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1、我国水泥年产量增长图表,66,9520,18000,36300,49000,299,第三章 水泥,一、硅酸盐水泥的概念 二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成 三、硅酸盐水泥的凝结硬化 四、硅酸盐水泥的技术性质 五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治,第一节 硅酸盐水泥,凡由硅酸盐水泥熟料、0 5%石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（波特兰水泥）硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称型硅酸盐水泥，其代号为P。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量 5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥，其代号为P。,一、硅酸盐水泥的概念,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,1
2、、生产工艺,主要原料：（1）石灰质原料：提供CaO，有石灰石、贝壳、石灰质凝灰岩。（2）粘土质原料：提供SiO2Al2O3，少量Fe2O3，有粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩、河泥等、（3）铁矿粉：提高Fe2O3的含量，有黄铁矿渣。另外还有少量的矿化剂（如萤石）改善煅烧条件。,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,石灰质材料,粘土质材料,铁质材料,水泥成品,熟 料,石 膏,生 料,煅烧,1450C,磨细,磨细,按比例混合,1、生产工艺,2、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 3CaOSiO2，简写为C3S，含量37%60%硅酸二钙 2CaOSiO2，简写为C2S，含量1
3、5%37%铝酸三钙 3CaOAl2O3，简写为C3A，含量7%15%铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3，简写为C4AF，含量10%18%,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,各种熟料矿物的强度增长图,各种熟料矿物单独与水作用时表现出的特征,二、硅酸盐水泥的生产工艺及矿物组成,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：随后产生明显的强度，并逐渐发展而成为坚硬的人造石。,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,1、水泥的水化反应及水化产物 2C3S+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 2C2S+4H2O=3
4、CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 C3A+6H2O=3CaOAl2O36H2O C3A+Ca(OH)2+12H2O=4CaOAl2O313H2O 2C4AF+7H2O=3CaOAl2O3 6H2O+CaOFe2O3H2O 4CaOAl2O313H2O+3(CaSO42H2O)+14H2O=3CaOAl2O33CaSO4 32H2O+Ca(OH)2 2C3A+3CaOAl2O33CaSO432H2O+4H2O=3(3CaOAl2O3CaSO412H2O),三、硅酸盐水泥的凝结硬化,1、水泥的水化反应及水化产物水化产物：,胶体,晶体,水化硅酸钙凝胶 70%,水化铁酸钙,Ca(OH)2 六方
5、片状晶体水化铝酸钙 六方晶体钙钒石 针状晶体,2、凝结硬化过程,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,水泥凝结硬化过程示意,（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,三、硅酸盐水泥的凝结硬化,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。,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,4、体
6、积安定性,强度,细度,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,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0.0070.2mm范围内。测定方法筛析法（80m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）硅酸盐、普通硅酸盐水泥（GB15792）规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300/kg。,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,标准稠度需水量：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性，按国家标准规定，用标准稠度仪测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。,水化热,四、硅酸盐
7、水泥的技术性质,2、标准稠度,凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,初凝：加水拌和到标稠，净浆开始失去可塑性所需的时间。终凝：加水拌和到标稠，净浆完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。GB规定：初凝不小于45min，终凝不迟于390min。初凝不合格者为废品，终凝不合格者为不合格品。,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,体积安定性,5、强度,1、细度,体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化的均匀性能。原因：（1）熟料中f-CaO，f-MgO 过多，f-CaO，f-MgO 过烧，结构致密，熟化慢，硬化后，才熟化，体积膨胀开裂。（2）石膏过量，硬化后，仍有CaS
8、O4存在，则CA、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。测定方法：沸煮法、雷氏法。规定:f-MgO 5%SO33.5%,水化热,四、硅酸盐水泥的技术性质,标准稠度,3、凝结时间,体积安定性,强度,细度,GB规定：用水泥胶砂强度测定。试件标准尺寸:4040160mm 水泥:中国ISO标准砂:水=1:3:0.5原因：（1）水泥净浆体积收缩，易产生裂缝，不利于强度的测定（2）实际中均用砂浆，而很少用净浆。（3）可测多方面的强度。,水化热,硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB1751999),四、硅酸盐水泥的技术性质,2、标准稠度,3、凝结时间,4、体积安定性,5、强度,1、细度,13d龄期内水化放热
9、量为总放热量的50%，7d为75%，6个月为8391%。,水化热,五、硅酸盐水泥石的腐蚀与防治,（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型,（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因,（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止,软水腐蚀,（一）硅酸盐水泥石腐蚀的类型,亦称溶出性侵蚀，雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O 溶析 自动填实,盐类腐蚀,酸类腐蚀,强碱腐蚀,1、硫酸盐的腐蚀4CaOAl2O3 12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+Ca(OH)2 水泥杆菌2、镁盐的腐蚀MgSO4+Ca(OH
10、)2+2H2O=CaSO4 2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)2,1、碳酸腐蚀Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O=CaH(CO3)22、一般酸的腐蚀2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO42H2O,3CaOAl2O3+6NaOH=3NaO Al2O3+3Ca(OH)22NaOH+CO2=Na2CO3+H2O,（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因,1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分2、水泥石本身不密实3、外界有腐蚀的介质存在,（三）硅酸盐水泥石腐蚀的防止,1、根据环境，合理选择水泥品种。2、提高水泥石的密实度。3、加做保护层，加不透水的沥青层。4、对具有特殊要求的抗侵蚀混凝土，采用浸渍混凝土。,
