《建筑与装饰材料 教学课件 ppt 作者 黄煜煜 单元3 水 泥》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑与装饰材料 教学课件 ppt 作者 黄煜煜 单元3 水 泥（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元3 水 泥,知识目标： 理解硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性 了解硅酸盐水泥的凝结硬化过程及影响因素 掌握硅酸盐水泥的主要技术性质、特性与应用 理解水泥石的腐蚀及防止方法 理解掺混合材料的硅酸盐水泥及其特性与应用 了解白水泥、彩色水泥、砌筑水泥、膨胀水泥、中热水泥、低热水 泥、道路水泥等其他品种水泥的性能特点及应用范围 能力目标： 能够写出硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性等 能够应用各种水泥的主要技术性质以及组成、影响因素等，来处理工 程中遇到的实际问题 能够解释水泥石的腐蚀及其防止方法等 能够在施工现场对水泥进场进行验收等 能够处理在设计和施工过程中遇到的关于水泥材料的选用、储运、危害预
2、防等问题,水泥是一种粉末状的水硬性胶凝材料，与水混合后可成为塑性的浆体，再经过一系列的物理化学反应过程，凝结硬化成坚硬的石状体并且能把散粒状或块状（如砂、石等）材料粘结成具有一定物理力学性质的整体。水泥浆体不仅能在空气中硬化，而且在潮湿环境或水中硬化得更好，保持并继续增长其强度，故水泥属于典型的水硬性胶凝材料。 水泥是建筑及装饰工程中最为重要的建筑材料之一。它不但大量用于工业与民用建筑工程中，而且广泛应用于交通、水利、海港、矿山等工程，几乎任何种类、规模的工程都离不开水泥。 水泥的品种繁多，按其化学成分主要分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、铁铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等系列，其中
3、硅酸盐系水泥应用最为广泛。硅酸盐系水泥按其用途和性能又可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三大类。通用水泥是指用于般建筑工程的水泥，主要包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥这六大硅酸盐系水泥；专用水泥是指具有专门用途的水泥，如砌筑水泥、道路水泥、油井水泥等；特性水泥是指具有某种突出性能的水泥，如快硬水泥、白水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥等。 本单元主要介绍硅酸盐水泥、掺混合材料的硅酸盐水泥以及一些常见的其他品种水泥。,3.1 硅酸盐水泥,国家标准通用硅酸盐水泥(GB l75-2007)规定，以硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、
4、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(国外通称波特兰水泥)。硅酸盐水泥分两种类型：不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号PI；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，代导P。,3.1.1硅酸盐水泥的生产 生产硅酸盐水泥的主要原料有石灰质原料和粘土质原料两类，此外再配以少量的铁矿粉等作为辅助材料。生产水泥时，首先将几种原料按适当比例混合后磨细，制成生料。然后将生料送入煅烧窑中进行煅烧，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，再加入适量石膏共同磨细，即制得PI型硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的生产过程主要分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥三个阶段，这三
5、个过程的主要设备是生料粉磨机、水泥熟料煅烧窑和生料粉磨机，其生产工艺过程可概括为“两磨一烧”。,3.1.2硅酸盐水泥熟料的矿物组成 以适当成分的生料，煅烧至部分熔融而得到的以硅酸钙为主要成分的物质称为硅酸盐水泥熟料。硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及含量见表3-1：,四种主要熟料矿物单独与水作用时，所表现的特性是不同的： C3S的水化速率较快，水化热较大，而且主要在早期放出，强度最高，并且能不断得到增长，是决定水泥强度等级高低的最主要矿物。 C2S的水化速率最慢，水化热最小，而且主要在后期放出，早期强度不高，但后期强度增长率较高，是保证水泥后期强度增长的主要矿物。 C3A的水化速率极快，水化热最大
6、，而且主要在早期放出，硬化时体积缩减也最大，早期强度增长率很快，但强度不高，而且以后几乎不再增长，甚至会降低。 C4AF的水化速率较快，仅次于C3A，水化热中等，强度较低。脆性比其他矿物小，当其含量增多时，有助于水泥抗拉强度的提高。,3.1.3硅酸盐水泥的凝结硬化,水泥加水拌和后形成具有可塑性的浆体，随着水化的不断进行，水泥浆体逐渐变稠，失去塑性，但还不具有强度，这一过程称为水泥的凝结。随着水化过程的进一步深入，水泥浆体逐渐坚固而产生明显强度的过程，称为水泥的硬化。,1.硅酸盐水泥的水化 硅酸盐水泥加水后，各熟料矿物与水发生水化和水解作用，生成一系列新的化合物，称为水化。 硅酸三钙的水化 C3
7、S与水作用，生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体，其反应式如下： 2(3CaOSiO2)十6H2O3CaO2SiO23H2O十3Ca(OH)2 （2）硅酸二钙的水化。C2S与水作用，生成水化硅酸钙和氢氧化钙，其反应式如下： 2(2CaOSiO2)十4H2O3CaO2SiO23H2O十Ca(OH)2 （3）铝酸三钙的水化。C3A与水作用，生成水化铝酸钙晶体，其反应式如下： 3CaOAl2O3十6H2O3CaOAl2O36H2O 由于铝酸三钙与水反应非常快，使水泥凝结过速为了调节水泥凝结时间，在粉磨水泥时加入适量石膏作缓凝剂，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体，又称钙矾石。反应式如下： 3CaOAl2O36H
8、2O十3(CaSO42H2O)十19H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O 水泥中石膏掺量必须严格控制，过少起不到缓凝作用，过多则引起水泥石的膨胀性破坏。 （4）铁铝酸四钙的水化。C4AF与水作用，生成水化铝酸钙和水化铁酸钙凝胶，其反应式如下： 4CaOAl2O3Fe2O3十7H2O3CaOAl2O36H2O十CaOFe2O3H2O 综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要产物有水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等。,2.硅酸盐水泥的凝结、硬化 随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的“凝结”。随后产生明显的强
9、度并逐渐变成坚硬的人造石水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。水泥的凝结硬化机理非常复杂，现按一般的看法简单描述如下： 水泥加水拌和后，未水化的水泥颗粒分散在水中，成为水泥浆体。水泥颗粒遇水后，其颗粒表面的水泥首先与水发生水化反应，形成相应的水化物膜层。由于各种水化物的溶解度很小，水化物的生成速度远大于水化物向溶液中扩散的速度，于是生成的水化物很快在水泥颗粒表面聚积形成凝胶膜层，此膜层的阻碍作用使得水泥的水化反应减慢，凝胶的凝聚使水泥浆体具有可塑性。 随着水化反应的进一步进行，水化物不断增加，膜层增厚，自由水分不断减少，水化物颗粒逐渐接近，部分颗粒相互接触连接，形成疏松的空间网络，使浆体失去流动
10、性和部分可塑性，但还不具有强度，这一过程即为“初凝”。随着水化作用进一步深入，生成更多的凝胶和晶体，并互相贯穿使网络结构不断加强，最终浆体完全失去塑性，并具有一定的强度，这一过程即为“终凝”。 以后，水化反应进一步进行，水化物的量随时间的延续而不断增加，逐渐形成了坚硬的水泥石，从而进入了硬化阶段。水化物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。硬化期是一个相当长的时间过程，在适当的养护条件下，水泥硬化可以持续几年甚至几十年。,3.影响水泥凝结硬化的因素 （1）水泥熟料矿物组成 水泥的组成成分及各组分的比例是影响水泥凝结硬化的最重要内因。通常水泥中混合材料的增加或熟料含量的减少，会使
11、水泥的水化热降低、凝结时间延长、早期强度下降，例如水泥熟料中C2S与C3A含量的提高，会使水泥的凝结硬化加快、早期强度较高，同时水化热也多集中在早期。 （2）水泥细度 在同等条件下，水泥颗粒越细，与水接触时水化反应表面积越大，水化作用的发展就越迅速充分，水泥凝结硬化速度也越快，早期强度越高。但水泥细度也并不是越细越好，水泥颗粒过细时会增加磨细的能耗、提高成本，而且不宜久存。 （3）环境的温、湿度 在水泥养护时，提高温度可以使水泥水化反应加速，早期强度增长加快，但对后期强度反而可能有所降低。温度降低，水化反应速度减慢，强度增长变缓，当温度降至0以下，水泥水化反应终止，强度不仅不增长，而且会因水的
12、结冰而导致水泥石结构的破坏。 足够的湿度也是水泥水化反应的必要条件，尤其是在干燥环境中，缺少水分会使水泥的水化反应不能正常进行，硬化也将停止。充足的水分将使水泥的水化得以充分进行，保证强度正常增长。因此，水泥、混凝土在浇筑后的一段时间里，应十分注意温、湿度养护。 （4）养护龄期 水泥的凝结硬化是随龄期（天数）的延长而渐进的过程，在适宜的温、湿度环境中，水泥强度的增长可持续若干年。在水泥和水作用的最初几天内强度增长最为迅速，如水化7天的强度可达到28天强度的70左右，28天以后强度将继续发展但增长减缓。 此外，水泥的凝结硬化还与石膏掺量、拌和水量、外加剂等因素有关。,3.1.4硅酸盐水泥的技术性
13、质,1.密度、堆积密度 水泥在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度，单位为g/cm3；水泥在堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，单位为kg/m3。 硅酸盐水泥的密度一般为3.03.2g/cm3。硅酸盐水泥的堆积密度与其堆积的密实程度有关，一般松散状态时为9001300kg/m3，紧密堆积时可达14001700kg/m3。水泥的密度与干燥程度有关，受潮后密度降低。 2.细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度对水泥凝结硬化速度、水化热大小、硬化后体积变形等均有很大影响。通常，颗粒越细，与水起反应的比表面积越大，水化速度越快且比较完全，因此水泥的早期强度和后期强度都较高，但是硬化后的水泥收缩也较大
14、，而且颗粒越细，粉磨消耗的能量越高，成本也越高，因此水泥的细度应适当。国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，应当不小于300m2/kg。,3.标准稠度用水量 为了测定水泥的凝结时间、体积安定性等，要求所用水泥净浆是统一规定稠度的可塑性浆体，这一规定的稠度称为标准稠度。达到标准稠度所需的水量称为标准稠度用水量，硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在24一30之间。国家标准规定，水泥标准稠度用水量用标准稠度测定仪测定。 4.凝结时间 水泥的凝结时间分初凝和终凝。对标准稠度的水泥净浆，从加水拌和起，至水泥开始失去可塑性所需时间为初凝时间；至水泥完全失去可塑性并开始产生强度所需时间为终凝时间。按照国
15、家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min。凝结时间对工程施工具有实际意义，初凝不宜过早，以便于混凝土有足够的时间进行搅拌、运输、浇注；终凝不宜过迟，是为了使混凝土尽早产生强度，便于进入下道工序以及加快模板的周转。,5.体积安定性 水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化过程中，体积变化是否均匀的性质。若水泥硬化后体积变化不均匀，即为安定性不良。安定性不良的原因主要是水泥熟料中含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁，或石膏掺量过多。国家标准规定，水泥中氧化镁含量不得超过5，三氧化硫含量不得超过3.5，用沸煮法检验游离氧化钙必须合格。体积安定性不合格的水泥作报废处理，严
16、禁用于工程中。 6.强度 强度是水泥力学性质的一项重要指标，也是确定水泥标号的依据。实际工程中，由于很少使用水泥净浆，因此在测定水泥强度时，采用水泥胶砂强度，即用质量比为1:3:0.5的水泥、标准砂与水，按规定方法制成40mm40mm160mm的标准试件，在标准条件下养护至规定龄期进行抗压、抗折强度试验，按照测定的结果将硅酸盐水泥的强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个标号。 影响水泥强度的主要因素有：水泥的矿物组成、细度、石膏掺量、环境温度及湿度条件、加水量等。,7.水化热 水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的(如大坝、大型基础、桥墩等)，这是由于水泥水化释放出的热量积聚在混凝土内部散发缓慢，使混凝土表面与内部因温差过大而产生温差应力，致使混凝土受拉而开裂破坏，因此在大体积混凝土工程中，应选择低水化热的水泥，但在冬季施工中，水化热却有利于水
