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硅酸盐水泥的凝结硬化过程是如何进行的?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-11-09

水泥加水拌合后,成为可塑的水泥浆,水泥浆逐渐变稠失去塑性,但尚不具有强度的过程,称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造石——水泥石,这一过程称为水泥的“硬化”。凝结和硬化是人为划分的,实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程。

硅酸盐水泥的凝结硬化过程自从1882年雷查特理(LeChatelier)首先提出水泥凝结硬化理论以来,至今仍在继续研究。下面按照当前一般的看法作简要介绍。水泥加水拌合,未水化的水泥颗粒分散在水中,成为水泥浆体,如图1(a)所示。

水泥颗粒的水化从其表面开始。水和水泥一接触,水泥颗粒表面的水泥熟料先溶解于水,然后与水反应,或水泥熟料固态直接与水反应,形成相应的水化物,水化物溶解于水。由于各种水化物的溶解度很小,水化物的生成速度大于水化物向溶液中扩散的速度,一般在几分钟内,水泥颗粒周围的溶液成为水化物的过饱和溶液,先后析出水化硅酸钙凝胶、水化硫铝酸钙、氢氧化钙和水化铝酸钙晶体等水化产物,包在水泥颗粒表面。在水化初期,水化物不多,包有水化物膜层的水泥颗粒之间是分离着的,水泥浆具有可塑性,如图1(b)所示。

水泥颗粒不断水化,随着时间的推移,新生水化物增多,使包在水泥颗粒表面的水化物膜层增厚,颗粒间的空隙逐渐缩小,而包有凝胶体的水泥颗粒则逐渐接近,以至相互接触,在接触点借助于范德华力,凝结成多孔的空间网络,形成凝聚结构,如图1(c)所示。

这种结构在振动的作用下可以破坏。凝聚结构的形成,使水泥浆开始失去可塑性,也就是水泥的初凝,但这时还不具有强度。

随着以上过程的不断进行,固态的水化物不断增多,颗粒间的接触点数目增加,结晶体和凝胶体互相贯穿形成的凝聚结晶网状结构不断加强。而固相颗粒之间的空隙(毛细孔) 不断减少,结构逐渐紧密,使水泥浆体完全失去可塑性,达到能担负一定荷载的强度。水泥表现为终凝,并开始进入硬化阶段,如图1(d)所示。水泥进入硬化期后,水化速度逐渐减慢,水化物随时间的增长而逐渐增加,扩展到毛细孔中,使结构更趋致密,强度相应提高。

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