水泥

实习： 复习： 1、气硬性胶凝:只能在空气中硬化、保持或发展强度 2、石灰： 主要性质 ——保水性和可塑性好、硬化慢；强度低、耐水性差、硬化时体积收缩大 主要用途——制作石灰乳涂料、配制砂浆、拌制灰土与三合土、生产硅酸盐制品 3、石膏：硫酸钙为主主要成分，有着许多优良的建筑性能，如具有良好的隔热性能、吸声性能、防火性能、装饰性和加工性能好，并且具有一定的调温调湿性能，尤其适合作为室内的装饰装修材料，也是一种具有节能意义的新型轻质墙体材料。 4、水玻璃特性与应用主要有：耐酸性好，用做耐酸材料；耐热性好，用做耐热材料；粘结力大，用于粘结耐酸或耐热材料等。 第五章 水泥 概念：具有拌水后的粘结性能，能在空气和水中硬化，将散粒和纤维材料胶结在一起形成强度的材料称为水泥。 分类：水泥的种类按水硬性物质分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥，按用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。 §5.1 通用水泥 硅酸盐水泥，分为六大类型 5.1.1硅酸盐水泥 又称波特兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、0-5%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。 分为 不掺入混合材的称为Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅰ 加入不超过5％混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥 ,代号P·Ⅱ 规范：GB175-1999分为六个强度等级 一、硅酸盐水泥的原料与生产 硅酸盐水泥生产的原材料、主要流程如下： “两磨一烧” 二、硅酸盐水泥的组成材料 （一）硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥熟料由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种矿物组成 硅酸钙(包括硅酸三钙和硅酸二钙)约占70%以上，对硅酸盐水泥的性能具有重要影响。也是“ 硅酸盐水泥 ” 这一名称由来的原因。 不同熟料矿物与水作用时表现的性能是不同： C3S水化速度快、水化热多，早期强度和最终强度高 强度的来源 C2S水化速度慢、水化热少，早期强度低，最终强度高 C3A水化速度最快、水化热最多，强度低，与C4AF同属“熔媒矿物” 改变水泥熟料组成的相对含量，水泥的技术性能会随之变化。例如：提高硅酸三钙的含量，可以制得快硬高强的优质水泥 。 （二）石膏 在水泥生产过程中加入 适量石膏起缓凝作用。掺量3%-5%，过多导致水泥石膨胀性破坏。（水化硫铝酸钙） （三）混合材料 1、定义：在水泥生产时, 所掺入的天然或人工矿物材料, 称为混合材料 2、作用：（1）改善性质（2）增产，降水化热、降强度、降成本 3、分类：混合材料按其是否可发生化学反应可分为活性混合材和非活性混合材料。 非活性混合材料与水泥不能或很少反应生成水化物，在水泥中仅起填充作用。例如石英砂、粘土、石灰岩等。 活性混合材料与水泥能生成具有胶凝性的水化物，它可改善水泥的某些性能, 提高水泥产量，降低水泥成本，扩大使用范围，还能充分利用工业废渣。这类混合材料常用的有粒化高炉矿渣、火山灰与粉煤灰等。主要成分为活性的氧化硅、氧化钙、三氧化二铝。 窑灰是从水泥回窑窑尾废气中收集下的粉尘。窑灰的性能介于非活性混合材料和活性混合材料之间 。 三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化 （一）水化 硅酸盐水泥遇水后，各熟料矿物与水发生化学反应, 这一过程称为水化，其反应式如下 ： 3( CaO·SiO2 )+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3 H2O (胶体) +3 Ca(OH)2 (晶体) 2( 2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3 CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4 CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O (胶体) 石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶体。水化硫铝酸钙的存在，延缓了水泥的凝结时间。 （钙矾石） 综上所述，硅酸盐水泥水化反应后，生成的水化产物有胶体和晶体，其结构称为水泥凝胶体。水化产物水化硅酸钙、水化铁酸钙的胶体和水化铝酸钙、水化铁酸钙、、水化硫铝酸钙、氢氧化钙的晶体，主要水化产物水化硅酸钙的胶体。 （二）凝结与硬化 塑性失去，强度产生，洛赫尔三阶段理论来解释： 1、加水至初凝：水化产物小，数量少，呈可塑状态。 2、初凝至24h：水化加快，水化物大量形成，各颗粒交错连接成网，水泥凝结。 3、24h至水化结束：石膏耗尽，结构致密，强度提高。 水泥的水化和硬化过程是连续的。水化是凝结硬化的前提, 而凝结硬化是水化的结果。凝结标志着水泥浆失去流动性而具有了塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后的网状结构具有了机械强度 。 四、硅酸盐水泥的技术性质和技术标准 （一）化学性质与标准 1、氧化镁含量 水泥中氧化镁水化慢，生成物体积膨胀，含量不宜超过5.0% 。 2、三氧化硫含量 水泥中三氧化硫（石膏掺入或含于原料中）的含量不得超过3.5% 。 3、烧失量 锻烧不理想或受潮，Ⅰ型硅酸盐水泥≤3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥≤3.5% 。 4、不溶物 残渣，影响粘结质量 （二）物理、力学性质 1、​ 细度 硅酸盐水泥比表面积勃氏法测定值应大于300m2/kg ，细度是指水泥颗粒的粗细程度。颗粒愈细，表面积愈大，因而水化较迅速，凝结硬化快，早期强度高，但硬化后体积收缩大。而水泥颗粒过粗，不利于强度的发展 。 2、标准稠度用水量 指将水泥净浆调制成标准稠度时所需的水量。标准稠度用水量是作为测定水泥的凝结时间和安定性等所用拌和水量的依据。测试结果具有可比性。各种水泥其值在 23～31 % 之间 。采用试杆法测试，以试杆沉入净浆深度距底板6mm±1mm为水泥浆的用水量，旧标准试锥法。 3、凝结时间（从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间） 硅酸盐水泥初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h 。 分为初凝和终凝。初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间 。 初凝不宜过早，以便有足够的时间完成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等施工操作；国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。水泥的终凝不宜过迟，以使混凝土施工完毕后，尽快达到规定的强度，以利下一步施工的进行，国家标准规定硅酸盐水泥终凝时间≤390min。 4、体积安定性 危害：在硬化中产生不均匀的体积变化，使水泥石产生膨胀裂纹、疏松、崩溃，影响工程质量，甚至引起事故。 原因：过量的游离氧化镁和氧化钙或掺入过多的石膏所致。 控制：（1）氧化镁和石膏由生产配料控制 （2）氧化钙由炉温控制，不易控制，用试验检测。 测试方法：沸煮法 旧标准规定可用试饼法，也可用雷氏夹法。 新标准规定用雷氏夹法： 养护24±2h，30min±5min加热至沸，恒沸3h±5min，测张口张开小于5mm，合格 规定：六种通用水泥中MgO的含量不大于5.0%，SO3的含量不大于3.5%（矿渣水泥4.0%），安定性试验合格，则为合格品，否则为废品。（GB/T1346—2001） 5、强度和强度等级（标号） 重要性：一项重要的技术指标。 标准：GB/T17671—1999 测试方法：水泥：标砂：水=1：3：0.5制成160mm×40mm×40mm的试件，标准养护（20℃±1℃，湿度大于90%）测3d、28d的抗压和抗折强度 注意问题：（1）任一强度不得低于标准规定，否则为不合格，降级使用。 （2）等级中字母“R”代表早强型。 （3）标准规定的是这一强度按一定保障率的低值。 6、水化热 水泥在凝结硬化过程中放出的热量（化学热）称为水泥的水化热。水化放热对大体积混凝土会有内热外凉的温度裂缝产生, 是有害的，对建筑的冬期施工则是有利的 。 废品与不合格品 1.、废品 水泥中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合国家标准规定的均视为废品。 2、不合格品 水泥出厂后，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于规定时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产单位名称和出厂编号不全的也属于不合格品 。 小结： 掌握1、硅酸盐水泥的概念 2、硅酸盐水泥熟料的成分和各自的作用 3、混合材料的种类和作用 4、硅酸盐水泥的水化产物 5、细度的影响 理解 1、硅酸盐水泥的原料和生产 2、​ 硅酸盐水泥的化学性质与标准 作业 P31 6 7