水泥水化反应

1、水泥原料 无水C3S硅酸三钙 3(CaO·SiO2)C2S硅酸二钙 2(2CaO·SiO2)C3A铝酸三钙 3CaO·Al2O3C4AF铁相固溶体 4CaO·Al2O3·Fe2O3水化作用后产物C-S-H水化硅酸钙 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体)CH 氢氧化钙 Ca(OH)2(晶体)C3AH6水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体）AFt 三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石 Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2OAFm 单硫型水化硫铝酸钙 Ca4Al2(OH)12

2、 SO4 · 6H2O水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙 以及少量的硫酸化物（钾盐、钠盐）、石膏（二水硫酸钙）组成。在水泥水化过程中，C3A C3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矾石即三硫型水化硫酸铝钙型AFt，单硫型水化硫酸铝钙AFm，氢氧化钙CH和硅酸钙CSH凝胶。硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进而粘结各种不

3、同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：AFt AFm CH还有结晶性不好的无定形CSHAFt AFm CH 呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因水泥混凝土水化过程的化学反应式：3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体)2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体)3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO

4、·Al2O3 ·6 H2O（晶体）4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体)硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S，它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙 和 氢氧化钙（游离的 对强度有害）。氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组

5、晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。（CH是对水泥强度有害的）硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下：硅酸三钙水化 C3SC-S-H+CH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CH。3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2硅酸二钙的水化 C2SCSH+CH-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)2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C3S的少，结晶却粗大些。铝酸三钙的水化 C3AAFm 或AFt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水化产物与C