2012-4-4第四章水泥

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1、第四章水泥土木工程学院材料工程教研室主讲教师：梁晓颖一、概念1、水泥——即能在水中凝结，又能在空气中凝结硬化的胶凝材料。2、硅酸盐水泥（波特兰水泥）——凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。第一节概述二、分类硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥2、按性能和用途分类通用水泥专用水泥特性水泥1、按化学成分▲▲第二节硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的生产工艺二、硅酸盐水泥的组成材料三、硅酸盐水泥的水化和硬化四、硅酸盐水泥的技术性质五、硅酸盐水泥的技术标准六、硅酸盐水泥石的腐蚀与防止▲▲▲一、硅酸盐水泥的生产工艺1、生产工艺两磨一烧—

2、—生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨等三个过程。石灰质原料粘土质原料铁质原料水泥成品熟料石膏生料煅烧1450°C磨细磨细按比例混合2、生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3二、硅酸盐水泥的组成材料1、硅酸盐水泥熟料2、石膏3、混合材料1、硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）（1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙主要矿物组成分子式分子简式3CaO·SiO2C3SC2SC3AC4AF2CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙名称纯的C3S和

3、C2S，18个月的强度基本相同。注意水泥中的其它成分：：原因：：煅烧水泥中反应：危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含CaCO3和MgCO3潜在危害非常严重游离CaO和MgO（2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF含量/%37～60最多15～37次之7～15少10～18少水化速度较快慢快中水化热中低高中强度高早期低后期高低中(抗折强度)耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小各种熟料矿物的强度增长实例快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：抗折强

4、度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。C4AF、C2S含量高。适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：简称中热水泥低热矿渣水泥：加入矿渣适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。水化放热较低，C2S含量高，C3A含量低2、石膏作用：缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。（1）活性混合材料（2）非活性混合材料3、混合材料（1）活性混合材料——系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。

5、主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣火山灰质粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的、人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。（2）非活性混合材料定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。五大品种硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料+适量石膏硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸

6、盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥不掺混合材+少量混合材（≤水泥量5%）+多量混合材（水泥量≥20%）P·ⅠP·Ⅱ+少量混合材（水泥量6%～15%）P·O粒化高炉矿渣P·PP·FP·S火山灰粉煤灰三、硅酸盐水泥的水化硬化1、水泥的水化①②③水化速度快④长纤维状短纤维状六方板结晶缓凝机理：同上针状结晶立方板状结晶六面立方椎体的水化硅酸钙各种熟料矿物在不同龄期的水化程度1d3d7d28d3月6月水化程度C3S15~2035~5045~707585~94C2S4~78~1011~1220~75C3A8080~8285~9095C4AF7074~95第一阶段：水泥浆呈塑性状态。第二阶段：水化

7、产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：指24h以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。2、水泥的硬化水泥硬化研究理论硬化后的水泥石包含有凝胶、晶体、未水化的水泥内核、水和孔隙。硅酸盐水泥凝结硬化的特点：（1）是由表及里进行的。（2）水分和温度是硅酸盐水泥的凝结硬化的必要条件。注意：（1）水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；（2）不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。硬化水泥浆体中各组分的体积随龄期变化示意四、硅酸盐水泥的技术性质1、化学性质①不溶物——主要指煅烧过程中存留的残渣