水泥凝胶体相的组成与结构：建筑材料

硬化后的水泥浆体是一种高度无序、多孔、多相、非均质体。由水泥的水化产物、未 水化的水泥颗粒以及孔隙水组成。具有一定的强度和粘结性，是混凝土整体强度的来源；具有化学不稳定性，容易被腐蚀而破坏；具有体积不稳定性，随干湿、温度变化以及在受力条件下容易发生变形。这些特点均取决于凝胶体相复杂的组成和不均匀性。

1.固相

（1）氢氧化钙（Ca（HO）2）0是硅酸三钙、硅酸二钙的水化产物之一，用CH表示，占水泥硬化体总量的20％～25％，呈六角片状结晶，如图5-11所示。氢氧化钙比表面积较小，是强度的薄弱环节。溶解度较大，易受软水和酸性介质的腐蚀，影响混凝土的耐久性。

图5-10　混凝土的断面示意图

图5-11　水泥硬化体中的氢氧化钙结晶体

（2）高硫型水化硫铝酸钙（3CaO·A12O3·3CaSO4·32H2O）。是铝酸三钙与石膏的水化产物，针状结晶体，也叫钙矾石，具有体积膨胀性。

（3）未水化的水泥颗粒。较大的水泥颗粒在遇水很长时间后，仍存在未水化的内心，周围被水化生成物所包裹。

2.凝胶相

（1）水化硅酸钙（3CaO·2SiO2·3H2O）。是硅酸三钙、硅酸二钙的主要水化产物，用C-S—H表示，占水泥水化产物总量的大约50％～60％。属胶体粒子，粒径为1.0～2.Onm。颗粒微细，比表面积高达100～700m2/g，约为未水化水泥颗粒的1000倍，巨大的表面能使它成为决定水泥粘结能力，即胶凝作用的主要成分。C一S—H在生成过程中体积膨胀，有很强的填充能力；呈层状结构，层与层之间不能完全堆积密实，存在一些微细孔隙，叫做凝胶孔。(www.xing528.com)

（2）水化铁酸钙（CaO·Fe2O3·H2O）。是铁铝酸四钙的水化产物，属于凝胶物质，所 占比例很小，对混凝土性能的影响较小。

3.孔隙及液相

在搅拌混凝土过程中会带入一些气体，有时根据需要可能加入引气剂而使混凝土具有一定的气泡。如前所述，水泥水化生成大量凝胶体填充于颗粒之间的空隙，但不可能完全堆积紧密，在凝胶体中会存在一些孔隙，由于泌水、用水量过大等原因，在硬化后凝胶体中将存在一定量的毛细孔、气孔等。因此在硬化后的水泥石中存在着大约5％孔径大小不一、形状各异的孔隙，孔隙内有可能存在着水，如果环境干燥失水孔隙内可能是气体。

（1）凝胶孔。C—S—H凝胶粒子在堆积过程中产生的孔隙，因此叫做凝胶孔。凝胶孔孔径在1.5～100.0nm的范围，占C—S—H凝胶体体积的28％。凝胶孔内存在着水，通过氢键与C—S—H胶粒牢固地键合，称为凝胶水。由于孔径极其微细，不影响硬化水泥浆体的强度和渗透性，只有在环境非常干燥时（相对湿度小于11％）才会失去凝胶水，使结构明显地产生收缩。

（2）毛细孔。孔径在10nm～50μm之间，是硬化水泥浆体内没有被凝胶体填充的空间，其孔径与所占比例取决水泥颗粒未水化前间距的大小，与浆体的水灰比以及水泥的水化程度有关。在低W/C浆体中，毛细孔孔径在10～50nm；而在W/C较大的浆体中可达3～5μm。与总孔隙率相比，孔径大小对混凝土性能的影响更大。大于50nm的毛细孔不利于强度和渗透性；小于50nm的毛细孔对强度和抗渗性没有明显的影响，但如果干燥失水，产生较大的毛细孔负压，则体积明显收缩。

（3）气孔。孔径大于50μm，混凝土在搅拌时会带入一些气泡，直径最大可达3mm；有时为了改善混凝土的和易性、抗冻性等，人为地引入大量微气泡，硬化后形成平均孔径为50～200μm的孔，叫做气孔或大孔。气孔对混凝土的体积变化不会有太大的影响，但会明显降低混凝土的强度和抗渗性能。

根据孔隙特征，毛细孔和气孔可分为连通孔隙和封闭孔隙。由于泌水将在水泥硬化体中留下大量连通孔隙，而人为引气通常形成封闭的孔隙。连通孔隙对混凝土的抗渗性、抗冻性等极为不利，而适量的封闭孔隙有利于提高混凝土的抗冻性和保温性能。