《CS水化特性》課件

C3S：硅酸三鈣(50~70%)C2S：硅酸二鈣(18~30%)C3A：鋁酸三鈣(5~12%)C4AF：鐵鋁酸四鈣(5~8%)其中：硅酸鈣占70%以上另外還有石膏相（CaSO4）和游離氧化鈣（f-CaO）和堿相（K2O＋Na2O）等。硅酸鹽水泥熟料的礦物組成《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!1、C3S和C2S一、C3S、C2S和C3A的水化產(chǎn)物及特性(1)化學(xué)反應(yīng)C-S-H凝膠屬無(wú)定形體，不能用固定式表示?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!(2)C3S和C2S的水化產(chǎn)物《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!C-S-H凝膠的分類(lèi)：無(wú)確定組成，無(wú)定形的材料，產(chǎn)物的生成形態(tài)多變(4種)。微觀結(jié)構(gòu)名稱(chēng)形貌名稱(chēng)形成時(shí)間未名物開(kāi)始幾天Ⅰ型C-S-H(針狀)擴(kuò)散控制階段外部(產(chǎn)物)基體質(zhì)早期產(chǎn)物Ⅱ型C-S-H(網(wǎng)狀)誘導(dǎo)期期間內(nèi)部(產(chǎn)物)顯粒子Ⅲ型C-S-H(等大或扁平)中間階段，開(kāi)始2-3周后期產(chǎn)物Ⅳ型C-S-H(球狀)后階段，幾周-幾個(gè)月《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!水泥水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的pH臨界值C-S-HC-A-HAFt、AFmCH鋼筋鈍化膜10.411.410.712.2311.5A、CH的作用是水泥石的主要組成，是維持水泥石堿度的重要組成，是其他水泥水化產(chǎn)物穩(wěn)定存在的重要前提?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!石膏存在：C3A＋3CSH2(石膏)＋26H＝C6AS3H32

鈣礬石(AFt)

石膏不足：C6AS3H32＋2C3A＋4H＝3C4ASH12

單硫型硫鋁酸鹽(AFm)2、C3A(1)化學(xué)反應(yīng)《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!需要掌握的知識(shí)1、C3S、C2S與C3A的水化產(chǎn)物及特性；

2、C3S、C2S與C3A水化特性的區(qū)別；3、C3S的水化過(guò)程。AFm：六方薄板狀或不規(guī)則花瓣?duì)預(yù)Fm√

AFmAFm《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!2、

放熱量C3A＞C3S＞C4AF＞C2S(特別是早期)思考題：如何設(shè)計(jì)低水化熱硅酸鹽水泥？？？？？大體積混凝土冰《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!4、

耐化學(xué)侵蝕性C4AF＞C2S＞C3S＞C3A5、

體積收縮C3A＞C3S＞C4AF＞C2S需要掌握的知識(shí)1、C3S、C2S與C3A的水化產(chǎn)物及特性；

2、C3S、C2S與C3A水化特性的區(qū)別；3、C3S的水化過(guò)程?！?/p>

《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!利用量熱計(jì)來(lái)測(cè)量C3S加水后的水化放熱反應(yīng)用分析化學(xué)方法測(cè)定C3S漿體中液相內(nèi)的[Ca2+]的濃度和pH值用電子顯微鏡觀察水化產(chǎn)物的生成形態(tài)三、C3S的水化過(guò)程1、研究方法《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!硬化漿體的性能與水化早期漿體結(jié)構(gòu)形成密切相關(guān)，誘導(dǎo)期的終止時(shí)間與漿體的初凝時(shí)間相關(guān)，而終凝大致發(fā)生在加速期的終止階段。人們對(duì)于C3S早期水化進(jìn)行的大量研究，主要是圍繞著形成誘導(dǎo)期的本質(zhì)這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行的。3、C3S的水化誘導(dǎo)期產(chǎn)生機(jī)理《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!但20世紀(jì)80年代，人們用電子光學(xué)能譜儀觀察，發(fā)現(xiàn)C3S整個(gè)表面受水侵蝕的情況并不是均勻的，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才發(fā)育出可以觀察到的水化產(chǎn)物，致使保護(hù)膜理論受到懷疑?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!

但由于C3S仍在緩慢水化而使溶液中CH濃度繼續(xù)增高，當(dāng)達(dá)到一定的過(guò)飽和度時(shí)，CH析晶，雙電層作用減弱和消失，因而促進(jìn)了C3S的溶解，這時(shí)誘導(dǎo)期結(jié)束，加速期開(kāi)始?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!H.F.W.Taylor教授認(rèn)為：后期水化不是通過(guò)離子在溶液中擴(kuò)散，而是通過(guò)離子在固體中的移動(dòng)和重排來(lái)實(shí)現(xiàn)。

H+由液相進(jìn)入內(nèi)C-S-H，遷移至界面區(qū)，直至未水化的C3S表面，使硅酸鹽離子質(zhì)子化；界面區(qū)的Ca2+和Si4+向外遷移進(jìn)入液相，參與沉淀反應(yīng)，外產(chǎn)物繼續(xù)形成。界面區(qū)獲得H+，失去Ca2+和Si4＋，原子重新排列后形成C-S-H凝膠，界面不斷內(nèi)移?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!占水泥水化產(chǎn)物的70%；結(jié)晶度很差，是各維度上都非常細(xì)小的，屬于膠體尺寸范圍(小于1微米)的粒子組成。其是水泥基材料強(qiáng)度的來(lái)源和耐久性的保障。C-S-H凝膠《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!Ca(OH)2/CH鈣氧占漿體固體體積的20%~25%。層狀結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)層內(nèi)為離子鍵，結(jié)構(gòu)層之間為氫鍵，片狀晶體。由于CH的結(jié)構(gòu)和形狀，決定了它對(duì)水泥石的強(qiáng)度貢獻(xiàn)很少。其層間較弱的聯(lián)結(jié)，可能是水泥石受力時(shí)裂縫的發(fā)源地和侵蝕離子的快速通道?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!屬于層狀結(jié)構(gòu)，易于產(chǎn)生層狀解理，大量存在于集料與水泥石的界面，影響混凝土的強(qiáng)度和耐侵蝕性能(抗鋼筋銹蝕性能、抗碳化性能、抗溶蝕性能、體積變形性能等密切相關(guān))，被視為混凝土中的“薄弱環(huán)節(jié)”。B、CH的不利影響《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!AFtAFt：針棒狀晶體(2)C3A的水化產(chǎn)物AFt的形成常常伴隨著明顯的體積膨脹，水化期間，控制AFt的形成，由此產(chǎn)生的膨脹是補(bǔ)償收縮水泥的基本原理C-S-HAFtCH《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!1、

水化速度C3A＞C4AF＞C3S＞C2S

(24h：大約有65%的C3A水化，C3S水化50%左右)二、C3S、C2S與C3A水化的比較《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!3、

抗壓強(qiáng)度C3S＞C2S＞C3A＞C4AF在水泥混凝土中作用：C3S早期強(qiáng)度來(lái)源；C2S后期強(qiáng)度來(lái)源?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!硅酸鹽水泥的礦物組成中，C3S的質(zhì)量分?jǐn)?shù)占50-70%，是水泥的主要礦物，研究C3S的水化，可以模擬或指導(dǎo)水泥的水化。這也是科學(xué)研究中常用的研究方法（層析法）。水泥化學(xué)家把C3S水化模型作為水泥水化的模型。《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!2、C3S的水化過(guò)程誘導(dǎo)前期：加水后立即發(fā)生急劇化學(xué)反應(yīng)，但持續(xù)時(shí)間較短，在15min.內(nèi)結(jié)束。誘導(dǎo)期：反應(yīng)速率極其緩慢，持續(xù)2~4h（水泥漿體保持塑性）。初凝時(shí)間基本相當(dāng)于誘導(dǎo)期的結(jié)束。加速期：反應(yīng)重新加快，反應(yīng)速率隨時(shí)間而增大，出現(xiàn)第二個(gè)放熱峰。在達(dá)到峰頂時(shí)本階段即告結(jié)束（4~8h），此時(shí)終凝時(shí)間已過(guò)，水泥石開(kāi)始硬化。減速期：水化衰減期，反應(yīng)速率隨時(shí)間下降的階段（12~24h），水化作用逐漸受擴(kuò)散速率控制。穩(wěn)定期：反應(yīng)速率很低，反應(yīng)過(guò)程基本趨于穩(wěn)定，水化完全受擴(kuò)散速率控制?！禖S水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!C3S在水化初期形成的水化物的Ca/Si高，逐漸在未水化的C3S周?chē)纬梢粋€(gè)致密的保護(hù)膜層，從而阻礙了C3S的進(jìn)一步水化，使放熱速率變慢，Ca2+向液相中溶出的速率降低，并導(dǎo)致誘導(dǎo)期開(kāi)始。當(dāng)初始水化物由于相變等原因轉(zhuǎn)化為滲透性較好的二次水化物時(shí)，致使保護(hù)層區(qū)的滲透率提高，因而水及溶出離子又逐漸通過(guò)膜層而使水化速率加快，導(dǎo)致誘導(dǎo)期結(jié)束而進(jìn)入加速期。（1）保護(hù)膜假說(shuō)（H.N.Stein等）《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!（2）富硅雙電層和Zeta電位理論(Skalny&Young)當(dāng)C3S與水接觸后在C3S表面有晶格缺陷的部位即發(fā)生水解，使Ca2+和OH-進(jìn)入溶液，溶液中的Ca2+被該表面吸附而形成雙電層，它導(dǎo)致C3S溶解受阻而出現(xiàn)誘導(dǎo)期。在C3S粒子表面形成一個(gè)缺鈣的富硅層《CS水化特性》課件共26頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!C3S的中期水化