《建筑材料》第七次課第四章

《土木工程材料》

第四章水泥第四章水泥4.1水泥概述4.2硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥4.3摻大量混合材料的硅酸鹽水泥水泥是能與水發(fā)生物理化學(xué)作用，使其由可塑性漿體硬化成堅(jiān)硬的人造石材的一種粉末狀水硬性膠凝材料。它是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅(jiān)固耐久，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國(guó)防等工程。水泥的種類繁多，目前生產(chǎn)和使用的水泥品種已達(dá)200余種。水泥分類硅酸鹽系水泥鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鹽系水泥鐵鋁酸鹽水泥少熟料或無熟料水泥(2)按性能和用途分類通用水泥專用水泥特性水泥⑴按化學(xué)成分??盡管水泥的品種很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸鹽水泥。所以，在學(xué)習(xí)這一章的內(nèi)容時(shí)，以硅酸鹽水泥的內(nèi)容為基礎(chǔ)，主要學(xué)習(xí)硅酸鹽水泥的組成、技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用等知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)其它摻混合材料的硅酸鹽水泥等內(nèi)容。素有“建筑工業(yè)的糧食”之稱。4.1水泥概述本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解水泥的生產(chǎn)工藝，掌握水泥的生產(chǎn)原料及其四大熟料的組成。掌握水泥熟料水化的特點(diǎn)及其產(chǎn)物的組成。4.1水泥概述4.1.1、水泥的發(fā)展過程cement一詞由拉丁文caementum發(fā)展而來，是碎石及片石的意思。水泥的歷史可追溯到古羅馬人在建筑工程中使用的石灰和火山灰的混合物。1796年英國(guó)人J.帕克用泥灰?guī)r燒制一種棕色水泥，稱羅馬水泥或天然水泥。1824年英國(guó)人J.阿斯普丁用石灰石和粘土燒制成水泥，硬化后的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似，被命名為波特蘭水泥，并取得了專利權(quán)。

中國(guó)水泥行業(yè)將進(jìn)入“三國(guó)時(shí)代”中國(guó)建材（中聯(lián)水泥、南方水泥、北方水泥）中國(guó)中材（天山水泥、賽馬實(shí)業(yè)、中材水泥）海螺水泥海螺集團(tuán)：規(guī)模大、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)

公司產(chǎn)銷量已連續(xù)11年位居全國(guó)第一，是目前亞洲最大的水泥、熟料供應(yīng)商。長(zhǎng)期、廣泛應(yīng)用于舉世矚目的標(biāo)志性工程，如：上海東方明珠電視塔、上海磁懸浮列車（軌道梁）、連云港田灣核電站、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、海滄大橋、杭州灣跨海大橋等工程。同時(shí)，產(chǎn)品現(xiàn)已出口美國(guó)、歐洲、非洲、亞洲等二十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。海螺水泥：中國(guó)建材集團(tuán)團(tuán)：勇于嘗試試，重組深得得民心中國(guó)中材集團(tuán)團(tuán)：要做北方方最大的水泥泥企業(yè)水泥具有以下下優(yōu)點(diǎn)，因此此，在土木工工程領(lǐng)域得到到廣泛的應(yīng)用用。多樣性低成本可塑性工藝簡(jiǎn)單耐久性與鋼筋粘結(jié)性好水硬性水泥的優(yōu)點(diǎn)4.1.2硅硅酸鹽系水泥泥的生產(chǎn)硅酸鹽水泥的的生產(chǎn)工藝概概述（1）生產(chǎn)工工藝兩磨一燒——生料制備備、熟料煅燒燒和水泥粉磨磨三個(gè)過程（2）生產(chǎn)原原料石灰石質(zhì)原料料——石灰石石、白堊等粘土質(zhì)原料———粘土、頁頁巖等校正原料（少少量）——鐵鐵粉SiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3CaO4.1.3硅硅酸鹽水泥的的組成材料1.硅酸鹽水水泥熟料注意水泥中的其它它成分：原因：煅燒水泥中反反應(yīng)：危害：影響水泥體積安定性石灰石質(zhì)原料料富含潛在危害非常常嚴(yán)重2.石膏石膏是硅酸鹽鹽水泥中必不不可少的組成成材料，主要要作用是調(diào)節(jié)節(jié)水泥的凝結(jié)結(jié)時(shí)間，常采采用天然的或或合成的二水水石膏，也可可用含有二水水石膏的化工工廢渣。3.混合材料料是硅酸鹽系水水泥生產(chǎn)中經(jīng)經(jīng)常采用的組組成材料，按按其性能不同同，可分為活活性與非活性性兩大類。活性類：?；郀t礦渣、、火山灰質(zhì)材材料（沸石、、火山灰）、、粉煤灰及燒燒煤矸石等；；非活性類：石石灰石、石英英砂、鋼渣、、慢冷礦渣等等。4.2硅酸鹽鹽水泥和普通通硅酸鹽水泥泥4.2.1硅硅酸鹽水泥的的定義按《硅酸鹽水水泥、普通硅硅酸鹽水泥》》規(guī)定：凡由由硅酸鹽水泥泥熟料、0～～5％的石灰灰石或?；吒郀t礦渣、適適量石膏磨細(xì)細(xì)制成的水硬硬性膠凝材料料，稱為硅酸酸鹽水泥（國(guó)國(guó)外通稱波特特蘭水泥）。。當(dāng)硅酸鹽水水泥中不摻混合材料料時(shí)，稱為Ⅰ型型硅酸鹽水泥泥，代號(hào)P.Ⅰ。當(dāng)硅酸鹽水水泥中混合材料摻量量不超過5%時(shí)，稱為Ⅱ型型硅酸鹽水泥泥，代號(hào)P.Ⅱ。4.2.2硅硅酸鹽水泥的的水化和凝結(jié)結(jié)硬化1.硅酸鹽水水泥的水化水泥顆粒與水水接觸時(shí)，其其表面的熟料料礦物立即與與水發(fā)生水解解或水化作用用，生成新的的水化產(chǎn)物并并放出一定熱熱量的過程。。（1））硅酸酸三鈣鈣水化化生成成水化化硅酸酸鈣凝凝膠和和氫氧氧化鈣鈣晶體體。該水化化反應(yīng)應(yīng)的速速度快快，形形成早早期強(qiáng)強(qiáng)度并并生成成早期期水化化熱。。

3CaO·SiO2+H2O

CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（2））硅酸酸二鈣鈣水化化生成成水化化硅酸酸鈣凝凝膠和和氫氧氧化鈣鈣晶體體。該水化化反應(yīng)應(yīng)的速速度慢慢，對(duì)對(duì)后期期齡期期混凝凝土強(qiáng)強(qiáng)度的的發(fā)展展起關(guān)關(guān)鍵作作用。。水化化熱釋釋放緩緩慢。。

2CaO·SiO2+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（3））鋁酸酸三鈣鈣水化化生成成水化化鋁酸酸鈣晶晶體。。該水化化反應(yīng)應(yīng)速度度極快快，并并且釋釋放出出大量量的如果不控制鋁酸三鈣的反應(yīng)速度，將產(chǎn)生閃凝現(xiàn)象，水泥將無法正常使用。通常通過在水泥中摻有適量石膏，可以避免上述問題的發(fā)生。3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O緩凝機(jī)機(jī)理：：石膏與與水化化鋁酸酸鈣反反應(yīng)生生成水化硫硫鋁酸酸鈣針針狀晶晶體（（鈣礬礬石））。該晶體體難溶溶，包包裹在在水泥泥熟料料的表表面上上，形形成保保護(hù)膜膜，阻阻礙水水分進(jìn)進(jìn)入水水泥內(nèi)內(nèi)部，，使水水化反反應(yīng)延延緩下下降，，從而而避免免了純純水泥泥熟料料水化化產(chǎn)生生閃凝凝現(xiàn)象象。所以，，石膏膏在水水泥中中起調(diào)調(diào)節(jié)凝凝結(jié)時(shí)時(shí)間的的作用用。為什么么石膏膏用量量不能能過多多？這這個(gè)問問題將將通過過水泥泥石腐腐蝕的的學(xué)習(xí)習(xí)得到到答案案。

3CaO·Al2O3·6H2O+H2O+CaSO4·2H2O3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O

鈣礬石石膏調(diào)調(diào)節(jié)凝凝結(jié)時(shí)時(shí)間的的原理理（4））鐵鋁鋁酸四四鈣水水化生生成水水化鋁鋁酸鈣鈣晶體體和水水化鐵鐵酸鈣鈣凝膠膠該水化化反應(yīng)應(yīng)的速速度較較快，，僅次次于鋁鋁酸三三鈣，，水化化放熱熱量均均屬中中等。。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O對(duì)水泥泥強(qiáng)度度的影影響：：抗壓強(qiáng)強(qiáng)度值值較低低，但但抗折折強(qiáng)度度相對(duì)對(duì)較高高，所所以提提高鐵鋁酸酸四鈣鈣的含量量，可可降低低水泥泥的脆脆性。。因而而，抗抗沖擊擊性好好。總結(jié)礦礦物組組成性性質(zhì)礦物種類硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣縮寫C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化熱多少最多較多強(qiáng)度高早低后高低低抗腐蝕性中好差極好收縮中較大大小水化硅硅酸鈣鈣(70%)氫氧化化鈣(20%)水化鋁鋁酸鈣鈣水化鐵鐵酸鈣鈣水化硫硫鋁酸酸鈣水化產(chǎn)產(chǎn)物水泥熟熟料水水化后后的主主要水水化產(chǎn)產(chǎn)物有有：思考題題現(xiàn)有甲甲、乙乙兩水水泥廠廠生產(chǎn)產(chǎn)的硅硅酸鹽鹽水泥泥熟料料，其其礦物物成分分如下下：若用上上述熟熟料分分別制制成硅硅酸鹽鹽水泥泥，試試估計(jì)計(jì)它們們的強(qiáng)強(qiáng)度發(fā)發(fā)展速速度、、水化化熱、、28d齡齡期強(qiáng)強(qiáng)度有有何差差異？？生產(chǎn)廠C3S（%）C2S（%）C3A（%）C4AF（%）甲55201015乙42297221）C3S在最最初四四個(gè)星星期內(nèi)內(nèi)強(qiáng)度度發(fā)展展迅速速，它它實(shí)際際上決決定著著硅酸酸鹽水水泥四四個(gè)星星期以以內(nèi)的的強(qiáng)度度；C3S的水水化熱熱較多多，其其含量量也最最多，，故它它放出出的熱熱量最最多。。2））C2S的的硬化化速度度慢，，在大大約4個(gè)星星期后后才發(fā)發(fā)揮其其強(qiáng)度度作用用，約約一年年左右右達(dá)到到C3S四四個(gè)星星期的的發(fā)揮揮程度度；而而其水水化熱熱少。。3）C3A硬化化速度度最快快，但但強(qiáng)度度低，，其對(duì)對(duì)硅酸酸鹽水水泥在在1～～3d或或稍長(zhǎng)長(zhǎng)的時(shí)時(shí)間內(nèi)內(nèi)的強(qiáng)強(qiáng)度起起到一一定作作用；；C3A的的水化化熱多多。4））C4AF的硬硬化速速度也也較快快，但但強(qiáng)度度低，，其對(duì)對(duì)硅酸酸鹽水水泥的的強(qiáng)度度貢獻(xiàn)獻(xiàn)小；；其水水化熱熱屬中中等。。5）由上上表可知知甲廠硅硅酸鹽水水泥熟料料配制的的硅酸鹽鹽水泥的的強(qiáng)度發(fā)發(fā)展速度度、水化化熱、28d時(shí)時(shí)的強(qiáng)強(qiáng)度均高高于由乙乙廠的硅硅酸鹽水水泥。習(xí)題硅酸鹽水水泥熟料料的主要要礦物成成分有、_、___和_。硅酸鹽水水泥的主主要水化化產(chǎn)物有有___、___、___和___。硅酸鹽水水泥熟料料中，___凝結(jié)硬硬化后強(qiáng)強(qiáng)度最高高，__水化速度度最快，，__水化放熱熱量最高高，___干縮