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大连理工大学网络教育学院第1页共6页建筑材料辅导资料四主题：第三章第一节“硅酸盐水泥”辅导资料学习时间：2013年10月21日－10月27日内容：这周我们将学习第三章第一节硅酸盐水泥的内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对硅酸盐水泥原料、性质等知识的理解。一、学习要求1、了解硅酸盐水泥的生产过程、原料及其所能提供的氧化物，生料、熟料与水泥之间的关系；2、重点掌握水泥熟料矿物的概念，硅酸盐四种熟料矿物的组成、简写式及其特性，四种熟料矿物的比例对水泥性质的影响，熟料中的两种有害物质；3、掌握硅酸盐水泥水化后五种水化产物的名称、特性。了解硅酸盐水泥凝结硬化的过程及水泥凝胶体的概念；4、掌握水泥石的概念及其组成。重点掌握影响水泥石凝结硬化程度和强度的因素，理解其原因；5、重点掌握硅酸盐的技术要求，其中包括：细度对水泥性质的影响；国家标准规定的初凝、终凝时间；水泥体积安定性的概念，引起水泥体积安定性不良的原因；硅酸盐水泥强度的影响因素等；6、了解水泥石腐蚀的概念，六种常见的典型介质对水泥的腐蚀作用。掌握水泥石易受腐蚀的基本原因，加速水泥石腐蚀的因素，防止腐蚀的措施；7、重点掌握硅酸盐水泥的性质与应用。了解硅酸盐水泥在运输与储存中的要点；8、掌握非活性混合材料、活性混合材料的概念及其在水泥中的作用。了解常用的两类活性混合材料，活性混合材料的水化特点及掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化特点。重点掌握内容：1．重点：硅酸盐水泥的定义、生产、凝结硬化性能及应用；硅酸盐水泥的技术性质及硅酸盐水泥技术指标的检测试验方法；掺混合材料硅酸盐水泥的凝结硬化性能、技术性质及应用。2．难点：硅酸盐水泥熟料成分的性能与比例决定硅酸盐水泥的性能；调整水泥熟料矿物成分或掺入混合材料可制成不同性能的水泥；掺混合材料硅酸盐水泥性能的规律性。二、主要内容（一）前言水泥是指加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等材料，并能在空气中和水中（在水中更适合）硬化的粉状水硬性无机胶凝材料。1824年，英国人（Joseph,Aspdin）约瑟夫・阿斯普丁（泥瓦工）首先取得了专利权。因为这种胶凝材料凝结后的外观颜色与当时建筑上常用的英国波特兰岛上出产的石灰石相似，故称为波特兰水（PortlandCement），我国称为硅酸大连理工大学网络教育学院第2页共6页盐水泥。水泥—基本建设的主要材料；国民经济中的重要性。（二）硅酸盐水泥（需要重点掌握的内容）硅酸盐水泥：凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料，掺入适量石膏、0-5％的石灰石或粒化高炉矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，就是硅酸盐水泥(也称波特兰水泥)。Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ，不掺混合材料；Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ，混合材不超过5%。生产1、原材料与工艺（1）主要原料①石灰质材料：CaO②粘土质材料:2SiO、23AlO③校正原料：硅藻土、黄铁矿④石膏⑤混合材料（2）生产工艺：“两磨一烧”图1水泥生产工艺2、硅酸盐水泥的矿物组成和特性（1）熟料：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产物。硅酸盐水泥熟料中主要有四种矿物，分别为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。（2）混合材料：除P·I型水泥，其它硅酸盐系水泥品种均加入一定量混合材料。在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加到水泥中去的人工的和天然的矿物材料，称为水泥混合材料。①活性混合材料活性混合材是具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料。主要活性成分为活性氧化硅（2SiO）与活性氧化铝（23AlO）。大连理工大学网络教育学院第3页共6页它不与水直接反应，但在有激发剂（石灰、石膏）存在情况下，就能发生水化反应，生成具有胶凝能力的水化产物，既能在水中，也能在空气中凝结硬化火山灰性：磨细后与水调和不发生水化反应，但在氢氧化钙溶液中发生显著水化，在空气中能硬化，并且能在水中硬化的性能。潜在水硬性：磨细后与水调和后不发生水化反应，在石膏溶液中发生显著水化，在空气中能凝结硬化，并能在水中继续硬化的性能。常用活性混合材料：粒化高炉矿渣：凡在高炉冶炼生铁时，所得以硅酸盐与硅铝酸盐为主要成分的熔融物，经淬冷成粒后，即为粒化高炉矿渣，简称矿渣。粉煤灰：从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。火山灰质混合材料：火山灰、烧页岩、煤矸石、硅灰。②非活性混合材料非活性混合材料指在水泥中起填充作用而又不损害水泥性能的混合材料。磨细的石英砂、石灰石、粘土等。作用：提高水泥产量；调节水泥强度等级；减少水化热等作用；降低成本；改善砂浆或混凝土和易性等。硅酸盐水泥的水化及凝结硬化水化：水泥熟料矿物与水的作用称为水泥的水化反应。凝结：水泥加水拌和发生水化反应逐渐失去可塑性但尚不具备强度。硬化：水泥水化到一定程度开始产生强度，并变为坚硬的水泥石。1、单体矿物的水化（1）硅酸三钙、硅酸二钙的水化（2）铝酸三钙的水化（3）4CAF的水化2、水泥的水化水泥石的内部组成：（1）水泥的水化产物（2）孔隙（水、空气）（3）未水化完的内核3、水泥凝结硬化的影响因素（1）水泥的熟料矿物组成及细度（2）水泥浆的水灰比（3）石膏的掺量（4）环境温度和湿度（注：保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护）（5）龄期（6）混合材料水泥浆的水灰比解释：水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比；当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度。4、掺混合材料水泥水化大连理工大学网络教育学院第4页共6页活性混合材料含有大量的2SiO、23AlO，当掺入硅酸盐水泥，并加水调和时，活性混合材料处于2()CaOH和石膏的饱和溶液中，其活性得以充分发挥，且水化产物具有水硬性。水化特点：（1）水化速度较慢；（2）水化产物：氢氧化钙、水化铝酸钙少；（3）外界温湿度影响大：温度敏感性大，常温下反应很慢，高温下反应很快。硅酸盐水泥的主要技术性质和标准要求（需要重点掌握的内容）（1）密度、堆积密度（2）细度指水泥颗粒的粗细程度。（3）需水性：水泥获得一定稠度所需水量多少的性质。水泥标准稠度：为测定水泥的凝结时间、安定性等性能，使其具有准确的可比性，水泥净浆以标准方法测试所达到的统一规定的浆体可塑性程度。水泥净浆标准稠度用水量：拌制水泥净浆时达到标准稠度所需的加水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量，一般在24％-30％之间。影响需水量的因素：熟料的矿物组成；混合材的品种、数量；水泥细度等。（4）凝结时间（需要重点掌握的内容）凝结时间：水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间。初凝时间：自加水起至水泥浆开始失去塑性所需的时间。终凝时间：自加水时起至水泥浆完全失去塑性、开始有一定结构强度所需的时间。国家标准GB175中规定硅酸盐水泥的初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。（5）安定性安定性：水泥的安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。安定性不良：若水泥浆体硬化后体积变化不均匀，称为安定性不良。会导致硬化水泥石或混凝土裂缝、开裂，强度降低等工程事故。（6）强度与强度等级（7）水化热水化热：水泥和水发生化学反应放出的热量。水化热大部分在水化初期放出影响因素：矿物组成；混合材的品种数量；细度硅酸盐水泥的使用1、侵蚀与防止（1）侵蚀的原因分析内因：水泥石组成与结构外因：侵蚀介质；环境条件：介质浓度、温湿度、水流（2）侵蚀类型大连理工大学网络教育学院第5页共6页①溶解性侵蚀（软水侵蚀）②离子交换型侵蚀③生成膨胀性物质（3）侵蚀的防止①根据侵蚀环境的特点，合理选用水泥品种。②提高水泥石的密实度。③作保护层。④控制水混中的碱含量或控制集料中的活性成分含量。2、风化与贮运在贮运过程中，如与空气接触，则会吸收空气中的水分和二氧化碳而发生部分的水化反应和碳化反应，即风化，俗称受潮。水泥风化后会凝固成粒状或块状，这样不仅会增加烧失量、降低密度，凝结也迟缓，同时强度也会不同程度的降低。贮运措施：不得受潮和混入杂物；不同品种、强度等级水泥应分别贮运，并加以标志，要确保先存先用；防错用、混用、过期。袋装高度一般不超过10袋。三、典型习题（一）填空题1、硅酸盐水泥一般由、、组成。答案：硅酸盐水泥熟料，混合材料，石膏缓凝剂。2、硅酸盐水泥熟料主要由、、、四种矿物组成。答案：硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙。3、火山灰性是指工业废渣磨成细粉与一起和水后，在潮湿空气中能够，并能在水中继续的性能。答案：消石灰，凝结硬化，硬化。4、潜在水硬性是指工业废渣磨成细粉与一起和水后，在潮湿空气中能够，并能在水中继续的性能。答案：石膏，凝结硬化，硬化。5、国家标准GB175中规定硅酸盐水泥的初凝时间不小于min，终凝时间不大于min。答案：45,390。（二）选择题1、下列矿物中，属于活性混合材料的有（）A.石灰石B.粉煤灰C.煤矸石D.硅灰答案：BCD2、水泥熟料中含有过多的游离（），会引起水泥的安定性不良。A.氧化钙B.氧化铝C．氧化镁D.氧化铁大连理工大学网络教育学院第6页共6页答案：AC