中国2011年岩土工程师水泥凝结、硬化的机理与过程

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3.2 硅酸盐水泥凝固硬化工艺

混凝：水泥与水混合最初形成塑性浆料，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程，称为混凝。

硬化：水泥凝固后，其强度逐渐增加，变成坚硬的石状固体——水泥石，这个过程称为硬化。

整体而言，凝结和硬化是同一过程中的不同阶段，凝结标志着水泥浆体失去流动性

并具有一定的塑性强度。硬化是指水泥浆体凝固后形成的结构具有一定的机械强度。对于水泥凝固硬化的过程，历来有不同的看法。目前主要有结晶学说、胶体学说，以及在此基础上发展起来的各种理论和观点。

水泥的凝固和硬化过程是一个非常复杂的过程。事实上，在水化过程中，不同的情况下会出现不同的水化机制。不同的矿物质在不同阶段具有不同的水化机制。需要进一步研究以更清楚地揭示水泥凝结硬化的机理和过程。

硅酸盐水泥的水化产物包括结晶度较差的水合硅酸钙凝胶（C-S-H），如无定形水合硅酸钙凝胶（C-S-H）、结晶良好的氢氧化钙、钙矾石、单硫型水合硫铝酸钙和水合铝酸钙以及其他晶体。

水泥水化产物的化学成分和结构本身会影响硬化浆体的性能。各种水化产物的形态和相对含量在很大程度上决定了相互粘合的牢固程度，这与浆料的结构密切相关。实力密切相关。从机械性能的角度来看，物理结构有时比化学成分的影响更大。即使水泥品种相同，适当改变地层条件和水化产物的发育，也会使孔隙结构和孔隙分布产生一定的差异，从而获得不同的浆体结构和相应的性能变化。

硬化水泥浆体是由各种水化产物和残余熟料组成的固相以及孔隙中存在的水和空气组成的多相多相体系。它是固体、液体和气体。三相多孔体。具有一定的机械强度和孔隙率，外观等性能与天然石材相似，故通常称为水泥石。

水泥石的结构相当复杂且参差不齐。目前，其结构的真相还不能完全阐明。只能从水泥石的成分、形态和结构等各个方面进行不同层次的研究和认识。先简单说一下水泥石的成分吧。

水泥石的成分：水泥浆硬化后的水泥石由未水化的水泥颗粒、凝胶水化产物（C-S-H）、结晶水化产物（Ca(OH)2等）组成，并有未填充水泥颗粒和水化产物的原水雄蕊（毛细孔和毛细水）和凝胶中的孔隙（凝胶孔）。

水泥石的工程性能取决于水泥石的结构组成，即水合物的种类和相对含量，以及孔隙的大小、形状和分布。例如，当水泥的种类确定时，水化产物的种类也就确定了。这时，水泥石的强度主要取决于水化产物的相对含量和孔隙的数量、大小、形状和分布。后者与搅拌时用水量（以水灰比表示，即搅拌时用水量与水泥用量之比）密切相关。当水灰比相同时，水化度越高，水泥石结构中的水合物越多，而毛细孔和未水化水泥的量相对减少，所以水泥石结构致密，强度高，和耐用性。对于化学程度相同、水灰比不同的水泥石结构，水灰比大的浆体中毛细孔的比例相对增加，水泥石的强度和耐久性降低。为此，降低水灰比，提高水泥浆或混凝土在成型时的密实度铝酸钙水泥硬化机理，加强养护是非常重要的。

影响水泥凝固和硬化的因素：湿度和温度。如果水泥处于干燥的环境中，浆体中的水分蒸发后，水泥不能继续水化，强度就不再增加。因此，混凝土工程必须在浇筑后2～3周内加强浇水养护，以保证必要的水分。温度对水泥的凝结和硬化也有很大的影响。温度越高，凝结硬化的速度越快，所以采用蒸汽养护是加凝结硬化的方法之一。当温度较低时，冷凝和硬化的速度相对较慢。当温度低于0度时，硬化将完全停止铝酸钙水泥硬化机理，并可能遭受冻害。因此，冬季采取保温等措施。说说硅酸盐水泥的特性

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