建筑材料与检测水泥的水化特性及凝结硬化因素.pptx

建筑材料与检测水泥的水化特性及凝结硬化因素主讲老师：徐庆珍

案例导入某立窑水泥厂生产的硅酸盐水泥游离氧化钙含量较高，加水拌合后初凝时间仅35min，本属于废品。但放置一个月后，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。

水泥的水化反应及其特性硅酸盐水泥的水化：各种熟料与水发生化学反应，形成水化物并放出一定的热量，这种反应称为水化反应。C3S的水化。在水泥矿物中，硅酸三钙含量最高，它与水作用时，反应较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙及氢氧化钙。2（3CaO·SiO2）+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O（胶体）+3Ca(OH)2（晶体）C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢，水化放热量低。2（2CaO·SiO2）+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（晶体）

水泥的水化反应及其特性C3A的水化反应在水泥矿物中，铝酸三钙与水作用时，反应最快，水化放热量最多，生成水化铝酸钙及氢氧化钙。水化铝酸三钙为晶体，易溶于水，它在石灰饱和溶液中能与氢氧化钙进一步反应，生成水化铝酸四钙。C4AF的水化反应铁铝酸四钙与水作用时，反应快，水化放热量中等，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶。4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O（晶体）+CaO·Fe2O3·H2O（胶体）。

凝结硬化水泥凝结硬化从水泥加入适量的水调成水泥浆，经过一段时间，由于其本身发生了物理化学变化而逐渐变稠失去塑性，到开始具有强度的过程称为水泥的凝结。随后，変稠变硬的水泥浆产生明显强度，并逐渐发展成坚硬的石—水泥石，这一过程称为水泥的硬化。水泥的凝结和硬化是一个连续复杂的物理化学变化过程，不能截然分开。

凝结硬化根据水化反应速度的不同和主要物理化学变化的不同，可将水泥的凝结硬化大致分为四个阶段：初反应期：水泥加水拌和后，初始溶解和水化，水化反应首先从水泥颗粒表面开始，水化生成物迅速溶解于周围水体。潜伏期：凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长。凝结期：膜层破裂，水泥颗粒继续水化，水化的产物逐渐增多并发展成为网状凝胶体。硬化期：随着水化反应继续缓慢地进行，水化产物不断生成并填充在浆体的毛细孔中，随着毛细孔的减少，浆体逐渐硬化。

凝结硬化影响水泥凝结硬化的主要因素影响水泥凝结硬化的因素，除水泥熟料矿物成分及其含量外，还与下列因素有关。细度：细度指水泥颗粒的粗细程度。细度越大，水泥颗粒越细，比表面积越大，水化反应越容易进行，水泥的凝结硬化越快。石膏掺量：石膏掺量过多，水泥石硬化后，扔有一部分石膏与水化铝酸钙继续反应生成水化硫铝酸钙针状晶体，体积膨胀，水泥石强度降低，严重时会导致水泥体积安定性不良。

凝结硬化用水灰比：拌合水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰比。水灰比大，水泥颗粒越分散与水反应的速度越快，但水泥石中毛细孔越多，水泥石的强度越低。水泥水化反应理论用水量约占水泥质量的23%。温度和湿度：水泥的水化反应随温度升高，反应加快。水泥水化反应必须在潮湿的环境中才能进行，潮湿的环境能保证水泥浆体中的水分不蒸发，水化反应得以维持。养护时间（龄期）：水泥凝结硬化过程的实质是水泥水化反应不断进行的过程。水化反应时间越长，水泥石的强度越高。水泥石强度增长在早期较快，后期逐渐减缓，28d以后显著变慢。

解释案例：立窑水泥厂生产的硅酸盐水泥游离氧化钙含量较高，加水拌合后初凝时间仅35min，本属于废品。但放置一个月后，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。解析：该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分的煅烧温度较低。加水拌合后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，加速了其他熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，形成了凝聚结晶网结构，所以短时间凝结。水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌合水后，不会再出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其他水泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。

课程小结了解硅酸盐水泥的水化反应及其特性了解水泥的凝结、硬化的特性。

课程思考硅酸盐水泥能放到潮湿的环境中吗？