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史才军

湖南大学土木工程学院

C-S-H的组成和结构

C-S-H概述

C-S-H发展历程

C-S-H化学组成

C-S-H结构模型

C-S-H凝胶研究方法

名人

HunanUniversityeoc

C-S-H概述

重要的水泥水化产物

决定混凝土工程特性的重要因素

水泥水化体积的50-60%

表面积大(100-700mz/g)

可通过人工合成，由含钙盐和硅酸盐的

溶液沉淀得到

HtrenUlnivestr

纤维状

蜂窝状

不规则等大粒子

多孔内部水化产物

用电子显微镜观察水化硅酸钙电子衍射测定其结构

水泥水化的4种形貌

S

明确Ca与Si比在0.6-2内波动

发展历程

SEM出现

Taylor

确定C-S-H的名称

AE

TP

MMA

E

M

-E

E

D

X

nvoiony

Taylor

Grudemo

Diamond

unein

冷不是的

HunanUniversitye

C-S-H概述

C-S-H:水泥矿物C₃S和β-C₂S的水化产物。

2(3CaO.SiO₂)+6H₂O=3CaO.2SiO₂3H₂O+3Ca(OH)₂

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

钙硅比(C/S)不同，C-S-H不同

C-S-H中H₂O摩尔比无法确定

沟众及的

HunanUniversityec

C-S-H凝胶特点

■凝胶粒子的尺寸在纳米级且多孔

■组成可变，常用C/S和H/S表示其组成，波动范围大

■非晶体，采用[Si04]4-四面体的聚合度表示其结构

■多种结构，有纳米晶体、短程有序和无定型

时间和空间的双重变化性

C/S0.6-2.0

水泥石中C/S一般在1.7左右

物分上

HunanUniversityec

·基本组成

SiO2-(转化

·两个指标

CaOx·SiO₂·(H₂O)y

水硅比(H/S)

C-S-H化学组成

钙硅比(C/S)

■组成复杂性

物众人中

HunanUniversityec

C-S-H凝胶形貌

型S-S-H

5μm

六角板状Ca(OH)2晶

纤维状的C-S-H相(SEM)

血型C-S-H

颗粒状的C-S-H相(SFM)

6μm

分人中

HunanUniversityec

C-S-H的结晶相

100℃(压力高于1个标准大气压)的水热合成条件，结晶良

好

■100℃,晶相结晶度差

常温下水化形成的C-S-H就属于这种晶相，它主要以凝胶状态

存在，一般用C-S-H凝胶来表示。

C-S-H(I),C-S-H(II)的结构随组成、聚合度、

结晶度变化

通常情况下，水化反应产生的C-S-H为C-S-H(I)

C-S-H(II)的Ca/Si约为2

为上

HunanUniversity

为上

HunanUniversity

C-S-H的结构模型

■Taylor的结构模型

·Kantro的固溶体模型

■Richardson和Groves的模型

·中介模型

·富硅富钙模型

人

HunanUniversityec

Taylor的结构模型

C-S-H分类

C-S-H(I)和C-S-H(II)

C-S-H(I)类似于1.4-nmtobermorite

C-S-H(II)类似于jennite

这种分类存在着争议!!!

中心：Ca-0多面体

层状结构

两侧：[SiO₄]4-四面体单链

层状结构

C/S=0.87

理想结构组成通式：

Cas(Si₆O₁₈H₂)·8H₂O

B-桥四面体

P-成对的四面体H-OH离子

为人

HunanUniversityec

1.4-nmtobermorite

包大史

HunanUniversityeoEngineering

Jennite

Ca-0层周围存在大量OH;

Ca-0层发生起皱，皱褶里含有硅

氧四面体、水分子和OH;

C/S=1.5

理想结构组成通式：

Cag(Si₆O₁sH₂)·6H₂O

与1.4-nmtobermorite结构类似

桥式四面体的缺失，单链长度改变

层间Ca离子含量的变化

Ca/Si=0.67~1.5

HtrenUlnivestr

C-S-H(I)

与jennite结构类似

不完美的六水矽钙石

桥式四面体的缺失，单链长度改变

C/S≈2.0

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C-S-H(Ⅱ)

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