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《胶凝材料学》 主讲：李子成 第四章 硅酸盐水泥 第一节 生产过程与方法 第二节 熟料矿物形成的物理化学过程 第三节 硅酸盐水泥熟料矿物的组成、结构及其与胶 凝性能的关系 第四节 硅酸盐水泥的水化反应及机理 第五节 水泥浆结构的形成过程与特性 第六节 水泥石的结构 第七节 水泥的工程性质 内容回顾 硅酸三钙在常温下水化反应产物? 硅酸三钙水化的五个阶段？ 为什么出现诱导期？（诱导期的起止原因） 保护膜假说 半渗透膜假说 延迟成核假说(重点) 第五节（自学） 水泥浆结构的形成过程与特性 第六节 水泥石的结构 一、水泥石的结构 （多相多孔体系） A—未水化的水泥颗粒 B—凝胶体(结晶度较差)（C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）； C—晶体(结晶度好) （氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）； E —凝胶孔 D—毛细孔、气孔 水（蒸发水和非蒸发水） 水泥石的孔结构 按孔径大小分类 凝胶孔，1.2-3.2nm 过渡孔，10-100nm 毛细孔，100-1000nm 大孔，1000nm 按孔形貌分类 开口孔 闭口孔 影响水泥石孔分布的因素 水化龄期对孔分布的影响（表4-35） 水灰比对孔分布的影响（图4-63） 养护制度对孔分布的影响（表4-36） 掺减水剂对孔分布的影响（图4-64） 二、影响水泥石结构强度的主要因素 1、水灰比 水灰比—指水泥浆中水与水泥的质量之比。 水灰比较大，水泥的初期水化反应充分进行；但水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，水泥浆凝结较慢。 水灰比较大，多余水分蒸发后形成孔隙较多, 造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。 2、水化时间（龄期） 水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。 3、环境温度和湿度 温度适当，水泥水化、凝结和硬化速度快，反应物增长快，凝结硬化加速，水化热较多。温度过低，则水化反应减慢，强度增长变缓。高温养护导致水泥后期强度增长慢，甚至下降。 水是水泥水化反应的必要条件。当环境十分干燥时，水泥中的水分蒸发，水泥不能充分水化，硬化停止；反之水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。[Table 4-38] 4、矿物组成 C3A水化速率最快，放热量最大，早期强度高，而后期强度不高； C2S水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。 所以水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化速度的最重要的因素。 5、石膏掺量 石膏起缓凝作用：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。 6、水泥的细度 矿物组成相同，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。 7、施工方法 水泥浇注过程，振捣越密实，孔隙率越小，形成的水泥石强度越高。 结束 第四章 硅酸盐水泥 第一节 硅酸盐水泥的生产过程与方法 第二节 硅酸盐水泥熟料矿物形成的物理化学过程 第三节 硅酸盐水泥熟料矿物的组成、结构及其与胶 凝性能的关系 第四节 硅酸盐水泥的水化反应及机理 第五节 水泥浆结构的形成过程与特性 第六节 水泥石的结构 第七节 水泥的工程性质 第七节 水泥石的工程性质 二、水泥石的体积变化 影响水泥石体积变化的因素很多，这里主要讨论三个方面： 水泥水化过程引起的体积变化 水分变化引起的体积变化 碳化作用引起的体积变化 水泥混凝土最重要的工程性质是它的力学性质(强度与形变性能)，以及它与环境的互相作用和耐久性。 化学减缩 失水收缩 碳化收缩 （一）水泥浆的化学减缩 化学减缩的定义 水泥浆体在水化过程中，水泥-水体系的总体积发生缩小的现象，称为化学减缩。 发生化学减缩的原因 水化前后反应物和生成物的平均密度不同 水泥熟料中四种矿物的减缩作用大小依次是： C3AC4AFC3SC2S 如果每1m3混凝土中水泥用量为250kg，则体系中减缩量将达到20L/m3。 二、水泥石的体积变化 （二）水泥石的失水收缩 由于湿度和温度的变化，要引起水泥石中水分的变化，伴随着水泥石失水的过程，必然要引起水泥石的收缩。 在水泥石中，水有不同的形态，因而它们引起水泥石体积变化的情况也各有不同。 P150图4-76 二、水泥石的体积变化 失水阶段 失水湿度或