教案81（水泥凝结时间理论）

课题 项目1：水泥技术性质的检测 任务2水泥凝结时间测定（理论部分） 名称 授课时数 2 教学 目标 能力目标：根据水泥特性检测水泥的能力。 素质目标：培养学生的专业素质。 知识目标：了解特性水泥的相关知识。 教学 重点 通用水泥的分类、硅酸盐水泥的性能和应用 教学 难点 教学 方法 课型 教具(含电教设备) 硅酸盐水泥的性能和应用 任务驱动教学法、讲授法、分组讨论法 理论课 多媒体 授 课 后 记 项目1：水泥技术性质的检测

任务

复习旧知 提问：材料有哪些物理性质？ 引入新课 水泥属于水硬性胶凝材料，是建筑工程中的最为重要的建筑材料之一，工程中朱哟用于配制混凝土、砂浆和灌浆材料。水泥的品种繁多，按矿物组成，本节课我们来学习第一种硅酸盐水泥。 学习新知 提出任务

通用水泥的分类、硅酸盐水泥的性能和应用 介绍知识

一、硅酸盐水泥的凝结和硬化机理

水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的初凝。

由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。

当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。

随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。

2水泥凝结时间测定（理论部分）

实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体。 二、影响水泥凝结硬化的主要因素 a.矿物组成

不同矿物成分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，后期强度增长迅速等。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。水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素. b.水泥的细度

在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。 c.水泥浆的水灰比

水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。

水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多, 造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。 d.龄期（时间）

水泥的凝结硬化是随时间延长而渐进的过程，只要温度、湿度适宜，水泥强度的增长可持续若干年。

e.环境温度和湿度

在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。相反，温度降低，则水化反应减慢，强度增长变缓。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要条件。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。

f.石膏掺量

g. 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（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。 三、 硅酸盐水泥的技术性质 （1）密度、表观密度、细度

密度 3.05—3.20g/cm3

表观密度 1000~1100kg/m3，紧密时，1600kg/m3。 （2）细度

水泥颗粒的粗细程度对水泥的使用有重要影响。水泥颗粒粒径一般在7～200 μm范围内。

细度用以下两指标来表示 比表面积

0.08 mm方孔筛的筛余量

国家标准GB175-1999规定，水泥的细度可用比表面积或0.08mm方孔筛的筛余量（未通过部分占试样总量的百分率）来表示。其筛余量不得超过规定的限值。比表面积是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和（cm2/g 或 m2/kg）。一般常为317～350m2/kg。

（3）标准稠度用水量

稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水量。

国家标准规定检验水泥的凝结时间和体积安定性时需用“标准稠度”的水泥净浆。 “标准稠度”是人为规定的稠度，其用水量采用水泥标准稠度测定仪测定。 硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在２１％～２８％之间。 标准稠度测定仪 （4）凝结时间

水泥从加水开始到失去其流动性，即从液体状态发展到较致密的固体状态的过程称为水泥的凝结过程。这个过程所需要的时间称为凝结时间。

凝结时间分初凝时间和终凝时间。

初凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆刚失去可塑性所需的时间。 终凝时间为水泥加水拌和至标准稠度的净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。

国家标准规定，水泥的凝结时间是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度及湿度环境下用水泥净浆凝结时间测定仪测定。