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《土木工程材料》教案第三章 黑龙江工程学院 土木工程系 孙凌 第三章 水 泥 3.1 常用水泥 3.2 其它品种水泥 主要内容：常用（硅酸盐）水泥的生产工艺 常用（硅酸盐）水泥的特性 影响常用水泥性能的因素 重点内容：硅酸盐水泥矿物成分特点 　　　　　硅酸盐水泥的凝结和硬化 难 点：硅酸盐水泥的凝结和硬化 要 求：掌握硅酸盐水泥的矿物成分特点 　　　　　掌握硅酸盐水泥凝结和硬化 参考资料：《土木工程材料》陈志源 《道路建筑材料》严家伋 《道路建筑材料》孙 凌 　　　　　《公路工程水泥和水泥混凝土试验规程》 《道路建筑材料》集中训练试验补充教材 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》技术标准 GB175-1999 3. 水 泥 水泥是一种水硬性胶凝材料，也是建筑工程中用量最大的建筑材料之一。 在道路与桥梁工程中通常应用的水泥有：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和粉煤灰硅酸盐水泥等五大品种水泥。 3.1常用水泥 凡由硅酸盐水泥熟料，０～５％石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号Ｐ·Ⅰ；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过质量５％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号Ｐ·Ⅱ。 普通硅酸盐水泥Ｐ·Ｏ 矿渣硅酸盐水泥Ｐ·Ｓ 火山灰质硅酸盐水泥Ｐ·Ｐ 粉煤灰硅酸盐水泥Ｐ·Ｆ 复合硅酸盐水泥Ｐ·Ｃ 3.1.1常用水泥的生产 １.硅酸盐水泥生产原料 原料： １）石灰质原料 主要提供ＣａＯ， ２）粘土质原料 主要提供Ａｌ２Ｏ３ 以及Ｆｅ２Ｏ３。 3）校正原料 补充两种原料中所缺少的铁。 ２.硅酸盐水泥生产工艺概述 1)把几种原材料按适当比例配合在磨机中磨成生料； 2)将制备好的生料入窑进行煅烧，至１４５０℃左右生成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥“熟料”； 3)为调节水泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入质量３％左右的石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。 因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两磨一烧”。 3.1.2常用水泥的特性 １．硅酸盐水泥的主要矿物组成 　　硅酸盐水泥的主要矿物组成是： 硅酸三钙 ３ＣａＯ·ＳｉＯ２， 简式为Ｃ３Ｓ， 硅酸二钙 ２ＣａＯ·ＳｉＯ２， 简式为Ｃ２Ｓ， 铝酸三钙 ３ＣａＯ·Ａ１２Ｏ３， 简式为Ｃ３Ａ， 铁铝酸四钙４ＣａＯ·Ａｌ２Ｏ３，·Ｆｅ２Ｏ３， 简式为Ｃ４ＡＦ， 2．硅酸盐水泥各矿物组成性能比较 　　硅酸盐水泥熟料中这四种矿物组成的特性是： 　　１）反应速度　 Ｃ３Ａ最快，Ｃ３Ｓ较快，Ｃ４ＡＦ也较快，Ｃ２Ｓ最慢； 　　２）释热量　 Ｃ３Ａ最大，Ｃ３Ｓ较大，Ｃ４ＡＦ居中，Ｃ２Ｓ最小； 　　３）强度　 Ｃ３Ｓ最高， Ｃ２Ｓ早期低，但后期增长率较大。 故Ｃ３Ｓ和Ｃ２Ｓ为水泥强度主要来源。Ｃ３Ａ强度不高， Ｃ４ＡＦ含量对抗折强度有利； 　　 ４）耐化学侵蚀性　 Ｃ４ＡＦ最优，其次为Ｃ２Ｓ、Ｃ３Ｓ，Ｃ３Ａ最差； ５）干缩性　Ｃ４ＡＦ和Ｃ２Ｓ最小，Ｃ３Ｓ居中，Ｃ３Ａ最大。 硅酸盐水泥主要矿物组成与特性 ３．矿物组成对水泥性能的影响 以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例，水泥的性质即发生相应的变化。例如提高硅酸三钙的含量，可以制得高强水泥；又如降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，可制得水化热低的水泥，如大坝用水泥；提高铁铝酸四钙含量，可获得抗折强度较高的水泥，如道路水泥。 4．硅酸盐水泥的凝结和硬化 （１）硅酸盐水泥的水化 水泥颗粒与水接触，水泥熟料矿物即与水发生水化反应，生成水化产物并放出一定热量 水泥的水化主要是四种矿物成分的水化： １）硅酸三钙 ２）硅酸二钙 ３）铝酸三钙 ４）铁铝酸四钙 为了调节水泥的凝结硬化速度，在磨细水泥时，掺人适量石膏，水化铝酸钙与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸钙，亦称钙矾石。当石育消耗完毕后，水泥中尚未水化的铝酸三钙与钙矾石反应生成单硫型的水化硫铝酸钙。反应式如下： ? 三硫型