直径大于100nm100nm（大毛细孔）：强度降低（大毛细孔）：强度降低 凝胶孔小于凝胶孔小于100nm100nm越多：强度越高越多：强度越高3 3、孔的分类孔的分类 （见（见 P P199 表表8-9）第37页，讲稿共59张，创作于星期二四四.水及其存在形式水及其存在形式 按结合牢固程度分为：按结合牢固程度分为：结晶水：结晶水：强结晶水强结晶水：以：以OH-状态存在状态存在 弱结晶水：以水分子状态
32、存在弱结晶水：以水分子状态存在吸附水：吸附水：是由于吸附作用及毛细现象作用是由于吸附作用及毛细现象作用被物理吸附于固体颗粒表面及孔隙中的水，被物理吸附于固体颗粒表面及孔隙中的水，可分为可分为凝胶水及毛细水凝胶水及毛细水。自由水：自由水：游离水游离水存在于粗大孔隙内，易去除，存在于粗大孔隙内，易去除，应尽量减少。存在：应尽量减少。存在：100nm孔中孔中第38页，讲稿共59张，创作于星期二按是否可蒸发分为按是否可蒸发分为蒸发水：蒸发水：可用降气压，升温度等方法使之可用降气压，升温度等方法使之干燥（自由水、吸附水）是所有孔隙体干燥（自由水、吸附水）是所有孔隙体积的量度。积的量度。非蒸发水：非蒸发水
33、：不能或很难使之干燥，如化合不能或很难使之干燥，如化合水（结晶水），可作为水化产物胶粒存在量水（结晶水），可作为水化产物胶粒存在量的量度，即水化程度的量度。的量度，即水化程度的量度。第39页，讲稿共59张，创作于星期二从上述讨论可知：从上述讨论可知：硬化水泥浆可看做由两部分组成：一部分硬化水泥浆可看做由两部分组成：一部分是水化产物胶粒形成的网状结构及胶孔内是水化产物胶粒形成的网状结构及胶孔内的水，称为的水，称为凝胶体凝胶体，另一部分是较大的，另一部分是较大的毛毛细孔细孔。改变凝胶体中水化产物的组成、形态，改变凝胶体中水化产物的组成、形态，必然改变硬化浆体的性能，其含量越大，必然改变硬化浆体的性
34、能，其含量越大，强度越高，反之，毛孔越多，强度越低。强度越高，反之，毛孔越多，强度越低。第40页，讲稿共59张，创作于星期二熟料矿物对水泥性质的影响熟料矿物对水泥性质的影响矿物名称矿物名称 特特 性性强强 度度 发发 展展水水 化化 热热耐耐 腐腐 蚀蚀 能力能力早早 期期后后 期期C3S大大大大中中中中C2S小小大大小小大大C3A大大小小大大小小C4AF小小中中小小大大第41页，讲稿共59张，创作于星期二水泥浆扫描电镜照片（水泥浆扫描电镜照片（7d龄期龄期）C-S-H钙矾石钙矾石第42页，讲稿共59张，创作于星期二C-S-H 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶CH Crystal 氢氧化钙晶体氢氧
35、化钙晶体 电镜下的水泥水化产物图第43页，讲稿共59张，创作于星期二 新拌水泥浆新拌水泥浆 硬化水泥浆硬化水泥浆硬化水泥浆结构图水灰比水灰比第44页，讲稿共59张，创作于星期二硬化前硬化前未水化水未水化水泥颗粒泥颗粒水水C-S-H钙矾石钙矾石氢氧化钙氢氧化钙硬化后硬化后水灰比水灰比第45页，讲稿共59张，创作于星期二7.3 掺混合材硅酸盐水泥的水化硬化掺混合材硅酸盐水泥的水化硬化 掺混合材料的硅酸盐水泥的水花过程较硅酸盐水泥更为复掺混合材料的硅酸盐水泥的水花过程较硅酸盐水泥更为复杂，通常是水泥加水后，硅酸盐水泥中的熟料先水化，水化杂，通常是水泥加水后，硅酸盐水泥中的熟料先水化，水化产生氢氧化钙
36、，氢氧化钙再与混合材料的组分反应形成一系产生氢氧化钙，氢氧化钙再与混合材料的组分反应形成一系列水化产物。列水化产物。此类水泥的密度比硅酸盐水泥小，如火山灰水泥为此类水泥的密度比硅酸盐水泥小，如火山灰水泥为2.72.9g/cm3，矿渣水泥为，矿渣水泥为2.83.0 g/cm3；颜色均较淡；水泥凝结时间一般比硅；颜色均较淡；水泥凝结时间一般比硅酸盐水泥长，如矿渣水泥初凝时间一般为酸盐水泥长，如矿渣水泥初凝时间一般为25h，终凝时间为，终凝时间为59h；标准稠度用水量取决于混合材的种类，矿渣水泥与普通水泥的标准稠度用水量取决于混合材的种类，矿渣水泥与普通水泥的情况相近，火山灰水泥相应较大，而粉煤灰水
37、泥和石灰石硅酸情况相近，火山灰水泥相应较大，而粉煤灰水泥和石灰石硅酸盐水泥则相应较低。盐水泥则相应较低。第46页，讲稿共59张，创作于星期二7.3.1矿渣水泥的水化（1）矿渣水泥水化过程 矿渣水泥加水拌和后，首先是熟料的水化。熟料矿物中的C3A迅速与石膏作用，生成针状晶体钙矾石（AFt），C3S水化成C-S-H、Ca(OH)2，同时还有水化铁酸钙等产物，这些水化物的性质与纯硅酸盐水泥水化时的产物是相同的。Al2O3+3Ca(OH)2+3CaSO42H2O+23H2O 3CaOAl2O33CaSO432H2O 除此之外，还可生成水化硫铁酸钙、水化铝硅酸钙(C2ASH8)、水化石榴子石等。第47页
38、，讲稿共59张，创作于星期二（2）矿渣水泥的硬化特性 由于矿渣水泥中水泥熟料矿物相对地减少了，而矿渣的潜在活性早期尚未得到充分激发与发挥，其生成的水化产物相对较少，因而矿渣水泥的早期硬化较慢，所表现出来的则是水泥的3d、7d强度偏低。随着水化作用不断进行，矿渣的潜在活性得以激发与发挥，虽然Ca(OH)2在不断减少，但新的水化硅酸钙、水化铝酸钙以及钙矾石大量形成，水泥颗粒与水化产物间的联结反而较硅酸盐水泥更紧密，结合更趋牢固，三维空间的稳固性更好，硬化体孔隙率逐渐变低，平均孔径变小，强度不断增长，其28d以后的强度可以赶上甚至超过硅酸盐水泥。第48页，讲稿共59张，创作于星期二第49页，讲稿共59张，创作于星期二第50页，讲稿共59张，创作于星期二第51页，讲稿共59张，创作于星期二第52页，讲稿共59张，创作于星期二第53页，讲稿共59张，创作于星期二第54页，讲稿共59张，创作于星期二第55页，讲稿共59张，创作于星期二第56页，讲稿共59张，创作于星期二第57页，讲稿共59张，创作于星期二 Thank you！第58页，讲稿共59张，创作于星期二感谢大家观看第59页，讲稿共59张，创作于星期二