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1、气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料第10章 建 筑塑料与粘 合剂无机胶凝材料石 膏石 灰水 玻 璃水 泥第8,9章 沥青胶凝材料有机胶凝材料凝结硬化条件第4章 水泥4.1 硅酸盐水泥4.1 硅酸盐水泥(波特兰水泥） Portland cement水泥的生产和矿物组成 硅酸盐水泥的水化及凝结硬 化 硅酸盐水泥的技术性能4.1.1硅酸盐水泥的定义水 泥的生产和矿物组成“Portland” 水泥来源 1824年，英国泥瓦匠Joseph Aspding 将石灰石与粘土混合制成 料浆，高温煅烧磨细后得到水泥。 这种水泥硬化体的颜色与英国的波 特兰岛（Portland）生产的一种石 材的颜色极为相似，所以将这一
2、种 水泥叫波特兰水泥（Portland Cement）。波特兰水泥的主要矿物成分是硅酸 盐类，所以在我国又叫硅酸盐水泥 。水泥的出现是近代建筑材料史上 新的里程碑4.1.2硅酸盐水泥的生产原材料：石灰质原料(CaO)-石灰石、白 垩、石灰质凝灰岩等。粘土质原料(SiO2, Al2O3, Fe2O3)，粘土 、黄土等。铁质校正原料(Fe2O3)，铁矿粉、黄铁矿渣硅质校正原料(SiO2)，砂岩，粉砂岩Q1. 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有 _ a白云石；b粘土；c铁矿粉；d矾土；e石 灰石 硅酸盐水泥生产：两”磨”一”烧”的工艺 p69Q1. 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有 _ a白云石；b粘土；
3、c铁矿粉；d矾土；e石 灰石 Q1. 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有b、c、 e a白云石；b粘土；c铁矿粉；d矾土；e石 灰石 水泥熟料矿物组成 4.1.3硅酸盐水泥的矿物组成矿物名称化学式简写范围 (wt,%)硅酸三钙C3S3760%硅酸二钙C2S1537%铝酸三钙C3A715%铁铝酸四钙C4AF1018%游离氧化钙f-CaO安定性游离氧化镁f-MgO安定性碱Na2O+0.658K2O碱骨料反应70%化学组成CaO 60 to 65%SiO2 20 to 25%Al2O3 3 to 6%Fe2O3 0.5% to 4%MgO 1% to 3%SO3 1.5% to 3%Na2O and K
4、2O less than 1%4.1.4硅酸盐水泥的水化4.1.4硅酸盐水泥凝结硬化 P72Definition and CompositionCement + Water(Admixture)Cement paste+ Fine AggregateMortar+ Coarse AggregateConcreteComposition of Concrete是一个放热过程硅酸盐水泥的水化硬化（1）水 化hydration 铝酸三钙+ 水 =水化铝酸钙 硅酸三钙 +水 =水化硅酸钙 +氢氧化钙 硅酸二钙 +水= 水化硅酸钙 +氢氧化钙铁铝酸四钙 +水= 水化铝酸钙 +水化铁酸钙不掺石膏的水泥，由
5、于C3A的迅 速水化将导致水泥的不正常急 速凝结，即瞬凝（flash set）， 使水泥不能正常使用。 水泥中掺入适量石膏是为了调 节水泥凝结时间则硅酸盐水泥与水作用后，生 成的五种主要水化产物是: (1)水化硅酸钙、 (2)水化铝酸钙、 (3)水化铁酸钙 (4)氢氧化钙 (5)水化硫铝酸钙 （三硫型水化硫铝酸钙AFt、单 硫型水化硫铝酸钙AFm). Question 2：The purpose of adding gypsum during the production of cement is 1.to increase the strength 2. to avoid flash set
6、 3. to speed up hydration 4.to initiate false setPage 73*47水化产物的形态microstructure formation processX和Y哪一个代表水泥水化产物AFt课本p93,p732硅酸盐水泥的凝结硬化失去塑性即“凝结”(setting) ， 到有一定强度的“硬化 ”(hardening)过程。4.1.6 影响水泥凝结硬化的6因素 Page74Three interior factors Three exterior factors(1)矿物成分 mineral component 四种矿物的强度发展顺序是: C3SC2SC3
7、AC4AFStrength DevelopmentThe hydration rateC3A C3S C4AF C2S Question 3 ：The order of hydration rate for the following compounds in Portland cement is 1. C3A C3S C4AF C2S 2. C3S C3A C2S C4AF 3.C3A C2S C4AF C3S 4. C2S C3S C3A C4AF 混合材料的组成：(2)细度 fineness 细度是指水泥颗粒的粗细程度， 对水泥的性质有很 大影响。The finer a cement,
8、the more rapidly it reacts, the higher the rate of heat evolution and the higher the early strength.（3）石膏的掺量 the dosage of gypsum水泥中掺入适量石膏是 为了调节水泥凝结硬化 的时间。(4)水灰比 water cement ratio water/cement w/c 水灰比越小，凝结硬化越快 。Link to 2008电阻 率录像.ppt*64Experimental procedureWeighing and mixing water and cement at w
9、/c=0.3, 0.35, 0.4 for 4 minutesConsequently, casting into electrical resistivity mouldRecording the data at sampling interval 1 minute and stop at or after 24 hoursMeasuring the weight and height of the sampleAnalyzing in EXCEL and smooth/ differential in Origin to get d/dt curve and get the maximum
10、 d/dt pointElectrical resistivity (ohm.m)4260 24221812 141620108642Time (hour)*66lower w/c=0.3higher w/c=0.4 Question 4： Which statement of following is not right 1.The higher the w/c ratio the higher the creep 2.The higher the w/c ratio the higher the shrinkage 3.The higher the w/c ratio the higher
11、 the porosity 4.The higher the w/c ratio the higher the strength(5)温度和湿度 Curing temperature and humidity 温度对水泥的凝结硬化有明显的 影响，当温度升高时 ,强度提高 。 在测定混凝土的强度时，必须在 规定的标准温度（203），与 相对湿度95%下养护至规定的 龄期。(6)养护时间(龄期) curing time 如图所示，水泥的水化由表面向内部进行，随 着养护时间（或龄期）的延长，水泥的水化程 度（）在不断增加，下图中由0.3增加到0.7 ，水化产物不断增加并填充毛细孔，很显然毛 细孔减少
12、。一般来说，水化28天前（4个星期 ）水化较快，28天后发展减慢，所以通常用28 天强度来评定水泥的强度。Liquid pH value?水泥水化特点的描叙 (Q,Product,pore,strength,pH,Pozzolan)1.是一个放热过程； 2是一水化产物生成的过程；（水化产物 是什么）水化产物有：水化硅酸钙，氢 氧化钙，水化铝酸钙，水化铁酸钙，水 化硫铝酸钙（AFt，AFm）t-tri-, m- ,mono。 3.是一孔隙变小的过程； 4.是一个强度增长的过程； 5.是一个pH值很高的反应； 6.如有混合材，就会发生二次反应，在 水化后期进一步与Ca(OH)2反应。今日课间Quiz: 1.生产水泥的3种原料? 2. C3S等4种水泥的矿物组成 是什么？ 3.水泥与水反应后生成5种什 么?4.影响水泥凝结硬化的6因素? finish
