4.1硅酸盐水泥(课件）-《建筑材料》同步教学（上海交通大学出版社）

学习情境四 水泥 学习单元1 硅酸盐水泥 一、硅酸盐类水泥的分类 硅酸盐类水泥是以水泥熟料（硅酸钙为主要成分）、适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。硅酸盐类水泥的分类如图4-1所示。 图4-1 硅酸盐类水泥的分类 二、硅酸盐水泥生产的简要过程 硅酸盐水泥的生产就是将上述原料按适当的比例配合、磨细成生料，生料均化后，送入窑中煅烧至部分熔融形成熟料，熟料与适量石膏共同磨细，即可得到硅酸盐水泥。 其工艺流程如图4-2所示。 图4-2 硅酸盐水泥生产工艺流程图 三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成、含量、特性 （一）硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥中，硅酸三钙含量为37%～60%、硅酸二钙含量为15%～37%，这两种含量约占总含量的70%以上，故以其生产的水泥称为硅酸盐水泥；其他生料，如铝酸三钙含量为7%～15%、铁铝酸四钙含量为10%～18%。 硅酸盐水泥熟料除上述主要组成外，尚含有以下少量成分。 （1）游离氧化钙。 （2）游离氧化镁。 （3）含碱矿物以及玻璃体等。 （二）硅酸盐水泥熟料的矿物含量及特性 矿物名称 矿物成分 简称 含量/% 密度/ (g·cm-3) 水化反应速率 水化放热量 强度 硅酸三钙 3CaO·SiO2 C3S 37～60 3.25 快 大 高 硅酸二钙 2CaO·SiO2 C2S 15～37 3.28 慢 小 早期低、后期高 铝酸三钙 3CaO·Al2O3 C3A 7～15 3.04 最快 最大 低 铁铝酸四钙 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C4AF 10～18 3.77 快 中 低 表4-1 硅酸盐水泥熟料的矿物含量及特性 四、硅酸盐水泥的水化及凝结硬化 （一）硅酸盐水泥的水化 水泥加水拌和后，水泥颗粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成水化产物并放出热量。其反应式如下。 2(3CaO·SiO2)+6H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2 （4-1） （水化硅酸钙） （氢氧化钙） 2(2CaO·SiO2)+4H2O→3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2 （4­2） （水化硅酸钙） （氢氧化钙） 3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O （4-3） （水化铝酸三钙） 4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O→3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O （4-4） （水化铝酸三钙） （水化铁酸一钙） 3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO2·2H2O)+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O （4-5） 水化硫铝酸钙（钙矾石） 综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，主要水化产物有水化硅酸钙凝胶（C-S-H）和水化铁酸钙凝胶（CFH）、Ca(OH)2、水化铝酸钙（C3AH6）和钙矾石（AFt）晶体。 （二）硅酸盐水泥的凝结硬化 硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个连续的、复杂的物理化学变化过程。 当前，常把硅酸盐水泥凝结硬化看作经如下几个过程完成的，如图4-3所示。 图4-3 硅酸盐水泥凝结硬化过程示意图 1—水泥颗粒；2—水分；3—凝胶； 4—晶体；5—未水化水泥颗粒；6—毛细孔 （三）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素 1．水泥的熟料矿物组成及细度 2．养护龄期 3．石膏的掺量 4．水胶比 5．环境温度和湿度 6．外加剂的影响 五、硅酸盐水泥的技术要求 （一）硅酸盐水泥的化学性质 1．氧化镁（MgO）含量 水泥中氧化镁的含量不宜超过5%。 2．三氧化硫（SO3）含量 水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。 3．碱含量 水泥中碱含量按Na2O＋0.658K2O计算值来表示。 水泥中碱含量过高，则在混凝土中遇到活性骨料时，易产生碱—骨料反应，对工程质量造成危害。 4．不溶物含量 Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物含量不得超过1.5%。不溶物含量高，对水泥质量有不良影响。 （二）硅酸盐水泥的物理力学性质 1．细度 细度是指水泥颗