chap4-水泥1-生产-水化(1)

• Question 2：The purpose of adding gypsum during the production of cement is
• 1.to increase the strength • 2. to avoid flash set • 3. to speed up hydration • 4.to initiate false set
若 干 天
硅酸盐水泥的水化硬化 （1）水 化hydration
①
2C 3SH C 3S2H 33 CH
硅酸三钙 +水 ====水化硅酸钙 +氢氧化钙
② 2 (2 • S 2 C ) 4 i H 2 O O a 3 C O • 2 S a 2 • 3 H i2 O O O C ( O ) 2
硅酸二钙 +水====== 水化硅酸钙 +氢氧化钙
③ C 3AH 2O C 3A6 H
铝酸三钙+ 水 =======水化铝酸钙
④ C 4A F 7H C 3A6H CFH 铁铝酸四钙 +水==== 水化铝酸钙 +水化铁酸钙
在有石膏存在 时
3C •A a2O O l33 Ca 4•S 2H 2 O O 2H 6 2O 3 Ca •A O 2O l3•3 Ca 4•S 3H O 2 2O
＋ － ＋ － －
＋ － ＋
－
－ ＋
＋
－
－
＋
＋
＋ －
＋ －
－
－ ＋ －＋
＋
＋－
－
＋
流 态
塑 性
－＋ －－ ＋ ＋＋
－
－＋
＋ － ＋－
固 态
初 凝
终 凝
f
f
强 度 增 长
Q1.
• 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有 _________
• a白云石；b粘土；c铁矿粉；d矾土；e石 灰石
硅酸盐水泥生产：两”磨”一”烧”的工艺 p69
Q1.
• 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有 _________
• a白云石；b粘土；c铁矿粉；d矾土；e石 灰石
Q1.
• 1：生产硅酸盐水泥的主要原料有b、c、 e
SO3 1.5% to 3% Na2O and K2O less than 1%
§4.1.4硅酸盐水泥的水化 §4.1.4硅酸盐水泥凝结硬
化P72
Definition and Composition
Composition of Concrete
Cement + (Admixture)
Water
Page 73
水化产物的形态
microstructure formation process
2021/3/21
47
初始反应期 潜伏期 凝结期硬化期
(a)
C-S-H
Ca(OH)2
(b)
AFt
C4[A,F]H3
AFm
孔隙率
渗透性 电阻率强度 (c)
1 5 3012 6 1 2 7 28 90 分钟 小时 天
chap4-水泥1-生产-水 化(1)
第4章 水泥 §4.1 硅酸盐水泥
§4.1 硅酸盐水泥(波特兰水泥） Portland cement
“Portland” 水泥来源
• 1824年，英国泥瓦匠Joseph Aspding 将石灰石与粘土混合制成 料浆，高温煅烧磨细后得到水泥。 这种水泥硬化体的颜色与英国的波 特兰岛（Portland）生产的一种 石材的颜色极为相似，所以将这一 种水泥叫波特兰水泥（Portland Cement）。
三硫型铝 水 酸化 钙 铝硫 酸三 水 钙 单硫型水化
不掺石膏的水泥，由于C3A的迅 速水化将导致水泥的不正常急 速凝结，即瞬凝（flash set）， 使水泥不能正常使用。
水泥中掺入适量石膏是为了调 节水泥凝结时间
则硅酸盐水泥与水作用后，生 成的五种主要水化产物是: (1)水化硅酸钙、 (2)水化铝酸钙、 (3)水化铁酸钙 (4)氢氧化钙 (5)水化硫铝酸钙 （三硫型水化硫铝酸钙AFt、单 硫型水化硫铝酸钙AFm).
• 波特兰水泥的主要矿物成分是硅酸 盐类，所以在我国又叫硅酸盐水泥。 水泥的出现是近代建筑材料史上新 的里程碑
§4.1.2硅酸盐水泥的生产
原材料：石灰质原料(CaO)----石灰石、白 垩、石灰质凝灰岩等。
粘土质原料(SiO2, Al2O3, Fe2O3)，粘土、 黄土等。
铁质校正原料(Fe2O3)，铁矿粉、黄铁矿渣 硅质校正原料(SiO2)，砂岩，粉砂岩
• a白云石；b粘土；c铁矿粉；d矾土；e石 灰石
• §4.1.3硅酸盐水泥的矿物组成
水泥熟料矿物组成
矿物名称 化学式
简写
硅酸三钙 3CaO •SiO 2 C3S
硅酸二钙 2CaO •SiO 2 C2S
铝酸三钙
3Ca•OA2lO3
C3A
铁铝酸四钙 4Ca •A O 2O l3•F2O e3C4AF
硅酸 钙 石 三 水 膏 三硫型 铝 酸 水 钙 水 Βιβλιοθήκη Baidu 当石膏耗尽 时
3 C• a A 2 O O 3 l•3 C4 a •3 S H 2 2 O O 2 (3 C• a A 2 O O 3 l) 4 H 2 O 3 (3 C• a A 2 O O 3 l•C4 a • 1S H 2 2 O O )
游离氧化钙 f-CaO 游离氧化镁 f-MgO
碱
Na2O+0.658K2O
范围 (wt,%) 37~60%
15~37% 7~15%
10~18%
>70%
安定性 安定性 碱骨料反应
化学组成
CaO 60 to 65%
SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO
20 to 25% 3 to 6% 0.5% to 4% 1% to 3%
X和Y哪一个代表水泥水化产物AFt
课本p93,p73
CSH gel Ca(OH)
2
C (AF)H
4
13
X
Y
Amount of typical cement hydration with time
2．硅酸盐水泥的凝结硬化
• 失去塑性即“凝 结”(setting)，
• 到有一定强度的“硬 化”(hardening)过程。
Cement paste
+ Fine Aggregate
Mortar
+ Coarse Aggregate
Concrete
是一个放热过程
硅 酸 盐 水 泥 的 水 化 放 热 曲 线
A Ft形 成
C-S-H 和 CH 快 速 形 成 终 凝
A Fm 形 成
放热速率
几 十 分 钟
初 凝 若 干 小 时