建筑材料附实验报告课件 教学课件 作者 蔡丽朋 主编第三章__水泥.doc

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1、第三章水泥内容提要本章在重点讲述硅酸盐水泥的基础上，还讲述了掺混合材料的硅酸盐水泥，最后对常用的特性水泥和专用水泥也作了介绍。本章的学习要求是：（1）掌握硅酸盐水泥的矿物组成及特性、凝结硬化和主要技术性质。（2）掌握硅酸盐水泥、掺混合材料硅酸盐水泥的特性及应用。（3）掌握水泥在储存和运输时的注意事项。（4）了解高铝水泥等一些常用的特性水泥和专用水泥。水泥呈粉末状，与水混合后成为可塑性浆体，经一系列物理化学作用变成坚硬的石状固体，并能胶结散粒或块状材料成为整体。水泥属水硬性胶凝材料，能在空气中和水中凝结硬化，保持和发展强度。水泥是重要的建筑材料之一，广泛应用于建筑工程、道路、桥梁、水利、国防工

2、程等。水泥作为凝胶材料可用来制作混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土构件，也可用来配制各类砂浆用于建筑物的砌筑、抹面、装饰等。水泥按用途和性能分类，有通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；专用水泥则指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥、大坝水泥、道路水泥等；而特性水泥是指具有比较突出的某种性能的水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、白色水泥、彩色水泥等。水泥按组成成分类，主要有硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、、铁铝酸盐水泥等。本章主要讲述产量最大、用途最广泛的硅酸盐水泥

3、系列水泥。第一节硅酸盐水泥硅酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、0~5%的混合材料、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐水泥分为两种类型：不掺混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号为PⅠ；掺加不超过5%混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号为PⅡ。一、硅酸盐水泥的生产及矿物组成（一）硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料主要有石灰质原料、黏土质原料、校正原料三种。石灰质原料主要提供，可采用石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等；黏土质原料主要提供、49及少量的，可采用粘土、页岩等；校正原料主要提供和，可采用铁矿粉、砂岩等。生产硅酸盐水泥的过程可简单概括为“两磨一烧”，具体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后磨

4、细成生料，然后将制得的生料入窑煅烧成水泥熟料，再把锻烧好的熟料和适量石膏（也可掺加混合材料）共同磨细，即得PⅠ型硅酸盐水泥（或PⅡ型硅酸盐水泥）。硅酸盐水泥的生产工艺流程见图3-1所示。在硅酸盐水泥生产中加入适量的石膏的目的是延缓水泥的凝结速度，使之便于施工操作。石膏的掺加量一般为水泥质量的3%～5%。作为缓凝剂的石膏，可采用建筑石膏，天然二水石膏或工业副产品石膏。（二）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成是：硅酸三钙（），简写为；硅酸二钙（），简写为；铝酸三钙（），简写为；铁铝酸四钙（），简写为。硅酸盐水泥各熟料矿物的特性见表3-1。硅酸盐水泥各熟料矿物特性不同，因此可通过

5、调整原材料的配料比例，来改变熟料矿物组成的相对含量，制得不同性能的水泥。如提高硅酸三钙含量，可制成高强水泥；提高硅酸三钙和铝酸三钙含量，可制得快硬水泥；降低硅酸三钙和铝酸三钙含量、提高硅酸二钙含量，可制得中、低热水泥。表3-1硅酸盐水泥熟料的主要矿物特性矿物成分含量/%强度28d水化热凝结硬化速度硅酸三钙37～60高大快硅酸二钙15～37早期低、后期高小慢铝酸三钙7～15低最大最快铁铝酸四钙10～18低中中49硅酸盐水泥熟料除以上四种主要矿物组成外，还有少量的未反应的氧化钙、氧化镁、硫酸盐及硫化物等，其总含量一般不超过水泥质量的10%，它们对水泥性能都会产生不利影响。二、硅酸盐水泥的水化与凝

6、结和硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥熟料矿物成分遇水后，会发生一系列化学反应，生成各种水化物，并放出一定的热量。水泥具有许多优良的性能，主要是水泥熟料中几种主要矿物水化作用的结果。水泥熟料各种矿物水化的反应方程式如下：可见，水泥水化后的产物主要为：水化硅酸钙（）、氢氧化钙、水化铁酸钙和水化铝酸钙。另外还有水化铝酸钙与石膏反应生成的高硫型水化硫铝酸钙（又称钙矾石），反应式为：钙矾石是一难溶于水的针状晶体，沉淀在水泥颗粒表面，阻止了水分的进入，降低了水泥的水化速度，缓凝了水泥的凝结时间。以上是水泥水化的主要反应。在水化产物中水化硅酸钙所占比例最大，约为70%以上；氢氧化钙次之，占20%左右。其中水

7、化硅酸钙、水化铁酸钙为凝胶体，具有强度贡献；而氢氧化钙、水化铝酸钙、钙矾石皆为晶体，它将使水泥石在外界条件下变得疏松，使水泥石强度下降，是影响硅酸盐水泥耐久性的主要因素。（二）硅酸盐水泥的凝结硬化49水泥加水拌合后形成可塑性的水泥浆，随着水化反应的进行，水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为水泥的凝结；随着水化反应的继续进行，失去可塑性的水泥浆逐渐产生强度并发展成为坚硬的水泥石，这一过程称为水泥的硬化。水泥