《硅酸盐水泥》PPT课件.ppt

第3章、水硬性胶凝材料 水泥,3.1、 硅酸盐水泥,3.2、 通用水泥,3.3 、专用水泥,3.4 、特种水泥,3.5 、水泥在土木工程中的应用,一、水泥的定义,水泥：是一种无机水硬性胶凝材料，加水拌和可成塑性浆体，该塑性浆体既可在空气中凝结硬化，又可在潮湿环境或水中凝结硬化，并可将其它材料胶凝成整体，形成坚硬的人造石材的材料。,二、水泥的分类,按矿物组成分类： 硅酸盐水泥； 铝酸盐水泥； 硫铝酸盐水泥； 铁铝酸盐水泥等。 按用途分类： 通用水泥六大品种； 专用水泥油井水泥、大坝水泥； 特种水泥膨胀水泥、快硬水泥、白水泥、耐硫酸盐水泥等。,一、硅酸盐水泥定义 由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣（混合材），适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。 种类： 型硅酸盐水泥(P)不掺混合材； 型硅酸盐水泥(P)掺小于5的混合材。,3.1 硅酸盐水泥,二、硅酸盐水泥生产原料及工艺,钙质原料： 石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。 硅铝质原料： 各种粘土、黄土、硅石、煤矸石、粉煤灰等。 铁粉： 黄铁矿烧渣、红铁矿粉、高铁粘土等。,硅酸盐水泥的生产流程,钙质材料：CaO,硅铝质材料：SiO2、Al2O3及Fe2O3,铁质：Fe2O3,（两磨一烧）,可能的混合材,8001300 固相反应,1300 1450液相反应,2CaO+SiO2=2CaOSiO2,3CaO+Al2O3=3CaOAl2O3,4CaO+Al2O3+Fe2O3= 4CaOAl2O3Fe2O3,2CaOSiO2+CaO=3CaOSiO2,冷却 经过煅烧，生料变成熟料，随后排出煅烧窑进行冷却。 终粉磨,块状熟料,粉磨,适量石膏,可能的混合材,硅酸盐水泥,三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其水化特征,1、矿物组成 硅酸三钙（3CaOSiO2）C3S 3760 硅酸二钙（2CaOSiO2）C2S 1537 铝酸三钙（3CaOAl2O3）C3A 715 铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）C4AF 1018 少量f-CaO、f-MgO、SO3、及碱（K2O、Na2O）,各矿物水化特性,(1)C3S 3CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2 C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。,(2) C2S,2CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2 C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好,(3) C3A,第一在无石膏条件下：受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石（C3AH6）。 第二在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。 若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。 C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在13 d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。,3CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O 水化铝酸钙,3(CaSO42H2O） + 3CaOAl2O36H2O + 19H2O 3CaOAl2O33CaSO4 31H2O 水化硫铝酸钙（钙矾石AFt）,3CaOAl2O3 3CaSO431H2O + 3CaOAl2O36H2O CaOAl2O3CaSO412H2O AFm,(4)C4AF,水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。其水化反应为： 4CaOAlO3Fe2O3+7H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O 水化铝酸钙 水化铁酸钙 C4AF的硬化速度也较快，但强度低，当含量增多时，有助于提高水泥的抗拉强度。,各矿物水化特征,水化反应产物,晶体 氢氧化钙 2025（六方晶体）； 水化铝酸钙（立方晶体）； 水化硫铝酸钙（针状晶体）。 胶体 水化硅酸钙（C-S-H） 70； 水化铁酸钙。,无胶结能力,有胶结能力,水化反应产物电镜照片(1),水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）,C-S-H,钙矾石,水化反应产物电镜照片(2),CH Crystal 氢氧化钙晶体,C-S-H 水化硅酸钙凝胶,四、硅酸盐水泥的凝结、硬化,1、凝结 水泥加水拌和初期形成具有流动性、可塑性的浆体，随着水泥颗粒表面与水发生水化反应 ，自由水逐渐减少，水化产物，即高度分散的凝胶体及晶体不断增多，水泥浆不断稠化，并逐渐失去流动性、可塑性（但尚不具有强度）的过程称为凝结。,凝结时间,水泥完全加入水中开始拌合,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝时间,终凝时间,2、硬化 水泥浆终凝后，水化作用仍不断进行，自由水仍不断减少，水化产物仍不断增加。形成的水化凝胶及晶体不断填充、加固水泥浆体结构内部孔隙，使其形成具有一定强度的坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。,1、初始反应期,2、潜伏期,3、凝结期,水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起,4、硬化期,已水化的水泥浆里留下的孔隙,未水化水泥颗粒,水 泥 石,水泥凝胶体,毛细管孔,未水化水泥核,毛细管自由水,C3S2H3、CFH,凝胶孔,凝胶水,结晶相,CH,C3AH6,AFt、AFm,凝胶体和凝 胶孔形成空 间网状结构,4、水泥石的组成,五、影响水泥凝结硬化的主要因素,1、矿物组成 2、石膏 3、水泥细度 4、水灰比 5、环境温度和湿度 6、龄期,六、 硅酸盐水泥的技术性质,国家标状对硅酸盐水泥以下性质进行了规定： 细度 凝结时间 体积安定性 强度 水化热 碱含量,混凝土建筑物出现的热裂缝,大体积的桥梁,洞庭湖大桥,洞庭湖大桥,桥梁的热裂缝,桥梁的热裂缝,七、水泥石的腐蚀,1、定义 水泥石在外界侵蚀性介质（软水、酸、碱、盐等）的作用下，内部结构受到破坏，强度降低的现象称为水泥石的腐蚀。,2、原因 内因和外因，外因通过内因起作用。 联系纽带水泥石中的孔缝（开口孔隙和裂缝），产生有害介质的侵蚀、交换作用。,内 因,Ca(OH)2,C3AH6,结构不密实,外 因,软水,酸：H2SO4、HCl、H2CO3,碱：NaOH、KOH,盐：MgSO4、Na2SO4,按浸蚀介质种类分： 软水腐蚀 酸腐蚀 碱腐蚀 盐腐蚀,3、水泥石的腐蚀的类型,混凝土的腐蚀破坏,膨胀裂缝,膨胀裂缝,膨胀开裂,开裂的轨枕,改善内因： 合理选用水泥品种； 掺混合材。 阻止外因： 提高水泥石的密实度；