《土木工程材料》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 水泥

第五章水泥 ■水泥是最主要的建筑材料之一,广泛应用于工 民用建筑、道路、水利和国防工程。作为胶凝材 料与骨料及增强材料制成混凝士、钢筋混凝士 预应力混凝士构件,也可配制砌筑砂浆、装 抹面、防水砂浆用于建筑物砌筑、抹面、装饰等 水泥品种繁多,按其主要水硬性物质,可分为硅 酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸 水泥等系列,其中以硅酸盐系列水泥生产量最 大,应用最为 硅酸盐系列水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟 料、一定量的混合材料和适量石 共同磨细制 成。按其性能和用途不同,又可分为通用水泥、 专用水泥和特性水泥三大类

第五章 水 泥 ◼ 水泥是最主要的建筑材料之一，广泛应用于工业 民用建筑、道路、水利和国防工程。作为胶凝材 料与骨料及增强材料制成混凝土、钢筋混凝土、 预应力混凝土构件，也可配制砌筑砂浆、装饰、 抹面、防水砂浆用于建筑物砌筑、抹面、装饰等。 ◼ 水泥品种繁多，按其主要水硬性物质，可分为硅 酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸 盐水泥等系列，其中以硅酸盐系列水泥生产量最 大，应用最为广泛。 硅酸盐系列水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟 料、一定量的混合材料和适量石膏，共同磨细制 成。按其性能和用途不同，又可分为通用水泥、 专用水泥和特性水泥三大类

第一节硅酸盐类水泥 第二节掺混合材料的硅酸盐水泥 ■第三节其他晶种水泥

◼ 第一节 硅酸盐类水泥 ◼ 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 ◼ 第三节 其他品种水泥

第一节硅酸盐类水泥 ■硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料、0~5% 石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料,即国外统称的波 特兰水泥。硅酸盐类水泥分两种型号:不 掺混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥,在硅酸 盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5% 石灰石或矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐 水泥

第一节 硅酸盐类水泥 ◼ 硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料、0~5% 石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料，即国外统称的波 特兰水泥。硅酸盐类水泥分两种型号：不 掺混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，在硅酸 盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5% 石灰石或矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐 水泥

硅酸盐类水泥的生产及熟料矿物组成 (一)硅酸盐类水泥的生 ■硅酸盐类水泥的生产过程是“两磨一烧”, 即(1)将原料按一定比例配料并磨细成符 合成分要求的生料: (2)将生料煅烧使之部分熔融形成熟料; 3)将熟料与适量的石膏共同磨细成为硅 酸盐类水泥。其主要过程如下图:硅酸盐 水泥生产过程

◼ 一、硅酸盐类水泥的生产及熟料矿物组成 ◼ （一） 硅酸盐类水泥的生产 ◼ 硅酸盐类水泥的生产过程是“两磨一烧” ， 即（1）将原料按一定比例配料并磨细成符 合成分要求的生料： ◼ （2）将生料煅烧使之部分熔融形成熟料； （3）将熟料与适量的石膏共同磨细成为硅 酸盐类水泥。其主要过程如下图：硅酸盐 水泥生产过程

二)硅酸盐类水泥的矿物组成 ■在煅烧过程中,配成生料的各种原料首先 要分解,然后在更高的温度下形成各种新 的矿物。硅酸盐类水泥熟料的主要矿物有 硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)锠酸 钙C3A),铁铝酸四钙(C4AF),以上 矿物中硅酸钙约占70%以上。水泥熟料是以 上四种矿物的混合物,其中每种矿物单独 水化都具有一定的特点。如果改变熟料中 矿物成分的比例,水泥的性质也将随着改 变

◼ （二）硅酸盐类水泥的矿物组成 ◼ 在煅烧过程中，配成生料的各种原料首先 要分解，然后在更高的温度下形成各种新 的矿物。硅酸盐类水泥熟料的主要矿物有 硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）,铝酸 三钙C3A），铁铝酸四钙（C4AF），以上 矿物中硅酸钙约占70%以上。水泥熟料是以 上四种矿物的混合物，其中每种矿物单独 水化都具有一定的特点。如果改变熟料中 矿物成分的比例，水泥的性质也将随着改 变

二、硅酸盐类水泥的凝结硬化 水泥用适量的水调和后,最初形成具有可 塑性的浆体,然后逐渐变稠失去可塑性, 这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不 断提高,最后变成坚硬的石状物——水泥 石,这一过程称为硬化。水泥的凝结和硬 化是人为划分的,实际上是一个连续、复 杂的物理化学变化过程,这些变化决定了 水泥石的某些性质,对水泥石的应用有着 重要意义

◼ 二、 硅酸盐类水泥的凝结硬化 ◼ 水泥用适量的水调和后，最初形成具有可 塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性， 这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不 断提高，最后变成坚硬的石状物——水泥 石，这一过程称为硬化。水泥的凝结和硬 化是人为划分的，实际上是一个连续、复 杂的物理化学变化过程，这些变化决定了 水泥石的某些性质，对水泥石的应用有着 重要意义

1.水泥的水化水泥加水后,水泥颗粒被水包围, 熟料矿物颗粒表面立即与水发生化学反应,生成 水化产物,并放出一定的能量。 为了调节水泥的凝结时间,在熟料磨细时,应掺 有适量的(3%左右)石膏,这些石膏与部分水化 铝酸钙反应,生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶 体并伴有明显的体积膨胀。 综上所述,硅酸盐水泥与水作用后,生产的主要 水化产物有水化硅酸钙,水化铁酸钙凝胶体,氢 氧化钙,水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完 全水化的水泥石中,水化硅酸盐约为50%,氢氧 化钙约为25%

◼ 1. 水泥的水化 水泥加水后，水泥颗粒被水包围， 熟料矿物颗粒表面立即与水发生化学反应，生成 水化产物，并放出一定的能量。 ◼ 为了调节水泥的凝结时间，在熟料磨细时，应掺 有适量的（3%左右）石膏，这些石膏与部分水化 铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶 体并伴有明显的体积膨胀。 ◼ 综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，生产的主要 水化产物有水化硅酸钙，水化铁酸钙凝胶体，氢 氧化钙，水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完 全水化的水泥石中，水化硅酸盐约为50%，氢氧 化钙约为25%

2水泥的凝结和硬化当水泥加水拌合后, 在水泥颗粒表面即发生化学反应,生产的 胶体水化产物聚集在颗粒表面,使化学反 应减慢,并使水泥浆体具有可塑性。由于 生产的胶体状水化产物不断增多并在某些 点接触,构成疏松的网状结构,使水泥浆 体失去流动性及可塑性,这就是水泥的凝

◼ 2.水泥的凝结和硬化当水泥加水拌合后， 在水泥颗粒表面即发生化学反应，生产的 胶体水化产物聚集在颗粒表面，使化学反 应减慢，并使水泥浆体具有可塑性。由于 生产的胶体状水化产物不断增多并在某些 点接触，构成疏松的网状结构，使水泥浆 体失去流动性及可塑性，这就是水泥的凝 结

■此后由于生成的水化硅酸钙,,氢氧化钙, 水化锠酸钙和水化硫铝酸钙晶体等水化产 物不断增多,它们相互接触连生,到一定 程度,建立起较为紧密的网状结晶结构, 并在网状结构内部不断充实水化产物,使 水泥具有初步的强度,此后水化产物不断 增加,强度不断提高,最后形成具有较高 强度的水泥石,这就是水泥的硬化。硬化 后由水泥石水化产物,未水化完的水泥熟 料颗粒,水及大小不等的孔隙所组成

◼ 此后由于生成的水化硅酸钙，，氢氧化钙， 水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体等水化产 物不断增多，它们相互接触连生，到一定 程度 ，建立起较为紧密的网状结晶结构， 并在网状结构内部不断充实水化产物，使 水泥具有初步的强度，此后水化产物不断 增加，强度不断提高，最后形成具有较高 强度的水泥石，这就是水泥的硬化。硬化 后由水泥石水化产物，未水化完的水泥熟 料颗粒，水及大小不等的孔隙所组成

国家标准GB175-92规定,硅酸盐水泥有不 溶物、氧化镁、三氧化硫含量、烧失量、 细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量 等九项技术要求。 1.不溶物Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过075%;Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过150%。 ■2烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大 于3.0%,Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大 于3.5%

◼ 国家标准GB175-92规定，硅酸盐水泥有不 溶物、氧化镁、三氧化硫含量、烧失量、 细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量 等九项技术要求。 ◼ 1. 不溶物 Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超 过1.50%。 ◼ 2. 烧失量 Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大 于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大 于3.5%