《建筑材料》次課()

1、土木工程材料第四章 水泥第四章 水泥4.1水泥概述4.2硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥4.3摻大量混合材料的硅酸鹽水泥 水泥是能與水發(fā)生物理化學作用，使其由可塑性漿體硬化成堅硬的人造石材的一種粉末狀水硬性膠凝材料。它是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅固耐久，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。 水泥的種類繁多，目前生產(chǎn)和使用的水泥品種已達200余種。水泥分類硅酸鹽系水泥鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鹽系水泥鐵鋁酸鹽水泥少熟料或無熟料水泥(2) 按性能和用途分類通用水泥專用水泥特性水泥 按化學成分 盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸鹽水泥。 所以，在學習這一章的內(nèi)容時，以硅酸鹽

2、水泥的內(nèi)容為基礎，主要學習硅酸鹽水泥的組成、技術性質(zhì)及應用等知識。在此基礎上，再學習其它摻混合材料的硅酸鹽水泥等內(nèi)容。素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。4.1 水泥概述本次課學習目標：了解水泥的生產(chǎn)工藝，掌握水泥的生產(chǎn)原料及其四大熟料的組成。掌握水泥熟料水化的特點及其產(chǎn)物的組成。4.1 水泥概述4.1.1、水泥的發(fā)展過程cement一詞由拉丁文caementum發(fā)展而來，是碎石及片石的意思。水泥的歷史可追溯到古羅馬人在建筑工程中使用的石灰和火山灰的混合物 。1796年英國人J.帕克用泥灰?guī)r燒制一種棕色水泥，稱羅馬水泥或天然水泥。1824年英國人J.阿斯普丁用石灰石和粘土燒制成水泥，硬化后的顏色與英格

3、蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似，被命名為波特蘭水泥，并取得了專利權。 中國水泥行業(yè)將進入“三國時代”中國建材（中聯(lián)水泥、南方水泥、北方水泥）中國中材（天山水泥、賽馬實業(yè)、中材水泥）海螺水泥中國水泥網(wǎng)：/海螺集團：規(guī)模大、競爭力強 公司產(chǎn)銷量已連續(xù)11年位居全國第一，是目前亞洲最大的水泥、熟料供應商。 長期、廣泛應用于舉世矚目的標志性工程，如：上海東方明珠電視塔、上海磁懸浮列車（軌道梁）、連云港田灣核電站、浦東國際機場、海滄大橋、杭州灣跨海大橋等工程。同時，產(chǎn)品現(xiàn)已出口美國、歐洲、非洲、亞洲等二十多個國家和地區(qū)。 海螺水泥：中國建材集團：勇于嘗試，重組深得民心 中國中材集團：要做北方最大的水

4、泥企業(yè) 水泥具有以下優(yōu)點，因此，在土木工程領域得到廣泛的應用。多樣性低成本可塑性工藝簡單耐久性與鋼筋粘結性好水硬性水泥的優(yōu)點4.1.2硅酸鹽系水泥的生產(chǎn) 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝概述（1）生產(chǎn)工藝 兩磨一燒生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程 （2）生產(chǎn)原料石灰石質(zhì)原料石灰石、白堊等粘土質(zhì)原料粘土、頁巖等校正原料（少量）鐵粉SiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3CaO4.1.3硅酸鹽水泥的組成材料1.硅酸鹽水泥熟料注 意 水泥中的其它成分： 原因： 煅燒水泥中反應：危害：影響水泥體積安定性石灰石質(zhì)原料富含潛在危害非常嚴重 2.石膏 石膏是硅酸鹽水泥中必不可少的組成材料，主要作用是調(diào)節(jié)水泥的凝結

5、時間，常采用天然的或合成的二水石膏，也可用含有二水石膏的化工廢渣。 3.混合材料 是硅酸鹽系水泥生產(chǎn)中經(jīng)常采用的組成材料，按其性能不同，可分為活性與非活性兩大類。 活性類：?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)材料（沸石、火山灰）、粉煤灰及燒煤矸石等； 非活性類：石灰石、石英砂、鋼渣、慢冷礦渣等。4.2硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥4.2.1硅酸鹽水泥的定義按硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥規(guī)定：凡由硅酸鹽水泥熟料、05的石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（國外通稱波特蘭水泥）。當硅酸鹽水泥中不摻混合材料時，稱為型硅酸鹽水泥，代號P.。當硅酸鹽水泥中混合材料摻量不超過5%時，稱為型硅

6、酸鹽水泥，代號P.。4.2.2硅酸鹽水泥的水化和凝結硬化1.硅酸鹽水泥的水化 水泥顆粒與水接觸時，其表面的熟料礦物立即與水發(fā)生水解或水化作用，生成新的水化產(chǎn)物并放出一定熱量的過程。 （1）硅酸三鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。 該水化反應的速度快，形成早期強度并生成早期水化熱。 3CaOSiO2+H2O CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 （2）硅酸二鈣水化生成水化硅酸鈣凝膠和氫氧化鈣晶體。 該水化反應的速度慢，對后期齡期混凝土強度的發(fā)展起關鍵作用。水化熱釋放緩慢。 2CaOSiO2+H2O 3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2（3）鋁酸三鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體。 該水化

7、反應速度極快，并且釋放出大量的熱量。如果不控制鋁酸三鈣的反應速度，將產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象，水泥將無法正常使用。 通常通過在水泥中摻有適量石膏，可以避免上述問題的發(fā)生。 3CaOAl2O3+H2O 3CaOAl2O36H2O緩凝機理：石膏與水化鋁酸鈣反應生成水化硫鋁酸鈣針狀晶體（鈣礬石）。該晶體難溶，包裹在水泥熟料的表面上，形成保護膜，阻礙水分進入水泥內(nèi)部，使水化反應延緩下降，從而避免了純水泥熟料水化產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象。所以，石膏在水泥中起調(diào)節(jié)凝結時間的作用。為什么石膏用量不能過多？這個問題將通過水泥石腐蝕的學習得到答案。 3CaOAl2O36H2O+ H2O+CaSO42H2O 3CaOAl2O33CaSO

8、431H2O 鈣礬石石膏調(diào)節(jié)凝結時間的原理（4）鐵鋁酸四鈣水化生成水化鋁酸鈣晶體和水化鐵酸鈣凝膠 該水化反應的速度較快，僅次于鋁酸三鈣，水化放熱量均屬中等。4CaOAl2O3Fe2O3+H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O對水泥強度的影響：抗壓強度值較低，但抗折強度相對較高，所以提高鐵鋁酸四鈣的含量，可降低水泥的脆性。因而，抗沖擊性好。 總結礦物組成性質(zhì)礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強度高早低后高低低抗腐蝕性中好差極好收縮中較大大小水化硅酸鈣(70

9、%) 氫氧化鈣 (20%) 水化鋁酸鈣水化鐵酸鈣水化硫鋁酸鈣水化產(chǎn)物水泥熟料水化后的主要水化產(chǎn)物有：思考題現(xiàn)有甲、乙兩水泥廠生產(chǎn)的硅酸鹽水泥熟料，其礦物成分如下：若用上述熟料分別制成硅酸鹽水泥，試估計它們的強度發(fā)展速度、水化熱、28d齡期強度有何差異？生產(chǎn)廠 C3S（%） C2S（%） C3A（%） C4AF（%）甲55201015乙4229722 1）C3S在最初四個星期內(nèi)強度發(fā)展迅速，它實際上決定著硅酸鹽水泥四個星期以內(nèi)的強度；C3S的水化熱較多，其含量也最多，故它放出的熱量最多。 2）C2S的硬化速度慢，在大約4個星期后才發(fā)揮其強度作用，約一年左右達到C3S四個星期的發(fā)揮程度；而其水化熱少。3）C3A硬化速度最快，但強度低，其對硅酸鹽水泥在13 d或稍長的時間內(nèi)的強度起到一定作用；C3A的水化熱多。4）C4AF的硬化速度也較快，但強度低，其對硅酸鹽水泥的強度貢獻??；其水化熱屬中等。 5）由上表可知甲廠硅酸鹽水泥熟料配制的硅酸鹽水泥的強度發(fā)展速度、水化熱、28d 時的強度均高于由乙廠的硅酸鹽水泥。習題硅酸鹽水泥熟料的主要礦物成分有 、_ 、_ _和_ 。 硅酸鹽