《建筑材料（第2版） 教学课件 作者 谭平 2) 第4章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑材料（第2版） 教学课件 作者 谭平 2) 第4章（122页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第章 水泥,4.1 硅酸盐水泥 4.2 掺混合材料的硅酸盐水泥 4.3 其他品种水泥 4.4 水泥试验,返回,. 硅酸盐水泥,. 硅酸盐水泥生产工艺概述 . 硅酸盐水泥生产原料 生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质原料和黏土质原料两类。石灰质原料主要提供，黏土质原料主要提供、 以及。有时两种原料化学组成不能满足要求，还要加入少量校正原料（如黄铁矿渣）来调整。生产硅酸盐水泥原料的化学成分列于表-中。,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,. 硅酸盐水泥生产过程 首先将几种原材料按适当比例配合在研磨机中磨成粉状生料，然后将制备好的生料入窑进行煅烧，至左右生成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥“熟料”。 为调节水
2、泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入左右的石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两磨一烧”。其生产流程示意图如图-所示。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,. 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料是由主要含、 的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙含量（质量分数）不小于，氧化钙和氧化硅质量比不小于。 . 硅酸盐水泥的熟料矿物组成 硅酸盐水泥原料的主要化学成分是氧化钙（）、氧化硅（）、氧化铝（）和氧化铁（）。 经过高温煅烧后，、 四种成分化合为熟料中的主要矿物组成：,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）硅
3、酸三钙（，简式为）。 （）硅酸二钙（，简式为）。 （）铝酸三钙（，简式为）。 （）铁铝酸四钙（，简式为）。 硅酸盐水泥熟料四种矿物组成与含量列于表-中。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,. 硅酸盐水泥熟料主要矿物质的性质 （）硅酸三钙。硅酸三钙是硅酸盐水泥中最主要的矿物组分，其含量通常在左右，它对硅酸盐水泥性质有重要影响。硅酸三钙水化速度较快，水化热高；且早期强度高，强度可达一年强度的。 （）硅酸二钙。硅酸二钙在硅酸盐水泥中的含量为，亦为主要矿物组分，遇水时与水反应较慢，水化热很低，硅酸二钙的早期强度较低而后期强度高，耐化学侵蚀性和干缩性较好。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）
4、铝酸三钙。铝酸三钙在硅酸盐水泥中的含量通常在以下，它是四种组分中遇水反应速度最快、水化热最高的组分。铝酸三钙的含量决定水泥的凝结速度和释热量。通常为调节水泥凝结速度需掺加石膏或硅酸三钙与石膏形成的水化产物，对提高水泥早期强度起一定作用，耐化学侵蚀性差，干缩性大。 （）铁铝酸四钙。铁铝酸四钙在硅酸盐水泥中通常含量为。遇水反应较快，水化热较高。强度较低，对水泥抗折强度起重要作用，耐化学侵蚀性好，干缩性小。 . 硅酸盐水泥熟料主要矿物质的性质比较 硅酸盐水泥熟料中这四种矿物组成的主要特性是：,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）反应速度： 最快，较快，也较快，最慢。 （）释热量： 最大，较大，
5、 居中，最小。 （）强度：最高，早期低，但后期增长率较大。故和为水泥强度主要来源。 强度不高，含量对抗折强度有利。 （）耐化学侵蚀性：最优，其次为，、 最差。 （）干缩性：和最小，居中， 最大。 硅酸盐水泥的主要矿物质的组成与特性归纳见表-。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,水泥中矿物成分水化后抗压强度和释热量随龄期的增长的变化，如图-、图-所示。 水泥是由多种矿物组分组成的，改变各矿物组分的含量比例可生产出各种性能各异的水泥。如提高含量，可制得高强度水泥和早强水泥。提高含量，同时适当减低和 含量，可制得低热水泥和中热水泥，如长江三峡工程第二阶段大坝混凝土设计中，使用了级中热硅酸盐水泥和
6、级低热矿渣水泥。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,. 硅酸盐水泥的凝结和硬化 水泥加水拌和后称为可塑的水泥浆，由于水泥的水化作用，水泥浆逐渐变稠失去流动性和可塑性而未具强度的过程，称为水泥的“凝结”；随后产生强度逐渐发展成为坚硬的人造石的过程称为水泥的“硬化”。水泥的凝结和硬化是人为划分的两个阶段，实际上是一个连续而复杂的物理化学变化过程。 . 水泥的水化作用 水泥遇水后发生下列水化反应：,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）硅酸三钙： （）硅酸二钙： （）铝酸三钙： 在纯水中反应可生成水化铝酸钙，但以上这些水化物都是不稳定的，不是最后的生成物，在有石膏存在的情况下，其水化反应为：
7、,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,石膏消耗完毕后，水泥中尚未水化的 与式（-）中的钙矾石（）生成单硫型水化铝酸钙（），其反应为： 单硫型水化铝酸钙 （）铁铝酸四钙： . 硅酸盐水泥的凝结和硬化阶段 水泥浆体由可塑态性进而硬化产生强度的物理化学过程，可以分为以下四个阶段。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）初始反应期：水泥与水接触后立即发生水反应。初期水化，释放出（），立即溶解于溶液中，浓度达到过饱和后，（） 结晶析出。暴露在水泥颗粒表面的铝酸三钙也溶解于水，并与已溶解的石膏反应，生成钙矾石结晶析出，在此阶段的左右的水泥产生水化。 （）诱导期：在初始反应期后，水泥微粒表面覆盖一层以
8、 凝胶为主的渗透膜，使水化反应缓慢进行。这期间生成的水化产物数量不多，水泥颗粒仍然分散，水泥浆体基本保持塑性。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）凝结期：由于渗透压的作用，包裹在水泥微粒表面的渗透膜破裂，水泥微粒进一步水化，除继续生成（） 及钙矾石外，还生成了大量的 凝胶。水泥水化产物不断填充了水泥颗粒之间的空气，随着接触点的增多，结构趋向密实，使水泥浆体逐渐失去塑性。 （）硬化期：水泥继续水化，除已生成的水化产物的数量继续增加外，的水化物也开始形成，硅酸钙继续进行水化。水化生成物以凝胶与结晶状态进一步填充孔隙，水泥浆体逐渐产生强度，进入硬化阶段。只要温度、湿度适合且无外界腐蚀，水泥强
9、度在几年、甚至几十年后还能继续增长。图-所示为硅酸盐水泥凝结硬化过程示意图。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,. 影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素 水泥石硬化程度越大，凝胶体含量越多，未水化的水泥颗粒内核和毛细孔所占的比例就越少，则水泥石越密实，强度越高。影响水泥石硬化的因素主要有以下几个方面。 （）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 水化速率最快，放热量最大而强度不高；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。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐
10、水泥,（）水泥浆的水胶比。水泥浆的水胶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，水胶比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但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。水泥浆的水胶比较大时，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，因此水泥浆的水胶比过大时，会明显降低水泥石的强度。 （）石膏掺量。石膏起缓凝作用的机理：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。,上一
11、页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）水泥的细度。在矿物组成相同的条件下，水泥磨得越细，水泥颗粒平均粒径越小，比表面积越大，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。 （）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。,上一页,下一页,返回,.
12、 硅酸盐水泥,（）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，水泥强度的增长就可持续若干年。 . 硅酸盐水泥的技术性质和技术标准 . 技术性质 根据现行国家标准通用硅酸盐水泥（）的规定，硅酸盐水泥的技术性质包括下列项目。 （）化学性质。水泥的化学指标主要是控制水泥中有害的化学成分含量，若超过最大允许限量，即意味着对水泥性能和质量可能产生有害或潜在的影响。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,氧化镁含量。在水泥熟料中，常含有少量未与其他矿物结合的游离氧化镁，这种多余的氧化镁是高温时形成的方镁石，它水化为氢氧化镁的速度很慢，常在水泥硬化以后才开始水化，产生体积膨胀，
13、可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，因此，它是引起水泥安定性不良的原因之一。 三氧化硫含量。水泥中的三氧化硫主要是在生产时为调节凝结时间加入石膏而产生的。石膏超过一定限量后，水泥性能会变化，甚至引起硬化后水泥石体积膨胀，导致结构物破坏。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,烧失量。水泥煅烧不佳或受潮后，均会导致失量增加。烧失量测定是以水泥试样在下灼烧冷却至室温称量。如此反复灼烧，直至恒重，计算灼烧前后质量损失百分率。 不溶物。水泥中不溶物质量是用盐酸溶解水泥滤去不溶残渣，经碳酸钠处理再用盐酸中和，高温灼烧至恒重后称量，灼烧后不溶物质量占试样总质量比例为不溶物含量。 氯离子。水泥中的氯离子含量过
14、高，其主要原因是掺加了混合材料和外加剂（如工业废渣、助磨剂等）。氯离子是混凝土中钢筋锈蚀的重要因素。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,（）物理性质。 细度。细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度越小，水泥与水起反应的面积越大，水化越充分，水化速度越快。所以相同矿物组成的水泥，细度越大，早期强度越高，凝结速度越快，吸水量减少。实践表明，细度提高，可使水泥混凝土的强度提高，工作性得到改善。但是，水泥细度提高，在空气中的硬化收缩也加大，水泥发生裂缝的可能性也会增加。因此，对水泥细度必须予以合理控制。水泥细度有筛析法和比表面积法两种表示方法。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥, 筛析法。以 或 方孔筛上的筛余量百分率表示。现行国家标准水泥细度检验方法筛析法（）规定，筛析法有负压筛法和水筛法两种，有争议时，以负压筛法为准。 比表面积法。以每千克水泥总表面积（）表示，其测定采用勃氏透气法。现行国家标准通用硅酸盐水泥规定，硅酸盐水泥细度以比表面积表示，不小于。 水泥净浆标准稠度。水泥净浆标准稠度是对水泥净浆以标准方法拌制、测试达到规定的可塑性程度时的稠度。水泥净浆稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时水的用量，常以水和水泥质量之比的百分数表示。,上一页,下一页,返回,. 硅酸盐水泥,为使水泥凝结时间和安定性的测定结果具有可比性，在此两项测定时必须采用标准稠度的水泥净浆。现行国家标
