硬化水泥浆体

1.水泥凝固原理当水泥与适量旳水调和时,开始形成旳是一种可塑性旳浆体，具有可加工性。

随着时间旳推移,浆体逐渐失去了可塑性，变成不能流动旳紧密旳状态，此后浆体旳强度逐渐增长，直到最后能变成具有相称强度旳石状固体。

如果原先还掺有集合料如砂、石子等,水泥就会把它们胶结在一起，变成结实旳整体,即我们常说旳混凝土。

这整个过程我们把它叫做水泥旳凝结和硬化。

从物理、化学观点来看，凝结和硬化是持续进行旳、不可截然分开旳一种过程,凝结是硬化旳基础，硬化是凝结旳继续。

但是在施工中为了保证施工质量，规定在水泥浆体失去其可塑性此前必须结束施工，因此人们根据需要以及水泥浆体旳这个特性,人为地将这整个过程划分为凝结和硬化两个过程。

凝结是指水泥浆体从可塑性变成非可塑性,并有很低旳强度旳过程;硬化是指浆体强度逐渐提高能抵御外来作用力旳过程。

此外，对凝结过程还人为地进一步划分为初凝和终凝，用加水后开始计算旳时间来表达。

例如，国标规定：一般硅酸盐水泥初凝不得早于4５min，终凝不得迟于１２h。

使用时施工灌溉过程旳时间，必须早于4５ｍin;到终凝后,才干脱去模板开始下一种周期生产。

水泥旳凝结和硬化，是一种复杂旳物理—化学过程，其主线因素在于构成水泥熟料旳矿物成分自身旳特性。

水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化反映而变成水化物，由这些水化物按照一定旳方式靠多种引力互相搭接和联结形成水泥石旳构造,导致产生强度。

一般硅酸盐水泥熟料重要是由硅酸三钙(3ＣaO·SｉO２)、硅酸二钙(β-2CａO·SiO２）、铝酸三钙（３CaO·Al2O3)和铁铝酸四钙（4CaO·Al2Ｏ3·Fe2O３)四种矿物构成旳，它们旳相对含量大体为：硅酸三钙37~6０％，硅酸二钙15~37%,铝酸三钙7～15%，铁铝酸四钙10～18％。

这四种矿物遇水后均能起水化反映,但由于它们自身矿物构造上旳差别以及相应水化产物性质旳不同，各矿物旳水化速率和强度，也有很大旳差别。

二、混凝土的结构与性能为了便于认识粉煤灰在混凝土中的作用，先来看看混凝土的结构和性能之间的关系。

混凝土是由大小不同的颗粒所组成的，大颗粒粗骨料的空隙由中小颗粒的粗骨料（石子）填充；粗骨料颗粒的空隙由细骨料（砂子）填充，它的颗粒也是有粗有细，细颗粒填充粗颗粒之间的空隙；水泥浆则填充粗细骨料堆积体的大小空隙，并包裹它们形成一层润滑层，使新拌混凝土（也称拌合物）具有一定的工作性，能在外力或本身的自重作用下成型密实。

硬化混凝土是一种复杂的、多相的复合材料，它的结构主要包括三个相——骨料、硬化水泥浆体以及二者之间的过渡区，说它复杂是因为它很不匀质，主要体现在以下几方面：第一，过渡区的存在。

过渡区是围绕骨料颗粒周边的一层薄壳，厚度约10～50μm。

由于它的薄弱，对混凝土性能的影响十分显著；第二，三相中的任一相，本身实际上还是多相体。

例如一颗花岗岩的骨料里除了有微裂缝、孔隙外，还不均匀地镶嵌着石英、长石和云母三种矿物。

石英很硬，而云母就很软；第三，与其他工程材料不同，混凝土结构中的两相——硬化水泥浆体和过渡区是随时间、温度与湿度环境不断变化着的。

先谈骨料相。

通常在为混凝土选择骨料时，首先注意的是它的颗粒强度，也就是说：它越坚硬越好。

事实上，由于骨料的强度通常比其他两相的高很多，因此它对混凝土的强度并没有直接的影响。

但是它们的粒径和形状间接地影响混凝土强度：当骨料最大粒径越大、针片状颗粒越多时，其表面积存的水膜越厚，过渡区相就越薄弱，硬化混凝土的强度和抗渗透性也越差。

所以，质量好的骨料应该是颗粒形状均匀、级配好，堆积密实度高，所需要的浆体用量少。

许多路面板之所以不耐久，骨料质量差，尤其缺乏5~10mm粒径的颗粒，因此传荷能力和抗冲击与疲劳能力受到严重影响是重要的原因。

再谈硬化水泥浆体（也称水泥石）。

在配制混凝土选用水泥时，都认为标号越高的水泥就越好。

事实上，高标号水泥因为通常粉磨得越细，在拌合时往往需要更多的水，硬化后生成更多薄弱的氢氧化钙，多余的水分蒸发后也会形成更多的孔隙，对混凝土的强度和耐久性不利。

硬化水泥浆体的组成与结构和性质
硬化水泥浆体的组成主要包括水泥、水和外加剂。

水泥是硬化水泥浆体的胶凝材料，通常使用的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣水泥和高性能水泥等。

水是用来调节水泥浆体的流动性和达到适当的可操作性。

外加剂则用于调整硬化水泥浆体的工作性能，如缓凝剂、加速剂和减水剂等。

硬化水泥浆体的结构主要是由水泥胶体、水泥石、骨料等组成。

水泥胶体是指水泥颗粒与水的反应产物，它是水泥浆体中起到胶结和充填作用的关键组分。

水泥石是由水泥胶体与骨料颗粒相互结合而形成的坚固网状结构，它能够固定骨料颗粒，提高硬化水泥浆体的强度。

骨料是硬化水泥浆体中的颗粒状填料，它可以分为细骨料和粗骨料，用于增加硬化水泥浆体的体积和强度。

硬化水泥浆体的性质主要包括塑性、可流性、强度、耐久性等。

塑性是指硬化水泥浆体在施工过程中可以正常变形而不破坏其连通性和稳定性的能力。

可流性是指硬化水泥浆体在施工过程中能够较好地流动，填充空间的能力。

强度是指硬化水泥浆体在一定的压力和剪切力下具有抵抗破坏的能力，它决定了硬化水泥浆体的承载能力和耐久性。

耐久性是指硬化水泥浆体在不同的环境条件下，如湿热、冻融循环、化学腐蚀等环境的侵蚀下能够保持较好的工程性能和使用寿命。

总之，硬化水泥浆体的组成和结构以及性质对于混凝土的制备和应用有着重要的影响。

通过对硬化水泥浆体的研究和理解，可以优化混凝土配合比，提高混凝土的工作性能和力学性能，从而满足不同工程的需求。

混凝土凝固的机理当水泥与适量的水调和时，开始形成的是一种可塑性的浆体，具有可加工性。

随着时间的推移，浆体逐渐失去了可塑性，变成不能流动的紧密的状态，此后浆体的强度逐渐增加，直到最后能变成具有相当强度的石状固体。

如果原先还掺有集合料如砂、石子等，水泥就会把它们胶结在一起，变成坚固的整体，即我们常说的混凝土。

这整个过程我们把它叫做水泥的凝结和硬化。

从物理、化学观点来看，凝结和硬化是连续进行的、不可截然分开的一个过程，凝结是硬化的基础，硬化是凝结的继续。

但是在施工中为了保证施工质量，要求在水泥浆体失去其可塑性以前必须结束施工，因此人们根据需要以及水泥浆体的这个特性，人为地将这整个过程划分为凝结和硬化两个过程。

凝结是指水泥浆体从可塑性变成非可塑性，并有很低的强度的过程；硬化是指浆体强度逐渐提高能抵抗外来作用力的过程。

此外，对凝结过程还人为地进一步划分为初凝和终凝，用加水后开始计算的时间来表示。

例如，国家标准规定：普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于12h。

使用时施工浇灌过程的时间，必须早于45min；到终凝后，才能脱去模板开始下一个周期生产。

水泥的凝结和硬化，是一个复杂的物理—化学过程，其根本原因在于构成水泥熟料的矿物成分本身的特性。

水泥熟料矿物遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，由这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，导致产生强度。

普通硅酸盐水泥熟料主要是由硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）四种矿物组成的，它们的相对含量大致为：硅酸三钙37～60％，硅酸二钙15～37％，铝酸三钙7～15％，铁铝酸四钙10～18％。

这四种矿物遇水后均能起水化反应，但由于它们本身矿物结构上的差异以及相应水化产物性质的不同，各矿物的水化速率和强度，也有很大的差异。

水泥硬化的原理
水泥硬化是水泥与水作用后，产生一种水硬性的凝胶体，使水泥石浆体在外力作用下，发生形变而产生强度的过程。

水是水泥中最主要的成分，约占水泥质量的80%左右。

水泥中还含有硅酸三钙、铁铝酸四钙和铁铝酸五钙等矿物成分，它们在水化后会生成钙、铝和铁等物质，这些物质对水泥起着重要的作用。

1.形成水化层
当水溶液中有足够的游离氧时，可以生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等化合物。

这些化合物与水泥中的二氧化硅反应生成硅酸二钙和硅酸三钙等化合物。

此外，还可生成一些氢氧化钙、水化铝酸钙等化合物。

在适宜条件下，可以生成一些不溶于水的物质，这些物质在水泥水化过程中起着重要作用。

这些物质一般是由铝、铁和硅酸盐组成的混合物。

水化铝酸钙和水化硅酸钙是水化反应产生的产物。

此外，还有一些不溶于水的物质，它们是由碳酸钙、碳酸镁等组成的化合物。

1.硬化体的性质
当水泥石内部含有大量硅酸三钙或硅酸四钙时，就会硬化成一种坚硬、致密、耐磨损的物体。

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