《无机胶凝材》PPT课件.ppt

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1、Central South University of Forestry&TechnologyAlana中南林业科技大学第三章 无机胶凝材料Central South University of Forestry&TechnologyAlana胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体并具备强度的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“水 泥”Central South University of Forestry&Techno

2、logyAlana无机胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为“水泥”。Central South University of Forestry&TechnologyAlana31 石 灰Central South University of Forestry&TechnologyAlana一、石灰的生产原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产

3、工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。900700MgCO3=MgO+CO2 CaCO3 =CaO +CO2生石灰Central South University of Forestry&TechnologyAlana二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化v熟化的过程 生石灰+水 熟石灰v熟化的方式淋淋 灰灰生石灰粉（消石灰粉）生石灰粉（消石灰粉）化化 灰灰 熟石灰膏熟石灰膏v熟化过程的特点放出大量的热；体积膨胀放出大量的热；体积膨胀1.53.5倍。倍。v熟化过程的注意事项n熟石灰在使用前必须陈伏熟石灰在使用前必须陈伏15d以上以上防

4、止过火石防止过火石灰的危害；灰的危害；n在化灰池表面保留一层水在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。防止石灰碳化。MgO+H2O=Mg（OH）2 CaO +H2O=Ca（OH）2 +64.83kjCentral South University of Forestry&TechnologyAlana二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的硬化nCa（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。生，从而提高强度。nCa（OH）2空气中的空气中的CO2发生化学反应，形成发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。使石灰的强度逐渐提高。石灰的品种n按

5、石灰中的氧化镁含量的高低分按石灰中的氧化镁含量的高低分n按成品的加工方法分按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、石灰的技术性质石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。石灰的特性1.可塑性好；2.生石灰吸湿性强，保水性好；3.凝结硬化慢、强度低；4.硬化后体积收缩大，易

6、开裂；5.耐水性差。Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、石灰的技术性质石灰的特性1.可塑性好。生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1m）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此，用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好的可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰膏，可使砂浆可塑性显著提高。2.生石灰吸湿性强。块状生石灰在放置过程中，会缓慢吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙，失去胶结能力。储存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜储存过久。最好运到工地（或熟化工厂）后立即熟化成

7、石灰浆，将储存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、石灰的技术性质石灰的特性3.凝结硬化慢、强度低。从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。同时，石灰的硬化只能在空气中进行。硬化后的强度也不高，1:3的石灰砂浆28天抗压强度通常只有0.20.5MPa。4.硬化后体积收缩大，易开裂。石灰在硬化过程中

8、，由于大量的游离水蒸发，从而引起显著的体积收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。工程上常在其中掺入砂、各种纤维材料等减少收缩。5.耐水性差。硬化后的石灰受潮后，其中的氢氧化钙和氧化钙会溶解，强度更低，在水中还会溃散。所以，石灰不宜在潮湿的环境中使用，也不宜单独用于建筑物基础。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四

9、、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四、石灰的应用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，用于内墙和平顶刷白涂料，用于内墙和平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

10、料水泥(石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等火山灰水泥等)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Central South University of Forestry&TechnologyAlana分析分析:石灰不耐水石灰不耐水，但，但为什么配制的为什么配制的石石灰土或三合土却可以用于基础灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的

11、基层等潮湿部位的垫层、道路的基层等潮湿部位？答：答：原因1.石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以石灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。原因2.由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使其密实度大大提高，降低了孔隙率，水的侵入大为减少。因此，灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。【评注评注】粘士表面存在少量的的活性氧化硅和氧化铝，可与消石灰Ca(OH)2反应，生成水硬性物质。四、石灰的应

12、用Central South University of Forestry&TechnologyAlana石灰砂浆的裂纹请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别，并讨论其成因。四、石灰的应用 石灰砂浆A 石灰砂浆B Central South University of Forestry&TechnologyAlana石灰砂浆的裂纹 石灰在制备过程中，采用石灰石、白云石、白垩、贝壳等原料经煅烧后，即得到块状的生石灰，反应式如下：CaCO3 CaO(生石灰)+CO2 在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将会生成“欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过

13、高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”。过火石灰水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，保持石灰膏表面有水的情况下，在贮存池中放置一周以上，这一过程称为陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与CO2发生碳化反应。四、石灰的应用Central South University of Forestry&TechnologyAlana石灰砂浆的裂纹四、石灰的应用 石灰砂浆A 石灰砂浆B 石灰砂浆A为凸出放射性裂纹，这是由于石灰浆的陈伏时间不足，制使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化，导致在硬化的

14、石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2，产生体积膨胀，从而形成膨胀性裂纹。石灰砂浆B为网状干缩性裂纹，是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大，石灰过多，易产生此类裂纹。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四、石灰的应用石灰的选用 某工地急需配制石灰砂浆。当时有消石灰粉、生石灰粉及生石灰材料可供选用。因生石灰价格相对较便宜，便选用，并马上加水配制石灰膏，再配制石灰砂浆。使用数日后，石灰砂浆出现众多凸出的膨胀性裂缝，请分析原因。该石灰的陈伏时间不够。数日后部分过火石灰在已硬化的石灰砂浆中熟化，体积膨胀，以致产生膨胀性裂

15、纹。因工程时间多，若无现成合格的石灰膏，可选用消石灰粉或生石灰粉。消石灰粉在磨细过程中，把过火石灰磨成细粉，克服了过火石灰在熟化时造成的体积安定性不良的危害。故可不必陈伏可直接使用，且生石灰熟化时放出的热可大大加快砂浆的凝结硬化，加水量亦较少，硬化后的砂浆强度亦较高。Central South University of Forestry&TechnologyAlana分析:有.两种钙质生石灰，其中有关指标如下。请分析.两石灰生产及其性能的差别？答：虽然.两石灰未消化残渣含量相等，但本质是不同的。石灰CO2含量高，含较多未分解的碳酸盐，属“欠火”石灰，其胶结性较差。而石灰CO2含量已相当低，含

16、较多消化过程中未消化的“过烧”石灰颗粒或未燃尽之煤渣等。过烧石灰不仅影响胶结性能，且消化速度慢，较迟才消化，若陈伏期不足，会使已变硬的石灰体隆起、鼓包和开裂。石灰石灰未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余量)16%16%CO2含量10%2%四、石灰的应用Central South University of Forestry&TechnologyAlana分析:为何石灰除粉刷外一般不单独使用石灰浆?答：因石灰的干燥收缩大，氢氧化钙颗粒可吸附大量水分，在凝结硬化中不断蒸发，并产生大的毛细管压力，使石灰浆体产生大的收缩而开裂。故除粉刷外，一般不单独使用石灰浆。四、石灰的应用Central South U

17、niversity of Forestry&TechnologyAlana五、石灰的储存生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。Central South University of Forestry&TechnologyAlana32 石 膏Central South University of Forestry&TechnologyAlana一、石膏胶凝材料的生产 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。在不

18、同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。Central South University of Forestry&TechnologyAlana二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：CaSO40.5H2O+1.5 H2O=CaSO42H2O建筑

19、石膏的凝结硬化过程可以表示如下：v建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；v硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、建筑石膏的等级与技术性质建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：技术指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92

20、.9细度（0.2mm方孔筛筛余）5.010.015.0凝结时间初凝不早于6min，终凝不迟于30minCentral South University of Forestry&TechnologyAlana四、建筑石膏的技术性质表观密度小，强度较低；凝结硬化快；孔隙率大，热导率小；凝结时体积产生微膨胀；吸湿性强，耐水性差；具有较好的防火性能。Central South University of Forestry&TechnologyAlana五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中Central South University of Forestry&

21、TechnologyAlana分析分析:建筑石膏制品为何一般建筑石膏制品为何一般不适于不适于室外室外?答：因建筑石膏制品化学成分主要为CaSO42H2O，微溶于水；且建筑石膏制品内部含大量毛细孔隙、水或水蒸汽易进入建筑石膏制品内部，加快二水石膏晶体溶解于水的速度，特别是晶体间搭接处易受溶液破坏，强度大为下降。正因为其耐水性差、吸水率高、抗渗性及抗冻性差，故不宜用于室外。分析分析:在维修古建筑时，发现古建筑中石灰砂浆坚硬，强度较在维修古建筑时，发现古建筑中石灰砂浆坚硬，强度较高。有人认为是古代生产的石灰质量优于现代石灰。此观点对高。有人认为是古代生产的石灰质量优于现代石灰。此观点对否？为什么？否

22、？为什么？答:错误。因为石灰的硬化包括干燥结晶硬化过程及碳化过程。但由于碳化作用是一个很缓慢的过程，表层生成的CaCO3膜层阻碍空气中CO2的渗入，此过程相当漫长。古建筑所用的石灰年代久远，碳化过程较充分，故其强度较高。五、建筑石膏的应用Central South University of Forestry&TechnologyAlana建筑石膏粉的质量问题建筑石膏粉的质量问题 请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用此石膏粉作粘结或制作石膏制品。五、建筑石膏的应用 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结粒，对凝结硬化性能及强度均有影响，已不宜使用。由于建筑石膏粉易吸潮，影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，

23、长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉存贮时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。Central South University of Forestry&TechnologyAlana石膏饰条粘贴失效石膏饰条粘贴失效 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。建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者，在粘结

24、的石膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂。五、建筑石膏的应用Central South University of Forestry&TechnologyAlana五、建筑石膏的应用(2)硬化石膏的结构与性能请观察图中硬化石膏的结构特点，分析硬化石膏的结构与性能的关联。Central South University of Forestry&TechnologyAlana从图中可见建筑石膏制品的结构特点是多孔。其隔热吸声性良好。因多封闭的细微孔，导热系数也就较低，且其大是微孔，尤为表面微孔会使声音反射或传导的能力显著下降从而有好的吸声性能。防火性能好。具一定的阻湿阻温性。耐水性及防冻性差。加工性能好

25、。五、建筑石膏的应用Central South University of Forestry&TechnologyAlana五、建筑石膏的应用石膏制品发霉变形 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。厨房、厕所、浴室等处一般较潮湿，普通石膏制品具有强的吸湿性和吸水性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结力削弱，强度下降、变形，且还会发霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度过高的环境中使用。欲提高其耐水性，可于建筑石膏中掺入一定量的水泥或其它含活性SiO2、Al2O3及CaO的材料。如粉煤灰、石灰。掺入有机防

26、水剂亦可改善石膏制品的耐水性。Central South University of Forestry&TechnologyAlana五、建筑石膏的应用提高石膏制品的耐水性 一般的石膏制品耐水性较差，从而限制了石膏制品的应用。请考虑如何提高石膏制品的耐水性能。与其他材料复合，如加入含SiO2、Al2O3、CaO的材料，生成部分水硬性的胶凝材料，以提高耐水性。掺入其他外加剂，使石膏制品的结构更致密，提高抵抗水渗入的能力，如减水增强剂。在石膏制品表面涂覆耐水材料。把上述技术措施复合，或其他提高耐水性措施。Central South University of Forestry&Technology

27、Alana33 水玻璃Central South University of Forestry&TechnologyAlana一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下：Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%15%的促硬剂氟硅酸钠。水玻璃的性质 1.粘结力强 2.耐酸性好 3.耐热性好 4.耐碱性和耐水性差Central South University of

28、Forestry&TechnologyAlana二、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土。Central South University of Forestry&TechnologyAlana 分析:在天然石材、粘土砖、混凝土和硅酸盐制品表面涂一层水玻璃，可提高制品表面的密实性和抗风化能力。水玻璃是否亦可涂于石膏制品表面？为什么？答：不可以。水玻璃浸入粘土砖表面，可使材料更致密，提高风化能力；但浸入石膏制品，水玻璃与石膏反应生成硫酸钠晶体，在制品孔隙内产生体积膨胀，使石膏制品破坏。二、水玻璃的应用Central South

29、University of Forestry&TechnologyAlana 二、水玻璃的应用水玻璃与铝合金窗表面的斑迹 某些建筑物的室内墙面装修过程中我们可以观察到，使用以水玻璃为成膜物质的腻子作为底层涂料，施工过程往往散落到铝合金窗上，造成了铝合金窗外表形成有损美观的斑迹。试分析原因，应采取什么措施避免这类现象。铝合金制品不耐酸碱；水玻璃呈强碱性。当含碱涂料与铝合金接触时，引起铝合金窗表面发生腐蚀反应：Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O2Al+2H2O+2NaOH2NaAlO2+3H2使铝合金表面锈蚀而形成斑迹。Central South University of Forest

30、ry&TechnologyAlana34 镁质胶凝材料Central South University of Forestry&TechnologyAlana镁质胶凝材料菱苦土菱苦土的生产 镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。菱苦土的水化硬化 一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。菱苦土的应用v生产木屑地板、木丝板、刨花板等。v菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。v只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。Central So

31、uth University of Forestry&TechnologyAlana本段小结胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏、镁质胶凝材料、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。（1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。（2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑

32、室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。（3）简单了解镁质胶凝材料和水玻璃的特点与用途。Central South University of Forestry&TechnologyAlana35 水泥Central South University of Forestry&TechnologyAlana本本节节主主要要讲讲述述了了硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的生生产产、矿矿物物组组成成、凝凝结结硬硬化化、技技术术性性质质、性性能能及及适适用用范范围围等等；在在硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的基基础础上上，讲讲述述了了普普通通水水泥泥、矿矿渣渣水水泥泥、火火山山灰灰水水泥泥、粉粉煤煤灰灰水水泥泥、复复合合水

33、水泥泥的的组组成成、性性能能及及选选用用等等；概概要要介介绍绍了了其他品种水泥。其他品种水泥。本节提要本节提要35 水泥Central South University of Forestry&TechnologyAlana水泥的特点和适用范围水泥的特点v水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围v不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。Central South University of Forestry&TechnologyAlana水泥

34、的分类按性能和用途分水 泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等Central South University of Forestry&TechnologyAlana水泥的分类按主要水硬性物质分水泥种类主要水硬性物质主 要 品 种硅酸盐水泥硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥铝酸盐水泥铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝

35、酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥活性二氧化硅活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等Central South University of Forestry&TechnologyAlana一 硅酸盐水泥Central South University of Forestry&TechnologyAlana一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺硅酸盐水泥的原材料v生产硅酸盐水泥熟料的原材料n石灰质原料石灰质原料

36、 天然石灰石。也可采用与天然石天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰华等。n粘土质原料粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为，其次为Al2O3和少量和少量Fe2O3。n铁矿粉铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。v石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。v混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。Central South University of Forestry&TechnologyAl

37、ana硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺v生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种；v硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺石灰石粘 土铁矿粉生 料石 膏硅酸盐水泥混合材料熟 料按比例混合磨细13501450煅烧磨细Central South University of Forestry&TechnologyAlana二、熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类及杂质2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AFfCaO和f

38、MgO3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化学式及简写Central South University of Forestry&TechnologyAlana二、熟料的矿物组成及其特性水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。矿物名称硅酸三钙C3S硅酸二钙C2S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF含量范围（质量）376715307151018水化反应速度快慢最快快强 度高早期低，后期高低低（含量多时对抗折强度有利）水 化 热较高低最高中Central South University of Forestry&TechnologyAlana分析分

39、析:熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响熟料矿物组成对早期强度及水化热的影响硅酸盐水泥熟料是由哪些矿物成分组成的？它们在水泥硅酸盐水泥熟料是由哪些矿物成分组成的？它们在水泥中的含量对水泥的强度、反映速度和放热量有何影响？中的含量对水泥的强度、反映速度和放热量有何影响？以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。矿物组成C3S/C2S/C3A/C4AF/A水泥6015169B水泥47281015二、熟料的矿物组成及其特性Central South University of Forestry&TechnologyAlana硅酸盐水泥熟料矿

40、物各具特性。硅酸盐水泥熟料矿物各具特性。C3S在最初四个星期内强度发展迅速，它实际上决定着硅酸盐水泥四个星期以内的强度；C3S的水化热较多，其含量也最多，故它放出的热量最多；但其耐腐蚀性较差。C2S的硬化速度慢，在大约4个星期后才发挥其强度作用，约一年左右达到C3S四个星期的发挥程度；而其水化热少；耐腐蚀性好。C3A硬化速度最快，但强度低，其对硅酸盐水泥在13 d或稍长的时间内的强度起到一定作用；C3A的水化热多；耐腐蚀性最差。C4AF的硬化速度也较快，但强度低，其对硅酸盐水泥的强度贡献小；其水化热和耐腐蚀性均属中等。A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A

41、硅酸盐水泥的早期强度与水化热高于B水泥。二、熟料的矿物组成及其特性Central South University of Forestry&TechnologyAlana现象分析现象分析现象分析现象分析:某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3S 61；C2S14；C3A14；C4AF11 原因分析原因分析:由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。措施措施:

42、首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其次，水泥用量及水灰比也需适当控制。二、熟料的矿物组成及其特性Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结硬化的概念v凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程；v硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。v水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。Central South Univers

43、ity of Forestry&TechnologyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化熟料矿物的水化反应v硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2v硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O=3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 v铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O v铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2OCentral South University of For

44、estry&TechnologyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化熟料矿物的水化反应过程v水化初期n熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。v水化中期n以水化硅酸钙（以水化硅酸钙（CSH）和氢氧化钙的快速形成）和氢氧化钙的快速形成为特征。为特征。v水化后期n由于新生成的水化产物的压

45、力，水泥颗粒薄膜的凝由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。加强，结构逐渐紧密。Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、

46、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒水泥石的结构v水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。v水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。Central South University of Forestry&TechnologyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化假凝现象 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，水泥浆体又恢复塑性，随后过三小时才凝结。请讨论形成这种现象的原因，并思考解决措施。参考此为水泥假凝现象。假凝是指水泥的一种不正常

47、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，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。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，从而引起浆体固化。另外，某些含碱较高的水泥，硫酸钾与二水石膏生成钾石膏迅速长大，也会造成假凝。如证明水泥的异常凝结现象是假凝引起的，可以在水泥浆体中加入石膏缓凝剂延缓石膏的结晶析出。石膏缓凝剂主要有焦磷酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸等。Central South University of Forestry&Techno

48、logyAlana三、硅酸盐水泥的凝结和硬化水泥凝结时间前后变化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40 min，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。参考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，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

49、，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。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四、硅酸盐水泥的主要技术性质1.密度、堆积密度和各成分含量技术性质质 量 标 准密度，kg/m331003200堆积密度，kg/m313001600不溶物型：不溶物不得超过0.75；型：不溶物不得超过1.50烧失量型：烧失量不得大于3.0；型：烧失量不得大于3.5氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过5.0。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量

50、可放宽至6.0三氧化硫3.5碱含量水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60或由供需双方商定注：表中百分数均为质量百分数。Central South University of Forestry&TechnologyAlana四、硅酸盐水泥的主要技术性质2.细度v细度是指水泥颗粒的粗细程度。v水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。v国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。Central South University of Forestr