可再分散聚合物对水泥水化反应热释放规律与性能影响研究
可再分散聚合物对水泥水化反应热的
释放规律与性能影响研究
王龙龙
（安徽建筑工业学院07级无机非金属材料工程1班）
摘要
可再分散聚合物对水泥水化热的释放和水化产物会产生显著的影响，对改善水泥浆体性能具有重要意义。在本论文工作中，选取聚乙烯醋酸乙烯酯可再分散乳胶粉作为水泥浆体的改性聚合物，通过测定聚合物水泥浆体的水化热，利用X射线衍射（XRD）、红外光谱分析（IR）、扫描电镜（SEM）等表征方法研究了乳胶粉对水泥水化热的影响机理。
结果表明乳胶粉能推迟水泥浆体的水化热峰出现时间，降低峰值和温升，但不同种类的乳胶粉对水化热的影响程度不同。乳胶粉的加入使水泥浆体在水化早期的C-S-H凝胶生成时间延缓，生成量低于相同龄期纯水泥的C-S-H生成量，即延缓了C3S的水化。EVA能明显延迟Ca(OH)2生成时间，降低其含量且低于相同水化时间的纯水泥浆体，并且随胶粉掺量的增加其含量越来越低，相同掺量乳胶粉的聚合物改性水泥浆体水化7天时期Ca(OH)2含量多于3天的含量。这是因为EV A与Ca(OH)2发生了反应，有乙酸钙和聚乙烯醇生成。与纯水泥相比，水化早期的Ca(OH)2降低了，反应生成的乙酸钙具有促进C3A水化的作用，所以刚开始水化时有一小的放热峰。随着聚灰比的提高，聚合物改性水泥浆体的抗折强度先提高，然后呈下降趋势，说明存在一个最佳的掺量范围。
关键词: 水泥浆体；聚乙烯醋酸乙烯脂乳胶粉；水化热；水化产物
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安徽建筑工业学院本科生毕业论文
Study on Effect of Redispersible Polymer on Liberation Discipline of Heat of Hydration
and Property of Cement
Wang Longlong
(Anhui Institute of Architecture & Industry)
Abstract Redispersible polymer can have a significant effect on the heat of hydration and hydration products of cement when this type of polymer is added in cement paste. This effect means a lot to the improvement of properties of cement paste. In this article, Ethylene and Vinyl Acetate Copolymer（EV A）was chosen as the modified polymer of cement paste. Through measuring the heat of hydration, the mechanism of affecting the heat of hydration were investigated by means of XRD 、IR and SEM.
The results show that the polymer powder can postpone the peak time of heat of hydration, lower the peak temperature and temperature rise of fresh cement paste. But different types of powder have different degrees of effect on the hydration heat. The results of XRD show that polymer powder was added in cement paste to make formation time of C-S-H gel delay. Besides, the formation content is lower than that of the pure cement paste within same hydration age. Namely, the polymer powder can postpone the hydration process of C3S. Besides EV A can significantly delay the formation time of Ca(OH)2 , reducing its content. The content is lower than that of pure cement paste of the same hydration time, and is also reducing more and more with the increasing content of powder. The content of Ca(OH)2 within hydration time of 7 days in polymer-modified cement paste is more than that of cement paste within hydration time of 3days. The results of IR indicate that the EV A has reacted with Ca(OH)2 ,and calcium acetate and polyvinyl alcohol are formed. Compared with pure cement, the content of Ca(OH)2 has reduced in early hydration time. The calcium acetate can promote the hydration of C3A, so a small
II
可再分散聚合物对水泥水化反应热释放规律与性能影响研究
exothermic peak appeared at the very beginning of hydration.Experiment was carried on, in which the flexural strength of block cement samples cured in dry air was measured, and something was found that with the improvement of polymer cement ratio, the flexural strength of polymer-modified cement paste increased, and then decreased .This indicated that there is an optimum doping capacity range.
Keywords：cement paste;Ethylene and Vinyl Acetate Copolymer powder; heat of hydration; hydration product
III
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目录
第一章绪论 (1)
1.1引言 (1)
1.2课题的研究目的与意义 (1)
1.4可再分散乳胶粉 (4)
1.5可再分散乳胶粉的制备进展 (4)
1.5.1母体乳液聚合 (4)
1.5.2聚合物粉末制备 (5)
1.6可再分散聚合物粉末作用机理 (6)
第二章实验及表征 (9)
2.1水化热测定 (9)
2.1.1热量计量热原理 (9)
2.1.3热量计散热常数K测定 (10)
2.1.4 测量水泥水化热 (11)
2.1.5 实验数据 (13)
2.1.6 数据处理与分析 (23)
2.2净浆水泥试块制备 (26)
2.2.1实验试剂和原料 (26)
2.2.2实验仪器 (26)
2.2.3实验步骤 (26)
2.2.4抗折试验数据分析 (27)
2.3 XRD衍射分析 (31)
2.3.1 XRD样品制备 (31)
2.3.2 XRD物相分析 (36)
第三章实验结论 (41)
参考文献 (42)
致谢 (44)
IV
可再分散聚合物对水泥水化反应热释放规律与性能影响研究
第一章绪论
1.1引言
水泥和水后发生一系列物理与化学变化，并在与水反应中放出大量热，称为水化热，以焦/克表示。水泥的水化热和放热速度都直接关系到混凝土工程质量。由于混凝土的热传导率低，水泥的水化热较易积聚。水泥在水化过程中要产生大量的热量，是大体积砼内部热量的主要来源。由于大体积砼截面厚度大，水化热聚集在结构内部不易散失，使砼内部的温度升高。砼内部的最高温度，大多发生在浇筑后的3～5ｄ，当砼的内部与表面温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当砼的抗拉强度不足以抵抗该温度应力时，便始产生温度裂缝，腐蚀加剧。为了保证大体积混凝土工程质量，必须将所用水泥的水化热控制在一定范围内。因此水泥的水化热测试对水泥生产、使用、理论研究都是非常重要的。
在水泥砂浆和混凝土拌合物中掺加添加剂可以控制水泥水化热在各个龄期的释放量，影响水泥水化产物生成量，对砂浆和混凝土进行改性。
1.2课题的研究目的与意义
1.2.1目的
1 .通过不同可再分散乳胶粉对水泥水化反应热的影响来研究乳胶粉对水泥浆体的改性效率。
2.探讨可再分散乳胶粉在水泥、干混砂浆等材料中的作用机理
1.2.2 意义
乳胶粉作为干混砂浆中的核心添加剂，可以改善其多种性能，如粘结性、防水性、抗折性等。不同种类的乳胶粉能改善干混砂浆性能主要是基于其在水泥浆体中形成聚合物膜，影响水泥水化进程和微观结构。本文通过研究乳胶粉如何影响水泥水化产物的生成规律，以期为可再分散乳胶粉改善水泥浆体性能的机理分析提供理论依据。
1.3水泥水化过程
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水泥加水拌合后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆，同时产生水化，随着水化反
应的进行，逐渐失去流动能力到达“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生结构强度时，即为“终凝”。随着水化，凝结的继续，浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石，即为硬化。可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水泥水化的结果。
水泥是多矿物的集合体，含有四种主要矿物，分别为硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF），除了主要矿物外，还有少量次要的组成，如Na2O 、K2O、MgO以及硫酸盐等。水泥与水拌合后，其颗粒表面的熟料矿物立即与水发生化学反应，各组分开始溶解，使纯水立即变成含有多种离子的溶液，水泥浆中的主要离子有：
硅酸钙—Ca2+、OH-、(Si4O)4-
铝酸钙—Ca2+、Al(OH)4-
硫酸钙—Ca2+、SO42-
钾、钠及硫酸根离子—K+、Na+、SO42-
水泥浆液相中的粒子组成依赖于水泥中的各种组成及其溶解度，但是液相中的粒子组成又反过来深刻的影响各种熟料矿物的水化速率。液相中的硅酸根离子，铝酸根离子，硫酸根离子分别由硅酸钙，铝酸钙和硫酸盐提供，而水化早期的Ca2+离子主要为C3S提供，K+、Na+离子主要为碱式硫酸盐提供。
熟料单矿物的水化反应式如下：
C3S+H→C-S-H+CH
C2S+H→C-S-H+CH
C3A +H→C3AH6(水化铝酸三钙）
C4AF+H→C3AH6+CFH（水化铁酸一钙）关于四种熟料矿物的水化速率，有下列规律:
(1)C3S最初反应较慢，但以后反应很快。
(2)C3A则与C3S相反，开始时反应很快，但以后反应速度较慢。
(3)C4AF开始的反应速度也比C3S快，但以后变慢。
(4)β-C2S的水化速度是最慢的，但在后期稳步增长。
(5)在水泥熟料中，四种矿物的水化速度与四种矿物单独水化的速率相比，没有多
大差别。
2
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硅酸三钙或硅酸二钙水化生成水化硅酸钙（C-S-H ）和氢氧化钙（CH ）。C-S-H 不溶于水，并立即以胶体微粒析出，逐渐凝聚成为C-S-H 凝胶。CH 在溶液中的浓度很快达到过饱和，呈六方板状晶体析出。水化铝酸钙为立方晶体，在氢氧化钙饱和溶液中，其一部分还能与氢氧化钙进一步反应，生成六方晶体的水化铝酸四钙。因水泥中渗有少量石膏，故生成的水化铝酸钙会与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·Al 2O 3·3CaSO 4·32H 2O ）针状晶体，其矿物名称为钙矾石，简称Aft 。当石膏完全消耗后，一部分将转变为单硫型水化硫铝酸钙晶体，简称AFm 。 通常，AFt 在水泥加水后的24h 内大量生产，随后逐渐转变成AFm 。
硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化产物为：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶，氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完全水化的水泥石中，水化硅酸钙约占70%，氢氧化钙约占20%，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%。
硅酸盐水泥的水化过程也可以用水泥水化时的放热速率随时间的变化曲线来表示：
图1.1硅酸盐水泥的水化热放热曲线
据上图，可将水泥的水化过程概括为以下三个阶段。
1.钙矾石形成阶段：由于熟料矿物遇水后立即溶解，水泥中的C 3A 首先水化，并在有石膏存在的条件下迅速形成钙矾石(AFt),因此出现了第一个放热峰。由于AFt 的形成使C 3A 水化速率减慢，导致诱导期开始。
2.C 3S 水化阶段：由于C 3S 开始水化，形成C-S-H 和CH 相，放出热量，出现第二放热峰。第三放热峰是由于体系中石膏已消耗完毕，AFt 相向AFm 相转化所引起的。在此过程中，C 4AF 及C 2S 也不同程度的参与了反应。
AFt 形成 诱导期Ca 2+
浓度提高
初凝 终凝 AFm 形成 放
热速
率 几十分钟 若干小时 若干天
C-S-H 和CH 快速
形成
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3.结构形成与发展:此阶段的放热速率很小，并趋于稳定。随着水化产物的增多，相互交织连生，浆体逐渐硬化。
1.4可再分散乳胶粉
可再分散聚合物粉末(SWF)是由聚合物乳液在制造过程中经喷雾干燥和后续处理
等工序制备而成的粉状热塑性树脂，通常为白色粉末，加入到水泥浆体中可重新分散形成乳液，分散乳液的性能与初始乳液基本相同，并在养护过程中逐渐干燥成膜。可再分散聚合物粉末的优点不仅在于它比乳液易于包装，贮存，运输和供应，更为重要的是它能与水泥和砂等材料预拌包装制成干混砂浆，使用时直接加水搅拌均匀即可。由于其在增加干混砂浆的内聚力，粘聚力，柔韧性等方面表现出优异的性能，因而在聚合物水泥基，石膏基等建筑材料中得到广泛应用。SWF的主要品种有均聚物类（如V Ac类）和共聚物类（如V Ac/乙烯类，V Ac/叔碳酸乙烯酯/丙烯酸类)等，目前应用较广泛的产品为
V Ac/乙烯类共聚物，其在全球领域占有领先地位，并代表了SWF的技术特性，也是目前砂浆改性的最佳技术解决方案。
1.5可再分散乳胶粉的制备进展
1.5.1母体乳液聚合
可再分散聚合物乳胶粉的种类由乳液聚合用单体决定。醋酸乙烯酯聚合物以其低廉的价格, 较高的粘接强度等优点, 一直以来就是制备可再分散乳胶粉的主要种类。20
世纪50 年代后期德国Waker化学公司首先推出了醋酸乙烯均聚物( PV Ac)。由于醋酸乙烯酯的均聚物低温下难以成膜且不耐水泥和强碱, 使用范围受到限制。20 世纪60 年代该公司推出了玻璃化转变温度Tg为0 ℃的醋酸乙烯酯/ 乙烯共聚物(V AE)。与醋酸乙烯均聚物相比, 由于在分子结构中引入了柔性的乙烯链, 使得Tg降低, 且大大提高了聚合物粉末的耐水性和耐碱性。Hendrickx在醋酸乙烯酯单体中引入叔碳酸乙烯酯( VeoVa)进行共聚,有效地提高了聚合物的防紫外线性能、憎水性及化学稳定性。霍夫曼发现, 2% 用量的氯乙烯/ 乙烯/ 月桂酸乙烯基胶粉即可使砂浆的吸水系数小于0.5, 具有优异的憎水稳定性和抗冲击性能。
为使聚合物乳胶粉在常温下能形成连续的聚合物膜, 乳液的Tg 一般需设计在-
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50~60℃。喷雾干燥时一般都设定出口温度在45 ℃以上。当出口温度比Tg高30 ℃以上时, 聚合物粉末会发生粘连, 高40℃以上时, 聚合物粉末会发生结块。上述醋酸乙烯类共聚物Tg较低, 在喷雾干燥时若不添加保护胶体和抗结块剂则得不到具有优良流动性能的聚合物粉末。而这些外添加剂的加入会使胶粉再分散后的乳液耐水性下降, 因此常规结构的聚合物乳胶粉的性能都不及原始乳液。在20 世纪80 年代"粒子设计"思
想的指引下, 异相( 核壳) 结构聚合物为解决这一矛盾带来了可能。丙烯酸系核壳结构的聚合物由于其包含不同Tg ,的核与壳, 因而有着特殊的物理化学性能、机械性能及
抗结块性。Uminski以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯为主要单体制备了一种核壳结构的聚合物乳液, 其壳层Tg 为- 10~ 0 ℃。在喷雾干燥过程中, 这种核壳结构的乳液很容易地得到了高转化率、具有良好流动性的聚合物粉末, 有效地降低了普通共聚物的结块挂壁现象。并在壳层聚合时引入MAA及AMPS参与共聚, 使其酸性基团均匀分布在
乳胶粒外表面, 大大提高了胶粉在水中的可再分散能力, 所得的可再分散胶粉具有良
好的水泥改性效果。罗门哈斯公司采用" 反向核壳" 聚合方法制得了一种具有碱不溶性的核及碱溶性的壳的分散聚合物乳液, 核壳之间通过有效的化学接枝紧密相连。其壳层Tg在60℃以上, 非常有利于喷雾干燥。用合成的这种聚合物改性水泥材料, 可获得
极好的韧性、耐水性和弯曲性能等物理性能。马晶晶等在传统VAE 乳液基础上, 制备了以V AE为核, MAA为壳的核壳乳液, 并进行喷雾干燥, 得到的聚合物粉末流动性较好, 平均粒径100 um 且粒径分布均匀。刘庆等制备了一种具有高固含量( 62.44%)、低黏度(150.25 mPa/s )的丙烯酸酯核壳乳液, 其软核硬壳的乳胶粒子结构使乳液可以在
90~ 105 ℃的高温下干燥, 制得的可再分散干粉具有良好的可再分散性与耐水性能。
1.5.2聚合物粉末制备
用喷雾干燥方法来制备可再分散聚合物粉末是目前应用最广泛的方法。与其他干燥方式相比, 喷雾干燥在能耗上占有显著优势。乳液在喷雾干燥之前常需加入一些添加剂, 以确保聚合物乳胶粉再分散后所构成的乳液与母体乳液有相似的性能。为提高干粉在水中的可再分散性, 常在干燥前加入保护胶体和进行表面包裹处理, 如聚乙烯醇、聚乙烯硫醇和纤维素衍生物等水溶性大分子物质，以提高乳胶粉的可再分散性。为防止喷雾干燥后产物结块及粉末长期贮存稳定性, 可在喷雾干燥时一次性或分批加入或在干燥结
束后加入10% ~30% 的高岭土、硅藻土、滑石粉、碳酸钙等惰性矿物, 它们的粒径通常
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为10 nm~ 10 um。如果将这样的乳胶粉加入水后经过均匀搅拌，就会形成稳定的醋酸乙烯-乙烯共聚物分散液，其性质与原来的共聚物乳液性质完全相同。
1.6可再分散聚合物粉末作用机理
关于可再分散乳胶粉在水泥、干混砂浆等材料中的作用机理，国内外研究人员做了大量的研究。
Mangat认为乳液和可再分散乳胶粉在成膜后可在不同材料上形成高抗拉强度和粘
结强度，它们在砂浆中作为第二粘结剂与无机粘结剂水泥相互结合，水泥和聚合物分别发挥相应的特长，使砂浆性能得以改善。关于乳液改性砂浆和混凝土形态结构，曾提出过很多模型，其中最著名的是Ohama提出的模型。Roger Zurbriggen通过对聚合物—水泥复合材料的微观结构进行观察，认为掺加可再分散乳胶粉可使聚合物膜形成并成为孔壁的一部分，通过内部作用力使砂浆形成一个整体，提高了砂浆的内聚强度，从而提高了砂浆的破坏应力和应变。Schulze等则研究了砂浆中可再分散乳胶粉的长期性能。通过扫描电镜观察到：经过10年的时间，聚合物在砂浆中的微观结构形态仍没有发生变化，保持了稳定的粘结，抗折和抗压强度及良好的憎水性能。
王子明等则对乳胶粉改性砂浆对瓷砖粘结强度的形成机制进行了研究。研究表明可再分散乳胶粉对瓷砖粘结砂浆的粘结强度有直接或间接的影响。在乳液干燥成膜后，乳胶膜一方面在砂浆和瓷砖之间形成柔性连接；另一方面，在新拌砂浆中可再分散乳胶粉使含气量增加，并影响到表面的形成和可润湿性，随后在凝结过程中，可再分散乳胶粉还会对凝结砂浆的收缩和水泥的水化过程产生较佳的影响，所有这些都会对提高粘结强度有较好的帮助。
刘志勇认为乳胶粉以粉末的形式加入到水泥基材后，一开始加水，水化反应就开始，氢氧化钙溶液很快达到饱和，并析出晶体，同时生成钙矾石晶体及水化硅酸钙凝胶体，乳液中的聚合物颗粒便沉积到凝胶体和未水化的水泥颗粒上。随着水化反应的进行，水化产物增多，聚合物颗粒逐渐聚集在毛细孔中，并在凝胶体表面和未水化的水泥颗粒上形成紧密堆积层。聚集的聚合物颗粒逐渐填充毛细孔并且覆盖着它们，不能完全填充到毛细孔的内表面。由于水化或干燥使水分进一步减少，在凝胶体上和孔隙中紧密堆积的聚合物颗粒便凝聚成连续的薄膜，形成与水化水泥浆体互穿基质的混合体，并且使水化产物之间及骨料互相粘结。由于带有聚合物的水化产物在界面形成了覆盖层，可能影
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响了钙矾石和粗大氢氧化钙晶体的生长，也由于聚合物在界面过渡区孔隙中凝聚成膜，从而使聚合物水泥材料的过渡区更为致密，使其性能得以改善。一些聚合物中的活性基团可能与水泥水化产物中的钙离子、铝离子等产生了交联反应，形成特殊的桥键作用，改善了水泥砂浆硬化体的物理组织结构，缓解了内应力，减少了微裂纹的产生，增强了聚合物水泥材料的致密性。
肖力光等认为，当建筑干粉加水搅拌时，聚合物颗粒自行分散，并不会同水泥粘聚，一方面，由于可再分散乳胶粉颗粒之间的润滑效应，使砂浆的组分能够单独流动;另一方面，由于可再分散乳胶粉对空气有诱导效应，赋予砂浆可压缩性，因此，可以改善砂浆的施工和易性。鞠丽燕认为，可再分散乳胶粉能改善砂浆的抗弯强度、附着强度等性能是因为其可以在砂浆颗粒表面形成聚合物膜，膜上部分表面有气孔，而气孔表面被砂浆填充，使应力集中降低，并在外力的作用下，会产生松弛而不破坏。另外，砂浆在水泥水化形成刚性骨架，而在骨架内的聚合物具有活性接头的功能，类似于人体的组织，聚合物形成的膜可以比喻为关节、韧带，从而可以保证刚性骨架的弹性和韧性。
乔渊等认为乳胶粉改性水泥砂浆时乳胶粉将增加水泥净浆孔隙率，但减小了水泥浆体与骨料界面过渡区的孔隙率，结果使砂浆的总孔隙率基本不变。乳胶粉良好的成膜特性可以更好地堵塞砂浆中的孔隙，使得水泥浆体与骨料界面过渡区结构更加致密，乳胶粉改性砂浆的抗渗透性提高，增强了抵抗有害介质侵蚀的能力，从而对耐久性的提高产生积极的作用。在砂浆中加入乳胶粉可显著提高与其他材料的粘结强度，原因在于亲水性乳胶粉与水泥悬浮体的液相一起向基体的孔隙及毛细管内渗透，乳胶粉在孔隙及毛细管内成膜并牢牢的吸附在基体表面，从而保证了粘结材料与基体良好的粘结强度。
聚合物水分散体对水泥的改性可以分为2个过程，即水泥水化过程和聚合物聚合过程。一般是水泥首先水化，进而凝结和硬化，聚合物失水而形成聚合物膜粘附在水泥水化颗粒上，并在空隙空间形成线性聚合，与水泥石互为连续相。水泥水化产物为水化硅酸钙、水化铝酸钙、及氢氧化钙被范德华力结合在一起的凝聚状物质。通常由于水的蒸发（干缩），在浆体内产生应力而形成裂缝。当微裂缝受到结构应力或温度应力作用时产生扩展，与其他裂隙互相贯通。
聚合物可以起到两方面的作用；一是封堵了水泥浆体中的孔隙，通过阻塞通道减少水分蒸发速度和数量而抑制微裂隙的产生；二是当微裂隙一旦形成，由于聚合物的搭接作用，聚合物膜可以越过微裂隙起到架桥和充填作用，抑制它的的发展，使微裂隙互不连贯。很多研究者发现，在聚合物改性水泥浆体中，微裂缝之间存在聚合物，即使在氢氧
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化钙的片状晶体之间也存在聚合物。因而，在碳化以后，普通水泥浆中的氢氧化钙片状晶体之间产生裂缝，而聚合物改性水泥浆体中氢氧化钙片状晶体之间没有产生裂纹。由于聚合物膜弹性模量较低，可以提高抗拉强度和断裂韧性，同时，由于聚合物的掺入，用水量大幅度减少，改善了硬化浆体的结构。随着水泥水化吸收水分，失水后的聚合物颗粒逐渐聚集成三维空间连续的网状聚合物膜结构，附于水泥水化产物和骨料表面，水泥石也穿过聚合物网孔，形成空间连续的网状结构，2种网状结构互相穿透交接缠绕在一起，形成连续致密的基体结构。这种结构中聚合物网膜结构穿过水泥石中的气孔、裂隙，并穿梭连接，形成一个具有弹性的“铰”结构，分散了应力，增加了变形能力。即使在应力作用下产生裂隙，由于聚合物跨裂纹穿梭连接可抑制裂纹的发展，因而提高了硬化体的断裂韧性、变形性和断裂性。
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第二章 实验及表征
2.1水化热测定
2.1.1热量计量热原理
水泥加水后，立即发生水化反应，放出水化热，将水泥浆置于热量计中，在热量计周围温度不变条件下，直接测定热量计内水泥浆温度的变化，计算热量计内积蓄和散失热量的总和，从而求得水泥水化各龄期的水化热。此法称为直接法。
2.1.2热量计平均热容C 测定
由于热量计是热导体，在外界温度变化时，会吸收或释放热量，也会传递热量，因此有必要校正其平均热容量C.
表2.1 热量计各部件质量 项目
1号杯 2号杯 保温杯
216.26g 205.69g 橡胶塞
214.70g 212.94g 套管（铁质）
8.24g 21.99g 温度计
42.33g 42.51g 塑料保鲜膜
0.51g 0.52g
热量计的平均热容量C ，按下式计算：
C=0.0840*g/2+1.882*g 1/2+0.450*g 2+1.670*g 3+1.942*V
式中C ——不装水泥浆时热量级的热容量，J/℃
g ——保温瓶重，g
g 1——橡胶塞重，g
g 2——不锈钢管重，g
g 3——塑料保鲜膜，g
V ——温度计伸入热量计的体积，cm 3
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10 根据上述仪器质量，可计算得到C 值。1号杯C 1=220.10J/℃,2号杯C 2=224.94J/℃.
2.1.3热量计散热常数K 测定
实验仪器：
表2.2所用实验仪器的名称、型号（规格）和生产厂家 名称
型号（规格） 数量 生产厂家 自制热量计
精密温度计
恒温水槽
加热套
塑料保鲜袋
量筒
去离子水
温度计
0.1℃ HH-2 500ml 1℃ 二个 二支 一台 一台 若干 一个 安徽建筑工业学院化学实验中心 国华电器有限公司
实验步骤： 1）贴标签（1号杯、2号杯）
2）称量量热计各部件质量
3）上述仪器在20摄氏度下恒温24小时
4）与此同时加热去离子水250ml 至45℃左右
5）停止加热，用量筒取水200ml,迅速将温水注入塑料保鲜袋中
6)放入保温杯中，盖上软胶塞，插入温度计
7)固定于20摄氏度的恒温水浴锅中
8）记录3小时、10小时的精密温度计的读数
注：重复测试一次，取平均值
实验数据如下表：
表2.3
时间/h
一号杯 二号杯 t=3h/T1
33.72℃ 29.46℃ t=9h/T2
25.35℃ 21.70℃
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11 t=3h/T1
35.18℃ 29.90℃ t=10h /T2
25.67℃ 21.57℃
散热常数K 按下式计算： K=（C+W) ·（l g ΔT 1-lg ΔT 2)/0.434Δt
式中：
K ——散热常数，J/h ·℃
W ——水的热当量，J ；W=4.2m,m 为水的质量，g
C ——热量计的平均热容量，J/℃
ΔT 1 ——实验开始3h 后热量计与恒温水浴锅的温差， ℃
ΔT 2 ——实验开始9h 或10h 后热量计与恒温水浴的温差,℃
Δt ——自T 1~T 2时所经过的时间，h
表2.4—1、2号杯散热常数计算值K K 值
(J/h ·℃)
1号杯 2号杯 第一次测量 第二次测量 第一次测量 第二次测量 计算值
166.5059 149.2406 304.8584 280.3392 平均值
157.8733 292.5988
2.1.4 测量水泥水化热 实验试剂和原料
表2.5实验试剂
试剂名称 生产厂家
乳胶粉WWJF-8010 安徽皖维集团
乳胶粉WWJF-8020 安徽皖维集团
去离子水 安徽建筑工业学院化学实验中心
基准水泥 北京
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表2.6 所用实验仪器的名称、型号（规格）和生产厂家 名称
型号（规格） 数量 生产厂家 自制热量计
二个 安徽建筑工业学院化学实验中心 精密温度计
0.1℃ 二支 塑料保鲜袋
恒温水槽
20℃±2 一台 国华电器有限公司 温度计
1℃ 一支 脱脂棉
电子天平 一台 北京赛多利斯仪器
系统有限公司
铁架台 0.01g 两个 安徽建筑工业学院
化学实验中心
水泥搅拌钵
0.1℃ 一个
实验步骤： 1）所有仪器和原料在20℃下恒温
2)取样
水泥：200g 、水：70ml
乳胶粉掺量：5%、10%、15%、20%
3）搅拌棒和搅拌锅用湿布擦湿
4）干混水泥和乳胶粉
5）加水，净浆搅拌3分钟
6）迅速将净浆装入塑料薄膜袋内，用棉花擦净一并装入袋内
7）置于保温杯中，用带有精密温度计的胶塞密封，上述步骤在5min 内完成
8）至7min 时记录初始温度、时刻
9）将热量计放置于20度恒温水浴锅内，加以固定
注：升温时每半小时测一次，降温时1小时测温一次
可再分散聚合物对水泥水化反应热释放规律与性能影响研究
13
2.1.5 实验数据
2.1.5.1 纯水泥水化热
表 2.7 1号杯纯水泥水化温度 水化时
间/min
温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 0
17.19 380 22.9 920 56.4 1790 26.64 10
17.28 410 23.8 980 55 1820 26.1 31
17.6 440 24.8 1040 52.8 1850 25.7 42
17.78 470 26.11 1100 50.3 1880 25.2 51
17.89 500 27.4 1160 47.7 1910 24.79 60
18 530 28.95 1220 45.1 1940 24.43 74
18.17 560 30.7 1280 42.7 1970 24.1 92
18.39 590 33.2 1430 36.1 2000 23.75 108
18.59 620 35.1 1460 35 2030 23.41 126
18.73 650 37.62 1520 32.36 2060 23.14 146
18.91 680 40.3 1550 31.58 2090 22.9 165
19.14 710 42.93 1580 30.64 2120 22.51 180
19.31 740 45.6 1610 30.06 2150 22.2 200
19.56 770 48.5 1640 29.42 2180 21.88 260
20.41 800 50.7 1680 28.6 2210 21.6 290
20.97 830 55 1700 28.22 2240 21.37 320
21.5 860 56 1730 27.7 2270 21.2 350
22.1 890 56.6 1760 27.2 2300 21.0
2330 20.9
表2.8 2号杯中纯水泥浆水化热测定数据
水化时间
/min 温度/℃ 水化时
间/min 温度/℃ 水化时
间/min 温度/℃ 水化时
间/min 温度/℃
安徽建筑工业学院本科生毕业论文
14 0
17.9 455 24.4 1115 25.93 1805 22.76 14
18.03 485 25.1 1175 25 1835 22.6 30
18.44 515 25.8 1235 24.05 1865 22.5 45
18.72 545 26.7 1295 23 1895 22.3 65
19.01 575 27.3 1385 21.51 1925 22.2 85
19.23 605 28 1415 21.28 1955 22 105
19.42 635 28.7 1445 21.2 1985 21.83 120
19.59 665 29.39 1475 21.69 2015 21.9 135
19.7 695 30 1505 22.19 2045 21.71 155
19.82 725 30.1 1535 22.58 2075 21.39 215
20.33 755 30.1 1565 22.8 2105 21.1 245
20.6 785 30.3 1595 22.94 2135 20.9 275
20.9 815 30.3 1635 23.05 2165 20.8 305
21.19 845 30.2 1655 23.08 2195 20.62 335
21.71 875 29.9 1685 23.08 2225 20.6 365
22.4 935 29 1715 23 2255 20.6 395
23.04 995 28.1 1745 22.92 2285 20.6 425
23.8 1055 27.1 1775 22.85
表2.9 掺5%WWJF-8010型乳胶粉水泥浆水化热测定数据
水化时
间/min
温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 水化时间/min 温度/℃ 15
17.98 535 27 1255 41 1885 25.68 35
18.3 565 28.3 1315 37.29 1915 25.41 55
18.56 595 29.7 1375 36.5 1945 25.15 85
18.89 625 31.4 1435 34.35 1975 24.9 115
19.13 655 33.21 1465 33.4 2005 24.63 145 19.4 685 25.3 1495
32.49 2035 24.4
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。 掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15％，其中允许用不超过水泥质量5％的窑灰或不超过水泥质量10％的非活性混合材料来代替。 掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10％。 P.C 42.5R水泥 P.C：复合硅酸盐水泥； 42.5：28天抗压强度≥42.5MPa； R ：早强型，3天强度较同强度等级水泥高。 如果速凝剂是合格的，以掺加4%为宜，多掺会影响强度 II级粉煤灰，细度小于25%，烧失量小于8%，需水量比小于105% 高效减水剂 高效减水剂对水泥有强烈分散作用，能大大提高水泥拌合物流动性和混凝土坍落度，同时大幅度降低用水量，显著改善混凝土工作性。但有的高效减水剂会加速混凝土坍落度损失，掺量过大则泌水。高效减水剂基本不改变混凝土凝结时间，掺量大时（超剂量掺入）稍有缓凝作用，但并不延缓硬化混凝土早期强度的增长。 能大幅度降低用水量从而显著提高混凝土各龄期强度。在保持强度恒定时，则能节约水泥10%或更多。
氯离子含量微少，对钢筋不产生锈蚀作用。能增强混凝土的抗渗、抗冻融及耐腐蚀性，提高了混凝土的耐久性。 聚羧酸 1、掺量低、减水率高：减水率可高达35%，可用于配制高强以及高性能混凝土。 2、坍落度轻时损失小：预拌混凝土2h坍落度损失小于15%，对于商品混凝土的长距离运输及泵送施工极为有利。 3、混凝土工作性好：用PC聚羧酸系高性能减水剂配制的混凝土即使在高坍落度情况下，也不会有明显的离析、泌水现象，混凝土外观颜色均一。对于配制高流动性混凝土、自流平混凝土、自密实混凝土、清水饰面混凝土极为有利。用于配制高标号混凝土时，混凝土工作性好、粘聚性好，混凝土易于搅拌。 4、与不同品种水泥和掺合料相容性好：与不同品种水泥和掺合料具有很好的相容性，解决了采用其它类减水剂与胶凝材料相容性问题。 5、混凝土收缩小：可明显降低混凝土收缩，显著提高混凝土体积稳定性及耐久性。 6、碱含量极低：碱含量≤0.2%。 7、产品稳定性好：低温时无沉淀析出。 8、产品绿色环保：产品无毒无害，是绿色环保产品，有利于可持续发展。 9、经济效益好：工程综合造价低于使用其它类型产品
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
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。
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。
硅酸盐水泥和普通水泥的区别 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥（简称普通水泥） 共同特点： 早期强度较高；凝结硬化速度快（前者比后者还要快） 2、水化热较大(前者比后者还要大得多) 3、耐冻性差 4、耐热性较差 5、耐腐蚀及耐水性较差 适用范围：前者适用于快硬早强的工程、高强度等级砼。不适用于大体积砼工程（发热量比普通水泥大得多，不用）、受化学侵蚀、压力水（软水）作用及海水侵蚀的工程。后者适用于地上、地下及水中的大部分砼结构工程。不适用于大体积砼（实际施工时一般视这个大体积到底有多大以及它的重要性，或者采取控温措施后还是经常用的，至少西南地区是这样）、受化学侵蚀、压力水（软水）作用及海水侵蚀的工程。 复合硅酸盐水泥主要特征：早期强度低，耐热性好，抗酸性差。采用粉煤灰和煤矸石做为混合材，系绿色建材产品，享受国家税收优惠，早期和后期强度稳定,水化热低，适用于一般工业与民用建筑，是一种经济型水泥。 普通硅酸盐水泥主要特征：早期强度高，水化热高，耐冻性好，耐热性差，耐腐蚀性差，干缩性较小。适用范围：制造地上、地下及水中的混凝土，钢筋混凝土及预应力混凝土结构，受循环冻融的结构及早期强度要求较高的工程，配制建筑砂浆。不适用于大体积混凝土工程和受化学及海水侵蚀的工程。 凡由硅酸盐水泥熟料、6%-15%的混合材料及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。国家标准对普通硅酸盐水泥的技术要求有：（1）细度筛孔尺寸为80μm的方孔筛的筛余不得超过10%，否则为不合格。（2）凝结时间初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于10小时。（3）标号根据抗压和抗折强度，将硅酸盐水泥划分为325、425、525、625四个标号。 普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量较少，其性质与硅酸盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：（1）早期强度略低（2）耐腐蚀性稍好（3）水化热略低（4）抗冻性和抗渗性好（5）抗炭化性略差（6）耐磨性略差 复合硅酸盐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）。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于15％，不超过50％。水泥中允许用不超过8％的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。 水泥一般分普通硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥和特殊水泥。普通硅酸盐水泥：由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料。然后进行煅烧，一般温度在1450度左右，煅烧后的产物叫熟料。然后将熟料和石膏一起磨细，按比例混合，才称之为水泥。 掺混合材料的硅酸盐水泥是在普通硅酸盐水泥里按比例和一定的加工程序加入其他物质以达到特殊效果，如矿渣水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等等。这些水泥的原料就比原来的普通硅酸盐水泥要多一些活性混合材料或非活性混合材料。特殊水泥在材料阶段和制作工艺上有些不同，如高铝水泥(铝酸盐水泥)的材料是铝矾土、石灰石经过煅烧得到熟料，然后磨细成为铝酸盐水泥的。其他有一些特性水泥用途较小，如白色水泥，主要用于装饰工程，材料是纯高岭土、纯石英砂、纯石灰石，在合适的温度煅
大体积混凝土水化热温度检测方案
大体积混凝土水化热温度 检 测 方 案 方案编制人： 方案批准人： XX工程质量检测有限责任公司 20 年月日
目录 封面 (1) 一、测温描述 (3) 二、工程概况 (4) 三、依据标准规范及温控指标 (5) 四、测温仪器及设备 (5) 五、测温点的布置 (5) 六、温度测试元件的安装及保护 (7) 七、测温时间 (7) 八、温控措施与建议 (8) 九、监测程序 (9) 十、安全、文明措施 (9) 十一、质量保证体系及服务承诺 (10) 十二、委托单位的配合工作 (11) 十三、测温点布置图………………………………………附图页
XX名都工程2#、3#楼筏板基础 大体积混凝土水化热温度和温差 监测方案 一、测温描述 因大体积混凝土的截面尺寸较大，由荷载引起裂缝的可能性较小，但由于温度产生的变形对大体积混凝土却极为不利。 在混凝土硬化初期，水泥水化释放出较多热量，而混凝土与周围环境的热交换较慢，故混凝土内部的热量不断增加，使其内部温度不断升高，混凝土的体积膨胀变大。随着混凝土水化速度减慢，释放的热量也越来越少，积聚在混凝土中的热量由于热交换的进行慢慢减少，混凝土的温度降低，混凝土产生收缩。当此收缩受到约束时，混凝土内部产生拉应力（此应力简称为温度应力），此时混凝土的强度较低，如不足抵抗拉应力时，混凝土内部就产生了裂缝。 此外，混凝土的导热系数较小。混凝土内部热量不易散失，而表面热量易与周边环境进行热交换而减少，从而温度降低，就形成了混凝土里表温差。如温差较大，则混凝土表里收缩不一致，也使混凝土开裂。 因此，在大体积混凝土中，必须考虑温度应力和温差引起的不均匀收缩应力（简称温差应力）的影响。而温度应力和温差应力大小，又涉及到结构的平面尺寸，结构厚度，约束条件，周边环境情况，含筋率，混凝土各种组成材料的特性和物理力学性能，施工工艺等许多因素影响。故为了保证大体积混凝土施工质量，
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。
水泥原料无水 C3S——硅酸三钙3(CaO·SiO2) C2S——硅酸二钙2(2CaO·SiO2) C3A——铝酸三钙3CaO·Al2O3 C4AF——铁相固溶体4CaO·Al2O3·Fe2O3 水化作用后产物 C-S-H——水化硅酸钙3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) CH ——氢氧化钙Ca(OH)2(晶体) C3AH6——水石榴石 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） AFt ——三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26 H2O AFm——单硫型水化硫铝酸钙Ca4Al2(OH)12 SO4 ·6H2O 水泥在干态时主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及少量的硫酸化物（钾盐、钠盐）、石膏（二水硫酸钙）组成。在水泥水化过程中，C3A C3S和C2S与水泥中其它组分发生复杂的水化反应，生成钙矾石即三硫型水化硫酸铝钙型AFt，单硫型水化硫酸铝钙AFm，氢氧化钙CH和硅酸钙C－S－H凝胶。 硅酸盐水泥的水化是一个非常复杂的、非均质的多相化学反应过程。自加水开始，水泥的水化反应就会一直进行，水泥基材料的结构会随着水泥水化反应逐渐演变，由流动状态逐渐变为塑性状态，最后到凝结硬化状态。 通过水泥的水化反应，使得松散的水泥粉体颗粒变成了具有胶结性的水泥浆体，进而粘结各种不同粒径的粗细骨料，形成了混凝土这种水泥基体材料。 水泥的水化作用就是它们之间的复杂化学反应，生成结晶性较好的水化晶体：AFt AFm CH 还有结晶性不好的无定形C—S－H AFt AFm CH 呈针状、棒状、无序态，这是造成水泥脆性的根本原因 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体) 硅酸盐水泥4种熟料矿物成分中，主要的强度贡献者是C3S和C2S，它们在水泥中含量最多，占水泥重量的75%，因此它们的水化进程对水化物组成以及水泥石结构产生决定性影响，它们生成的水化产物主要是：水化硅酸钙和氢氧化钙（游离的对强度有害）。 氢氧化钙CH是一种六方板状晶体，其强度很低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的组成，而且它们多在水泥石和集料的界面处富集，并组晶成粗大晶粒，因此界面的黏结力下降，成为水泥基材料中的最薄弱环节。因此，CH是水泥耐久性差的主要根源，也是水泥裂缝的发源地。（CH是对水泥强度有害的）
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
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
就是水泥水化反应公式。 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 C3S——硅酸三钙 C3A——铝酸三钙 水泥混凝土水化过程的化学反应式： 3(CaO·SiO2)+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O (胶体) +3 Ca(OH)2(晶体) 2(2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O(胶体)
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+
水泥水化反应公式
水泥水化反应公式 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca( OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca( OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，
先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。
（1）单质与氧气的反应： 1. 镁在空气中燃烧：2Mg + O2 点燃2MgO 2. 铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O2 点燃Fe3O4 3. 铜在空气中受热：2Cu + O2 加热2CuO 4. 铝在空气中燃烧：4Al + 3O2 点燃2Al2O3 5. 氢气中空气中燃烧：2H2 + O2 点燃2H2O 6. 红磷在空气中燃烧：4P + 5O2 点燃2P2O5 7. 硫粉在空气中燃烧：S + O2 点燃SO2 8. 碳在氧气中充分燃烧：C + O2 点燃CO2 9. 碳在氧气中不充分燃烧：2C + O2 点燃2CO （2）化合物与氧气的反应： 10. 一氧化碳在氧气中燃烧：2CO + O2 点燃2CO2 11. 甲烷在空气中燃烧：CH4 + 2O2 点燃CO2 + 2H2O 12. 酒精在空气中燃烧：C2H5OH + 3O2 点燃2CO2 + 3H2O
《水泥水化热测定方法(溶解热法))GB /T 12959-91 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:如图1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，横断面长轴450mm I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:容积药为600mL，当盛满比室温高约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℃，插人酸液部分须涂以石蜡或其他耐氢氟酸的涂料。
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
【揭秘混凝土】第25篇：水化反应究竟需要多少水 水泥必须与水发生水化反应才能产生强度。如果水少了，水化反应无法充分进行，水泥石中会有大量没有水化或水化不充分的矿物颗粒，影响强度。但如果水多了，对水泥石的强度和耐久性都会产生负面影响。随着水化反应的进行，拌合物中最初被水占据的空间逐步会被水化生成物填充。但如果用水量超过水泥用量的35%（重量比）（水灰比为35%）时，水化生成物就不能将拌合水所占据的空间全部填充，而会留下一些孔隙。 如图1所示，这两个试件中的水泥用量完全相同，但水灰比不同。当将可蒸发的水全部蒸发后，两个试件的重量完全相同。从图中可见，尽管两个试件的重量相同，但体积相差很大。原因就是在水化过程中相同重量的水泥结合的水量是相同的，因此水灰比越大，剩余水就越多，这些剩余水被蒸发掉之后，留下的孔隙就越多，试件的体积也就越大。 在水泥石中，水基本上是以自由水和结合水的形式存在。自由水是指那些没有参与水化反应的拌合水。结合水是指与水泥基材料发生水化反应而成为固体水化物一部分的化学结合水和那些被吸附在固体颗粒表面的物理吸附水。化学结合水和物理吸附水是很难被明确区分开的，因此有科学家用“可蒸发水”和“不可蒸发水”来区分水泥石中的水。 “可蒸发水”是指将水泥石加热到105摄氏度时，能够从中蒸发出来的水。“不可蒸发水”是指在这个温度下仍然存留在水泥石中的水。其实，一部分结合水在这样的温度下也是可能被蒸发出
来的。因此，“可蒸发水”既包括全部的自由水，也包括部分结合水。换句话说，“不可蒸发水”都是结合水，而结合水不一定都是“不可蒸发水”。 普通硅酸盐水泥材料中不同组分充分完成水化反应后，其生成物中“不可蒸发水”的含量是不同的。或者说，不同组分进行充分水化反应的需水量是不同的。详见表1： 从表1中可以看出，普通硅酸盐水泥组分中，铝酸三钙和铁铝酸四钙充分完成水化反应需水量最大，水灰比接近40%。考虑到普通硅酸盐水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙的含量占到绝大部分，因此充分完成水化反应所需的水灰比要远小于40%，一般仅为22%--25%。
水泥水化反应公式 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H 凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A 作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。
（1）单质与氧气的反应： 1. 镁在空气中燃烧：2Mg + O2 点燃2MgO 2. 铁在氧气中燃烧：3Fe + 2O2 点燃Fe3O4 3. 铜在空气中受热：2Cu + O2 加热2CuO 4. 铝在空气中燃烧：4Al + 3O2 点燃2Al2O3 5. 氢气中空气中燃烧：2H2 + O2 点燃2H2O 6. 红磷在空气中燃烧：4P + 5O2 点燃2P2O5 7. 硫粉在空气中燃烧：S + O2 点燃SO2 8. 碳在氧气中充分燃烧：C + O2 点燃CO2 9. 碳在氧气中不充分燃烧：2C + O2 点燃2CO （2）化合物与氧气的反应： 10. 一氧化碳在氧气中燃烧：2CO + O2 点燃2CO2 11. 甲烷在空气中燃烧：CH4 + 2O2 点燃CO2 + 2H2O 12. 酒精在空气中燃烧：C2H5OH + 3O2 点燃2CO2 + 3H2O 二．几个分解反应： 13. 水在直流电的作用下分解：2H2O 通电2H2↑+ O2 ↑ 14. 加热碱式碳酸铜：Cu2(OH)2CO3 加热2CuO + H2O + CO2↑ 15. 加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：2KClO3 ==== 2KCl + 3O2 ↑ 16. 加热高锰酸钾：2KMnO4 加热K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 17. 碳酸不稳定而分解：H2CO3 === H2O + CO2↑ 18. 高温煅烧石灰石：CaCO3 高温CaO + CO2↑ 三．几个氧化还原反应： 19. 氢气还原氧化铜：H2 + CuO 加热Cu + H2O 20. 木炭还原氧化铜：C+ 2CuO 高温2Cu + CO2↑ 21. 焦炭还原氧化铁：3C+ 2Fe2O3 高温4Fe + 3CO2↑ 22. 焦炭还原四氧化三铁：2C+ Fe3O4 高温3Fe + 2CO2↑ 23. 一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuO 加热Cu + CO2 24. 一氧化碳还原氧化铁：3CO+ Fe2O3 高温2Fe + 3CO2 25. 一氧化碳还原四氧化三铁：4CO+ Fe3O4 高温3Fe + 4CO2 =========================================================== ============= 四．单质、氧化物、酸、碱、盐的相互关系 （1）金属单质+ 酸-------- 盐+ 氢气（置换反应） 26. 锌和稀硫酸Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑ 27. 铁和稀硫酸Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
水泥水化 目录 强度 水泥水化热会产生什么影响？ 水泥水化反应公式 水泥水化过程,分为化学反应和物理化学反应. 编辑本段强度 初期强度取决于3CaO.SIO2后期强度为2CaO.SIO2,含量在75--82% 编辑本段水泥水化热会产生什么影响？ 对于一般建筑、小体积工程来说，可以不考虑水泥的水化热，甚至可以加快水泥的水化硬化！ 但是对于大体积工程来说，比如大坝，桥梁等，水化热来不及释放越积越多会造成膨胀开裂等毁灭性后果！所以有专用的大坝水泥、低水化热水泥！有的还要使用其他冷却方法！编辑本段水泥水化反应公式 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。分述如下： ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶)和氢氧化钙。 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H 凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。 在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 ④铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 水泥水化深度 熟料矿物或水泥的水化速率常以单位时间内的水化程度或水化深度来表示。水化程度是指在一定时间内发生水化作用的量和完全水化量的比值；而水化深度是指已水化层的厚度。水化速率必须在颗粒粗细、水灰比以及水化温度等条件基本一致的情况下才能加以比较。右图为一球形颗粒(平均直径dm)的水化深度示意图。其中阴影表示已经水化部分。根据上述水化程度的定义，并假定在水化过程中能始终保持球形．且密度不变，即可导出水化深度h和水化程度a之间的关系: ?? ??