2020年巖土工程師答疑:硅酸鹽水泥的主要礦物有哪些?


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問題:
硅酸鹽水泥的主要礦物有哪些?
答疑:
①硅酸三鈣(簡稱C3S)②硅酸二鈣(簡稱C2S)③鋁酸三鈣(簡稱C3A)④鐵鋁酸四鈣(簡稱C4AF)⑤其它礦物組成——少量的游離氧化鈣和游離氧化鎂及少量的堿(氧化鈉和氧化鉀)。
(1)C3S
硅酸三鈣在常溫下的水化反應生成水化硅酸鈣(C-S-H凝膠)和氫氧化3CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·y H2O+(3-x)Ca(OH)2
C3S在最初四個星期內強度發展迅速,它實際上決定著硅酸鹽水泥四個星期以內的強度;C3S的水化熱較多,其含量也最多,故它放出的熱量最多。
(2) C2S
β-C2S的水化與C3S相似,只不過水化速度慢而已。
2CaO·SiO2+n H2O=x CaO·SiO2·y H2O+(2-x)Ca(OH)2
所形成的水化硅酸鈣在C/S和形貌方面與C3S水化生成的都無大區別,故也稱為C-S-H凝膠。C2S的硬化速度慢,在大約4個星期后才發揮其強度作用,約一年左右達到C3S四個星期的發揮程度;而其水化熱少。
(3) C3A
鋁酸三鈣的水化迅速,放熱快。
其水化產物組成和結構受液相CaO濃度和溫度的影響很大,先生成介穩狀態的水化鋁酸鈣,最終轉化為水石榴石(C3AH6)。在有石膏的情況下,C3A水化的最終產物與起石膏摻入量有關。最初形成的三硫型水化硫鋁酸鈣,簡稱鈣礬石,常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗盡,則鈣礬石與C3A作用轉化為單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)。
C3A硬化速度最快,但強度低,其對硅酸鹽水泥在1~3 d或稍長的時間內的強度起到一定作用;C3A的水化熱多。
(4)C4AF
水泥熟料中鐵相固溶體可用C4AF作為代表。它的水化速率比C3A略慢,水化熱較低,即使單獨水化也不會引起快凝。其水化反應及其產物與C3A很相似。
C4AF的硬化速度也較快,但強度低,其對硅酸鹽水泥的強度貢獻小。
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