硅酸盐水泥学习.pptx

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1、水泥简介袋装水泥第1页/共131页水泥的定义v水泥的定义：水泥的定义：水泥是一种水泥是一种水硬性的胶凝材料水硬性的胶凝材料，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石等散粒材料，并能在能胶结砂、石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强空气和水中硬化并保持、发展其强度。度。第2页/共131页胶凝材料发展简史胶凝材料发展简史粘土+稻草：远古时代，逐层捣固法成墙，古希腊的墓碑建筑和巨石建筑，不耐水，强度很低。石灰、石膏时期：公元2000-3000年，埃及、希腊、罗马、中国开始煅烧石灰、石膏以调制砂浆。埃及的金字塔石膏胶泥，中国万里长城石灰胶凝材料。石灰-火山灰

2、时期：公元初期古罗马人在石灰中掺入火山灰得到强度高且耐水的胶凝材料。1756年水硬性石灰，1796年罗马水泥。人工硅酸盐水泥：1824年10月21日，英国泥瓦工阿斯普丁取得生产波特兰水泥的专利权。第3页/共131页原始水泥可追溯到5000年前，埃及的金字塔、古希腊和古罗马时代用石灰掺砂制成的混和沙浆，曾被用于砌筑石块和砖块，这种用来做砌筑用的胶凝材料被称为原始水泥。1824年，英国J阿斯普丁发明了一种把石灰石和粘土混和后加以煅烧来制造水泥的方法，并获得了专利权。这种水泥同英国附近波特兰小城盛产的石材颜色相近，故称为波特兰水泥。人类最早是利用间歇式土窑（后发展成土立窑）煅烧水泥熟料。1877年回

3、转窑烧制水泥熟料获得了专利权，继而出现了单筒冷却机、立式磨及单仓钢球磨等，从而有效地提高了水泥的产量和质量。水泥历史及发展第4页/共131页1905年湿法回转窑出现。1910年土立窑得到了改进，实现了立窑机械化连续生产。1928年德国的立列波博士和波利休斯公司在对立窑、回转窑综合分析研究后，创造了带回转炉箅子的回转窑，取名为“立波尔窑”。1950年，悬浮预热器由德国发明成功并开始应用，大幅度降低了熟料生产的热耗，极大地提高了生产规模。20世纪60年代初，日本将德国的悬浮预热器回转窑技术引进后，于1971年开发了水泥窑外分解技术，从而揭开了现代水泥工业的新篇章，并且很快在世界范围内出现了各具特点

4、的预分解窑，形成了新型干法生产技术。水泥历史及发展第5页/共131页我国水泥工业的发展情况我国水泥工业的发展情况非水硬性胶凝材料的发展在我国已有几千年历史，中国的第一家水泥厂诞生于1886年，建在澳门的青洲岛，存在时间很短。1889年又在唐山兴建水泥厂（唐山细敏土厂），1906年投入生产，即现在的启新水泥厂，从此诞生了中国水泥工业。以后又陆续在上海、南京、广州、四川等地建了一些湿法回转窑，日本人在东北建了一些干法和半干法回转窑，。但在解放前，水泥工业发展非常缓慢，历史最高水平年产量(1942年)仅有229万吨。按人均消费水泥量计算，约为当时美国、比利时等国的1/150。且水泥品种只有普通硅酸盐

5、水泥和白色硅酸盐水泥等几个品种。第6页/共131页我国从上世纪70年代初研制新型干法水泥技术装备开始，在国家有关部门的支持和推动下，水泥行业科研创新与技术开发能力不断提高，技术装备已达到世界先进水平。目前日产2000吨新型干法水泥生产技术装备已全部国产化，日产4000吨、5000吨新型干法水泥生产技术装备国产化率达到90%以上，日产8000吨水泥熟料生产线和日产10000吨水泥熟料生产线已经投产。我国水泥工业的发展情况我国水泥工业的发展情况第7页/共131页我国水泥技术 小小立立窑窑湿湿法法回回转转窑窑日产二千吨熟料预分解窑新型干法日产五千吨熟料预分解窑新型干法第8页/共131页我国水泥产量我

6、国水泥产量1892年，唐山细棉厂第9页/共131页每年排出每年排出COCO2 2约约1212亿吨，同时还要排放亿吨，同时还要排放SOSO3 3、NOxNOx等有等有害气体害气体是气候变暖、酸雨等灾害的直接责任者之一是气候变暖、酸雨等灾害的直接责任者之一每年向大气中排放粉尘约每年向大气中排放粉尘约15001500万吨万吨为减少为减少SOSO3 3的排放采取脱硫工艺又产生新的废渣的排放采取脱硫工艺又产生新的废渣-脱硫渣脱硫渣耗煤、耗电大户耗煤、耗电大户石灰石的大量开采已导致地球矿产资源的匮乏，并石灰石的大量开采已导致地球矿产资源的匮乏，并破坏着生态平衡破坏着生态平衡散装率亟待提高。散装率亟待提高。

7、我国水泥工业危机 第10页/共131页自自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至2005年，我国水泥总需求量达到了年，我国水泥总需求量达到了7亿吨亿吨左右，占世界左右，占世界水泥用量的水泥用量的1/3,水泥混凝土的总需求量也达到了水泥混凝土的总需求量也达到了50亿吨。亿吨。课外知识：水泥基材料的发展历程：课外知识：水泥基材料的发展历程：第11页/共131页砂浆、混凝土砂浆、混凝土钢筋混凝土钢筋混凝土（1850年）年）石棉水泥石棉水泥（1900年）年）预应力混凝土预应力混凝土（192

8、9年）年）外加剂混凝土外加剂混凝土（1935年）年）高强混凝土高强混凝土（20世纪世纪70年代）年代）波特兰水泥波特兰水泥(1824年年)高性能混凝土高性能混凝土（20世纪世纪90年代）年代）聚合物水泥混凝土聚合物水泥混凝土（20世纪世纪50年代）年代）课外知识：水泥基材料的发展历程：课外知识：水泥基材料的发展历程：第12页/共131页v分类：分类：（占我国水泥产量的（占我国水泥产量的90）第13页/共131页水泥是建筑工业三大基本材料之一，可广泛用于民用、工业、农业、水利、交通和军事等工程。虽然制造水泥能耗较多，但它与砂、石等集料制成的混凝土却是一种低能耗的建筑材料。例如，在相同荷载的条件下

9、，混凝土柱的能耗仅为钢柱的七分之一、砖柱的四分之一。据预测，到公元2100年乃至更长的时期内，水泥仍然是主要的建筑材料。第14页/共131页水泥的优点：1、可塑性好，可调成各种形状和尺寸的泥凝土构件；2、适应性强，可用于海上、地下或干热、严寒地区以及耐侵蚀、防辐射等特殊要求的工程；3、耐久性好，水泥混凝土既没有钢材的生锈问题，也没有木材的腐朽等缺点，更没有塑料制品的老化、污染等问题；4、可获得很高的强度，通过改变熟料的矿物组成，既可调节其性能，获得高的强度，还能与纤维等材料匹配，制成水泥基复合材料；5、可利用工业废渣第15页/共131页41 硅酸盐水泥第16页/共131页什么是硅酸盐水泥？（混

10、合物质）凡由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料熟料0 05%5%石灰石或粒化高炉矿渣石灰石或粒化高炉矿渣适量适量石膏石膏磨细硅酸盐水泥硅酸盐水泥第17页/共131页熟料的矿物组成和特性熟料的矿物组成和特性凝结和硬化凝结和硬化原材料和生产工艺原材料和生产工艺主要技术性质主要技术性质腐蚀及防止腐蚀及防止特性和应用特性和应用41 硅酸盐水泥硅酸盐水泥第18页/共131页“两磨一烧”一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺原料：粘土质原料：粘土，(SiO2、Al2O3)，约占1/3石灰质原料：石灰石等，(CaO)，约占2/3调节原

11、料：铁矿，调节与补充Fe2O3制造工艺：原料经粉磨粉磨混合后得到水泥生料水泥生料生料经窑内煅烧煅烧得到水泥熟料水泥熟料水泥熟料石膏(或再混合材）一起经粉磨粉磨混合后得到水泥水泥第19页/共131页“两磨一烧”工艺流程一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺石灰石粘土铁矿粉生料石膏硅酸盐水泥混合材料熟料按比例混合磨细磨细13501450煅烧煅烧磨细磨细缓凝剂缓凝剂,延缓延缓凝结时间凝结时间活性混合材料活性混合材料和非活性混合和非活性混合材料材料第20页/共131页硅质(粘土)钙质(石灰石)1450调节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“两磨一烧”工艺流程粉粉磨磨煅煅烧烧粉

12、粉磨磨原料采掘原料采掘原料磨细原料磨细原料混合原料混合反应物产物反应物产物中间产物中间产物预热器回转窑产产 物物熟料冷却熟料冷却熟料储存熟料储存硅酸盐水泥熟料制造工艺流程第21页/共131页第22页/共131页石灰石灰粘土粘土压碎机压碎机混合器混合器窑窑磨粉机磨粉机水泥粉末水泥粉末加入石膏加入石膏第23页/共131页第24页/共131页第25页/共131页第26页/共131页第27页/共131页一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺水泥的制造工艺全貌水泥生料煅烧回转窑第28页/共131页一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺回转窑尾煅烧14501500C第29页/共131页水泥水泥“窑窑”的发展：的发展：

13、水泥从投入工业生产以来，以烧成水泥从投入工业生产以来，以烧成技术为代表的生产技术的发展可以分为以下技术为代表的生产技术的发展可以分为以下4个阶段：个阶段：第一阶段：立窑。第一阶段：立窑。在在1824年，英国人阿斯普丁第一个获得波特兰（硅酸盐）年，英国人阿斯普丁第一个获得波特兰（硅酸盐）水泥的专利，一直到水泥的专利，一直到20世纪初，波特兰水泥工业在英国历世纪初，波特兰水泥工业在英国历时时76年；年；第二阶段：普通干法旋窑。第二阶段：普通干法旋窑。1896年由德国人建造了第一台回转窑，生产的水泥称做年由德国人建造了第一台回转窑，生产的水泥称做旋窑水泥，以区别于立窑水泥；旋窑水泥，以区别于立窑水泥

14、；第三阶段：湿法旋窑。第三阶段：湿法旋窑。20世纪初，丹麦人史密斯发明了湿法回转窑；世纪初，丹麦人史密斯发明了湿法回转窑；第四阶段：新型干法旋窑。（我国仅第四阶段：新型干法旋窑。（我国仅40）50年代初由西德人发明，成为年代初由西德人发明，成为60、70年代的主导窑型。年代的主导窑型。80年代以来，成为一套具有现代高科技特征和优质、高效、年代以来，成为一套具有现代高科技特征和优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方法，即节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方法，即“新型干法水泥生产新型干法水泥生产”方法。方法。第30页/共131页二、水泥熟料的矿物组成及其特性熟料熟料的矿

15、物组成硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：矿物名称矿物名称缩写缩写分子式分子式矿矿物物式式硅酸三钙硅酸三钙C3SCa3SiO53CaOSiO2硅酸二钙硅酸二钙C2SCa2SiO42CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙C3ACa3Al2O63CaOAl2O3铁铝酸四钙铁铝酸四钙C4AFCa2(Al,Fe)2O54CaOAl2O3Fe2O3注注意意第31页/共131页二、水泥熟料的矿物组成及其特性熟料的四种矿物组成含量熟料的四种矿物组成含量第32页/共131页水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒的结构水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构第33页/共131页水泥熟料矿物的主要特性矿物组成矿物组成硅酸三钙硅酸三钙硅酸二

16、钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙C3SC2SC3AC4AF水化速度水化速度快快慢慢最快最快快快水化热水化热多多少少最多最多中中强度强度高高早期低后期高早期低后期高低低低低耐化学侵蚀耐化学侵蚀中中良良差差优优干缩性干缩性中中最小最小大大小小二、熟料的矿物组成及其特性强度强度水化热水化热后期强度后期强度凝结速度最快凝结速度最快水化热最多水化热最多第34页/共131页（1）硅酸三钙硅酸三钙3CaO.SiO2：37%60%；（2）硅酸二钙硅酸二钙2CaO.SiO2：15%37%；（3）铝酸三钙铝酸三钙3CaO.Al2O3：715%；（4）铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O

17、3：10%18%四种矿物的比例对水泥性质的影响四种矿物的比例对水泥性质的影响四种矿物的比例对水泥性质的影响四种矿物的比例对水泥性质的影响:(1)(1)提高提高提高提高C C3 3S S的含量的含量的含量的含量,可得到高强硅酸盐水泥可得到高强硅酸盐水泥可得到高强硅酸盐水泥可得到高强硅酸盐水泥;(2)(2)提高提高提高提高C C3 3S S和和和和C C3 3A A的含量的含量的含量的含量,可制得快硬硅酸盐泥可制得快硬硅酸盐泥可制得快硬硅酸盐泥可制得快硬硅酸盐泥;(3)(3)降低降低降低降低C C3 3S S和和和和C C3 3A A的含量的含量的含量的含量,提高提高提高提高C C2 2S S的含

18、量可的低热的含量可的低热的含量可的低热的含量可的低热或中热硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥或中热硅酸盐水泥.二、水泥熟料的矿物组成及其特性第35页/共131页|例例1 1现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生产的矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的性能有何差异？硅酸盐水泥的性能有何差异？|解解 由由甲厂甲厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥的强度强度发展速度、水化热、发展速度、水化热、d d时的强度均高于由乙厂时的强度均高于由乙厂硅硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥但

19、耐腐蚀性则低于酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥但耐腐蚀性则低于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。第36页/共131页某大体积大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3S61C2S12C3A16C4AF11分析原因：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。防治措施：首先，对大体积的混凝土工程宜选用低水化热，即C3A和C3S的含量较低的水泥。其

20、次，水泥用量及水灰比也需适当控制。第37页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化1.凝结硬化的概念 水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、凝结硬化过程变成坚硬固体复杂的物理化学变化过程。凝凝结结水泥与水拌合后最初形成可塑浆体，随着时间增长，水泥浆变稠，失去可塑性，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；硬硬化化随后产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬固体，这个过程即为“硬化”。第38页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化2.熟料矿物的水化反应硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O=3CaO2SiO23H2OCa（OH）

21、2铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O=3CaOAl3CaOAl2 2OO3 33CaSO3CaSO4 431H31H2 2OO铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O为什么要添加石膏？为什么要添加石膏？第39页/共131页难溶、针状难溶、针状晶体、体积晶体、体积增大增大1.5倍倍为什么生产水泥时要加入适量的石膏？为什么生产水泥时要加入适量的石膏？C3A 水化铝酸钙水化铝酸钙 石膏石膏 水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙3 CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O

22、36H2O3 CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O第40页/共131页思考题 水泥生产中为什么掺加石膏？C3A在水中溶解度大，反应很在水中溶解度大，反应很快快，引起水泥浆，引起水泥浆闪凝闪凝；石膏与石膏与C3A反应反应形成难溶的形成难溶的硫铝酸钙水化物硫铝酸钙水化物，反应速度，反应速度减缓，延缓了水泥浆的凝结速度。减缓，延缓了水泥浆的凝结速度。为什么水泥硬化后能产生强度？水泥浆体硬化后转变为越来越水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体致密的固体；在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水化，比表面较在浆体硬化过程中，随着水泥矿物的水

23、化，比表面较大的大的水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力水化物颗粒不断增多，颗粒间相互作用力不断增不断增强，产生的强度越来越高。强，产生的强度越来越高。所以水泥是为了调节（所以水泥是为了调节（延缓延缓）水泥凝结时间，石膏掺量）水泥凝结时间，石膏掺量要要适量适量过少，过少，起不到缓凝的作用起不到缓凝的作用过多，过多，会引起安定性不良会引起安定性不良第41页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化2.熟料矿物的水化反应水化产物分子式水化产物分子式名称名称3CaO2SiO23H2O水化硅酸钙水化硅酸钙3Ca(OH)2氢氧化钙氢氧化钙3CaOAl2O36H2O水化铝酸钙水化铝酸钙CaOFe2O3H2O水

24、化铁酸钙水化铁酸钙3CaOAl2O33CaSO432H2O水化硫铝酸钙（钙矾石）水化硫铝酸钙（钙矾石）硅酸盐水泥的主要水化产物硅酸盐水泥的主要水化产物第42页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化3.硅酸盐水泥的凝结硬化过程可分为：初始反应期、潜期、凝结期、硬化期4个阶段a.分散在水中未水化的水泥颗粒；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；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）；膜层长大并互相连接（凝结）；d.水化物进一步发展，填充毛细孔水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）；（硬化）；1水泥颗粒；水泥颗粒；2水份；水份；3凝胶；凝胶；4晶体；晶体；

25、5水泥颗粒的未水化内核；水泥颗粒的未水化内核；6毛细孔毛细孔第43页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒水泥石的结构：水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。第44页/共131页C-S-H 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶CH Crystal 氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体 电镜下的水泥水化下的水泥水化产物物图三、硅酸盐水泥的凝结和硬化第45页/共131页三、硅酸盐水泥的凝结和硬化水泥凝

26、胶体水泥凝胶体当凝胶完全脱水硬化则变成干凝胶体，它具有固体的性质，即产生强度。硅酸盐水泥主要水化产物的最后形式就是干凝胶体。凝胶结构：凝胶结构：若胶粒数量较多，则胶粒在凝聚作用下产生彼此相联，形成空间网络结构，从而使胶体结构的强度增大，形成固态或半固体状态，此胶体结构称为凝胶结构。第46页/共131页第47页/共131页背背散散射射扫扫描描电电镜镜照照片片未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒C-S-H氢氢氧氧化化钙钙单硫型硫单硫型硫铝酸盐铝酸盐第48页/共131页水泥浆扫描电镜照片水泥浆扫描电镜照片(7d龄期龄期)C-S-H钙矾石钙矾石第49页/共131页第50页/共131页第51页/共131页第52

27、页/共131页第53页/共131页第54页/共131页第55页/共131页第56页/共131页第57页/共131页第58页/共131页第59页/共131页第60页/共131页第61页/共131页第62页/共131页第63页/共131页水泥的C3A含量越高，凝结硬化速度越快；反之越慢。三、硅酸盐水泥的凝结和硬化4.影响水泥凝结、硬化的主要因素影响水泥凝结、硬化的主要因素熟料矿物的组成熟料矿物的组成水泥的细度水泥的细度石膏掺量石膏掺量水灰比水灰比(W/C)水的质量水的质量/水泥的质量水泥的质量养护的温、湿度养护的温、湿度养护龄期养护龄期外加剂外加剂贮存条件贮存条件石膏主要降低C3A的水化速度缓凝机

28、理过多，促凝剂，体积定性不良。水灰比越大，需要水化物填充的孔隙越多，凝结硬化所需时间越长；水灰比越大，水泥石中孔隙越多，强度越低。足够的温度和湿度，有利于水泥的水化和凝结硬化也有利于早期强度的发展。前期凝结硬化快，后期缓慢。水泥颗粒越细，比表面积越大，反应点越多，水化速度越快。第64页/共131页SummaryC3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。含量多，凝结硬化快，反之亦然。掺加掺加混合材混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。，熟料减少，凝结硬化速度减慢。石膏石膏可以使水泥浆体缓凝。（缓凝剂）可以使水泥浆体缓凝。（缓凝剂）细度细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。越小，水化反应越快，凝结硬化越快

29、。水灰比水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。慢。提高提高温度温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分水分有利有利于水泥的凝结硬化于水泥的凝结硬化龄期龄期，28d28d前快前快外加剂外加剂（缓凝剂和促凝剂）（缓凝剂和促凝剂）第65页/共131页思考题为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？答答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。水化反应速度越快。硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？硅酸盐水泥熟料的四

30、种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？哪一种水化热最小？答：答：铝酸三钙铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙水化热最大；硅酸三钙C3S次之；次之；硅酸二钙硅酸二钙C2S水化热最小。水化热最小。第66页/共131页1 1、下列那项不是生产硅酸盐水泥的原料（、下列那项不是生产硅酸盐水泥的原料（B B ）A A、石灰质原料、石灰质原料 （CaOCaO）B B、铁铝酸四钙铁铝酸四钙(C4AF)C C、粘土质原料（、粘土质原料（SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、FeFe2 2O O3 3）。）。D D、铁矿粉、铁矿粉 （FeFe2 2O O3 3）E E、石膏（、石膏（CaSOSCa

31、SOS4 4）2 2、硅酸盐水泥的生产工艺可以概括为（、硅酸盐水泥的生产工艺可以概括为（）3 3、由硅酸盐水泥熟料，、由硅酸盐水泥熟料，6%-15%6%-15%石灰石或粒化高炉矿渣、石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为（适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为（B B ）A A、硅酸盐水泥、硅酸盐水泥 B B、普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥C C、矿渣硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥 D D、石灰石硅酸盐水泥、石灰石硅酸盐水泥第67页/共131页4 4、在生产水泥时必须掺入适量石膏是为了（、在生产水泥时必须掺入适量石膏是为了（B B ）A A、提高水泥产量、提高水泥产量 B B

32、、延缓水泥凝结时间、延缓水泥凝结时间C C、防止水泥石产生腐蚀、防止水泥石产生腐蚀 D D、提高强度、提高强度5 5、硅酸盐水泥熟料的四个主要矿物组成中（、硅酸盐水泥熟料的四个主要矿物组成中（C C）水化反）水化反应速度最快，（应速度最快，（B B ）的早期强度高，（）的早期强度高，（A A）后期强度高。）后期强度高。（D D）对水泥抗折强度起重要作用。）对水泥抗折强度起重要作用。A A、C2S B C2S B、C3S CC3S C、C3A DC3A D、C4AFC4AF6、什么是水泥的凝结硬化？硬化后的水泥石结构是什么？、什么是水泥的凝结硬化？硬化后的水泥石结构是什么？第68页/共131页教

33、学目标教学目标1.掌握硅酸盐水泥的主要技术性质掌握硅酸盐水泥的主要技术性质2.掌握硅酸盐水泥主要技术性质的掌握硅酸盐水泥主要技术性质的检测检测方法（试验）方法（试验）四、硅酸盐水泥的主要技术性质第69页/共131页化学性质化学性质：化学组成成分物理性质物理性质：细度、凝结时间、体积安定性力学性质力学性质：强度和强度等级四、硅酸盐水泥的主要技术性质第70页/共131页主要技术性质主要技术性质细度细度体积体积安定性安定性凝结凝结时间时间强度强度四、硅酸盐水泥的主要技术性质成分成分标准稠度标准稠度用水量用水量第71页/共131页四、硅酸盐水泥的主要技术性质1.各成分含量(化学性质)技术性质质量标准不

34、溶物不溶物型：不溶物不得超过0.75；型：不溶物不得超过1.50烧失量烧失量型：烧失量不得大于3.0；型：烧失量不得大于3.5氧化镁氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过5.0。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.0三氧化硫三氧化硫3.5碱含量碱含量水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60或由供需双方商定注：表中百分数均为质量百分数。不溶物不溶物水泥经酸和碱处理后水泥经酸和碱处理后,煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。结质量。烧失

35、量烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加,因此烧失量是检验水泥质量因此烧失量是检验水泥质量 的一项指标。的一项指标。不合不合格品格品废品废品返回返回第72页/共131页为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？答：答：不溶物不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物；解的残余物；烧失量烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。这两项指标超标表示水泥中不能水化的损失率。这两项指标超标表示水泥中不能水化的杂杂质含量大质含量大，影响水泥硬化后的性能。，影

36、响水泥硬化后的性能。第73页/共131页文库专用742.密度、表观密度、细度密度、表观密度、细度密度密度3.053.20g/cm3表观密度表观密度10001100kg/m3，紧密时，紧密时，1600kg/m3。四、硅酸盐水泥的主要技术性质第74页/共131页四、硅酸盐水泥的主要技术性质2.细度筛析法；筛析法；0.08mm0.08mm方孔筛筛余量方孔筛筛余量 （适用于其它水泥）（适用于其它水泥）比表面积法；比表面积比表面积法；比表面积 （适用于硅酸盐水泥）（适用于硅酸盐水泥）方法和指标方法和指标定定义：义：细度指水泥颗粒的粗细程度。细度指水泥颗粒的粗细程度。讨论与分析：讨论与分析：缺点缺点:越细

37、越细优点：优点：？总表面积越大，总表面积越大，硬化收缩越大；易受潮而降低活性；硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。成本越高。与水发生水化反应的与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。速度越快，水泥石的早期强度越高。硅酸盐水泥的硅酸盐水泥的比表面积比表面积应大于应大于300m2/kg。测测定：定：细度不符合者细度不符合者为为不合格品不合格品第75页/共131页问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：解答：水泥颗粒细度水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗，水泥颗粒粒太粗太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥虽然

38、水泥越细越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但，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，对水泥石性是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；能不利；水泥越细，生产能耗越高，水泥越细，生产能耗越高，成本成本增加；增加；水泥越细，对水泥的水泥越细，对水泥的储存储存也不利，容易受潮结块，反也不利，容易受潮结块，反而降低强度。而降低强度。第76页/共131页负压筛析仪水泥细度检测（负压筛析法）水泥细度检测（负压筛析法）第77页/共131页试验步骤：称试样25g筛分（负压筛2分钟）称筛余量（mS）计算筛余百分数：结果计算水泥试样筛余百分数按下式计算,结果精确到0.

39、1%：第78页/共131页四、硅酸盐水泥的主要技术性质3.凝结时间定义定义水泥全部加入水中水泥全部加入水中开始失去可塑性开始失去可塑性完全失去可塑性完全失去可塑性初凝初凝终凝终凝水泥加水拌和至水泥浆水泥加水拌和至水泥浆失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间,称为凝称为凝结时间。结时间。水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间第79页/共131页水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。例如：混凝土的施工。讨论与分析讨论与分析1：水泥的初凝：水泥的初凝时间不能过短，时间不能过短，否则在施工前即否则在施工前即已失去

40、流动性和已失去流动性和可塑性而无法施可塑性而无法施工工2：水泥的终凝：水泥的终凝时间不能过长，时间不能过长，否则将延长施工否则将延长施工进度和模板周转进度和模板周转期期水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。四、硅酸盐水泥的主要技术性质第80页/共131页结论结论1：水泥的：水泥的初凝时间不能过初凝时间不能过短，否则在施工短，否则在施工前即已失去流动前即已失去流动性和可塑性而无性和可塑性而无法施工。法施工。初凝时间不得初凝时间不得早于早于45min结论结论2：水泥的：水泥的终凝时间不能过终凝时间不能过长，否则将延长长，否则将延长施工进度和模板施工进度和模

41、板周转期。周转期。终凝时间不得终凝时间不得迟于迟于6.5h。同时规定同时规定:凡初凝时间不符合规定者为凡初凝时间不符合规定者为废品废品，终凝时间不符合规定者为终凝时间不符合规定者为不合格品不合格品。GB规定规定四、硅酸盐水泥的主要技术性质第81页/共131页 国标国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品废品；终凝时间；终凝时间不符合规定的水泥为不符合规定的水泥为不合格品不合格品。为什么？。为什么？答：答：水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；硬化的混凝土质量；初凝时间太短，来不及

42、施工，水泥石结构疏松、性能差，初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为水泥无使用价值，即为废品废品；终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工工期，即为终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工工期，即为不合格品不合格品。动画动画第82页/共131页4.硅酸盐水泥的标准稠度用水量讨论与分析讨论与分析为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将为什么在测定水泥的凝结时间、体积安定性时，要将水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？水泥净浆拌到标准稠度，也就是一个规定的稠度呢？为了使试验结果为了使试验结果具有可比性具有可比性第83页/共131页4.硅酸盐水泥的标准稠

43、度用水量定义定义不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在不同的水泥品种，标准稠度用水量各不相同，一般在24%33%之间。之间。例：例：A水泥的标准稠度用水量为水泥的标准稠度用水量为27%，B水泥的标准稠度水泥的标准稠度用水量为用水量为30%。%100=水泥用量用水量水泥的标准稠度用水量不是质量指标，而是不是质量指标，而是试验指标试验指标第84页/共131页水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机第85页/共131页第86页/共131页试锥下降高度试锥下降高度水水泥泥浆浆试试锥锥水泥标准稠度测定操作演示水泥标准稠度测定操作演示动画动画第87页/共131页5.硅酸盐水泥的体积安定性定义定义水泥的体积安定

44、性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥的体积安定性指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。导致水泥石开裂、翘曲等现象。否则，为良好。否则，为良好。不良：不良：良好：良好：注意：安定性不良的注意：安定性不良的水泥为废品水泥，水泥为废品水泥，严禁在工程中使用。严禁在工程中使用。干缩干缩？第88页/共131页5.硅酸盐水泥的体积安定性讨论与分析讨论与分析引起安定性不良的原因有哪些引起安定性不良的原因有哪些熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离MgO;熟料中含有过多的游离熟料中含有过多的游离CaO;石膏掺量过多。

45、石膏掺量过多。GB规定规定用沸煮法检验必须合格；用沸煮法检验必须合格；熟料中熟料中MgO含量含量 5%；熟料中熟料中SO3含量含量 3.5%；CaSO42H2O返回返回第89页/共131页5.硅酸盐水泥的体积安定性试验方法试验方法请观看安定性（试饼法）试验请观看安定性（试饼法）试验沸煮法沸煮法试饼法试饼法雷氏夹法雷氏夹法雷氏法试动画雷氏法试动画CaO第90页/共131页试饼法试饼法雷氏夹法雷氏夹法合格标准：5mm。肉眼观察表面肉眼观察表面有无裂纹有无裂纹用直尺检查有无弯曲用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法 用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用

46、直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法 测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。第91页/共131页检验方法检验方法软练胶砂法软练胶砂法，分别测量抗压强度和，分别测量抗压强度和抗折强度。抗折强度。试件尺寸：试件尺寸：4040160mm棱柱体；棱柱体；胶砂配比：胶砂配比：水泥水泥:ISO标准砂标准砂:水水=1:3:0.5；振动成型：振动成型：在频率为在频率为28003000次次/min，振幅，振幅0.75mm的振实台的振实台上成型。振动时间上成型。振动时间120s。试件养护：试件养护：在在20C

47、1C，相对湿度不低于，相对湿度不低于90%的雾室或养护的雾室或养护箱中箱中24h，然后脱模在，然后脱模在20C1C的水中养护至测试的水中养护至测试龄期；龄期；6.硅酸盐水泥的强度与强度等级第92页/共131页100mm160mmP抗折强度试验抗折强度试验PP抗压强度试验抗压强度试验强度测量：强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为4040=1600mm2。结果计算：结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。第93页/共131页6.硅酸盐水泥的强度与强度等级GB规定规定强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依

48、据。强度是水泥力学性质的一项重要指标，是确定水泥强度等级的依据。硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值硅酸盐水泥各等级、各龄期的强度值(GB1752007)品种品种强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d硅硅酸酸盐盐水水泥泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0不合格品不合格品第94页/共131页胶砂强度检测1.试验目的u测定水泥的胶砂强度；u评定水泥的强度等级。2.试验

49、方法uISO法测定胶砂强度。第95页/共131页3.试验设备水泥胶砂搅拌机水泥胶砂搅拌机水泥标准养护箱水泥标准养护箱水泥抗折试验机水泥抗折试验机水泥抗压夹具水泥抗压夹具水泥胶砂振实台水泥胶砂振实台液压万能试验机液压万能试验机第96页/共131页水泥胶砂强度试验（破型机械）水泥胶砂强度试验（破型机械）压力试验机抗折试验机第97页/共131页第98页/共131页4.测定原理水 泥+标准砂+水质量比1：3.0：0.50一组试件材料称量450g1350g225ml共制作两组试件，在温度为201，相对湿度在90%以上的潮湿条件下养护3d、28d，分别测定的抗折强度(fce,m)和抗压强度(fce,c)，

50、即为水泥的“胶砂强度”(MPa)。第99页/共131页水泥胶砂成型水泥胶砂成型第100页/共131页l=100mmF(N)50mm结果计算评定水泥标准试件1604040mm水泥标准试件1604040mm水泥标准试件1604040mm水泥标准试件1604040mm每个龄期测定破坏荷载F1，F2，F340mm40mmbh横截面第101页/共131页第102页/共131页下压板上压板FF受力面积受力面积A=4040mm结果计算评定测定出抗压破坏荷载F1F6每个龄期每组6个半截试件第103页/共131页废品水泥和不合格水泥废品水泥和不合格水泥 GB175-2007GB175-2007通用硅酸盐水泥通用