2.2 水硬性胶凝材料（课件）- 《建筑材料（第二版）》同步教学（西安电子科大·2016）

第２章　胶 凝 材 料 2.1 气硬性胶凝材料 2.2 水硬性胶凝材料 2.3 胶凝材料的技术指标检测 本章小结 第２章　胶 凝 材 料 　　　　　　2.2 水硬性胶凝材料 　　水硬性胶凝材料的代表物质是水泥。水泥泛指加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。 　　水泥是建筑工程中最基本的建筑材料，不仅大量应用于工业与民用建筑，还广泛应用于公路、铁路、水利、海港及国防等工程建设中。 第２章　胶 凝 材 料 　　水泥的品种很多，按其性能和用途可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三大类。通用水泥指一般土木建筑工程通常采用的水泥，即目前常用的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥及复合硅酸盐水泥；专用水泥指专门用途的水泥，主要有油井水泥、道路水泥、砌筑水泥等；特性水泥指某种性能比较突出的水泥，主要有快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥等。按其主要水硬性物质名称，可将水泥分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和氟铝酸盐水泥等。 第２章　胶 凝 材 料 2.2.1 硅酸盐水泥 　　1. 硅酸盐水泥的定义 　　我国现行国家标准(GB 175—2007)规定：凡是由硅酸盐水泥熟料以及0%～5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。 　　硅酸盐水泥可分为两种类型： 　　Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的水泥，其代号为P.Ⅰ。 　　Ⅱ型硅酸盐水泥：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料的水泥，其代号为P.Ⅱ。 第２章　胶 凝 材 料 　　2. 硅酸盐水泥生产工艺简介 　　生产硅酸盐水泥的关键是有高质量的硅酸盐水泥熟料。目前国内外多以石灰石、黏土为主要原料(有时需加入校正原料)，将其按一定比例混合磨细，首先制得具有适当化学成分的生料；然后将生料在水泥窑(回转窑或立窑)中经过 1400℃～1450℃的高温煅烧至部分熔融，冷却后即得到硅酸盐水泥熟料；最后将适量的石膏和0%～5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合磨细制成硅酸盐水泥。因此硅酸盐水泥生产工艺概括起来简称为“两磨一烧”。该过程如图2-1所示。 第２章　胶 凝 材 料 　　3. 硅酸盐水泥熟料的矿物组成 　　生料在煅烧过程中，首先是石灰石和黏土分别分解成CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3，然后在一定的温度范围内相互反应，经过一系列的中间过程后，生成硅酸三钙(3CaO·SiO2)、硅酸二钙(2CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)，称为水泥的熟料矿物。 　　水泥具有许多优良的建筑技术性能，这些性能取决于水泥熟料的矿物成分及其含量，各种矿物单独与水作用时，表现出不同的性能，详见表2-5。 第２章　胶 凝 材 料 图2-1 硅酸盐水泥生产过程示意图 第２章　胶 凝 材 料 第２章　胶 凝 材 料 　　4. 硅酸盐水泥的凝结与硬化 　　水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，由于水泥的水化作用，随着时间的增长，水泥浆逐渐变稠失去流动性和可塑性(但尚无强度)，这一过程称为凝结；随后强度逐渐发展成为坚硬的水泥石的过程称为硬化。水泥的凝结和硬化是人为划分的两个阶段，实际上是一个连续而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。 第２章　胶 凝 材 料 　　1) 硅酸盐水泥的水化作用 　　水泥加水后，水泥颗粒被水包围，其熟料矿物颗粒表面立即与水发生化学反应，生成一系列新的化合物，并放出一定的热量。其反应如下： 第２章　胶 凝 材 料 　　为了调节水泥的凝结时间，在熟料磨细时应掺加适量(3%左右)石膏，这些石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙，呈针状晶体并伴有明显的体积膨胀。其反应如下： 3CaO·Al2O3·6H2O + 3(CaSO2·2H2O) + 19 H2O = 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31 H2O 　　水化铝酸钙 　 石膏 　　　 水化硫铝酸钙 第２章　胶 凝 材 料 　　2) 硅酸盐水泥的凝结和硬化 　　硅酸盐水泥的凝结硬化过程非常复杂，人类对其研究的历史已有100年之久。随着现代测试技术的发展，对水泥凝结硬化过程的认识逐渐深入，当前常把硅酸盐水泥凝结和硬化的过程划分为以下几个阶段，如图2-2所示。 第２章　胶 凝 材 料 图2-2 水泥凝结硬化过程示意图 第２章　胶 凝 材 料 　　当水泥加水拌和后，在水泥颗粒表面立即发生水化反应，生成的胶体状水化产物聚集在颗粒表面，使化学反应减慢，