道路工程材料之水泥课件.ppt

2. 水 泥 水泥——水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化，保持并继续增长其强度 主要内容 水泥的矿物组成及其技术特性 水泥的技术性质 2.1 水泥的矿物组成及其特性2.1.1 硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥： 硅酸盐水泥熟料、0～5％石灰石或粒化高炉矿渣，石膏 硅酸盐水泥类型： Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P.I，不掺混合材料 Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P.II，掺加不超过水泥质量5％的混合材料 图2-1 几种矿物的水化速率C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 24h：大约有65%的C3A水化，C3S水化50%左右；90d：四种矿物的水化程度已经接近 图2-2 几种矿物的水化释热量C3A＞C3S＞C4AF＞C2S 图2-3 几种矿物强度发展特征 2.1.2 水泥混合材料及其特性 混合材料：改善水泥性质（降低水化热，提高防腐性能） 调节水泥标号 提高水泥产量（节约水泥原料） 如：天然砂砾 火山灰或工业废渣（矿渣、炉渣、粉煤灰）等 2.1.2.1 活性混合材料 活性：能与碱水溶液和硫酸盐溶液反应，生成水硬性化合物 粒化高炉矿渣：CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3 （含量＞90％） 火山灰质混合材料：活性SiO2和活性Al2O3 粉煤灰：SiO2和Al2O3（含量＞60％） 2.1.2.2非活性混合材料 品种：磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣等 掺加目的：调节水泥标号、提高产量、降低水化热 2.1.3 石膏（CaSO4·2H2O） 掺量：3～5％ 作用：缓凝、调节凝结速度 2.1.4 水泥中的有害物质 游离氧化钙 f-CaO、氧化镁 f-MgO 三氧化硫 SO3 碱含量 →“碱－集料反应” 2.1.5 常用硅酸盐水泥品种 硅酸盐水泥P ?I、P ?II：硅酸盐水泥熟料＋0~5%混合材＋石膏 普通硅酸盐水泥P?O：硅酸盐水泥熟料＋6~15%混合材＋石膏 矿渣硅酸盐水泥P?S：水泥熟料＋20~70%粒化高炉矿渣＋石膏 火山灰质硅酸盐水泥P?P：水泥熟料＋20~50%火山灰质材料＋石膏 粉煤灰硅酸盐水泥P?F：水泥熟料＋20%~40%粉煤灰＋石膏 道路硅酸盐水泥：道路硅酸盐水泥熟料＋0~10%活性混合材＋石膏 ★??? 2.2 水泥的技术性质2.2.1 新拌水泥浆体的凝结硬化过程2.2.1.1 硅酸盐水泥的凝结硬化过程 1）初始反应期：水泥熟料颗粒初始水解和水化（约5~10min，放热7J/g.h) 水泥水化过程 2）潜伏期：水化物薄膜围绕水泥颗粒成长变厚（约1~2h，放热 4J/g.h) 3）凝结期：膜层破裂，水泥颗粒进一步水化（约6h，放热20J/g.h） 4）硬化期：水化物进一步发展，填充毛细孔（约6 h～若干年） 图2-4 水泥的凝结硬化过程示意图 ★ 凝结硬化机理小结 水泥熟料水化生成紧密、相互交结的水化物体系而凝聚产生强度 硬化水泥石由水化物、未水化水泥熟料颗粒、水及孔隙所组成 水泥熟料颗粒初始水解和水化 ⑴ 硅酸三钙：C3S＋H2O →3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca(OH)2 水化硅酸钙 ⑵ 硅酸二钙：C2S＋H2O → 水化硅酸钙＋Ca(OH)2 ⑶ 铝酸三钙: 在纯水中：C3A＋H2O →(C4AH13、C4AH19、C3AH6…) （水泥瞬凝的原因) 水化铝酸钙 在石膏溶液中：C3A＋Ca(OH)2＋H2O → C4AH13 C4AH13＋CaSO4·2H2O ＋H2O→ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O 三硫型水化铝酸钙(钙矾石) 当石膏耗尽后：C4AH13＋钙矾石→ 3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O