第四章 水泥剖析.ppt

第四章 水泥 4.1 水泥概述 4.1.2 我国水泥工业发展现状 作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去的100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从表1中水泥产量的变化中可以得到充分证明。 4.2 硅酸盐水泥 4.2.1硅酸盐水泥的生产和基本组成 硅酸盐水泥的定义与分类 凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，就是硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。 当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。 当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。  (2) 硅酸盐水泥的生产概述　　生产硅酸盐水泥的原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙）和黏土质原料（如黏土、页岩等，主要提供氧化硅及氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料，如铁矿石。煅烧所得的熟料还要加入作缓凝剂用的石膏磨制水泥。　　硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是“二磨一烧” ： 熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响　　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。 某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下： 　　　　　　　　　　 C3S 　61％　C2S　14％　　C3A　14％　　C4AF　11％ 4.2.2 硅酸盐水泥的水化硬化 硅酸盐水泥熟料矿物的水化  硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。 ①硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H凝胶和氢氧化钙。　 3CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(3-x)Ca(OH)2 ②硅酸二钙的水化 β-C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢而已。　2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x)Ca(OH)2 所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。 ③铝酸三钙的水化 　　铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相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）。　　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)。 ④铁相固溶体的水化 　　水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 (2) 硅酸盐水泥的凝结硬化　　硅酸盐水泥水化初期，水化产物的数量较少，水泥浆还具有良好的可塑性。随后水化产物的数量不断增加，自由水分不断减少，水化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏结在一起形成了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，产生凝结。石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用。 　　随着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水泥颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所形成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度进入硬化阶段。 影响凝结硬化的因素 ①水泥的熟料矿物组成及细度 　　水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。　　水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期强度就高。 ②水泥浆的水灰比 　　水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度。 ③石膏的掺量 　　硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性。 ④环境温度和湿度 　　水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。 　　水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆