建筑材料课件第04章-水泥.ppt

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1、第04章水泥水泥的起源最早采用具有水硬性胶凝材料制备混凝土的是中国人，而不是多少年来一直误认为的古罗马人。据甘肃省考古研究所于1980年和1983年考察，在该省秦安县的大地湾（西安以西约600公里处）先后发掘出两个大型住宅遗址，该遗址的地坪系用混凝土建造，经测算距今已有5千年，相当于“新石器时代”。从大地湾发掘出的混凝土是用水硬性的水泥所制成。这种水泥以礓石——一种富含碳酸钙的粘土为原料煅烧而成。古罗马水泥：用含有一定比例粘土成分的石灰石煅烧而成，如古罗马“庞贝”城遗址。PortlandCement：1824年，英国泥瓦工约瑟夫

2、.阿斯普丁（JosephAspdin）申报波特兰水泥专利：把粘土和焙烧过的石灰石混合，经煅烧至二氧化碳释放，将所得到的产物磨细成粉末。由于它硬化后外观象波特兰的石头，就起名为波特兰水泥。庞贝遗址目前，世界上水泥的品种已达200多种。解放后，我国水泥产量快速上升，1985年我国水泥产量已跃居世界第一位，品种亦达70多种。现在已有100余种。我国水泥品种虽然很多，但大量使用的是五大品种水泥：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4.1硅酸盐水泥4.1.1硅酸盐水泥的生产和基本组成1.硅酸盐水泥的定义

3、与分类根据GB175－1999，凡是由硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型：I型硅酸盐水泥：不掺混合材料，代号P•I。II型硅酸盐水泥：在硅酸盐水泥粉磨时掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣，代号P•II。2.硅酸盐水泥的原料和生产原料主要有：石灰质原料（如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙）和粘土质原料（如粘土、页岩等，主要提供氧化硅及氧化铝与氧化铁），还有少量辅助原料，如铁矿石。硅酸盐水泥的生产工艺概括起来就是“二磨

4、一烧”，如图所示：从窑内出来的水泥熟料经冷却后加入3～5％石膏(控制水泥中SO3≤3.5％)，在磨机内研细，制成硅酸盐水泥。加入石膏的目的是调节水泥的凝结时间，使之不发生急凝现象。水泥粉常用纸袋包装，但近年来已大量改用散装船、散装车输送，提高了装运效率，降低了成本。3.硅酸盐水泥的化学和矿物组成熟料的化学成分见表4.2①硅酸三钙(简称C3S)——3CaO·SiO2，含量36～60%。②硅酸二钙(简称C2S)——2CaO·SiO2，含量15～37%。③铝酸三钙(简称C3A)——3CaO·Al2O3，含量7%～15%。④铁铝酸四钙(

5、简称C4AF)——4CaO·Al2O3·Fe2O3，含量10%～18%。前两种矿物称硅酸盐矿物，一般占总量的75～82%。后两种矿物称溶剂矿物，一般占总量的18％～25％。还含有少量的游离氧化钙和游离氧化镁及少量的碱(氧化钠和氧化钾)。4.1.2硅酸盐水泥的水化硬化1.硅酸盐水泥熟料矿物的水化(1)硅酸三钙硅酸三钙与水作用时，反应较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙（C-S-H凝胶）及氢氧化钙：2C3S+6H2O=C3S2H3+3CH水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚而成为凝胶。氢氧化钙呈六方板状晶体析出。1

6、4ConstructionMaterialsC-S-H水化硅酸钙凝胶CHCrystal氢氧化钙晶体电镜下的水泥水化产物图(2)硅酸二钙硅酸二钙与水作用时，反应慢，水化放热小，生成水化硅酸钙，也有氢氧化钙析出：2C2S+4H2O=C3S2H3+CH所形成的水化硅酸钙在C/S和形貌方面与C3S水化生成的都无大区别，故也称为C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S的少，结晶却粗大些。(3)铝酸三钙铝酸三钙与水作用时，反应极快，水化放热甚大，生成水化铝酸三钙（水石榴石）：C3A+6H2O=C3AH6水化铝酸三钙为立方晶体，它易溶于水。(4)

7、铁铝酸四钙铁铝酸四钙为水作用时，反应也较快，水化放热中等，生成水化铝酸三钙及水化铁酸钙：C4AF+7H2O=C3AH6+CFH为调节水泥凝结时间而掺入的少量石膏，与水化铝酸钙作用，生成水化硫铝酸钙，也称钙矾石：3CaO•Al2O3•6H2O+3(CaSO4•2H2O)+19H2O=3CaO•Al2O3•3CaSO4•+31H2O在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石，常用AFt表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。水泥

8、浆扫描电镜照片（7d龄期）C-S-H钙矾石硅酸盐水泥主要水化产物有：水化硅酸钙凝胶、水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体、水化硫铝酸钙晶体。在完全水化的水泥中：水化硅酸钙约占70%氢氧化钙约占20%水化铝酸钙约占3％钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙约占7%各种