混凝土原材料完整

（二）硅酸盐水泥的主要矿物组成
硅酸盐水泥熟料含有四种主要矿物：
硅酸三钙 C3S，含量40%~55%； 硅酸二钙 C2S ，含量20%~40%； 铝酸三钙 C3A，含量2.5%~15%； 铁铝酸四钙 C4AF ，含量8%~19%。
硅酸盐水泥性能取决于上述矿物组成的相对含量。
硅酸盐水泥矿物形成条件
800℃以下： CaO·Al2O3、CaO·Fe2O3 、 C2S开始形成。 800~900 ℃：开始形成12 CaO·7Al2O3。 900~1100 ℃： 2CaO·Al2O3·SiO2形成后又分解。开始形成C3A
16.8 18.6 16.6
180d 62.6 28.6 8.0 19.6
《水泥和混凝土化学》中水泥矿物强度
（Butt报导的试验数据）
7d
28d
180d
365d
C3S
32.2
46.6
wenku.baidu.com51.2
58.4
C2S
2.4
4.2
19.3
32.5
C3A
11.8
12.4
-
-
C4AF
30.0
38.4
49.3
59.5
1455℃
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3-Na2O：
1430℃
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3-Fe2O3：
1340℃
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3-MgO：
1375℃
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3-Fe2O3-MgO：
第二章
混凝土原材料
检测技术培训
混凝土原材料
• 水泥 • 掺合料 • 外加剂 • 细骨料 • 粗骨料 •水
第一节 水泥
硅酸盐水泥
凡以适当成分的生料，烧至部分熔融， 得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟 料，加入适当的石膏，磨细制成的水硬性 胶凝材料，称为硅酸盐水泥。
一、硅酸盐水泥的化学成分 及矿物组成
1、硅酸三钙 C3S
2（3CaO·SiO2）+6H2O→ 3CaO·2SiO2 ·3H2O+3Ca（OH）2
C3S最初反应较慢，以后反应较快。它在调水后几 小时内发生初凝和终凝。
2、硅酸二钙 C2S
2（2CaO·SiO2）+4H2O→ 3CaO·2SiO2 ·3H2O+3Ca（OH）2
C2S的水化速度最慢，但在后期稳步发展。调水后须 几天才缓慢凝结。加入石膏的影响不大。
（二）对水化热的影响
水泥熟料矿物的水化热和水化速度： C3A＞ C3S ＞ C4AF ＞ C2S
水泥熟料矿物的水化热见表2.1-2。
表2.1-2 水泥熟料矿物的水化热
矿物名称
3d
C3S 410
C2S
80
C3A 712
C4AF 121
水化热（J/g）
7d 28d 90d 180d 365d
461 477 511 507 569
3、铝酸三钙 C3A
3CaO·Al2O3+6H2O→ 3CaO·Al2O3 ·6H2O
C3A初始反应速度极快，以后反应较慢。铝酸三钙调 水后发生瞬凝现象。加入15%石膏调和时则可得到正常的 凝结时间。
4、铁铝酸四钙 C4AF
4CaO ·Al2O3 ·Fe2O3 +2Ca（OH）2 +10H2O → 3CaO·Al2O3 ·6H2O + 3CaO·Fe2O3 ·6H2O
增加水泥比表面积可提高混凝土强度。 水泥熟料单矿物的水化产物的强度见表2.1-1。
表2.1-1 水泥熟料单矿物的水化物强度
矿物名称
3d
C3S C2S C3A C4AF
29.6 1.4 6.0 15.4
抗压强度（MPa）
7d
28d
90d
32.0 49.6 55.6
2.2
4.6
19.4
5.2
4.0
8.0
C4AF开始的反应速度较快，但以后变慢。它在几分 钟内凝结。
5、石膏 CaSO4
3CaO ·Al2O3 +3CaSO4 +31H2O → 3CaO·Al2O3 ·3CaSO4 ·31H2O 水泥水化反应速度最快的是石膏与铝酸三钙水化反 应，反应产物钙矾石吸附于水泥颗粒表面，减缓铝酸三钙 水化速度，起到调节水泥凝结时间的作用。
（二）凝结硬化的物理过程
• 特点 • 过程
特点：
1、水泥水化由表至内，由快变慢； 2、硬化的水泥石是不均质结构； 3、水泥石强度随水化龄期而发展，由快变慢； 4、环境温度越高，凝结硬化速度越快。
过程：
1、初始反应期（5~10分钟内）； 2、休止期（诱导期）（约0.5~2小时）； 3、凝结期（6~10小时）； 4、硬化期（7~28天或更长）。
和C4AF。所有CaCO3均分解，游离CaO达最高值（20%）。 1100~1200 ℃：形成C3A和C4AF的主要部分。 C2S含量达到最
大值。 1260 ℃：初液相开始形成，大量形成C3S的必要条件。 1200~1450 ℃： C3S形成，同时游离CaO逐渐消失。
化学成分对最低共熔点的影响
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3 ：
（一）硅酸盐水泥的主要化学成分
（二）硅酸盐水泥的矿物组成
（一）硅酸盐水泥的主要化学成分
氧化钙 CaO：60%~67%； 氧化硅 SiO2 ：17%~25%； 氧化铝 Al2O3：3%~8%； 氧化铁 Fe2O3：1%~6%； 氧化镁 MgO：1%~5%； 三氧化硫 SO3：1%~3%； 碱 K2O+N2O：0.5%~1.3%。
三、硅酸盐水泥矿物组成对水泥性能的 影响
（一）对强度的影响
（二）对水化热的影响 （三）对凝结时间和保水性的影响 （四）对收缩的影响 （五）对水泥脆性系数的影响 （六）对耐久性的影响 （七）对混凝土抗冲磨强度的影响
（一）对强度的影响
C3S具有较高强度，特别是早期强度；C2S的早期 强度较低，但后期强度较高； C3A和C4AF的强度均在早 期发展，后期强度几乎没有发展， C4AF的强度大于C3A （ C4AF 对强度的贡献未确定，试验结果不同）。
1300℃
3CaO·SiO2- 2CaO·SiO2- 3CaO·Al2O3-Na2O-Fe2O3-MgO： 1280 ℃
二、硅酸盐水泥的凝结和硬化机理
（一）凝结硬化的化学过程 （二）凝结硬化的物理过程
（一）凝结硬化的化学过程
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、石膏 CaSO4