【揭秘混凝土】第10篇：新拌混凝土的水化与硬化

硅酸盐水泥中含有多种化合物，其中占90%以上（重量比）的最主要的4种化合物是C3S（硅酸三钙）、C2S（硅酸二钙）、C3A（铝酸三钙）和C4AF（铁铝酸四钙）。除了这几种主要的化合物外，其他的成分在水泥水化过程中也起到重要的作用。

在显微镜下观察硅酸盐水泥熟料，大部分化合物都能够被分辨出来，但也有一些非常细小的颗粒无法辨认。硅酸盐水泥颗粒的平均直径约为15µm，如果所有的颗粒都是平均直径的话，每公斤硅酸盐水泥大约含有3000亿个颗粒，但实际上，每公斤硅酸盐水泥中含有大约16万亿个颗粒！每公斤硅酸盐水泥颗粒的表面积大约为400平方米。

硅酸盐水泥水化后生成两种主要的水化物，水化硅酸钙和氢氧化钙。水化硅酸钙是混凝土中最重要的成分，决定着混凝土的工程性能，包括凝结与硬化、强度、体积稳定性等。

水化硅酸钙的主要化学成为是氧化钙（石灰）和二氧化硅，大致的比例是3:2。在硬化的水泥浆中，水化硅酸钙把骨料、未水化的水泥颗粒等粘结在一起，形成致密的凝结体。

混凝土硬化过程中，其体积基本不变，但内部会形成一些充满水或空气的微孔隙，这些孔隙是没有强度的。水泥浆的孔隙越少，混凝土的强度越高。因此，在拌合时，要尽可能减少拌合水的使用量，只要能满足水泥水化需要和和易性要求就行。但即使这样，所用的拌合水也多过水泥完全水化所需的用水量，因此混凝土中的孔隙是难以避免的。

水泥的水化反应是一个放热反应，放出的热量称为水化热。在寒冷季节，水化热有利于保护混凝土不受冻害影响。但在炎热季节或大体积混凝土施工时，水化热是非常有害的，可能产生严重的温度裂缝。

硅酸盐水泥的水化速度也是十分重要的指标，初期的水化反应一定要足够的慢，使得有充足的时间来运输和施工。一旦混凝土施工完毕，则要求反应速度要快，能够尽快达到所需的强度。硅酸盐水泥中都加有石膏，其目的就是来调节硅酸盐水泥的初凝时间。

影响硅酸盐水泥水化速度的其他因素还包括水泥的细度、外加剂、拌合水量和拌合时环境的温度。一般来说，温度越高，水化速度越快，初终凝时间越短。