硅酸盐水泥的水化和硬化课件课件.ppt

关于硅酸盐水泥的水化和硬化课件一、水泥水化过程二、水化初期产物形貌三、水化模型四、晶种对硬化水泥的影响第2页,共29页，星期六，2024年，5月第3页,共29页，星期六，2024年，5月第4页,共29页，星期六，2024年，5月第5页,共29页，星期六，2024年，5月第6页,共29页，星期六，2024年，5月水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起第7页,共29页，星期六，2024年，5月已水化的水泥浆里留下的孔隙未水化水泥颗粒第8页,共29页，星期六，2024年，5月我们都知道水泥早期水化产物Ca(OH)2、水化硅酸钙凝胶(CSH)、钙矾石(AFt)、单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。下面们我们对它的微观形貌、结晶形态、元素构成进行简要的探讨。二、水化初期产物形貌第9页,共29页，星期六，2024年，5月通过SEM和TEM观察水泥浆体样品中的Ca(OH)2晶体,结果如图1所示.在SEM图像中,能够发现大量的六方板状Ca(OH)2晶体,图1(a),其尺寸为2um左右.。Ca(OH)2晶体在TEM中形貌见图1(b),同样为片状六方晶体.用电子衍射方法能够得到规则的衍射花样如图2所示,证明水泥浆体早期水化生成的Ca(OH)2晶体为规则的单晶结构。第10页,共29页，星期六，2024年，5月图3(a)即为水化12h的水泥浆体在SEM下的形貌.圈出的位置即为水化产物CSH凝胶,呈现不规则絮状,絮状的尺寸大致为200~500nm.从整体来看,水泥浆体水化12h后,CSH凝胶生成量并不大,产物层较薄,但各处分布均匀.在SEM中使用EDX对CSH凝胶进行元素分析,结果如图3(c)所示,大量的元素为Ca和Si,从元素构成可以确认产物为CSH凝胶.分析结果中还有少量的Al,S,Mg,K等元素,这是由于水化早期CSH凝胶生成量较少,而SEM下EDX的作用范围约为1μm3,在这个分辨率下不可避免地有未水化水泥颗粒的干扰,因此SEM附带的EDX并不能给出准确的CSH凝胶的元素分析结果,只能是一个大概的数值。图3a图3c第11页,共29页，星期六，2024年，5月使用TEM观察水化12h的样品中CSH凝胶的形貌,结果如图3(b)所示。生成的CSH凝胶层较薄,CSH凝胶絮状结构的尺寸也在200~500nm,与SEM观测结果一致。能够看到CSH凝胶呈无定向的箔状,且普遍较疏松。使用EDX分析其元素构成,结果如图3(d)所示,进一步确认了该产物为CSH凝胶。图3b图3d第12页,共29页，星期六，2024年，5月在图3(c)与图3(d)中选取同一样品中不同位置的CSH凝胶进行多次测量,精确计算Ca/Si比并进行统计,结果如图4所示。比较同一样品在SEM和TEM中的Ca/Si比数据,发现两者相差甚远,SEM得到的Ca/Si比平均值为2.35,TEM得到的平均值为1.29。两种方法的实验结果分别与已有研究的结果比较接近。SEM得到的结果明显大于TEM。第13页,共29页，星期六，2024年，5月第14页,共29页，星期六，2024年，5月如图5所示,中心黑色部分为未水化的熟料颗粒,直径约3um,外围包裹的颜色较浅的产物为疏松的早期CSH凝胶,厚度约400nm.大圈为SEM附带EDX的测量范围,小圈为TEM附带EDX的测量范围.可以发现,SEM附带的EDX测量不论选取哪个位置,都会导致大部分元素分析结果来自未水化的水泥颗粒.水泥未水化熟料主要是由C3S,C2S,C3A和C4AF四种矿物相组成,4种组分未水化前的Ca/Si比都大于或等于2,必然造成SEM中EDX测量的Ca/Si比结果远大于CSH凝胶实际的Ca/Si比,并导致结果的波动增加,数据方差增大;而TEM则可以保证测量范围内均为CSH凝胶,得到的Ca/Si比较为真实,波动也较小.第15页,共29页，星期六，2024年，5月第16页,共29页，星期六，2024年，5月在水化12h的水泥浆体中,通过SEM可以观察到针状产物,长度约为1~2um,如图7(a)中所示.一般认为这是AFt或AFm的特征形貌.但在SEM中,我们无法辨别其到底是AFt还是AFm,因为EDX分析的最小尺寸往往远大于早期生成的AFt与AFm的尺寸,得到的元素构成如图7(e)所示,有大量的Al,Si和Ca元素,也有少量的S,Mg和K元