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水泥及混凝土 目 录 胶凝材料及水泥简介 硅酸盐水泥组成 水泥的水化和硬化 水泥混凝土简介 聚合物改性水泥混凝土 胶凝材料 水 泥 硅酸盐水泥 定义： 凡是由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。 普通硅酸盐水泥 定义： 由硅酸盐水泥熟料、6%-15%混合材料、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(简称普通水泥)，代号P.O。 混合材料： 掺活性混合材料时，最大掺入量不得超过15%．掺非活性混合材料时最大掺量不超过水泥质量10%。 硅酸盐水泥熟料组成 化学组成 硅酸盐水泥熟料主要由CaO、SiO2、AL2O3，和Fe2O3四种氧化物组成，其含量总和通常都在95％以上。 四种氧化物含量的波动范围为 ： CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 62％-67％ 20％-24％ 4％-7％ 2.5％-6.0％ 硅酸盐水泥熟料组成 矿物组成 硅酸盐水泥孰料主要有以下四种矿物： 硅酸三钙 3CaO·SiO2 可简写为C3S； 硅酸二钙 2CaO·SiO2 可简写为C2S； 铝酸三钙 3Ca0·AI2O3 可简写为C3A； 铁相固溶体 以铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3作为代表式，简写成C4AF。 此外，还有少量游离氯化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化镁)、含碱矿物及玻璃体。 硅酸盐水泥熟料组成 硅酸盐水泥熟料组成 硅酸三钙 C3S是硅酸盐水泥熟料的主要矿物，含量为50%左右。在熟料中，C3S以含有少量氧化镁、铝、铁的固溶体形式存在。 C3S凝结时间正常。水化较快，放热多。粒径40～50um早强高，且后期强度增进率大，28d强度可达一年强度的70％～80％。 硅酸盐水泥熟料组成 硅酸二钙 C2S在熟料中含量一般为20％左右，熟料中硅酸二钙也不是以纯的形式存在，而是与少量MgO、AL2O3、R2O等形成固溶体。 凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较高，水化热较小，抗水性较好。 硅酸盐水泥熟料组成 铝酸钙，铝酸钙主要是铝酸三钙。 C3A在熟料中的潜在含量为7%～15%。C3A水化迅速，放热多，凝结很快.若无石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。硬化快，强度3d内就发挥出来。 铁相固溶体 铁相固溶体在熟料中的潜在含量为10%～18%。在熟料中，其成分接近C4AF，故多用C4AF代表熟料中铁相的组成。 水 化 熟料矿物水化的原因 熟料矿物中钙离子的氧离子结构的不稳定，晶体结构有“空洞”，因而易于起水化反应。 C3S的结构中钙离子的配位数为6，但配位不规则，有5个氧离子集中在一侧而另一侧只有1个氧离子，在氧离子少的一侧形成“空洞”，使水容易进入与它反应。 水 化 C2S中钙离子的配位数有一半是6，一半是8，配位不规则，也不稳定，可以水化，但速度较慢。 C3A的晶体结构中，钙离子周围的氧离子排列极不规则，结构有巨大的“空洞”，故水化很快。 C4AF中钙的配位数为10与6，结构也有“空洞”，故也易水化。 各矿物的水化反应 硅酸三钙 硅酸三钙在水泥熟料中的含量高，因此它的水化作用、产物及其所形成的结构对硬化水泥浆体的性能有很重要的影响。 水化反应方程式： 硅酸三钙的水化 硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程具体可分为五个阶段： 硅酸三钙的水化 1、初始水解期 2、诱导期 3、加速期 4、衰减期 5、稳定期 硅酸二钙的水化 C2S的水化与C3S相似，只不过水化速度慢，其水化反应方程式可表示为： 2CaO·SiO2+nH2O=xCaO·SiO2·yH2O+(2-x) Ca(OH)2 C2S所形成的水化硅酸钙在C／S和形貌方面与C3S批生成都无大区别，故也称C-S-H凝胶。但CH生成量比C3S少，结晶也比C3S的粗大些。 铝酸三钙水化 铝酸三钙与水反应迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大。在常温，其水化反应依下式进行： 铝酸三钙水化 在温度高于35℃时，C3A会直接生成C3AH6； 由于C3A本身水化热很大，使颗粒表面温度高于35℃，因此C3A水化时往往直接生成C3AH6。 C3A + 6H2O ? C3AH6 这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！ 避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO4?2H2O 铝酸三钙水化 在有石膏存在的条件下： C3A与石膏反应形成水化硫铝酸钙—钙矾石晶体，并放出大量热： C3A+ 3C?·H2+25H?