硅酸盐水泥的水化和硬化

第一节 硅酸盐水泥熟料的形成 一、 硅酸盐水泥熟料的形成 水泥熟料矿物为什么能与水发生反应？主要原因是： 1. 硅酸盐水泥熟料矿物结构的不稳定性，可以通过与水反应，形成水化产物而达到稳定性。造成熟料矿物结构不稳定的原因是： <1) 熟料烧成后的快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构； <2) 工业熟料中的矿物不是纯的 C,S,CZS 等，而是 Alite 和 Belite 等有限固溶体； (3) 微量元素的掺杂使晶格排列的规律性受到某种程度的影响。 2. 熟料矿物中钙离子的氧离子配位不规则，晶体结构有“ 空 洞 ” ，因而易 于起水化反应。例如 ,C,S 的结构中钙离子的配位数 为 6 ，但 配位不规则，有 5 个氧离子集 中在 一侧 而另 一侧 只有 1 个 氧离子，在 氧离子少 的一侧 形成“ 空洞 ”，使水容 易进 入 与它 反应。户 CZS 中钙离子的配位数 有一半是 6 ，一半是 8 ，其中每个 氧离子与钙离子的距离不等，配位不规则，因而也不稳定，可以水化，但 速度较慢。 C 3A 的晶体结构中，铝的配位数 为 4 与 6, 而钙离子的配位数 为 6 与 9 ，配位数 为 9 的钙离子周围的氧离子排列极不规则，距离不等，结构有巨大的“ 空 洞” ，故水化很快。 C,AF 中钙的配位数 为 10 与 6 ，结构也有“ 空 洞 ” ，故也易 水化。有些矿物如 Y-CZS 和 CZ AS 几乎是惰性的，主要是钙离子的配位有规则的缘故．例 如 ： Y-CZS 中钙离子的氧配位为 6 ， 6 个 氧离子等距离地排列在 钙离子的周围，形成八面体，结构没有“ 空 洞” ，因此不易与水反应。这里要特别指出，水化作用 快的矿物，其最 终 强 度不一定高。例如 ,C,A 水化快，但 强 度绝 对 值 并 不高，而户 CZS 虽 然 水化慢，但最 终 强 度却很高，因为水化速度只 与矿物水化快慢有关 ，而强 度则与浆 体结构形成有关 。 二 、熟料单 矿物的水化 （ 一） 硅酸三 钙的水化 硅酸三 钙在 水泥熟料中的含 量约 占 50 ％ ，有时 高达 60 ％ ，因此它 的水化作用 、产物及 其所 形成的结构对 硬 化水泥浆 体的性能有很重 要的影响硅酸三钙在 常 温下 的水化反应，大体上 可用 下 面的方 程式 表 示 ： 3Ca0 。 SiOz ＋ nHzO ＝ xCaO ． SiOz ． yHzO ＋ （ 3-x ） Ca (OH ） z 简 写 为： C 3 S ＋ nH=C-S-H ...