第四章水泥 (2)优秀PPT.ppt
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1、第四章水泥第一页,本课件共有91页一、水泥的优点1、具有水硬性2、可塑性好,并且同钢筋良好的粘结力3、耐久性、抗冻性好4、生产工艺简单,品种多5、原料来源广、便宜第二页,本课件共有91页二、水泥的分类 1、按水泥的矿物组成分类:(1)硅酸盐类水泥(2)铝酸盐类水泥(3)硫铝酸盐类水泥(4)铁铝酸盐类水泥(5)氟铝酸盐类水泥第三页,本课件共有91页2、按用途分类:(1)通用水泥:硅酸盐类水泥(2)专用水泥:砌筑水泥、道路水泥、防射线水泥(3)特性水泥:快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、喷射水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥第四页,本课件共有91页4.1 硅酸盐水泥4.1.1 硅酸盐水泥的概念及生产(一)硅酸盐水泥
2、的定义 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,也称波特兰水泥。第五页,本课件共有91页硅酸盐水泥分为两种类型:1)I 型硅酸盐水泥,不掺加混合材料,代号P I2)型硅酸盐水泥,在硅酸盐水泥熟料研磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料,代号P II第六页,本课件共有91页(二)硅酸盐水泥的生产(1)生料的配制与磨细;(2)生料煅烧后熔融形成熟料;(3)熟料与适量石膏共同磨细而成 I 型硅酸盐水泥;或熟料与适量石膏和混合材料共同磨细而成 II 型硅酸盐水泥。第七页,本课件共有91页 石灰石粘 土辅 料配料生料煅烧1450
3、C熟料熟料石膏型水泥磨细磨细水泥“两磨一烧”的生产过程混合材料磨细型水泥第八页,本课件共有91页脫水区煅烧区烧成区冷卻区熟料出口冷卻铁柵 排气 原料入口 自由水 粘土分解石灰岩分解 初化合物形成熔胶形成气体溫度进料溫度 450 oC50 oC800 oC600 oC 1200 oC1000 oC1350 oC1350 oC1550 oC1450 oC C S 初形成2 C S 初形成 3 水泥原料在旋水泥原料在旋窑窑中中烧结烧结成水泥熟料成水泥熟料矿矿物物第九页,本课件共有91页4.1.2熟料的矿物组成、特性水泥熟料中主要含有:1、硅酸三钙 C3S2、硅酸二钙 C2S3、铝酸三钙 C3A4、铁
4、铝酸四钙 C4AF第十页,本课件共有91页 水泥熟料矿物的强度增长第十一页,本课件共有91页矿物简称 水化硬化放热量强度C3S快大高C2S慢小早低后高C3A最快最大低C4AF中中低第十二页,本课件共有91页1、提高C3S的含量可以制得高强水泥和早强水泥;2、提高C3S与C3A的含量可以制得快硬水泥;3、提高C2S的含量,适当降低C3S与C3A的含量,可制得低热水泥。第十三页,本课件共有91页硅酸盐水泥中的有害成分:(1)氧化镁 MgO(2)三氧化硫 SO3(3)游离氧化钙 fCaO(4)碱分 K2O、Na2O 第十四页,本课件共有91页4.1.3 水泥的水化、凝结硬化(一)水化 水泥的水化过程
5、是水泥各种熟料矿物及石膏与水发生反应的过程。(1)3 CaO SiO2 的水化(2)2 CaO SiO2 的水化(3)3CaO Al2O3 的水化(4)4 CaOAl2O3Fe2O3 的水化第十五页,本课件共有91页 C3S 的水化2(3CaO2 SiO2)+6H2O 3CaO 2SiO2 3H2O+3Ca(OH)2 C2S 的水化2(2 CaO2 SiO2)+4H2O 3CaO2 SiO23H2O+3Ca(OH)2 第十六页,本课件共有91页 C3A 的水化3CaO Al2O3+6H2O3CaO 2Al2O3 6H2O3 CaO Al2O3+Ca(OH)2+12H2O 4CaO Al2O3
6、13H2O3(CaSO4 2H2O)+4CaO Al2O3 13H2O +13H2O 3CaO Al2O3 3CaSO431H2O +Ca(OH)2 第十七页,本课件共有91页 C4AF的水化4 CaO Al2O3 Fe2O3+7H2O 3 CaO Al2O3 6H2O +CaO Fe2O3 H2O第十八页,本课件共有91页硅酸盐水泥水化后的主要水化产物:(1)水化硅酸钙 C3S2H3或C-S-H(2)水化铝酸钙 C3AH6、C4AH13(3)水化硫铝酸钙 AFt(4)水化铁酸钙 CFH(5)氢氧化钙 CH 第十九页,本课件共有91页(二)凝结硬化1、凝结水泥加水拌和,初期形成可塑浆体,然后逐
7、渐变稠而失去可塑性的过程。2、硬化水泥浆体的强度逐渐提高而变成了坚硬石状固体水泥石的过程。第二十页,本课件共有91页1水泥颗粒2水分水化物较少,生成后溶解于水,水泥颗粒间有较多的水,水泥浆具有良好的可塑性。第二十一页,本课件共有91页3凝胶 水溶液达到饱和,析出许多细小颗粒,堆积在水泥颗粒周围,形成水化物凝胶膜层。第二十二页,本课件共有91页3凝胶4晶体水化物不断析出,自由水分不断减少,膜层增厚并相互连接,形成网状结构,水泥浆体逐渐变稠,失去可塑性,开始凝结。第二十三页,本课件共有91页5未水化的水泥颗粒6毛细孔 凝胶和晶体进一步发展,不断填充毛细孔,结构逐渐紧密。凝胶产生内聚力,使水泥浆体具
8、有强度,并逐渐硬化。第二十四页,本课件共有91页(三)水泥石硬化后的水泥浆体称为水泥石。水泥石的结构:(1)凝胶体(CSH、CFH)与晶体(CH、AFt、CAH)(2)未水化的水泥颗粒内核(3)毛细孔 (4)气体第二十五页,本课件共有91页影响水泥石水化程度的因素:1、水灰比(水与水泥的质量比)2、熟料矿物成分3、水泥细度 4、石膏掺量 5、温度、湿度和养护时间(龄期)第二十六页,本课件共有91页4.1.4硅酸盐水泥的技术性质(一)密度与堆积密度硅酸盐水泥和普通水泥的密度一般在3.13.2g/cm3之间。水泥在松散状态时的堆积密度一般在9001300 kg/m3之间,紧密堆积状态可达14001
9、700 kg/m3。第二十七页,本课件共有91页(二)细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度直接影响水泥凝结硬化及强度。水泥的细度可用筛析法(80 m方孔筛的筛余量)和比表面积法(1Kg水泥颗粒的总表面积)测定。第二十八页,本课件共有91页(三)标准稠度用水量标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需的拌合水量,以占水泥质量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量,一般在之间。第二十九页,本课件共有91页(四)凝结时间1、初凝时间:自加水起至水泥浆开始失去塑性、流动性减小所需的时间,T初 45min。2、终凝时间:自加水时起至水泥完全失去塑性、开始有一定强度所需的时间,T终 6.5h。第三十页
10、,本课件共有91页(五)体积安定性水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。水泥硬化后产生不均匀的体积变化即体积安定性不良。不良的原因是由于含有过多的游离氧化钙、游离氧化镁、三氧化硫、石膏。第三十一页,本课件共有91页(六)强度及强度等级按国家标准GB/T176711999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)的规定。将水泥、砂和水按比例拌制成水泥胶砂,制作为40mm40mm160mm的试件。标准试件在标准温度(201)的水中养护,测定其3d和28d的抗折强度和抗压强度,分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R等6个强度等级。按3d强度水泥又分为普通型和早
11、强型(R)。第三十二页,本课件共有91页(七)碱含量水泥中碱含量按Na2O0.685K2O计算值来表示,若使用活性骨料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中碱含量不得大于0.60%,或由供需双方商定。第三十三页,本课件共有91页(八)水化热水泥在水化进程中所放出的热量称为水化热。通常强度等级越高的水泥,水化热越大。凡能起促凝作用的因素均可提高早期水化热。反之,凡能减慢水化过程的因素均能降低早期水化热。第三十四页,本课件共有91页水泥的放热特性,对大体积混凝土建筑物是不利的。它使内部混凝土与外部混凝土之间,产生较大的温差,会引起不均匀的内应力,使混凝土发生裂缝。因此,对大体积混凝土工程,应采用低热水泥
12、。第三十五页,本课件共有91页1、腐蚀的主要原因(1)水泥石内存在容易受腐蚀的成分(Ca(OH)2和C3AH6等)。(2)水泥石本身存在孔隙,腐蚀介质容易进入水泥石内部与水泥石成分互相作用,加剧腐蚀。4.1.5 环境水对硅酸盐水泥的侵蚀第三十六页,本课件共有91页(2)水泥石腐蚀的种类1、软水侵蚀(溶出型侵蚀)2、盐类的腐蚀(硫酸盐和镁盐)3、酸类的腐蚀(碳酸腐蚀和一般酸腐蚀)4、强碱的腐蚀第三十七页,本课件共有91页一、软水侵蚀水化产物稳定的条件:一定浓度的石灰溶液。软水中石灰溶液浓度较低,氢氧化钙被溶解。流动水时会加剧氢氧化钙的溶解。压力水时溶解作用更为严重。第三十八页,本课件共有91页二
13、、盐类的腐蚀硫酸盐的腐蚀MgSO4+Ca(OH)2=Mg(OH)2+CaSO4(石膏)Na2SO4+Ca(OH)2=2NaOH+CaSO4(石膏)3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O第三十九页,本课件共有91页镁盐的腐蚀MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4.2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)23CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O第四十页,本课件共有91页 三、酸类的腐蚀碳酸的腐蚀
14、Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2第四十一页,本课件共有91页一般酸的腐蚀Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2OCa(OH)2+H2SO4=CaSO4.2H2O(石膏)3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O第四十二页,本课件共有91页四、强碱的腐蚀四、强碱的腐蚀 NaOH+3Cao Al2O33Na2O Al2O3+Ca(OH)2 生成的铝酸钠易溶于水,生成的Ca(OH)2可引起水泥石的二次腐蚀。当水泥石被氢氧化钠浸透后,又在空气干燥时,会与空
15、气中的二氧化碳作用,其反应式如下:NaOH+CO2+H2ONa2CO3+H2O 生成的碳酸钠在水泥石毛细孔中结晶沉积,导致水泥石胀裂破坏。第四十三页,本课件共有91页3、防止腐蚀的措施(1)根据侵蚀介质特点,合理选择水泥品种。(2)提高水泥的密实度,降低孔隙率。(3)在水泥石表面设置保护层。第四十四页,本课件共有91页4.1.6 硅酸盐水泥的性质、应用及存放(一)性质与应用(一)强度高(二)水化热大,抗冻性好(三)抗碳化性好(四)耐腐蚀性差(五)耐热性差第四十五页,本课件共有91页(二)硅酸盐水泥的运输与储存1、按不同强度等级、品种及出厂日期分别储运,并注意防潮、防水。2、袋装水泥的堆放高度1
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