土木工程概论建筑材料水泥

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1、水泥水泥(Cement)：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）硅酸盐水泥水泥铝酸盐水泥系列硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥（0~5%）通用水泥普通水泥（6%~15%）矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥专用水泥——专门用于某些工程的水泥,如道路水泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥——某种性能较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、膨胀水泥等。（>20

2、%)标注:上述百分含量为混合材料的掺量硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的定义、类型及代号1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portlandcement）]。2.类型及代号硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P·Ⅱ。硅酸盐水泥分42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R、72.5R（R代表早强型水泥）（3）调节原料（辅助原料）：石膏等，为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂

3、岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。二、硅酸盐水泥的生产1.原料（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要提供SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。石灰石煅烧石膏磨细粘土按比例混合—生料进窑————熟料———水泥成品辅助原料磨细1450℃生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷却2.生产过程两磨一烧：制备生料（一磨）1450煅烧熟料（一烧）加入石膏粉磨水泥（二磨）℃3.生料CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组

4、成组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体2.其它成分游离CaO、MgO及SO3，其含量过高将造成水泥安定性不良。碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱——骨料反应，影响混凝土的质量。3.石膏熟料+石膏水泥石膏：辅助作用—主要作用是减缓水泥的水化速度。凝结最快的铝酸三钙和石膏反应生成硫铝酸钙沉淀包围水泥，

5、延缓水泥的凝结时间。掺量：2~5%，过多会引起强度下降或产生瞬凝，安定性不合格。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化拌合可塑性水化水化水泥+水具水泥浆凝结硬化流动性（水泥石）（一）硅酸盐水泥的水化水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应——各组分开始逐渐溶解——放出一定热量——固相体积也逐渐增加。其反应式如下：2(3CaO·SiO2)+6H2O3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO·SiO2)+4H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaO·Al2O3+6H2O3CaO·Al2O3·6H2O铝酸三

6、钙水化铝酸三钙4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO43CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化铝酸钙石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸钙70%（凝胶）是水泥石形成强度的最主要化合物氢氧化钙20%（晶体）水化铝酸钙水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%水化反应为放热反应，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在3天以内。特别是在

7、水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）20℃，3h3.水化后期，硬化更长时间水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体——水泥石2.水化中期，凝结20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐