7硅酸盐水泥的水化与硬化水泥工艺学

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1、7 硅酸盐水泥的水化与硬化 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 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)CaOSiO2(0.52.5)H2O CaO1.12g/l时，C-S-H（）(1.52.0)CaOSiO2(14)H2O 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

2、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。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。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。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。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。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

3、表示:2CaOSiO2+mH2O=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。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。在液相的氧化钙浓度达到饱和时，

4、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。在石膏、氧化钙同时存在的条件下：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。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 C3A的水化产物CaSO42H2O/C3A（摩尔比）水化产物3.0AFt1.03.0AFt +AFm1.0AFm50nm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。