[]土木工程:水泥课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《[]土木工程:水泥课件.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土木工程 水泥 课件
- 资源描述:
-
1、 水泥 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。1824年,英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土+石灰+水人造石(波特兰水泥)特点:强度高、耐久性好、防水、防火。n水泥水泥:是一种多组分的人造矿物粉料,它
2、与水拌和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,既能在空气中硬化,又能在水中硬后成为塑性胶体,既能在空气中硬化,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。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。)(水泥是水硬性胶凝材料。)n水泥水泥 硅酸盐水泥 铝酸盐水泥 系列 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥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!n 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(
3、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。水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量 按水泥的用途分类 在土木建筑工程中大量使用的水泥 按水泥的用途分类 类 别 简 称混合材掺量(%)通用水泥 硅酸盐水泥05 普通硅酸盐水泥 普通水泥615 矿渣硅酸盐水泥 矿渣水泥2070火山灰质硅酸盐泥 火山灰水泥2050粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥2040 复合硅酸盐水泥 复合水泥1550 专用水泥 专门用于某些工程的水泥特性水泥 某种性能较突出的水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通
4、水泥1.1.定义定义:凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉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,称为硅酸盐水泥酸盐水泥国外通称的波特兰水泥(国外通称的波特兰水泥(Portland cement)。2.类型及代号硅酸盐水泥硅酸盐水泥 型硅酸盐水泥:型硅酸盐水泥:不掺混合材料的,代号不掺混合材料的,代号P。型硅酸盐水泥:型硅酸盐水泥:粉磨时掺加不超过水泥重量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,代号的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料,代号P。硅酸盐水泥的定义、类型及代号硅酸盐水泥分42.
5、5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六个强度等级(R代表早强型水泥)第一节 硅酸盐水泥 生产工艺概述 硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段:生料制备:以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料(有时需加入校正原料),将其按一定比例配合、磨细,制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。熟料煅烧:将生料在水泥窑内经1450高温煅烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。水泥粉磨:将熟料加适量石膏和05的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成 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
6、、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料(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。硅酸盐水泥的生产两磨一烧: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 按比例混合生料进窑熟料 辅助原料 煅烧磨细磨细石膏1450水泥成品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 硅质(粘土)钙 质(石灰石)1450调节原料石膏石膏水 泥生 料熟 料混合材水泥制造的“两磨一烧”
7、工艺流程粉 磨煅 烧粉 磨 原料采掘原料磨细原料混合反应物产物中间产物预热器回转窑产 物熟料冷却熟料储存硅酸盐水泥熟料制造工艺流程3.510m中卸烘干磨(生料粉磨)生料粉磨工艺 熟料煅烧工艺 五级旋风预热器五级旋风预热器CDC窑外分解系统窑外分解系统电收尘器电收尘器3.350m旋转窑水泥粉磨及包装 3.813m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库组组 成成 矿矿 物物 名名 称称分子式分子式简称简称含量含量(%)硅酸盐硅酸盐矿矿 物物硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S3660硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537 熔剂矿物熔剂矿物铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3C3A7
8、15铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018 次要成分次要成分游离氧化钙游离氧化钙CaO 游离氧化镁游离氧化镁MgO 含碱矿物及玻璃体含碱矿物及玻璃体 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组成矿物名称分子式分子式简称简称水泥中的含量(水泥中的含量(%)普通普通水泥水泥低热低热水泥水泥早强早强水泥水泥超早超早强水强水泥泥耐硫耐硫酸盐酸盐水泥水泥硅酸盐硅酸盐矿矿 物物硅酸三钙硅酸三钙3CaO3CaOSiOSiO2 2C C3 3S S52524141656568685757硅酸二钙硅酸二钙2Ca
9、O2CaOSiOSiO2 2C C2 2S S2424343410102323熔剂熔剂矿物矿物铝酸三钙铝酸三钙3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3C C3 3A A9 96 68 89 92 2铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3C C4 4AFAF9 96 69 98 81313次要次要成分成分游离氧化钙游离氧化钙CaOCaO游离氧化镁游离氧化镁MgOMgO含碱矿物及含碱矿物及玻璃体玻璃体 2.其它成分:游离CaO(=5%)、MgO(=5%)及SO3(1%-2%),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K2
10、O含量较高时,遇到活性骨料时,易产生碱骨料反应,影响混凝土的质量。3.石膏辅助作用主要是缓凝作用,含量:2%5%。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泥+水水拌合拌合可塑性可塑性具具(水泥石)(水泥石)水化水化的水泥浆的水泥浆凝结凝结硬化硬化流动性流动性水化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。其反应式如下: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
11、氢氧化钙3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙 水化铝酸钙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,其放出的热量称为水化热。其水化热大,放
12、热的周期也较长,但大部分(50%以上)热量是在3天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。(二)硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为:早、中、晚 三个时期1.水化早期,初始反应期(凝胶膜的生成期)(诱导期)20,3h3.水化后期,硬化更长时间水化反应减慢水化产物填充由水占据的空间晶体相互搭接整体水泥石硬化硬化: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,凝结 20 30h,30%的水泥已经水化 包裹膜增厚凝结: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。水泥浆水化放热过程n水泥熟料矿物的水化是放热反应,C3S和C3A放热最大,最快;而C2S放热最小,最慢。
13、n水泥水化放热有明显的四个阶段:n初始放热水泥与水一接触,立即放热,放热速度dQ/dt 很快,表明反应激烈。n 放热停滞期 放热很慢,接近停滞,表明反应停顿。n放热加速期 放热速度逐渐加快,达到放热峰值,表明反应逐渐加快。n放热减速期 放热达到峰值后,放热速度逐渐减慢,表明反应逐渐减速。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AAAAAAAADDBDCE 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:凝胶体(水化硅酸钙凝
14、胶和氢氧 化钙晶体)未水化的水泥颗粒内核毛细孔及凝胶孔 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。水泥石的结构及影响其强度发展的因素水泥石的结构水泥石的工程性质(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水泥石的结构00.20.40.60.81.00.200.40.60.81.0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1.00.80.6
15、0.400.21.00.80.60.40.20 不同水化程度水泥石的组成 1.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。影响水泥石强度发展的主要因素1.熟料矿物组成的影响 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):Tricalcium sillicate;硅酸二钙(C2S):Dicalcium sillicate铝酸三钙(C3A):Tricalcium alumin
16、ate;铁铝酸四钙(C4AF):Tetriacalcium aluminoferrie 性 能 指 标 熟 料 矿 物C3SC2SC3AC4AF水化速率快慢最快快凝结硬化速率中慢快中28d水化热大小最大中强度较高早期低后期高低较低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、凝结硬化特性水化热大小比较n硅酸盐和铝酸盐与水反应,同时放出热量,其每克的热量为:n 3 2 3 4n 120 60 320 100n说明:放热出现裂缝(内外温差高达50)n应用:水化热大,适于断面尺寸小的预应力砼。(冬季施工)应用:n大坝水泥:大体积工程水化热小n 应选低热水泥2S含量多。n 冬季预应砼施工
17、:水化热大(C3S、3)n道路水泥(抗折性好):3、4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3CaOAl2O3C3A96892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 2.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
18、硬化时收缩也较大,且成本高。3.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.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。5.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。随着龄期的增长水泥石的强度逐渐提高。水泥在314d内强度增长较快,28d后增长缓慢。养护到 28d。6.水泥受潮与久存的影响 水泥也不可储存过久三个月后其强度降低约10
19、20%半年后降低约15 30%一年后降低约25 40%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。对于微结块的水泥,强度约降低1020%适当方式压碎后用于次要工程。一般,南方,水泥放不能过雨季应用水泥凝结硬化机理分析与解答问题n水泥生产中为什么掺加石膏?nC3A在水中溶解度大,反应很快,引起水泥浆闪凝;n水泥的凝结速度取决于水泥浆体中水化物凝胶微粒的聚集,Al3对凝胶微粒聚集有促进作用;n石膏与C3A反应形成难溶的硫铝酸钙水化物,反应速度减缓,并减少了溶液中的Al3浓度,延缓了水泥浆的凝结速度。n为什么水泥硬化后能产生强度?n水泥浆体硬化后转变为越来越致密的固体;n在浆体硬化过程中,随
20、着水泥矿物的水化,比表面较大的水化物颗粒不断增多,颗粒间相互作用力不断增强,产生的强度越来越高。n水泥浆体强度的增长规律是什么?n 水泥浆体的强度随龄期而逐渐增长,早期增长快,后期增长较慢,但是只要维持一定的温度和湿度,其强度可在相当长的时期内增长。这与水泥矿物的水化反应规律是一致的。n为什么强度发展与环境温、湿度有关?n 水泥的水化需要水,如果没有水,水泥的水化就将停止;提高温度可加快水泥的凝结硬化,而降低温度就会减缓水泥的凝结硬化。n为什么水泥的储存与运输时应防止受潮?n 水泥受潮,因表面水化结块,丧失凝胶能力,强度大为降低。SummarynC3S、C3A含量多,凝结硬化快,反之亦然。n掺
21、加混合材,熟料减少,凝结硬化速度减慢。n有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。n细度越小,水化反应越快,凝结硬化越快。n水灰比越大,浆体需填充的孔隙越多,凝结硬化速度越慢。n提高温度,加快水泥的凝结硬化;保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化 问题?n水泥凝结硬化速度快,好吗?答:水化加快,放热速率加速,升温并膨胀,凝结硬化形成的微结构体积较疏松,且在随后的降温期间,或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝,致使结构混凝土强度与渗透性(耐久性)受到严重影响。水泥宜在什么条件下凝结硬化?答:水泥宜在常温(2010C)与相对湿度较高的条件下,凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度,水化 所需水分供应充足的条
22、件。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。1)细度(Fineness)细度是指水泥颗粒的粗细程度。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)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)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。n测定方法:n 筛析法:水筛法:n 负压筛法(为准)n 比表面积法:n规定:硅酸盐水泥的细度:比表面积不小
23、于3000/n 其余四品种水泥在80m方孔筛上重筛余量不大于10%。负压筛法 水泥试样筛余百分率按下式计算 式中:F 水泥试样筛余百分率,%;ms水泥试样在80m筛上筛余质量,g;m水泥试样的质量,g。水泥负压筛析仪100%mmFs问题:为什么需要规定水泥的细度?n解答:n水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度,水泥颗粒太粗,水化活性越低,不利于凝结硬化;n虽然水泥越细,凝结硬化越快,早期强度会越高,但是水化放热速度也快,水泥收缩也越大,对水泥石性能不利;n水泥越细,生产能耗越高,成本增加;n水泥越细,对水泥的储存也不利,容易受潮结块,反而降低强度。2)凝结时间(Setting time)凝结
24、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.初凝时间(Initial 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.终凝时间(Final 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。凡初凝时间不符合规定者为废品,终凝时间不符合规定者为不合格品。n国标 规定:凡初凝时间不符合规定的水泥为废品;终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什
25、么?答:水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量;初凝时间太短,来不及施工,水泥石结构疏松、性能差,水泥无使用价值,即为废品;终凝时间太长,强度增长缓慢,也会影响施工,即为不合格品。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,用凝结时间测定仪来测定。水泥净浆:水泥+水 3).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
展开阅读全文