第3章 水 泥（课件）- 《建筑材料 第2版》同步教学（机工版·2014）

第3章 水 泥 第1节 通用水泥 第2节 特种水泥 第3章 水 泥 课题导入：水泥是重要的建筑材料，广泛应用于工业、农业、国防、水利、交通、城市建设、海洋工程等的基本建设中，用来生产各种混凝土、钢筋混凝土及其他水泥产品。不同强度不同种类的水泥其用途也各有不同，只有充分的了解水泥的组成及其各种性质，才能更好的在实际当中应用。本章将主要介绍水泥的种类、技术指标及应用。 第1节 通用水泥 导入案例 【案例 3-1】实际施工中发现水泥放置一段时间，其表层变硬结块了，用手轻捏，可以将其捏碎，其性能是否发生变化，还能不能将这批水泥应用到工程中？以上现象在实际施工中可能会时常出现，要弄清问题的原因，找到解决的方法，必须掌握水泥的基本性质 一. 通用水泥的原料及生产 生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料。 硅酸盐水泥的生产过程分为制备生料、煅烧生料、粉磨熟料等三个阶段。首先将几种原料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成生料。然后将生料加入回转窑煅烧，煅烧后获得的黑色球状物即为熟料。熟料与少量石膏，或者再加入少量混合材料共同磨细即成水泥。概括地讲，水泥生产主要工艺就是“两磨一烧”。 水泥生产 二、硅酸盐水泥的熟料成分 硅酸三钙（3CaO·SiO2）－C3S 37～60％ 硅酸二钙（2CaO·SiO2）－C2S 15～37％ 铝酸三钙（3CaO·AlO3）－C3A 7～15％ 铁铝酸四钙(4CaO·AlO2·Fe2O3)－C4AF 10～18％ 除四种主要成分外，水泥中尚含有少量游离CaO、MgO、SO3、及碱（K2O、Na2O）这些均为有害成分，国家标准中有严格限止 熟料矿物对水泥性质的影响 矿物名称 特 性 强 度 发 展 水 化 热 耐 腐 蚀 能力 早 期 后 期 C3S 大 大 中 中 C2S 小 大 小 大 C3A 大 小 大 小 C4AF 小 中 小 大 三、水泥的水化、凝结、硬化 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水的过程，统称为水化。 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体 1、凝结硬化四个阶段： （1）初始反应期 水泥加水拌和成水泥浆的同时，水泥颗粒表面上的熟料矿物立即溶于水，并与水发生水化反应，或者固态的熟料矿物直接与水发生水化反应。这时伴有放热反应，此即初始反应期。时间很短，仅5-10min。这时由于水化物生成的速度很快，来不及扩散，便附着在水泥颗粒表面，形成膜层。膜层是以水化硅酸钙凝胶为主体，其中分布着氢氧化钙等晶体，所以，通常称之为凝胶体膜层。凝胶体膜层的形成，妨碍水泥的水化。 （2）潜伏期 初始反应以后，由于凝胶体膜层的形成，水化反应和放热速度缓慢。在一段时间（约30min至l h）内，水泥颗粒仍是分散的，水泥浆的流动性基本保持不变。 （3）凝结期 经过lh至6h，放热速度加快，并达到最大值，说明水泥继续加速水化。原因是凝胶体膜层虽然妨碍水分渗入，使水化速度减慢，但它是半透膜，水分向膜层内渗透的速度，大于膜层内水化物向外扩散的速度，因而产生渗透压，导致膜层破裂，使水泥颗粒得以继续水化。 由于水化物的增多和凝胶体膜层的增厚，被膜层包裹的水泥颗粒逐渐接近，以致在接触点互相前结，形成网状结构，水泥浆体变稠，失去可塑性，这就是凝结过程。 （4）硬化期 由于水泥颗粒之间的空隙逐渐缩小为毛细孔，水化生成物进一步填充毛细孔，毛细孔越来越少，使水泥浆体结构更加紧密，逐渐产生强度。在适宜的温度和湿度条件下，水泥强度可继续增长（6h至若干年），此即硬化阶段。 2.水泥水化反应及产物 2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2 3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O 4CaO·AlO3·Fe2O3+7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O 水泥水化产物 氢氧化钙 20～25％ 水化铝酸钙 水化硫铝酸钙（石膏作用下生成） 水化硅酸钙（C-S-H） 70％ 水化铁酸钙 2、影响水泥凝结硬化的因素 水泥的矿物组成，水泥细度、拌和水量、硬化环境（温度、湿度）和硬化时