水泥的性质及应用..ppt

第三章 水泥 第三章 水泥 第三章 水泥 第一节 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥的历史 埃及时代 煅烧石膏—金字塔 希腊与罗马人 发明了煅烧石灰石—快硬石灰—砖石结构砂浆 希腊与罗马人 黏土获泥土、石灰与砂—胶凝材料 罗马人 用火山灰、石灰与砂—水硬性胶凝材料—混凝土、砌块 中世纪，该项技术失传，到11世纪建材低到最低点 14世纪后期，石灰技术和火山灰利用再次升起 1759~1759年, 英国人John Smeaton将石灰与火山灰混合—胶凝材料； 法国的Lesage 和Vicat，英国的Frost 和Parke，煅烧石灰与粘土混合物—水泥 1824年，英国的砖瓦匠Joseph Aspdin发明了现代生产硅酸盐水泥的专利技术 1871年，美国宾夕法尼亚，发明世界上第一台回转窑，使水泥生产大规模化 原 料： ? 硅质：粘土，(SiO2、Al2O3)， 占1/3 ? 钙质：石灰石、白垩等，(CaO)，占2/3 ? 调节原料：铁矿与砂，调节与补充Fe2O3 与SiO2 制造工艺： ? 原料经粉磨混合后得到水泥生料 ? 生料经窑内煅烧得到水泥熟料 ? 水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合后得到水泥 硅酸盐水泥熟料制造工艺流程 水泥是由下列物质混合组成的水泥 ? 硅酸盐水泥熟料 石膏(CaSO4?2H2O) ? 混合材(矿渣或石灰石粉末) 各物质的作用 ? 熟料：主要胶凝物质，能水化硬化； ? 石膏：调节水泥的凝结时间； ? 混合材：调节水泥的强度等级； 硅酸钙矿物颗粒的电镜照片 水泥浆凝结硬化的物理过程 先在固－液界面发生，水化物围绕每颗水泥颗粒未水化的内核区域沉积； 早期水化物在颗粒上形成表面膜层，阻碍了进一步反应——进入潜伏期； 因渗透压或Ca(OH)2的结晶或二者，水化物膜层破裂，导致水化继续迅速进行——进入水化的加速期； 随着水化的不断进行，水占据的空间越来越少，水化物越来越多，水化物颗粒逐渐接近，构成较疏松的空间网状结构，水泥浆失去流动性，可塑性降低——凝结； 由于水泥内核的继续水化，水化物不断填充结构网中的毛细孔隙，使之越来越致密，空隙越来越少，水化物颗粒间作用增强，导致浆体完全失去可塑性，并产生强度——硬化。 水泥熟料中单一矿物的水化速度 ? 温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速； ? 温度升高10?C，速度加快一倍； ? 温度低于0?C时，水化反应基本停止； ? 保持一定湿度，有利于水泥的水化。 ? 随着时间的延续，水泥的水化程度在不断增大，水泥石 强度的发展是随着龄期而增长的。 ? 一般在28d内强度发展最快，28d后显著减慢； ? 只要在温暖与潮湿的环境中，水泥强度的增长可延续几 年，甚至几十年。 水泥的密度 水泥的密度 其密度为3.05～3.20g/cm3，混凝土配合比计算时，一般取3.10g/cm3 。 堆积密度 堆积密度为1000～1600kg/m3，在配制混凝土和砂浆时，一般取1200～1300kg/m3。 密度的测量方法 排液法，用煤油作为测量液体。 （四）水泥的细度 问题：为什么需要规定水泥的细度？ 解答： 水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化； 虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利； 水泥越细，生产能耗越高，成本增加； 水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。 腐蚀机理： ? 水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。 ? 另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中 其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。 破坏形式： 溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。 硫酸盐的腐蚀 ? 腐蚀机理： （1）硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。 硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成 钙矾石，其体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。 （2）当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀 压力，引起破坏。 镁盐的腐蚀 ? 腐蚀机理： 主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应， 生成氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。 腐蚀机理： 氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高是，会造成水泥石的严重破坏。 物理力学性能 密度 强度 体积稳定性 细度 水化热 耐久性能 软水腐蚀 盐类腐蚀 酸类腐蚀 强碱腐蚀 第二节 掺混合材的硅酸盐水泥 掺混合材水泥的代号 水泥品种