水泥基本知识简介-ppt课件.ppt
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- 水泥 基本知识 简介 ppt 课件
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1、1ppt课件主要内容:常用(硅酸盐)水泥的生产工艺 常用(硅酸盐)水泥的特性 影响常用水泥性能的因素 重点内容:硅酸盐水泥矿物成分特点硅酸盐水泥的凝结和硬化难 点:硅酸盐水泥的凝结和硬化要 求:掌握硅酸盐水泥的矿物成分特点掌握硅酸盐水泥凝结和硬化 参考资料:土木工程材料陈志源 道路建筑材料严家伋 道路建筑材料孙 凌 公路工程水泥和水泥混凝土试验规程 道路建筑材料集中训练试验补充教材 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥技术标准 GB175-19992ppt课件 1824年10月21日,英国利兹(Leeds)城的泥水匠阿斯普丁(J.Aspdin)获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书,从而一举成为流芳
2、百世的水泥发明人。 强生确定了水泥制造的两个基本条件:第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色;第二是原料比例必须正确而固定,烧成物内部不能含过量石灰,水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量,解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此,现代水泥生产的基本参数已被发现。18241824年,英国石匠阿斯浦丁偶然发现年,英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土粘土+ +石灰石灰+ +水水人造石(波特兰水泥)人造石(波特兰水泥)特点:强度高、耐久性好、防水、防火。特点:强度高、耐久性好、防水、防火。3ppt课件n水泥水泥:是一种多组分的人造矿物粉料,它与水拌和后成为塑性胶体,既能
3、在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。(水泥是水硬性胶凝材料。)n 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥水泥水泥 硫铝酸盐水泥 系列 硫酸盐水泥 其他水泥n硅酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列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,经共同磨细而成。我是建筑业的粮食!4ppt课件硅酸盐水泥(05%)普通水泥(6%15%)矿渣水泥(2070%)火山灰水泥(2050%)粉煤灰水泥(2040%)复合水泥(1550%)专用水泥专门用于某些工程的水泥,如道路水 泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥某种性能较突出的水泥,如快硬硅 酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、 膨胀水泥等。硅
4、酸盐水泥系列硅酸盐水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量下述百分含量为混合材料的掺量 硅酸盐系列水泥的分类硅酸盐系列水泥的分类5ppt课件彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥 水泥水泥粉样粉样6ppt课件第一节第一节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 1.定义:凡由硅酸盐水泥熟料、05%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,称为硅酸盐水泥国外通称的波特兰水泥(Portlandcement)。2.类型及代号硅酸盐水泥型硅酸盐水泥:不掺混合材料的,代号P。型硅酸盐水泥:粉磨时掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料,代号P。硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5
5、R、62.5、62.5R 六个强度等级(R代表早强型水泥)7ppt课件二、硅酸盐水泥的生产二、硅酸盐水泥的生产8ppt课件1.原料(1)石灰质原料:主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。(2)粘土质原料:主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料主要原料二、硅酸盐水泥的生产二、硅酸盐水泥的生产(3)校正原料(辅助原料):为满足成分要求用。 如:铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。 砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。9ppt课件两磨一烧:制备生料(一磨) 煅烧熟料(一烧) 粉磨水泥(二磨)2.生产过程石灰石粘土 磨细按比例混合 生料进窑 熟料
6、 辅助原料 煅烧磨细石膏1450水泥成品10ppt课件3.生料CaO:62%67%SiO2:20%24%Al2O3:4%7%Fe2O3:2.5%6.0%生料在窑内经历: 干燥预热分解烧成冷却 11ppt课件3.510m中卸烘干磨(生料粉磨)生料粉磨工艺 12ppt课件熟料煅烧工艺熟料煅烧工艺 五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器13ppt课件3.350m旋转窑14ppt课件篦式冷却机15ppt课件水泥粉磨及包装水泥粉磨及包装 3.813m水泥磨16ppt课件水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机17ppt课件水泥库18ppt课件组成矿物名称分子式简称含量(%)硅酸盐矿物硅酸三钙3CaOSiO2
7、C3S3760硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分:主要由四种矿物化学组成19ppt课件硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量(%)普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿 物硅酸三钙3CaOSiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaOSiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaOAl2O3C3A9689
8、2铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF969813次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体20ppt课件2.其它成分: 游离CaO、MgO及SO3:其含量过高将造成水泥安定性不良。 碱矿物及玻璃体等:其中的Na2O和K2O含量较高时,遇到活性骨料 时,易产生碱骨料反应,影响混凝土质量。3.石膏 辅助作用主要是缓凝作用,含量:25%。四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化四、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化(一)硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具(水泥石)水化的水泥浆凝结硬化流动性水化水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应各组分开始逐渐溶解放出一定热量固相体积也逐渐增加。其
9、反应式如下:21ppt课件2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O铝酸三钙水化铝酸三钙4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaOAl2O36H2O+CaSO43CaOAl2O33CaSO431H2O水化铝酸钙石膏或3CaOAl2O3CaSO412H2O水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙22ppt课件主
10、要水化产物主要水化产物(在完全水化的水泥石中):水化硅酸钙 70%(凝胶)氢氧化钙 20%(晶体)水化铝酸钙(晶体)水化硫铝酸钙晶体(也称钙矾石)7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应,其放出的热量称水化反应为放热反应,其放出的热量称为为水化热水化热。其水化热大,放热的周期也较。其水化热大,放热的周期也较长,但大部分(长,但大部分(50%50%以上)热量是在以上)热量是在3 3天以天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。期放出。 23ppt课件(二)硅酸盐水泥的凝结硬化过程1.1.水化早期水化早期 初始反应期(凝胶膜的生成期)(诱导期)
11、 20,3h24ppt课件3.水化后期水化后期,硬化更长时间水化反应减慢水化反应减慢水化产物填充水化产物填充由水占据的空间由水占据的空间晶体相互搭晶体相互搭接接整体整体水泥石水泥石硬化硬化硬化:浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体水泥石2.水化中期,水化中期,凝结20 30h,30%的水泥已经水的水泥已经水化化 包裹膜包裹膜增厚增厚凝结: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。(二)硅酸盐水泥的凝结硬化过程25ppt课件加水初凝终凝凝结硬化诱导期稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强塑性流动浆体初凝时间终凝时间水泥凝结时间与水泥浆体状况的关系26ppt课件AAAAAA
12、AADDBDCE 水泥石的结构A-未水化水泥颗粒;B-胶体粒子(C-S-H等);C-晶体粒子(Ca(OH)2等);D-毛细孔(毛细孔水);E-凝胶孔水泥石的组成组成:凝胶体凝胶体(水化硅酸钙凝胶和氢氧 化钙晶体)未水化的水泥颗粒内核未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔毛细孔及凝胶孔 它们在不同时期相对数量的变化,使水泥石的性质随之而改变。27ppt课件水泥石的工程性质(强度和耐久性强度和耐久性)决定于水泥石的结构组成,即 水化物的类型 水化物的相对含量(可用水化程度表示) 孔的大小、形状和分布水灰比即拌和时用水量与水泥用量之比表示28ppt课件00.20.40.60.81.00.200.40.6
13、0.81.0水化程度未水化水泥凝胶实体(含晶体水化物)(凝胶孔水)凝胶孔毛细孔(毛细孔水)体积率(a)(b)体积率(毛细孔水)毛细孔凝胶孔(凝胶孔水)(含晶体水化物)凝胶实体未水化水泥水化程度1.00.80.60.400.21.00.80.60.40.20 不同水化程度水泥石的组成(a)水灰比:0.4;(b)水灰比:0.71.水灰比相同时,水化程度愈高,则水化物愈多,而毛细孔和未水化水泥的量相对减少。水泥石结构密实、强度高、耐久性好。 2.水化程度相同而水灰比不同的水泥石结构,水灰比越大,毛细孔所占比例相对增加,水泥石的强度和耐久性下降。29ppt课件(三)影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素(三
14、)影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素1.熟料矿物组成的影响熟料矿物组成的影响n硅酸盐水泥熟料矿物组成,是影响水泥的水化速度、凝结硬化过程及产生强度等的主要因素。硅酸三钙(C3S):Tricalciumsillicate;硅酸二钙(C2S):Dicalciumsillicate铝酸三钙(C3A):Tricalciumaluminate;铁铝酸四钙(C4AF):Tetriacalciumaluminoferrie(四种主要熟料矿物中,C3A是决定性因素。)30ppt课件性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化速率中慢快中凝结硬化速率中慢快中28d水化热中低高中强度早期良差良良后期
15、良优中中耐化学腐蚀性中良差优干缩性中小大小硅酸盐水泥熟料矿物的水化、凝结硬化特性31ppt课件水化热大小比较水化热大小比较 高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应,高钙硅酸盐和铝酸盐与水反应, 同时放出热量,同时放出热量,其每克的热量为:其每克的热量为: 3 3 2 2 3 3 4 4 120 120 6060 320 320 100100说明说明: :放热出现裂缝(内外温差高达放热出现裂缝(内外温差高达5050)应用应用: :水化热大,适于断面尺寸小的预应力砼。(冬水化热大,适于断面尺寸小的预应力砼。(冬季施工)季施工)32ppt课件应用:大坝水泥:大体积工程大坝水泥:大体积工程水化热小水化热小 应选低
16、热水泥应选低热水泥2 2S S含量多。含量多。 冬季预应砼施工:水化热大(冬季预应砼施工:水化热大(C C3 3S S、3 3)道路水泥(抗折性好):道路水泥(抗折性好):3 3、4 433ppt课件2. 2. 水泥细度的影响水泥细度的影响 直接影响:水化,凝结硬化,强度,干缩及水化热。 越细:凝结速度越快,早期强度越高。但过细易与空气中的水分及二氧化碳反应,并且硬化时收缩也较大,且成本高。3. 3. 拌合加水量的影响拌合加水量的影响 影响硬化水泥石强度的主要因素。 拌合加入水量越大,硬化水泥石中毛细孔就越多。水泥石的强度随其毛细孔隙率的增加呈线性关系下降,从而强度低。 4. 4. 养护湿度和
17、温度的影响养护湿度和温度的影响 (1)湿度应该保持潮湿状态 (2)温度提高温度也可以加速水化反应。在0以下, 当水结成冰时,水泥的水化、凝结硬化作用将停止,因而,在冬季施工时,需要采取保温等措施。34ppt课件5. 养护龄期的影响养护龄期的影响 水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。水泥水化硬化是一个较长时期不断进行的过程。 随着龄期的增长随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥石的强度逐渐提高。 水泥在水泥在314d内强度增长较快,内强度增长较快,28d后增长缓慢。后增长缓慢。 养护到养护到 28d 。6. 水泥受潮与久存的影响水泥受潮与久存的影响 水泥也不可储存过久水泥也不可储存过久
18、三个月后其强度降低约三个月后其强度降低约10 20% 半年后降低约半年后降低约15 30% 一年后降低约一年后降低约25 40% 受潮水泥颗粒受潮水泥颗粒重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。重磨可使其暴露出新鲜表面而恢复部分活性。 对于微结块的水泥,强度约降低对于微结块的水泥,强度约降低1020%适当方式压碎后适当方式压碎后 用于次要工程。用于次要工程。 一般,南方水泥置放不能过雨季。一般,南方水泥置放不能过雨季。35ppt课件五、硅酸盐水泥的技术性质 国家标准GB17599,对硅酸盐水泥的主要技术性质如下要求。(一)细度(Fineness) 细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度是指水泥颗粒的
19、粗细程度。影响水泥性能的重要指标鉴定水泥品质的主要项目之一。水泥细度通常采用筛分法或比表面积法(勃氏法)测定。(1 1)筛分法筛分法是以80m方孔筛的筛余量表示。普通水泥的细度用筛余量表示,其筛余量不得超过10.0%。(2 2)比表面积法比表面积法以1kg水泥所具有的比表面积(m2/kg)表示。硅酸盐水泥的细度用比表面积表示,应大于300m2/kg。 凡水泥细度不符合规定者为不合格品。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。 36ppt课件测定方法:测定方法: 筛析法:水筛法:筛析法:水筛法: 负压筛法负压筛法( (为准为准) ) 比表面积法:比表面积法:规定:规定: 硅酸盐水泥的细度:硅酸盐水泥的
20、细度:比表比表面积不小于面积不小于30003000/ / 其余四品种水泥在其余四品种水泥在80m80m方孔筛上重筛余量不大于方孔筛上重筛余量不大于10%10%。 37ppt课件(二)凝结时间(Setting time) 凝结时间凝结时间:是指水泥从开始加水到失去塑性,即从可 塑状态发展到固体状态所需的时间。分为初凝和终凝。1.1.初凝时间(初凝时间(Initial setting timeInitial setting time)自开始加水拌和起,至水泥浆开始失去可塑性与流动性所需的时间,称为初凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。2.2.终凝时间(终凝时间(Final
21、 setting timeFinal setting time)自加水时起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间称为终凝时间。国家标准规定了硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h。凡初凝初凝时间不符合规定者为废品废品,终凝终凝时间不符合规定者为不合格品。不合格品。38ppt课件水泥凝结时间的测定水泥凝结时间的测定要按国家标准规定的方法水泥稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法(GB1346)进行。 它是以标准稠度的水泥净浆,在规定温度和湿度下,用凝结时间测定它是以标准稠度的水泥净浆,在规定温度和湿度下,用凝结时间测定仪来测定。仪来测定。水泥净浆:水泥水泥净浆:水泥+ +水水3.3.标准稠度
22、用水量标准稠度用水量 标准稠度用水量:是指水泥净浆达到规定稠度时所需的拌合水量,以占水泥重量的百分率表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水量,一般在24%30%之间。 水泥熟料矿物成分不同时,其标准稠度用水量亦有所差别,磨得越细的水泥,标准稠度用水量越大。 39ppt课件测测定定水水泥泥稠稠度度滑动部分总质量为滑动部分总质量为300g300g1g1g标准稠度测定仪标准稠度测定仪40ppt课件凝结时间测定仪凝结时间测定仪圆模和试针圆模和试针41ppt课件水泥净浆搅拌机水泥净浆搅拌机水泥砂浆搅拌机水泥砂浆搅拌机标准稠度用水量的测定录像42ppt课件硅酸盐水泥:初凝:不得早于硅酸盐水泥:初凝:不得早于45m
23、in45min; 终凝:不得迟于终凝:不得迟于390min.390min.普通水泥:初凝:不得早于普通水泥:初凝:不得早于45min45min; 终凝:不得迟于终凝:不得迟于10h10h。测定条件:测定条件: 初凝时间:加水起至试针距底板为初凝时间:加水起至试针距底板为4 41.0mm.1.0mm. 终凝时间:沉入水泥净浆不超过终凝时间:沉入水泥净浆不超过0.5mm0.5mm。43ppt课件 定义:水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。定义:水泥净浆在硬化过程中体积变化的均匀性。 不安定现象:裂纹、翘曲。不安定现象:裂纹、翘曲。 原因:原因:熟料中活性熟料中活性MgOMgO,水泥中,水泥中SO
24、SO3 3存在(石膏)存在(石膏) 检测方法:沸煮法测:检测方法:沸煮法测:SOSO3 3 4)安定性:)安定性: 国家标准规定,水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%,三氧化硫含量不得超过3.5%。44ppt课件(2 2)雷氏法:)雷氏法:测定水泥浆在雷氏夹中硬化沸煮后的膨胀值,当两个试件沸煮后的膨胀值的平均值不大于5mm时,即判为该水泥安定性合格,反之为不合格。 (1(1)试饼法:)试饼法:将标准稠度的水泥净浆做成试饼经煮沸3h后,用肉眼观察未发现裂纹,用直尺检查没有弯曲现象,则称为安定性合格,反之为不合格。 采用采用试饼尺寸:试饼尺寸: 直径:直径: 707080mm80mm,高,高10m
25、m10mm 养护养护24h,24h,加热至沸腾加热至沸腾30min30min恒温恒温3h3h。 规定:不合格不能使用。规定:不合格不能使用。45ppt课件5 5)强度)强度(1 1)水泥强度确定的条件及等级)水泥强度确定的条件及等级在标准条件下的在标准条件下的抗压强度抗压强度和和抗折强度抗折强度来评定。来评定。 概述:概述: GBGB规定规定用用水泥胶砂试件水泥胶砂试件测水泥强度测水泥强度 配合比:配合比:水泥:标准砂水泥:标准砂=1=1:3(3(平潭平潭) ) 说明说明: :试验采用水泥试验采用水泥450g450g,标准砂,标准砂1350g1350g,水,水225g225g。国家标准水泥胶砂
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