土木建筑材料水泥.ppt
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1、第二章 水泥,第一节 硅酸盐水泥,在中国硅酸盐辞典中,将水泥的概念定义为:凡以适当的生料,烧至部分熔融,所得以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料,加入适量的石膏磨细制得的水硬性胶凝材料,称之为硅酸盐水泥。,水硬性:粉末状水泥与水泥混合后,经过一系列复杂的物理化学反应,可由可塑性浆体变成坚硬的石状体,将散粒材料胶结成整体,这一过程是水化在水环境下完成的,同时可以在水中更好的保持石状体的概念。所以,水泥是一种水硬性胶凝材料。,胶凝材料的发展史大致可分为三个历史时期,石膏石灰时期:公元前20003000年,利用生石灰和锻烧石膏的砂浆,埃及金字塔和中国的万里长城。石灰火山灰时期:公元初18世纪,石灰中加入火山
2、灰,其强度与抗水性都比石灰石膏有所提高,古罗马圣庙建筑。水泥时期:以前的、都是气硬性胶凝材料,而1796年,利用天然水泥岩(含粘土成分的石灰石)制造的“罗马水泥”,开始有水硬性胶凝材料,而水泥岩分布不广。所以,1824年英国泥瓦工Jose-phAspdin 发明泥特兰水泥,也即硅酸盐水泥,而1838年约翰逊首先将水泥的锻烧的关键:适当的配料和温度加以明确。1890年唐山水泥厂是第一个在中国建成的水泥厂。,硅酸盐水泥:型硅酸盐水泥,代号P.。型硅酸盐水泥,代号P.。普通硅酸盐水泥:简称普通水泥,代号P.O。矿渣硅酸盐水泥:简称矿渣水泥,代号P.S。火山灰质硅酸盐水泥:简称火山灰水泥,代号P.P。
3、粉煤灰硅酸盐水泥:简称粉煤灰水泥,代号P.F。复合硅酸盐水泥:复合水泥,代号P.C。还有其他水泥:如快硬水泥、油井水泥、彩色水泥等普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥统称掺混合材料的硅酸盐水泥,水泥的分类六大通用水泥,(1)生料的配制与粉磨(2)硅酸盐水泥的煅烧(3)水泥熟料的粉磨,一、硅酸盐水泥的生产(两磨一烧),二、硅酸盐水泥熟料矿物组分,矿物名称 化学成分 缩写符号 含量硅酸三钙 3CaOSiO2 C3S 4462硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S 1830铝酸三钙 3CaOAl2O3 C3A 512铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3
4、 C4AF 1018其中,硅酸三钙和硅酸二钙为强度组分,铝酸三钙和铁铝酸四钙为熔剂组分。其他还有少部分f-CaO、f-MgO及玻璃体等,三、硅酸盐水泥熟料率值和矿物组成计算,(一)熟料的各率值各氧化物之间的比例。1.硅率;2.铝率(铁率)3.石灰饱和系数;4.碱度,(二)水泥熟料中矿物组成,根据熟料中的化学成分含量,计算硅率、铝率、碱度和石灰饱和系数,可以计算出任何水泥熟料中C2S、C3S、C3A和C4AF的含量:C3S=3.8SiO2(N-2)=3.8SiO2(3KH-2)C2S=2.87SiO2(3-N)=8.61SiO2(1-KH)一般,P=0.91.7,所以C4AF=3.04Fe2O3
5、C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)CaSO4=1.70SO3,四、硅酸盐水泥的主要技术性能,1密度:一般在3.053.2间,其测试注意介质。与密度有关的因素:c3S=3.25,c2S=3.28,c3A=3.04,C4M=3.71存放时间越长,密度下降,这是因为水泥中的f-CaO(=3.34)吸水及吸收CO2,变成Ca(OA)2甚至CaCO3(=2.23,=2.7)水泥欠烧比重小,过烧比重大表现密度:1300左右,粉磨越细,表观密度越小。,2细度(分散度)水泥的细度是表示水泥磨细的程度或分泥分散度的指标。水泥细度的测试有两种方法:筛分法(水筛法或干筛法),我国多用0.080(80
6、nm)的方孔筛进行水筛或干筛,以其筛余百分数表征细度,一般筛余量12%。比表面积法:测试单位每克的水泥粉的总外表面积,一般没动在25003500cm2/g之间。硅酸盐水泥多用比表面积法。水泥细度对水泥性能影响很大。(在一般情况下)水泥细度越大,强度越高,但太细时早期强度增长虽快,但后期可能要下降,且对耐久性不利,分析a、水化速度加快。b、水化范围变大。需水性影响。收缩影响。经济性分析。,3需水量:将水泥与水拌成标准稠度状态下的加水量为水泥的标准稠度需水量。(水泥重量百分数)P.O水泥一般在2528%之间。影响因素:细度;矿物组分:C3AC3SC4AFC2S,4泌水性与保水性在拌制水泥浆以及砂浆
7、、砼时,为保证必要的和易性,往往加入比标准稠度用水量多的水。但是,水泥由于自重的原因,有可能下沉,而余水则向上移动被析出,从而使浆体分层,从而影响强度及耐久性等。(这一现象即称为泌水性)与之有关的是保水性:此时余水不会析出,但当在真空抽吸时能析出,这种现象称为保水性。减少泌水性的措施:增加水泥细度。增加C3A含量。掺入混合材。在工程中应杜绝的现象:砌筑砂浆要求保水性好,决不能泌水,否则砌体很快吸收浆体中的水分,从而降低砂浆的塑性和粘结性,影响砌体的整体性。离心法生产砼制品时,不能用泌水性大的水泥。,5凝结时间凝结分为初凝和终凝。初凝:水泥加水拌合时,到标准稠度净浆开始推动可塑性所需的时间。终凝
8、:水泥加水拌合至标准稠度净浆完全推动可塑性并开始产生强度所需的时间。硅酸盐水泥标准规定,初凝不得早于45min,终凝不迟于6h30min。影响水泥凝结的因素:矿物组分,C3A越高,凝结越快。水泥细度。环境温、湿度。缓凝组分:a.石膏。b.缓凝剂及促凝剂。C.矿物掺合料。(特别是FA),6体积安定性水泥石硬化后,产生不均匀的体积变化,即体积安定性不良。体积稳定性的危害:引起建筑物的破坏、构件崩溃。原因:熟料中的f-CaO太多控制方法:沸煮法测定。熟料中的f-MgO太多5.0%。掺入的石膏太多3.5%。、:一般是由于熟料烧结时温度高于石灰烧结时的温度,熟料中的f-CaO和f-MgO成死烧状态,而过
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