水泥水化热研究与分析

水泥水化热研究与分析

摘要: 在水泥较长的散热过程中，水泥浆会逐渐凝结和硬化。水泥内部物质处于高能状态，随着时间推移，水泥浆体性质将会趋向于稳定。针对于水泥水化热的研究，不仅可以保证结构物的施工质量，还能适当降低工程成本造价，本文首先介绍了影响水泥水化热大小的影响因素以及计算法方法，然后根据笔者经验讲述了几种降低水泥水化热的措施。

关键词:水泥水化热、措施、配合比、增加、热量

引言

随着国家经济的快速发展，越来越多的工程建筑拔地而起，市场对于水泥需求量也是越来越大。水泥在水化过程中产生的热量将会聚集在结构物内部不易散失出去，将会导致混凝土温度提高，随着混凝土龄期增加，绝热升温将会在2至4天内达到最高状态，在未受地基约束的部位，如果混凝土的内外温差过大，内部温度较高的混凝土约束外强度远大于其抗拉强度，将在混凝土的表层产生拉应力，若此时混凝土的抗拉强度不足以抵抗这种拉应力时就会产生表层温度裂缝。若养护不当，表面裂缝将会进一步发展成深层裂缝。在受地基约束的部位，将会产生较小的压应力。因混凝土的散热系数较小，它从最高温度降至稳定温度需要较长时间，在此期间，混凝土的变形模量有了很大的增长，较小的变形就能产生较大的应力。由于混凝土的早期体积变形，主要来自于水泥的水化热温升，并且降低水化热是防止混凝土早期开裂的有效途径，因此，我们有必要对水泥混凝土的水化热进行研究，以尽量避免温度裂缝的出现。

一、水化热的计算与分析

1、水泥水化热分析

水泥在水化时会发生温度变化，这主要源于几种无水化合物组分的溶解热和几种水化物在溶液中的沉淀热。这些热值的代数和就是水泥在任何龄期下的水化热。国家标准GB T 12959-2008规定了水泥水化热的测定方法，但是水泥水化热的测定较复杂，一般水泥厂都不会配备有这方面的仪器，有些水泥厂曾经添置过水泥水化热的测试仪器，但也没能很好地使用，关键是水化热测试对仪器和操作技术的要求较高，一般的工人难以熟练掌握该技术。水泥水化热大小与水泥内部矿物质成分有一定的关系，在同等量的水泥情况下，具有C3A的水泥水化热最大，其次是C3S，最后是C4AF。水化热越大，水泥浆体单位时间内放出热量也将会越多。工程实践中一般是通过增加三氧化二铁与氧化铁含量之比作为降低C3A的指标，为了达到更好的效果，可以在上述基础上，对C3S含量进一步降低。

2、我国水泥水化热情况分析

我国在很多水泥里面都会添加不同数量的材料，如何对水泥水化热过程中释

水化热讲解

第一章设计说明

第二章大体积混凝土承台水化热有限元分析 2.1 概论 2.1.1 大体积混凝土定义 目前国际上对大体积混凝土仍无一个统一的定义。就如美国混凝土学会的定义：任何就地现浇的混凝土，其尺寸到达必须解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂的，称之为大体积混凝土。又如日本建筑学会对大体积混凝土的标准定义：结构断面最小尺寸在80cm以上；水热化引起混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25℃的混凝土。而我国《大体积混凝土施工规范》认为，混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土属于大体积混凝土。 由以上可见，大体积混凝土主要是依靠结构物的断面尺寸和水化热引起的温度变化来定性的。 2.1.2 大体积混凝土温度裂缝成因 施工期间水泥的水化热作用，在其浇筑后将经历升温期、降温期和稳定期三个阶段。大体积混凝土自身有一定的保温性能，因此在升温期其内部温升幅度较其表层的温升幅度要大得多,而在降温期内部降温速度又比其表层慢得多,在这些阶段中，混凝土各部分的温度变形及由于其相互约束及外界环境温度约束的作用，在混凝土内产生的温度应力是相当复杂的。由于混凝土的抗拉能力比较弱，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉力极限值时，混凝土就会出现裂缝。 因此必需掌握其水化热的变化规律，从而为混凝土配合比的修改及养护方案的制定提供依据。 2.1.3 本章研究的主要内容 (一)利用MADIS有限元软件建立大体积混凝土承台模型，并对其进行仿 真水化热计算。 (二)对其水化热进行参数分析。

水泥水化热试验方法(直接法)

水泥水化热试验方法（直接法） 本标准适用于测定水泥水化热。 本标准是在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥胶砂温度的变化，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化7天内的水化热（单位是卡／克）。 注：水泥水化7天今期的水化热可按附录方法推算，但试验结果有争议时，以实测法为准。 一、仪器设备 1．热量计 （1）保温瓶：可用备有软木塞的五磅广口保温瓶，内深约22厘米，内径为8.5厘米。 （2）截锥形圆筒：用厚约0．5毫米的铜皮或白铁皮制成，高17厘米，上口径7.5厘米，底径为6．5厘米。 （3）长尾温度计：0－50℃，刻度精确至0．1℃。 2．恒温水槽 水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易于控制的原则而定，水槽内水的温度应准确控制在20±0．1℃，水槽应装有下列附件： （1）搅拌器。 （2）温度控制装置：可采用低压电热丝及电子继电器等自动控制。 （3）温度计：精确度为±0．1℃。 （4）固定热量计用的支架与夹具。 二、准备工作 3．温度计：须在15、20、25，30、35及40℃范围内，用标准温度计进行校核。 4·软木塞盆：为防止热量计的软木塞盖渗水或吸水，其上、下走向及周围应用蜡涂封。较大孔洞可先用胶泥堵封，然后再涂蜡。封蜡前先将软木塞中心钻一插温度计用的小孔并称重，底面封蜡后再称其重以求得蜡重，然后在小孔中插入温度计。温度计插入的深度应为热量计中心稍低一些。离软木塞底面约12厘米，最后再用蜡封软木塞上表面以及其与温度计间的空隙。 5．套管：温度计在插入水泥胶砂中时，必须先插入一端封口的薄玻璃营管或铜套管，其内径较温度计大约2毫米，长约12厘米，以免温度计与水泥胶砂直接接触。 6．保温瓶、软木塞、截锥形圆筒、温度计等均需编号并称量，每个热量计的部件不宜互换，否则需重新计算热量计的平均热容量。 三、热量计热容量的计算 7．热量计的平均热容量C，按下式计算： g g1 C＝0.2×── ＋0.45×── ＋0.2×g2＋0.095×g3＋0.79×g4＋0.4×g5 2 2 ＋0.46×V 式中：C──不装水泥胶砂时热量计的热容量，卡／℃； g──保温瓶重，克； g1──软木塞重，克； g2──玻璃管重，克（如用铜管时系数改为0．095）； g3──铜截锥形圆筒重，克（如用白铁皮制时系数改为0．11）； g4──软木塞底面的蜡重，克； g5──塑料薄膜重，克； V──温度计伸人热量计的体积，厘米[3]（0．46是玻璃的容积比热，卡／厘米[3]·℃）。 式中各系数分别为所用材料的比热（卡／克·℃）。 四、热量计散热常数的测定

三异丙醇胺对水泥粉磨及水化性能的影响

三异丙醇胺对水泥粉磨及水化性能的影响 1简介 TIPA是氨和氧化丙烯进行加成反应后精馏分离而来，可广泛应用与日用化工、精细化工、石油化工等方面，是重要的胺类化合物。TIPA 是水泥助磨剂的核心原料，也是主要的水泥混凝土有机增强剂。作为水泥助磨剂及混凝土早强剂，通常认为TIPA能显著提高水泥胶砂28天抗压强度。本文对添加TIPA水泥颗粒分布、休止角、净浆流动度、凝结时间和胶砂抗压强度进行了研究，通过X射线粉末衍射、溶液离子分析等方法，分析了TIPA对水泥矿物组成和水化过程的影响，并对作用机理进行了探讨。 2试验 2.1原材料 熟料的矿物组成(根据配料计算)为C3S:57.11%，C2S:19.59%，C3A:7.72%，C4AF:13.64%，粉磨水泥样为PI52.5普通硅酸盐水泥，比表面积为360m2/㎏。氢氧化钙和二水石膏为试剂级样品，聚羧酸减

水剂为市售PLC型(20%固含量)，TIPA均为试剂级样品，添加方法为直接加入或用蒸馏水稀释十倍后外掺(扣除所含水份)，所用水为自制蒸馏水 2.2水泥物化性能试验 将熟料和二水石膏按质量百分比95∶5配料5kg，加入标准小磨粉磨相同的时间至一定的比表面积(空白为360m2/kg)作为试验空白水泥样。其它水泥样为将添加剂按质量比与配好的物料一起加入标准试验小磨，与空白样粉磨相同的时间。 水泥标准稠度、凝结时间按GB/T1346—2001测定，水泥胶砂强度按GB/T17671－1999测定，TIPA采用在空白水泥成型时预溶入成型水中。水泥颗粒分布用BeckmanCoulterLSParticleSizeAnalyzer颗粒分析仪测定。 将空白样和加入0.03%TIPA粉磨水泥样，分别在25℃，50℃，80℃条件下密封保存3d、7d，14d，然后在相同条件下按GB8077－2000测定水泥净浆流动度。 2.3水泥矿物中间相X射线衍射定量分析 将空白样加入0.03%TIPA后的粉磨水泥，分别在25℃，50℃，80℃条件下密封保存3d、7d，14d，然后在日本理学RigakuD/MAX－3C 型粉末衍射仪上用拟合法测定样品的C3A、C4AF含量。 2.4浆体溶液离子分析 按水灰比5∶1将水泥制成净浆，在室温下转动至设定时间，然后进行真空抽滤，滤液用FP6400型火焰光度计测定K+、Na+离子，将

10水泥水化热操作规程

第二十六节水泥水化热测定仪作业指导书 一、原理、适用范围与技术参数 1、SHR-650型水泥水化热测定仪，主要用于测定水泥水化前后,在一定浓度的标准酸中的溶解热以二者之差来确定水泥在任何龄期的水泥水化热。水泥水化热测定仪产品符合 GB/T12959-2008《水泥水化热测定方法（溶解热法）》标准要求，选用高精度智能仪表，全程采用电脑信息采集处理器完成整个生产实验过程，具有操作简单，实验数据准确的优点。 2、水泥水化热测定仪，适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等的任何水化龄期的水化热测定。其他水泥品种当指定采用溶解热法测定水化热时也可使用本仪器。 3、水泥水化热测定仪，溶解热法测定水化热是依据热化学的盖斯定律，即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下，用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥分别在一定浓度的标准酸中溶解，测得溶解热之差，即为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。 水泥水化热测定仪主要技术参数： 1、真空瓶容积：650ml 2、真空瓶内径： 75㎜ 3、真空瓶深度：160㎜ 4、贝克曼温度计示差范围：5～6℃ 5、分度值：0.01℃ 6、水槽温度：20℃±0.1℃ 7、电源、功率：2500W/ AC220V/50Hz 8、净重：100kg 三、操作方法（溶解热法） （一）试验准备 在试验开始时，应将试验内筒从水槽内提升至水面以上位置固定好，打开试验内筒筒盖，将真空瓶、耐酸内衬、酸液搅拌棒放入内筒，将试验筒盖盖好，并拧紧蝶形螺母， 密封筒盖，再将内筒慢慢沉入水中固定。 将温度传感器插入水槽盖板上的插孔内并联接到控制仪，将其它各插件联接到控制仪 相应插口。接通电源，检查接地是否可靠，打开控制仪电源开关。 当水槽内水温高于20.1℃时，应慢慢地向水槽内放入冰块或冷水，待温度略底于20℃ 时即停止，此时，系统会自动将水温升至标准规定温度，并保持恒温。

水泥的基本性能

水泥的基本性能 硅酸盐水泥熟料的矿物组成

1、硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反应速度快，水化热大，凝结硬化快，其水化产物表现为早期强度高。

硅酸三钙是主要赋予硅酸盐水泥早期强度的矿物。 2、硅酸二钙是硅酸盐水泥中的主要矿物，遇水时水化反应速度慢，水化热很低，其水化产物表现为早期强度低而后期强度增进较高。硅酸二钙是决定硅酸盐水泥后期强度的矿物。 3、铝酸三钙遇水时水化反应极快，水化热很大，水化产物的强度很低。铝酸三钙主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源。由于在煅烧过程中，铝酸三钙的熔融物是生成硅酸三钙的基因，故被列为“熔媒矿物”。 4、铁铝酸四钙遇水时水化反应速度快，水化热低，水化产物的强度也很低。由于在煅烧熔融阶段有助于硅酸三钙的生成，同样属于“熔媒矿物”。 硅酸盐水泥的技术要求 按国家标准规定，硅酸盐水泥应确保九项技术要求：水泥中的不熔物、氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量和碱含量，均不得超限；水泥的细度、凝结时间、安定性和强度，均必须达标。 2 掺加混合材料的硅酸盐水泥 1、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P·O。

2、矿渣水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P·S。 3、火山灰水泥凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号P·P。

4、粉煤灰水泥凡由硅酸盐熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）,代号P·F。 5、复合水泥凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P·C。 除普通硅酸盐水泥的上述四种水泥，其组成物料与普通硅酸盐水泥比较，虽然都有硅酸盐水泥熟料和适量石膏但它们的混合材料掺加量较多，且品种不同。因此在使用性能方面，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥，与普通水泥明显不同。由于这四种水泥的共同点是熟料的相对减少，因此，凝结硬化速度较慢，早期强度较低；水化放热速度慢，发热量低；由于生成的氢氧化钙较少，在与混合材料化合时又耗去很多，故抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较强。由于这四种水泥的共同点是掺加混合材料较多，因此其抗碳化、耐磨、抗冻等性能显差，干缩量也较高。此外，由于这四种水泥的混合材料品种不同，导致他们在 3 性能上也有所差异。如矿渣水泥泌水显著，制品的抗渗性差，而火山灰水泥的需水量较大，制品的抗渗性好；矿渣水泥、特别是火山灰水泥的干缩性差，而粉煤灰水泥有一定的抗裂性；复合水泥的性质，则因掺加混合材料的种类、比例不同而异。

水泥水化热对混凝土早期开裂影响资料

水泥水化热对混凝土早期开裂影响 【来源：水泥工艺网】【2011年09月13日】 0 引言 对于预拌混凝土应用过程出现的早期开裂现象，有些混凝土专家归因于水泥比表面积太大和早期强度太高；而水泥界则认为，我国目前水泥的比表面积和早期强度并不比国外的高，混凝土的早期开裂主要是混凝土施工和养护不当所致。笔者认为，必须通过混凝土生产者和水泥生产商沟通，对早期裂缝的成因达成共识，在水泥生产、混凝土配制及施工养护等环节共同采取措施加以解决。“高强早强、高比表面积”及“水泥磨得太细”，这些都是表面现象，其本质是早期水化热太高及混凝土温度应力大的缘故。 1 水化热高是混凝土早期开裂的重要原因 混凝土早期开裂主要是由于初凝前后干燥失水引起的收缩应变和水化热产生的热应变所引起。关于混凝土的开裂，大家都已接受如下认识：抗拉强度越高，则混凝土开裂的危险性越小；弹性模量大、收缩大则开裂的危险性大；徐变大则开裂的危险性小。弹性模量越低，一定收缩量（或应变）产生的拉应力越小。混凝土处于塑性状态时弹性模量几乎为零，任何收缩或应变都不会产生拉应力，只有凝结固化具有一定强度后才有弹性模量，混凝土弹性模量随强度增加而增大。因此，混凝土强度的发展既有利于减少混凝土的开裂又因弹性模量增大而增加混凝土的开裂性。根据美国ＡＣＩ建筑法规，混凝土弹性模量与标准圆柱体２８ｄ抗压强度的平方根成正比。混凝土徐变越大，应力松弛量越大，纯拉应力越小。因此，弹性模量低、徐变大及收缩小的混凝土开裂的危险小。高强混凝土因收缩

较大和徐变较小而较易开裂，而低强混凝土可能因收缩小和徐变大，而往往裂缝较少。关于干燥收缩及其避免或减少收缩的措施，大家都已达成共识，本文不拟赘述，但对于温度应变引起的应力往往认识不足。 温度应力是目前预拌混凝土早期开裂的一个很重要的因素。Ｒ．Ｓｐｒｉｎｇｅｎｓｃｈｍｉｄ认为，混凝土的２／３应力来自于温度变化，1／３来自干缩和湿胀。水泥水化热是混凝土早期温度应力的主要来源。按照瑞典学者Ｊ．Ｂｙｆｏｒｓ的观点，“混凝土拌和物成型的最初几个小时，还没有形成凝聚结构，此时主要表现为黏塑性。随着水化进行，塑性减少，弹性模量增大，成型后４～８ｈ，弹性模量从１０～１０２ＭＰａ迅速增长至１０４～１０５ＭＰａ，增加了３个数量级，而此期间抗压和抗拉强度以正常速度增长，因此极限抗拉应变由２ｈ的４．０×１０－３急剧下降至６～８ｈ的０.０４×１０－３左右，即极限应变减小到原来的１／１００，因此成型后６～８ｈ极限抗拉应变达到最低值”。在混凝土终凝时，抗压强度只有０.７ＭＰａ，抗拉强度只有０.０７ＭＰａ，混凝土弹性模量按１．０×１０４ＭＰａ计，只要产生大于０．０７／（１．０×１０４）＝７×１０－６的应变即可使混凝土开裂。混凝土的热膨胀系数为１０×１０－６／℃，只要混凝土内外温差为１℃就足可使此时混凝土开裂。国外为使混凝土的早期不开裂，要求１２ｈ抗压强度不大于６ＭＰａ，相应的抗拉强度约０．６ＭＰａ，即使弹性模量仍按１．０×１０４ＭＰａ计，此时应变不应大于６×１０－５，相当于内外温度梯度不大于６℃。而国内学者要求２４ｈ抗压强度不大于１２ＭＰａ，相应的抗拉强度约１．２ＭＰａ，此时应变不应大于１２×１０－５，相当于内外温差不大于１２℃。不幸的是，水泥的水化热释放主要集中在早期，水泥加水拌和后，立即出现放热（称为第一个放热峰），持续几分钟，这可能是铝酸盐和硫酸盐的溶解热。下一阶段是形成钙矾石所放出的热量，对于大部分

水泥水化机理

4.1水泥的水化机理 从化学角度来看,水泥的水化反应是一个复杂的溶解沉淀过程,在这一过程中,与单一成分的水化反应不同,各组分以不同的反应速度同时进行水化反应,而且不同的矿物组分彼此之间存在着互相影响。水泥中最多的熟料矿物是硅酸盐化合物，是制约水泥水化性质及相关性能的关键组分。水泥中的硅酸盐熟料矿物的主要成分为硅酸三钙和硅酸二钙。 （1）硅酸三钙（C3S）的水化 硅酸三钙是水泥熟料中的含量最多的组分，通常占材料总量的50%左右，有时高达60 %。硅酸钙的水化产物的化学组成成分不稳定，常随着水相中钙离子的浓度、温度、使用的添加剂、养护程度而发生变化，而且形态不固定，通常称为“C-S-H”凝胶。 C3S在常温下发生水化反应，可大致用下列方程式表述： 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率随时间的变化，可以将C3S的水化过程划分为五个阶段，各阶段的化学过程和动力学行为如表1.1所示。 表1.1 C3S水化各阶段的化学过程和动力学行为时期早期中期后期 反应阶段诱导前期诱导期加速期减速期稳定期 化学过程初始水解， 离子进入溶 液 继续溶解， 早期C-S-H 稳定水化产 物开始生长 水化产物继 续生长，微 结构发展 微结构组件 密实 动力学行为反应很快反应慢反应快反应变慢反应很慢（2）硅酸二钙的水化 C2S也是水泥主要熟料矿物组分之一，水化过程与C3S相似，也有诱导期、加速期，但是水化速率特别慢。C2S的水化反应可大致用下列方程表述：

（3）铝酸三钙的水化 C3A是水泥熟料矿物的重要组分之一,其水化产物的组成与结构受溶液中的氧化铝、氧化钙浓度的影响很大，它对水泥的早期水化和浆体的流变性能起着重要的作用。纯水中C3A的水化：大量的研究结果表明，C3A遇水后能够立即在表面形成一种具有六边形特征的初始胶凝物质粒子，开始时其结晶度很差也很薄，呈不规则卷层物，随着水化时间的推移，这些卷层物生长成结晶度较好的，成分为C4AH19和C2AH8济的六边形板状物。这种六边形水化物是亚稳的，并能转化成立方形稳定的晶体颗粒。常温下C3A在纯水中的水化反应可用下式表示： 有石膏存在时C3A的水化：在水泥浆体中，熟料中的C3A实际上是在和有石膏存在的环境中水化的，C3A在Ca(OH)2饱和溶液中的水化反应可以表述为C3A+CH+12H=C3AH13。当处于水泥浆体的碱性介质中时，C3AH13在室温下能稳定存在，其数量增长也很快，这是水泥浆体产生瞬时凝结的主要原因之一。（4）铁铝酸四钙的水化 铁铝酸四钙的水化与铝酸三钙的水化过程相似，只是反应速率很慢，而且产物是含铁和铝的共同产物。

水泥的基本性能

硅酸盐水泥熟料的矿物组成 1、硅酸三钙是硅酸盐水泥熟料中的主要矿物成分，遇水时水化反应速度快， 水化热大，凝结硬化快，其水化产物表现为早期强度高。硅酸三钙是主要赋予硅酸盐水泥早期强度的矿物。 2、硅酸二钙是硅酸盐水泥中的主要矿物，遇水时水化反应速度慢，水化热很 低，其水化产物表现为早期强度低而后期强度增进较高。硅酸二钙是决定硅酸盐水泥后期强度的矿物。 3、铝酸三钙遇水时水化反应极快，水化热很大，水化产物的强度很低。铝酸 三钙主要影响硅酸盐水泥的凝结时间，同时也是水化热的主要来源。由于在煅烧过程中，铝酸三钙的熔融物是生成硅酸三钙的基因，故被列为“熔媒矿物”。 4、铁铝酸四钙遇水时水化反应速度快，水化热低，水化产物的强度也很低。 由于在煅烧熔融阶段有助于硅酸三钙的生成，同样属于“熔媒矿物”。 硅酸盐水泥的技术要求 按国家标准规定，硅酸盐水泥应确保九项技术要求：水泥中的不熔物、氧化镁含量、三氧化硫含量、烧失量和碱含量，均不得超限；水泥的细度、凝结时间、安定性和强度，均必须达标。

掺加混合材料的硅酸盐水泥 1、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P·O。 2、矿渣水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P·S。 3、火山灰水泥凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制 成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号P·P。 4、粉煤灰水泥凡由硅酸盐熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）,代号P·F。 5、复合水泥凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量 石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号P·C。 除普通硅酸盐水泥的上述四种水泥，其组成物料与普通硅酸盐水泥比较，虽然都有硅酸盐水泥熟料和适量石膏但它们的混合材料掺加量较多，且品种不同。因此在使用性能方面，矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及复合水泥，与普通水泥明显不同。由于这四种水泥的共同点是熟料的相对减少，因此，凝结硬化速度较慢，早期强度较低；水化放热速度慢，发热量低；由于生成的氢氧化钙较少，在与混合材料化合时又耗去很多，故抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较强。由于这四种水泥的共同点是掺加混合材料较多，因此其抗碳化、耐磨、抗冻等性能显差，干缩量也较高。此外，由于这四种水泥的混合材料品种不同，导致他们在性能上也有所差异。如矿渣水泥泌水显

溶解法测定水泥水化热试验操作技巧

溶解法测定水泥水化热试验操作技巧 摘要: GB/T 12959—1991《水泥水化热测定方法（溶解法）》规定了水泥的水化温度（20±1）℃，以便于测定水泥的恒温水化速度、水化热量尤其是长龄期水泥水化热量。其原理是：依据热化学的盖斯定律，即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下，用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥分别在一定浓度的标准酸中溶解，测得溶解热之差，即为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。由于本规范的各项要求都非常严格，实际操作中稍有不慎就可能使测试数据误差较大，导致测试结果作废。本文着重探讨减少操作误差的操作技巧。 1、仪器设备 1.1、广口保温瓶及贝克曼温度计 GB/T 12959—1991 第 3.1.4 规定：贝克曼差示温度计，插入酸液部分必须涂以石蜡或其他耐氢氟酸涂料；第6.1.1 规定：试验前保温瓶内壁用石蜡或其他耐氢氟酸腐蚀的涂料涂覆。实践中发现，保温瓶内壁和贝克曼温度计尾部涂上石蜡后，操作 5～10 次就有部分石蜡涂层脱落，尤其是保温瓶口和贝克曼温度计尾部，保温瓶口在塞入软木塞时以及贝克曼温度计尾部在插入时容易造成石蜡涂层脱落，往往造成刚刚标定好热量计，还没有进行水泥溶解热测试，所标定的热量计已经不准确了，必须重新涂蜡并标定，如果错过了设定的水泥水化龄期，还必须重新制作水泥试样，重新测定此时未水化水泥的溶解热。我们曾经 20 多次试验也未测出水泥的 3d、7d、28d整套水化热数据。我们采用 E－ 44（6101）环氧树脂和低分子 650 聚酰胺树脂 1：1 混合搅匀，如果黏度太大就用丙酮稀释，均匀涂在广口保温瓶内壁、酸液搅拌器下部以及贝克曼温度计尾部，在常温下 24h后即可使用。还有就是广口保温瓶内壁口部 1cm 部分不涂，这部分一般接触不到酸液并且每次塞入软木塞时容易摩擦该部分的涂层。贝克曼温度计尾部的涂层要薄，多余的涂料必须在未固化时抹去，以免造成温度计尾部太粗，插不进相应的孔中。 1.2、分度吸量管 根据溶解热的测定原理可知，氢氟酸作为一种强酸对溶解热测试结果影响较大，所以加入的氢氟酸必须十分准确，GB/T12959—1991 没有规定怎样量取8mL 的 48％氢氟酸， 我们建议使用分度吸量管。分度吸量管一般由玻璃制成，玻璃的主要化学成分是硅，遇氢氟酸生成硅酸。所以氢氟酸很容易腐蚀玻璃分度吸量管，尤其是吸量管的尖嘴部分，而吸量管又不能作防腐层（作防腐层影响吸量管的精度），每次使用完毕后用蒸馏水清洗，一支吸量管连续使用 10 次，其尖嘴部分就有明显的腐蚀迹象。所以应该多准备几支分度吸量管。 1.3 、酸液搅拌棒

GBT1295991水泥水化热测定方法溶解热法

水泥水化热测定方法（溶解热法） 标准名称：水泥水化热测定方法（溶解热法） 标准类型：中华人民共和国国家标准 标准号：GB/T 12959-91 发布单位：国家技术监督局 标准名称（英） Test method for heat of hydration of cement-The heat of solution method 标准发布日期 1992-06-04批准 标准实施日期 1993-03-01实施 标准正文 1 主题内容与适用范围 本标准规定了用溶解热法测定水泥水化热试验的方法原理、仪器设备、试验步骤及结果计算等。 本标准适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和其他指定采用本方法的水泥品种。 2 方法原理 本方法是依据热化学的盖斯定律，即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下，用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥分别在一定浓度的标准酸中溶解，测得溶解热之差，即为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。 3 仪器设备 3.1 热量计：如下图所示。由保温水槽、内筒、广口保温瓶、贝克曼差示温度计、搅拌装置等主要部件组成。另配一个曲颈玻璃漏斗和一个直颈装酸漏斗。 3.1.1 保温水槽：水槽内外壳之间装有隔热层，内壳横断面为椭圆形的金属筒，横断面长长轴450mm，短轴300mm，深310mm，容积约30L。并装有控制水位的溢流管。溢流管高度距底部约270mm，水槽上装有二个搅拌器，分别用于搅拌水槽中的水和保温瓶中的酸液。 3.1.2 内筒：筒口为带法兰的不锈钢圆筒，内径150mm，深210mm筒内衬有软木层或泡沫塑料。筒盖内镶嵌有橡胶圈以防漏水，盖上有三个孔，中孔安装酸液搅拌器，两侧的孔分别安装加料漏斗和贝克曼差示温度计。 3.1.3 广口保温瓶：容积约为600mL，当盛满比室温高5℃的水，静置30min时，其冷却速度不得超过0.001℃/min·℃。 3.1.4 贝克曼差示温度计（以下简称贝氏温度计）：精度为0.01℃，最大差示温度为5￣ 6℃，插入酸液

水泥水化热试验方法(20200511213548)

水泥水化热试验方法 标准适用于测定水泥水化热。 本标准是在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥胶砂温度的变化 ，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化7 天内的水化热（单位是卡／ 克）。 注：水泥水化7 天今期的水化热可按附录方法推算，但试验结果有争议 时，以实测法 为准。 一、仪器设备 1 ．热量计 （1）保温瓶：可用备有软木塞的五磅广口保温瓶，内深约22 厘米，内径为8．5 厘米。 （2）截锥形圆筒：用厚约0．5 毫米的铜皮或白铁皮制成，高 17 厘米，上口径7．5 厘米，底径为6．5 厘米。 （3）长尾温度计：0 —50C,刻度精确至0. 1C。 2 ．恒温水槽 水槽容积可根据安放热量计的数量及温度易于控制的原则而定,水槽内水的温度应准 确控制在20±0. 1C,水槽应装有下列附件： （1 ）搅拌器。 2）温度控制装置：可采用低压电热丝及电子继电器等自动控

(3)温度计：精确度为土0. 1C。 ( 4)固定热量计用的支架与夹具。 二、准备工作 3 .温度计：须在15、20、25, 30、35及40C范围内，用标准温度计进行校核。 4?软木塞盆：为防止热量计的软木塞盖渗水或吸水，其上、下走向及周围应用 蜡涂封。较大孔洞可先用胶泥堵封，然后再涂蜡。封蜡前先将软木塞中心钻一插 温度计用 的小孔并称重，底面封蜡后再称其重以求得蜡重，然后在小孔中插入温度计。温度计插入 的深度应为热量计中心稍低一些。离软木塞底面约12厘米，最后再用蜡封软木塞上表面以 及其与温度计间的空隙。 5.套管：温度计在插入水泥胶砂中时，必须先插入一端封口的薄玻璃营管或铜 套管，其内径较温度计大约2毫米，长约12厘米，以免温度计与水泥胶砂直接接触。 6 .保温瓶、软木塞、截锥形圆筒、温度计等均需编号并称量，每个热量计的部 件不宜互换，否则需重新计算热量计的平均热容量。 、热量计热容量的计算 7 .热量计的平均热容量C,按下式计算: g1 C = 0.2 X—— + 0.45 X—— + 0.2 X g2+ 0.095 X g3+

硅酸盐水泥的水化与硬化

第七章硅酸盐水泥的水化与硬化 本章主要内容： 1.熟料矿物的水化 2.硅酸盐水泥的水化 3.水化速率 4.硬化水泥浆体 补充： 熟料矿物水化的原因 1.熟料矿物结构不稳定。 造成熟料矿物结构不稳定的原因是： ⑴ 熟料烧成后快速冷却，使其保留了介稳状态的高温型晶体结构； ⑵熟料中的矿物不是纯的C3S和C2S ，而是Alite 和Belite等有限固溶体； ⑶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。 水泥的水化、凝结、硬化 ? 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。 ? 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。 ? 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 §7.1 熟料矿物的水化 一.C3S的水化 1.常温下的水化反应 3CaO.SiO2+nH2O=xCaO.SiO2.yH2O+(3-x)Ca(OH)2

简写为：C3S + nH = C-S-H + (3-x)CH 水化产物：水化硅酸钙（也称C-S-H凝胶）和氢氧化钙。 2.C3S水化过程 Ⅰ诱导前期（时间：15分钟 ） 反应：激烈—第一个放热峰，钙离子浓度迅速提高 浆体状态：是具有流动性（Ca(OH)2没有饱和） Ⅱ诱导期又称静止期（时间：2—4小时） 反应：极慢——放热底谷：钙离子浓度增高慢 浆体状态：Ca(OH)2达饱和。此间：具有流动性，结束：失去流动性，达初凝 Ⅲ加速期（时间：4~8小时） 反应：又加快——第二放热高峰 浆体状态：Ca(OH)2过饱和最高：生成Ca(OH)2、填充空隙、 中期：失去可塑性、达终凝，后期：开始硬化 Ⅳ减速期（时间：12—24小时） 反应：随时间的增长而下降 原因：在C3S表面包裹产物—阻碍水化。 Ⅴ稳定期 反应：很慢—基本稳定（只到水化结束） 原因：产物层厚：水很少—产物扩散困难。 3.诱导期的本质 ⑴保护膜理论 ⑵晶核形成延缓理论 ⑶晶格缺陷的类别和数量是决定诱导期长短的主要因素 二.C2S水化 C2S的水化过程与C3S相似，也有静止期，加速期等，但水化速率很慢约为C3S的1/20

防止水化热的不利影响措施

防止水化热的不利影响措施 计划基础底板混凝土浇灌时间为一个日历天数。大体积混凝土的施工技术要求比较高，特别在施工中要防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝。因此需要从材料选择上、技术措施等有关环节做好充分的准备工作，才能保证基础底板大体积混凝土顺利施工。 1、材料选择 （1）水泥：考虑普通水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此确定采用水化热比较低的矿渣硅酸盐水泥，标号为525#，通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。 （2）粗骨料：采用碎石，粒径5-25mm，含泥量不大于1。选用粒径较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土温升。（3）细骨料：采用中砂，平均粒径大于0.5mm，含泥量不大于5。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土收缩。 （4）粉煤灰：由于混凝土的浇筑方式为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，考虑掺加适量的粉煤灰。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的最大限量为25%。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉值均有所降低，对混凝土抗渗抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在10以内，采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量。 （5）外加剂：设计无具体要求，通过分析比较及过去在其它工程上的使用经验，混凝土确定采用(减水剂)，每立方米混凝土2kg，减水剂可降低水化热峰值，对混凝土收缩有补偿功能，可提高混凝土的抗裂性。2、混凝土配合比 （1）混凝土采用由搅拌站供应的商品混凝土，因此要求混凝土搅拌站根据现场提出的技术要求，提前做好混凝土试配。 （2）混凝土配合比应提高试配确定。按照国家现行《混凝土结构工程施工及验收规范》、《普通混凝土配合比设计规程》及《粉煤灰混凝土应用技术规范》中的有关技术要求进行设计。 （3）粉煤灰采用外掺法时仅在砂料中扣除同体积的砂量。另外应考虑到水泥的供应情况，以满足施工的要求。 3、现场准备工作 （1）基础底板钢筋及柱、墙插筋应分段尽快施工完毕，并进行隐蔽工程验收。 （2）基础底板上的地坑、积水坑采用组合钢模板支模，不合模数部位采用木模板支模。 （3）将基础底板上表面标高抄测在柱、墙钢筋上，并作明显标记，供浇筑混凝土时找平用。 （4）浇筑混凝土时预埋的测温管及保温随需的塑料薄膜、草席等应提前准备好。 （5）项目经理部应与建设单位联系好施工用电，以保证混凝土振捣及施工照明用。 （6）管理人员、施工人员、后勤人员、保卫人员等昼夜排班，坚守岗位，各负其责，保证混凝土连续浇灌的顺利进行。 三、大体积混凝土温度和温度应力计算 (计附后) 根据业主及设计要求，对基础底板混凝土进行温度检测；基础底板混凝土中部中心点的温升高峰值，该温升值一般略小于绝热温升值。一般在混凝土浇筑后3d左右产生，以后趋于稳定不在升温，并且开始逐步降温。规范规定，对大体积混凝土养护，应根据气候条件采取控温措施，并按需要测定浇筑后的混凝土表面和内部温度，将温差控制在设计要求的范围内;当设计无具体，要求时，温差不宜超过25度;本工程设计无具体要求，即按规范执行。表面温度的控制可采取调整保温层的厚度。

SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪

SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪 用途及原理：SHR-650Ⅱ水泥水化热测定仪是根据国标GB/T12959-91《水泥水化热测定方法（溶解热法）》中的有关规定设计的。沧州筑龙工程仪器有限公司竭诚为您服务。 适用于中热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等的任何水化龄期的水化热测定。其他水泥品种当指定采用溶解热法测定水化热时也可使用本仪器。 溶解热法测定水化热是依据热化学的盖斯定律，即化学反应的热效应只与体系的初态和终态有关而与反应的途径无关提出的。它是在热量计周围温度一定的条件下，用未水化的水泥与水化一定龄期的水泥分别在一定浓度的标准酸中溶解，测得溶解热之差，即为该水泥在规定龄期内所放出的水化热。 技术支持：0 3 1 7 – 5 1 0 6 2 8 2 1 3 7 3 1 7 0 7 5 3 8 扣扣：1 1 4 6 7 7 7 6 0 4 二. 水泥水化热测定仪主要技术规格 1. 水槽温度：20℃±0.1℃ 2. 真空瓶容积：约650ml 冷却速度为盛满比室温高5℃的水静置30分钟后≤0.001℃/min．℃ 3. 酸液搅拌棒转速：500rpm 4. 电机 功率：10W 电压：AC220V 转速：1500 rpm 5. 贝克曼差示温度计

示差范围：5~6℃ 分度值：0.01℃ 6. 仪器外形尺寸（长×宽×高mm）：700×500×760 7. 仪器净重：80kg 三. 水泥水化热测定仪结构 650Ⅱ型产品相当于两台单个的650型产品合并而成，650Ⅱ型可以同时进行两份试验，比650型单头机型效率更高。它主要由以下部分构成： 1. 恒温水槽部分： 恒温水槽是一只深约30cm，容积大约为60升的容器，槽内装有放置试验内筒的筒座，附有一根控制水槽水面高度的溢流管和一根放水管，在放水管口装有放水阀。 恒温水槽安置在壳体内，恒温水槽底部有隔热性能良好的隔热层，上部装有盖板。 水泥水化热的试验方法*水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪水泥水化热测定仪技术支持：0 3 1 7 – 5 1 0 6 2 8 2 1 3 7 3 1 7 0 7 5 3 8 扣扣：1 1 4 6 7 7 7 6 0 4 2. 试验内筒部分： 试验内筒由筒体、筒盖、泡沫塑料隔热套、真空瓶、贝克曼差示温度计和加料漏斗等组成。试验内筒可沿着筒座上的滑槽上下移动，移至最下面位置时将试验内筒转动一个角度，即可将其固定在该位置上。筒座上方有3个定位块，可用来精确地调整试验内筒的位置（仪器出厂时已调试好，一般不需改动）。筒体、筒盖、筒座均用不锈钢材料制成。筒体内放置隔热套和真空瓶，真空瓶内有耐酸内衬，内衬用于盛放试验用酸液，内衬清洗后重复使用。真空瓶及内衬用固定在筒盖下面的软木瓶塞封闭隔热。瓶塞上有3个孔，分别插入贝克曼温度计、酸液搅拌棒和加料漏斗。筒体和筒盖间用O形密封圈密封，拧紧筒盖上的蝶形螺母后可保证水槽内的水不渗入筒内。 3. 动力部分：

水泥凝结硬化机理

5.1.4 凝结硬化机理 水泥凝结硬化流程图，见动画演示 凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性 硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长 一、水泥的水化反应 2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O 部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应： 3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 主要水化产物： 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 水化铝酸钙晶体 氢氧化钙晶体 20% 水化硫铝酸钙晶体 7% 石膏的缓凝作用在于： 水泥的矿物组成中铝酸三钙水化速度最快，铝酸三钙在饱和的石灰——石膏溶液中生成溶解

度极低的水化硫铝酸钙晶体，包围在水泥颗粒的表面形成一层薄膜，阻止了水分子向未水化的水泥粒子内部进行扩散，延缓了水泥熟料颗粒，特别是铝酸三钙的继续水化，从而达到缓凝的目的。 二、水泥凝结硬化的物理化学过程 水泥与水拌合后，熟料颗粒表面迅速与水发生反应，因为水化物生成速度大于水化物向溶液扩散的速度，于是生成的水化产物在水泥颗粒表面堆积，这层水化物称为凝胶膜层，这就构成了最初的凝胶结构。 动画演示 1、由于Ca2+的渗透，凝胶膜层破裂，使得 2、由于颗粒表面暴露出来，又与水发生化学反应，由于水化物生成速度大于其扩散速度，故在颗粒表面又堆积了大量的凝胶，这个反应不断进行下去，就生成了外面包裹着厚厚一层凝胶膜的新凝胶结构。 3、随着反应的继续进行，水份逐渐减少，凝胶结构分子间距离减少，吸引力越来越大，粘结力增大，使浆体失去塑性，开始凝结。 4、水份越来越少，浆体稠度增大，微粒之间距离越来越小，由于分子间相互作用力—粘结力，互相结合，破坏了无规则排列，变为有规则排列，晶体产生。 5、晶体、胶体相互交错成网状，晶体起主要的承力骨架作用，胶体起胶结作用，二者共同生长，紧密结合，形成坚固致密的水泥石。 6、强度不断增大。 三、水泥石的组成 硬化后的水泥 石 凝胶体（凝胶和晶体） 未水化水泥颗粒内核 毛细孔 四、影响硅酸盐水泥的凝结硬化的因素

水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响

水泥主要水化产物种类及其对水泥石或混凝土性能的影响 （1）水化过程分析水化产物： 第一阶段：从水泥拌水到初凝为止, C3S与水迅速反应生成饱和CH溶液, 并析出晶体, 与此同时石膏也进入溶液与C3A反应生成细小的钙矾石晶体。第二阶段：初凝到24小时，水泥水化加速，生成较多CH、AFt，同时水泥颗粒上长出纤维状CSH凝胶体。第三阶段：24小时以后，石膏耗尽，AFt转化成AFm，还形成C4(A,F)H13。CSH、CH、AFm、 C4(A,F)H13数量不断增加。 （2）水化产物对水泥石或混凝土性能的影响： A：C-S-H凝胶 纤维状体系，是水泥石强度主要来源。C-S-H凝胶的凝胶孔结构影响对水的吸收，对水泥石干燥收缩产生影响。水化开始时，C-S-H凝胶形成的覆盖层会减缓水泥的水化作用，一定程度上影响凝结时间。 B：CH晶体 结晶完好、六方板状、层状晶体，水泥石中最易受侵蚀物质。对水泥石强度贡献很少。其层间较弱的联结，可能是水泥石受力时裂缝的发源地和侵蚀离子的快速通道。CH的有利作用：是水泥石的主要组成，是维持水泥石碱度的重要组成，是其他水泥水化产物稳定存在的重要前提。CH的不利作用：易于产生层状解理，大量存在于集料与水泥石的界面，影响混凝土的强度和耐侵蚀性能(抗钢筋锈蚀性能、抗碳化性能、抗溶蚀性能、体积变形性能等密切相关)，被视为混凝土中的“薄弱环节”。 C：水化硫铝酸盐（AFt、AFm） AFt晶体为六方棱柱状、针棒状晶体、棱面清晰，主要出现在水化早期。AFm晶体为六方板状、片状晶体，成簇或呈花朵状生成，水化后期。AFt对水泥石早期强度贡献很大，过量会使后期强度降低。生成时产生体积膨胀，易形成内应力，使结构破坏。AFt、AFm形成会影响新拌混凝土的流动性。

水泥的化学成分与水化原理

二. 水泥的化学成分与水化原理 2.1 硅酸盐水泥的定义： 把适当成分的“生料”如：石灰石、白玺、粘土等，在窑里煅烧至部分熔融，得以硅酸盐为主要成分的水泥“熟料”；再掺入一定比例的石膏与矿渣或火山灰、粉煤灰等混合料一起磨成细粉，即成硅酸盐水泥。随着原料种类的不同和各成分比例不同及混合料的不同种类掺入，就形成不同品种的硅酸盐水泥。在国外就叫“波特蓝”水泥。 2.2硅酸盐水泥熟料的化学成分与性能： 2.2.1 硅酸盐水泥熟料中的几种主要化学成分： 硅酸盐水泥熟料的典型化学成分含量见如下附表《1》：% CaO(一氧化钙) SiO 2(二氧化硅) AI 2 O 3 (三氧化二 铝) Fe 2O 3 (三氧化二铁) MgO(氧化镁) SO 3 （氧化硫） Na 2O（氧化钠） K 2 O（氧化钾）TiO 2 （氧化钛） Mn 2O 3 （氧化锰） P 2 O 5 （氧化磷） 另外也可能含有极少量的其他杂质。水泥熟料中各氧化物的含量对水泥的性质有很大影响： 2.2.1.1 CaO(一氧化钙)：是水泥熟料中最主要的成分。在水泥熟料煅烧过程 中与其他酸性氧化物(如：SiO 2、AI 2 O 3 、Fe 2 O 3 等)化合反应生成C 3 S、C 2 S、C 3 A、C 4 AF(见 下面第2.3条)等矿物复盐活性化合物。经煅烧未被化合的CaO称为“游离钙”。

在水泥中单独存在的“游离钙”,其水化反应不能在水泥硬化过程中完成，而是在水泥硬化后才能与水化合生成Ca(HO) 2 并在水化过程中发生体积膨胀，降低混凝土的内应力甚至破坏混凝土结构。其含量多、少是影响水泥安定性的重要原因之一。因此国家标准中要求水泥熟料内CaO含量不得超过1%。 2.2.1.2 SiO 2(二氧化硅)：也是水泥熟料所含主要成分之一。SiO 2 经过煅烧可 与CaO进行化合反应，生成C 3S和C 2 S矿物，是影响水泥强度的主要成分之一。 如果SiO 2含量低，水泥熟料中硅酸盐矿物成分少，水泥强度就低；但SiO 2 含量 高时，虽然水泥后期强度有显著提高并使其抗硫酸盐侵蚀性能增强，但水泥凝结速度和早期强度增进率都会变慢。SiO 2 含量不仅影响水泥性能，同时对水泥熟料的煅烧也有影响。其含量少时，熟料煅烧会结大块，影响操作；但其含量大时，会使熟料烧成困难，易于“粉化”。 2.2.1.3 AI 2O 3 (三氧化二铝)：在水泥熟料的煅烧过程中，它与CaO和Fe 2 O 3 可 化合生成C 3A或C 4 FA。当其含量高时可使水泥的凝结及硬化速度变快，但后期强 度增长缓慢，并使水泥的抗硫酸盐性能降低。原因是C 3 A与硫酸盐化合反应生成 硫铝酸盐(钟乳石)，易溶于水而造成水泥石的破坏。同时C 3 A含量高的水泥水化热高，放热速度也快，不适用于大体积混凝土和抗硫酸盐混凝土。 2.2.1.4 Fe 2O 3 (三氧化二铁)：经煅烧可与CaO和AI 2 O 3 化合生成C 4 AF。在水泥 生料中增加氧化铁含量，能降低水泥熟料的煅烧温度。但含量高时会使水泥的凝结过程和硬化过程变慢(缓凝)，后期强度仍能长期增长，并能增强水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。 2.2.1.5 MgO(氧化镁)：是水泥原料中的不良杂质(后述)。 2.2.1.6 SO 3(硫酐)：水泥中的SO 3 仅少部分来自水泥熟料，大部分是在水泥熟 料磨细时掺入的石膏(CaSO 4 )。适量的石膏，可有利于调节水泥凝结时间；但含量过多时，会破坏水泥的体积安定性。 2.2.1.7 K 2O、Na 2 O (碱分)：即氧化钾、氧化钠，在水泥中是有害成分，能 导致水泥凝结时间变换不定；也能引起水泥石的表面风化(起霜)。若混凝土骨料内含有碱分时，混凝土将出现“碱骨料反应”。若水泥中含有碱分，即使骨料内不含碱分，水泥中的碱分也会与骨料中的酸性物质反应，在混凝土内部引起膨胀(碱集料反应)。 2.2.1.8 TiO 2(氧化钛)：一般含量很少，不超过0.3%。少量TiO 2 可促进熟料 的很好结晶。 2.2.1.9 Mn 2O 3 (氧化锰)：一般含量很少，也未发现其对水泥有何不良影响。 2.2.1.10 P 2O 5 (磷酐)：在水泥中含量极微小，若含量能达到1～2%时，能起到 显著的缓凝作用。 2.3 水泥熟料中的矿物成分：