硅酸盐水泥的基本组成、水化和硬化机理.ppt

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1、第三章水泥按使用性质及用途分为三种类型：一、通用水泥：通用硅酸盐水泥,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、复合硅酸盐水泥；二、专用水泥：道路硅酸盐水泥、砌筑水泥等；三、特性水泥：膨胀水泥、快硬水泥、低热水泥等。第三章水泥第一节硅酸盐水泥的基本组成与生产原理第二节硅酸盐水泥的水化和硬化机理第三节硅酸盐水泥的技术性质及其性能特点第四节掺混合材料的硅酸盐水泥第五节常用水泥的选用原则第六节其它品种水泥第一节硅酸盐水泥的基本组成与生产原理定义：凡是由硅酸盐水泥熟料、适量的混合材料

2、（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(国外称波特兰水泥)。硅酸盐水泥分两种类型，不掺混合材料的为I型硅酸盐水泥，代号P·I；在硅酸盐水泥熟料中掺加不超过水泥质量5％的混合材料的为II型硅酸盐水泥，代号P·II。一、硅酸盐水泥的生产工艺概述二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性一、硅酸盐水泥的生产工艺概述生料水泥按比例混合、磨细石膏混合材料煅烧（约14500C）磨细石灰石CaO、CO2粘土SiO2、Al2O3、Fe2O3铁矿粉Fe2O3熟料“两磨一烧”工艺一、硅酸盐水泥的生产工

3、艺概述水泥生产线示意图：1.生料贮存；2.磨细设施；3.生料混合设施；4.预热/预煅烧装置；5.回转窑；6.熟料贮存；7.外加剂；8.熟料磨细；9.水泥贮存&灌装二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性1.硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙3CaO·SiO2（C3S）：36～60%，硅酸二钙2CaO·SiO2（C2S）：15～37%，铝酸三钙3CaO·Al2O3（C3A）：7～15%，铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3（C4AF）：10～18%。硅酸三钙和硅酸二钙称为硅酸钙矿物，一般占总量的75％～82％(国家标准中规

4、定不小于66%,CaO与SiO2的质量比不小于2.0)。二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性2．水泥熟料主要矿物与水作用时的特性①磨细后能与水发生水化反应，生成具有水硬性的水化产物。②C3S、C3A、C4AF水化快，C2S水化慢，C3A＞C3S＞C4AF＞C2S③水化反应过程中会放出热量,C3A、C3S放热量大，C3A＞C3S＞C4AF＞C2S④C3S早期强度和后期强度均较高，C2S早期强度低，后期强度高。C3A、C4AF强度均不高。四个矿物的强度均随龄期成曲线变化，见图3.2。图5-2水泥熟料各矿物的强度增长曲线图5-

5、3水泥熟料各矿物的放热曲线第二节硅酸盐水泥的水化和硬化机理一、硅酸盐水泥的水化二、硅酸盐水泥的凝结硬化三、影响水泥凝结和硬化的主要因素一、硅酸盐水泥的水化水泥颗粒与水接触后，水泥熟料各矿物立即与水发生水化作用，生成新的水化物，并放出一定的热量。一、硅酸盐水泥的水化水化硅酸钙几乎不溶于水，形成后立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶体。氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水，但溶解度不大，所以溶液很快达到饱和状态。一、硅酸盐水泥的水化水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结和硬化速度很快，为了调节水泥的凝结时间，

6、在水泥中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸钙会与石膏作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，也称钙矾石晶体（以AFt表示），其反应式如下：一、硅酸盐水泥的水化铁铝酸四钙与水反应后生成水化铝酸钙晶体和水化铁酸钙凝胶体。一、硅酸盐水泥的水化综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化产物有两类：凝胶体：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶体；晶体：氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。由于水泥熟料中硅酸三钙和硅酸二钙的含量高，所以在完全水化的水泥石中，水化硅酸钙凝胶体约占70％，而氢氧化钙约占20％，钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占

7、7％。水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）C-S-H钙矾石C-S-H水化硅酸钙凝胶CH氢氧化钙晶体电镜下的水泥水化产物图二、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥加水拌和后，最初形成具有流动性和可塑性的浆体，经过一定时间，水泥浆体逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。随着时间继续增长，水泥产生强度且逐渐提高，并形成坚硬的石状体——水泥石，这一过程称为硬化。水泥的凝结与硬化是一个连续的复杂的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥一系列的技术性能。二、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥浆开始凝结完全凝结人工石材初凝时间终凝时间硬化凝结水泥颗粒的水化是从表面

8、向内部进行的，水化程度受水和水化物的扩散所控制，水泥颗粒的内核很难完全水化。因此。硬化的水泥石是由水化产物(凝胶体和结晶体)、未水化的水泥颗粒、水和孔隙(毛细孔和凝胶孔)组成的。水泥石的工程性质决定于水泥石的组成和结构。水泥的凝结硬化过程，也是水泥强度发展的过程。水泥的水化是随着时间的延长而不断进行的，水化产物也会不