水泥基础知识--硅酸盐水泥的固化原理

日期: 2018-10-30
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要了解邦特希锂基混凝土密封固化剂对于地坪的作用,首先要了解下地坪的基础材料水泥。

水泥加水拌和的浆体,会发生水化反应,并逐渐凝结,转变为具有一定结构强度的坚硬固体,即为水泥的固化。可见,水化是水泥固化的前提,而凝结硬化则是水泥固化的结果。

(1)硅酸盐水泥的水化 水泥是多矿物的聚集体,成分比较复杂,各矿物的水化会互相影响。硅酸盐水泥熟料的单矿物与水的反应式如下:

2(3CaO·SiO2)+6H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三钙                      水化硅酸钙

2(2CaO·SiO2)+4H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二钙                      水化硅酸钙

3CaO·Al2O3+6H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O

铝酸三钙                     水化铝酸三钙

4CaO·Al2O3·Fe2O3+7 H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

铁铝酸四钙                             水化铝酸三钙            水化铁酸一钙

硅酸盐水泥熟料的四种矿物组成中,硅酸三钙的水化速度非常快,硅酸二钙的水化非常慢。

硅酸三钙和硅酸二钙水化均生成水化硅酸钙和氢氧化钙。水化硅酸钙不溶于水,会立即以胶体微粒析出形成凝胶。生成的氢氧化钙量大,在溶液中的浓度很快达到过饱和,呈六方板状晶体析出。

水化铝酸三钙为立方品体,一部分会与氢氧化钙反应,生成六方晶体的水化铝酸四钙。另一部分则会与石膏反应,生成高硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O)晶体和单硫型水化硫铝酸钙(3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O)晶体。

如果忽略次要成分,硅酸盐水泥完全水化的水泥石中,水化硅酸钙约为70%,氢氧化钙约占20%,钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。

硅酸盐水泥的水化反应为放热反应,放出的热量称为水化热,水化热的大小以及放热速率主要取决于水泥的矿物组成,其次还与水泥细度、贮存时间、配合水灰比、水化温度以及水泥中掺混合材、外加剂等因素有关。

水化热对混凝土工艺有不利的一面,例如对大体积混凝上工程,在施工时混凝土体内的温度因水泥放热而升高,会导致水泥“烧坏”等。但是也有有利的一面,例如在冬季施工时,由于气温太低,达不到水化所需要的活化能,这时水化反应放出的热量,可以促进水泥的反应和固化。

(2)硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥浆体硬化过程可分为早、中、后三个时期,如图2-2所示。

水泥基础知识--硅酸盐水泥的固化原理

由图2-2可见,随着水化反应的逐步深化,各种水化产物逐渐填满原来由水所占据的空间。同时,钙矾石针状晶体相互搭接,大量的片状和纤维状的水化硅酸钙交叉攀附,使得分散的水泥颗粒及水化产物互相连接在一起,形成三维空间牢固结合的密实整体,即水泥石,完成了水泥的固化过程。因此,固化后的水泥是由凝胶体、未水化的水泥颗粒内核和毛细孔组成的水泥石。

参考文献:《地坪涂料与涂装工》

水泥基础知识--硅酸盐水泥的固化原理

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