巖土工程師輔導(dǎo)資料:硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化過程1

　　3.2硅酸鹽水泥凝結(jié)、硬化過程

　　凝結(jié)：水泥加水拌和最初形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠失去可塑性的過程稱為凝結(jié)。

　　硬化：水泥凝結(jié)后，強(qiáng)度逐漸提高并變成堅(jiān)硬的石狀固體—水泥石，這一過程稱為硬化。

　　從整體來看，凝結(jié)與硬化是同一過程中的不同階段，凝結(jié)標(biāo)志著水泥漿體失去流動性

　　而具有一定塑性強(qiáng)度。硬化則表示水泥漿體固化后所建立的結(jié)構(gòu)具有一定機(jī)械強(qiáng)度。有關(guān)水泥凝結(jié)、硬化過程，歷來有不同的觀點(diǎn)。目前主要有結(jié)晶理論、膠體理論，以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的各種理論和觀點(diǎn)。

　　水泥的凝結(jié)、硬化過程是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，實(shí)際上，水化過程中不同情況下會有不同的水化機(jī)理，不同的礦物在不同階段，水化機(jī)理也不完全相同。要更清晰地揭示水泥凝結(jié)、硬化的機(jī)理與過程，還有待于進(jìn)一步研究。

　　硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物包括結(jié)晶度較差似無定形的水化硅酸鈣凝膠(C-S-H)、結(jié)晶良好的氫氧化鈣、鈣礬石、單硫型水化硫鋁酸鈣以及水化鋁酸鈣等晶體。

　　水泥水化產(chǎn)物本身的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)影響著硬化漿體的性能，各種水化產(chǎn)物的形貌及其相對含量在很大程度上決定著相互結(jié)合的堅(jiān)固程度，與漿體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)弱密切相關(guān)。從力學(xué)性質(zhì)看，物理結(jié)構(gòu)有時(shí)比化學(xué)組成更有影響。即使水泥品種相同，適當(dāng)改變水化產(chǎn)物的形成條件和發(fā)展情況，也可使孔結(jié)構(gòu)與孔分布產(chǎn)生一定差異，從而獲得不同的漿體結(jié)構(gòu)，性能也發(fā)生相應(yīng)的改變。

　　硬化水泥漿體是一非均質(zhì)的多相體系，由各種水化產(chǎn)物和殘存熟料所構(gòu)成的固相以及存在于孔隙中的水和空氣所組成，是固.液.氣三相多孔體。它具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙率，而外觀和其他性能又與天然石材相似，因此通常又稱之為水泥石。

　　水泥石的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，而且不均勻，目前還不能完全闡明其結(jié)構(gòu)的真相，只能從水泥石組成、形貌、構(gòu)造等各個(gè)方面，從不同層次進(jìn)行研究與理解。下面我們簡單說一下水泥石的的組成。

　　水泥石的組成：水泥漿硬化后的水泥石是由未水化的水泥顆粒、凝膠體的水化產(chǎn)物(C-S-H)、結(jié)晶體的水化產(chǎn)物(Ca(OH)2等)、以有未被水泥顆粒和水化產(chǎn)物所填滿的原充水窨(毛細(xì)孔和毛細(xì)孔水)及凝膠體中的孔(凝膠孔)的組成。

　　水泥石的工程性質(zhì)決定于水泥石的結(jié)構(gòu)組成，即決定于水化物的類型和相對含量，以及孔的大小，形狀和分布狀態(tài)等。例如，當(dāng)水泥的品種一定時(shí)，則水化產(chǎn)物的類型也是確定的，這時(shí)，水泥石的強(qiáng)度主要決定于水化產(chǎn)物的相對含量和孔隙的數(shù)量、大小、形狀及分布狀態(tài)。后者與拌和時(shí)用不量的大小(可用水灰比表示，即拌和時(shí)的用水量與水泥用量之比)密切相關(guān)。水灰比相同時(shí)，水化程度愈高，則水泥石結(jié)構(gòu)中水化物愈多，而毛細(xì)孔和未水化水泥的量相對減少，因此水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好，對水化程度相同而水灰比不同的水泥石結(jié)構(gòu)而言，則水灰比大的漿體，毛細(xì)孔所占的比例相對增加，因此該水泥石的強(qiáng)度和耐久性下降。為此，降低水灰比，提高水泥漿或混凝土成型時(shí)的密實(shí)度以及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等是非常重要的。

　　影響水泥凝結(jié)硬化的因素：濕度和溫度。若水泥處于干燥環(huán)境，漿體中水分蒸發(fā)完畢后，則水泥無法繼續(xù)水化，因而強(qiáng)度也不再增長，因此混凝土工程在澆灌后2~3周內(nèi)必須加強(qiáng)灑水養(yǎng)護(hù)，以保證水化時(shí)所必需的水分。溫度對水泥凝結(jié)硬化的影響也很大。溫度愈高，凝結(jié)硬化的速度愈快，因此采用蒸汽養(yǎng)護(hù)是加帶凝結(jié)硬化的方法之一。當(dāng)溫度較低時(shí)，凝結(jié)硬化速度比較緩慢，當(dāng)溫度為0度以下時(shí)，硬化將完全停止，并可能遭受冰凍破壞，因此，冬季采取保溫等措施。下面說一下硅酸鹽水泥性能

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