建筑材料与构造复习讲义之建筑材料(16)
2.硅酸盐水泥的凝结硬化
(1)硅酸盐水泥的水化
硅酸盐水泥熟料矿物水化特性见表1-7。
几种矿物的水化反应如下:
2(3CaO · SiOz)十6HzO =3CaO · 2SiOz · 3HzO十3Ca(OH)z
硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙
2(2CaO · SiOz)十4HzO=3CaO· 2SiOz · 3HzO十Ca(OH)z
硅酸二钙
3CaO · Alz03十6HzO=3CaO· AlzO3 · 6HzO
铝酸三钙 水化铝酸三钙
4CaO · Alz03 · FeZ03十7HzO =3CaO · Al zO3 · 6HzO+CaO · Fe zO3 · HzO
铁铝酸四钙 水化铁酸一钙
C3S水化生成的水化硅酸钙几乎不溶于水,而立即以胶体微粒析出,并逐渐凝聚成凝 胶。用电镜观察,水化硅酸钙是大小与胶体相同、结晶度较差的、薄片或纤维状颗粒,称 为C-S-H凝胶。水化生成的Ca(OH)z在溶液中的浓度很快达到饱和,呈六方晶体析出。 水化铝酸三钙(C3AH6 )为立方晶体,在Ca(OH)z饱和溶液中能与Ca(OH)z进一步反应, 生成六方晶体的C4AH13和C4AH190
为了调节水泥的凝结时间,都要掺入石膏,石膏与水化铝酸钙发生反应生成高硫型水 化硫铝酸钙(钙矶石3CaO · Al zO3 · 3CaS04 · 32HzO,代号Aft)。
C4AH13+ CaSO4 · 2HzO十HzO一→3CaO · Al zO3 · 3CaS O4 · 32HzO+Ca(OH)z C3AH6+CaS O4 · 2HzO+HzO一→3CaO · Alz03 · 3CaS O4· 31HzO+Ca(OH)z
钙矶石是难溶于水的针状晶体,它包围在熟料颗粒周围,形成"保护膜",延缓水化。当石膏耗尽时, C3A还会与钙矶石反应生成单硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Alz O3·CaS O4·12HzO)。单硫型水化硫铝酸钙为六方板状晶体。
水泥浆在空气中硬化时,表层水化形成的Ca(OH)z还会与空气中的COz反应生成 CaC03。
综上所述,水泥水化后主要水化产物有:水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化 钙晶体、水化铝酸钙晶体、水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水泥石中, C-S- H约占 70%, Ca(OH)z约占20% ,钙矶石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。C-S-H对水泥石的 强度和其他主要性质起着决定性作用。
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