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正文內(nèi)容

水泥工藝硅酸鹽水泥的水化和硬化(編輯修改稿)

2025-03-16 12:26 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 CSH,呈現(xiàn)互相連鎖的網(wǎng)狀構(gòu)造,其組成單元也是一種長條形粒子,截面積與 I型相同,但每隔半 μ m左右就叉開,而且叉開角度相當(dāng)大。由于粒子間的交結(jié),并在交結(jié)點(diǎn)相互生長,從而形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (一 )、 CSH凝膠 3.形貌 CSH會呈現(xiàn)各種不同的形貌。戴蒙德用掃描電鏡 SEM觀察,發(fā)現(xiàn)至少有四種: ③.第三種是等大粒子,稱為 III型 CSH,為小而不規(guī)則,三向尺寸近乎相等的球狀顆粒,也有扁平碟狀,一般不大于 m,可能是水化過程中所產(chǎn)生的包裹囊中較為多孔的部分以及沉積在膜內(nèi)側(cè)的 CSH。通常在水泥水化到一定程度后才明顯出現(xiàn),在硬化漿替中常占相當(dāng)數(shù)量。 4 硬化水泥漿體 ③.第三種是等大粒子,稱為 III型 CSH,為小而不規(guī)則,三向尺寸近乎相等的球狀顆粒,也有扁平碟狀,一般不大于 m,可能是水化過程中所產(chǎn)生的包裹囊中較為多孔的部分以及沉積在膜內(nèi)側(cè)的 CSH。通常在水泥水化到一定程度后才明顯出現(xiàn),在硬化漿替中常占相當(dāng)數(shù)量。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (一 )、 CSH凝膠 3.形貌 CSH會呈現(xiàn)各種不同的形貌。戴蒙德用掃描電鏡 SEM觀察,發(fā)現(xiàn)至少有四種: ④.第四種為內(nèi)部產(chǎn)物,稱為 Ⅳ 型 CSH,即處于水泥粒子原始周界以內(nèi)的 CSH,外觀似班駁狀。 4 硬化水泥漿體 ④.第四種為內(nèi)部產(chǎn)物,稱為 Ⅳ 型 CSH,即處于水泥粒子原始周界以內(nèi)的 CSH,外觀似班駁狀。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (一 )、 CSH凝膠 3.形貌 CSH會呈現(xiàn)各種不同的形貌。戴蒙德用掃描電鏡 SEM觀察,發(fā)現(xiàn)至少有四種: 一般說來,水化產(chǎn)物的形貌與其可能獲得的生長空間有很大關(guān)系。 CSH除具有上述的四種基本形態(tài)外,還可能在不同場合觀察到呈薄片狀、麥管狀、珊瑚狀以及花朵狀等各種形貌。這些不一定是某種 CSH形貌,可能均是薄片狀演變,由空間限制,沿某方向演變而成,即可能是“假象”。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (一 )、 CSH凝膠 3.形貌 水泥漿掃描電鏡照片( 7d齡期 ) CSH 鈣礬石 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (二 )、 CH 1.結(jié)構(gòu)組成:與 CSH不同,氫氧化鈣具有固定的化學(xué)組成,純度較高,僅能含有極少量的 Si、 Fe和 S。 結(jié)晶良好、屬三方晶系,具層狀構(gòu)造,由彼此聯(lián)結(jié)的Ca(OH)2八面體組成。 結(jié)構(gòu)層內(nèi)為離子鍵,結(jié)合較強(qiáng);而結(jié)構(gòu)層之間則為分子鍵,層間聯(lián)系較弱,可能為硬化水泥漿體受力是的一個(gè)裂縫策源地。 W/C↓ → CH 結(jié)晶程度 ↓ ,有無定形或隱晶質(zhì)的狀態(tài)存在。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (二 )、 CH 2.生長與形貌 當(dāng)水化過程達(dá)到加速后期,較多的 Ca(OH)2晶體即在充水空間中成核結(jié)晶析出。其特點(diǎn)是只能在現(xiàn)有空間中生長,如果遇到阻擋,則會朝另外的方向轉(zhuǎn)向長大,甚至?xí)堖^水化中的水泥顆粒將其完全包裹起來,從而使其實(shí)際所占的體積有所增加。在水化初期, Ca(OH)2常呈六方板狀。在水泥漿體中還有部分Ca(OH)2以無定形或隱晶質(zhì)的狀態(tài)存在。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (二 )、 CH 2.生長與形貌 在水化初期,Ca(OH)2常呈 六方板狀 。在水泥漿體中還有部分 Ca(OH)2以無定形或隱晶質(zhì)的狀態(tài)存在。 4 硬化水泥漿體 CSH 水化硅酸鈣凝膠 CH Crystal 氫氧化鈣晶體 電鏡下的水泥水化產(chǎn)物圖 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (三 )、鈣礬石 1.結(jié)構(gòu)組成: 結(jié)晶完好,屬三方晶系,為柱狀結(jié)構(gòu) 。 化學(xué)式可寫成: ,但實(shí)際上,有相當(dāng)廣泛的陰離子能與氧化鈣、氧化鋁和水結(jié)合成“三鹽”或“高鹽”的四水化合物。其通式: X2價(jià)陰離子,為 SO CO3; 1價(jià)陰離子,則為 Cl (OH)2等。 m完全水化狀態(tài)下為 3032 且 A可以被 F所代替。上述水化物結(jié)構(gòu)都極為相似。 所以有兩種或更多的陰離子存在時(shí),有可能生成復(fù)雜的固溶體。 323 HS3CAC ?? OH3CaXAC 23 m??4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (三 )、鈣礬石 2.形貌:在硅酸鹽水泥漿體中,鈣礬石是各種固溶體系列中最多出現(xiàn)的水化產(chǎn)物;其 S/C比常較化學(xué)計(jì)量低,含有相當(dāng)數(shù)量的 Si。一般成六方棱柱結(jié)晶,其形貌決定于實(shí)有的生長空間以及離子的供應(yīng)情況。在水化的開始幾小時(shí)內(nèi),常以凝膠狀析出,然后長成 針棒狀,棱面清晰 ;尺寸和長徑雖有一定變化,但兩端挺直,一頭并不變細(xì),也無分叉現(xiàn)象。根據(jù)透射電鏡的觀測結(jié)果,還有一些鈣礬石以空心的管狀出現(xiàn),在組成上可能有一定差別。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (三 )、鈣礬石 2.形貌:六方針狀、棒狀或柱狀。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (三 )、鈣礬石 2.形貌:六方針狀、棒狀或柱狀。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (三 )、鈣礬石 3.鈣礬石脫水溫度低, 50℃ 即開始脫部分結(jié)晶水, 900℃全脫,但也有資料認(rèn)為在 100110℃ 以下,可穩(wěn)定存在。另外,AFt被 CSH包裹,其穩(wěn)定性比單純的鈣礬石好。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (四 )、單硫型水化硫鋁酸鈣 1.結(jié)構(gòu)組成:單硫型水化硫鋁酸鈣也屬三方晶系,但呈 層狀結(jié)構(gòu) 。 化學(xué)式可寫成: ,實(shí)際上,很多陰離子可占據(jù)層間位置,形成: Y2價(jià)陰離子,為 SO CO3; 1價(jià)陰離子,則為 Cl (OH)2等。 m完全水化狀態(tài)下為 1012 A可以被 F所代替。上述水化物結(jié)構(gòu)亦相似。 所以在水泥漿體中的單硫型水化物實(shí)際上既是固溶體,又是混合物。 123 HSCAC ?? OHC aYAC 23 n??4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (四 )、單硫型水化硫鋁酸鈣 2.形貌:在水泥漿體中的單硫型水化硫鋁酸鈣,開始為不規(guī)則的板狀, 成簇生長或呈花朵狀,再逐漸變?yōu)榘l(fā)展很好的六方板狀 。與C4AH1 C2AH CH結(jié)構(gòu)相似,不易分辨。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (四 )、單硫型水化硫鋁酸鈣 3. AFm轉(zhuǎn)變成 AFt: 鈣礬石中結(jié)構(gòu)水占鈣礬石總體積的 %, 密度小,< ; 單硫型水化硫鋁酸鈣 %, 密度大,為 。 當(dāng)單硫型水化硫鋁酸鈣接觸到各種來源的 SO42而轉(zhuǎn)變成鈣礬石時(shí),結(jié)構(gòu)水 ↑ ,密度 ↓ ,從而產(chǎn)生相當(dāng)?shù)捏w積膨脹,是引起硬化水泥漿體體積變化的一個(gè)主要原因。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (五 )、孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)表面積 1.孔徑分布 一般制凈漿、砼、砂漿, W/C一般為 ,這樣提供的水遠(yuǎn)多于水化所需水,當(dāng)殘余水蒸發(fā)或逸出后,則留下孔洞、毛細(xì)孔。 另外, CSH所占據(jù)的空間內(nèi)也存在大量尺寸極為細(xì)小的孔。 所以各種尺寸的 孔、總孔隙率、孔徑大小 等即為硬化水泥漿體的一個(gè)重要特征。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (五 )、孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)表面積 1.孔徑分布 在水化過程中,水化產(chǎn)物的體積要大于熟料礦物的體積。據(jù)計(jì)算每 1cm3的水泥水化后約需占據(jù) ,即約 45%的水化產(chǎn)物處于水泥顆粒原來周界內(nèi),成為內(nèi)部產(chǎn)物;另有 55%的則為外部水化產(chǎn)物,占據(jù)著原先充水的空間。 這樣,隨著水化的發(fā)展,原先充水的空間減少,未被水化產(chǎn)物填充的空間,則逐漸被分割成形狀極不規(guī)則的毛細(xì)孔。 根據(jù)孔徑大小,可將孔分為 粗孔、毛細(xì)孔、凝膠孔 。 4 硬化水泥漿體 二、水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與形貌 (五 )、孔結(jié)構(gòu)和內(nèi)表面積 1.孔徑分布 隨著水化發(fā)展,凝
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