第二篇 混凝土硅酸盐水泥原料与生产,熟料的矿物组成及水化特点.doc

第一篇 混凝土

内容：
水泥在现代土木工程中的地位、发展概况及分类，硅酸盐水泥的生产简介，熟料矿物组成和凝结硬化，水泥的技术要求，水泥石腐蚀与防止，水泥的性质及应用。混合材料的种类和作用，掺混合材料的硅酸盐水泥及技术要求、性质和应用。铝酸盐水泥的组成、性质和应用，其它水泥简介。
基本要求：
1．了解硅酸盐水泥的生产过程。[3]
2．理解硅酸盐水泥熟料的矿物组成与性能间关系。[2]
3．掌握硅酸盐水泥的技术性质及应用。[1]
4．根据实际工程能正确选择水泥品种。[2]
重点：硅酸盐水泥的技术性质及特性、应用，掺混合材硅酸盐水泥的特性。
难点：水泥凝结硬化机理，混合材料的二次反应。
概 述

目前砼是当今世界使用量最大的材料。
“混凝土”源于拉丁文“concretus”,原意是共同生长的意思。

胶凝材料 ＋ 骨料 ＋ 水 ＝ 砼

无机、有机、复合 颗粒、纤维

水泥 ＋ 天然砂、石 ＋ 水 ＝ 普通砼
混凝土在宏观上是颗粒状骨料均匀分散于水泥浆体中的分散体系，在细观上是不连续的非匀质体系，在微观上是多孔、多相（界面相）、高度无序的非均质材料。
第一章 胶凝材料――水泥
概 述
1．胶凝材料
（1）定义：
与水或水溶液拌合后，经一系列的物理、化学作用，能逐渐凝结硬化并形成具有一定强度的石状体。
（2）分类：
按硬化条件的不同，将无机胶凝材料分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。
① 气硬性胶凝材料：只适用于地上或干燥环境，不适宜于潮湿环境，更不适宜于水中，只能在空气中凝结硬化，发展并保持强度。
② 水硬性胶凝材料：不仅适用于地上工程而且适用于水中或潮湿环境中的工程，既可以在空气中又可以在水中凝结硬化、发展并保持强度。
（3）发展：
① 石膏－石灰时期 公元前2000～3000年开始 金字塔、长城
② 石灰－火山灰时期 公元初～18世纪 古罗马圣庙建筑
③ 水泥时期 1796年“罗马水泥” 1824年波特兰水泥
2．水泥的分类
（1）按矿物组成：
① 硅酸盐水泥② 铝酸盐水泥③ 硫铝酸盐水泥④ 铁铝酸盐水泥
（2）按用途和性质：
① 通用水泥：
硅酸盐水泥 P.Ⅰ 0% P.Ⅱ <5%
普通硅酸盐水泥 P.O 5～15％
矿渣硅酸盐水泥 P.S 20～70％
火山灰硅酸盐水泥 P.P 20～50％
粉煤灰硅酸盐水泥 P.F 20～40％
复合硅酸盐水泥 P.C 15～50％
② 专用水泥：
道路水泥、砌筑水泥、油井水泥、大坝水泥…
③ 特种水泥：
膨胀水泥、快硬水泥、防辐射水泥、抗硫酸盐水泥、白色硅酸盐水泥…

第一节 硅酸盐水泥
定义：凡由硅酸盐水泥熟料，0～5％石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨成细粉制成的水硬性胶凝材料，成为硅酸盐水泥，并按掺合料的多少分为P.I和P.Ⅱ型。
硅酸盐水泥熟料：指以适当成分的生料烧制部分熔融，所得的以硅酸钙为主要成分的产物，简称熟料。
一．硅酸盐水泥的原料及生产
1．原材料
① 石灰质：有石灰岩、白垩、凝灰岩等，主要提供CaO；
② 粘土质：有各种粘土、黄土等，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3。
③ 校正原料：铁矿粉、硅质原料、铝矾土等。
2．生产工序

简称“两磨一烧”。
（1）按生料的制备方法分：湿法和干法。
① 湿法是将原料配好后，加水湿磨成含水约35％～40％的生料浆，经校正成分，搅拌后入窑煅烧。该法的优点是生料成分均匀，控制精确，产品质量高；缺点是能耗大。
② 干法是将原料烘干，配制后研磨成生料粉入窑煅烧。由于干法比湿法产量高，且节约能源，所以是目前的常用方法。（窑外预分解）
（2）按煅烧水泥所用的窑的类型分：回转窑和立窑。现立窑已经被限制使用。
3．煅烧过程
（1）经历干燥、预热、分解、烧成、冷却阶段，产生一系列物理－化学变化。
（2）温度的重要性：当温度从1300℃升到1450℃，再降至1300℃，即烧成阶段。这时铝酸三钙及铁铝酸四钙烧至部分熔融，出现液相，将所剩的氧化钙和硅酸二钙溶解，硅酸二钙在液相中吸收氧化钙形成最重要的硅酸三钙。这一步是关键，须保持温度和时间，否则游离氧化钙会影响水泥质量。
二．硅酸盐水泥熟料的矿物组成及矿物成分的水化反应
水泥的质量主要取决于熟料的质量，优质的熟料应具有合适的矿物组成和岩相结构。

1．矿物组成：
① 硅酸三钙，C3S;② 硅酸二钙，C2S;③ 铝酸三钙，C3A;④ 铁铝酸四钙；C4AF;⑤ 还有少量的CaO、MgO、SO3及碱（K2O，Na2O）等有害成分。
2．矿物成分的水化反应
C3S＋H2O→C-S-H(C3S2H3)＋Ca(OH)2
C2S＋H2O→C-S-H＋Ca(OH)2
C3A＋H2O→C3AH6
C4AF＋H2O→C3AH6(水化铝酸钙)＋CFH(水化铁酸钙)
在上述水化反应进行的同时，水泥熟料磨细过程中掺入的石膏也参与了化学反应：
(Aft)
（1）不同的矿物的水化特点不同，具体情况见表1－1：

（2）水泥水化产物有：水化硅酸钙70%、水化铁酸钙凝胶；氢氧化钙20%、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙7%晶体。

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