水泥水化过程的机理、测试及影响因素研究

2015-06-08王皇锋陕西生态水泥股份有限公司陕西延安727300

化工管理 2015年26期

王皇锋 (陕西生态水泥股份有限公司,陕西延安 727300)

1 水泥水化过程的相关机理

水泥的硬化是一个相当复杂的化学物理变化，造成这种变化的相关原因在于水泥的熟料的本身有一定的特性存在，当水泥遇到水之后，会出现水解和水化反应，进而生成水化产物，这些产物能够依照特殊方式，将各种引力进行相互链接，最终形成水泥石，进而强度和以往相比有所增加，硅酸盐类水泥主要是由硅酸三钙，硅酸二钙与铁铝酸四钙及铝酸三钙所构成。上述物质当遇到水之后能够起到水化反应，但因为这些物质本身和水产生的化合物，性质有差异存在。其各个物质的水化速度和强度也存在着迥异性。从水化速度上来看，上述四种物质从慢到快排列分别是：硅酸二钙，硅酸三钙，铁铝酸四钙，铝酸三钙。从水化物强度上来看，从弱到强分别是：铝酸三钙，铁铝酸四钙，硅酸三钙，硅酸二钙。在早期的强度主要取决于硅酸三钙与铝酸三钙。其根本原因如下：

硅酸三钙遇到水之后，会生成氢氧化钙与水化硅酸钙。其遇到水之后反应增快，进而令水泥形成了早期强度，并产生一定的热量。

硅酸二钙遇到水之后，同样会生成氢氧化钙与水化硅酸钙，但和硅酸三钙相比，其水化的反应速度较慢，对于后期混凝土增强有着非常重要的作用，在发生水化反应之后，会缓慢的释放出一定的热量，当其氢氧化钙含量减少的时候，能够形成很多水化物。

铝酸三钙遇到水之后，会生成水化铝酸钙。有着非常快的反应速率，在进行反应的相关过程中，能够释放出大量的热。

铁铝酸四钙遇到水之后，会生成钙矾石，该物质有着难溶于水的特性，一般用于包裹水泥熟料，当做保护膜使用，在根本上阻挡了水进入到水泥中，令其水化反应在根本上便面，进而改变水泥快速凝结的情况出现。

2 水泥水化过程的相关测试

2.1 化学结合水法

该方式是一种对水泥水化程度进行全面测试的一种常规方式，有着简便易行的特征，但该方式有着一定的缺陷存在，那就是在摄氏度环境在75度的低温或者真空环境中，一些水泥会产生水化碳酸钙凝胶体，AFm，Aft中的部分如结合水就开始了分解过程[1].在进行实际测量的时候就会比原来的值小，进而在根本上影响到了测量的精准性。

2.2 水化热方式

水泥的浆体水化热测量方式主要包含了溶解热和直接测量。相关原理是：水泥在特定的环境中会产生水化反应，依照其相关热量的积蓄与散失的总量来测定水泥的水化热程度[3]。溶解法是依照盖斯定律所进行的，它能够在热量周围温度一定的条件之下，将没有水化和已经水化的水泥放在标准酸中进行全面溶解，之后将其溶解后的差进行全面测量，这就是水泥在规定的期间内释放出的水化热，该方式仅仅适用于对普通水泥的测量。

3 水泥水化过程的相关影响因素

3.1 氢键

水在生产的水泥的相关过程中，会产生以下作用：

3.1.1 在根本上满足了拌合水泥的需要。

3.1.2 能够充分的满足水和水泥的相关反应，H20中的氢根和氢氧根的健角的角度在105°，该键角会形成氢键，进而会形成水分子的缔合物质，依照水分子的这一相关特征，能够在根本上将水结构和相似作用，进而在根本上改变混凝土的性能，在该物质充分的溶解于水之后，会将已经缔合的水分子断裂到最为基本的四面体性质，进而和水泥的硅氧四面体形成水化合物。通过这种方式，能够在根本上将水的利用率进行全面提升，同时也提升了水泥熟料的矿物水化率。在添加剂中的水溶性有机化合物质中的羟基胺基氢原子中强烈的作用下，形成氢键，并产生相关结合体，在这种作用下，令水泥的强度在根本上得到了提升。

3.2 掺合料

硅粉，粉煤灰是当前在混凝土工程中常见的掺和剂，因为上述两种掺和料在组成方面有着查一次那个存在，令水泥在与水化热的过程中，所造成的相关影响也存在着极大的不同。粉煤灰的化学组成是二氧化硅，三氧化二铝，二氧化三铁。而硅粉则主要是由二氧化硅构成。矿渣中的组成该部分和水泥熟料基本的矿物质相同，均会和水泥产生化学反应，其中生石灰和美分不会，硅粉也会发生化学变化，将这些掺和料加入到水泥中，能够在根本上将其耐久度提升，除此之外，氢氧化钙也是令矿渣发生化学反应的激发剂，令矿渣能够全面水化，最终生成有水硬活性的凝胶体。