土木工程材料-水泥生产和水化

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1、第三章水泥水泥的生产和原材料水泥的矿物组成及作用水泥的水化产物通用水泥的特性和应用其它水泥的特性和应用水硬性胶凝材料按化学成分:硅酸盐水泥,铝酸盐水泥,硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥(三系)按用途分:硅酸盐水泥通用水泥专用水泥特性水泥§3-1硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥一.硅酸盐水泥的生产石灰石粘土生料熟料水泥铁矿石石膏磨细煅烧1450°C磨细调节凝结时间生产工艺:二磨一烧回转窑加热窑灰生料温度二.定义硅酸盐水泥:熟料+石膏+(0%--5%)石灰石或高炉矿渣I型,P.III型,P.II6%-15%混合材活性非活性(不超过10%)窑灰(不超过5%)普通水泥三.硅酸盐水泥的矿物组成主要矿物

2、硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36%--60%硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15%--17%铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A5%--15%铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10%--18%次要矿物游离氧化钙f-CaO游离氧化镁f-MgO含碱矿物及玻璃体K2O,Na2O四。硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）水化C3SC2SC3AC4AF+H2O放热C3S2H3+Ca（OH）2（3CaO·2SiO·3H2O）C3S2H3+Ca（OH）2C3AH6CFH+C3AH63CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O（高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石））（1.5倍体积膨胀,针

3、状晶体,水泥杆菌)石膏消耗完+CaSO43CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O低硫型水化硫铝酸钙探究式学习:1.水泥水化产物显微结构分析显微结构分析手段X-ray方法透射式电子显微镜扫描电子显微镜参考文献:《建筑材料物相研究基础》C—S—HC—S—H并不是完全无定形物质，而是由大小为0.1μm到1μm的细微晶粒组成的近程有序远程无序凝胶。在水泥刚开始水化的几个小时之内，由于以无定形为主，水化物形貌不易分辨；在龄期很长的成熟水泥浆体中，则由于结构致密，往往也不易分辨明显的水化物形态。在标准条件下养护三天以上时，就很容易看到各种形态的C—S—H。S.Daimond显微镜观察

4、，把C—S—H分成四个类型，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型Ⅰ型C—S—H为纤维状凝胶粒子，表现为针状、刺状、草状、卷箔状等。早期从水泥颗粒伸展出去。长0.5—2μm，宽＜0.2μm。有的末端有分叉，但越长分叉越少。在较大水灰比的浆体中可见.Ⅱ型为网络状C—S—H，末端不分叉而搭接成三维空间网.Ⅲ型为不规则等大粒子状.Ⅳ型C—S—H为从熟料颗粒原始周界向内部生长的C—S—H探究式学习:1.水泥水化产物显微结构分析钙矾石晶体铝相水化产物反应能力(水化速率)：C3A>C4AF>C3S>C2S放热反应:水化热--3天内(大部分)(初期)水化热大小,放热速率C3A>C3S>C4AF>C2S(二)凝

5、结硬化过程最后产物:水泥石(凝胶体,晶体),未水化颗粒内核,毛细孔(100-1000A)初期中期后期(三)影响水泥凝结硬化的主要因素1.熟料矿物组成的影响强度龄期(d)C2SC3AC4AFC3S(三)影响水泥凝结硬化的主要因素2.水泥细度的影响(7--200um)3.拌合加水量的影响化学结合水约23%,水灰比water/cement强度w/c4.养护温度和湿度的影响标准养护条件202ºC,>90%T1T2T1>T2强度龄期5.养护龄期的影响3--14d强度增长较快,28d后增长较慢6.调凝外加剂的影响C3SS3A促凝剂缓凝剂7.水泥受潮与久存缓慢水化与碳化.表面.结快,轻微结

6、快(压碎或重磨)