《硅酸盐水泥》PPT课件.ppt

第3章、水硬性胶凝材料水泥,3.1、硅酸盐水泥,主要内容：,3.2、通用水泥,3.3、专用水泥,3.4、特种水泥,3.5、水泥在土木工程中的应用,一、水泥的定义,水泥：是一种无机水硬性胶凝材料，加水拌和可成塑性浆体，该塑性浆体既可在空气中凝结硬化，又可在潮湿环境或水中凝结硬化，并可将其它材料胶凝成整体，形成坚硬的人造石材的材料。,二、水泥的分类,按矿物组成分类：硅酸盐水泥；铝酸盐水泥；硫铝酸盐水泥；铁铝酸盐水泥等。按用途分类：通用水泥六大品种；专用水泥油井水泥、大坝水泥；特种水泥膨胀水泥、快硬水泥、白水泥、耐硫酸盐水泥等。,一、硅酸盐水泥定义由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣（混合材），适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。种类：型硅酸盐水泥(P)不掺混合材；型硅酸盐水泥(P)掺小于5的混合材。,3.1硅酸盐水泥,二、硅酸盐水泥生产原料及工艺,钙质原料：石灰石、白垩、石灰质凝灰岩等。硅铝质原料：各种粘土、黄土、硅石、煤矸石、粉煤灰等。铁粉：黄铁矿烧渣、红铁矿粉、高铁粘土等。,硅酸盐水泥的生产流程,钙质材料：CaO,硅铝质材料：SiO2、Al2O3及Fe2O3,铁质：Fe2O3,（两磨一烧）,可能的混合材,8001300固相反应,13001450液相反应,2CaO+SiO2=2CaOSiO2,3CaO+Al2O3=3CaOAl2O3,4CaO+Al2O3+Fe2O3=4CaOAl2O3Fe2O3,2CaOSiO2+CaO=3CaOSiO2,冷却经过煅烧，生料变成熟料，随后排出煅烧窑进行冷却。终粉磨,块状熟料,粉磨,适量石膏,可能的混合材,硅酸盐水泥,三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其水化特征,1、矿物组成硅酸三钙（3CaOSiO2）C3S3760硅酸二钙（2CaOSiO2）C2S1537铝酸三钙（3CaOAl2O3）C3A715铁铝酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3）C4AF1018少量f-CaO、f-MgO、SO3、及碱（K2O、Na2O）,各矿物水化特性,(1)C3S3CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(3-x)Ca(OH)2C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。,(2)C2S,2CaOSiO2+nH2O=xCaOSiO2yH2O+(2-x)Ca(OH)2C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好,(3)C3A,第一在无石膏条件下：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）。第二在有石膏的情况下，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)。C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在13d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。,3CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O水化铝酸钙,3(CaSO42H2O）+3CaOAl2O36H2O+19H2O3CaOAl2O33CaSO431H2O水化硫铝酸钙（钙矾石AFt）,3CaOAl2O33CaSO431H2O+3CaOAl2O36H2OCaOAl2O3CaSO412H2OAFm,(4)C4AF,水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。其水化反应为：4CaOAlO3Fe2O3+7H2O3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O水化铝酸钙水化铁酸钙C4AF的硬化速度也较快，但强度低，当含量增多时，有助于提高水泥的抗拉强度。,各矿物水化特征,水化反应产物,晶体氢氧化钙2025（六方晶体）；水化铝酸钙（立方晶体）；水化硫铝酸钙（针状晶体）。胶体水化硅酸钙（C-S-H）70；水化铁酸钙。,无胶结能力,有胶结能力,水化反应产物电镜照片(1),水泥浆扫描电镜照片（7d龄期）,C-S-H,钙矾石,水化反应产物电镜照片(2),CHCrystal氢氧化钙晶体,C-S-H水化硅酸钙凝胶,四、硅酸盐水泥的凝结、硬化,1、凝结水泥加水拌和初期形成具有流动性、可塑性的浆体，随着水泥颗粒表面与水发生水化反应，自由水逐渐减少，水化产物，即高度分散的凝胶体及晶体不断增多，水泥浆不断稠化，并逐渐失去流动性、可塑性（但尚不具有强度）的过程称为凝结。,凝结时间,水泥完全加入水中开始拌合,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝时间,终凝时间,2、硬化水泥浆终凝后，水化作用仍不断进行，自由水仍不断减少，水化产物仍不断增加。形成的水化凝胶及晶体不断填充、加固水泥浆体结构内部孔隙，使其形成具有一定强度的坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。,1、初始反应期,2、潜伏期,3、凝结期,水化产物填充空隙并将水泥颗粒连接在一起,4、硬化期,已水化的水泥浆里留下的孔隙,未水化水泥颗粒,水泥石,水泥凝胶体,毛细管孔,未水化水泥核,毛细管自由水,C3S2H3、CFH,凝胶孔,凝胶水,结晶相,CH,C3AH6,AFt、AFm,凝胶体和凝胶孔形成空间网状结构,4、水泥石的组成,五、影响水泥凝结硬化的主要因素,1、矿物组成2、石膏3、水泥细度4、水灰比5、环境温度和湿度6、龄期,六、硅酸盐水泥的技术性质,国家标状对硅酸盐水泥以下性质进行了规定：细度凝结时间体积安定性强度水化热碱含量,混凝土建筑物出现的热裂缝,大体积的桥梁,洞庭湖大桥,洞庭湖大桥,桥梁的热裂缝,桥梁的热裂缝,七、水泥石的腐蚀,1、定义水泥石在外界侵蚀性介质（软水、酸、碱、盐等）的作用下，内部结构受到破坏，强度降低的现象称为水泥石的腐蚀。,2、原因内因和外因，外因通过内因起作用。联系纽带水泥石中的孔缝（开口孔隙和裂缝），产生有害介质的侵蚀、交换作用。,内因,Ca(OH)2,C3AH6,结构不密实,外因,软水,酸：H2SO4、HCl、H2CO3,碱：NaOH、KOH,盐：MgSO4、Na2SO4,按浸蚀介质种类分：软水腐蚀酸腐蚀碱腐蚀盐腐蚀,3、水泥石的腐蚀的类型,混凝土的腐蚀破坏,膨胀裂缝,膨胀裂缝,膨胀开裂,开裂的轨枕,改善内因：合理选用水泥品种；掺混合材。阻止外因：提高水泥石的密实度；加作保护层石材、陶瓷、沥青、涂料等,降低C3A和水化产物中Ca(OH)2含量。,阻止浸蚀介质进入。,4、防止腐蚀的措施：,八、硅酸水泥的特性,1、凝结硬化快、早期强度和后期强度较高,2、抗冻性好,3、水化热大,4、耐腐蚀性差,5、耐热性差,6、抗碳酸能力强,7、干缩小,8、耐磨性好,