第3.1 硅酸盐水泥.ppt

三、硅酸盐水泥的技术性质 1、密度和表观密度 2、细度 细度影响水泥 水化速率 凝结时间 强度发展速率 收缩 生产能耗与成本 测定方法：筛分法和比表面积法 大于300m2/Kg 3、标准稠度用水量 水泥浆达到规定稠度时的用水量—试锥下沉28±2mm 硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在21-28% 水泥的凝结时间、体积安定性必须采用标准稠度用水量 4、凝结时间 5、体积安定性 水泥凝结硬化过程中体积变化是否均匀适当的性质 f-CaO f-MaO SO3,过量石膏 体积增大2倍 体积增大2.5倍 体积增大2.2倍 水泥石开裂 * ?土木工程材料? 宁波大学 建筑工程与环境学院 2004 年 3 月 本章主要内容 第三章 水 泥 1、硅酸盐水泥基本知识及（矿物组成、凝结硬化过程，技术性质等）其应用技术 2、其他品种的水泥 一、发展历史 概 述 1824年英国人Aspdin发明，Portland cement 最早应用为1825~1843年间伦敦泰晤士河底隧道 水泥的发明与应用促进了建筑技术的突破性进展 水泥—混凝土—钢筋混凝土—预应力钢筋混凝土 我国于1876年开始生产水泥 1949年产量仅为66万吨 1987年达1.8亿吨，居世界第一 2003年产量达7亿吨，2004年预计要达8亿吨 二、水泥的分类 按用途和性能分 通用水泥，用于一般建筑工程的水泥 专用水泥，专门用途的水泥 特性水泥，某种性能比较突出的水泥 常用的水泥 硅酸盐水泥， P.Ⅰ/P.Ⅱ 普通硅酸盐水泥， P.O 矿渣硅酸盐水泥， P.S 火山灰硅酸盐水泥，P.P 粉煤灰硅酸盐水泥， P.F 复合硅酸盐水泥， P.C 第一节 硅酸盐水泥 Portland cement 定义：GB175-1999 凡以适当成分生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分 的水泥熟料，加入适量石膏、少量混合材料（0~5%石灰石或粒化 高炉矿渣），共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥， 不掺混合材的为P.Ⅰ,掺混合材的为P.Ⅱ 一、生产和矿物组成 1、主要原材料 石灰质原料（石灰石）、粘土质原料，少量铁粉 SiO2,Al2O3 CaO Fe2O3 2、工艺—“两磨一烧” 生料 石膏 熟料 水泥 石灰石 粘土 铁矿粉 按比例 混合磨细 煅烧（14500C） 磨细 硅酸盐水泥熟料的生产工艺流程 生料投入 干燥 预热 分解 烧成 孰料冷却 100~2000C 300~5000C 500~9000C 1000~14500C 熟料 干燥：水分蒸发 预热： 分解： 粘土分解成SiO2和Al2O3,石灰石分解成CaO，CO2 烧成：1000~12000C时生成C3A, C4AF, C2S；1000~12000C时 生成C3S 旋 窑 3、水泥熟料矿物组成 表3-1 硅酸盐水泥熟料主要矿物名称及性质 硅酸盐占绝大多数（约75%） 含有杂质，石灰石—MgCO3—MgO 粘土—SO3、Na2O、K2O 还含有有害成分： f-CaO、 f-MaO、 SO3 Na2O、K2O 二、凝结与硬化 水泥+水 可塑性浆体 失去可塑性， 但不具有强度 强度增长 凝 结 硬 化 凝结和硬化是一个连续的过程，是一系列物理化学过程 的宏观反映，为了研究的目的人为划分的 （一）硅酸盐水泥的水化( Hydration of portland cement) 高硫型硫铝酸钙 单硫型硫铝酸钙 AFt AFm C3S的水化 C3A的水化 背散射扫描电镜照片 未水化水泥颗粒 C-S-H 氢氧化钙 单硫型硫铝酸盐 水 泥 水 化 生 成 的 水 化 产 物 水泥浆扫描电镜照片（7d龄期） C-S-H 钙矾石 C-S-H CH 钙矾石 骨料 过渡区 水泥石本体 （二）硅酸盐水泥的凝结与硬化( Set and Hardened) 1、水泥凝结与硬化理论首先有雷.查德里于1882年提出 至今已形成2大主要理论体系：胶体理论和晶体理论 2、主要回答以下4个问题 水泥为什么能够凝结硬化 水泥石中主要水化产物 水泥石的结构 水泥石强度随时间增长的原因 3、凝结与硬化过程 水泥+水 水化产物凝胶膜层的形成 凝聚结构的形成 水泥石 水泥凝结硬化过程示意图 分散在水中的未 水化的水泥颗粒 水化产物膜层 膜层长大并连接 产物增多， 填充孔隙 1-水泥颗粒；2-水分；3-凝胶；4-晶体；5-未水化的水泥内核；6-毛细孔 两种熟料矿物的凝结示意图 水泥凝结硬化的主要阶段及其主要特征 龄期/d 抗 压 强 度 /MPa C3S C4AF C3A