《建筑材料》第七次课第四章

《土木工程材料》

第四章水泥第四章水泥4.1水泥概述4.2硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥4.3掺大量混合材料的硅酸盐水泥水泥是能与水发生物理化学作用，使其由可塑性浆体硬化成坚硬的人造石材的一种粉末状水硬性胶凝材料。它是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。水泥的种类繁多，目前生产和使用的水泥品种已达200余种。水泥分类硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥铁铝酸盐水泥少熟料或无熟料水泥(2)按性能和用途分类通用水泥专用水泥特性水泥⑴按化学成分∆∆尽管水泥的品种很多，但是，工程中90%以上使用的是硅酸盐水泥。所以，在学习这一章的内容时，以硅酸盐水泥的内容为基础，主要学习硅酸盐水泥的组成、技术性质及应用等知识。在此基础上，再学习其它掺混合材料的硅酸盐水泥等内容。素有“建筑工业的粮食”之称。4.1水泥概述本次课学习目标：了解水泥的生产工艺，掌握水泥的生产原料及其四大熟料的组成。掌握水泥熟料水化的特点及其产物的组成。4.1水泥概述4.1.1、水泥的发展过程cement一词由拉丁文caementum发展而来，是碎石及片石的意思。水泥的历史可追溯到古罗马人在建筑工程中使用的石灰和火山灰的混合物。1796年英国人J.帕克用泥灰岩烧制一种棕色水泥，称罗马水泥或天然水泥。1824年英国人J.阿斯普丁用石灰石和粘土烧制成水泥，硬化后的颜色与英格兰岛上波特兰地方用于建筑的石头相似，被命名为波特兰水泥，并取得了专利权。

中国水泥行业将进入“三国时代”中国建材（中联水泥、南方水泥、北方水泥）中国中材（天山水泥、赛马实业、中材水泥）海螺水泥海螺集团：规模大、竞争力强

公司产销量已连续11年位居全国第一，是目前亚洲最大的水泥、熟料供应商。长期、广泛应用于举世瞩目的标志性工程，如：上海东方明珠电视塔、上海磁悬浮列车（轨道梁）、连云港田湾核电站、浦东国际机场、海沧大桥、杭州湾跨海大桥等工程。同时，产品现已出口美国、欧洲、非洲、亚洲等二十多个国家和地区。海螺水泥：中国建材集团：勇于尝试，重组深得民心中国中材集团：要做北方最大的水泥企业水泥具有以下优点，因此，在土木工程领域得到广泛的应用。多样性低成本可塑性工艺简单耐久性与钢筋粘结性好水硬性水泥的优点4.1.2硅酸盐系水泥的生产

硅酸盐水泥的生产工艺概述（1）生产工艺

两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程（2）生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉SiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3CaO4.1.3硅酸盐水泥的组成材料1.硅酸盐水泥熟料注意水泥中的其它成分：原因：煅烧水泥中反应：危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含潜在危害非常严重2.石膏石膏是硅酸盐水泥中必不可少的组成材料，主要作用是调节水泥的凝结时间，常采用天然的或合成的二水石膏，也可用含有二水石膏的化工废渣。3.混合材料是硅酸盐系水泥生产中经常采用的组成材料，按其性能不同，可分为活性与非活性两大类。活性类：粒化高炉矿渣、火山灰质材料（沸石、火山灰）、粉煤灰及烧煤矸石等；非活性类：石灰石、石英砂、钢渣、慢冷矿渣等。4.2硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥4.2.1硅酸盐水泥的定义按《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》规定：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5％的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（国外通称波特兰水泥）。当硅酸盐水泥中不掺混合材料时，称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅰ。当硅酸盐水泥中混合材料掺量不超过5%时，称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.Ⅱ。4.2.2硅酸盐水泥的水化和凝结硬化1.硅酸盐水泥的水化水泥颗粒与水接触时，其表面的熟料矿物立即与水发生水解或水化作用，生成新的水化产物并放出一定热量的过程。（1）硅酸三钙水化生成水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙晶体。该水化反应的速度快，形成早期强度并生成早期水化热。

3CaO·SiO2+H2O

CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（2）叼硅酸二抓钙水化而生成水齐化硅酸部钙凝胶集和氢氧尿化钙晶胶体。该水化窃反应的压速度慢绿，对后棚期龄期料混凝土攻强度的篮发展起淋关键作循用。水菜化热释末放缓慢醋。

2CaO·SiO2+H2O3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（3）制铝酸三幸钙水化出生成水讨化铝酸犁钙晶体哨。该水化伶反应速熟度极快剥，并且宵释放出田大量的累热量。如果不档控制铝拾酸三钙救的反应爹速度，壮将产生覆闪凝现纯象，水笨泥将无馒法正常散使用。通常通侵过在水甩泥中掺辟有适量钟石膏，耳可以避锹免上述列问题的胖发生。3CaO·Al2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O缓凝机御理：石膏与水工化铝酸钙箭反应生成水化硫础铝酸钙禁针状晶荐体（钙道矾石）旅。该晶体购难溶，另包裹在痒水泥熟悼料的表凤面上，臣形成保伴护膜，牺阻碍水柜分进入高水泥内希部，使蚊水化反骄应延缓依下降，软从而避龙免了纯糊水泥熟侦料水化秀产生闪垮凝现象典。所以，需石膏在塌水泥中盏起调节骗凝结时需间的作泛用。为什么异石膏用北量不能贫过多？随这个问沿题将通查过水泥蜂石腐蚀乳的学习丝式得到答抹案。

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

钙矾石石膏调缴节凝结昨时间的摧原理（4）铁延铝酸四钙享水化生成仇水化铝酸粱钙晶体和碧水化铁酸烦钙凝胶该水化反痕应的速度锁较快，仅岩次于铝酸肆三钙，水铲化放热量绿均属中等厦。4CaO·Al2O3·Fe2O3+H2O3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O对水泥秃强度的额影响：抗压强度价值较低，绞但抗折强拜度相对较米高，所以喂提高铁铝酸四要钙的含量皇，可降呆低水泥吧的脆性易。因而则，抗冲柳击性好赏。总结矿物鞋组成性质矿物种类硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙缩写C3SC2SC3AC4AF含量（%）37-6015-377-1510-18水化速度快慢最快快水化热多少最多较多强度高早低后高低低抗腐蚀性中好差极好收缩中较大大小水化硅尘酸钙(贡70%雅)氢氧化钙绑(20气%)水化铝酸隆钙水化铁尝酸钙水化硫铝拉酸钙水化产物水泥熟料闭水化后的倍主要水化墙产物有：思考题现有甲咏、乙两祸水泥厂冷生产的百硅酸盐千水泥熟喘料，其隆矿物成喝分如下神：若用上述译熟料分别敌制成硅酸暗盐水泥，侍试估计它鹅们的强度独发展速度顺、水化热妙、28d述龄期强度间有何差异氧？生产厂C3S（%）C2S（%）C3A（%）C4AF（%）甲55201015乙42297221）C3也S在最初昆四个星期切内强度发台展迅速，奸它实际上源决定着硅轻酸盐水泥肺四个星期秋以内的强患度；C3军S的水化锦热较多，细其含量也廊最多，故牵它放出的维热量最多侵。碍2）C跨2S的硬议化速度慢喂，在大约件4个星期恢后才发挥愈其强度作往用，约一步年左右达弃到C3S洪四个星期帽的发挥程殖度；而其笋水化热少过。怠3）C3树A硬化速惰度最快，乞但强度低者，其对硅箩酸盐水泥壶在1～3仍d或稍构长的时间统内的强度范起到一定检作用；C架3A的水滚化热多。榜4牺）C4A忽F的硬化养速度也较期快，但强矩度低，其退对硅酸盐雄水泥的强该度贡献小叠；其水化院热属中等睛。5）由上争表可知甲撤厂硅酸盐司水泥熟料印配制的硅暗酸盐水泥塞的强度发匠展速度、都水化热、猾28d补时的强度敞均高于由豪乙厂的硅故酸盐水泥仙。习题硅酸盐医水泥熟娘料的主勒要矿物回成分有、_、___和_。硅酸盐翼水泥的询主要水舒化产物率有___、_贿__、_倾__和___。硅酸盐水俊泥熟料中疗，___凝结钳硬化后腔强度最抚高，_悟_水化速度亮最快，_腿_水化放风热量最载高，_暴__干缩性翻最大。硅酸盐水诱泥熟料中愚对强度贡主献最大的怎是___愤。为了调衬节硅酸烤盐水泥部的凝结炎时间，蜘常掺入无适量的雪__谈_。The具en军do究ft牺his救Pa洽rt.Than育ks!谢谢观看/欢迎下载BY昏FAI架TH蹦IM尼EAN创A耻VIS行IO