水泥硬化化学过程

Question

如题所述

Answer 1

改写后的文章：

水泥硬化的过程是一个复杂的物理化学过程，其基础在于水泥熟料中的矿物成分特性。这些矿物，如硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）和铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3），在遇水后会发生水解或水化反应，转化为水化物。这些水化物通过引力相互连接，形成水泥石的结构，从而产生强度。

普通硅酸盐水泥熟料主要由上述四种矿物组成，其比例大约为：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%。水化速率和强度的差异主要源于矿物结构的不同及水化产物的性质。铝酸三钙的水化最快，随后是铁铝酸四钙，硅酸三钙和硅酸二钙则较慢。早期强度主要取决于铝酸三钙和硅酸三钙的反应。

具体水化反应如下：

3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+ Ca(OH)2
2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·YH2O（凝胶）+ Ca(OH)2
3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O（水化铝酸钙，不稳定）
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O（钙矾石，三硫型水化铝酸钙）
4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

铝酸三钙的快速水化可能导致水泥过早凝固，因此生产中常加入适量的二水石膏作为缓凝剂。而硅酸三钙和铁铝酸四钙的水化反应则与铝酸三钙有所不同，硅酸二钙则与硅酸三钙类似。