3无机胶凝材料课案.pptx

第三章 无机胶凝材料 胶凝材料 = 有机胶凝材料 + 无机胶凝材料 无机胶凝材料 = 水硬性胶凝材料 + 非水硬性胶凝材料 有机胶凝材料:指以天然的或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料。 无机胶凝材料：指这样一类粉末，它与水或水溶液拌合后所形成的浆体，经过一系列的物理化学作用后能够逐渐硬化并形成具有一定强度的人造石。 按水化生成物的类别分类，无机胶凝材料分为： 1.以生成水化硅酸钙为主的； 2.以生成水化铝酸钙为主的； 3.以生成水化硫铝酸钙为主的； 4.以生成氢氧化钙和碳酸钙为主的； 5.以生成含水硫酸钙为主的； 6.以生成含水氯镁盐为主的无机胶凝材料等。 无机胶凝材料的特点： 原料丰富，能就地取材，生产成本低 耐久性好，适应性强，可用于水，海洋，炎热，寒冷的环境 耐火性好 维修工作量小，折旧费用低 作为基材组合或复合其他材料的能力强 有利于有效地利用工业废渣 3.1 水 泥 水泥的分类 按照水泥的化学成分，可分为： 硅酸盐系：包括各种普通的硅酸盐水泥和特种硅酸盐水泥 铝酸盐系：以铝酸钙为主要组成矿物的各种水泥 硫铝酸盐系：以硫酸盐或硫铝酸盐为主要矿物的各种水泥 磷酸盐系： 以磷酸盐为主要组成的各种胶凝材料 2. 按混合分类方法，可分为： 一般水泥，包括硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥和掺混合材料的硅酸盐水泥； 快硬高强水泥，包括高级水泥，快硬水泥，特快硬水泥，矾土水泥，磷酸锌水泥，硫铝酸盐型超早强水泥，硫铝酸盐型快硬水泥等； 水工水泥及耐侵蚀水泥，包括抗硫酸盐硅酸盐水泥，大坝水泥，防潮硅酸盐水泥和耐酸水泥等； 膨胀水泥，包括硅酸盐型膨胀水泥和自应力水泥，铝酸盐型膨胀水泥和自应力水泥，硫铝酸盐膨胀水泥和自应力水泥等； 油井水泥及耐高温水泥，包括一般油井水泥，低温油井水泥，高温油井水泥和低钙铝酸盐型耐火水泥等； 装饰水泥，包括白水泥和彩色水泥 地方性水泥，包括石膏矿渣水泥，石灰矿渣水泥，石灰火山灰水泥，赤泥硫酸盐水泥，无水石膏水泥等。 3.1.1 硅酸盐水泥 定义： 凡由硅酸盐水泥熟料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。 1. 生产：两磨一烧 （生料的配制与磨细；生料经煅烧使之部分熔融形成孰料；将熟料与适量石膏共同磨细） 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图 原料 主要是石灰质原料和粘土质原料两类 石灰质原料：石灰石，白垩，石灰质凝灰岩等，主要提供CaO。 粘土质原料：粘土，粘土质页岩，黄土等，主要提供SiO2，Al2O3以及少量的Fe2O3。 为了便于生产，要求所选原料的种类越少越好，多数水泥厂，生料是由三种原料组分所配成。 原料中的杂质会给水泥质量带来损害：“死烧” 生料的配制 配合 磨细 混匀制成粉料、料球或料浆 制备生料的三种方法：干法，湿法，半干法 水泥熟料的煅烧 水泥熟料的煅烧窑 回转窑: 钢制圆筒，筒体倾斜，窑头低，窑尾高，与地面成4°的夹角，转速1~2rpm，燃料由窑头用喷雾送入窑内，由窑尾的喂料管喂入生料。 特点：煅烧均匀，质量稳定，产量高 立窑：物料自上落下，气流自下向上，物料的燃料进行燃烧而使生料烧结成熟料。 煅烧过程的发生的反应： 500~800℃，粘土质原料脱水分解为无定形的Al2O3和SiO2；600℃以后，石灰中的CaCO3开始分解；800℃以下生产CA（CaO·Al2O3),C2S也开始形成。 800~900℃，C12S7开始形成。 900~1100℃，C2AS形成，随后又重新分解。C3A与C4AF开始形成。 1100~1200℃，大量形成C3A和C4AF，C2S生生成量达到最大。 1260~1300℃，水泥生料开始熔融，并出现液相，C2S吸收CaO生成C3S。 1300~1450℃，C2A和C4AF呈熔融状态，产生的液相把CaO和部分C2S溶解于其中，在此液相中，C2S吸收CaO 形成C3S。这一过程是煅烧水泥的关键，必须有足够的时间使生成的C3S的反应完全，否则游离CaＯ过多将影响水泥的安定性。 ２.　水泥熟料中的矿物 硅酸三钙(C3S): 在水泥熟料中的含量为37~60%，为熟料中的主要成分。作用：在与水化之后早期强度及总强度较高，水化放热较多，凝结硬化快，是决定水泥早期强度和总强度的主要成分。 C3S含量越高对水泥强度越有利。 硅酸二钙(C2S): 在水泥熟料中的含量为15~37%，占第二位。作用：水化速度极慢，凝结硬化慢，水花热小，早期强度低，后期强度有较高的增进，是决定水泥后期强度的主要成分。 铝酸三钙(C3A): 在水泥熟料的含量为7~15%。作用：极强的水化能力，遇水后很快发生化学反应而迅速凝结。它放热总量居几种熟料矿物之首，而且又集中在水化前期(3d~7d)放出，因此，是决定水泥水化放热的重要矿物。铝酸钙