硅酸鹽水泥的水化硬化及性能

關(guān)于硅酸鹽水泥的水化硬化及性能12本章提要：7.1熟料礦物的水化7.2硅酸鹽水泥的水化7.3水泥石7.4硅酸鹽水泥的性能水化產(chǎn)物水化速率第2頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天3水化速率（rateofhydration)是指單位時(shí)間內(nèi)水泥的水化程度或水化深度。水化程度是指一定時(shí)間內(nèi)已水化的水泥量與完全水化量的比值，以百分率表示。水化深度是指水泥顆粒外表面水化層的厚度，一般以微米表示。第3頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天4硅酸鹽水泥的水化和硬化

水泥用適量的水拌和后，形成能粘結(jié)砂石集料的可塑性泥漿，隨后逐漸失去塑性而凝結(jié)硬化為具有一定強(qiáng)度的石狀體。同時(shí)，伴有水化放熱、體積變化和強(qiáng)度增加。本節(jié)導(dǎo)入：硅酸鹽水泥的性能

凝結(jié)時(shí)間、強(qiáng)度、水化熱、泌水性、耐久性等。第4頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天5

7.1熟料礦物的水化

7.1.1硅酸三鈣的水化常溫下水化反應(yīng)式:3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2

簡(jiǎn)寫(xiě)為：C3S+nH=C-S-H+(3-x)CH式中x--表示鈣硅比（C/S），n--表示結(jié)合水量；C-S-H為水化硅酸鈣凝膠，CH為氫氧化鈣。水化時(shí)的C/S和H/S摩爾比在較大范圍內(nèi)變化。C-S-H凝膠其組成與它所處的液相Ca(OH)2濃度有關(guān)。第5頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天6當(dāng)溶液的CaO濃度小于1mmol/L時(shí)，生成氫氧化鈣和硅酸凝膠；當(dāng)溶液的CaO濃度為1~2mmol/L時(shí)，生成水化硅酸鈣和硅酸凝膠；當(dāng)溶液的CaO濃度為2~20mmol/L時(shí)，生成C/S為0.8~1.5的水化硅酸鈣，組成（0.8~1.5)CaO·SiO2·（0.5~2.5)H2O，稱(chēng)C-S-H（Ⅰ）。當(dāng)溶液的CaO濃度大于20mmol/L時(shí)，生成髙堿度C/S為1.5~2.0的水化硅酸鈣，（1.5~2.0)CaO·SiO2·（1~4)H2O，稱(chēng)C-S-H（Ⅱ）。7.1熟料礦物的水化

7.1.1硅酸三鈣的水化薄片狀纖維狀第6頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天7※硅酸三鈣水化放熱速率－時(shí)間曲線(xiàn)為五個(gè)階段：誘導(dǎo)前期（初始水解期）；誘導(dǎo)期（靜止期或潛伏期）；加速期；衰減期；穩(wěn)定期。7.1熟料礦物的水化

7.1.1硅酸三鈣的水化C3S水化放熱速率和Ca2+濃度變化曲線(xiàn)第7頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天8誘導(dǎo)前期：初始水解，離子進(jìn)入溶液誘導(dǎo)期：繼續(xù)溶解，早期C-S-H形成加速期：水化產(chǎn)物形成與生長(zhǎng)衰減期：水化產(chǎn)物繼續(xù)生長(zhǎng)，微結(jié)構(gòu)發(fā)展穩(wěn)定期：微結(jié)構(gòu)逐漸密實(shí)7.1熟料礦物的水化

7.1.1硅酸三鈣的水化第8頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天9

β－C2S的水化與C3S相似，但水化速度慢。常溫下水化反應(yīng)式:2CaO·SiO2+mH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH2)

簡(jiǎn)寫(xiě)為：C2S+mH=C-S-H+(2-x)CH形成的水化硅酸鈣在C/S和形貌與C3S水化產(chǎn)物都無(wú)大的區(qū)別。

7.1熟料礦物的水化

7.1.2硅酸二鈣的水化第9頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天10

鋁酸三鈣的水化迅速，放熱快。常溫下水化反應(yīng)式:2(3CaO·Al2O3)+27H2O=4CaO·Al2O3·19H2O+2CaO·Al2O3·8H2O

簡(jiǎn)寫(xiě)為：2C3A+27H=C4AH19+C2AH8C4AH19在低于85％相對(duì)濕度下會(huì)失去6個(gè)結(jié)晶水成C4AH13。

C4AH13和

C2AH8皆為六方片狀晶體，常溫下處于介穩(wěn)狀態(tài)，有向C3AH6等軸晶體轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，即：C4AH13+C2AH8=2C3AH6+9H

上述反應(yīng)隨溫度升高而加速，而C3A本身的水化熱很高，所以極易按上式轉(zhuǎn)化。7.1熟料礦物的水化

7.1.3鋁酸三鈣的水化第10頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天11在液相CaO濃度達(dá)到飽和時(shí)，C3A還可能依下式水化：3CaO·Al2O3+Ca(OH)2+12H2O=4CaO·Al2O3·13H2O

即C3A+CH+12H=C4AH13

產(chǎn)生的C4AH13足以阻礙顆粒的相對(duì)移動(dòng)，一般認(rèn)為這是使?jié){體產(chǎn)生瞬時(shí)凝結(jié)的一個(gè)主要原因。7.1熟料礦物的水化

7.1.3鋁酸三鈣的水化第11頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天127.1熟料礦物的水化

7.1.3鋁酸三鈣的水化C3A的水化產(chǎn)物第12頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天13在有石膏的情況下，C3A水化的最初基本反應(yīng)是：3CaO·Al2O3+3(CaSO4·2H2O)+26H2O=3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

即C3A+3CH2+26H=C3A·3C·H32C3A·3C·H32----鈣礬石(ettringite)。由于其中的鋁可被鐵置換而成為含鋁、鐵的三硫型水化硫鋁酸鈣相。故常用AFt表示。7.1熟料礦物的水化

7.1.3鋁酸三鈣的水化第13頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天14若石膏在鋁酸三鈣完全水化前耗盡，則鈣礬石與鋁酸三鈣作用轉(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣（AFm)。C3A·3CS·H32+2C3A+4H=3(C3A·CS·H12)若石膏摻量極少，在所有礬鈣石轉(zhuǎn)變成單硫型水化硫鋁酸鈣后，還有硅酸三鈣，那就形成C3A·CS·H12和C4AH13的固溶體。7.1熟料礦物的水化

7.1.3鋁酸三鈣的水化第14頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天15鐵相固溶體的水化，以C4AF為代表，也可用Fss表示。水化較C3A略慢，水化熱較少，單獨(dú)水化時(shí)不會(huì)引起快凝。水化過(guò)程與C3A相似：

C4AF＋4CH+22H=2C4(A,F)H13在20℃以上，六方片狀C4(A,F)H13要轉(zhuǎn)變成C3(A,F)H6。當(dāng)溫度高于50℃時(shí)，C4AF直接水化成C3(A,F)H6。摻有石膏時(shí)水化反應(yīng)與C3A大致相同。當(dāng)石膏充分時(shí)，形成鐵置換過(guò)的礬鈣石固溶體C3(A,F)·3CS·H32。而石膏不足時(shí)，則形成單硫型固溶體。同樣有兩種晶型轉(zhuǎn)化過(guò)程，在石灰飽和溶液中，石膏使放熱緩慢。7.1熟料礦物的水化7.1.4鐵相固溶體的水化第15頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天16硅酸鹽水泥由多種熟料礦物和石膏組成，加水后石膏要溶解于水，水泥粒子立即與水反應(yīng)發(fā)生溶解，使純水立即變?yōu)楹卸喾N離子的溶液。

※水泥的主要水化產(chǎn)物是氫氧化鈣、C-S-H凝膠、水化硫鋁酸鈣、水化硫鋁（鐵）酸鈣、水化鋁酸鈣及水化鐵酸鈣等。

※水泥水化過(guò)程簡(jiǎn)單分為三個(gè)階段：鈣礬石形成期、C3S水化期和結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期。7.2硅酸鹽水泥的水化第16頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天177.2硅酸鹽水泥的水化水化產(chǎn)物的基本特征第17頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天187.2硅酸鹽水泥的水化7.2.1硅酸鹽水泥的水化過(guò)程鈣礬石形成期

C3S水化期結(jié)構(gòu)形成和發(fā)展期第18頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天19（1）熟料的礦物組成四種礦物的水化速率順序?yàn)椋篊3A＞C3S＞C4AF＞C2S

（2）水灰比水灰比大則水泥顆粒能高度分散，水與水泥接觸面大，因此水化率快。但水灰比大，占空間大，水泥凝結(jié)慢，強(qiáng)度低。

（3）細(xì)度水泥越細(xì)，與水接觸面大水化快。細(xì)度細(xì)，晶格缺陷多利于水化。過(guò)細(xì)，早期強(qiáng)度提高，對(duì)后期強(qiáng)度沒(méi)益處。認(rèn)為粒徑小于40μm，水化活性較高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理。7.2硅酸鹽水泥的水化7.2.2影響水化的因素第19頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天20（5）外加劑常用外加劑(admixture)有促凝劑、促硬劑、延緩劑等。絕大多數(shù)無(wú)機(jī)電解質(zhì)都有促進(jìn)水泥水化的作用。如CaCl2增加Ca2+濃度，加快氫氧化鈣結(jié)晶，縮短誘導(dǎo)期。大多數(shù)有機(jī)外加劑對(duì)水化有延緩作用，最常使用的是各種木質(zhì)素磺酸鹽。（4）養(yǎng)護(hù)溫度水泥水化反應(yīng)也遵循一般的化學(xué)反應(yīng)規(guī)律，溫度提高，水化加快，特別對(duì)水泥早期水化速率影響更大，但水化程度的差別到后期逐漸減小。7.2硅酸鹽水泥的水化7.2.2影響水化的因素第20頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天21硬化水泥漿體是一個(gè)非均質(zhì)的多相體系，由各種水化產(chǎn)物和殘存熟料所構(gòu)成的固體，以及存在于孔隙中的水和空氣所組成，是固－液－氣三相多孔體。它具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率，外觀(guān)和其它性能與天然石材相似，所以通常稱(chēng)作水泥石。7.3水泥石水泥石（hardenedcementpaste)第21頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天227.3水泥石7.3.1水泥石中的孔

水泥石是一個(gè)多相多孔體系，因而水泥石內(nèi)部固相表面的性質(zhì)及其比表面積的大小，固相之間的孔隙數(shù)量及孔徑的大小和分布、形態(tài)等對(duì)水泥石的物理力學(xué)性質(zhì)如強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性等有重要影響。第22頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天23

孔的分類(lèi)方法7.3水泥石7.3.1水泥石中的孔第23頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天24水泥石中水分形態(tài)的分類(lèi)按水與固相組分的相互作用：結(jié)晶水吸附水自由水從實(shí)用角度出發(fā)：蒸發(fā)水非蒸發(fā)水7.3水泥石7.3.2水泥石中的水第24頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天257.4硅酸鹽水泥性能◆凝結(jié)時(shí)間◆強(qiáng)度◆體積變化及水化熱◆耐久性

習(xí)題：硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)有哪些，為何要作出限定或要求？

第25頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天26凝結(jié)時(shí)間：水泥從拌水開(kāi)始到失去流動(dòng)性，即從可塑性狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間?！癯跄龝r(shí)間：從加水拌和起，到水泥漿體開(kāi)始失去可塑性所需時(shí)間。●終凝時(shí)間：從加水拌和起，到水泥漿體完全失去可塑性并開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)度所需時(shí)間。

◆凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定

國(guó)家規(guī)定用維卡儀測(cè)定初凝和終凝時(shí)間。7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間第26頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天加水開(kāi)始失去可塑性完全失去可塑性初凝時(shí)間終凝時(shí)間硬化漿體強(qiáng)度增長(zhǎng)硬化凝結(jié)與硬化是同一過(guò)程中的不同階段：凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿失去流動(dòng)性而具有一定的塑性強(qiáng)度；硬化表示水泥漿體固化后所建立的結(jié)構(gòu)，具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。第27頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天287.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間凝結(jié)時(shí)間的重要意義：

若初凝時(shí)間太短，往往來(lái)不及進(jìn)行施工，水泥漿體就已變硬。

若終凝時(shí)間太長(zhǎng)，未產(chǎn)生足夠大的強(qiáng)度，則影響施工的速度。因此，應(yīng)有足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)保證混凝土的攪拌、輸送、澆注、成型等操作的順利完成；同時(shí)還應(yīng)盡可能短的時(shí)間加快脫模及施工進(jìn)度，以保證工程的進(jìn)展。第28頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天29凝結(jié)時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：我國(guó)硅酸鹽水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175—2007規(guī)定：

初凝不得早于45min（≥45min）

終凝不的遲于390min（≤6.5h）

7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間第29頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天30影響凝結(jié)時(shí)間的因素：

凡是影響水化速度的各種因素，基本上也同樣影響水泥的凝結(jié)速度。但水化和凝結(jié)又有一定的差異。影響水泥凝結(jié)速度的主要因素，有熟料礦物組成、水泥細(xì)度、水灰比、養(yǎng)護(hù)溫度和外加劑等。7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間第30頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天31影響凝結(jié)時(shí)間的因素：7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間

◆礦物組成

熟料礦物28天的水化速度大小順序?yàn)椋?/p>

C3A＞C3S＞C4AF＞C2S

水泥的凝結(jié)速度既與熟料礦物水化難易有關(guān)，又與各礦物的含量有關(guān)。

決定凝結(jié)速度的主要礦物為C3A和C3S，快凝是由C3A造成的，而正常凝結(jié)則是受C3S制約的。

第31頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天32影響凝結(jié)時(shí)間的因素：7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間◆水泥細(xì)度

水泥粉磨越細(xì)，其比表面積就越大，晶體產(chǎn)生扭曲、錯(cuò)位等缺陷越多，水化速度越快，凝結(jié)越迅速；反之凝結(jié)越慢。

第32頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天33影響凝結(jié)時(shí)間的因素：7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間◆水灰比（W/C）水灰比越大，水化越快，凝結(jié)反而變慢。這是因?yàn)榧铀窟^(guò)多，顆粒間距增大，水泥漿體結(jié)構(gòu)不易緊密，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難以形成的緣故。水灰比過(guò)大時(shí)，會(huì)使水泥石結(jié)構(gòu)中孔隙太多，降低其強(qiáng)度，故水灰比不宜太大。第33頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天34影響凝結(jié)時(shí)間的因素：7.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間◆養(yǎng)護(hù)溫度

溫度升高，水化加快，凝結(jié)時(shí)間縮短，反之則凝結(jié)時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)。◆外加劑

緩凝劑：延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間

促凝劑：縮短凝結(jié)時(shí)間影響水泥的凝結(jié)快慢因素是多方面的，最主要是C3A，因此在水泥生產(chǎn)中通常是摻入適量外加劑來(lái)控制水泥的凝結(jié)時(shí)間。石膏是常用的一種緩凝劑。有時(shí)，根據(jù)需要也摻入其他調(diào)凝外加劑。第34頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天357.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間石膏的作用及其適宜摻量的測(cè)定：※石膏的作用

可以控制水泥的水化速度、調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間。

改善水泥的性能。如提高早期強(qiáng)度，降低干縮變形，改善耐久性等。

主要作用是調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間。第35頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天367.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間石膏的作用及其適宜摻量的測(cè)定：※石膏的緩凝機(jī)理

水泥中摻加適宜石膏時(shí)，Ｃ3Ａ在石膏--石灰的飽和溶液中，生成溶解度極低的三硫型水化硫鋁酸鈣（AFt），又稱(chēng)鈣礬石。棱柱狀的小晶體生長(zhǎng)在水泥顆粒表面，形成覆蓋層或薄膜，阻滯了水分子及離子的擴(kuò)散，降低了水化速度，延長(zhǎng)了凝結(jié)時(shí)間，防止了快凝現(xiàn)象發(fā)生。第36頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天377.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間石膏的作用及其適宜摻量的測(cè)定：※快凝現(xiàn)象在C3A含量較高，或石膏等緩凝劑摻量過(guò)少時(shí)，硅酸鹽水泥加水拌和后，C3A迅速反應(yīng)，很快生成大量片狀的水化鋁酸鈣（C4AH13），并相互連接形成松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)不可逆的固化現(xiàn)象，又稱(chēng)為“速凝”或“閃凝”。產(chǎn)生這種不正常快凝時(shí)，漿體迅速放出大量熱，溫度急劇上升。

第37頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天387.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間石膏的作用及其適宜摻量的測(cè)定：◆石膏最佳摻量的確定式中Sc——水泥中最佳SO3摻量，%；

Sg——石膏中SO3含量，%。水泥中最佳SO3摻量是指在凝結(jié)時(shí)間正常區(qū)域內(nèi)，各齡期抗壓強(qiáng)度為最高值，其他性能也為良好時(shí)的SO3摻量。第38頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天397.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間第39頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天407.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間假凝現(xiàn)象：假凝是指水泥加水拌和后，在幾分鐘內(nèi)即迅速凝結(jié)變硬，經(jīng)劇烈攪拌后，又重新恢復(fù)塑性的現(xiàn)象。第40頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天417.4硅酸鹽水泥性能7.4.1凝結(jié)時(shí)間假凝現(xiàn)象：◆假凝的原因及預(yù)防措施

造成假凝的主要原因是水泥在粉磨時(shí)受到高溫，其中二水石膏脫水形成半水石膏甚至可溶性無(wú)水石膏。

在生產(chǎn)中，為了防止假凝，采用措施：

●使用無(wú)水硫酸鈣含量較高的石膏，以避免粉磨時(shí)石膏脫水；

●在水泥粉磨時(shí)采取一定的措施降溫，也可避免石膏脫水。

●在建筑施工中，可以延長(zhǎng)攪拌時(shí)間來(lái)消除假凝現(xiàn)象的產(chǎn)生。

第41頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天427.4硅酸鹽水泥性能7.4.2強(qiáng)度1、強(qiáng)度的產(chǎn)生和發(fā)展

水泥加水拌和后，熟料礦物迅速水化，生成大量的水化產(chǎn)物C-S-H凝膠，并生成Ca(OH)2及鈣釩石(AFt)晶體；經(jīng)過(guò)一定時(shí)間以后，C-S-H也以長(zhǎng)纖維晶體從熟料顆粒上長(zhǎng)出，同時(shí)鈣釩石晶體逐漸長(zhǎng)大，在水泥漿體中相互交織聯(lián)結(jié)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生強(qiáng)度。

隨著水化進(jìn)行，水化產(chǎn)物數(shù)量不斷增加，晶體尺寸不斷長(zhǎng)大，從而使硬化漿體結(jié)構(gòu)更為致密，強(qiáng)度逐漸提高。第42頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天437.4硅酸鹽水泥性能7.4.2強(qiáng)度2、影響水泥強(qiáng)度的因素◆熟料的礦物組成

礦物名稱(chēng)3d7d28d90d180dC3S24.2230.9842.1657.6557.84C2S1.732.164.5119.0228.04C3A7.558.148.049.416.47C4AF15.1016.4718.2416.2719.22第43頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天447.4硅酸鹽水泥性能7.4.2強(qiáng)度2、影響水泥強(qiáng)度的因素◆水泥細(xì)度<1um：攪拌中就完全水化，對(duì)強(qiáng)度無(wú)益；增加需水量，降低澆筑性能。1～3um：可提高3d強(qiáng)度，但增加需水量。3～32um：決定28d強(qiáng)度，含量越高越好；強(qiáng)度富余大，可增加混合材摻量。32～65um：對(duì)強(qiáng)度有貢獻(xiàn)，但貢獻(xiàn)率低。>65um：只起骨架作用；含量增加，泌水性增大。要求：水泥細(xì)度合適，級(jí)配合理泌水性：水泥漿體所含的水分從漿體中析出的難易程度。保水性：水泥漿體在靜置條件下保持水分的能力。第44頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天457.4硅酸鹽水泥性能7.4.2強(qiáng)度2、影響水泥強(qiáng)度的因素◆施工條件

在施工過(guò)程中，水灰比，骨料級(jí)配，攪拌振搗的程度，養(yǎng)護(hù)溫度及是否采用外加劑等對(duì)強(qiáng)度有很大影響。

水灰比及密實(shí)程度

養(yǎng)護(hù)溫度

外加劑

第45頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天467.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱

安定性不良----不得出廠(chǎng)使用：游離氧化鈣方鎂石結(jié)晶過(guò)多所摻石膏超量

硬化漿體必然有一定的體積變化：化學(xué)縮減濕脹干縮碳化收縮第46頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天47◆化學(xué)減縮水泥在水化硬化過(guò)程中，無(wú)水的熟料礦物轉(zhuǎn)變?yōu)樗a(chǎn)物，固相體積大大增加，而水泥漿體的總體積卻在不斷縮小，由于這種體積減縮是化學(xué)反應(yīng)所致，故稱(chēng)化學(xué)減縮。以C3S水化為例：

2（3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

密度g/cm33.141.002.442.23

物質(zhì)量mol228.3318.02342.4674.10

摩爾體積cm3/mol72.7218.02140.3533.23

體系中所占cm3145.44108.12140.3599.69

體系總體積cm3145.44+108.12=253.56140.35+99.69=240.04

體積變化－5.33%

固相體積變化＋65.04%7.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱第47頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天487.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱◆濕脹干縮硬化水泥漿體的體積隨其含水量而變化。漿體結(jié)構(gòu)含水量增加時(shí)，其中凝膠粒子由于分子吸附作用而分開(kāi)，導(dǎo)致體積膨脹，如果含水量減少，則會(huì)使體積收縮。濕脹和干縮大部分是可逆的。干燥與失水有關(guān)，但二者沒(méi)有線(xiàn)性關(guān)系。

第48頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天497.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱◆碳化收縮在一定的相對(duì)濕度下，硬化水泥漿體中的水化產(chǎn)物如Ca(OH)2、C-S-H等會(huì)與空氣中的CO2作用，生成CaCO3和H2O，造成硬化漿體的體積減少，出現(xiàn)不可塑的收縮現(xiàn)象，成為碳化收縮。

第49頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天507.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱

水泥的水化熱是由各種熟料礦物與水作用時(shí)產(chǎn)生的。在冬季施工中，水化放熱能提高水泥漿體的溫度，有利于水泥正常凝結(jié)。但在大體積混凝土工程中，水化放出的熱量聚集在混凝土內(nèi)部不易散失，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)外溫差較大而產(chǎn)生應(yīng)力，致使混凝土不均勻膨脹而產(chǎn)生裂縫，給工程帶來(lái)嚴(yán)重的危害。

大量實(shí)驗(yàn)表明，水泥的水化熱與礦物組成有關(guān)。四種單礦物28d以前的水化速度為：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S。因此，要降低水泥的水化熱，應(yīng)該增大熟料中C2S和C4AF，相應(yīng)降低C3A和C3S的含量。第50頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天517.4硅酸鹽水泥性能7.4.3體積變化與水化熱名稱(chēng)水化熱(J/g)名稱(chēng)水化熱(J/g)C3S500f-MgO840C2S250普通硅酸鹽水泥375～525C3A1340抗硫酸鹽水泥與礦渣水泥355～440C4AF420火山灰水泥315～420f-CaO1150高鋁水泥545～585第51頁(yè),共60頁(yè)，2024年2月25日，星期天527.4硅酸鹽水泥性能7.4.4耐久性

硬化水泥石結(jié)構(gòu)在一定環(huán)境條件下長(zhǎng)期保持穩(wěn)定質(zhì)量和使用功能的性質(zhì)稱(chēng)為耐久性。影響耐久性的因素有很多，主要有抗?jié)B性、抗凍性，以及對(duì)環(huán)境介質(zhì)的抗蝕性和堿集料反應(yīng)等。第52頁(yè),共60頁(yè)，2024年2