第四章 水泥与石灰优秀PPT.ppt
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1、第四章 水泥与石灰第一页,本课件共有48页第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥水泥水泥水硬性胶凝材料,不仅能在空气中硬化,水硬性胶凝材料,不仅能在空气中硬化,还能还能更好地在水中硬化,保持并继续增长其强度。更好地在水中硬化,保持并继续增长其强度。主要内容主要内容q 水泥的矿物组成及其技术特性水泥的矿物组成及其技术特性q 水泥的技术性质水泥的技术性质第二页,本课件共有48页v硅酸盐水泥:硅酸盐水泥:硅酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥熟料、0 05 5石灰石或粒化高炉矿渣,石膏石灰石或粒化高炉矿渣,石膏v硅酸盐水泥类型:硅酸盐水泥类型:型硅酸盐水泥,代号型硅酸盐水泥,代号P.IP.I,不掺混合材料,不掺混合
2、材料 型硅酸盐水泥,代号型硅酸盐水泥,代号P.IIP.II,掺加不超过水泥质量,掺加不超过水泥质量5 5的混合的混合材料材料普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥:凡由硅酸盐水泥熟料、615%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,称为普通硅酸盐水泥。代号为P PO O。第三页,本课件共有48页一、一、硅酸盐水泥的矿物组成与化学成分硅酸盐水泥的矿物组成与化学成分1、硅酸盐水泥原料与生料的化学组成、硅酸盐水泥原料与生料的化学组成 原料原料生料生料(主要化学成分主要化学成分):CaOSiO2Al2O3Fe2O3 生产工艺生产工艺二磨一烧二磨一烧 石灰石石灰石 磨细磨细 1450 粘粘 土土
3、 生料生料 熟料熟料 铁矿粉铁矿粉 石膏石膏2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成(1)熟料的四种主要矿物)熟料的四种主要矿物 硅酸三钙(硅酸三钙(3CaOSiO2)简写简写C3S 硅酸二钙(硅酸二钙(2CaOSiO2)简写简写C2S 铝酸三钙(铝酸三钙(3CaOAl2O3)简写简写C3A 铁铝酸四钙(铁铝酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3)简写简写C4AF 磨细磨细水泥水泥第四页,本课件共有48页(2 2)四种矿物的技术特性)四种矿物的技术特性 C C3 3S S是无色晶体,含量是无色晶体,含量50%50%左右,水化速度快,水化热高,且左右,水化速度快,水化热高,且早期强度高
4、,水化物对水泥早期强度和后期强度起主要作用。早期强度高,水化物对水泥早期强度和后期强度起主要作用。C C2 2S S含量在含量在20%20%左右,水化速度慢,水化热低,早期强度低,左右,水化速度慢,水化热低,早期强度低,后期强度高,耐化学侵蚀性和干缩性较好。后期强度高,耐化学侵蚀性和干缩性较好。C C3 3A A水化速度最快,水化热最高,耐化学侵蚀性差,干缩性水化速度最快,水化热最高,耐化学侵蚀性差,干缩性大。大。C C4 4AFAF水化速度介于水化速度介于C C3 3A A和和C C3 3S S 之间之间,水化热较高,强度低,水化热较高,强度低,但对于抗折强度起重要作用,耐化学侵蚀性好,干缩
5、性小。但对于抗折强度起重要作用,耐化学侵蚀性好,干缩性小。第五页,本课件共有48页(3)四种矿物的技术特性比较四种矿物的技术特性比较水化程度:水化程度:C3AC3SC4AFC2S P147 图4-1 几种矿物的水化程度释热量:释热量:C3AC3SC4AFC2S 图4-2 几种矿物的水化释热量 强度强度 早期强度:早期强度:C3SC3AC4AFC2S 后期强度:后期强度:C3SC2SC3AC4AF 图4-3 几种矿物强度发展特征干缩性干缩性C3AC3SC4AFC2S耐化学腐蚀耐化学腐蚀C4AFC3SC2SC3A第六页,本课件共有48页 图图4-1不同龄期时四种矿物的水化速率不同龄期时四种矿物的水
6、化速率C3AC3SC4AFC2S24h:大约有:大约有65%的的C3A水化,水化,C3S水化水化50%左右;左右;90d:四种矿物的水化程度已经接近:四种矿物的水化程度已经接近第七页,本课件共有48页图图4-2四种矿物的水化热与龄期的关系四种矿物的水化热与龄期的关系C3AC3SC4AFC2S第八页,本课件共有48页图图4-3四种矿物的强度随龄期的发展四种矿物的强度随龄期的发展第九页,本课件共有48页3.石膏(石膏(CaSO42H2O)掺量:掺量:35作用:缓凝、调节凝结速度作用:缓凝、调节凝结速度4.水泥中的有害物质水泥中的有害物质游离氧化钙游离氧化钙f-CaO、氧化镁、氧化镁f-MgO三氧化
7、硫三氧化硫SO3碱含量碱含量“碱集料反应碱集料反应”第十页,本课件共有48页(1)水泥熟料矿物的水化反应及其水化生成物)水泥熟料矿物的水化反应及其水化生成物硅酸三钙:硅酸三钙:C3SH2O3CaO2SiO23H2OCa(OH)2 水化硅酸钙水化硅酸钙硅酸二钙:硅酸二钙:C2SH2O水化硅酸钙水化硅酸钙Ca(OH)2铝酸三钙铝酸三钙:在纯水中:在纯水中:C3AH2O(C4AH13、C4AH19、C3AH6)(水泥瞬凝的原因(水泥瞬凝的原因)水化铝酸钙水化铝酸钙在石膏溶液中:在石膏溶液中:C3ACa(OH)2H2OC4AH13C4AH13CaSO42H2OH2O3CaOAl2O33CaSO432H
8、2O三硫型水化铝酸钙三硫型水化铝酸钙(钙矾石钙矾石)当石膏耗尽后:当石膏耗尽后:C4AH13钙矾石钙矾石3CaOAl2O3CaSO412H2O单硫型水化硫铝酸钙单硫型水化硫铝酸钙二二、硅酸盐水泥的技术性质、硅酸盐水泥的技术性质1.1.新拌水泥浆体的凝结硬化过程新拌水泥浆体的凝结硬化过程新拌水泥浆体的凝结硬化过程新拌水泥浆体的凝结硬化过程第十一页,本课件共有48页铁铝酸四钙铁铝酸四钙:在纯水中:在纯水中:C4AFH2OC4AH13C4FH13 水化铝酸四钙水化铝酸四钙 水化铁酸四钙水化铁酸四钙缩写缩写C4(A、F)H13在石膏溶液中:在石膏溶液中:C4AFCa(OH)2H2OC4(A、F)H13
9、C4(A、F)H13CaSO42H2OH2O3CaO(Al2O3Fe2O3)3CaSO432H2O 三硫型水化铁铝酸钙三硫型水化铁铝酸钙当石膏耗尽后:同铝酸三钙,生成单硫型水化硫铁铝酸钙当石膏耗尽后:同铝酸三钙,生成单硫型水化硫铁铝酸钙第十二页,本课件共有48页(2 2)水泥的凝结硬化过程)水泥的凝结硬化过程)水泥的凝结硬化过程)水泥的凝结硬化过程1)初初始始反反应应期期:水水泥泥熟熟料料颗颗粒粒初初始始水水解解和和水水化化(约约510min,放放热热7J/g.h)水水泥泥水水化过程化过程2)潜伏期:水化物薄膜围绕水泥颗粒成长变厚(约)潜伏期:水化物薄膜围绕水泥颗粒成长变厚(约12h,放热,放
10、热4J/g.h)3)凝结期:膜层破裂,水泥颗粒进一步水化(约)凝结期:膜层破裂,水泥颗粒进一步水化(约6h,放热,放热20J/g.h)4)硬化期:水化物进一步发展,填充毛细孔(约)硬化期:水化物进一步发展,填充毛细孔(约6h若干年)若干年)图图2-4水泥的凝结硬化过程示意图水泥的凝结硬化过程示意图 凝结硬化机理小结凝结硬化机理小结 水泥熟料水化生成紧密、相互交结的水化物体系而凝聚产生强度水泥熟料水化生成紧密、相互交结的水化物体系而凝聚产生强度 硬化水泥石由水化物、未水化水泥熟料颗粒、水及孔隙所组成硬化水泥石由水化物、未水化水泥熟料颗粒、水及孔隙所组成第十三页,本课件共有48页图图4-4水泥的凝
11、结硬化过程示意图水泥的凝结硬化过程示意图第十四页,本课件共有48页 水泥水化小结水泥水化小结生生料料熟熟料料水泥石水泥石主要化学成分主要化学成分主要矿物成分主要矿物成分主要水化产物(比例主要水化产物(比例)CaOSiO2Al2O3Fe2O3C3SC2SC3AC4AFCaSO42H2O水化硅酸钙(水化硅酸钙(70)Ca(OH)2(20)三硫型水化铝酸钙(钙矾石三硫型水化铝酸钙(钙矾石7%)单硫型水化铝酸钙单硫型水化铝酸钙三硫型水化铁铝酸钙三硫型水化铁铝酸钙单硫型水化铁铝酸钙单硫型水化铁铝酸钙第十五页,本课件共有48页2.硬化水泥石的腐蚀硬化水泥石的腐蚀腐蚀原因腐蚀原因水泥石中存在着引起腐蚀的成分
12、水泥石中存在着引起腐蚀的成分Ca(OH)2(约(约20)水化铝酸钙水化铝酸钙有侵蚀性介质存在:各种盐类、硫酸盐类及酸类物质有侵蚀性介质存在:各种盐类、硫酸盐类及酸类物质水泥石本身不密实水泥石本身不密实第十六页,本课件共有48页(1)水化物水化物Ca(OH)2的溶失与置换的溶失与置换1)溶析性侵蚀)溶析性侵蚀(淡水腐蚀)(淡水腐蚀)Ca(OH)2在动水或有压力水中直接溶失在动水或有压力水中直接溶失2)盐类腐蚀)盐类腐蚀MgCl2Ca(OH)2CaCl2(易溶易溶)Mg(OH)23)酸类腐蚀)酸类腐蚀碳酸腐蚀:碳酸腐蚀:CO2H2OCa(OH)2CaCO3H2OCO2H2OCaCO3Ca(HCO3
13、)2盐酸腐蚀:盐酸腐蚀:HClCa(OH)2CaCl2(易溶易溶)H2O第十七页,本课件共有48页(2)硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀(在(在Ca(OH)2存在的情况下)存在的情况下)水化铝酸钙水化铝酸钙C C4 4A AH H1313 钙矾石(体积比水化铝酸钙增加钙矾石(体积比水化铝酸钙增加2.52.5倍)倍)Ca(OH)2Na2SO4CaSO42H2ONaOHH2O水中水中Ca(OH)2MgSO4CaSO42H2OMg(OH)2水中水中Ca(OH)2H2SO4CaSO42H2OH2O水中水中CaSO42H2OC4AH13Ca(OH)23C3A3CaSO432H2O水泥石中水泥石中钙矾石钙矾石第十八页
14、,本课件共有48页腐蚀的危害腐蚀的危害水泥石密度下降、强度降低水泥石密度下降、强度降低混凝土开裂与崩解混凝土开裂与崩解(3)水泥石腐蚀的防止水泥石腐蚀的防止1)合理选择水泥品种(根据侵蚀环境特点选择)合理选择水泥品种(根据侵蚀环境特点选择)2)提高水泥石的密实程度)提高水泥石的密实程度合理降低水灰比合理降低水灰比使用减水剂使用减水剂3)加作保护层)加作保护层第十九页,本课件共有48页三、三、水泥的技术要求水泥的技术要求主要指标:细、凝、安、强,以强为主主要指标:细、凝、安、强,以强为主1.物理力学性质指标物理力学性质指标(1)细度细度意义意义:细度愈大,凝结速度愈快,早期强度愈高。细度愈大,凝
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