第3章无机胶凝材料.ppt

中北大学土木工程系 矿物组成 硅酸盐水泥的主要熟料矿物的名称和含量范围如下： 硅酸三钙 3CaO?SiO2 ，简写为C3S，含量37% ? 60% 硅酸二钙 2CaO?SiO2 ，简写为C2S，含量15% ? 37% 铝酸三钙 3CaO?Al2O3，简写为C3A，含量7% ? 15% 铁铝酸四钙 4CaO?Al2O3?Fe2O3 ，简写为C4AF， 含量10% ?18% 返回 中北大学土木工程系 水泥熟料矿物的特性 思考：改变熟料矿物成分间比例关系，水泥的性质会发生什么样的变化？ 中北大学土木工程系 返回 中北大学土木工程系 水泥熟料矿物的水化 水泥单矿物水化的反应式如下： 硅酸三钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 硅酸二钙 铝酸三钙 水化铝酸三钙 铁铝酸四钙 水化铝酸三钙 水化铁酸钙 中北大学土木工程系 水化产物 胶体 晶体 水化硅酸钙凝胶 70% 水化铁酸钙凝胶 Ca(OH)2 六方片状晶体 20% 水化铝酸钙 六方晶体 钙钒石 针状晶体 单硫型水化硫铝酸钙 针状晶体 水泥水化过程 1. 初拌水泥浆 2. 7天 3. 28天 4. 90天 未水化颗粒 充满水的毛细孔 C-S-H胶体 氢氧化钙 日期 中北大学土木工程系 氢氧化钙晶体形貌 中北大学土木工程系 钙矾石微观形貌 返回 中北大学土木工程系 1、硅酸盐水泥的凝结和硬化(set and harden) 2、影响水泥凝结硬化的主要因素 （1）熟料矿物组成的影响 （2）水泥细度(fineness)的影响 （3）龄期(age)(养护(curing)时间)的影响 （4）养护温度和湿度 （5）水灰比(Water Cement Ratio)(W／C)：水灰比越大，凝结硬化后水泥石中的毛细孔越多，强度、抗冻性、抗渗性下降。 （6）石膏掺量 返回 中北大学土木工程系 凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的浆体，逐渐变稠，失去塑性，但尚不具有强度的过程。 硬化：浆体产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬的人造石。 中北大学土木工程系 水泥凝结硬化过程示意图 （a）分散在水中未水化的水泥颗粒 （b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层 （c）膜层长大并互相连接（凝结） （d）水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化) 1—水泥颗粒 2—水分 3—凝胶 4—晶体 5—水泥颗粒的未水化内核 6—毛细孔 凝结硬化过程 中北大学土木工程系 凝结硬化过程 中北大学土木工程系 硬化后的水泥石包含有凝胶体、结晶体、未水化的水泥内核、水和孔隙。 硅酸盐水泥凝结硬化的特点： （1）是由表及里进行的。 （2）水分和温度是硅酸盐水泥的凝结硬化的必要条件。 返回 中北大学土木工程系 养护时间的影响 水泥加水拌合后的前4周的水化速度较快，强度发展也快，4周之后显著减慢。但是，只要维持适当的温度与湿度，水泥的水化将不断进行，其强度在几个月、几年、甚至几十年后还会继续增长。 返回 中北大学土木工程系 温度和湿度 温度对水泥的凝结硬化有明显影响。当温度升高时，水化反应加快，水泥强度增加也加快；当温度降低时，水化作用则减缓，强度增加缓慢。当温度低于5℃时，水化硬化大大减慢，当温度低于0℃时，水化反应基本停止。同时，由于温度低于0℃，当水结冰时，还会破坏水泥石结构。 潮湿环境下的水泥石，能保持有足够的水分进行水化和凝结硬化，生成的水化物进一步填充毛细孔，促进水泥石的强度发展。 返回 中北大学土木工程系 石膏掺量 水泥中掺入适量石膏，可调节水泥的凝结硬化速度，但应控制石膏的掺入量，不宜过多或不足。若不掺或掺量不足，水泥会发生瞬凝现象；若掺量过多，会使水泥凝结加快，在后期甚至会引起水泥石的胀裂破坏。 返回 中北大学土木工程系 2、标准稠度 3、凝结时间 4、体积安定性 强度 细度 水化热 中北大学土木工程系 2、标准稠度 3、凝结时间 4、体积安定性 5、强度 细度 细度是指水泥的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在0.007—0.2mm范围内。 水泥细度对水泥性质有什么影响？ 答：水泥颗粒越细，与水起反应的表面积就越大，水化较快且较完全，早期强度和后期强度都较高，但在空气中硬化收缩性较大，成本也较高；水泥颗粒越粗，越不利于其活性的发挥。 细度测定方法有哪些? 答：筛析法（80?m的方孔筛）和比表面积法（单位质量的粉末所具有的总表面积）。 水化热 中北大学土木工程系 标准