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興安盟水泥制品當(dāng)水泥與適量的水調(diào)和時,開始形成的是一種可塑性的漿體,興安盟水泥制品具有可加工性。隨著時間的推移,漿體逐漸失去了可塑性,變成不能流動的緊密的狀態(tài),此后漿體的強(qiáng)度逐漸增加,直到最后能變成具有相當(dāng)強(qiáng)度的石狀固體。如果原先還摻有集合料如砂、石子等,水泥就會把它們膠結(jié)在一起,變成堅固的整體,即我們常說的混凝土。這整個過程我們把它叫做水泥的凝結(jié)和硬化。從物理、化學(xué)觀點來看,凝結(jié)和硬化是連續(xù)進(jìn)行的、不可截然分開的一個過程,凝結(jié)是硬化的基礎(chǔ),硬化是凝結(jié)的繼續(xù)。但是在施工中為了保證施工質(zhì)量,要求在水泥漿體失去其可塑性以前必須結(jié)束施工,因此人們根據(jù)需要以及水泥漿體的這個特性,人為地將這整個過程劃分為凝結(jié)和硬化兩個過程。凝結(jié)是指水泥漿體從可塑性變成非可塑性,并有很低的強(qiáng)度的過程;硬化是指漿體強(qiáng)度逐漸提高能抵抗外來作用力的過程。此外,對凝結(jié)過程還人為地進(jìn)一步劃分為初凝和終凝,用加水后開始計算的時間來表示。例如,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:硅酸鹽水泥初凝不得早于45min,終凝不得遲于6.5h。使用時必須在初凝前完成澆筑振搗等工序。終凝后,才能脫去模板開始下一個周期生產(chǎn)。水泥的凝結(jié)和硬化,是一個復(fù)雜的物理—化學(xué)過程,其根本原因在于構(gòu)成水泥熟料的礦物成分本身的特性。水泥熟料礦物遇水后會發(fā)生水解或水化反應(yīng)而變成水化物,由這些水化物按照一定的方式靠多種引力相互搭接和聯(lián)結(jié)形成水泥石的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致產(chǎn)生強(qiáng)度。普通硅酸鹽水泥熟料主要是由硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣(β-2CaO·SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)和鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3)興安盟水泥制品四種礦物組成的,它們的相對含量大致為:硅酸三鈣37~60%,硅酸二鈣15~37%,鋁酸三鈣7~15%,鐵鋁酸四鈣10~18%。這四種礦物遇水后均能起水化反應(yīng),但由于它們本身礦物結(jié)構(gòu)上的差異以及相應(yīng)水化產(chǎn)物性質(zhì)的不同,各礦物的水化速率和強(qiáng)度,也有很大的差異。按水化速率可排列成:鋁酸三鈣>鐵鋁酸四鈣>硅酸三鈣>硅酸二鈣。按最終強(qiáng)度可排列成:硅酸二鈣>硅酸三鈣>鐵鋁酸四鈣>鋁酸三鈣。而水泥的凝結(jié)時間,早期強(qiáng)度主要取決于鋁酸三鈣和硅酸三鈣。
水泥的凝結(jié)和硬化:
首先,介紹鋁酸三鈣。它的水化反應(yīng)可用下式表達(dá)。
3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O(水化鋁酸鈣,不穩(wěn)定);
上述鋁酸三鈣的水化反應(yīng)如果進(jìn)行得很快,會導(dǎo)致水泥的凝結(jié)過快而無法使用,因此,一般在粉磨水泥時都摻有適量的二水石膏作為緩凝劑,摻石膏后鋁酸三鈣的水化反應(yīng)如下式所示。
3CaO·Al2O3+3CaSO4·2 H2O+26H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(興安盟水泥制品鈣礬石,三硫型水化鋁酸鈣)
由于這個反應(yīng)就不會引起快凝。當(dāng)水泥中的石膏完全作用完后,還有多余3CaO·Al2O3時將發(fā)生下列反應(yīng)。
3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O+2〔3CaO·Al2O3〕+4 H2O→3〔3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O〕(單硫型水化鋁酸鈣)
如果還有過量3CaO·Al2O3時,就會生成4CaO·Al2O3·13H2O。在正常緩凝的硅酸鹽水泥中,石膏摻入量能保證在漿體結(jié)硬以前,不會發(fā)生后兩個反應(yīng)。
其次,談一下硅酸三鈣。它的水化反應(yīng)可表示如下:
3CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O(凝膠)+Ca(OH)2;
由于CaO0.8~1.5SiO2·H2O0.25與天然的托勃莫來石很相似,因而稱它為托勃莫來石,通常用CSH(B)來表示。
鐵鋁酸四鈣水化反應(yīng)和鋁酸三鈣相似,反應(yīng)可表示如下:
4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O 現(xiàn)分別簡述它們的水化反應(yīng)。
而硅酸二鈣水化反應(yīng)和硅酸三鈣相似,興安盟水泥制品反應(yīng)可表示如下:
2CaO·SiO2+H2O→CaO·SiO2·YH2O(凝膠)+Ca(OH)2;
硅酸鹽水泥礦物的水化