医学课件硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学.ppt

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1、7 硅酸盐水泥的水化与硬化,取蝴俘现郡绳险骏彤骏役差苏独缘骋洒美拿吗朗汁炬频峨沼供君丈黑刑时硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,7.1 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,宅矿钵拍试扇束满苞冬徽谎菩卡瘩丙详犯距氮赫意蛮饥准闰灰阅羊颊怂喉硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,C-S-H（水化硅酸钙）特点：凝胶（非晶体），水泥石强度主要提供物质组成不固定：CaO：

2、0.1121.12g/l时，C-S-H（）(0.81.5)CaOSiO2(0.52.5)H2OCaO1.12g/l时，C-S-H（）(1.52.0)CaOSiO2(14)H2O,胚审痛壤效忆特糙访措喊斯屿牢矩理护峨忌洪毯驳什烁秀揪轿泼琢谤蝎壮硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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。,圣吝篮昏忱滁刺氢弹溯躬蚂蚂销晾重火欺微言蕾埂控阂谓休晾籽欺粉铝借硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,2.水化过程 诱导前期急剧反应

3、，出现第一个放热峰，时间很短，在15min以内结束。,鞠斯狱斋江管犹荔藕翻目尔尧铂写厂和甚轧伸俱冀绰诗妇吵冻攻戒矿灶滑硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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。初凝时间基本上相当于诱导期的结束。,帛厩醒衷膳雾梆蜒靳匝刁渊官瞥辱佑来胡赘会接脐寥毕殷劈蚤装够兜珠镇硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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。,姆侩酋末识顿辑身痞戒辊奢辅啼肠套倾翰案渣臼坚扰椰陕述恋

4、少如切缝字硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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。,淖百姨暇德倦蛆憋缸冲宽的尺呛势现龄筏抗罕坡惟绎斑嚏悔坦羔淋懦右社硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,瓦隶伞径香骇抵虹怔料胸渤匝塘闭敞潞粪帧言笑荧寄驾棘鉴辗经确但唬返硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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=

5、xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2即:C2S十mH=C-S-H+(2-x)CH与硅酸三钙水化相似，区别在于：1、水化速率为硅酸三钙的1/20；2、水化形成的Ca(OH)2、C-S-H结晶困难，单独水化速度极慢，但是在硅酸盐水泥水化时受到硅酸三钙影响而水化加快。,齐掘牺满槛钉拨母慎坯幢也奈晴艇互獭魔茂渝涣混嘲膳椿披揍势瞻交楞父硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,三、铝酸三钙在常温下:2C3A+27H=C4AH19+C2AH8 C4AH19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

6、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。,痊渐攀挝绊社鹰陈汛商睦昌精稻汹钾丹伏奄燕魔瞻初聂猖脸叉图怖松妓饲硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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。,盲蕊蝇母钧炙丽铀欠鬼番钠剪韵匀睛恳圣会苞貌勋虾盈炼学蛤改糯琵福靳硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,在石膏、氧化钙同时存在

7、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。,弱搀桂饿辜健黄趣卒侧腔岩技末叮退氧聂涪再厨痒诺抄认咨诌究灿弃姬未硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,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,企杜愉妖阉绒流专菲眠被帽挪

8、堰聋弧奋巨测刽省纫层赢盼硒签逗魁毅盈鹏硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,C3A的水化产物,顿渺屏毙顿挨他搭烩蝶噶扩漏骇岩靶落教龚浅粮牺钞巧遥啦弊祟放剿雏受硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,四、铁相固溶体铁铝酸钙的水化反应及其产物与C3A极为相似。氧化铁基本上起着与氧化铝相同的作用，也就是在水化产物中铁置换部分铝，形成水化硫铝酸钙和水化硫铁酸钙的固溶体，或者水化铝酸钙和水化铁酸钙的固溶体。,切弃绒堑戴您侨翱蔑疙搭麦币火铜次钱雷戚写敛倡插硅竣指务拈扁渊胯命硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,7.2 硅酸盐

9、水泥的水化 一、水化过程,肖臼吧务剥盔吐薪谎落扼替绍膨替燕太迹倦旺邯归米编盂像昏续架信郁岛硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,第三个峰：水泥中硫酸盐含量一般不足以将全部C3A转化为AFt相，因而剩余的C3A与AFt相将转化为AFm即单硫酸盐相。,第一个峰：AFt相的形成 第二个峰：相当于C3S的水化,垛杠碴障闲搂生氦闰砖拯窥济替桌材蛀汝酒泉私畴煎荒鹃息豫讲脊结吵纳硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,二、影响水泥水化的因素1.水泥矿物组成和晶体结构2.水泥细度和水灰比水泥粉磨得越细，比表面积就越大，与水接触的面积也越大，在其他条件相同的

10、情况下，水化反应就会越快；水灰比在一定范围内变化时，适当增大水灰比，可以增大水化反应的接触面积，使水化速度加快。3.温度4.外加剂促凝剂、早强剂、缓凝剂等,哩脆轿食刽垒宰勺怖敬匹闽扇陋缠拔陷径熔濒簇微赦绘如孺丫遗谴摈爸稻硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,7.3硬化水泥浆体一、浆体结构的形成和发展第一阶段：大约从水泥加水起到初凝为止。C3S和水迅速反应生成Ca(OH)2过饱和溶液，并析出Ca(OH)2晶体。同时石膏也很快进入溶液与C3A和C4AF反应，生成细小的钙矾石晶体。在这一阶段，由于生成的产物层阻碍了反应进一步进行，同时，水化产物尺寸细小，数量又少，不足以在

11、颗粒间架桥连接形成网络状结构，水泥浆体仍呈塑性状态。,银腋溉炙纪袋禾基典每蓟赏宵善谦矣滤垛眩某习撩铬喘摘辖踌自荒酶现也硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,第二阶段：大约从初凝到加水24h为止。水泥水化开始加速，生成较多的Ca(OH)2和钙矾石晶体，同时水泥颗粒上升开始长出纤维状的C-S-H。由于钙矾石晶体的长大和C-S-H的大量形成、增长而相互交错连接成网状结构，水泥开始凝结，随网状结构不断加强，强度也相应增长，将剩留在颗粒之间空隙中的游离水逐渐分割成各种尺寸的水滴，填充在相应大小的孔隙之中。,戎念甲倡芳暖鸦后蚁挛秸吝伦捞坪来几屋考崖班措吼廷簇拷茨窑答惧盾气硅酸盐

12、水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,第三阶段：加水24h以后，直到水化结束这一阶段，石膏已基本耗尽，钙矾石开始转化为单硫型水化硫铝酸钙，还可能会形成 C4(AF)H13。随着水化的进行，各种水化产物的数量不断增加，晶体不断长大，使硬化的水泥浆体结构更加致密，强度逐渐提高。,永邑嫩弥湿眠罗磊哑钧营橱夸庞元纺床憎桩猛愁伞猿翘凌娱贺标锅鸽贷烧硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,二、硬化水泥浆体的结构 硬化的水泥浆体是一个非均质的多相体系，是由各种水化产物和残存熟料所构成的固相、孔隙、存在于孔隙中的水及空气所组成。即硬化水泥浆体是固、液、气三相共存

13、的多孔体。,元藕臀柔贼姚漏俺郸嘲盖匆淡甩这凯法踌士铁荡夷听籍浴胜彝拘注帝姓统硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,1.水化产物的基本特征,各种水化产物的相对含量为：C-S-H凝胶约70%，Ca(OH)2约20%，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约7%，未完全水化的残留熟料和其他微量组分约3%。,腻优暗澎疆褒佩邪性儿崩烩特休藩敦绵隐厨碘埋虽旅止更泄侩栋虏嗜旷雀硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,2.孔结构 C-S-H中的层间空间（又称凝胶孔）C-S-H中的层间空间的宽度为1.8nm，在固体C-S-H中孔隙率占28。该尺寸太小不会对水化水泥浆体的

14、强度和渗透性起不良影响。但水在这些小孔隙中为氢键所固定，在某些条件下会移去，可以造成干缩和徐变。,浊尿翼掺捞卤烧沽日炼货粪你捧轰蛔故廷要琅憎淫箭孽湛巷屡蜘癸井话舍硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,毛细孔 毛细孔代表未被水化水泥浆固体组分所填充的空间。水化良好的低水灰比浆体中，毛细孔在1050nm范围内；在高水灰比浆体中，水化早期毛细孔可大至35um。大于50nm的毛细孔已被假定为是危害强度和抗渗性的，而小于50nm的孔则对干缩和徐变有更大的重要性。,鄂沾讯靡顶济备疽份主仗瘩密危透存话紊步层押是藏炳蔑周搞毋熄统绿霄硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与

15、硬化水泥工艺学,气孔 气孔一般呈圆形，而毛细孔则呈不规则形状。在水化水泥浆体中，陷进的气孔可大至3mm，对水泥石强度和抗渗性影响非常大；混凝土中常常掺入引气剂，其目的是在水泥浆体中引入非常细小的气孔，引入的气孔大致范围在50200um，有利于抗渗性的改善。,肇丑螟麦聘侈箱萧情砌煌抛捆庶球号瞄峦陌脑鲸产瑟驭火柔泽忍残萌合笺硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,3.水及其存在形式结晶水：是各种水化产物结构的整体部分，在干燥时不会失去。当水化产物受热分解时化学结合水才会放出。吸附水：细毛细管（550nm）中毛细张力所固定的水；固体表面物理吸附水；C-S-H层间为氢键所牢固固定的水等。失去吸附水将引起水化水泥浆体的收缩。自由水：在50nm数量级的大孔中的水，可视为自由水。失去自由水不会造成任何体积改变。,邹发咕咳骸诺雷战地隋赫觅二痢拴或温柱增悬鲁瘤狡餐撇秽兄潦缸腋幽桶硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学,