478 硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程是如何進(jìn)行的？

水泥加水拌合后，成為可塑的水泥漿，水泥漿逐漸變稠失去塑性，但尚不具有強(qiáng)度的過(guò)程，稱(chēng)為水泥的“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)硬的人造石———水泥石，這一過(guò)程稱(chēng)為水泥的“硬化”。凝結(jié)和硬化是人為劃分的，實(shí)際上是一個(gè)連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過(guò)程。

硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程自從1882年雷查特理（Le Chatelier）首先提出水泥凝結(jié)硬化理論以來(lái)，至今仍在繼續(xù)研究。下面按照當(dāng)前一般的看法作簡(jiǎn)要介紹。水泥加水拌合，未水化的水泥顆粒分散在水中，成為水泥漿體，如圖１（a）所示。

水泥顆粒的水化從其表面開(kāi)始。水和水泥一接觸，水泥顆粒表面的水泥熟料先溶解于水，然后與水反應(yīng)，或水泥熟料固態(tài)直接與水反應(yīng)，形成相應(yīng)的水化物，水化物溶解于水。由于各種水化物的溶解度很小，水化物的生成速度大于水化物向溶液中擴(kuò)散的速度，一般在幾分鐘內(nèi)，水泥顆粒周?chē)娜芤撼蔀樗锏倪^(guò)飽和溶液，先后析出水化硅酸鈣凝膠、水化硫鋁酸鈣、氫氧化鈣和水化鋁酸鈣晶體等水化產(chǎn)物，包在水泥顆粒表面。在水化初期，水化物不多，包有水化物膜層的水泥顆粒之間是分離著的，水泥漿具有可塑性，如圖１（b）所示。

水泥顆粒不斷水化，隨著時(shí)間的推移，新生水化物增多，使包在水泥顆粒表面的水化物膜層增厚，顆粒間的空隙逐漸縮小，而包有凝膠體的水泥顆粒則逐漸接近，以至相互接觸，在接觸點(diǎn)借助于范德華力，凝結(jié)成多孔的空間網(wǎng)絡(luò)，形成凝聚結(jié)構(gòu)，如圖１（c）所示。

這種結(jié)構(gòu)在振動(dòng)的作用下可以破壞。凝聚結(jié)構(gòu)的形成，使水泥漿開(kāi)始失去可塑性，也就是水泥的初凝，但這時(shí)還不具有強(qiáng)度。

隨著以上過(guò)程的不斷進(jìn)行，固態(tài)的水化物不斷增多，顆粒間的接觸點(diǎn)數(shù)目增加，結(jié)晶體和凝膠體互相貫穿形成的凝聚結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng)。而固相顆粒之間的空隙（毛細(xì)孔）不斷減少，結(jié)構(gòu)逐漸緊密，使水泥漿體完全失去可塑性，達(dá)到能擔(dān)負(fù)一定荷載的強(qiáng)度。水泥表現(xiàn)為終凝，并開(kāi)始進(jìn)入硬化階段，如圖１（ｄ）所示。水泥進(jìn)入硬化期后，水化速度逐漸減慢，水化物隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸增加，擴(kuò)展到毛細(xì)孔中，使結(jié)構(gòu)更趨致密，強(qiáng)度相應(yīng)提高。