胶凝材料学-6.ppt

胶凝材料学 第六章 其它水泥 第一节 铝酸盐水泥 铝酸盐水泥是由经高温下部分熔融或者完全熔融所得铝酸盐水泥熟料磨细制成。 铝酸盐水泥熟料中的主要成份为铝酸一钙（CA），化学成分中氧化铝含量为50%左右，所以铝酸盐水泥也称为高铝水泥。 一、化学组成和矿物组成 （一）化学组成 1、氧化铝：主要成分。过低，形成C12A7，使水泥快凝，强度下降；过多，形成CA2过多，使早期强度下降。 2、氧化钙：基本成分。过多，形成C12A7；过少，形成大量CA2。 3、氧化硅：含量不宜超过10%， 4、氧化铁：含量不宜超过10%。 （二）矿物组成 1、铝酸一钙（CA）：50%~60% 主要矿物，晶体结构中钙、铝的配位极不规则，凝结正常，但硬化迅速，是强度的主要来源。 过高，强度发展集中在早期，后期强度增进率不显著。 2、二铝酸一钙（CA2）： 水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度能不断提高。 过多，影响高铝水泥的快硬性能，但耐热性可以得到提高。 3、七铝酸十二钙（ C12A7 ）： 水化极快，凝结迅速，但强度不高。 过多，会出现快凝，强度下降，耐热性下降。 4、硅铝酸钙（C2AS ）：胶凝性很差。 二、高铝水泥的水化硬化过程 （一）水化：水化过程及其产物与温度有关 1、 CA 20℃：CA+10H? CAH10 20~30℃： 2CA+11H? C2AH8 +AH3 30℃：3CA+9H? C3AH6 +2AH3 2、CA2： 15~20℃：CA2+13H? CAH10 +AH3 20~30℃： 2CA2+17H? C2AH8 +3AH3 30℃：3CA2+21H? C3AH6 +5AH3 3、C12A7 ： 5℃：C12A7+70H?4CAH10+3C2AH8+2CH3 20~30℃：C12A7 +57H? 6C2AH8 +3AH3 30℃：3C12A7 +33H? 4C3AH6 +3AH3 4、水化产物： CAH10和C2AH8是六方片状晶体，且热力学上不稳定的，尤其是在温暖潮湿的环境中更不稳定。 C3AH6是立方晶体，在常温下稳定。 在低温条件下形成的CAH10和C2AH8在温湿环境中会转变为C3AH6 。 3CAH10? C3AH6 +2AH3+18H 摩尔质量/g 1014 378 312 324 密度/(g/cm3) 1.72 2.52 2.4 1.0 摩尔体积/cm3 590 150 136 324 转化后固相体积减少50%以上，即析出的水产生的孔隙率高达53.7%， C2AH8转化后的孔隙率达30.7%。 孔隙率的增大，从而引起强度降低。这种现象称为强度倒缩。 （二）高铝水泥的硬化过程 CAH10和C2AH8六方片状或针状晶体相互交错攀附，重叠结合，可形成坚硬的结晶结合体，使水泥石获得很高的强度，AH3胶体又填充于晶体骨架的空隙，最终形成比较致密的结构。 水化5~7d后，水化物的数量增加很少，因此高铝水泥的早期强度增长快，以后不显著。 三、高铝水泥的性能及应用 1、水化放热率高，水化快，早期强度发展非常快。 水化放热率高达每小时9cal/g，是高早强硅酸盐水泥的3倍。 正常养护条件下高铝水泥24h的强度可以达到或超过普通硅酸盐水泥7d的强度值。 负温养护条件下高铝水泥的强度发展特性也好于硅酸盐水泥。 因此高铝水泥特别适用于寒冷低温环境中。 不适用于大体积混凝土中。 2、在高温（大于30℃）下养护，其强度会剧烈下降，特别是在湿热环境中，影响更大。 严格控制浇注温度，不宜采用蒸汽养护。 3、具有很好的抗侵蚀性。 水化产物中主要组成为低碱性铝酸盐，没有氢氧化钙。 4、耐高温性好 在高温下产生烧结。 第二节 快硬高强水泥 一、快硬硅酸盐水泥 1、定义： 凡以适当成份的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成份的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成具有早期强度较高的水硬性胶凝材料。以3d抗压强度为强度等级确定标准。 2、矿物组成和细度的要求 熟料矿物中一般提高C3S和C3A含量；比表面积大，控制在330~450m2/kg。 3、特性： 水化热高、早期干缩大、抗冻性和抗渗性优异。 4、应用：抢修工程、预应力混凝土工程 二、快硬高强铝酸盐水泥 1、定义： 凡以铝酸钙为主要成分的熟料，加入适量石膏，磨细制成具有快硬、高强性能的水硬性胶凝材料。 2、水化反应及产物： 3CA+3CaSO4+38H? C3A·3CaSO4·32H2O +2AH3 3CA2+3CaSO4+47H? C3A·3CaSO4·32H2O + 5AH3 产物：钙矾石和水化氧化铝凝胶。在自然条件下很稳定。 3、