水泥水化反應(yīng)

1、精選文檔水泥原料 無水C3S硅酸三鈣 3(CaO·SiO2)C2S硅酸二鈣 2(2CaO·SiO2)C3A鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3C4AF鐵相固溶體 4CaO·Al2O3·Fe2O3水化作用后產(chǎn)物C-S-H水化硅酸鈣 3CaO·2SiO2·3H2O (膠體)CH 氫氧化鈣 Ca(OH)2(晶體)C3AH6水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶體）AFt 三硫型水化硫鋁酸鈣，簡稱鈣礬石 Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2OAFm 單硫型水化硫鋁酸鈣 Ca4Al2(O

2、H)12 SO4 · 6H2O水泥在干態(tài)時主要由硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣 以及少量的硫酸化物（鉀鹽、鈉鹽）、石膏（二水硫酸鈣）組成。在水泥水化過程中，C3A C3S和C2S與水泥中其它組分發(fā)生簡單的水化反應(yīng)，生成鈣礬石即三硫型水化硫酸鋁鈣型AFt，單硫型水化硫酸鋁鈣AFm，氫氧化鈣CH和硅酸鈣CSH凝膠。硅酸鹽水泥的水化是一個格外簡單的、非均質(zhì)的多相化學(xué)反應(yīng)過程。自加水開頭，水泥的水化反應(yīng)就會始終進(jìn)行，水泥基材料的結(jié)構(gòu)會隨著水泥水化反應(yīng)漸漸演化，由流淌狀態(tài)漸漸變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，最終到分散硬化狀態(tài)。通過水泥的水化反應(yīng)，使得松散的水泥粉體顆粒變成了具有膠結(jié)性的水泥漿體，進(jìn)而粘

3、結(jié)各種不同粒徑的粗細(xì)骨料，形成了混凝土這種水泥基體材料。水泥的水化作用就是它們之間的簡單化學(xué)反應(yīng)，生成結(jié)晶性較好的水化晶體：AFt AFm CH還有結(jié)晶性不好的無定形CSHAFt AFm CH 呈針狀、棒狀、無序態(tài)，這是造成水泥脆性的根本緣由水泥混凝土水化過程的化學(xué)反應(yīng)式：3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (膠體) +3 Ca(OH)2(晶體)2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶體)3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3

4、 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶體）4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(膠體)硅酸鹽水泥4種熟料礦物成分中，主要的強(qiáng)度貢獻(xiàn)者是C3S和C2S，它們在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它們的水化進(jìn)程對水化物組成以及水泥石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生打算性影響，它們生成的水化產(chǎn)物主要是：水化硅酸鈣 和 氫氧化鈣（游離的 對強(qiáng)度有害）。氫氧化鈣CH是一種六方板狀晶體，其強(qiáng)度很低，穩(wěn)定性極差，在侵蝕條件下是首先遭到侵蝕的組成，而且它們多在水泥石和集料的界面處富

5、集，并組晶成粗大晶粒，因此界面的黏結(jié)力下降，成為水泥基材料中的最薄弱環(huán)節(jié)。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂縫的發(fā)源地。（CH是對水泥強(qiáng)度有害的）硅酸鹽水泥拌合水后，四種主要熟料礦物與水反應(yīng)。分述如下：硅酸三鈣水化 C3SC-S-H+CH硅酸三鈣在常溫下的水化反應(yīng)生成水化硅酸鈣(C-S-H凝膠)和氫氧化鈣CH。3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2硅酸二鈣的水化 C2SCSH+CH-C2S的水化與C3S相像，只不過水化速度慢而已。2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2所形成的水化硅酸鈣在C/S和形貌方面與C3S水化生成的都無大區(qū)分，故也稱為C-S-H凝膠。但CH生成量比C3S的少，結(jié)晶卻粗大些。鋁酸三鈣的水化 C3AAFm 或AFt鋁酸三鈣的水化快速，放熱快，其水化產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)受液相CaO濃度和溫度的影響很大，先生成介穩(wěn)狀態(tài)的水化鋁酸鈣，最終轉(zhuǎn)化為水石榴石（C3AH6）。在有石膏的狀況下，C3A水化的最終產(chǎn)物與起石膏摻入量有關(guān)。最初形成的三硫型水化硫鋁酸鈣，簡稱鈣礬石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗盡，則鈣礬石與C3A作用轉(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)。鐵相固溶體的水化 C4AF水化產(chǎn)物與C3