水泥-建筑材.ppt

第四章 水泥;4.1 水泥概述; 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;水泥混合材料 在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。 水泥混合材料包括非活性混合材料、活性混合材料。 ;⑴ 活性混合材　　粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰都属于活性混合材料，它们中都含有大量活性氧化硅（SiO2）与活性氧化铝（Al2O3）。与水调和后，它们本身不会硬化或硬化极为缓慢，强度很低。但在氢氧化钙溶液中，就会发生显著的水化，特别是在饱和的氢氧化钙溶液中及有石膏存在的条件下水化更快。　　①粒化高炉矿???：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣.　　; ②粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。　　③火山灰质混合材料：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化铝为主要成分的矿物质材料，本身磨细加水拌和并不硬化，但与气硬性的石灰混合后，再加水拌和，则不单能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化的，称为火山灰混合材料。;⑵ 非活性混合材　　它们与水泥成分起的化学作用很小，非活性混合材料掺入硅酸盐水泥中起提高水泥产量和降低水泥强度等级，减少水化热等作用，并起到降低成本及改善砂浆或混凝土和易性的作用。 ;(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” ： ;⑶硅酸盐水泥熟料矿物组成 ①硅酸三钙(简称C3S) ——其矿物组成为3CaO·SiO2，含量约45% -60%左右。 ②硅酸二钙(简称C2S) ——其矿物组成为2CaO·SiO2，含量约15% -30%左右。 ③铝酸三钙(简称C3A) ——其矿物组成为3CaO·Al2O3，含量6%～12%。 ④铁铝酸四钙(简称C4AF) ——其矿物组成为4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量6%～8%。 ⑤其它矿物组成——硅酸盐水泥熟料中还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾)。它们可能对水泥的质量及应用带来不利影响。 ;熟料矿物组成对水泥性能的影响;4.2.2 硅酸盐水泥的水化硬化;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。　　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,形成水化硫铝酸钙，简称钙矾石。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。 ④铁铝酸四钙的水化 　　铁铝酸四钙的水化速率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。;(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;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。保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。 ⑤龄期 　　水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。 ;4.2.3 硅酸盐水泥的技术要求;⑷ 三氧化硫　水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。　水泥中过量的三氧化硫会与铝酸三钙形成较多的钙矾石，体积膨胀，危害安定性。 ⑸ 细度　硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。　水