建筑与装饰材料——水硬性凝胶材料的选择和应用

4CaO Al2O3 Fe2O3 7H2O 3CaO Al2O3 6H2O CaO Fe2O3 H2O
(铁铝酸四钙)
(水化铝酸三钙)
(水化铁酸一钙)
2020/6/6
23
水泥水化产物
• 晶体－氢氧化钙 20～25％
水化铝酸钙 水化硫铝酸钙（石膏作用下生成）
• 胶体－水化硅酸钙（C-S-H） 70％
2020/6/6
7
单元1 硅酸盐水泥
• 定义－由硅酸盐水泥熟料、0％～5％石灰
石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通 称的波特兰水泥， Portland Cement）。
• 分类：
Ⅰ型硅酸盐水泥(P.Ⅰ)－不掺混合材 Ⅱ型硅酸盐水泥(P. Ⅱ)－掺小于5％的混合 材
2020/6/6
18
2.硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
矿物组成
硅酸三钙 硅酸二Leabharlann Baidu 铝酸三钙 铁铝酸四钙
C3S
C2S
C3A
C4AF
与水反应速度 中
慢
快
中
水化热
中
低
高
中
对强度 早期
良
差
良
良
的作用
后期
良
优
中
中
耐化学侵蚀
中
良
差
优
干缩性
中
小
大
小
2020/6/6
19
３．矿物组成对水泥性能的影响
以上是单个矿物组成的性能，水泥是几种熟 料矿物的混合物，改变熟料矿物成分间的比例， 水泥的性质即发生相应的变化。例如提高硅酸三 钙的含量，可以制得高强水泥；又如降低铝酸三 钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，可制得 水化热低的水泥，如大坝用水泥；提高铁铝酸四 钙含量，可获得抗折强度较高的水泥，如道路水 泥。
材料:粒化高炉矿渣、石膏等。
2020/6/6
13
２.硅酸盐水泥生产工艺概述
1)把几种原材料按适当比例配合，在磨机中磨成 生料；
2)将制备好的生料入窑进行煅烧，烧至1450 ℃左右生成以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥
“熟料”；
3)为调节水泥的凝结速度，在烧成的熟料中加入 适量的石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。
决策：
每组派代表发表讨论结果：所应具备的知识范围、 内容；学生评议。教师讲评。完善学习计划。
实施： 用师生互动的形式讲授有关知识 ，如下：
2020/6/6
3
学习情境3 水硬性胶凝材料的选择和应用
内容提要：
主要介绍硅酸盐水泥的矿物组成、水 化硬化机理、影响水化因素；硅酸盐水 泥主要技术性质；水泥石的腐蚀和防止； 同时介绍了其它掺混合材的水泥、特种 水泥；达到正确选择和使用水泥的目的。
因此，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两 磨一烧”。
2020/6/6
14
石膏 石灰石
配料、
煅烧
粘土
磨细、匀化 生 料 1450℃
熟料
磨细
水泥
铁矿粉
硅酸盐水泥生产工艺示意图
2020/6/6
15
水 泥 厂 照 片
2020/6/6
16
2020/6/6
17
1.2熟料矿物组成、特性及与水泥性质关系
１．硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成
2020/6/6
20
1.3水泥的水化、凝结、硬化
• 水化－水泥加水拌合后，水泥颗粒立即分散于水中
并与水发生化学反应，生成水化产物并放出热量。
• 凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，
然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。
• 硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石
状固体（水泥石），这一过程称为硬化。 水泥＋水（流体）－可塑性浆体（塑性体）－固体 (水泥石）
水化铁酸钙
(氢氧化钙)
2020/6/6
22
３）铝酸三钙 3CaO·Al2O3+6H2O→3CaO·Al2O3·6H2O
3CaO Al2O3 6H2O 3(CaSO4 2H2O) 19H2O
(水化铝酸钙)
(二水石膏)
3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O (三硫型水化硫铝酸钙)
４）铁铝酸四钙
➢ 水泥:凡细磨材料与水混合 后成为塑性浆体，经一系列物 理化学作用凝结硬化变成坚硬 的石状体，并能将砂石等散状 材料胶结成为整体的水硬性胶 凝材料，通称为水泥。
2020/6/6
6
水泥的分类
• 按矿物组成： 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥
• 按用途： 通用水泥－六大品种 专用水泥－油井水泥、大坝水泥 特种水泥－膨胀水泥、快硬水泥
硅酸三钙 3CaO ·SiO2， 简式为C3S， 37%～60％;
• 硅酸二钙 2CaO ·SiO2， 简式为C2S， 15%～37％; • 铝酸三钙 3CaO ·Al2O3， 简式为C3A， 7%～15％; • 铁铝酸四钙4CaO ·Al2O3 ·Fe2O3， 简式为C4AF，
10%～18 ％。
除 四 种 主 要 成 分 外 ， 水 泥 中 尚 含 有 少 量 游 离 CaO、 MgO、SO3、及碱（K2O、Na2O）这些均为有害成分， 国家标准中有严格限止。
• 依GB175-1999有:
42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、 62.5R六个等级
2020/6/6
12
1.1硅酸盐水泥的生产
１.硅酸盐水泥生产原材料
原料：
１）石灰质原料 主要提供CaO，
２）粘土质原料 3）校正原料
主要提供SiO2 、 Al2O3 以及Fe2O3。
补充两种原料中所缺少的铁或硅。
建筑与装饰材料
情境3 水硬性胶凝材料的选择和应用
学习情境 3 水硬性胶凝材料的选择和应用
咨讯：
1、根据身边建筑物找出所用水硬性胶凝材料和
种类；
2、学生分析水硬性胶凝材料应具有的性质。 计划：
学生根据水硬性胶凝材料应用，确定要掌握的
有关知识，教师进行指导。
2020/6/6
2
学习情境3 水硬性胶凝材料的选择和应用
重点:水泥的性能和使用
2020/6/6
4
学习情境3 水硬性胶凝材料的选择和应用
• 硅酸盐水泥 • 掺混合材料的硅酸盐水泥 • 高铝水泥 • 其他品种水泥
2020/6/6
5
➢ 水硬性胶凝材料系指既能在空气中硬化,又
能在潮湿介质或水中继续硬化,并不断增进其 强度的一类材料，如硅酸盐水泥、铝酸盐水 泥、硫铝酸盐水泥等。
2020/6/6
21
水化反应
1）硅酸三钙
3CaO SiO2 nH2O xCaO SiO2 yH2O (3 x)Ca(OH)2
(硅酸三钙)
(水化硅酸钙)
(氢氧化钙)
２）硅酸二钙
2 CaO SiO2 mH2O xCaO SiO2 yH2O (2 x)Ca(OH)2
(硅酸二钙)
(水化硅酸钙)