3.1.2硅酸盐水泥的凝结硬化（课件）-《建筑材料》同步教学（中国建筑工业出版社）

硅酸盐水泥的凝结硬化 凝结硬化的过程 凝结硬化的过程 水泥加水拌和后 初凝 终凝 硬化 水泥颗粒表面开始与水发生化学反应，逐渐形成水化物膜层，此时的水泥浆既有可塑性又有流动性。 凝结硬化的过程 随着水化反应的持续进行，化物增多、 膜层增厚，并互相接触连接，形成疏松的空间网络。此时，水泥浆体就失去流动性和部分可塑 性，但未具有强度。 水泥加水拌和后 初凝 终凝 硬化 凝结硬化的过程 水泥加水拌和后 初凝 终凝 硬化 当水化作用不断深入并加速进行，生成较多的凝胶和晶体水化物，并互相贯穿而使网络结构不断加强，终至浆体完全失去可塑性，并具有一定的强度。 凝结硬化的过程 水化反应进一步进行，水化物也随时间的延续而增加，且不断填充于毛细孔中，水泥浆体网络结构更趋致密，强度大为提高，并逐渐变成坚硬岩石状固体水泥石。 水泥加水拌和后 初凝 终凝 硬化 凝结硬化的过程 水泥加水拌和后 初凝 终凝 硬化 水泥的凝结与硬化： 变化的结果直接影响硬化水泥石的结构和水泥石的使用性能。 熟料矿物的水化反应 硅酸三钙 2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋3Ca（OH）2 硅酸二钙 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2 熟料矿物的水化反应 铝酸三钙 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O ==3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O(钙矾石) 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O 凝结硬化的过程 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。 水化初期 凝结硬化的过程 以水化硅酸钙（C－S－H）和氢氧化钙的快速形成为特征。 水化中期 凝结硬化的过程 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。 水化后期 水泥石的结构 A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）； B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）； C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）； D——未水化的水泥颗粒 水泥石的结构 水泥石的结构 凝胶体 晶体 孔隙 水 空气 未水化的水泥颗粒 …… 硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。 水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。 固相 液相 气相 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 熟料矿物组成 水泥细度： 水泥越细，水化作用的发展就越迅速越充分。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 石膏掺量： 加入适当的石膏（3%-5%）会起到良好的缓凝效果，还能提高水泥石的强度。 石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 水泥浆的水灰比 ： 指水泥浆中水与水泥的质量之比。 加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行。水泥浆凝结较慢，且空隙多，降低水泥石的强度。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 促凝剂： 提高早期强度。 缓凝剂： 延缓水泥的水化硬化。 外加剂 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 养护温度和湿度 温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。 当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。 釆用蒸汽养护是加速凝结硬化的方法之一。 冬季施工时，需要釆取保温等措施。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 水泥水化 必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。 保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 水化过程 01 02 水泥不可储存过久，水泥会和二氧化碳、水产生水化和碳化，强度下降。 水泥受潮 3-14天增长较快，28天后增长缓慢。 养护龄期 水泥使用时期 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 水化过程 水化过程还与水化时环境的温度和湿度有关。 混凝土工程在浇灌后2〜3周内必须 加强洒水养护，以保证水化时所必需的水分，使水泥得到充分水化。 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 影响水泥石结构强度的主要因素 水化时间 （龄期） 湿度 施工方法 (成型时的振实程度） 水灰比 水化环境的温度 凝结硬化的过程 水泥石的结构 影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 $$