膠凝材料學(xué)第五章 摻混合材料的硅酸鹽水泥ppt課件

1、膠凝資料學(xué)第五章 摻混合資料的硅酸鹽水泥第一節(jié) 混合資料一、混合資料的定義及分類1、定義：在消費水泥時，為改善水泥的性能，調(diào)理水泥的強度等級，而加到水泥中去的人工的和天然的礦物資料，稱為水泥的混合資料。2、種類：按性質(zhì)劃分：活性混合資料和非活性混合資料。3、活性混合資料：凡是天然的或人工礦物資料，磨成細粉，加水后本身不硬化，但在激發(fā)劑的作用下，在常溫下，不但能在空氣中，也能在水中硬化的，稱為活性混合資料。 活性混合資料有?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰、燒頁巖、沸石等。 4、非活性混合資料 凡是天然的或人工礦物資料，磨成細粉，與水泥成分不起化學(xué)作用即無化學(xué)活性或化學(xué)作用很小，在水泥中主要起填充作用

2、的，稱為非活性混合資料，如石灰石、石英砂、慢冷礦渣及各種工業(yè)廢渣等。二、活性混合資料一高爐礦渣高爐礦渣是冶煉生鐵時的副產(chǎn)品。1、粒化高爐礦渣的構(gòu)成將冶煉生鐵時構(gòu)成的熔融廢液進展急冷即可構(gòu)成主要成分為玻璃體的?；郀t礦渣。2、高爐礦渣的化學(xué)組成和礦物組成1CaO：含量為30%50%礦渣玻璃體構(gòu)造中的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整劑。其數(shù)量添加，可降低網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成離子的聚合度，對礦渣活性有利。含量過多，使熔融礦渣黏度下降，添加冷卻時的析晶才干。2Al2O3：含量為5%15%，有的高達30% 水淬后成為玻璃體。含量越高，礦渣的活性越大。當氧化鈣和氧化鋁含量都高時，礦渣的活性最大。3SiO2：普通為30%40% 氧化硅含量較高

3、時，熔融體粘度較大，冷卻時易構(gòu)成低堿高硅玻璃體，使玻璃構(gòu)造中網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成劑添加，降低礦渣活性。4MgO：普通低于15%氧化鎂普通為玻璃構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整劑，不會產(chǎn)生安定性不良的景象。氧化鎂可以添加熔融礦渣的流動性，有助于提高礦渣粒化質(zhì)量，從而提高礦渣的活性和質(zhì)量。5礦物組成慢冷礦渣中會析出鈣長石、硅酸二鈣、硅酸一鈣、鎂方柱石、鎂橄欖石等晶體。除了硅酸二鈣之外，其它晶體不具膠凝性，所以慢冷礦渣沒有活性。急冷過程中，液相黏度很快加大，晶核來不及構(gòu)成，因此構(gòu)成玻璃體構(gòu)造使急冷的?；郀t礦渣具有活性。3、?；郀t礦渣中玻璃體的構(gòu)造1礦渣玻璃體的構(gòu)成礦渣的急冷成粒過程即由熔融態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)一種無定型的固態(tài)的過程

4、。玻璃體不能陳列成為穩(wěn)定的晶體形狀，仍堅持著原有熔體的構(gòu)造特征。玻璃體的內(nèi)能較晶體相高，它有轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定晶相的傾向。所以玻璃體處于介穩(wěn)形狀。2礦渣玻璃體構(gòu)造：礦渣玻璃是以網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成離子所組成的SiO44-四面體為根本構(gòu)造單元， SiO44-之間由“橋氧銜接成空間網(wǎng)絡(luò)，而四配位的Al3+以AlO45-四面體的方式參與組成網(wǎng)絡(luò)。 Ca2+ 、 Mg2+以及六配位的Al3+等網(wǎng)絡(luò)改動離子處于網(wǎng)絡(luò)鏈條之外，但又以一定的配位形狀分布于網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中。4、礦渣的構(gòu)造與其活性的關(guān)系分為三個構(gòu)造層次1第一層次礦渣的構(gòu)造：由玻璃相和結(jié)晶相組成。構(gòu)造特征參數(shù)：玻晶比=玻璃相含量/結(jié)晶相含量該值越大，礦渣的水硬性越高。2第

5、二層次玻璃相的構(gòu)造：CaO含量差別很大特征參數(shù)：網(wǎng)絡(luò)調(diào)整劑含量/網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成劑含量。隨著該比值的提高，礦渣玻璃相的水硬性添加。3第三個層次玻璃相的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造特征參數(shù)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的聚合度，用平均橋氧數(shù)來衡量。該值越小，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造中SiO44- 、 AlO45-鏈的聚合度越低，礦渣的水硬性添加。在聚合度一樣時，參與組成網(wǎng)絡(luò)的AlO45-越多，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的穩(wěn)定性減弱，礦渣的水硬性添加。5、礦渣質(zhì)量的評定1質(zhì)量系數(shù)：K=(CaO+MgO+ Al2O3 )/( SiO2 +MnO+ TiO2 )質(zhì)量系數(shù)反映了?；郀t礦渣的構(gòu)造本質(zhì)，該值越大，網(wǎng)絡(luò)調(diào)整劑含量較高，所以礦渣活性較高。K不得小于1.2。2強度目的：R=1

6、00f/f0 (100-M)f：礦渣硅酸鹽水泥的28d抗壓強度f0：不摻礦渣的硅酸鹽水泥的28d抗壓強度M：礦渣摻入百分數(shù)R=1，礦渣無活性，R1，以為有活性。R值越大，礦渣的活性越高。二火山灰質(zhì)混合資料定義：凡天然的或人工的以氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物質(zhì)原料磨成細粉，單獨加水不硬化，但與石灰混合后，再加水拌合后，不僅能在空氣中硬化，而且能在水中繼續(xù)硬化的，稱為火山灰質(zhì)混合資料。 種類：按其成因分為兩類1、天然火山灰質(zhì)混合資料：1火山灰：火山噴發(fā)出的細粒碎屑疏松沉淀物。2凝灰?guī)r：由火山灰沉淀構(gòu)成的致密巖石。3浮石：火山噴出的巖漿在冷卻凝固過程中排出大量氣體，劇烈起泡，成為多孔海綿狀玻璃質(zhì)的

7、巖石，質(zhì)量輕能浮于水面。4硅藻土：由極微細的硅藻外殼聚集沉淀而成，外觀呈松軟多孔粉狀。2、人工火山灰質(zhì)混合資料1燒頁巖：頁巖或油巖經(jīng)煅燒或自燃而成。2燒粘土：粘土或粘土質(zhì)頁巖經(jīng)煅燒而成。3燒煤矸石：采煤時排出的低含碳量頁巖，經(jīng)煅燒或自燃后的產(chǎn)物。4煤渣：煤炭熄滅后的殘渣?；钚耘c原煤中粘土質(zhì)礦物的成分，煤的熄滅方式、溫度，煤渣中含碳量等有關(guān)。5硅灰：煉硅或硅鐵合金時排出的煙道灰。主要成分為無定外形的SiO2 ，占90%以上。顆粒極細，平均粒徑為0.1m，活性非常高。6粉煤灰：從燃煤發(fā)電廠煙道氣體中搜集的粉末，也屬于火山灰質(zhì)混合資料。主要成分為Al2O3和SiO2，按CaO含量分為低鈣粉煤灰5且2

8、0礦渣水泥P.S.A50且8020且50P.S.B30且5050且70火山灰水泥P.P60且8020且40粉煤灰水泥P.F60且8020且40復(fù)合水泥P.C50且8020且50 組成特點： 一樣點：硅酸鹽水泥熟料、適量石膏 不同點：摻有不同種類和數(shù)量的混合資料 二、水化硬化過程 1、水化反響過程： 摻混合資料的硅酸鹽水泥中熟料礦物較少，而活性混合資料較多，所以其水化硬化過程較為復(fù)雜。就部分而言，其水化反響是分兩步進展的。 拌水后，首先是熟料礦物、石膏與水作用，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、氫氧化鈣、水化硫鋁酸鈣等。這個過程以及水化產(chǎn)物與純硅酸鹽水泥是一樣的。 隨后熟料礦物水化生成的Ca(OH)2

9、成為堿性激發(fā)劑，與活性混合資料中的活性Al2O3和活性SiO2發(fā)生反響，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。水泥中所含的石膏那么作為硫酸鹽激發(fā)劑，生成水化硫鋁酸鈣。 水泥熟料礦物水化后的產(chǎn)物又與活性氧化物進展反響，生成新的水化產(chǎn)物的反響，稱為二次反響或二次水化反響。 2、水化反響的特征及意義 1將硅酸鹽水泥和摻混合資料硅酸鹽水泥水化生成C-S-H的反響進展對比： 快硅酸鹽水泥：CS+H C-S-H+CH摻混合資料的硅酸鹽水泥： 慢活性資料+CH+H C-S-H2反響特征及意義：第一：反響速度緩慢，因此放熱速度和強度開展也較慢。第二：反響耗費CH而不是生成CH，這對于酸性環(huán)境中水泥石的耐久性有重要意義。

10、第三：活性產(chǎn)物可以有效地填充毛細孔，改善系統(tǒng)的強度和抗?jié)B性。 與硅酸鹽水泥漿體相比，可以看出，由于活性反響，毛細孔或者已被消除，或者尺寸減??；同時，CH 晶體也被添加的低密度C-S-H取代。水化良好的火山灰水泥漿體表示圖三、摻混合資料硅酸鹽水泥的性質(zhì)一共性1、早期凝結(jié)硬化慢，水化熱少。由于熟料含量少，所以硅酸三鈣和鋁酸三鈣含量相對減少，而且水化過程又較慢，因此其水化熱普通都比普通水泥小得多。隨著火山灰含量增大，水化熱減少。適用于大體積混凝土 中。水泥中火山灰含量，%水化熱2、早期強度低，后期強度增長快 。早期強度低，后期增長快。隨著火山灰含量的添加，強度下降。適宜蒸汽養(yǎng)護等濕熱處置方式礦渣水泥

11、與普通水泥強度增長情礦渣水泥與普通水泥強度增長情況的比較況的比較1普通水泥普通水泥 2礦渣水泥礦渣水泥 3粒化高爐礦渣?；郀t礦渣不同摻量礦渣和硅酸鹽水泥比較 摻混合資料硅酸鹽水泥中熟料礦物較少，而活性混合資料中的活性氧化硅、活性氧化鋁與氫氧化鈣、石膏的作用在常溫下進展緩慢，故它們的凝結(jié)硬化稍慢，早期3d、7d強度較低。 但在硬化后期28d以后，由于水化硅酸鈣凝膠數(shù)量增多，使水泥石強度不斷增長，最后甚至超越同強度等級的普通硅酸鹽水泥的強度。3、具有較高的抗侵蝕才干，抗碳化才干差。 氫氧化鈣含量氫氧化鈣含量以CaO計 水化初期，隨著養(yǎng)護時間的延伸，熟料礦物不斷水化，使水泥漿體中氫氧化鈣含量添加。

12、又由于，其中熟料礦物含量減少，所以在一樣時間時，氫氧化鈣的含量較少。 以后，隨著活性反響的進展，氫氧化鈣的含量開場下降。最終使其水泥石中氫氧化鈣含量遠遠低于硅酸鹽水泥石中的，所以具有較好高的抗侵蝕性能。 隨著礦渣含量的添加，礦渣水泥漿體中氫氧化鈣含量下降。二特性1、礦渣水泥1耐熱性好：適宜配制耐熱混凝土。2抗?jié)B性、抗凍性及抗干濕交替作用的才干差。由于礦渣有鋒利棱角，其規(guī)范稠度需水量較大，而其保水性較差，泌水性大，易構(gòu)成毛細管道或粗大孔隙，降低混凝土的密實性和均勻性，同時干縮性較大，易構(gòu)成裂痕。不適用于受凍或干濕交替的建筑部位。2、火山灰水泥1抗裂性、抗凍性差火山灰質(zhì)混合資料是多孔性物質(zhì)，內(nèi)比外

13、表積大，需水量大，呵斥水泥石中有較多的游離水分，這些水分在枯燥環(huán)境中蒸發(fā)而引起水泥石的收縮，因此在干熱條件下會產(chǎn)生起粉景象；同時在水泥石中產(chǎn)生連通的毛細孔，降低抗凍性。不適用于枯燥環(huán)境。2抗?jié)B性好。在潮濕環(huán)境下，火山灰質(zhì)混合資料會吸收石灰而產(chǎn)生膨脹膠化作用，使水泥石構(gòu)造致密，火山灰水泥在潮濕條件下有較高的密實度和抗?jié)B性。適用于水中、地下及潮濕環(huán)境中。 火山灰摻量為10%、20%和30%時水泥水化28d、90d和1年時的孔徑分布。火山灰摻量為20%和30%時，水化1年后沒有發(fā)現(xiàn)大于100nm的孔。這些水泥的抗?jié)B性較好。3、粉煤灰水泥1需水量少，泌水性小，和易性好。粉煤灰水泥這一優(yōu)點主要得益于粉煤灰的顆粒形狀效應(yīng)。粉煤灰中含有大量致密的球形玻璃體顆粒，比外表積小，對水的吸附才干小，所以需水量少，而且微珠顆粒具有良好的保水才干，減少泌水景象的效果尤其明顯。2干縮性小，抗裂性好。粉煤灰水泥的需水量少，因此干縮性小。水泥的抗裂性能與其干縮性能、抗拉強度親密相關(guān)。干縮越小，抗拉強度越高，產(chǎn)生裂痕的時機越少，抗裂性能越好。3抗凍性差。 由于粉煤灰的玻璃體構(gòu)造致密，相比而言，粉煤灰的活性比礦渣、火山灰的活性稍差。在性能上與硅酸鹽水泥相比在性能上與硅酸鹽水泥相比名名稱稱凝結(jié)凝結(jié)速度速度