水硬胶凝材料(水泥).ppt

1、第六章 水泥,掌握：常用水泥的技术性质和应用,熟悉：水泥的凝结硬化过程、运输、保管,了解：其他品种水泥的性质和应用,本章教学目标,第一节 硅酸盐水泥 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 第三节 装饰水泥,水泥水硬性无机胶凝材料 我国水泥工业的优势 我国水泥工业的劣势,前沿讨论,前沿讨论,水泥的分类： 按照用途与性能分类,按主要水硬性物质分类,高贝利特水泥研发技术建材领域的一场革命 该项目主要完成人隋同波说：高贝利特水泥与通用硅酸盐水泥相比，具有很多优势： 烧成温度降低了100度，节约煤资源 对选用的石灰石要求不高 烧成过程中产生的二氧化碳、二氧化硫的排放量大大降低，减少环境污染 制成水泥的成本低，

2、成本节约约为10% 低放热，建筑物不易发生裂缝 用高贝利特水泥开发的高性能混凝土、高抗裂新型大坝混凝土在工作性能、力学性能、热学性能、抗裂性和耐久性方面均优于通用硅酸盐水泥混凝土。 高贝利特高抗裂大坝混凝土的综合抗裂性能优于三峡工程中所使用的中热水泥大坝混凝土，为解决大体积混凝土的开裂问题提供了更好的技术途径。,第一节 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥熟料 05%石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏,磨细,硅酸盐水泥,定义,一、硅酸盐水泥的生产工艺,石灰质原料 CaO,黏土质原料 SiO2、Al2O3、 Fe2O3,校正原料,生料,熟料,石膏,石灰石或粒化矿渣,按比例,混合磨细,煅烧,1450,水泥,磨细,“

3、两磨一烧”,第一节 硅酸盐水泥,一、硅酸盐水泥的生产工艺,第一节 硅酸盐水泥,一、硅酸盐水泥的生产工艺,第一节 硅酸盐水泥,一、硅酸盐水泥的生产工艺,第一节 硅酸盐水泥,一、硅酸盐水泥的生产工艺,第一节 硅酸盐水泥,二、硅酸盐水泥熟料矿物组成,生料,SiO2,CaO,化合反应,8001450,800左右,分解反应,Al2O3,Fe2O3,2CaOSiO2,3CaOSiO2,3 CaO Al2O3,4 CaOAl2O3Fe2O3,第一节 硅酸盐水泥,硅酸盐水泥熟料矿物组成,第一节 硅酸盐水泥,水化,三、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 水泥水具有流动性、可塑性浆体失去可塑性凝结 随后水泥浆体开始产生强

4、度， 坚硬的水泥石硬化,第一节 硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （一）水泥的水化反应 （1）(3CaOSiO2)+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 （2）2(2CaOSiO2)+4H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 （3）3 CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O （4）4 CaOAl2O3Fe2O3+7H2O3CaOAl2O36H2O+ CaOFe2O3H2O （5）3 CaOAl2O36H2O+ 3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O,第一节 硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化

5、硅酸盐水泥的主要水化产物,第一节 硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （二）硅酸盐水泥的凝结与硬化 （三）各种熟料矿物单独与水作用的性质,第一节 硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （四）硅酸盐水泥凝结硬化的特点 1放热反应 2凝结硬化速度37天内较快，大致28天完成基本部分，完成全过程需几年，甚至几十年时间。,第一节 硅酸盐水泥,为什么要添加石膏？,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （1）3CaOSiO2)+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 （2）2(2CaOSiO2)+4H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 （3）3 CaOAl2O3+6H2O

6、3CaOAl2O36H2O （4）4 CaOAl2O3Fe2O3+7H2O3CaOAl2O36H2O+ CaOFe2O3H2O （5）3 CaOAl2O36H2O+ 3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O,第一节 硅酸盐水泥,难溶、针状晶体、体积增大1.5倍,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （五）为什么生产水泥时要加入适量的石膏？,C3A 水化铝酸钙 石膏 水化硫铝酸钙,3 CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O,3 CaOAl2O36H2O+ 3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O,第一节

7、硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （五）为什么生产水泥时要加入适量的石膏？ 为了调节（延缓）水泥凝结时间 石膏掺量要适量,过少，,起不到缓凝的作用,过多，,会引起安定性不良,第一节 硅酸盐水泥,四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （六）影响水泥凝结、硬化的因素 熟料矿物的组成 水泥的细度 石膏掺量 水灰比水的质量/水泥的质量 养护的温、湿度 养护龄期,第一节 硅酸盐水泥,仔细观察。以下是A、B两种硅酸盐水 泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。,观察与讨论,请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。,仔细观察。请分析A、B两种硅酸盐水泥

8、的早期强度及水化热的差别。 结论：A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早 期强度及水化热都较高，故A水泥的早期强度 与水化热高于B水泥。,观察与讨论,细 度,凝 结 时 间,标准 稠度 用 水量,强度 与 强度 等级,水 化 热,（一）硅酸盐水泥的细度,定义,细度指水泥颗粒的粗细程度。,同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。,讨论与分析,缺点:,水泥越细,优点：,？,硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。,GB规定,与水发生水化反应的 速度越快，水泥石的早期强度越高。,总表面积越大，,硬化收缩越大；易受潮而降低活性； 成本越高。,返回,（一）硅酸盐水泥的细度,返回,（二）硅酸

9、盐水泥的凝结时间,定义,讨论与分析,GB规定,试验方法,定义,水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。,水泥全部加入水中,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝,终凝,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。 例如：混凝土的施工。,讨论与分析,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,请观看凝结时间试验动画,试验方法,结论1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,初凝时间不得早于45min,结论2：水泥的终凝时

10、间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。,终凝时间不得 迟于6.5h。,同时规定:初凝时间不符合规定者为废品， 终凝时间不符合规定者为不合格品。,GB规定,（二）硅酸盐水泥的凝结时间,返回,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,讨论与分析,定义,试验方法,讨论与分析,为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将 水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？,？,为了使试验结果 具有可比性,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,定义,不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在 24%33%之间。,例：A水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度 用水量为30%。,（三）硅酸盐水泥的标准稠

11、度用水量,试验方法,请观看标准稠度用水量试验动画,（三）硅酸盐水泥的标准稠度用水量,试验方法,请观看标准稠度用水量试验动画。,返回,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,定义,讨论与分析,GB规定,试验方法,定义,水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。,水泥硬化后体积发生不均匀膨胀， 导致水泥石开裂、翘曲等现象。,否则，为良好。,不良：,良好：,注意：安定性不良的 水泥为废品水泥， 严禁在工程中使用。,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,讨论与分析,引起安定性不良的原因有哪些,熟料中含有过多的游离MgO;,熟料中含有过多的游离CaO;,石膏掺量过多。,GB规定,用沸煮法检验必须合格；,熟料中M

12、gO含量5%；,熟料中SO3含量3.5%；,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,试验方法,请观看安定性（试饼法）试验,沸煮法,试饼法,雷氏夹法,(四)硅酸盐水泥的体积安定性,返回,GB规定,(五)硅酸盐水泥的强度等级,GB规定,强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。,(五)硅酸盐水泥的强度等级,试验方法,返回,(五)硅酸盐水泥的强度等级,（六）硅酸盐水泥的水化热,定义,水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。,对工程的影响,高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的，在大体积混凝土中应选择低热水泥。 在混凝土冬期施工时，水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。,水

13、泥石在正常使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些腐蚀性介质作用下，水泥石的结构逐渐遭到破坏，强度下降以致全部溃裂，这种现象叫水泥石的腐蚀。主要原因有：,四 水泥石的腐蚀和防止,软水腐蚀 硫酸盐腐蚀 溶解性化学腐蚀,防止措施： 根据工程所处环境，选用适当品种的水泥； 增加水泥制品的密实度，减少侵蚀介质的渗透； 加做保护层。,普通硅酸盐水泥的性质与用途,快凝快硬高强 抗冻性好 抗碳化能力强 耐磨性好 抗腐蚀性差 耐热性差 水化热大,第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥,凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材料的硅酸盐水泥。,一 混合材料,在应用范围

14、方面，普通水泥与硅酸盐水泥基本相同，甚至在一些不能用硅酸盐水泥的地方也可采用普通水泥，使得普通水泥成为建筑待业应用面最广、使用量最大的水泥品种。,二 普通硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥的强度要求(GB17599),矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6个强度等级。,三 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥,矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的强度要求 (GB134499),一次水化反应,三种水泥的水化特点,二次水化反应,首先是水泥熟料水化，生成较多的水化硅酸钙、氢氧化钙等水化产物,三种水泥的共同性质,凝结硬化慢，早期强度低，后期强度发展较

15、快 抗软水、抗腐蚀能力强 水化热低、放热速度慢 抗冻性差、耐磨性差 抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差 湿热敏感性强，适合蒸汽养护,三种水泥各自的特性,矿渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差、泌水性大 火山灰水泥需水量较大，泌水性较小、抗渗性好、硬化干缩性显著 粉煤灰水泥干缩性小、抗裂性好、保水性好，泌水性差,复合硅酸盐水泥特性取决于所掺混合材料的种类、掺量及相对比例。其使用应参照其他掺混合材料水泥的适用范围按工程实践经验选用。,四 复合硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥的强度要求(GB129581999),第三章 装 饰 水 泥,一、白色硅酸盐水泥 以适当成分的生料烧至部分溶解，得到以硅酸钙为主要成分，氧化铁含量