水泥基础知识

1、 水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆，同时产生水化，随着水化反应的进行，逐渐失去流动能力到达“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生结构强度时，即为“终凝”。随着水化，凝结的继续，浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石，即为硬化。可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水泥水化的结果。 水泥与水拌合后，其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应，各组分开始溶解，形成水化物，放出一定热量，固相体积逐渐增加。水泥是多矿物的集合体，各矿物的水化会互相影响。 水泥水化是指水泥与水所起的化合作用,即水泥从无水状态转变到含结合水状态的反应过程,包含水解和水合。 水泥水化过程，分为化学反

2、应和物理化学反应。水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下：硅酸三钙水化硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2C3S+HC-S-H+CH 硅酸二钙的水化-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2C2S+HC-S-H+CH所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比

3、C3S的少，结晶却粗大些。铝酸三钙的水化C3A +HC3AH6(水化铝酸三钙）铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。铁相固溶体的水化C4AF+HC3AH6+CFH（水化铁酸一钙） 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水

4、化反应及其产物与C3A很相似。总结：（1） 在四种熟料矿物中，C3A水化速率最快，C3S和C4AF水化也很快，而C2S最慢。（2） 硅酸三钙或硅酸二钙水化生成水化硅酸钙（C-S-H）和氢氧化钙（CH）。C-S-H不溶于水，并立即以胶体微粒析出，逐渐凝聚成为C-S-H凝胶。CH在溶液中的浓度很快达到过饱和，呈六方板状晶体析出。（3） 水化铝酸钙为立方晶体，在氢氧化钙饱和溶液中，其一部分还能与氢氧化钙进一步反应，生成六方晶体的水化铝酸四钙。因水泥中渗有少量石膏，故生成的水化铝酸钙会与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O）针状

5、晶体，其矿物名称为钙矾石，简称AFt。当石膏完全消耗后，一部分将转变为单硫型水化硫铝酸钙晶体，简称AFm。通常，AFt在水泥加水后的24h内大量生产，随后逐渐转变成AFm。（4） 如果忽略一些次要的和少量的成分，则硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化产物为：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完全水化的水泥石中，水化硅酸钙约占70%，氢氧化钙约占20%，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。硅酸盐水泥水化反应为放热反应，其放出的热量成为水化热。将经过 105干燥处理的粉末试样用光电天平称取 1g 左右（精确至 0.0001g），质量记m105，装入坩埚（容量 15mL，经 900灼烧至恒定质量，并记录了质量），放入马弗炉中升温至 900，恒温 30min，然后取出放入干燥器中冷却称量；再放入马弗炉中在 900下灼烧 15min随即冷却称量；如此反复，每次恒温灼烧 15min，直到前后两次质量差小于 0.0005g，测量结束。最后一次试样的质量记为 m900。每个试样至少做两次平行试验，烧失量取其算术平均值。本研究中烧失量的计算是基于质量 m105的，即 LOI = (m105- m900)/ m105。由于原材料高温灼烧时也有质量损失，所以水化浆体的烧失量还要扣除原胶凝材料的烧失量，修正后的结果才是非