硅酸盐水泥的水化与硬化.ppt

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：·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，孔隙率没显著下降。·第二阶段：大约从初凝到24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，网状结构不断致密，强度不断增长。·第三阶段：24小时后到水化结束，孔隙率不断减小，结构致密，强度增加。第31页，共59页，星期日，2025年，2月5日·统一观点：P145·水泥的水化反应开始为化学反应所控制，随着水化产物层的增厚，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。第32页，共59页，星期日，2025年，2月5日三.硬化水泥浆体的组成与结构硬化水泥浆体是一非均质的多相体系，由各种水化产物和残存熟料所构成的固相以及存在于孔隙中的水和空气所组成，是固-液-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材相似，故又称为水泥石。第33页，共59页，星期日，2025年，2月5日·水泥石的组成:结晶程度较差的凝胶C-S-H：70%结晶程度较好的Ca(OH)2：20%固相结晶程度较好的AFm、AFt：7%及水化铝酸钙等晶体未水化残留熟料和其它微量组份：3%毛细孔：未被外部水化产物填充孔隙凝胶孔：凝胶微孔水：100%孔内全为水第34页，共59页，星期日，2025年，2月5日硬化水泥浆体主要水化产物的基本特征名称密度结晶程度形貌尺寸μΜ鉴别手段C-S-H2.3～2.6极差纤维状、网络状、皱箔状等大颗粒1×0.1扫描电镜氢氧化钙2.24良好六方板状0.01～0.1mm光学显微镜扫描电镜钙矾石1.75好带棱针状10×0.5光学显微镜扫描电镜单硫型水化硫铝酸钙1.95尚好六方薄片状不规则花瓣状1×1×0.1扫描电镜第35页，共59页，星期日，2025年，2月5日硬化水泥浆体的结构：水泥石由水泥凝胶、吸附在凝胶孔内的凝胶水、Ca(OH)2等结晶相、未水化的水泥颗粒、毛细孔及毛细孔水所组成。第36页，共59页，星期日，2025年，2月5日三、孔的结构特征1、孔的产生：矿物完全水化：理论W/C=0.2-0.6实际砂浆：W/C=0.5（国标实验）所以：实际加水远远大于理论加水：多余水变成固相体积孔隙2、孔的形成及影响24小时后：70-80%孔小于100nm孔直径大于100nm（大毛细孔）：强度降低凝胶孔小于100nm越多：强度越高3、孔的分类（见P199表8-9）第37页，共59页，星期日，2025年，2月5日四.水及其存在形式◆按结合牢固程度分为：结晶水：强结晶水：以OH-状态存在弱结晶水：以水分子状态存在吸附水：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，可分为凝胶水及毛细水。自由水：游离水存在于粗大孔隙内，易去除，应尽量减少。存在：＞100nm孔中第38页，共59页，星期日，2025年，2月5日◆按是否可蒸发分为蒸发水：可用降气压，升温度等方法使之干燥（自由水、吸附水）是所有孔隙体积的量度。非蒸发水：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的量度，即水化程度的量度。第39页，共59页，星期日，2025年，2月5日从上述讨论可知：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的水，称为凝胶体，另一部分是较大的毛细孔。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，强度越高，反之，毛孔越多，强度越低。第40页，共59页，星期日，2025年，2月5日熟料矿物对水泥性质的影响矿物名称特性强度发展水化热耐腐蚀能力早期后期C3S大大中中C2S小大小大C3A大小大小