土木工程材料建工课件水泥.ppt

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1、土木工程材料BuildingandConstructionMaterial土木与交通工程学院材料工程系北京建筑工程学院凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，通称水泥（cement）。水泥的定义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（黄河支流渭水之畔，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

2、，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。水泥按其用途和性能分类通用水泥：用于大量土木建筑工程一般用途的水泥，如硅酸盐水泥、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、复合硅酸盐水泥等。专用水泥：指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥特性水泥：某种性能比较突出的一类水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力铝酸盐水泥等。水泥按组成分类硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥硫酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥磷酸盐系水泥等目前，水泥

3、品种已达100余种，其中硅酸盐系水泥用途最广，本章即重点介绍。4.1硅酸盐水泥（波特兰水泥）硅酸盐水泥为什么又叫波特兰水泥?19世纪初期（1810-1825年），英国人Aspdin用人工配合原料，再经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料。这种胶凝材料凝结后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰岛出产的石灰石相似，故称之为波特兰水泥，我国称为硅酸盐水泥。PortlandCement√SilicateCement×通用硅酸盐水泥（GB175-2007）（commonportlandcement）以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏，及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按照混

4、合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。硅酸盐水泥熟料：由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。硅酸盐水泥的构成和类别硅酸盐水泥=水泥熟料+石膏+混合材PⅠ（Ⅰ型硅酸盐水泥）=硅酸盐水泥熟料+石膏+OPⅡ（Ⅱ型硅酸盐水泥）=硅酸盐水泥熟料+石膏+5%石灰石或粒状高炉矿渣4.1.1硅酸盐水泥生产及熟料矿物组成（1）硅酸盐水泥的生产过程可以概括为“两磨一烧”。硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃石膏石膏水

5、泥生料熟料混合材粉磨煅烧粉磨调节原料（铁矿石）（2）熟料的矿物组成名称分子式简写含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S37~60%硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37%铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15%铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18%次要成分：游离氧化钙、游离氧化镁、碱<10%各熟料矿物单独与水作用的性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度28d水化放热量强度干燥、收缩抗腐蚀能力快多高较大较差慢少早期低、后期高小好最快最多低最大最差快多低小最好熟料单矿物水化程度(%)3天7天28天3月6月C3A71.876.47

6、9.788.390.8C3S33.242.365.592.293.1C4AF64.366.068.886.589.4C2S6.79.610.327.027.44.1.2硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化①2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2C-S-H凝胶②2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2C-S-H凝胶③3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O水化铝酸三钙立方晶体④4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H

7、2O+CaOFe2O3H2O水化铁酸一钙C3A在水泥中的实际水化情况:为Ca(OH)2饱和溶液3CaOAl2O3+Ca(OH)2+12H2O=4CaOAl2O313H2O水化极快，无强度，瞬时凝结—速凝或急凝。有石膏存在时（起缓凝作用）：4CaOAl2O313H2O+3(CaSO42H2O)+14H2O=3CaOAl2O33CaSO432H2O+Ca(OH)2高硫型水化硫铝酸钙（Aft)，即钙矾石，为针状晶体，包围熟料颗粒，形成“保护膜”，延缓水化。当石膏耗尽，而且3CaOAl2O3量较多时：3CaOAl2O33CaSO432H

8、2O+2（3CaOAl2O3）+4H2O=3（3C