第二篇 混凝土 硅酸盐水泥原料与生产,熟料的矿物组成及水化特点

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1、第一篇混凝土内容：水泥在现代土木工程中的地位、发展概况及分类，硅酸盐水泥的生产简介，熟料矿物组成和凝结硬化，水泥的技术要求，水泥石腐蚀与防止，水泥的性质及应用。混合材料的种类和作用，掺混合材料的硅酸盐水泥及技术要求、性质和应用。铝酸盐水泥的组成、性质和应用，其它水泥简介。基本要求：1．了解硅酸盐水泥的生产过程。[3]2．理解硅酸盐水泥熟料的矿物组成与性能间关系。[2]3．掌握硅酸盐水泥的技术性质及应用。[1]4．根据实际工程能正确选择水泥品种。[2]重点：硅酸盐水泥的技术性质及特性、应用，掺混合材硅酸盐水泥的特性。难点：水泥凝结硬化机理，混合材料的二次反应。概述目前砼是当今

2、世界使用量最大的材料。“混凝土”源于拉丁文“concretus”,原意是共同生长的意思。胶凝材料＋骨料＋水＝砼无机、有机、复合颗粒、纤维水泥＋天然砂、石＋水＝普通砼混凝土在宏观上是颗粒状骨料均匀分散于水泥浆体中的分散体系，在细观上是不连续的非匀质体系，在微观上是多孔、多相（界面相）、高度无序的非均质材料。5第一章胶凝材料――水泥概述1．胶凝材料（1）定义：与水或水溶液拌合后，经一系列的物理、化学作用，能逐渐凝结硬化并形成具有一定强度的石状体。（2）分类：按硬化条件的不同，将无机胶凝材料分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。①气硬性胶凝材料：只适用于地上或干燥环境，不适宜于潮湿

3、环境，更不适宜于水中，只能在空气中凝结硬化，发展并保持强度。②水硬性胶凝材料：不仅适用于地上工程而且适用于水中或潮湿环境中的工程，既可以在空气中又可以在水中凝结硬化、发展并保持强度。（3）发展：①石膏－石灰时期公元前2000～3000年开始金字塔、长城②石灰－火山灰时期公元初～18世纪古罗马圣庙建筑③水泥时期1796年“罗马水泥”1824年波特兰水泥2．水泥的分类（1）按矿物组成：①硅酸盐水泥②铝酸盐水泥③硫铝酸盐水泥④铁铝酸盐水泥（2）按用途和性质：①通用水泥：硅酸盐水泥P.Ⅰ0%P.Ⅱ<5%普通硅酸盐水泥P.O5～15％矿渣硅酸盐水泥P.S20～70％火山灰硅酸盐水泥P

4、.P20～50％粉煤灰硅酸盐水泥P.F20～40％复合硅酸盐水泥P.C15～50％②专用水泥：道路水泥、砌筑水泥、油井水泥、大坝水泥…③特种水泥：膨胀水泥、快硬水泥、防辐射水泥、抗硫酸盐水泥、白色硅酸盐水泥…5第一节硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料，0～5％石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨成细粉制成的水硬性胶凝材料，成为硅酸盐水泥，并按掺合料的多少分为P.I和P.Ⅱ型。硅酸盐水泥熟料：指以适当成分的生料烧制部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分的产物，简称熟料。一．硅酸盐水泥的原料及生产1．原材料①石灰质：有石灰岩、白垩、凝灰岩等，主要提供CaO；②粘土质：有各种粘土、黄土等

5、，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3。③校正原料：铁矿粉、硅质原料、铝矾土等。2．生产工序简称“两磨一烧”。（1）按生料的制备方法分：湿法和干法。①湿法是将原料配好后，加水湿磨成含水约35％～40％的生料浆，经校正成分，搅拌后入窑煅烧。该法的优点是生料成分均匀，控制精确，产品质量高；缺点是能耗大。②干法是将原料烘干，配制后研磨成生料粉入窑煅烧。由于干法比湿法产量高，且节约能源，所以是目前的常用方法。（窑外预分解）（2）按煅烧水泥所用的窑的类型分：回转窑和立窑。现立窑已经被限制使用。3．煅烧过程（1）经历干燥、预热、分解、烧成、冷却阶段，产生一系列物理－化学变化。（2）

6、温度的重要性：当温度从1300℃升到1450℃，再降至1300℃，即烧成阶段。这时铝酸三钙及铁铝酸四钙烧至部分熔融，出现液相，将所剩的氧化钙和硅酸二钙溶解，硅酸二钙在液相中吸收氧化钙形成最重要的硅酸三钙。这一步是关键，须保持温度和时间，否则游离氧化钙会影响水泥质量。5二．硅酸盐水泥熟料的矿物组成及矿物成分的水化反应水泥的质量主要取决于熟料的质量，优质的熟料应具有合适的矿物组成和岩相结构。1．矿物组成：①硅酸三钙，C3S;②硅酸二钙，C2S;③铝酸三钙，C3A;④铁铝酸四钙；C4AF;⑤还有少量的CaO、MgO、SO3及碱（K2O，Na2O）等有害成分。2．矿物成分的水化反应

7、C3S＋H2O→C-S-H(C3S2H3)＋Ca(OH)2C2S＋H2O→C-S-H＋Ca(OH)2C3A＋H2O→C3AH6C4AF＋H2O→C3AH6(水化铝酸钙)＋CFH(水化铁酸钙)在上述水化反应进行的同时，水泥熟料磨细过程中掺入的石膏也参与了化学反应：(Aft)（1）不同的矿物的水化特点不同，具体情况见表1－1：5（2）水泥水化产物有：水化硅酸钙70%、水化铁酸钙凝胶；氢氧化钙20%、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙7%晶体。5