材料talk show | 水泥是怎么变硬的?

添加时间:2024/10/30 12:39:21

材料talk show

水泥是

怎么变硬的?

-超硬核科普-

国务院国资委新闻中心、抖音联合发起全新IP品牌活动“超硬核玩家”正在火热进行中。10月份,活动聚焦工业制造,主题是“探寻工业密码”。

水泥是迄今为止世界上使用最多的人造材料,也是中国建材集团基础建材板块的重要产品,它广泛应用于我们生活的方方面面,并以它的“硬度”撑起整个世界。

本期“材料talk show ”就和大家一起探寻水泥硬化的工业密码!

水泥是怎么变硬的?

水泥,简单来说就是加水拌和后能胶结其他材料,并在空气或水中硬化的水硬性胶凝材料,今天我们以用途最广泛的硅酸盐水泥为例来讲解水泥的硬化过程。

水泥熟料中四种主要矿物质

水泥是由水泥熟料掺加混合材料经粉磨后制成的粉状物料。水泥熟料作为其最主要的成分,由硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF)四种主要矿物质构成,这四种矿物质被称为水泥熟料的“四大金刚”。“四大金刚”平时的精神状态十分稳定,但遇到水之后,他们可就兴奋起来了,产生一系列的水化反应,这就是水泥硬化的关键所在。

水泥和它的好伙伴们

水泥一般不会单独使用,它常常会和砂、石等其他材料加水后胶结在一起,最后变成坚固的整体,即我们常说的混凝土。水泥和砂、石等材料加水拌和后,以“老大”硅酸三钙(C3S)为首的水泥熟料矿物质开始发生水化反应,形成水化物以胶体微粒析出,并逐渐凝聚形成形状各异的凝胶。伴随着水化反应的持续进行,这些凝胶在水泥颗粒表面聚集形成薄膜,胶体薄膜会在某点进行接触,构成疏松的网状结构。之后,形成网状结构的薄膜逐渐破裂,被包裹的水泥颗粒暴露后继续与水反应,产生更多水化物形成更紧密的网状结构,此过程中它们会像胶水一样将砂、石等材料紧紧胶结起来,最终形成坚固的混凝土。随着水化反应的进行,水分不断消耗,水化物不断产出,水泥强度随之不断增加。

四种矿物质水化反应特点

知识点来啦!实际上,由于“四大金刚”脾气各不相同,水化反应的特点也差异巨大,这就导致水泥强度的增长是一个漫长的过程。前3天,水化反应最为强烈,强度增长比较快,此时检测强度可以判断水泥中熟料添加量是否合格。而在28天以后,强度增长明显放缓,强度基本稳定,此时检测强度可以确认水泥最终硬化状态是否符合施工要求。

来源:中国建材集团