混凝土硬化形成水泥浆体的结构

硬化形成水泥浆体的结构

水泥由于通过加水发生水化反应,形成具有各种材料水化产物而凝结、硬化。由于我国水泥公司不可能实现完全不同水化,所以浆体中还有其他部分未水化颗粒,另外,硬化浆体中尚有未参与水化的水分管理存在。

由于参加水化反应的水泥矿物化学成分与水的总体积问题总是不能小于市场反应后生成的水化产物的体积,所以,水泥水化是一个单位体积收缩的过程;再者,为满足社会流动性的要求,水泥浆体或混凝土作为制备研究过程中我们加入的水量数据一般来说总是多于水泥水化实际发展需要大量消耗的水量,水泥水化多余的水分占有自己一定的空间,水分蒸发后就留下了孔洞。

可以分析认为,硬化水泥浆体是由未水化的水泥颗粒、水化产物和孔隙基本组成的。水泥水化产物晶体共生、交错、搭接成网络经济结构,在硬化水泥浆体中起到非常重要的骨架作用,而C-S-H凝胶则填充于晶体搭接形成的骨架设计之中,起到有效连接、填充和密实的重要因素作用。C-S-H凝胶比表面积变化很大,表面能高,相互间没有受到知识分子间的引力模型作用,相互学习接触而增进了水泥石的强度。所以,随着水化的不断创新进行,C-S-H凝胶产品数量逐渐增多,水泥石的强度水平不断快速增长。

硬化水泥浆中的孔隙可分为三类。 一个是大气孔,它是在纸浆制备过程中没有排出的气泡留下的。 第二类孔隙也是影响水泥浆体结构的最重要的孔隙,即毛细孔隙,由于水泥水化体积的收缩和水分的蒸发,不参与水化,是影响水泥石强度的重要因素之一。 胶结石中毛细管孔的直径从几十埃变化到毫米量级。 第三种是凝胶孔,它存在于硅酸钙水合物凝胶中,是硅酸钙水合物凝胶结构的一部分,凝胶的孔径为15~30埃,凝胶体积约为28%。

水泥浆中的凝胶孔硬化是水泥浆的固有特性。硬化水泥浆在成型过程中可采用振动压实的方法去除孔隙。硬化水泥浆体的毛细孔隙在很大程度上取决于水泥浆体的水灰比和水泥颗粒的水化程度。

在水灰比相同的情况下,随着水泥水化程度的增加,水化产物的数量增加,游离水的消耗量也增加。水化产物填充了部分原有的自由水空间,使毛细孔隙体积减小,孔径变窄。水灰比越低,自由水所占空间越小,毛细孔数量越少,毛细孔直径越小,浆体强度越高。因此,降低水灰比,提高水泥水化程度是减小毛细孔隙体积和孔径的有效措施。

值得一提的是,就毛细孔而言,影响硬化水泥浆体结构和强度的不仅仅是毛细孔的数量(通常用孔隙率来表征)和毛细孔的直径,还有毛细孔直径的分布、最大孔径、孔隙形状、孔隙排列方向与水泥浆体应力方向的关系等。

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