3.1 通用硅酸盐水泥（课件）- 《建筑材料（第4版） 》同步教学（机械工业版）

3.1 通用硅酸盐水泥 汇报人姓名 汇报日期 硅酸盐水泥： 硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣，石膏制成的水硬性胶凝材料。 硅酸盐水泥类型： Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.I，不掺混合材料 Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.II，掺加不超过水泥质量5％的混合材料 硅酸盐水泥熟料 以适当组成生料烧至部分熔融，得到硅酸钙为主要成分的物料。 一、硅酸盐水泥的定义 3.1 通用硅酸盐水泥 二、硅酸盐水泥的生产 1) 原料—生料(主要化学成分)：CaO—SiO2—Al2O3—Fe2O3 生产工艺——二磨一烧 石灰石┐ 磨细　 1450℃　 粘 土┼─── 生料─── 熟料┐ 铁矿粉┘ 石膏┘ 磨细 ————水泥成品 生料制作方法 湿法：制成含水量32%～40%的浆料（成本大） 干法：制成生料干粉（流动性差 但消耗低） 2.生料的煅烧 煅烧分以下几个步骤： 1)水分蒸发。如果是湿法,这一步能耗很高,占用时间也较长。 2)生料预热。水分蒸发完后,温度开始上升很快。 3)生料分解。碳酸盐分完全分解。 4)熟料煅烧。在高温下,石灰与黏土发生反应,生成矿物。 5)熟料冷却。最后冷却后,得到呈玻璃珠大小的颗粒状的水泥熟料。 常用水泥窑 立窑 （适用于小型水泥厂） 回转窑 （适用于大型水泥厂） 3.第二磨——熟料与其他配料粉磨成水泥 将冷却后的颗粒状水泥熟料,加入适量石膏,或者按生产的水泥品种要求加入一定量的混合材,放入水泥磨机里面磨到规定的细度后,就成了硅酸盐水泥,再进行装袋,就成为商品水泥可以出售。 三、水泥熟料的组成和特性 1）熟料组成（主要矿物）： 硅酸三钙（3CaO·SiO2）——简写C3S 硅酸二钙（2CaO·SiO2）——简写C2S 铝酸三钙（3CaO·Al2O3）——简写C3A 铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3）——简写C4AF 2） 硅酸盐水泥熟料中主要矿物组成的特性 水化程度：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 释热量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 强度： 早期强度：C3S＞C3A＞C4AF＞C2S 后期强度：C3S~C2S＞C3A～C4AF 水化速率：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 水化释热量：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 四、硅酸盐水泥的水化 1. 硅酸三钙：C3S＋H2O →3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca(OH)2 硅酸二钙：C2S＋H2O → 水化硅酸钙＋Ca(OH)2 生成不溶于水的水化硅酸钙 2.铝酸三钙: 在纯水中：C3A＋H2O →(C4AH13、C4AH19、C3AH6…) （水泥瞬凝的原因) 水化铝酸钙 在石膏溶液中：C3A＋Ca(OH)2＋H2O → C4AH13 C4AH13＋CaSO4·2H2O ＋H2O→ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O 三硫型水化铝酸钙(钙矾石) 当石膏耗尽后：C4AH13＋钙矾石→ 3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O 单硫型水化硫铝酸钙（缓凝作用） 四、硅酸盐水泥的水化 3. 铁铝酸四钙: 在纯水中：C4AF＋H2O → C4AH13＋C4FH13 水化铝酸四钙 水化铁酸四钙→缩写C4(A、F)H13 在石膏溶液中：C4AF＋Ca(OH)2＋H2O→ C4(A、F)H13 C4(A、F)H13＋CaSO4·2H2O＋H2O→3CaO·(Al2O3·Fe2O3)3CaSO4·32H2O 三硫型水化铁铝酸钙 当石膏耗尽后：同铝酸三钙，生成单硫型水化硫铁铝酸钙 五、硅酸盐水泥的凝结和硬化 1、水泥的凝结 定义：初凝：水泥加水拌和起至水泥浆开始失去塑性所需时间 终凝：水泥加水拌和时起至水泥浆完全失去塑性所需时间 2、水泥的硬化 水泥终凝之后,越来越多的水泥凝胶形成密实的空间网状结构,水泥浆体产生明显的强度,强度逐渐发展,最后成为坚硬的人造石—水泥石。 五、硅酸盐水泥的凝结和硬化 3、影响水泥凝结硬化速度和强度的主要因素 熟料矿物组成 水泥颗粒 养护时间 养护温度和湿度 水胶比 六、水泥石的腐蚀和预防 1、腐蚀类型 1）软水腐蚀 Ca(OH)2在动水或有压力水中直接溶失 2）盐类腐蚀 MgCl2＋Ca(OH)2 → CaCl2 （易溶） ＋Mg(OH)2 3）酸类腐蚀 碳酸腐蚀：CO2＋H2O ＋Ca(OH)2 → CaCO3＋H2O CO2＋H2O ＋ CaCO3→ Ca(HCO3)2 盐酸腐蚀：HCl＋Ca(OH)2 → CaCl2（易溶）＋H2O 水化铝酸钙C4A·H13 → 钙矾石（体积比水化铝酸钙增加1.5倍） Ca(OH)2 ＋ Na2SO4 → CaSO4·2H2O＋NaOH＋H2O 水中 Ca(OH)2 ＋ Mg SO4 → CaSO4·2H2O＋Mg(OH)2 水中 Ca(OH)2 ＋ H2SO4 → CaSO4·2H2O＋H2O 水中 CaSO4·2H2O＋C4A·H13 → Ca(OH)2＋3C3A·3CaSO432H2O 水泥石中 钙矾石 3.膨胀性腐蚀 ★  腐蚀的危害 ① 水泥石密度下降、强度降低 ② 混凝土开裂与崩解 2.2.2.3 水泥石腐蚀的防止 1）合理选择水泥品种（根据侵蚀环境特点选择） 2）提高水泥石的密实程度 合理降低水灰比 使用减水剂 3）加作保护层 主要指标：细、凝、安、强，以强为主 1 、细度 意义：细度愈大，早期强度愈高、凝结速度愈块、析水量减少 过细：生产成本高、在空气中硬化收缩大、不宜保存 指标：比表面积法（m2/kg） 筛析法（80μm方孔筛上的筛余量百分率） 七、 水泥的技术指标 定义：初凝：水泥加水拌和起至水泥浆开始失去塑性所需时间（不可太短） 终凝：水泥加水拌和时起至水泥浆完全失去塑性所需时间（不可太长） 3、 体积安定性 意义：水泥浆在硬化后因体积膨胀不均匀而变形的情况 测定方法：沸煮法 压蒸法 七、 水泥的技术指标 原因：（1）熟料中的游离氧化钙和游离氧化镁 （2）石膏掺量过多 2、凝结时间 意义：强度是水泥的重要技术性质之一，也是划分水泥强度等级的主要依据。 强度等级 ※强度试验条件：水泥:标准砂＝1:3、水灰比＝0.5，试件4×4×16㎝，标准养护、测定3d与28d抗压强度与抗折强度 ※型号：早强型R和普通型（根据3d强度） ※强度等级： 硅酸盐水泥—42.5、42.5R、52.5、52.6R、62.5、62.5R 普通水泥—32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.6R 影响强度等级因素：熟料矿物 C3S、C2S越多，强度越大。 细度大，水化反应快并充分，强度高。 4.强度等级和标号 强度等级 抗压强度/ MPa 抗折强度/ MPa 3d 28d ≥3d ≥28d 42.5 ≥17.0 ≥42.5 ≥3.5 ≥6.5 42.5R ≥22.0 ≥42.5 ≥4.0 ≥6.5 52.5 ≥23.0 ≥52.5 ≥4.0 ≥7.0 52.5R ≥27.0 ≥52.5 ≥5.0 ≥7.0 62.5 ≥28.0 ≥62.5 ≥5.0 ≥8.0 62.5R ≥32.0 ≥62.5 ≥5.5 ≥8.0 硅酸盐水泥各龄期强度值（GB175-1999） 5.碱含量 水化热是水泥在水化过程中放出的热量 水化放热量越大，放热速度特快。（水化热不合格的水泥为不合格品） 水泥中的水化产物需要在一定的碱性环境下才能稳定存在,但如果水泥中的碱含量很高。当混凝土中的集料(砂和石子)含有活性SiO2时,就会发生碱一集料反应,导致混凝土不均匀膨胀破坏。 4.水化热 八、硅酸盐水泥的特性和应用 （1）水化反应快,凝结硬化快,早期强度和后期强度 （2）水化热大,结构密实,抗冻性好 （3）干缩小,耐磨 （4）抗碳化性较好 （5）耐腐蚀性能差 （6）不耐高温 九、硅酸盐水泥的储运 1）水泥存放时间不宜过长,不然强度下降很大,一般不超过3个月,6个月以后就到重新检测以后才能使用,以实测强度为准,可酌情降级使用。 2）袋装水泥堆放高度不易太高,否则容易结块,也不易取用,导致下面的水泥超过质期。 3）水泥应依次堆放,先来先用,防止一些水泥存放过久。 $$