影响水泥凝结硬化的主要因素

四、影响水泥凝结硬化的主要因素

1．矿物组成

水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要内在因素。如前所述，不同矿物成分单独和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如C₃A水化速率最快，放热量最大而强度不高；C₂S水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速。因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。

图2－2　水泥凝结硬化过程示意

（a）分散在水中未水化水泥颗料；（b）水泥颗粒表面形成水化物膜层；

（c）膜层长大并互相连接（凝结）；（d）水化物进一步增多并填充毛细孔（硬化）

1—水泥颗粒；2—水分；3—凝胶；4—晶体；5—未水化水泥颗粒内核；6—毛细孔

2．石膏

石膏是作为延缓水泥凝结时间的组分而掺入水泥的。实践表明：不掺石膏的水泥，由于C₃A的迅速水化将导致水泥的不正常急速凝结（即瞬凝），使水泥不能正常使用。石膏起缓凝作用的机理可解释为：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（即钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。

水泥中石膏掺量必须严格控制，适宜的石膏掺量主要取决于水泥中C₃A的含量和石膏中SO₃的含量，同时与水泥细度及熟料中SO₃含量有关。石膏掺量一般为水泥重量的3％～5％。石膏掺入量过多，将引起水泥石的膨胀性破坏（详见水泥的体积安定性）。

3．水泥细度

在矿物组成相同的条件下，水泥的细度越细，与水接触时水化反应表面积越大，水化反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。

4．环境温度、湿度

提高温度可以使水泥水化反应加速，强度增长加快；相反，温度降低，则水化反应减慢，强度增长变缓。当降到0℃以下，水泥的水化反应基本停止，强度不仅不增长，甚至会因水结冰而导致水泥石结构破坏。实际工程中，常通过蒸汽养护来加速水泥制品的凝结硬化过程。但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。

水的存在是水泥水化反应的必备条件。当环境湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；反之，水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。

所以，水泥混凝土在浇筑后的一段时间里，应十分注意保温保湿养护。

5．时间（龄期）

水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，与此同时，强度不断增长。只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。强度增长的规律，在水泥和水后的几天内增长最为迅速，如水化7d的强度常可达到28d强度的70％左右，28d以后强度增长则明显减缓。