《建筑材料-水泥》课件.ppt

建建 筑筑 材材 料料水水 泥泥1本章内容本章内容水泥概述水泥概述5.1 5.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥5.1.1 5.1.1 硅酸盐水泥硅酸盐水泥5.1.2 5.1.2 掺混合材料的通用硅酸盐水泥掺混合材料的通用硅酸盐水泥 5.1.3 5.1.3 通用硅酸盐水泥的特性及应用通用硅酸盐水泥的特性及应用5.2 水泥的验收与储存水泥的验收与储存5.3 水泥的取样规定水泥的取样规定5.4 水泥主要技术性质的检测方法与水泥主要技术性质的检测方法与检测报告检测报告5.5 通用硅酸盐水泥的质量标准通用硅酸盐水泥的质量标准5.7 水泥石的腐蚀与防止水泥石的腐蚀与防止课堂练习复习思考题 熟悉硅酸盐水泥熟悉硅酸盐水泥的矿物组成，了解的矿物组成，了解其硬化机理；其硬化机理；熟熟练掌握硅酸盐水泥练掌握硅酸盐水泥等几种通用水泥的等几种通用水泥的性能特点，相应的性能特点，相应的检测方法及选用原检测方法及选用原则；则；了解特性水了解特性水泥和专用水泥的主泥和专用水泥的主要性能及使用特点；要性能及使用特点；掌握水泥的检验掌握水泥的检验及质量合格标准的及质量合格标准的判定。判定。教学目标教学目标2 胶凝材料概述胶凝材料概述定义：在一定条件下，经过自身的一系列物理、化学作用后，定义：在一定条件下，经过自身的一系列物理、化学作用后，能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料，能将散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体的材料，统称为胶凝材料。统称为胶凝材料。分类：分类：有机有机胶凝材料胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性水硬性胶凝材料胶凝材料只能在空气中硬化，只能在空气中硬化，也只能在空气中保持也只能在空气中保持或发展其强度。或发展其强度。如：石灰、石膏、水如：石灰、石膏、水玻璃、菱苦土玻璃、菱苦土不仅能在空气中硬不仅能在空气中硬化，而且能更好地化，而且能更好地在水中硬化保持并在水中硬化保持并发展其强度。发展其强度。如如：水泥水泥如如：沥青、各种合成树脂沥青、各种合成树脂无机胶凝材料无机胶凝材料胶凝材料胶凝材料3一、一、石灰的生产与分类石灰的生产与分类石灰：包含不同化学组成和物理形态的生石灰、消石灰、水硬石灰：包含不同化学组成和物理形态的生石灰、消石灰、水硬 性石灰的统称。性石灰的统称。将主要成分为碳酸钙的天然岩石（石灰岩、白垩等）煅将主要成分为碳酸钙的天然岩石（石灰岩、白垩等）煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以烧，排除分解出的二氧化碳后，所得以CaOCaO为主要成分的产为主要成分的产品即为生石灰。品即为生石灰。欠火石灰欠火石灰CaOCaO含量低，质量含量低，质量等级低，利用率低等级低，利用率低过火石灰过火石灰质地密实，颜色较质地密实，颜色较深，消化缓慢，容深，消化缓慢，容易造成墙体开裂易造成墙体开裂温度过低或时间不足温度过低或时间不足温度过高或时间过长温度过高或时间过长石石 灰灰4二、二、石灰的消化与硬化石灰的消化与硬化l消化（熟化）：生石灰（消化（熟化）：生石灰（CaOCaO）与水作用生成氢氧化）与水作用生成氢氧化钙（熟石灰，又称消石灰）的过程。生石灰的消化钙（熟石灰，又称消石灰）的过程。生石灰的消化反应如下：反应如下：CaOCaOH H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 264.91064.9103 3J J l石灰的消化过程会放出大量的热，熟化时体积增大石灰的消化过程会放出大量的热，熟化时体积增大1 12.52.5倍。倍。过烧石灰消化速度慢，易引起墙面隆起、开裂，所过烧石灰消化速度慢，易引起墙面隆起、开裂，所以使用前需以使用前需洗灰陈伏洗灰陈伏。5 石灰膏多存放在工地现场的贮灰坑中，产品石灰膏多存放在工地现场的贮灰坑中，产品含水量约为含水量约为50%，表观密度为，表观密度为13001400kg/m3。由于过火石灰熟化缓慢，为防止过火石灰在建筑由于过火石灰熟化缓慢，为防止过火石灰在建筑物中吸收空气中水分继续熟化，造成建筑物局部物中吸收空气中水分继续熟化，造成建筑物局部膨胀开裂，石灰膏应在贮灰坑中隔绝空气存放膨胀开裂，石灰膏应在贮灰坑中隔绝空气存放2周周以上，使生石灰熟化后再用于工程，这种过程成以上，使生石灰熟化后再用于工程，这种过程成为为“陈伏陈伏”。6石灰的凝结硬化石灰的凝结硬化 胶凝材料的凝结硬化时一个连续的物理、化学变化过胶凝材料的凝结硬化时一个连续的物理、化学变化过程，具有可塑性的胶凝材料能逐渐变成坚硬的固体物质。通程，具有可塑性的胶凝材料能逐渐变成坚硬的固体物质。通常将具有可塑性的浆体逐渐失去塑性的过程，成为凝结；随常将具有可塑性的浆体逐渐失去塑性的过程，成为凝结；随着物理、化学作用的延续，浆体产生强度，并逐渐提高，最着物理、化学作用的延续，浆体产生强度，并逐渐提高，最终变成坚硬的固体物质的过程，成为硬化。终变成坚硬的固体物质的过程，成为硬化。石灰的硬化石灰的硬化干燥干燥多余水分蒸发或被吸收而使粒子紧密接多余水分蒸发或被吸收而使粒子紧密接 触，获得一定强度。触，获得一定强度。结晶结晶游离水减少，溶液饱和，氢氧化游离水减少，溶液饱和，氢氧化钙结晶析出，强度增大。钙结晶析出，强度增大。碳化碳化强度进一步提高，但进行缓慢：强度进一步提高，但进行缓慢：7A AB B石灰抹面裂纹比较和分析石灰抹面裂纹比较和分析案例分析分析答案8三、三、石灰的技术要求及特性石灰的技术要求及特性l石灰的分类及技术要求石灰的分类及技术要求l建筑工程中所用的石灰常分三个品种：建筑生石建筑工程中所用的石灰常分三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。l根据石灰中氧化镁的含量分为：根据石灰中氧化镁的含量分为：钙质石灰：钙质石灰：MgO5%MgO5%镁质石灰：镁质石灰：MgOMgO5%5%钙质消石灰粉：钙质消石灰粉：MgO4%MgO4%镁质消石灰粉：镁质消石灰粉：4%4%MgOMgO24%24%白云石质消石灰粉：白云石质消石灰粉：24%24%MgOMgO30%30%10l根据成品加工方法不同分为：名称名称加工方法加工方法状态状态主要成分主要成分块灰块灰直接煅烧直接煅烧块状块状CaOCaO生石灰粉生石灰粉块状生石灰磨细块状生石灰磨细粉末粉末CaOCaO消石灰粉消石灰粉生石灰用适量水经消生石灰用适量水经消化和干燥化和干燥粉末粉末Ca(OH)Ca(OH)2 2石灰膏石灰膏块状生石灰用过量水块状生石灰用过量水消化（或将消石灰粉消化（或将消石灰粉和水拌合）和水拌合）一定稠度一定稠度的膏状物的膏状物Ca(OH)Ca(OH)2 2和水和水石灰乳石灰乳生石灰加大量水消化生石灰加大量水消化乳状液体乳状液体Ca(OH)Ca(OH)2 2和水和水l各种石灰根据其种类、成分、细度等划分为优等品、一等品及合格品。11石灰的特性石灰的特性l可塑性和保水性好：可调成石灰砂浆。可塑性和保水性好：可调成石灰砂浆。l吸湿性强：是传统的干燥剂；储存时注意防潮。吸湿性强：是传统的干燥剂；储存时注意防潮。l凝结硬化慢，强渡低。凝结硬化慢，强渡低。l体积收缩大：不宜单独使用，可掺入砂、各种纤体积收缩大：不宜单独使用，可掺入砂、各种纤维材料等减少收缩维材料等减少收缩 。l耐水性差：不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单耐水性差：不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单独用于建筑物基础。独用于建筑物基础。12四、四、石灰的应用石灰的应用l制作石灰乳涂料制作石灰乳涂料l石灰乳涂料可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。石灰乳涂料可用于建筑室内墙面和顶棚粉刷。l掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色；掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色；掺入掺入107胶胶或少量水泥粒化高炉矿渣或少量水泥粒化高炉矿渣(或粉煤灰或粉煤灰)，可提高粉，可提高粉刷层的防水性；刷层的防水性；掺入各种色彩的耐碱材料，可获得更好的装饰效果。掺入各种色彩的耐碱材料，可获得更好的装饰效果。l配制砂浆配制砂浆l石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者称石灰砂浆，后者称称石灰砂浆，后者称混合砂浆混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。，用于墙体的砌筑和抹面。l为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤维质材料。维质材料。保水性好保水性好13l拌制灰土和三合土：拌制灰土和三合土：消石灰粉与粘土的拌合物，称为消石灰粉与粘土的拌合物，称为灰土灰土，若再加入砂（或碎石、，若再加入砂（或碎石、炉渣等），即成炉渣等），即成三合土三合土。灰土和三合土在夯实或压实下，密。灰土和三合土在夯实或压实下，密实度大大提高，而且在潮湿的环境中，粘土颗粒表面的少量实度大大提高，而且在潮湿的环境中，粘土颗粒表面的少量活性氧化硅和氧化铝与活性氧化硅和氧化铝与Ca(OH)2发生反应，生成水硬性的水发生反应，生成水硬性的水化硅酸钙和水化铝酸钙，化硅酸钙和水化铝酸钙，使粘土的抗渗能力、抗压强度、耐使粘土的抗渗能力、抗压强度、耐水性得到改善水性得到改善。三合土和灰土主要用于建筑物基础、路面和。三合土和灰土主要用于建筑物基础、路面和地面的垫层。地面的垫层。l制作碳化石灰板：用作非承重的内墙板、天花板等。制作碳化石灰板：用作非承重的内墙板、天花板等。l生产硅酸盐制品：如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸生产硅酸盐制品：如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块、硅酸盐砌块等。盐砌块等。l配制无熟料水泥配制无熟料水泥14各类石灰的用途各类石灰的用途 品种名称品种名称适用范围适用范围生石灰生石灰配制石灰膏；磨细成生石灰粉配制石灰膏；磨细成生石灰粉石灰膏石灰膏用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆稀释成石灰乳稀释成石灰乳(石灰水石灰水)涂料，用于内墙和平涂料，用于内墙和平顶刷白顶刷白生石灰粉生石灰粉(磨细生石灰粉磨细生石灰粉)用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆用于调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆配制无熟料水泥配制无熟料水泥制作硅酸盐制品制作硅酸盐制品(如灰砂砖等如灰砂砖等)制作碳化制品制作碳化制品(如碳化石灰空心板如碳化石灰空心板)用于石灰土用于石灰土(灰土灰土)和三合土和三合土消石灰粉消石灰粉制作硅酸盐制品制作硅酸盐制品用于石灰土用于石灰土(石灰石灰+粘土粘土)和三合土和三合土l总结总结15一、一、石膏的生产及分类石膏的生产及分类 石膏的生产：原料在不同压力和温度下煅烧、脱水，再石膏的生产：原料在不同压力和温度下煅烧、脱水，再经磨细而成。经磨细而成。CaSOCaSO4 42H2H2 2O O二水石膏二水石膏1071071701700.13MPa 0.13MPa 蒸压蒸压125125加热、脱水加热、脱水170170360360400400750750800800加热、脱水加热、脱水建筑石膏建筑石膏高强石膏高强石膏可溶性硬石膏可溶性硬石膏不溶性硬石膏不溶性硬石膏高温煅烧石膏高温煅烧石膏石石 膏膏16l石膏的分类石膏的分类名称名称特点特点建筑石膏建筑石膏白色粉末，晶体细小，需水量大；制品孔隙率大，白色粉末，晶体细小，需水量大；制品孔隙率大，强度较低；便于生产成本低，应用最广强度较低；便于生产成本低，应用最广高强石膏高强石膏白色粉末，晶粒粗大，需水量小；制品密实度大，白色粉末，晶粒粗大，需水量小；制品密实度大，强度高；用于建筑抹灰，装饰品及石膏板强度高；用于建筑抹灰，装饰品及石膏板可溶性硬石膏可溶性硬石膏需水量大，凝结快，强渡低；需陈化转变为半水需水量大，凝结快，强渡低；需陈化转变为半水石膏后才可使用石膏后才可使用不溶性石膏不溶性石膏死烧石膏；难溶于水，不可凝结凝结硬化；掺入死烧石膏；难溶于水，不可凝结凝结硬化；掺入激发剂可制成无水石膏水泥激发剂可制成无水石膏水泥高温煅烧石膏高温煅烧石膏高温下才稳定高温下才稳定17二、二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏的凝结硬化l建筑石膏与适量的水相混合，最初成为可塑的浆建筑石膏与适量的水相混合，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性并产生强度，并发展成为体，但很快就失去塑性并产生强度，并发展成为坚硬的固体。坚硬的固体。l石膏与水搅拌后发生如下反应：石膏与水搅拌后发生如下反应：18初凝：建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体溶解于水中，很快初凝：建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体溶解于水中，很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，二水形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，二水石膏胶体微粒由于溶解度低将从溶液中析出，并促使半水石膏进石膏胶体微粒由于溶解度低将从溶液中析出，并促使半水石膏进一步溶解，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，一步溶解，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分逐渐减少，浆体失去流动性，可塑性也开始下降，浆体中的水分逐渐减少，浆体失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。称为石膏的初凝。终凝：随着水分蒸发和水化的继续进行，浆体完全失去可塑性，这终凝：随着水分蒸发和水化的继续进行，浆体完全失去可塑性，这个过程称为终凝。个过程称为终凝。1 1半水石膏；半水石膏；二水石膏胶体微二水石膏胶体微粒；粒；二水石膏晶体；二水石膏晶体；交错的晶体。交错的晶体。建筑石膏凝结硬化示意图建筑石膏凝结硬化示意图19三、三、建筑石膏的技术要求及特性建筑石膏的技术要求及特性 l建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求l外观：色白，密度为外观：色白，密度为2.602.602.75 g/cm2.75 g/cm3 3,堆积密度为堆积密度为8008001100 kg/m1100 kg/m3 3。l质量标准：建筑石膏按强度、质量标准：建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等品、一等品和合格品三个等级。等级。石膏20l产品标记：产品名称产品标记：产品名称+抗折强度抗折强度+标准号标准号建筑石膏的技术指标（建筑石膏的技术指标（GB 9776-88GB 9776-88）技术指标技术指标优等品优等品一等品一等品合格品合格品抗折强度抗折强度/MPa,/MPa,不小于不小于2.52.52.12.11.81.8抗压强度抗压强度/MPa,/MPa,不小于不小于4.94.93.93.92.92.9细度细度(0.2 mm(0.2 mm方方孔筛筛余孔筛筛余/),),不大于不大于5.05.010.010.015.015.0凝结时间凝结时间初凝时间不早于初凝时间不早于6 min6 min；终凝时间不迟于；终凝时间不迟于30 min30 min抗折强度为抗折强度为2.5MPa2.5MPa的建筑石膏记为：的建筑石膏记为：建筑石膏建筑石膏2.5 GB97762.5 GB9776例如例如21l建筑石膏的特性建筑石膏的特性l凝结硬化快凝结硬化快l硬化制品的孔隙率大，体积密度小，硬化制品的孔隙率大，体积密度小，保温、吸声性能好保温、吸声性能好l具有一定的调温调湿性具有一定的调温调湿性l凝固时体积微膨胀凝固时体积微膨胀l防火性好防火性好l耐水性、抗冻性差耐水性、抗冻性差22四、四、建筑石膏的应用建筑石膏的应用l室内抹灰及粉刷室内抹灰及粉刷l建筑石膏凝结快，用于抹灰、粉刷时需加缓凝剂及建筑石膏凝结快，用于抹灰、粉刷时需加缓凝剂及附加材料制成粉刷石膏。附加材料制成粉刷石膏。l粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光洁、防粉刷石膏粘接力高、不裂、不起鼓、表面光洁、防火、保温，并且施工方便，可实现机械化施工，是火、保温，并且施工方便，可实现机械化施工，是一种高档抹面材料，可用于办公室、住宅等的墙面、一种高档抹面材料，可用于办公室、住宅等的墙面、顶棚等。顶棚等。23l制作石膏制品制作石膏制品l建筑石膏制品的种类很多。如建筑石膏制品的种类很多。如纸面石膏板纸面石膏板、空心石膏板、石、空心石膏板、石膏砌块、装饰石膏板、石膏角线、灯圈、罗马柱等，主要用膏砌块、装饰石膏板、石膏角线、灯圈、罗马柱等，主要用于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。于分室墙，内隔墙、吊顶及装饰。l石膏制品质量轻，可锯、可刨、可钉，加工性能好，可连续石膏制品质量轻，可锯、可刨、可钉，加工性能好，可连续生产，生产效率高，有广阔的发展前途。生产，生产效率高，有广阔的发展前途。石膏立柱石膏立柱石膏吊顶石膏吊顶242526请观察建筑石请观察建筑石膏粉，并分析膏粉，并分析是否宜用此石是否宜用此石膏粉作粘结或膏粉作粘结或制作石膏制品。制作石膏制品。观察与讨论分析答案分析答案l建筑石膏粉的质量建筑石膏粉的质量 建筑石膏粉27某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕某住户喜爱石膏制品，全宅均用普通石膏浮雕板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果板作装饰。使用一段时间后，客厅、卧室效果相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现相当好，但厨房、厕所、浴室的石膏制品出现发霉变形。请分析原因。发霉变形。请分析原因。案例分析分析答案分析答案29某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以某工人用建筑石膏粉拌水为一桶石膏浆，用以在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半在光滑的天花板上直接粘贴，石膏饰条前后半小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突小时完工。几天后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落，请分析原因。然坠落，请分析原因。案例分析分析答案分析答案311.1.石膏浆、石灰浆和水泥浆三种胶凝材料浆体硬化时收缩石膏浆、石灰浆和水泥浆三种胶凝材料浆体硬化时收缩最大的是水泥浆。最大的是水泥浆。课堂练习2.2.一般建筑石膏适用于室外。一般建筑石膏适用于室外。3 3.石灰陈伏是为了消除过烧石灰的危害石灰陈伏是为了消除过烧石灰的危害。4.4.石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。石膏浆体的水化、凝结和硬化实际上是碳化作用。5.5.在水泥中，石膏加入的量越多越好。在水泥中，石膏加入的量越多越好。否是否是是否否是否是33我国水泥工业的优势我国水泥工业的优势我国水泥工业的劣势我国水泥工业的劣势前沿讨论前沿讨论36 作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的作为主要的建筑材料，水泥产量变化客观反映了建筑业的发展。在过去的发展。在过去的100100年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，年中，中国的建筑业以惊人的速度发展，特别是近二十年来更是盛况空前，从表中水泥产量的变化中特别是近二十年来更是盛况空前，从表中水泥产量的变化中可以得到充分证明。可以得到充分证明。我国水泥工业发展现状我国水泥工业发展现状年年1908194919621978199020032005200620072008产量产量0.010.666.0065.242108231069123613361388我国水泥产量我国水泥产量(10(106 6 t)t)达到世界达到世界水泥总量水泥总量的的50新型干法产量所占新型干法产量所占比例超过比例超过505037水泥检测水泥检测 5.1 概述概述 水泥是工程中广泛使用的水硬性胶凝材料，是水利水水泥是工程中广泛使用的水硬性胶凝材料，是水利水电工程混凝土结构的主要建筑材料，常用于拌制水泥砂浆、电工程混凝土结构的主要建筑材料，常用于拌制水泥砂浆、水泥混凝土，也常用作灌浆材料加固地基。水泥混凝土，也常用作灌浆材料加固地基。水泥的种类繁多，按所含水硬性物质的不同，可分为水泥的种类繁多，按所含水硬性物质的不同，可分为硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥及硫铝酸盐系水泥等，其中硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥及硫铝酸盐系水泥等，其中以硅酸盐系水泥应用最广；按水泥的用途及性能，可分为以硅酸盐系水泥应用最广；按水泥的用途及性能，可分为通用水泥、专用水泥与特性水泥三类，见表通用水泥、专用水泥与特性水泥三类，见表5.1。分类分类主要品种主要品种通用水泥通用水泥 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥等石灰石硅酸盐水泥等专用水泥专用水泥油井水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥、道路水泥等油井水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥、道路水泥等特性水泥特性水泥 白色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝白色硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等酸盐水泥、抗硫酸盐水泥、膨胀水泥、自应力水泥等表表5.1 水泥分类水泥分类385.1.1.1 硅酸盐水泥概述硅酸盐水泥概述 国家标准国家标准GB175-2007通用硅酸盐水泥规定：通用硅酸盐水泥规定：通通用硅酸盐水泥是一般土木工程通常采用的水泥，是以硅酸用硅酸盐水泥是一般土木工程通常采用的水泥，是以硅酸盐水泥熟料、适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。盐水泥熟料、适量石膏和混合材料制成的水硬性胶凝材料。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。（1）硅酸盐水泥分类）硅酸盐水泥分类 硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅型硅酸盐水泥，代号酸盐水泥，代号P。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量过水泥质量5的的粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣混合材料的称为混合材料的称为型硅酸型硅酸盐水泥，代号盐水泥，代号P。（2）硅酸盐水泥熟料）硅酸盐水泥熟料 由主要含由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当的原料，按适当比例磨成细粉烧制部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分比例磨成细粉烧制部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于的水硬性胶凝物质。其中硅酸钙矿物不小于66，氧化钙，氧化钙和氧化硅的质量比不小于和氧化硅的质量比不小于2.0。395.1.1.2 硅酸盐水泥的原料和生产工艺硅酸盐水泥的原料和生产工艺（1）硅酸盐水泥的原料）硅酸盐水泥的原料硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料（石灰石、白垩等）硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料（石灰石、白垩等）和粘土质原料（粘土、页岩等）。原料配比的确定，应满和粘土质原料（粘土、页岩等）。原料配比的确定，应满足原料中氧化钙含量占足原料中氧化钙含量占 7578，氧化硅、氧化铝及氧，氧化硅、氧化铝及氧化铁含量占化铁含量占2225。为满足上述各矿物含量要求，原。为满足上述各矿物含量要求，原料中常加人富含某种矿物成分的辅助原料，如铁矿石、砂料中常加人富含某种矿物成分的辅助原料，如铁矿石、砂岩等。岩等。（2）硅酸盐水泥的生产工艺）硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产可概括为硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧两磨一烧”，即生料的配制与，即生料的配制与磨细、生料锻烧至部分熔融（磨细、生料锻烧至部分熔融（1450）形成熟料，熟料与）形成熟料，熟料与适量石膏（适量石膏（25）等混合磨细。生产过程中的关键环）等混合磨细。生产过程中的关键环节是生料配制与煅烧，其目的是使水泥熟料中的矿物成分节是生料配制与煅烧，其目的是使水泥熟料中的矿物成分及含量符合要求。及含量符合要求。41硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产工艺石灰质原料石灰质原料CaOCaO黏土质原料黏土质原料SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、Fe2O3校正原料校正原料生料生料熟料熟料石膏石膏石灰石或粒化矿渣石灰石或粒化矿渣按比例按比例混合磨细混合磨细煅烧煅烧1450水泥水泥磨细磨细“两磨一烧两磨一烧”42硅酸盐水泥熟料矿物组成硅酸盐水泥熟料矿物组成生料生料SiOSiO2 2CaOCaO化合反应化合反应80080014501450800800左右左右分解反应分解反应AlAl2 2O O3 3Fe2O32CaOSiO2CaOSiO2 23CaOSiO3CaOSiO2 23 CaO Al3 CaO Al2 2O O3 34 CaOAl4 CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3435.1.1.3 硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有4种，其名称及含种，其名称及含量范围见表量范围见表5.2。矿物名称矿物名称分子式分子式缩写形式缩写形式含量（含量（%）硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O34CaOAl2O3Fe2O3C3SC2SC3AC4AF37601537758271510181825除除4种主要矿物成分外，硅酸盐水泥熟料中还含有少量游离种主要矿物成分外，硅酸盐水泥熟料中还含有少量游离氧化钙、游离氧化镁及碱类物质（氧化钙、游离氧化镁及碱类物质（K2O及及Na2O），其总量），其总量不超过水泥熟料的不超过水泥熟料的10。表表5.2 硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分445.1.1.4 硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化是一个复杂的物理、化学变化过程。硅酸盐水泥的凝结硬化是一个复杂的物理、化学变化过程。（1）硅酸盐水泥的水化特性及水化生成物）硅酸盐水泥的水化特性及水化生成物水泥与水发生的化学反应，简称为水泥的水化反应。硅酸盐水泥与水发生的化学反应，简称为水泥的水化反应。硅酸盐水泥熟料矿物的水化反应如下：水泥熟料矿物的水化反应如下：455.1.1.4 硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化是一个复杂的物理、化学变化过程硅酸盐水泥的凝结硬化是一个复杂的物理、化学变化过程(1)(1)硅酸盐水泥熟料矿物的水化硅酸盐水泥熟料矿物的水化 硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。硅酸盐水泥拌合水后，四种主要熟料矿物与水反应。(2)(2)硅酸三钙水化硅酸三钙水化 硅酸三钙在常温下的水化反应生成硅酸三钙在常温下的水化反应生成水化硅酸钙水化硅酸钙(C-S-H(C-S-H凝胶凝胶和和氢氧化钙氢氧化钙。2(3CaOSiO2)6H2O3CaO2SiO23H2O3Ca(OH)2硅酸二钙的水化硅酸二钙的水化 C C2 2S S的水化与的水化与C C3 3S S相似，只不过水化速度慢而已。相似，只不过水化速度慢而已。2(2CaOSiO2)4H2O=3CaO2SiO23H2OCa(OH)246 铝酸三钙的水化铝酸三钙的水化 由于铝酸三钙的水化反应极快，使水泥产生瞬时凝结，由于铝酸三钙的水化反应极快，使水泥产生瞬时凝结，为了方便施工，在生产硅酸盐水泥时需掺加适量的石膏，为了方便施工，在生产硅酸盐水泥时需掺加适量的石膏，达到调节凝结时间的目的。铝酸三钙的水化迅速，放热快，达到调节凝结时间的目的。铝酸三钙的水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为水石榴石水石榴石（C3AH6）。）。3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O在有石膏的情况下，在有石膏的情况下，C3A水化的最终产物与起石膏掺水化的最终产物与起石膏掺入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称入量有关。最初形成的三硫型水化硫铝酸钙，简称钙矾石钙矾石，常用常用AFt表示。若石膏在表示。若石膏在C3A完全水化前耗尽，则钙矾石完全水化前耗尽，则钙矾石与与C3A作用转化为单硫型水化硫铝酸钙作用转化为单硫型水化硫铝酸钙(AFm)。47 石膏和铝酸三钙的水化产物水化铝酸钙发生反应，生成石膏和铝酸三钙的水化产物水化铝酸钙发生反应，生成水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石），反应式如下：水化硫铝酸钙针状晶体（钙矾石），反应式如下：3CaOAI2O36H2O3(CaSO42H2O)19H2O 3CaOAI2O33CaSO431H2O 水化硫铝酸钙难溶于水，生成时附着在水泥颗粒表面，水化硫铝酸钙难溶于水，生成时附着在水泥颗粒表面，能减缓水泥的水化反应速度。能减缓水泥的水化反应速度。铁相固溶体的水化铁相固溶体的水化 水泥熟料中铁相固溶体可用水泥熟料中铁相固溶体可用C4AF作为代表。它的水化速作为代表。它的水化速率比率比C3A略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与其水化反应及其产物与C3A很相似。很相似。4CaOAl2O3Fe2O37H2O3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O48硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的主要水化产物硅酸盐水泥的主要水化产物水化产物分子式水化产物分子式名称名称所占比例所占比例(%)3 CaO2SiO23H2O水化硅酸钙水化硅酸钙50703Ca(OH)2氢氧化钙氢氧化钙203 CaO Al2O3 6H2O水化铝酸钙水化铝酸钙不定不定CaO Fe2O3H2O水化铁酸一钙水化铁酸一钙不定不定3 CaO Al2O33CaSO4 32H2O高硫型水化硫高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）铝酸钙（钙矾石）不定不定通常认为，水化硅酸钙凝胶体对水泥石的通常认为，水化硅酸钙凝胶体对水泥石的强度和其它性质起着决定性的作用。强度和其它性质起着决定性的作用。49性质性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度凝结硬化速度快快慢慢最快最快较快较快水化时放出热量水化时放出热量大大小小最大最大中中强度强度高低高低高高早期低、早期低、后期高后期高低低中中发展发展快快慢慢快快较快较快4种熟料矿物水化反应时所表现出的水化特性种熟料矿物水化反应时所表现出的水化特性 50(2)硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥水化初期，水化产物的数量较少，水泥浆硅酸盐水泥水化初期，水化产物的数量较少，水泥浆还具有良好的可塑性。随后水化产物的数量不断增加，自还具有良好的可塑性。随后水化产物的数量不断增加，自由水分不断减少，水化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏由水分不断减少，水化产物颗粒间逐渐接近，部分颗粒黏结在一起形成了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，结在一起形成了一定的网状结构，水泥浆体失去可塑性，产生凝结。产生凝结。石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用石膏对硅酸盐水泥水化起缓凝剂作用。随着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水随着水化的进一步进行，水化产物不断生成并填充水泥颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所泥颗粒的空隙。更多的水化产物颗粒间产生黏结作用使所形成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度进形成的网状结构更加密实，此时水泥浆体逐步产生强度进入入硬化阶段硬化阶段。51硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。A未水化水泥颗粒B胶体粒子C晶体粒子D毛细孔（毛细孔水）E凝胶孔52l影响凝结硬化的因素影响凝结硬化的因素水泥的熟料矿物组成及细度水泥的熟料矿物组成及细度 水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，当水泥中个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。个矿物的相对含量不同时，水泥的凝结硬化特点就不同。水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期强度就高。强度就高。水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比 水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度。且空隙多，降低水泥石的强度。53石膏的掺量石膏的掺量 硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性量过多时，可能危害水泥石的安定性。（一般。（一般soso3 3不超过不超过3.5%3.5%）环境温度和湿度环境温度和湿度 水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于于00时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的措施，称保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护水泥的养护。龄期龄期 水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。密，一般来说，强度不断增长。54 某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，某立窑水泥厂生产的普通水泥游离氧化钙含量较高，加水拌和后初凝时间仅加水拌和后初凝时间仅40 min，本属于废品。但后放置，本属于废品。但后放置1个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。个月，凝结时间又恢复正常，而强度下降，请分析原因。该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥泥游离氧化钙含量较高，该立窑水泥厂的普通硅酸盐水泥泥游离氧化钙含量较高，该氧化钙相当部分的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙该氧化钙相当部分的煅烧温度较低。加水拌和后，水与氧化钙迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，迅速反应生成氢氧化钙，并放出水化热，使浆体的温度升高，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，加速了其它熟料矿物的水化速度。从而产生了较多的水化产物，形成了凝聚结晶网结构，所以短时间凝结。形成了凝聚结晶网结构，所以短时间凝结。水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧水泥放置一段时间后，吸收了空气中的水汽，大部分氧化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成化钙生成氢氧化钙，或进一步与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再出现原来的水泥浆体温碳酸钙。故此时加入拌和水后，不会再出现原来的水泥浆体温度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水泥熟度升高、水化速度过快、凝结时间过短的现象。但其它水泥熟料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强料矿物也会和空气中的水汽反应，部分产生结团、结块，使强度下降。度下降。55 某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥某工地使用某厂生产的硅酸盐水泥，加水拌和后，水泥浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复浆体在短时间内迅速凝结。后经剧烈搅拌，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因。此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常的早期此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬现象。假凝与快凝不同，前者放热量甚微，固化或过早变硬现象。假凝与快凝不同，前者放热量甚微，且经剧烈搅拌后浆体可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度且经剧烈搅拌后浆体可恢复塑性，并达到正常凝结，对强度无不利影响。无不利影响。假凝现象与很多因素有关，一般认为主要是由于水泥粉假凝现象与很多因素有关，一般认为主要是由于水泥粉磨时磨内温度较高，使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当磨时磨内温度较高，使二水石膏脱水成半水石膏的缘故。当水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶水泥拌水后，半水石膏迅速水化为二水石膏，形成针状结晶网状结构，从