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(jiǎn)稱C3S)②硅酸二鈣(簡(jiǎn)稱C2S)③鋁酸三鈣(簡(jiǎn)稱C3A)④鐵鋁酸四鈣(簡(jiǎn)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(yīng)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(gè)星期內(nèi)強(qiáng)度發(fā)展迅速，它實(shí)際上決定著硅酸鹽水泥四個(gè)星期以內(nèi)的強(qiáng)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(qū)別，故也稱為C-S-H凝膠。C2S的硬化速度慢，在大約4個(gè)星期后才發(fā)揮其強(qiáng)度作用，約一年左右達(dá)到C3S四個(gè)星期的發(fā)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(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)受液相CaO濃度和溫度的影響很大，先生成介穩(wěn)狀態(tài)的水化鋁酸鈣，最終轉(zhuǎn)化為水石榴石(C3AH6)。在有石膏的情況下，C3A水化的最終產(chǎn)物與起石膏摻入量有關(guān)。最初形成的三硫型水化硫鋁酸鈣，簡(jiǎn)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(zhuǎn)化為單硫型水化硫鋁酸鈣(AFm)。

C3A硬化速度最快，但強(qiáng)度低，其對(duì)硅酸鹽水泥在1～3 d或稍長的時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)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(dú)水化也不會(huì)引起快凝。其水化反應(yīng)及其產(chǎn)物與C3A很相似。

C4AF的硬化速度也較快，但強(qiáng)度低，其對(duì)硅酸鹽水泥的強(qiáng)度貢獻(xiàn)小。

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