4.1 硅酸盐水泥（课件）-高一《建筑材料》（高教版 第4版）

单元4 水 泥 普利茅斯港的Eddystone大灯塔 美国Grand Coulee大坝 水泥属于 → 无机凝胶材料 → 水硬性凝胶材料 按其主要 成分分为 硅酸盐类水泥 (最为常用） 铝酸盐类水泥 硫铝酸盐类水泥 磷酸盐类水泥 按其用途和性能分为 通用水泥 如硅酸盐水泥 专用水泥 如中、低热水泥 特性水泥 如快硬硅酸盐水泥 ※适用于大多数建筑工程的是通用硅酸盐水泥。 硅酸盐水泥熟料 适量的石膏 规定的混合材料 ※通用硅酸盐水泥 ※硅酸盐水泥熟料是由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。 其中硅酸钙矿物不小于66%，氧化钙和氧化硅质量比不小于2.0。 通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007） 将硅酸盐水泥（波特兰水泥）分为两种类型： 不掺混合材的称Ⅰ型硅酸盐水泥，其代号为P·Ⅰ； 在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材的称Ⅱ型硅酸盐水泥，其代号为P·Ⅱ。 4.1 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和粘土质原料两类。 石灰质原料（如石灰石、石灰质凝灰岩等，其中多用石灰石）主要提供CaO; 粘土质原料（如粘土、黄土、页岩、泥岩等，其中以粘土与黄土用得最广）主要提供SiO2 、A12O3及少量Fe2O3。 为满足成分的要求还常用校正原料，例如用铁矿粉等铁质原料补充氧化铁的含量，用砂岩、粉砂岩等硅质校正原料补充SiO2。 一、硅酸盐水泥的生产简介 硅酸盐水泥生产工艺（简称两磨一烧） 其中在1300℃前，固相反应结束，形成C2S、C3A及C4AF，当温度从1300℃升至1450℃的过程中，C3A及C4AF部分熔融，出现液相，将剩余的CaO和部分C2S熔入其中，形成C3S。 熟料形成过程 二、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性 熟料矿物组成主要是： （1）硅酸三钙：3CaO·SiO2，简写C3S，占37%～60% （2）硅酸二钙：2CaO·SiO2，简写C2S，占15%～37% 此二者占75%以上，硅酸盐水泥也由此得名。 （3）铝酸三钙：3CaO·Al2O3，简写C3A，占7%～15% （4）铁铝酸四钙：4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写C4AF，10%～18%。 硅酸盐水泥熟料的成分中，除上表列出的主要化合物外，还有少量游离氧化钙和游离氧化镁等。 熟料与水反应时的性质 通过以上图示可见： 1、对强度贡献较大的是C3S和C2S，强度发展快的是C3S； 2、 C3A水化反应速度极快，凝结也快，须采取措施抑制； 3、水化热发出的速度是C3A最大也最快， C3S其次。 水泥之所以有许多优良的建筑技术性能，主要是由于水泥熟料中几种主要矿物水化作用的结果，各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特性见下图。 表4-1 硅酸盐水泥的熟料主要矿物组成及其含量 化合物名称 氧化物成分 缩写符号 含 量 硅酸三钙 3CaO·SiO2 C3S 37%～60% 硅酸二钙 2CaO·SiO2 C2S 15%～37% 铝酸三钙 3CaO·Al2O3 C3A 7%～15% 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C4AF 10%～18% 表4-2 各种熟料矿物单独与水作用的性质 性 质 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁铝酸四钙 凝结硬化速度 快 慢 最快 较快 水化时放热量 高 低 最高 中 强 度 高低 高 早期低、后期高 低 中 发展 快 慢 快 较快 ※水泥是几种熟料矿物的混合物，改变熟料矿物成分的比例，水泥的性质也发生变化。 水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，随着时间的增长，失去可塑性（但尚无强度），这一过程称为初凝，开始具有强度时称为终凝。由初凝到终凝的过程称为水泥的凝结。此后，产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的石状物——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。 水泥石的凝结和硬化是人为划分的， 实际上是一个连续、复杂的物理化学变 化过程，这些变化决定了水泥石的某些性质，对水泥的应用有着重要意义。 水泥凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。 三、硅酸盐水泥的凝结硬化 具有流动性和可塑性 开始失去可塑性 完全失去可塑性 硅酸盐水泥的水化过程 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应。