关于硅酸盐水泥强度的研究.ppt

硅酸盐水泥 中文名称：硅酸盐水泥 英文名称：Portland cement 其他名称：波特兰水泥 定义：以黏土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以硅酸钙为主要成分的熟料，加入0—5％的混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。 硅酸盐水泥的出现 Portland Cement－1824年，英国泥瓦工约瑟夫.阿斯普丁（Joseph Aspdin）申报波特兰水泥专利：把粘土和焙烧过的石灰石混合，经煅烧至二氧化碳释放，将所得到的产物磨细成粉末。这种粉末在与水拌合时，具有水硬胶凝性，由于它的颜色象波特兰（英国一港口城市）的石头，就起名为波特兰水泥 。 硅酸盐水泥熟料的原材料 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 石灰质原料：天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩。 粘土质原料：主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。 铁矿粉：采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。 混合材料: 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。 硅酸盐水泥的矿物组成  硅酸盐水泥的主要化学成分 硅酸盐水泥强度的形成 水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 （2）C2S的水化 2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2 C2S的水化与C3S相似，但水化速度慢，且生成的CH较少。 （3）C3A的水化 3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O 3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O 主要水化产物为水化铝酸三钙C3AH6，强度较低。 水化速度极快。因此，在水泥粉磨时，需加入石膏作缓凝剂。 C3AH6与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）针状晶体（含大量结晶水，体积增加1.5倍以上，难溶于水，包裹在熟料颗粒周围，延缓水化）；石膏耗尽后，部分钙矾石转化为单硫型水化硫铝酸钙晶体。 （4）C4AF的水化 4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋ CaO·Fe2O3·H2O 与C3A的水化相似，主要水化产物为水化铝酸三钙C3AH6晶体、水化铁酸一钙。 硅酸盐水泥的凝结硬化 水泥的凝结与硬化实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程。凝结过程比较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。 水泥的凝结硬化理论至今仍在继续研究，当前一般的看法为： 水泥颗粒的溶解和水化。 水化产物析出，在水泥颗粒表面形成水化物膜层。 水化物膜层不断增厚，水泥颗粒逐渐接近，以至相互接触，形成凝聚结构，水泥表现为初凝。 水化物继续增多，颗粒之间接触点增加，空隙（毛细孔）减少，结构逐渐紧密，水泥浆体完全失去可塑性并具有一定强度，水泥表现为终凝。 水泥进入硬化期，水化速度减慢，水化物逐渐增加并扩展到毛细孔中，结构更超致密，强度提高。 影响水泥强度的因素 熟料的矿物组成 水泥的细度 施工条件 熟料的矿物组成 水泥的细度 不同细度的水泥对强度的影响具体如下： ① 1μm以下颗粒由于在搅拌过程中就完全水化，对强度没有贡献。其含量增加，说明存在过粉磨，浇筑时会显著增加需水量，降低浇筑性能。因此，该组分颗粒是有害的，应尽可能降低。 ② 1~3μm颗粒含量高，3天强度就高，同时需水量会增加，浇筑性能下降。因此，该组分颗粒在3天强度能满足要求的前提下，应尽可能低。 ③ 1~32μm颗粒含量，决定了28天强度。由于1~3μm颗粒含量不宜太高，因此3~32μm颗粒含量应越高越好。如果强度指标有较大幅度的富余，可以增加混合材添加量。 ④　32~65μm颗粒含量对强度有贡献，但贡献率较低。 ⑤　65μm以上颗粒基本上只起骨架作用。大于65μm颗粒含量增加，水泥泌水性会增大，应保持适度。 水灰比 水泥水化时，水灰比越大，产生的毛细孔隙越多。水泥浆体越不密实，硬化水泥浆体强度越低。因此，水灰比直接影响硬化水泥浆体的孔隙率，并且与水泥强度密切相关。 硬化水泥浆体的密实程度也用胶空比来表示。 胶空比：是指凝胶固相在浆体总体积中所占的比例，也就是凝胶体填充浆体内原