材料學各論水泥

1、材料學各論3水泥（1）北京建筑工程學院建筑與城市規(guī)劃學院房志勇2022年5月水泥（1）概述硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥水泥（1）概述水泥概述1、水泥發(fā)展史 膠凝材料發(fā)展簡史 膠凝材料制備原理水泥概述1、水泥發(fā)展史 1）第一階段構成：黏土+纖維材料特點：強度低；不耐水水泥概述1、水泥發(fā)展史 2）第二階段構成：石灰、石膏及其砂漿特點：強度較低；不耐水典型應用：長城、金字塔水泥概述1、水泥發(fā)展史 3）第三階段構成：在石灰（石膏）砂漿中加入火山灰特點：使砂漿具有了抗水性典型應用：龐貝城水泥概述1、水泥發(fā)展史 4）第四階段構成：在石灰（石膏）砂漿中加入經(jīng)過磨細處理的廢陶瓷、碎磚等特點：砂漿同樣具有抗水性水泥

2、概述1、水泥發(fā)展史 5）第五階段構成：在石灰（石膏）砂漿中加入經(jīng)過煅燒并經(jīng)磨細處理的黏土特點：砂漿同樣具有抗水性水泥概述1、水泥發(fā)展史 6）第六階段膠凝材料的制備原理： 要制造水硬性高的膠凝材料，必須磨細含有適量粘土（2025%）的石灰，并經(jīng)過煅燒水泥概述1、水泥發(fā)展史 7）第七階段水泥的工業(yè)化生產(chǎn)： 1824年，英國首先采用人工配料、高溫煅燒、磨細的方法，以大工業(yè)批量化方式制成水泥 水泥概述2、水泥的分類水泥水泥按性質(zhì)按組成一般水泥一般水泥特殊水泥特殊水泥硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥水泥概述3、學習水泥的意義三大材料之一 水泥的水化、凝結(jié)、硬化是一系列物理

3、化學作用的結(jié)果，是一個綜合、復雜的過程 為了合理使用 水泥（1）硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥1、定義 以適當成分的生料，然后將其燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的熟料，再加入適量的石膏共同磨細，此時所得到的水硬性膠凝材料即稱為： 水泥水泥 硅酸鹽水泥2、生產(chǎn)工藝簡介石灰質(zhì)原料粘土質(zhì)原料校正原料石膏生料熟料水泥磨細磨細煅燒兩磨一燒、加點石膏硅酸鹽水泥3、水泥的化學成分 主要成分 含量 CaO： 6267% SiO2： 1924% Al2O3： 47% Fe2O3： 25%硅酸鹽水泥4、水泥的熟料礦物名稱 化學式 簡式 含量 硅酸三鈣 3CaOSiO2 C3S 4261% 硅酸二鈣 2CaOSiO2

4、C2S 1532% 鋁酸三鈣 3CaOAl2O3 C3A 411% 鐵鋁酸四鈣 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF 1018% 硅酸鹽水泥5、水泥熟料礦物的水化特性名稱 性能 凝結(jié)硬化速度 水化放熱量 強度 硅酸三鈣 中大高硅酸二鈣 慢小早低、后高鋁酸三鈣 最快最大最低鐵鋁酸四鈣 快中中硅酸鹽水泥6、水泥的水化 1）水泥水化的概念水化：物質(zhì)從無水狀態(tài)變成含水狀態(tài) 水解：物質(zhì)加水分解的作用 水泥水化：以上兩種作用綜合作用的結(jié)果硅酸鹽水泥6、水泥的水化 2）水泥水化的作用機理n 涉及名稱： AFt：三硫型水化硫鋁酸鈣 AFm：單硫型水化硫鋁酸鈣 C3AH6：立方水化鋁酸鈣 C3AH13：六方水

5、化鋁酸鈣硅酸鹽水泥6、水泥的水化 2）水泥水化的作用機理n 涉及名稱： C-S-H：水化硅酸鈣 ch：氫氧化鈣 C A;F Hx：水化鐵鋁酸鈣 C4 A;F Hx：水化鐵鋁酸四鈣 硅酸鹽水泥6、水泥的水化 2）水泥水化的作用機理硅酸鹽水泥6、水泥的水化 3）水泥水化的產(chǎn)物物質(zhì)類別水化物名稱含量凝膠體水化硅酸鈣50%水化鐵酸鈣晶體氫氧化鈣25%水化鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣硅酸鹽水泥7、水泥的凝結(jié)硬化 1）水泥凝結(jié)硬化的主要理論霞特利：結(jié)晶理論米契阿利斯：膠體理論巴依科夫：溶解、結(jié)晶、膠化三階段理論列賓捷夫：凝聚、結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構理論硅酸鹽水泥7、水泥的凝結(jié)硬化 2）水泥凝結(jié)硬化的基本概念凝結(jié)硬化是從一種不

6、穩(wěn)定系統(tǒng)向穩(wěn)定系統(tǒng)轉(zhuǎn)化的過程水化是凝結(jié)硬化的前提凝結(jié)硬化是水化的繼續(xù)凝結(jié)硬化不能在時間上截然劃斷硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 1）標準稠度用水量 當水泥凈漿的稠度為標準稠度時，水泥的用水量稱為：標準稠度用水量標準稠度用水量 硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 2）細度影響：水泥顆粒的粗細，對于水泥的性質(zhì)有很大影響表示：一般用比表面積法；單位：m2/kg要求：一般要求：300 m2/kg硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 3）凝結(jié)時間 水泥從加水開始，到水泥漿失去可塑性所需要的時間，稱為水泥的：凝結(jié)時間。又可分為：初凝時間、終凝時間硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 3）凝結(jié)時間 硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 4

7、）體積安定性水泥在凝結(jié)硬化過程中，體積變化的均勻性 硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 4）體積安定性注意點：a)在實際工程應用中，關心的是：體積安定性不良b)體積安定性不良：水泥硬化后，產(chǎn)生了不均勻的體積變化 硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 5）強度強度測定：a) 按照規(guī)定的比例配制 b)加入規(guī)定數(shù)量的水 c) 制成規(guī)定尺寸的試件 d)在規(guī)定條件下養(yǎng)護 e) 養(yǎng)護到規(guī)定的齡期 f) 按照規(guī)定的方法試驗 硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 5）強度強度等級：a)共6個等級 b)等級劃分：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R c)帶R符號的為早強型，其他為：普通型 硅酸鹽水泥8、水

8、泥的技術性質(zhì) 6）水化熱內(nèi)容：水化放熱量和水化放熱速度意義：水化放熱量和水化放熱速度，對于大體積混凝土工程，是有害因素因素：礦物組成、細度、混合材料、外加劑的種類和數(shù)量硅酸鹽水泥8、水泥的技術性質(zhì) 7）堿含量內(nèi)容：水泥中的含堿量表示：按Na2O+0.658K2O計算影響：當水泥含堿量過高、同時使用活性骨料時，可能產(chǎn)生堿骨料反應硅酸鹽水泥9、水泥的腐蝕與防止 1）腐蝕的概念 材料受到周圍介質(zhì)的侵蝕性作用，所引起的非故意性的結(jié)構破壞 硅酸鹽水泥9、水泥的腐蝕與防止 2）水泥腐蝕的類型與機理溶出性腐蝕： 硬化后水泥中的水化產(chǎn)物被水溶解、帶走的一種侵蝕現(xiàn)象 主要發(fā)生在軟水、流動水中硅酸鹽水泥9、水泥的

9、腐蝕與防止 2）水泥腐蝕的類型與機理溶解性腐蝕： 水泥在周圍介質(zhì)的腐蝕作用下產(chǎn)生的反應生成物易溶于水，而使水泥破壞的現(xiàn)象 習慣上稱為：“生成易溶物的侵蝕” 硅酸鹽水泥9、水泥的腐蝕與防止 2）水泥腐蝕的類型與機理膨脹性腐蝕： 水泥在周圍介質(zhì)腐蝕作用下產(chǎn)生的反應生成物，幾乎不溶于水，但是，可以在水泥內(nèi)部產(chǎn)生體積膨脹，而使結(jié)構破壞的一種現(xiàn)象 習慣上稱為：“生成物有膨脹性的侵蝕” 硅酸鹽水泥9、水泥的腐蝕與防止 3）水泥腐蝕的防止根據(jù)環(huán)境條件，合理選用水泥提高水泥石的密實程度加做保護層硅酸鹽水泥10、硅酸鹽水泥的應用 1）硅酸鹽水泥的特點性質(zhì)應用情況強度較大 適用于高強和預應力混凝土凝結(jié)硬化快 適用

10、于早期強度要求高的工程水化熱大 耐凍性好、適合冬施，不宜用于大體積混凝土工程耐腐蝕性差耐軟水侵蝕、耐化學侵蝕性差 耐熱性差 不宜用于有耐熱要求的工程硅酸鹽水泥10、硅酸鹽水泥的應用 2）硅酸鹽水泥的存放要點：注意防潮方式：a) 散裝水泥：分庫存放b)袋裝水泥：1t/m2；高度10袋高度存期：不宜太長（水泥強度降低率：3個月：20%；6個月：30%；12個月：40%）水泥（1）普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥1、基本概念 由硅酸鹽水泥熟料、少量混合材料、適量石膏共同磨細而成 普通硅酸鹽水泥2、關于混合材料 1）種類：高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等等 2）摻加量： 活性混合材料： 15% 非活性混合材料：10% 討論題 問題問題1：石膏的生產(chǎn)和硬化過程是一個可逆反應，：石膏的生產(chǎn)和硬化過程是一個可逆反應，為什么石膏硬化后會穩(wěn)定的存在？為什么石膏硬化后會穩(wěn)定的存在？ 問題問題2：為什么石膏可以單獨作為建筑材料、裝：為什么石膏可以單獨作為建筑材料、裝飾材料使用？飾材料使用？ 問題問題3：為什么石膏的抗火性能好，但其使用環(huán)：為什么石膏的抗火性能好，但其使用環(huán)境溫度不宜太高？境溫度不宜太高？ 問題問題4：水玻璃的模數(shù)與其性質(zhì)有什么關系？：水玻璃的模數(shù)與其性質(zhì)有什么關系？ 討論題 問題問題5：對建筑石膏的