1、硅酸三钙如何进行水化
硅酸三钙如何进行水化
硅酸三钙在水泥熟料中的含量约占50%，有时高达60%，因此，它的水化作用、水化产物及其所形成的结构，对硬化水泥浆体的性能有很重要的影响。
硅酸三钙在常温下的水化反应，大体上可用下面的方程式表示：
3CaO ·Si02＋nH 20＝xCa0·SiO 2·yH 20＋(3－x)Ca(0H)2
简写为： C 3S ＋nH ＝C-S-H ＋(3－x)CH
上式表明，其水化产物为C-S-H 凝
胶和氢氧化钙。C-S-H 有时也被笼统地
称之为水化硅酸钙，它的组成不定，其
CaO/SiO 2摩尔比（简写成C/S ）和
H 20/SiO 2摩尔比（简写为H/S ）都在较
大范围内变动。C-S-H 凝胶的组成与它
所处液相的Ca(OH)2浓度有关，如图1
所示。当溶液的CaO 浓度小于1 mmol/L
时，生成氢氧化钙和硅酸凝胶。当溶液
的Ca0浓度为1～2mmo1/L 时，生成水
化硅酸钙和硅酸凝胶。当溶液的CaO 浓
度为2～20mmo1/L 时，生成C/S 比为
0.8～1.5的水化硅酸钙，其组成可用(0.8～1.5)Ca0?SiO 2?(0.5～2.5)H 2O 表示，称为C-S-H(Ⅰ)。当溶液中CaO 的浓度饱和(即Ca0≥20mmo1/L)时，生成碱度
更高(C/S ＝1.5～2.0)的水化硅酸钙，一
般可用(1.5～2.0)CaO ?SiO 2?(1～4)H 2O 表示，称为C-S-H(Ⅱ)。C-S-H(Ⅰ)和C-S-H(Ⅱ)的尺寸都非常小，接近于胶体范畴，在显微镜下，C-S-H(Ⅰ)为薄片状结构；而C-S-H(Ⅱ)为纤维状结构，象一束棒状或板状晶体，它的末端有典型的扫帚状结构。氢氧化钙是一种具有固定组成的六方板状晶体。
硅酸三钙的水化速率很快，其
水化过程根据水化放热速率-时间
曲线(如图2)，可分为五个阶段：
1.初始水解期
加水后立即发生急剧反应迅
速放热，Ca 2+和OH ˉ迅速从C 3S
粒子表面释放，几分钟内pH 值上
升超过12，溶液具有强碱性，此
阶段约在15min 内结束。
2.诱导期
此阶段水解反应很慢，又称为
静止期或潜伏期。一般维持2～
4h ，是硅酸盐水泥能在几小时内保
持塑性的原因。
3.加速期
反应重新加快，反应速率随时 溶液中CaO 的浓度(mmol/L) 图1 水化硅酸钙与溶液间的平衡 水化时间 图2 C 3S 水化放热速率和Ca 2+浓度变化曲线 Ⅰ—初始水解期；Ⅱ—诱导期；Ⅲ—加速期；
Ⅳ—衰减期；Ⅴ—稳定期
间而增长，出现第二个放热峰，在峰顶达最大反应速率，相应为最大放热速率。加速期处于4～8h，然后开始早期硬化。
4.衰减期
反应速率随时间下降，又称减速期，处于12～24h。由于水化产物CH和C-S-H从溶液中结晶出来而在C3S表面形成包裹层，故水化作用受水通过产物层的扩散控制而变慢。
5.稳定期
是反应速率很低并基本稳定的阶
段，水化完全受扩散速率控制。
由此可见，在加水初期，水化反
应非常迅速，但反应速率很快就变得
相当缓慢，这就是进入了诱导期。在
诱导期末水化反应重新加速，生成较
多的水化产物，然后水化速率即随时
间的增长而逐渐下降。影响诱导期长
短的因素较多，主要有水固比、C3S
的细度、水化温度以及外加剂等。诱
导期的终止时间与初凝时间有一定的关系，而终凝时间则大致发生在加速期的中间阶段。图3为C3S各水化阶段的示意图。
图3 C3S水化各阶段的示意图
Ⅰ—初始水解期；Ⅱ—诱导期；Ⅲ—加速期；Ⅳ—衰减期；Ⅴ—稳定期
【CN109650398A】一种水化硅酸钙早强剂及其制备方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910123304.X (22)申请日 2019.02.19 (71)申请人 科之杰新材料集团有限公司 地址 361101 福建省厦门市火炬高新区(翔 安)产业区内垵中路169号 (72)发明人 朱少宏 方云辉 柯余良 张小芳 钟丽娜 吴传灯 郭元强 林添兴 (74)专利代理机构 厦门加减专利代理事务所 (普通合伙) 35234 代理人 王春霞 (51)Int.Cl. C01B 33/24(2006.01) C04B 22/08(2006.01) C04B 103/12(2006.01) (54)发明名称一种水化硅酸钙早强剂及其制备方法(57)摘要本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种水化硅酸钙早强剂及其制备方法。水化硅酸钙早强剂的制备方法，包括以下制备步骤：1)配制钙液；2)以硅酸酯作为硅源配制硅液；3)水化硅酸钙的合成：将聚氧代乙烯(5)壬基苯基醚与环己烷复配后的分散剂溶液置于剪切搅拌混合装置中，于室温下维持搅拌，并加入配置好的钙液和硅液，再用碱性溶液调节混合溶液pH值，维持恒温搅拌，得到白色水化硅酸钙凝胶；将得到的白色水化硅酸钙凝胶通过离心洗涤，再于真空干燥箱中干燥，即得到水化硅酸钙早强剂。通过上述制备方法制备的水化硅酸钙早强剂掺入水泥后，能够促进水泥水化，显著缩短水泥凝结时间，同时改善其早期强度，在建筑领域具有重要的实 际应用价值。权利要求书1页 说明书5页CN 109650398 A 2019.04.19 C N 109650398 A
C-S-H凝胶的主要形态、模型及其结构
C-S-H凝胶的主要形态、模型及其结构 （1）CSH凝胶的形态： CSH形态多达20种，S.Diamond提出把CSH的形态分为四种，但并不包含已观察到的所有形态。 Ⅰ型纤维状凝胶粒子：水化早期，刺状、针状、柱状等，典型粒子长约0.5~2 μm，宽一般小于0.2μm。 Ⅱ网络状凝胶粒子：与Ⅰ型纤维状凝胶粒子同时出现，截面与Ⅰ型纤维状，凝胶粒子相同的长条形粒子，通过端头交叉而连接成三度空间网络。但这种粒子在纯C3S和C2S水化时很少出现。 Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子：粒子尺寸一般不大于0.2μm，它在水泥石中常以集合态存在，但由于特征不明显而被忽略。 Ⅳ型内部产物的凝胶粒子：在水泥粒子原来边缘形成的内部水化产物，它与其他水化产物保持紧密接触，外观为紧密集合的约0.1μm的等大粒子组成的绉皮状集合体。 其他人的观点： Taylor认为：在短龄的水泥石中Ⅰ型纤维状凝胶粒子占主要地位，Ⅱ型网络状凝胶粒子也常有发现，Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子要在水化到一定程度后才出现，占重要地位，Ⅳ型内部产物的凝胶粒子则不易见到。 （2）CSH凝胶的模型： A：Powers-Brunauer模型：C-S-H是粒径大约为14nm的刚性颗粒，形成层状的托贝莫来石凝胶，具有很高的比表面积；颗粒间的凝胶孔隙率为28%。孔隙口径小于0.4nm，所以凝胶孔只能容水分子进入。热河没有被凝胶填充的空间称为毛细孔。凝胶粒子由范德华力结合，凝胶在水中的膨胀性是由于单个粒子间存在水分子层而导致粒子的分离。 B：Feldman-Sereda模型：微观结构视为硅酸盐不完整层状晶体结构，与Powers-Brunaue 模型比较，该模型认为水的作用更加复杂，其中的一部分水在凝胶结构的表面上形成氢键，另一部分则物理吸附于表面上。 C：近年来Pratt等人采用带湿样池的TEM观察未经干燥的原始试样，建立了早期，中期和后期产物的概念。早期产物又称Ｅ型C-S-H，是薄片形态；中期产物又称Ｏ型C-S-H，是无定型凝胶，它可能发展成Ⅰ型纤维状凝胶粒子，也可在以后发展为Ⅲ型不规则等大粒子状凝胶粒子；后期产物是致密凝胶物质，由于此时粒子周围空间已经填满，主要在粒子原来占据的空间生长（它与Ⅳ型内部产物的凝胶粒子接近）。 （3）CSH凝胶的结构： Jenning提出了C-S-H 纳米结构：该模型认为C-S-H 凝胶最小结构单元(globue胶束)近似为直径小于5nm的球状体。这些球状体堆积在一起形成2 种不同堆积密度的结构，称作高密度水化硅酸钙凝胶(HD C-S-H)和低密度(LD)水化硅酸钙凝胶(LD C-S-H)。这两种堆积形态大体上与“内部水化产物”和“外部水化产物”形貌相对应。在C-S-H 中含水的区域包括层间空间、胶粒内孔(intra globule pores，IG，尺寸≤1nm)、小凝胶孔(small gel pores，SGP，尺寸为1～3 nm)和大凝胶孔(larger gel pores，LGP，尺寸为 3～12 nm)。
水泥水化反应
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)
超高性能混凝土的水化、微观结构 和力学性能研究进展
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2018, 7(2), 194-204 Published Online March 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/ea6533314.html,/journal/hjce https://https://www.360docs.net/doc/ea6533314.html,/10.12677/hjce.2018.72024 Hydration, Microstructure and Mechanical Properties of the Research Progress of Ultra-High-Performance Concrete Pu Zhang*, Erli Wang, Yang Xia, Danying Gao, Pinwu Guan Zhengzhou University, Zhengzhou Henan Received: Feb. 26th, 2018; accepted: Mar. 14th, 2018; published: Mar. 21st, 2018 Abstract Ultra-High Performance Concrete (UHPC) is an ultra-high strength cement-based material with ultrahigh strength, high toughness and low porosity. It has the features of impermeability, fatigue resistance and high durability. Although UHPC has many significant advantages, there are some examples of defects, such as the amount of cementitious materials up to 1000 kg/m3, which in-creases the heat of hydration, results in shrinkage and improves the project cost. The production of ultra-high performance concrete often adopts steam or autoclave curing, and the complicated production technology limits the application of UHPC in practical engineering. In order to better study the UHPC material, this paper introduces the development history and research status of UHPC based on the existing research results at home and abroad, summarizes the current re-search status of UHPC condensation hardening process hydration process, microstructure, me-chanical properties and durability, analyzes meso-mechanics of fiber reinforced toughening me-chanism. The results show that UHPC has made gratifying progress in both theoretical research and engineering applications. With the increasing emphasis on environmental protection in China, UHPC has broad application prospects. Keywords Ultra-High Performance Concrete, Hardening, The Hydration Heat, Microstructure, Durability 超高性能混凝土的水化、微观结构 和力学性能研究进展 张普*，王二丽，夏洋，高丹盈，管品武 郑州大学，河南郑州 *通讯作者。
28水化硅酸钙的分子动力学模拟
水化硅酸钙的分子动力学模拟 王渊，张文生，叶家元 (中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室，北京 100024) 摘要：以Hamid模型和Bonaccorsi模型为基础建立了初始结构，并采用分子动力学方法，模拟了不同钙硅比（Ca/Si=0.67、0.83、1.0、1.5）的水化硅酸钙的结构。根据模拟结果，得到了原子间的距离、径向分布函数、配位数、均方位移等参数。模拟结果表明：无定形态水化硅酸钙存在近程有序远程无序的结构特点；无定形水化硅酸钙的基本结构单元为硅氧四面体，且以Q2形式连接；钙硅比的变化影响了各原子的扩散系数；模拟得到的原子间距离、配位数等结构参数基本与实验值相符合。 关键词：水化硅酸钙；结构；分子动力学 1 引言 水化硅酸钙（CSH）是硅酸盐水泥的主要水化产物，是决定水泥石性能的关键组分，因此其组成、结构及性质自上世纪50年代Grudemo[1]和Taylor[2]的开创性工作以来一直是水泥科学研究中的重要内容。各国学者都进行了深入研究，提出了一系列结构模型，如类托贝莫来石和类羟基硅钙石模型[3]、富钙和富硅模型[4]、固溶体模型[5]和纳米结构、中介结构假说[6]。其中，类托贝莫来石和类羟基硅钙石模型认为，托贝莫来石和羟基硅钙石是无定形水花硅酸钙（CSH）的结构原型，在常温下由化学试剂合成的低钙硅比的C-S-H（I）结构类似于1.4nm托贝莫来石结构，而由纯C3S或纯β-C2S水化得到的高钙硅比的C-S-H （Ⅱ）结构类似于羟基硅钙石结构，只是由于桥[SiO4]4-四面体的缺失，而使得无限长的硅氧四面体链断裂及扭曲，形成了由3n-1个[SiO4]4-四面体构成的短链化合物[3,7,8]。若n大于1，则[SiO4]4-四面体连接成链状，链中的[SiO4]4-四面体除两端的外其他的都以Q2形式链接。因此，对托贝莫来石和羟基硅钙石结构的研究，有助于理解水化硅酸钙的物理化学性能、吸附交换机制等性能。 研究材料结构的实验方法通常有X-射线衍射、核磁共振、X-射线光电子能谱等，而对非晶材料而言，这些方法实施起来有一定的困难。分子动力学(molecular dynamics,MD)模拟作为计算机模拟的一种基本方法，在研究液态和非晶结构方面起着重要的作用。它根据粒子之间相互作用势，通过对系统运动方程组进行数值积分，得到体系的相轨道，并由此分析系统的各种性质，是联系物质微观信息和宏观性质的一种计算方法。它可以不受实验条件限制，在任意温度下对无定形体系进行模拟，可分析原子运动轨迹得到径向分布函数(radial distribution function,RDF)、配位数(coordination number,CN)和均方位移等信息。上
水泥水化与水化硅酸钙的结构和化学组成之间的相互作用
第43卷第10期2015年10月 硅酸盐学报Vol. 43，No. 10 October，2015 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.360docs.net/doc/ea6533314.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2015.10.03 水泥水化与水化硅酸钙的结构和化学组成之间的相互作用 Denis DAMIDOT, Christine LORS (Civil and Environmental Engineering Department, Ecole des Mines de Douai, Douai 59508, France) 摘要：研究了硅酸盐水泥水化动力学与水化过程中水化硅酸钙(C-S-H)形成之间的相互作用。结果表明：水泥水化反应过程中的液相组成对C-S-H的成核与生长速率有很大的影响。因此，对于不同的水泥，C3S、C2S和方解石表面的无序纳米C-S-H 颗粒团聚体的结构变化很大；掺加矿物掺合料和温度变化对此也有很大影响。C-S-H的化学组成直接取决于液相组成。硅酸盐水泥水化诱导期由C-S-H的成核速率决定。同时，水泥1 d的水化程度主要与C-S-H生长模式和速率有关；影响水泥1 d 水化程度的因素主要是C-S-H生长的速率和模式，以及水分子和离子透过水泥颗粒表面已形成的C-S-H层的渗透性。因此，如果调控C-S-H成核和生长的速率的参数已知，则可以有效地控制硅酸盐水泥的早期水化，特别是可有效提高水泥水化程度，在可持续发展理念的基础上达到水泥的高效利用。 关键词：硅酸盐水泥；动力学；水化；水化硅酸钙；成核与生长；水化诱导期 中图分类号：TQ172.11 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2015)10–1324–07 网络出版时间：2015–09–24 19:38:00 网络出版地址：https://www.360docs.net/doc/ea6533314.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20150924.1938.003.html Mutual Interaction Between Hydration of Portland Cement and Structure and Stoichiometry of Hydrated Calsium Silicate Denis DAMIDOT, Christine LORS (Civil and Environmental Engineering Department, Ecole des Mines de Douai, Douai 59508, France) Abstract: A mutual interaction occurs between the kinetics of the hydration of Portland cement and hydrated calcium silicate(C-S-H) formed as a result of the chemical reactions involved. The results show that the liquid phase composition that also depends on the occurring chemical reactions has a major impact on the nucleation and growth rates of C-S-H. As a consequence, the structure of the agglomerates of unordered C-S-H nanometric particles on C3S, C2S or calcite surfaces will vary from a Portland cement to another one but also in the presence of admixtures or with temperature variations. The stoichiometry of C-S-H also directly depends on the liquid phase composition. On the other hand, the induction period found during Portland cement hydration is governed by the rate of nucleation of C-S-H. Also, the percentage of hydration reached at 1 d is principally correlated to the rate and mode of growth of C-S-H and then to the permeability of water molecules and ions through the layer of C-S-H formed on cement grains. Once the parameters that enable us to tune C-S-H nucleation and growth are known, it is thus possible to master more efficiently the early hydration of Portland cement and especially reach higher percentages of reaction leading to a more efficient use of cement in the logic of sustainable development. Key words: Portland cement; kinetics, hydration; hydrated calcium silicate; nucleation and growth; induction period Originality: The explanation of the kinetics of Portland cement hydration at early age thanks to a better understanding of the impact of the aqueous phase composition on C-S-H nucleation and growth rates. The adaptation of the data of several authors in order to have a general overview of the mechanisms involved, effect of admixtures, temperature, etc. The possible use of the paper to master more efficiently the early hydration of Portland cement in relation to sustainable development. 收稿日期：2015–04–06。修订日期：2015–07–10。第一作者：Denis DAMIDOT, 教授。Received date:2015–04–06. Revised date: 2015–07–10. First author: Denis DAMIDOT, Professor. E-mail: denis.damidot@mines-douai.fr
水热法制备C-S-H开题报告正文
毕业论文开题报告 1．结合毕业论文情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1.1 本课题研究的目的和意义 硅酸盐材料、金属材料、高分子材料是现代三大类人造材料。传统的水热合成水化硅酸盐材料主要追求结晶良好的矿物组分，如硬硅钙石、托贝莫来石、水石榴石等，不仅能耗高，而且产品的功能有限。本文将着眼点放在结晶度很低、比表面积极大、粒径尺寸数十纳米的水化硅酸盐材料上，研究其制备工艺和应用，能耗低、可利用工业废渣、污染小，符合节约能源和资源及可持续发展的战略方向。对于拓宽合成水化硅酸盐的应用领域，很有理论意义，同时，对于改造传统的硅酸盐工业生产工艺，调整产品结构，具有实用价值。 一般来说，纳米材料的合成与制备包括纳米粉体、块体及纳米薄膜的制备。纳米粉体的制备方法按研究的学科大体可分物理法、化学法(综合法)。按照物质的原始状态分类，可分为固相法、液相法和气相法：按制备技术分类，又可分为机械粉碎法、气体蒸发法、溶液法、激光合成法、等离子体合成法、溶胶—凝胶法，水热法等。水热法，又称高温水解法，主要利用水热反应来制备纳米材料。所谓水热反应是高温高压下在水(水溶液)或蒸气等流体中进行有关化学反应的总称[1]。 目前在水热合成硅酸盐材料的工业生产中，人们关注的重点是在较高的压力和温度下生成结晶程度较高的水化硅酸钙，认为其力学性能较好，而对于在水热合成中生成的结晶度很低的水化产物，如C—S—H凝胶、CSH(B)等，很少有人去关注其性能及应用。但是混凝土中水泥石的强度并不是来自于结晶良好的水化硅(铝)酸钙，而是来自于比表面积巨大的结晶不良的水化硅(铝)酸钙，这就启发我们去研究较弱的蒸压制度(较低的压力，较短的恒压时间)下所形成的结晶不良的凝胶状的水化硅酸钙。开发利用这一类水化硅酸钙材料所采用的原材料广泛易得，可利用固体废渣，符合环保要求，而且安全无毒，所需能耗低，因此具有积极的社会意义和重要的应用价值。 现如今人们对各种纳米材料的研究层出不穷。纳米粉体粒子具有传统材料不具备的许多特殊性质，从而使得纳米材料具有广阔的应用前景[2-3]，但水化硅酸盐纳米材料的
2015土材问答题.
问答题 第一章 1、简述孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响。 答：孔隙率的大小反映了材料的致密程度。材料的力学性质、热工性质、声学性质、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性等都与孔隙有关。孔隙率相同的情况下，材料的开口孔越多，材料的抗渗性、抗冻性越差。在材料的内部引入适量的闭口孔可增强其抗冻性。一般情况下，孔越细小、分布越均匀对材料越有利。 3、材料在不同受力方式下的强度有几种？各有何功用？ （1）根据外力作用方式不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度以及抗剪强度等。（2）抗压强度是岩体、土体在单向受压力作用破坏时，单向面积上所承受的荷载，可用于混凝土强度的评定；抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值，可用于钢筋强度的评定；抗弯强度是指材料抵抗弯曲不断裂的能力，可用于脆性材料强度的评定；抗剪强度，指外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的强度极限，可用于土体强度的评定。 5、脆性材料、韧性材料有何特点？各适合承受哪种外力？ （1）脆性材料是在外力作用下没有明显塑性变形而突然破坏的材料。韧性材料是在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时也能产生一定变形而不破坏的材料。 （2）脆性材料适合承受压力；韧性材料适合承受冲击力。 7、什么是材料的耐久性？为什么对材料要有耐久性要求？ （1）耐久性是指材料在长期使用过程中，能保持原有性能而不变质、不破坏的能力。（2）材料的耐久性是土木工程耐久性的基础，合理使用高耐久性材料，有效提高工程的寿命，降低工程的维修成本。从而降低工程项目的全寿命成本；合理使用高耐久性材料。会减少材料的消耗，对节约资源、能源，保护环境有重要意义。
第二章 1、什么是气硬性胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？两者在哪些性能上有显著的差异？（1）气硬性胶凝材料：是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的无机胶凝材料。 （2）水硬性胶凝材料：是既能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化、保持并发展其强度的无机胶凝材料。 （3）差异：气硬性胶凝材料，只适用于干燥环境中，不适宜用于潮湿环境，更不可用于水中，强度较低，耐水性差，耐久性弱。水硬性胶凝材料，既适用于干燥环境，又适用于潮湿环境或水下工程。强度较高，耐水性好，耐久性强。 3.什么是生石灰的熟化（消解）？伴随熟化过程有何现象？ （1）熟化是指生石灰（CaO）与水作用生成氢氧化钙的过程。 （2）现象：石灰的熟化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1-2.5倍。 5.石灰在使用前为什么要进行陈伏？陈伏时间一般需要多长？ （1）原因：石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰为过火石灰。熟化的石灰膏如果立即投入使用，会导致隆起和开裂。为消除过火石灰的危害，石灰膏在使用前要陈伏。（2）时间：14天以上。 7.既然石灰不耐水，为什么由它配置的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？ 答：石灰可以改善粘土的和易性，在强力夯打之下，大大提高了粘土的紧密程度。而且，粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝可与氢氧化钙发生化学反应，生成不溶于水的水化硅酸钙和水化铝酸钙，将粘土颗粒粘结起来，从而提高了粘土的强度和耐水性。 9.建筑石膏为什么不耐水？ 答：（1）建筑石膏孔隙率大，为吸湿、吸水创造了条件。(2)建筑石膏的硬化过程是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶过程，遇水后，晶体间结合力减弱，强度显著降低。若长期浸泡在水中，二水石膏晶体逐渐溶解，从而导致破坏。
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 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↑
水泥水化反应
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）
1、硅酸三钙如何进行水化
硅酸三钙如何进行水化 硅酸三钙在水泥熟料中的含量约占50%，有时高达60%，因此，它的水化作用、水化产物及其所形成的结构，对硬化水泥浆体的性能有很重要的影响。 硅酸三钙在常温下的水化反应，大体上可用下面的方程式表示： 3CaO ·Si02＋nH 20＝xCa0·SiO 2·yH 20＋(3－x)Ca(0H)2 简写为： C 3S ＋nH ＝C-S-H ＋(3－x)CH 上式表明，其水化产物为C-S-H 凝 胶和氢氧化钙。C-S-H 有时也被笼统地 称之为水化硅酸钙，它的组成不定，其 CaO/SiO 2摩尔比（简写成C/S ）和 H 20/SiO 2摩尔比（简写为H/S ）都在较 大范围内变动。C-S-H 凝胶的组成与它 所处液相的Ca(OH)2浓度有关，如图1 所示。当溶液的CaO 浓度小于1 mmol/L 时，生成氢氧化钙和硅酸凝胶。当溶液 的Ca0浓度为1～2mmo1/L 时，生成水 化硅酸钙和硅酸凝胶。当溶液的CaO 浓 度为2～20mmo1/L 时，生成C/S 比为 0.8～1.5的水化硅酸钙，其组成可用(0.8～1.5)Ca0?SiO 2?(0.5～2.5)H 2O 表示，称为C-S-H(Ⅰ)。当溶液中CaO 的浓度饱和(即Ca0≥20mmo1/L)时，生成碱度 更高(C/S ＝1.5～2.0)的水化硅酸钙，一 般可用(1.5～2.0)CaO ?SiO 2?(1～4)H 2O 表示，称为C-S-H(Ⅱ)。C-S-H(Ⅰ)和C-S-H(Ⅱ)的尺寸都非常小，接近于胶体范畴，在显微镜下，C-S-H(Ⅰ)为薄片状结构；而C-S-H(Ⅱ)为纤维状结构，象一束棒状或板状晶体，它的末端有典型的扫帚状结构。氢氧化钙是一种具有固定组成的六方板状晶体。 硅酸三钙的水化速率很快，其 水化过程根据水化放热速率-时间 曲线(如图2)，可分为五个阶段： 1.初始水解期 加水后立即发生急剧反应迅 速放热，Ca 2+和OH ˉ迅速从C 3S 粒子表面释放，几分钟内pH 值上 升超过12，溶液具有强碱性，此 阶段约在15min 内结束。 2.诱导期 此阶段水解反应很慢，又称为 静止期或潜伏期。一般维持2～ 4h ，是硅酸盐水泥能在几小时内保 持塑性的原因。 3.加速期 反应重新加快，反应速率随时 溶液中CaO 的浓度(mmol/L) 图1 水化硅酸钙与溶液间的平衡 水化时间 图2 C 3S 水化放热速率和Ca 2+浓度变化曲线 Ⅰ—初始水解期；Ⅱ—诱导期；Ⅲ—加速期； Ⅳ—衰减期；Ⅴ—稳定期