【正文】 水泥漿體的強(qiáng)度隨齡期而逐漸增長(zhǎng)，早期增長(zhǎng)快，后期增長(zhǎng)較慢，但是只要維持一定的溫度和濕度，其強(qiáng)度可在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)增長(zhǎng)。 白色箭頭指示完全水化物殼層 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥漿中氫氧化鈣的生長(zhǎng) 3 天 7 天 28 天 365 天 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 應(yīng)用水泥凝結(jié)硬化機(jī)理分析與解答問題 ?水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？ ?C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝； ?水泥的凝結(jié)速度取決于水泥漿體中水化物凝膠微粒的聚集， Al3＋ 對(duì)凝膠微粒聚集有促進(jìn)作用； ?石膏與 C3A反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，反應(yīng)速度減緩，并減少了溶液中的 Al3＋ 濃度，延緩了水泥漿的凝結(jié)速度。 A：鐵相 /CH。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水灰比 1天 黑色箭頭指示部分水化物殼層； 白色箭頭指示完全水化物 殼層。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS ?先在固－液界面發(fā)生，水化物圍繞每顆水泥顆粒未水化的內(nèi)核區(qū)域沉積； ?早期水化物在顆粒上形成表面膜層，阻礙了進(jìn)一步反應(yīng) ——進(jìn)入 潛伏期 ； ?因滲透壓或 Ca(OH)2的結(jié)晶或二者，水化物膜層破裂，導(dǎo)致水化繼續(xù)迅速進(jìn)行 —— 進(jìn)入水化的 加速期 ； ?隨著水化的不斷進(jìn)行，水占據(jù)的空間越來越少，水化物越來越多，水化物顆粒逐漸接近，構(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動(dòng)性，可塑性降低 —— 凝結(jié) ； ?由于水泥內(nèi)核的繼續(xù)水化，水化物不斷填充結(jié)構(gòu)網(wǎng)中的毛細(xì)孔隙，使之越來越致密，空隙越來越少，水化物顆粒間作用增強(qiáng)，導(dǎo)致漿體完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度 —— 硬化 。 隨著水泥顆粒的不斷水化，水化物不斷填充毛細(xì)孔和水所占據(jù)的空間，固體相成為連續(xù)相，并具有一定強(qiáng)度。 在滲透壓的作用下，膜層破裂、擴(kuò)展，占據(jù)原來被水占據(jù)的空間，進(jìn)入 凝結(jié)期 。 ?C4AF的水化反應(yīng)對(duì)整個(gè)水泥的行為影響較小。C?3H 32 C4AF + C?H 2 + 26H ? C3(A,F) ?石膏緩凝機(jī)理： ? 鈣釩石的形成反應(yīng) (1)速度比純 C3A的反應(yīng) (3)慢； ? 在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構(gòu)成阻礙層，延緩了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。 ?水化機(jī)理 ?溶液中反應(yīng) ?固相顆粒表面的局部反應(yīng)。 ?礦物組成： 硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物： 硅酸鹽水泥熟料的組成（回顧） 0102030405060C3S C2S C3A C4AF低高水化速度 較快 慢 最快 快 放熱量 多 少 最多 中 強(qiáng)度 較高 后期高 低 較低 耐侵蝕 中 良 差 優(yōu) 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥熟料礦物的水化反應(yīng) ?特征： ?水泥熟料顆粒中的四種主要礦物同時(shí)進(jìn)行水化反應(yīng)； ?其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)； ?水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。Al2O3SiO2 鋁酸三鈣 Aluminate C3A Ca3Al2O6 3CaO ?水泥熟料礦物的水化反應(yīng) ?水泥漿的凝結(jié)硬化 ?水泥漿凝結(jié)硬化的影響因素 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 礦物名稱 英文名稱 縮寫 分子式 礦 物 式 硅酸三鈣 Alite C3S Ca3SiO5 3CaO 水泥水化是其凝結(jié)硬化的前提，而凝結(jié)硬化則是水泥水化的結(jié)果。 ?硬化 —— 隨著水泥水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行 ， 凝結(jié)的水泥漿體產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)硬水泥石的過程 。 ?水化熱和放熱速度的影響因素： ?水泥礦物組成 ?水泥細(xì)度 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS lyj040224 opc10 water3 (2021224)dQ/dtQ(t)J/ghJ/g0 2 4 6 810 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 72 74 76初始放熱峰 放熱主峰 放熱速度逐漸減慢 實(shí)測(cè)的水泥水化放熱全曲線 放熱速度很低 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥的水化和凝結(jié)硬化 ?水化 —— 水泥加適量水拌合后 ， 立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng) ，水泥的各組分開始溶解并產(chǎn)生復(fù)雜的物理 、 化學(xué)與力學(xué)的變化 ， 可稱之為水泥的水化 。 ?放熱特征 ： 水泥放熱過程可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，但大部分在 3d內(nèi)釋放。 為什么需要規(guī)定 水泥的 細(xì)度，是 不是 水泥越細(xì)越好？ 物理指標(biāo) —— 細(xì)度 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 答： ?水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化； ?雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會(huì)越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性能不利； ?水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加； ?水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強(qiáng)度。 ?測(cè)量方法 ?篩析法 ：以 80?m或 45?m方孔篩的篩余量表示； ?比表面積法（勃氏法） ：以 1kg水泥顆粒所具有的總表面積來表示。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 根據(jù)3天和 28天 強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，將水泥強(qiáng)度劃分若干個(gè)強(qiáng)度等級(jí) 強(qiáng)度等級(jí) 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 3d 28d 時(shí)間（ d） 強(qiáng)度（ MPa） 水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS ?答 ： ?水泥膠砂試件的強(qiáng)度與水泥的組成、試件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及試件的大小有關(guān)，而水泥的水化程度與養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)； ?水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)具有確定組成的水泥的強(qiáng)度，因此，為排除其它因素的影響，將這些因素統(tǒng)一規(guī)定，以便相互比較。受壓面積為 40?40=1600mm2。振動(dòng)時(shí)間 120s。 ?檢驗(yàn)方法 （對(duì)于游離氧化鈣引起的安定性不良） 對(duì)于游離氧化鎂引起的體積安定性不良，必須根據(jù) 《 水泥壓蒸安定性試驗(yàn)方法 》 （ GB/T 750）用 壓蒸法 檢驗(yàn)其危害作用 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 物理指標(biāo) —— 強(qiáng)度 ?檢驗(yàn)方法 —— 軟練膠砂法，分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。 雷氏夾法 測(cè)量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮 3h后的膨脹值。 肉眼觀察表面有無裂紋 用直尺檢查有無彎曲 合格標(biāo)準(zhǔn)： 無裂紋、無彎曲。 ?石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)有鈣釩石形成，產(chǎn)生膨脹 。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固體體積增大 %和 。 ?因?yàn)樗嗍炝现械挠坞x CaO、 MgO都是過燒的。 ?若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則體積安定性良好； ?若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則水泥的體積安定性不良。 國(guó)標(biāo)規(guī)定：凡初凝時(shí)間、終凝時(shí)間不符合 規(guī)定的水泥為 不合格品 。 水泥凈漿達(dá)到標(biāo) 準(zhǔn)稠度時(shí)所需要 的水量稱為 標(biāo)準(zhǔn) 稠度用水量 ，通 常為水泥質(zhì)量的 24%~30% 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 試桿下降高度 （ 34?1） 水泥漿 試桿 40? 水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥凝結(jié)時(shí)間 的測(cè)定 標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿 離底 4177。 ?其它通用水泥： 初凝 ≥45min；終凝時(shí)間＜ 600min。 ?測(cè)定方法： 用 標(biāo)準(zhǔn)稠度 的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度下，用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來測(cè)定。 2. 堿含量 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 物理指標(biāo) —— 凝結(jié)時(shí)間 ?概念： 凝結(jié)時(shí)間 — 水泥加水開始到水泥漿失去流動(dòng)性，即從可塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間。 ?水泥中堿含量按 Na2O+，按照 《 水泥化學(xué)分析方法 》 （ GB/T 176）進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)。Fe2O3 含 量 (mass%) 36~60 15~37 7~15 10~18 ?化學(xué)組成： ?主要成分： CaO(=C)， SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3(=F) ?少量雜質(zhì)： MgO、 K2O、 Na2O、 SO P2O5等。Al2O3 鐵鋁酸四鈣 Ferrite C4AF Ca2(Al,Fe)2O5 4CaOSiO2 硅酸二鈣 Belite C2S Ca2SiO4 2CaO ?水泥的種類有哪些？ 按安用途和性能： 通用水泥 、 特性水泥 和 專用水泥 。 ? 根據(jù)水泥的主要礦