水泥的检测幻灯片.ppt
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1、水泥的检测第1页,共45页,编辑于2022年,星期日2.1.1 通用硅酸盐水泥的基本知识1.胶凝材料:经过自身的物理化学作用后,能由液体或半固体变为坚硬的固体,并能把块状或散粒状材料胶结成整体的材料称为胶凝材料。2.按化学组成分为:无机胶凝材料和有机胶凝材料。3.按硬化条件分为:气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。第2页,共45页,编辑于2022年,星期日2.1.2 水泥品种的分类按其主要水硬性物质分按用途及性能分根据胶结物的强度大小分第3页,共45页,编辑于2022年,星期日2.1.3通用硅酸盐水泥的生产及熟料特性国家标准规定:通用硅酸盐水泥的定义是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制
2、成的水硬性胶凝材料。规定内容:定义与分类、组分与材料、强度与等级、技术要求、试验方法、检测规则和包装、标志、运输等。规定通用硅酸盐水泥按混合材料的品种和掺量分为:硅酸盐水泥、普通、矿渣、火山灰、粉煤灰、复合。第4页,共45页,编辑于2022年,星期日1.硅酸盐水泥的生产过程生产原料生产工艺(两磨一烧)熟料煅烧第5页,共45页,编辑于2022年,星期日生产原料主要是石灰质原料、粘土质原料以及必要时参加少量校正原料。石灰质原料 提供CaO黏土质原料 提供SiO2、Al2O3、Fe2O3SiO2、Al2O3、Fe2O3比例不满足要求时:校正原料 补充粘土质原料的不足。第6页,共45页,编辑于2022
3、年,星期日矿物组成主要是:(1)硅酸三钙(3CaOSiO2,简写为C3S,占37%60%)(2)硅酸二钙(2CaOSiO2,简写成C2S,占15%37%)(3)铝酸三钙(3CaOAl2O3,简写成C3A,占7%15%)(4)铁铝酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3,简写为C4AF,占10%18%)。第7页,共45页,编辑于2022年,星期日生产工艺生料制备:石灰质原料、粘土质原料与校正原料经破碎后按适当比例在磨机中共同磨细成为生料。熟料煅烧:将生料在水泥窑内煅烧至部分熔融得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料。水泥粉磨:将熟料与适量的石膏在磨机中共同磨细成为水泥。两磨一烧(下图)第8页,共45页,编
4、辑于2022年,星期日硅质硅质(粘土粘土)钙钙 质质(石灰石石灰石)1450调节调节原料原料石膏石膏石膏石膏水水 泥泥生生 料料熟熟 料料混合材混合材水泥制造的水泥制造的“两磨一烧两磨一烧”工艺流程工艺流程粉粉 磨磨煅煅 烧烧粉粉 磨磨 预热器预热器回转窑回转窑第9页,共45页,编辑于2022年,星期日熟料煅烧 在不同煅烧温度阶段化学反应不同,加热到100200度时生料中自由水逐渐蒸发而干燥;200500度时生料被预加热,随之温度的不断上升,化学成分不断发生变化。500800度时,有机质被烧尽。温度升至8001000度时。(熟料煅烧是水泥生产中最关键的一个环节,但是对于我们来说只要知道这是最关
5、键的一个环境就哦了。不要求掌握详细过程)第10页,共45页,编辑于2022年,星期日硅酸盐水泥熟料的成分l化学组成:化学组成:主要成分:主要成分:CaO(=C),SiO2(=S),Al2O3(=A),Fe2O3(=F)少量杂质:少量杂质:MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。等。l矿物组成:矿物组成:硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物:硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物:第11页,共45页,编辑于2022年,星期日 水泥熟料组成及特性矿矿物物组组成成主主 要要 特特 点点C3S硅酸硅酸盐盐水泥中最主要的水泥中最主要的矿矿物成分,物成分,对对硅酸硅酸盐盐水泥性水泥性质质有重要影响。遇水反有重要影
6、响。遇水反应应速度速度较较快,水化快,水化热热高,水化高,水化产产物物对对水泥早期和后期水泥早期和后期强强度起主要作用度起主要作用C2S硅酸硅酸盐盐水泥中的主要水泥中的主要矿矿物成分,遇水反物成分,遇水反应应速度速度较较慢,水化慢,水化热热很低,水化很低,水化产产物物对对水泥早期水泥早期强强度度贡贡献献较较小,但小,但对对水泥后期水泥后期强强度起重要作用,耐化学侵度起重要作用,耐化学侵蚀蚀性和干性和干缩缩性性较较好好C3A含量通常在含量通常在15以下,是四种主要以下,是四种主要矿矿物物组组成中遇水反成中遇水反应应速度最快,水化速度最快,水化热热最高的最高的组组分。它的含量决定水泥的凝分。它的含
7、量决定水泥的凝结结速度和速度和释热释热量,它与量,它与为调节为调节水泥凝水泥凝结结速度而速度而掺掺入的石膏形成的水化入的石膏形成的水化产产物物对对水泥早期水泥早期强强度起一定作用。耐化学度起一定作用。耐化学侵侵蚀蚀性差,干性差,干缩缩性大性大C4AF含量含量5-10%,遇水反,遇水反应较应较快,水化快,水化热较热较高。高。强强度度较较低,但低,但对对水泥抗折水泥抗折强强度起度起重要作用。耐磨性、耐化学侵重要作用。耐磨性、耐化学侵蚀蚀性好,干性好,干缩缩性小性小第12页,共45页,编辑于2022年,星期日硅酸盐水泥熟料主要矿物组成性能比较矿矿物物组组成成硅酸三硅酸三钙钙(C3S)硅酸二硅酸二钙钙
8、(C2S)铝铝酸三酸三钙钙(C3A)铁铝铁铝酸四酸四钙钙(C4AF)凝凝结结硬化速度硬化速度快快慢慢最快最快快快水化水化热热大大低低高高中中对对强强度的作度的作用用早期早期良良差差良良良良后期后期良良优优中中中中耐化学侵耐化学侵蚀蚀性性中中优优差差优优干干缩缩性性中中中中大大小小 各组分比例不同,水泥技术性质发生相应变化,可根据工程需要,改变组分可制备不同性能的水泥。第13页,共45页,编辑于2022年,星期日微量元素的影响(一)游离氧化钙CaO因为水泥熟料中的游离CaO是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应,其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化,造成水泥石
9、开裂、翘曲。体积安定性不良的主要因素(二)MgO熟料中含少量MgO,有以下作用:1、增加液相量。2、降低熟料熔融温度。3、改善水泥色泽。4、过多的MgO会影响水泥安定性。体积安定性不良的次要因素一般熟料中的MgO含量在2-3%以下。第14页,共45页,编辑于2022年,星期日微量元素的影响(三)SO3在熟料中含有的SO3有以下作用:1、降低液相粘度,增加液相量,有利于C3S的形成。2、降低熟料的烧成温度。3、降低水泥的凝结速度,延长凝结时间。4、过量的SO3会影响水泥的安定性。(四)碱碱在熟料中有以下作用:1、微量碱可以降低烧成温度,增加液相量。2、过多碱使CaO难以吸收,不利于烧成。3、碱含
10、量过高会降低水泥强度,使凝结时间不正常。4、硬化水泥表面起白霜,易开裂,产生碱集料反应。5、生料碱含量过高,在干法生产中,易结皮堵塞。第15页,共45页,编辑于2022年,星期日2.1.4 硅酸盐水泥的凝结与硬化水水泥泥颗颗粒粒与与水水接接触触后后,水水泥泥熟熟料料各各矿矿物物立立即即与与水水发发生生水水化化作作用用,生生成成新新的的水水化化物物,并并放放出一定的热量。出一定的热量。第16页,共45页,编辑于2022年,星期日一、硅酸盐水泥的一、硅酸盐水泥的水化水化水化硅酸钙水化硅酸钙几乎不溶于水,形成后立即以胶体几乎不溶于水,形成后立即以胶体微粒析出,并逐渐凝聚而成为微粒析出,并逐渐凝聚而成
11、为凝胶体凝胶体。氢氧化钙呈六方晶体氢氧化钙呈六方晶体。由于氢氧化钙可溶于水,。由于氢氧化钙可溶于水,但溶解度不大,所以溶液很快达到饱和状态。但溶解度不大,所以溶液很快达到饱和状态。第17页,共45页,编辑于2022年,星期日一、硅酸盐水泥的一、硅酸盐水泥的水化水化水化铝酸钙为立方晶体水化铝酸钙为立方晶体。由于铝酸三钙的水化、凝结和硬。由于铝酸三钙的水化、凝结和硬化速度很快,为了调节水泥的凝结时间,在水泥中掺入了化速度很快,为了调节水泥的凝结时间,在水泥中掺入了少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸钙会与石膏作少量石膏。铝酸三钙水化后形成的水化铝酸钙会与石膏作用,生成用,生成三硫型水化硫铝酸钙三
12、硫型水化硫铝酸钙,也称钙矾石晶体(以也称钙矾石晶体(以AFtAFt表示)表示),其反应式如下:,其反应式如下:第18页,共45页,编辑于2022年,星期日一、硅酸盐水泥的一、硅酸盐水泥的水化水化铁铝酸四钙与水反应后生成铁铝酸四钙与水反应后生成水化铝酸钙晶体水化铝酸钙晶体和和水化铁水化铁酸钙凝胶体酸钙凝胶体。第19页,共45页,编辑于2022年,星期日综上所述,硅酸盐水泥与水作用后,主要水化产物有水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。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。第20页,共45页,编辑于2022年,星期日 水泥熟料各
13、矿物在硬化时的强度增长曲线水泥熟料各矿物在硬化时的强度增长曲线第21页,共45页,编辑于2022年,星期日图图5-3 5-3 水泥熟料各矿物的放热曲线水泥熟料各矿物的放热曲线 第22页,共45页,编辑于2022年,星期日二、硅酸盐水泥的凝结硬化二、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥加水拌和后,最初形成具有流动性和可塑水泥加水拌和后,最初形成具有流动性和可塑性的浆体,经过一定时间,水泥性的浆体,经过一定时间,水泥浆体逐渐变稠浆体逐渐变稠失去可塑性失去可塑性,这一过程称为,这一过程称为凝结凝结。随着时间继续增长,水泥产生强度且逐渐提高,随着时间继续增长,水泥产生强度且逐渐提高,并形成并形成坚硬的石状体坚硬的
14、石状体水泥石水泥石,这一过程称,这一过程称为为硬化硬化。水泥的凝结与硬化是一个连续的复杂的物理水泥的凝结与硬化是一个连续的复杂的物理化学变化过程,这些变化决定了水泥一系列的化学变化过程,这些变化决定了水泥一系列的技术性能。技术性能。第23页,共45页,编辑于2022年,星期日二、硅酸盐水泥的凝结硬化二、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥水泥浆浆开始凝开始凝结结完全完全凝结凝结人工人工石材石材初凝时间初凝时间终凝时间终凝时间硬化硬化凝凝 结结第24页,共45页,编辑于2022年,星期日n水水泥泥颗颗粒粒的的水水化化是是从从表表面面向向内内部部进进行行的的,水水化化程程度度受受水水和和水水化化物物的的扩扩散
15、散所所控控制制,水水泥泥颗颗粒粒的的内内核核很很难难完完全全水水化化。因因此此。硬硬化化的的水水泥泥石石是是由由水水化化产产物物(凝凝胶胶体体和和结结晶晶体体)、未未水水化化的的水水泥泥颗颗粒粒、水水和和孔孔隙隙(毛毛细细孔孔和和凝凝胶胶孔孔)组组成成的的。水水泥泥石石的的工工程程性质决定于水泥石的组成和结构性质决定于水泥石的组成和结构。n水泥的凝结硬化过程,也是水泥强度发展的过程。水泥水泥的凝结硬化过程,也是水泥强度发展的过程。水泥的水化是随着时间的延长而不断进行的,水化产物也会不的水化是随着时间的延长而不断进行的,水化产物也会不断增加并填充毛细孔,使毛细孔孔隙率减少,凝胶孔孔隙断增加并填充
16、毛细孔,使毛细孔孔隙率减少,凝胶孔孔隙率增大。水泥加水拌合后的前率增大。水泥加水拌合后的前28d28d的水化速度较快,强度的水化速度较快,强度发展也快,随后水化速度减慢,强度增加幅度减小。发展也快,随后水化速度减慢,强度增加幅度减小。二、硅酸盐水泥的凝结硬化二、硅酸盐水泥的凝结硬化第25页,共45页,编辑于2022年,星期日三、影响水泥凝结和硬化的主要因素三、影响水泥凝结和硬化的主要因素 1.1.水泥熟料的矿物组成水泥熟料的矿物组成 水泥中水泥中C C3 3S S和和C C3 3A A含量越高,凝结硬化也越快。含量越高,凝结硬化也越快。2.2.水泥的细度水泥的细度水水泥泥越越细细,颗颗粒粒就就
17、越越小小,其其与与水水接接触触的的面面积积也也就就越越大大,则则水水化化速速度度越越快快,凝结硬化也越快。凝结硬化也越快。3.3.养护龄期养护龄期水水泥泥时时的的强强度度是是随随着着养养护护龄龄期期的的延延长长而而增增长长的的。都都是是一一个个先先快快速速增长,后缓慢增长的过程。有些可以延续几年甚至几十年。增长,后缓慢增长的过程。有些可以延续几年甚至几十年。第26页,共45页,编辑于2022年,星期日三、影响水泥凝结和硬化的主要因素三、影响水泥凝结和硬化的主要因素4 4环境的温度和湿度环境的温度和湿度环境因素(环境因素(主要是温度和湿度主要是温度和湿度)对水泥的凝结硬化有着明)对水泥的凝结硬化
18、有着明显的影响。显的影响。温度温度越高,水泥水化速度越快,凝结硬化的速度就越越高,水泥水化速度越快,凝结硬化的速度就越快。快。环境湿度环境湿度大,水泥浆中的水分不仅不易蒸发,使水泥石大,水泥浆中的水分不仅不易蒸发,使水泥石中保持有水泥水化及凝结硬化所需要的化学用水,而且在中保持有水泥水化及凝结硬化所需要的化学用水,而且在水泥石中水分不足时,能使水泥石吸收环境中的水分,保水泥石中水分不足时,能使水泥石吸收环境中的水分,保证水泥进行水化和硬化。如果环境干燥,水泥浆中的水分证水泥进行水化和硬化。如果环境干燥,水泥浆中的水分蒸发过快,当水分蒸发完后,水化作用将无法进行,硬化蒸发过快,当水分蒸发完后,水
19、化作用将无法进行,硬化停止,强度不再增长,甚至还会在制品表面产生干缩裂缝。停止,强度不再增长,甚至还会在制品表面产生干缩裂缝。第27页,共45页,编辑于2022年,星期日三、影响水泥凝结和硬化的主要因素三、影响水泥凝结和硬化的主要因素5 5水泥浆体的水灰比(拌合用水量)水泥浆体的水灰比(拌合用水量)水灰比是拌制水泥浆时水与水泥的质量之比水灰比是拌制水泥浆时水与水泥的质量之比,水泥完全水,水泥完全水化所需的用水量约为水泥质量的化所需的用水量约为水泥质量的2525,但这样的水量,但这样的水量很难形成具有足够流动性的浆体,因而实际工程中必很难形成具有足够流动性的浆体,因而实际工程中必须加入较多的水,
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