硅酸盐水泥的水化及凝结硬化研究

硅酸盐水泥的水化及凝结硬化研究

代正忠

盈江昆钢榕全水泥有限公司 679300

摘要：随着我国建筑行业的飞速发展，近几年水泥材料的应用效果也成为行业中很多人思考的问题之一。硅酸盐水泥是现阶段水泥行业中应用最多的材料之一，符合我国最新的标准说明。硅酸盐水泥强度则是在使用水泥中的重中之重，应分析其水化以及凝结硬化中的过程。

关键词：硅酸盐水泥；水化；凝结硬化

引言：在分析水泥材料的性能中，首先要考虑到水泥的硬化以及凝结硬化，这属于其中非常重要的标志。硅酸盐水泥在现阶段的建筑工程中拥有非常广泛的应用，应考虑到其强度形式、水化以及凝结过程，对其进行分析和总结，并且归纳硅酸盐水泥凝结的过程其硬化的主要因素，为更多的工作开展提供相关的参考意见。

一、硅酸盐水泥的水化

硅酸盐水泥在加水后熟料中的矿物会直接与其中所含有的水化反应生成水化产物，并且释放出已定的热量。硅酸盐水泥的水化最终产生水化硫酸钙，难溶于水，容易沉积在水泥表面的颗粒上，并且直接阻碍水泥颗粒与水接触，达到调节水泥凝结时所需要消耗的时间这一目的。在硅酸盐水泥整个水化的过程中，其主要包括了五个不同的步骤，第一步是硅酸三钙与水进行反应机会，生成已定的水化产物分别是水化硅酸钙以及氢氧化钙，第二步则是硫酸二钙与水进行反应，在水化后生成水化反应，生成的水化产物为水化硅酸钙，同时也会析出一定量的氢氧化钙，而第三步则是硫铝酸三钙与水进行反应，其没有生成水化反应，其所生成的只是单一的水化反应物水化铝酸钙，而在第四步时则是通过铁铝酸四钙与水进行反应，生成了水化反应其产物为水化硫铝酸钙以及水化的铁酸钙。在这一阶段后则需要开展第五步的水化反应，在水泥中加入少量的石膏并且生成水化反应，其所生成的产物为水化铝酸钙以及钙矾石，其具体的反应方式如下所示：3CaO·Al2O3·6H2O+3（CaSO4·2H2O）+19H2O=3CaO·Al2O·3 3CaSO·4 31H2O当硅酸盐水泥水化后，其所生成的水化产物中有氢氧化钙、水化铝酸钙以及水化硫酸钙相对于较为容易结晶，并且水化硅酸钙以及水化铁酸钙长期以来一直以一种胶体的形式存在。

二、硅酸盐水泥的凝结硬化

1.初始反应与诱导期

硅酸盐水泥水化后则需要分析凝结硬化状态，凝结硬化本身是一个连续性的，并且复杂性的物理化学变化，可以简单地将水泥的凝结硬化分为四个不同的阶段。第一阶段是硅酸硅酸盐水泥的初始反应期，这一阶段中主要是将水泥与水进行拌合。在这一状态下，水泥中的颗粒会在短时间内分散到水中，进而逐步形成人们常见的水泥浆。第二阶段则是硅酸盐水泥的诱导期。所谓诱导期是水化初期，会生成各式各样不同的水化产物，并且在最短的时间内直接扩散到水中形成水泥颗粒，周围的溶液逐步转化成为水化产物的饱和溶液。与此同时，水化产物会在水泥颗粒表面形成水化物膜层。这一个水化物膜层可以有效地减缓原本外部水分子逐步向着内部渗透的状况。这一层膜的出现，水化物再向外扩散时，其速度也会不断减缓。由于膜层的厚度在不断增加，水泥水化的速度也会在这一阶段渐渐的变缓。为此，在这一阶段将其称为诱导期，也可以将其称为潜伏期。多数情况下这一阶段会维持一小时左右。

2.凝结期

第三阶段则是凝结期。凝结期是指由于水化反应包裹在水泥颗粒表面，其水化物膜层也会越来越厚，导致水泥颗粒之间所含有的水越来越少，能够占据的空间也在逐步压缩。包有着凝胶体的水泥颗粒则会越来越接近，甚至有一些水泥颗粒可以相互接触，凝结成的是多孔网状结构，通过水泥浆稠度的提高逐渐失去其可塑性，提高其强度。在这一阶段可以将其简要地称为凝结期，凝结期的水化反应其持续时间为六小时左右。

3.硬化期

第四阶段则是硬化期，由于水化产物在不断增多，水泥会出现硬化期。硬化期的结晶体和凝胶体会形成网状结构，并且逐步变得更加紧密。颗粒之间的细毛孔在逐渐减少，而浆体的强度也会不断发生变化，这一阶段也可以将其简要地称为硬化期。多数情况下，持续的时间在六小时左右，由凝结期、诱导期、硬化期分析可以知道水泥的水化反应本身是由颗粒表面逐步深入到内部的，也就是说是一个从外到内的状态，在最开始时由于没有水化物膜层，其反应速度飞快，而后随着凝胶体的形成以及水化物膜层越来越厚，水分子想要渗透到水泥颗粒里也愈发的困难，水化反应整体速度加慢，从事实的角度分析，由于有一些水泥颗粒自身较大、较粗，内部相对较厚，难以完全水化，水化后的水泥其本质上是由凝胶体，包括了晶体以及没有完全水化的水泥颗粒。

结语

综上所述，水泥强度形成的过程中凝结硬化以及水化工作是十分重要的，分析这两个环节中其主要的组成步骤，并且了解到水化以及凝结硬化对其有着足够充分的认知，才能够更好的把握其在使用时所使用的方向以及硬化的时间、产物等。避免水泥硬化中的消极因素出现，提高水泥硬化工作的整体质量。

参考文献

[1]霍旭佳，陆超.硅酸盐水泥矿物组成及细度对混凝土耐久性影响[J].人民长江，2020,51(S2):294-296.

[2]彭红，吕忠，姜涛.脱硫建筑石膏-水泥复合胶凝材料制备及性能[J].土木工程与管理学报，2020,37(06):38-43.