水泥水化硬化机理-课件.ppt

水泥加水以后为什么可以凝结硬化？ 水泥的水化、凝结、硬化 水化－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。 凝结－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。 硬化－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。 水泥孰料矿物组成 主要矿物组成： 硅酸三钙：3CaO·SiO2 (C3S) 硅酸二钙：2CaO·SiO2 (C2S) 铝酸三钙： 3CaO·Al2O3 (C3A) 铁铝酸四钙：4CaO· Al2O3 ·Fe2O3 (C4AF) 水泥的水化过程 各矿物与水的作用，称为“一次水化作用” 水化物之间的相互作用称“二次水化作用” 在水泥的水化过程中，一次作用、二次作用是交织在一起进行的。 一　水泥孰料矿物的水化 1、C3S、C2S的水化 水化产物：主要是C-S-H、Ca(OH)2 C-S-H：称水化硅酸钙，其中C/S比的大小与水灰比有关。 2、C3A的水化 水化特征：水化反应很快，几分钟内开始快速反应，数小时就完全水化，而且放出大量热，掺有石膏时，反应则在延缓几小时后，再加速水化。 影响水化反应的因素：水灰比；溶液中Al2O3的浓度；水化温度。 水化产物：常温下的水化产物有 3、C矿的水化 水化过程:与C3A极为相似，但速度要慢。 影响因素：水灰比；温度；Al/Fe比。 水化产物： 4、玻璃体及其它矿物的水化 玻璃体的水化：玻璃体中的主要成分为CaO 、Al2O3 、Fe2O3，所以它的水化产物为C3AH6— C3FH6之间的固溶体，由于在玻璃体内含有少量的SiO2,MgO等，所以有部分水分子可能被SiO2代替，生成更复杂的固溶体水化石榴子石。温度越高，代替越多。 f- CaO : CaO+H2O= Ca(OH)2 f-MgO: MgO+H2O= Mg(OH)2 二、硅酸盐水泥的水化 水泥与水拌和后，就立即发生化学反应， C3S 、C3A、 C4AF很快与水反应， C3S水化生成C-S-H、 Ca(OH)2，同时CaSO4与含碱化合物也迅速溶解，因此在加水后的一短瞬间，填充在颗粒之间的液相已不再是纯水，而是含有各种离子的溶液，因而，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溶液中进行的，并且还会有K+ Na+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 ，水化过程实际上就是熟料解体——水化——水化产物凝聚——水泥石，开始是解体、水化占主导作用，以后是凝聚占主导作用。 （一）、水化反应 水泥和水后，首先石膏迅速溶于水中， C3A立即发生反应， C4AF 、C3S 也同时发生水化，但水化产物不是C-A-H，而是C3A与石膏反应： 石膏充足时，生成三硫型水化硫铝酸钙，俗称钙矾石，称为AFt相；（ C3A·3 CaSO4·32 H2O） 石膏耗尽，液相中还有C3A时，生成单硫型水化硫铝酸钙，称为AFm相；（ C3A·CaSO4·2 H2O） 如还有C3A则形成C3AH6 AFt：柱状或针状晶体，溶解度小，有助于提高早期强度，抗拉、抗折性能好，水化初期可起骨架作用，由C3A Aft体积增大2.5倍。 AFm：六方板状晶体，溶解度比AFt 大，体积增加小，强度不大，但接触各种SO42-后，会转变为AFt。引起很大的体积膨胀。 C4AF的水化：与C3A相似， 加水后首先形成水化硫铝酸盐和水化铁铝酸盐的固溶体： 3CaO · (Al2O3 · Fe2O3 )·3 CaSO4·32 H2O但形成速度比AFt慢； 当石膏量不足时，形成3CaO · (Al2O3 · Fe2O3 )·CaSO4·32 H2O； 如石膏耗尽则形成C3（A·F）H6 C3S、C2S的水化：基本上不受石膏的影响，与单矿物的水化基本一致，水化产物为C-S-H与Ca(OH)2 石膏的掺入主要是改变了C3A 、C4AF的水化 综上所述，水泥的水化反应过程如下： 水泥加水后， C3S 、C3A 、C4AF均很快水化，同时石膏迅速溶解，形成 Ca(OH)2与 CaSO4 的饱和溶液，水化产物首先出现六方板状的Ca(OH)2 与针状的AFt相以及无定形的C-S-H。之后，由于不断生成AFt相，SO42- 不断减少，继而形成AFm相及C-A-H晶体和C4（A·F）·晶体。 （二）、水化产物 常温下