3.1认识硅酸盐水泥（课件）-《建筑材料》同步教学（航空工业出版社）

项目三 水泥 1 无论是摩天大楼，还是矮小的居民楼，水泥都是其不可或缺的建筑材料。水泥是一种水硬性胶凝材料，与水拌和时发生水化反应，使水泥浆由稀变稠，同时将沙、石等散粒材料逐渐胶结成整体，形成坚硬的水泥石。水泥广泛应用于土木、水利、交通、海岸等各种建筑工程中，常用来制备砂浆、混凝土等制品。 项目导读 2 水泥种类繁多，按矿物组成不同，水泥可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等。按性能及用途不同，水泥可分为通用水泥、特性水泥和专用水泥三种。通用水泥常用于一般的民用和工业建筑工程中，分为硅酸盐水泥和掺混合材料的硅酸盐水泥。特性水泥是具有某种突出特性的水泥，如快硬水泥、膨胀水泥等。专用水泥以工程名称命名，如道路水泥、油井水泥、砌筑水泥等。 项目导读 3 掌握硅酸盐水泥的生产、硬化及技术性质。 掌握硅酸盐水泥的特性及应用。 熟悉掺混合材料硅酸盐水泥的种类、技术性质、特性及应用。 了解水泥的储存，熟悉水泥石的腐蚀与防治。 熟悉其他品种水泥的特性及应用。 知识目标 4 能运用已学知识测定水泥的细度、标准稠度用水量、水泥的凝结时间、体积安定性和水泥胶砂的强度。 技能目标 5 目 录/CONTENTS 一 二 三 任务一 认识硅酸盐水泥 任务二 认识掺混合材料的硅酸盐水泥 任务三 认识通用硅酸盐水泥的特性、应用及选用 四 五 任务一 认识通用水泥的储存及水泥石的腐蚀与防治 任务一 认识其他品种水泥 6 一 任务一 认识硅酸盐水泥 7 认识硅酸盐水泥 硅酸盐水泥又称为波特兰水泥，是一种重要的建筑材料。国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）中，硅酸盐水泥可分为P·Ⅰ型和P·Ⅱ型两种。其中，P·Ⅰ型硅酸盐水泥不掺任何混合材料；P·Ⅱ型硅酸盐水泥中混合材料（粒化高炉矿渣）的含量 ≤5%。 8 认识硅酸盐水泥 一、硅酸盐水泥的生产 硅酸盐水泥的生产过程可概括为“两磨一烧”，工艺流程如图3-1-1所示，其原料主要是石灰质原料和黏土质原料，将原料按比例混合后，在球磨机中混合、磨细得到生料，将生料在立窑或回转窑中经1350～1450 ℃高温煅烧得到熟料，在熟料中加入石膏或石膏及高炉矿渣等混合材料一起磨细即可得到硅酸盐水泥。 图3-1-1 水泥生产的工艺流程 9 认识硅酸盐水泥 提示 石灰质原料主要提供氧化钙，黏土质原料主要提供二氧化硅、三氧化二铝和少量的三氧化二铁，辅助原料主要用来校正三氧化二铁或二氧化硅的不足。 熟料中加入石膏磨细得到硅酸盐水泥的目的是调节水泥的凝结时间，避免水泥产生急凝，石膏的加入量一般为2%～5%。 10 认识硅酸盐水泥 水泥生料在窑中煅烧时，在500～800 ℃温度范围，有机物烧尽，黏土中的高岭石脱水分解为无定形的二氧化硅和三氧化二铝；在800～1100 ℃温度范围，碳酸钙分解生成氧化钙，其与高岭石脱水产物及氧化铁发生反应，开始生成铝酸三钙和铁铝酸四钙；在1100～1200 ℃温度范围，铝酸三钙和铁铝酸四钙大量生成，同时硅酸二钙也大量生成，且其含量最大；在1300～1450 ℃温度范围，铝酸三钙和铁铝酸四钙呈熔融态，氧化钙和部分硅酸二钙溶解于该熔融态中，并发生反应生成硅酸三钙，这是煅烧水泥的关键，应保温足够长的时间，使游离的氧化钙被硅酸二钙充分吸收生成硅酸三钙，否则，游离氧化钙会影响水泥质量。 11 认识硅酸盐水泥 煅烧完成后迅速冷却，即可得到水泥熟料，其矿物成分构成如表3-1-1所示。 表3-1-1 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及含量 12 认识硅酸盐水泥 提示 在水泥熟料的矿物组成中，硅酸三钙和硅酸二钙是硅酸盐矿物，一般占总量的75%～82%；铝酸三钙和铁铝酸四钙是溶剂矿物，一般占总量的18%～25%。 13 认识硅酸盐水泥 二、硅酸盐水泥的硬化 硅酸盐水泥的水化、凝结及硬化 1 （1）硅酸盐水泥的水化 14 认识硅酸盐水泥 硅酸盐水泥（参见图3-1-2）在工程中使用时，需与水拌和，水泥中的矿物组成与水接触时发生水化作用，生成新的化合物并放出热量，主要矿物组成与水的化学反应式为 15 认识硅酸盐水泥 水化作用生成的水化硅酸钙和水化铁酸钙都是凝胶，其中，水化硅酸钙凝胶是水泥强度的最大贡献者。此外，水泥中掺入的适量石膏（3%）与水化铝酸钙发生反应，生成难溶于水的水化硫铝酸钙晶体，其包裹在水泥颗粒的表面，从而延长了水泥的凝结时间。因此，硅酸盐水泥与水发生反应后的化合物主要有水化硅酸钙、水化铁酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙以及水化硫铝酸钙，前两者为凝胶，后三者为晶体。充分水化后的水泥石，凝胶体约占70%，氢氧化钙约占20%。 图3-1-2 硅酸盐水泥 16 认识硅酸盐水泥 水泥加水拌和后（参见图3-1-3a），水泥颗粒表面与水发生化学反