油井水泥及水化原理(編輯修改稿)
2025-02-16 08:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 熱力學(xué)判斷 1）、四種礦物熵變值： 熵變值 ΔS 的大小可以定性的表征其結(jié)構(gòu)有序度的變化程度，一般可以認(rèn)為 ΔS 愈大，其結(jié)構(gòu)的有序度愈低，在一定意義上，表明其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差；比較四種礦物的 ΔS 0298 可知， β — C2S的結(jié)構(gòu)有序度最大，故具有較小的化學(xué)活性，而 C3A、 C4AF則具有較高的 ΔS 0298 值，結(jié)構(gòu)有序度較小，故具有較高的活性。 27 油 井 水 泥 水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷 1）、礦物與水相互作用的自由能變化： （ 1）、 2CaOSiO2+ 2CaOSiO2 ΔG o298= ++*=(kcal/mol) （ 2）、 3CaOSiO2+ 2CaOSiO2 +Ca(OH)2 ΔG o298= ++*=(kcal/mol) （ 3）、 3CaOAl2O3+15H2O 3CaO Al2O3 6H2O + 9H2O ΔG o298= 11879*+807+15*=(kcal/mol) 從其自由能變化值均為負(fù)值表明，這些水化反應(yīng)均能自發(fā)進(jìn)行， ΔG o298值負(fù)得愈多，則表明其反應(yīng)進(jìn)行的可能性愈大。 28 油 井 水 泥 水泥熟料礦物水化反應(yīng)能力的熱力學(xué)判斷 從熱力學(xué)判斷可知，水泥熟料礦物可能的水化反應(yīng)能力大小為： C3A＞ C4AF＞ C3S＞ C2S 需要注意的是：熱力學(xué)方法只能指明反應(yīng)過(guò)程的可能性、方向和限度，至于反應(yīng)過(guò)程和歷程，熱力學(xué)是不能解決的。 29 油 井 水 泥 水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件 1）、水泥熟料礦物其結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，決定其水化反應(yīng)活性，造成其結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因有： 它有介穩(wěn)的高溫型結(jié)構(gòu)、在礦物中形成了有限的固熔體、微量元素的摻雜使晶格排列的規(guī)律性，受到某種程度的影響 使晶格結(jié)構(gòu)的有序度降低，因而使其穩(wěn)定性降低，水化反應(yīng)能力增大。 30 油 井 水 泥 水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件 2）、水泥熟料礦物具有水化反應(yīng)活性的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特征是在晶體結(jié)構(gòu)中存在著活性陽(yáng)離子，造成的原因有： 不規(guī)則的配位和配位數(shù)的降低、結(jié)構(gòu)的變形、在結(jié)構(gòu)中電場(chǎng)分布的不均勻性 陽(yáng)離子處于活性狀態(tài)，即：價(jià)鍵不飽和狀態(tài)。 熟料礦物水化的實(shí)質(zhì)是這種活性陽(yáng)離子在水介質(zhì)的作用下，與極性離子 OH或極性水分子相互作用進(jìn)入溶液，使熟料礦物溶解和解體。從結(jié)晶化學(xué)的觀點(diǎn)看：陽(yáng)離子的活性程度主要決定于陽(yáng)離子與氧原子的距離及鍵能的大小。 31 油 井 水 泥 水泥熟料礦物具有膠凝能力的本質(zhì)與條件 3）、膠凝材料硬化并形成人造石的另一個(gè)決定條件是：能否形成足夠數(shù)量的穩(wěn)定的水化物，以及這些水化物能否彼此連生并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。即有兩個(gè)必要條件： （ 1）、形成的水化物必須是穩(wěn)定的； （ 2）、形成的水化物要有足夠的數(shù)量，它們之間要能彼此交叉、連生，并且能夠在整個(gè)水泥漿體的空間形成連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 32 水泥水化反應(yīng)及其作用機(jī)理 水泥熟料礦物的水化作用 1)、硅酸鈣礦物的水化作用 實(shí)驗(yàn)表明：⑴： β CS 在一般條件下，不具有水化能力； ⑵： γ C2S 在一般條件下，具有很小的水化能力； ⑶： β C2S 具有明顯的水化能力，但水化反應(yīng)速度較慢 ⑷： C3S 具有比較強(qiáng)烈的水化能力。 常溫下 β C2S 和 C3S 漿體的水化反應(yīng)可表示為： 2 C3S + 6H2O = C3S2H3 + 3 CH 2 C3S + 4H2O = C3S2H3 + CH 由于在常溫下，水化硅酸鈣呈凝膠狀，其化學(xué)組成是不固定的，故表示為下式更確切： C3S + H2O CSH + n CH C3S + H2O CSH + n CH 33 水泥水化反應(yīng)及其作用機(jī)理 水泥熟料礦物的水化作用 2)、鋁酸鈣礦物的水化作用 由于鋁酸鈣礦物中空穴的存在，該類礦物具有較高的水化速度，且對(duì)水泥的初凝時(shí)間有較大的影響。 ⑴： C3A C3A + H2O 常溫 C4AH19 C4AH13 高堿性環(huán)境的主要水化物 —— 不穩(wěn)定 C2AH8 C3AH6 低堿性環(huán)境的主要水化物 —— 不穩(wěn)定 高與 30℃ 環(huán)境的主要水化物 —— 穩(wěn)定（立方水化物） 34 水泥水化反應(yīng)及其作用機(jī)理 水泥熟料礦物的水化作用 2)、鋁酸鈣礦物的水化作用 ⑵： C4AF C4AF +H2O C3AH + CFHn C4AF早期水化速度快 、提高早期強(qiáng)度 CFH
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