一级注册建筑师辅导：建筑材料与构造第05章水泥优质PPT.ppt

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在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代型硅酸盐水泥，其代号为号为II。

一一.硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料。

为了补充铁质及改善煅和粘土质两类原料。

为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。

烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。

生产水泥的基本工序可以概括为：

“两磨两磨一烧一烧”：

先将原材料破碎并按其化学成分配：

先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中研磨为生料。

然后入窑锻料后，在球磨机中研磨为生料。

然后入窑锻烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥得到硅酸盐水泥。

二二.硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为:

（）硅酸三钙（）硅酸三钙硅酸三钙的化学成分为硅酸三钙的化学成分为ai2，其简写为，其简写为3S。

它是硅酸它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的。

硅酸三钙遇水熟料总量的。

硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。

它对促进水泥的凝结硬化，特别的水化热。

它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥天内的早期强度以及后期强是对水泥天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。

度都起主要作用。

）硅酸二钙）硅酸二钙硅酸二钙的化学成分为硅酸二钙的化学成分为2ai2，其简写为，其简写为C2S，约占水泥熟料总，约占水泥熟料总量的量的1537。

硅酸二钙遇水后反应较慢，水化。

硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。

它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强热也较低。

它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。

度起主要作用。

（）铝酸三钙（）铝酸三钙铝酸三钙的化学成分是铝酸三钙的化学成分是CaOAl2O3，其简写，其简写为为C3，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的715。

铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大。

铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。

铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，而且很集中。

铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有但其水化产物强度较低，主要对水泥的早期强度有所贡献。

所贡献。

（）铁铝酸四钙（）铁铝酸四钙铁铝酸四钙的化学成分为铁铝酸四钙的化学成分为:

CaOAl2O3Fe2O3，其简写为，其简写为4AF，约占水泥熟料总量的，约占水泥熟料总量的1018。

铁。

铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。

度贡献较大。

3.硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很快发生水化反应，生成各种水化物。

快发生水化反应，生成各种水化物。

硅酸三钙硅酸三钙水水水化硅酸钙水化硅酸钙氢氧化钙氢氧化钙硅酸二钙硅酸二钙水水水化硅酸钙水化硅酸钙氢氧化钙氢氧化钙铝酸三钙铝酸三钙水水水化铝酸三钙水化铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙水水水化铝酸三钙水化铝酸三钙水化铁酸钙水化铁酸钙水泥中的水泥中的石膏石膏也很快与水化铝酸钙反应生成也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石晶体：

矾石晶体：

水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：

水化硅酸钙水化产物主要有：

水化硅酸钙（50%）、氢氧、氢氧化钙化钙（25%）、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等新生矿物。

化硫铝酸钙等新生矿物。

4.硅酸盐水泥的凝结和硬化硅酸盐水泥的凝结和硬化水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分方面使水泥浆中起润滑作用的自由水分逐渐减少；

另一方面，水化产物在溶液逐渐减少；

另一方面，水化产物在溶液中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，中很快达饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结越来越多的颗粒相互连接形成了骨架结构。

此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑构。

此时，水泥浆便开始慢慢失去可塑性，表现为水泥的性，表现为水泥的初凝初凝。

|由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时有足够的操作快凝结，为使工程使用时有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。

水泥时间，水泥中加入了适量的石膏。

水泥加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，加入石膏后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的石膏会与水化铝酸三钙反应生成针状的钙矾石。

钙矾石很难溶解于水，可以形钙矾石。

钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，成一层保护膜覆盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间了水泥的水化速度，使水泥的初凝时间得以延缓。

得以延缓。

|当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，钙矾石覆盖层一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水铝酸三钙等矿物的再次快速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。

水泥泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形成骨架。

水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。

浆的塑性逐渐消失，直到终凝。

|随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细随着水化产物的不断增加，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、孔不断被填实，加之水化产物中的氢氧化钙晶体、水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之水化铝酸钙晶体不断贯穿于水化硅酸钙等凝胶体之中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入中，逐渐形成了具有一定强度的水泥石，从而进入了硬化阶段。

水化产物的进一步增加，水分的不断了硬化阶段。

水化产物的进一步增加，水分的不断丧失，使水泥石的强度不断发展。

丧失，使水泥石的强度不断发展。

随着水泥水化的不断进行，水泥浆结随着水泥水化的不断进行，水泥浆结构内部孔隙不断被新生水化物填充和加构内部孔隙不断被新生水化物填充和加固的过程，称为水泥的固的过程，称为水泥的“凝结凝结”。

随后。

随后产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造产生明显的强度并逐渐变成坚硬的人造石石水泥石，这一过程称为水泥的水泥石，这一过程称为水泥的“硬化硬化”。

实际上，水泥的水化过程很慢，较粗实际上，水泥的水化过程很慢，较粗水泥颗粒的内部很难完全水化。

因此，水泥颗粒的内部很难完全水化。

因此，硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完硬化后的水泥石是由晶体、胶体、未完全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不全水化颗粒、游离水及气孔等组成的不均质体。

均质体。

5.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（）矿物组成（）矿物组成不同矿物成分和水起反应时所表现出不同矿物成分和水起反应时所表现出来的特点是不同的，如来的特点是不同的，如C3A水化速率最水化速率最快，放热量最大而强度不高；

快，放热量最大而强度不高；

C2S水化水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。

因此，改变水泥后期强度增长迅速等。

因此，改变水泥的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明的矿物组成，其凝结硬化情况将产生明显变化。

水泥的矿物组成是影响水泥凝显变化。

水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化的最重要的因素结硬化的最重要的因素.（）水泥浆的水灰比（）水泥浆的水灰比水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。

当水泥浆中加水较多时，水灰比质量之比。

当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；

但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较行；

但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢。

结时间长，所以水泥浆凝结较慢。

水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后水泥浆的水灰比较大时，多余的水分蒸发后形成的孔隙较多形成的孔隙较多,造成水泥石的强度较低，因造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。

石的强度。

（3）石膏掺量）石膏掺量石膏石膏起缓凝作用的机理可解释为：

水泥水化时，起缓凝作用的机理可解释为：

水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。

应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。

（4）水泥的细度）水泥的细度在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水在矿物组成相同的条件下，水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就触面大，水化速度快，相应地水泥凝结硬化速度就快，早期强度就高。

快，早期强度就高。

（5）环境温度和湿度）环境温度和湿度在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速在适当温度条件下，水泥的水化、凝结和硬化速度较快。

反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化度较快。

反应产物增长较快，凝结硬化加速，水化热较多。

相反，温度降低，则水化反应减慢，强度热较多。

相反，温度降低，则水化反应减慢，强度增长变缓。

但高温养护往往导致水泥后期强度增长增长变缓。

但高温养护往往导致水泥后期强度增长缓慢，甚至下降。

缓慢，甚至下降。

水的存在是水泥水化反应的必要条件。

当环境湿水的存在是水泥水化反应的必要条件。

当环境湿度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水度十分干燥时，水泥中的水分将很快蒸发，以致水泥不能充分水化，硬化也将停止；

反之，水泥的水泥不能充分水化，硬