7 硅酸盐水泥的水化与硬化 水泥工艺学

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,7 硅酸盐水泥的水化与硬化,1,7.1 熟料矿物的水化,一、硅酸三钙,1.C,3,S的水化反应,3CaOSiO,2,+nH,2,O =x CaOSiO,2,yH,2,O+（3-x）Ca(OH),2,即:,C,3,S+nH = C-S-H +（3-x)CH,式中 x表示钙硅比（C/S）,n表示结合水量,2, 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：0.1121.12g/l时，,C-S-H（）,(0.81.5)CaOSiO,2,(0.52.5)H,2,O,CaO1.12g/l时，,C-S-H（）,(1.52.0)CaOSiO,2,(14)H,2,O,3, 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。,4,2.水化过程, 诱导前期,急剧反应，出现第一个放热峰，时间很短，在15min以内结束。,5, 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。,6, 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。,7, 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。,8,9,二、硅酸二钙,型硅酸二钙的水化过程和C,3,S极为相似，-C,2,S的水化反应可采用下式表示:,2CaOSiO,2,+mH,2,O=xCaOSiO,2,yH,2,O+(2-x)Ca(OH),2,即:,C,2,S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。,10,三、铝酸三钙,在常温下:,2C,3,A+27H=C,4,AH,19,+C,2,AH,8,C,4,AH,19,在低于85%的相对湿度时，即失去6摩尔的结晶水而成为C,4,AH,13,。C,4,AH,19,、C,4,AH,13,和C,2,AH,8,均为六方片状晶体，在常温下处于介稳状态，有向C,3,AH,6,等轴晶体转化的趋势。,11,在液相的氧化钙浓度达到饱和时，,C,3,A + CH +12H = C,4,AH,13,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C,4,AH,13,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。,12,在石膏、氧化钙同时存在的条件下 ：,C,4,AH,13,+3C H,2,+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C,3,A表面沉淀形成致密的保护层，阻碍了水与C,3,A进一步反应，因此降低了水化速度，避免了急凝。,13,当C,3,A尚未完全水化而石膏已经耗尽时：,C,3,A水化所成的C,4,AH,13,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,）,+ 2C,4,AH,13,=3 +2CH+20H,14,C,3,A的水化产物,CaSO,4,2H,2,O/C,3,A,（摩尔比）,水化产物,3.0,AFt,1.03.0,AFt + AFm,1.0,AFm,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。,28,