【正文】 的四種主要礦物同時(shí)進(jìn)行水化反應(yīng)； ?其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)； ?水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。 ?石膏緩凝機(jī)理： ? 鈣釩石的形成反應(yīng) (1)速度比純 C3A的反應(yīng) (3)慢； ? 在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構(gòu)成阻礙層，延緩了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。H 32 C4AF + C? ?C4AF的水化反應(yīng)對(duì)整個(gè)水泥的行為影響較小。 隨著水泥顆粒的不斷水化，水化物不斷填充毛細(xì)孔和水所占據(jù)的空間，固體相成為連續(xù)相，并具有一定強(qiáng)度。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水灰比 1天 黑色箭頭指示部分水化物殼層； 白色箭頭指示完全水化物 殼層。 白色箭頭指示完全水化物殼層 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥漿中氫氧化鈣的生長(zhǎng) 3 天 7 天 28 天 365 天 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 應(yīng)用水泥凝結(jié)硬化機(jī)理分析與解答問題 ?水泥生產(chǎn)中為什么摻加石膏？ ?C3A在水中溶解度大，反應(yīng)很快，引起水泥漿閃凝； ?水泥的凝結(jié)速度取決于水泥漿體中水化物凝膠微粒的聚集， Al3＋ 對(duì)凝膠微粒聚集有促進(jìn)作用； ?石膏與 C3A反應(yīng)形成難溶的硫鋁酸鈣水化物，反應(yīng)速度減緩，并減少了溶液中的 Al3＋ 濃度，延緩了水泥漿的凝結(jié)速度。 ?為什么強(qiáng)度發(fā)展與環(huán)境溫、濕度有關(guān)？ 水泥的水化需要水，如果沒有水，水泥的水化就將停止；提高溫度可加快水泥的凝結(jié)硬化，而降低溫度就會(huì)減緩水泥的凝結(jié)硬化。f(T) 比表面積 m2/kg 放熱速度 時(shí)間 /小時(shí) 細(xì)度 (比表面積 )對(duì) C3S漿體 (水 /固比＝ ) 水化速度 (放熱量 )的影響 水泥漿比表面積與水化度隨時(shí)間的關(guān)系 水化度 (%) 比表面積 (m2/cm3) 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 水泥細(xì)度 Fineness of Cement 粒徑： 3181。m 幾乎接近惰性。 溫度升高，放熱速度加快，誘導(dǎo)期時(shí)間縮短 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 拌和用水量的影響 ?重要概念： 水灰比 — 水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比(W/C)； ?水泥熟料礦物完全水化的理論水灰比＝ ； ?水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化所需時(shí)間越長(zhǎng)； ?水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強(qiáng)度越低。即水泥水化速度適宜的溫度，水化 所需水分供應(yīng)充足的條件。尤其是處于壓力水或流水條件下，腐蝕越快。硫酸鈣再與水泥石中未水化的鋁酸鈣反應(yīng)，生成鈣礬石（高硫型水化硫鋁酸鈣），其體積增加 ，引起水泥石的破壞。 ?另一方面，氫氧化鈣濃度的降低，會(huì)導(dǎo)致水泥石中其它水化物的分解，使腐蝕作用加劇。 水泥耐蝕性的定量表示 —— 耐蝕系數(shù) 同齡期下，水泥試件在侵蝕性溶液中養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度與在淡水中養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度之比。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS Summary ?物理力學(xué)性能 ?密度 ?強(qiáng)度 ?體積穩(wěn)定性 ?細(xì)度 ?水化熱 ?耐久性能 ?軟水腐蝕 ?鹽類腐蝕 ?酸類腐蝕 ?強(qiáng)堿腐蝕 為了滿足土木工程應(yīng)用的要求，水泥需具備三方面的性能 ?施工性能 ?凝結(jié)時(shí)間 ?標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 通用硅酸鹽水泥的性能特點(diǎn)及選用 ?硅酸鹽水泥 ※ 水化、凝結(jié)與硬化速度快，早期強(qiáng)度高。水化產(chǎn)物中有較多的氫氧化鈣。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 通用硅酸鹽水泥的性能特點(diǎn)及選用 ?高摻量混合材硅酸鹽水泥 ※ 早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)潛力大。 ※ 抗凍性較差，耐磨性較差。 ※ 保水性較差，泌水性較大。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 道路硅酸鹽水泥 ?由道路硅酸鹽水泥熟料，適量石膏，加入 0~10%符合要求的?；郀t礦渣、粒化電爐磷渣或鋼渣等活性混合材料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱道路水泥），代號(hào) P 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 抗硫酸鹽水泥 ?組成特點(diǎn)： C3S、 C3A的含量低，要求 C3S的含量低于 ~%；C3A的含量低于 ~%。 ?應(yīng)用特點(diǎn)： 主要用于受硫酸鹽腐蝕的海港、水利、地下、隧道、引水、道路和橋梁基礎(chǔ)等工程。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 快硬硅酸鹽水泥 ?組成特點(diǎn)： 熟料中 C3S、 C3A的含量較高，石膏的摻量略大（其中SO3≤%）。 ?種類： 硅酸鹽型、鋁酸鹽型、硫鋁酸鹽型。 由于它是以礬土為主要原料 ， 且其 鋁含量較高 ， 故又被稱為 礬土水泥 或 高鋁水泥 ；因?yàn)樗哂心透邷氐奶攸c(diǎn) ， 故又稱為 耐火水泥 。 ※ 抗硫酸鹽性能很強(qiáng)，因其水化后無 Ca(OH)2及水化鋁酸三鈣。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 硫鋁酸鹽水泥 ?定義： 以適當(dāng)成分的生料，經(jīng)煅燒所得以無水硫鋁酸鈣3(CaO Al2O3) ※ 較高的抗凍性和抗?jié)B性。其礦物組成與沸石相近，物理形態(tài)上呈三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此其具有有機(jī)聚合物、陶瓷、水泥的優(yōu)良性能。 ?應(yīng)用： 可用于高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料、固封材料和海洋工程、強(qiáng)酸腐蝕環(huán)境中的工程材料 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 地聚合物 ?定義與特點(diǎn)： Geopolymer一詞原意指由地球化學(xué)作用或地質(zhì)合成作用而形成的鋁硅酸鹽礦物聚合物，而這一概念發(fā)展到現(xiàn)在則包括了所有采用天然礦物或固體廢棄物制備成的以硅氧四面體與鋁氧四面體聚合而成的具有非晶態(tài)和準(zhǔn)晶態(tài)特征的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠體地聚合物材料的結(jié)構(gòu)以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為特征，這與水泥以水化氧化硅為主的微纖維狀結(jié)構(gòu)完全不同，此類膠凝材料也因此具有傳統(tǒng)水泥所不具有的優(yōu)異性能。一般土木建筑工程中常用的水泥多為硅酸鹽系水泥， 通用硅酸鹽水泥 包硅酸鹽水泥、 PO、 PF、 PS、 PP、 PC等 六大品種 。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 本章知識(shí)歸納（ II） ?通用硅酸鹽水泥在通常環(huán)境條件中可表現(xiàn)出較好的耐久性，某些環(huán)境條件下可能發(fā)生水泥石的腐蝕，典型的腐蝕類型有： 軟水侵蝕、鹽類侵蝕、酸類侵蝕、強(qiáng)堿的腐蝕 等。 ?堿激發(fā)膠凝材料 是近年來新發(fā)展起來的一類新型無機(jī)非金屬材料，包括 地聚合物材料 ，具有常規(guī)膠凝材料難以比擬的優(yōu)良性能。 ?實(shí)際工程中，應(yīng) 根據(jù)使用環(huán)境和性能要求 ，結(jié)合六大品種水泥的特性和適用范圍， 合理選用 通用硅酸鹽水泥。 ?通用硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)有：化學(xué)指標(biāo)、 凝結(jié)時(shí)間 、 體積安定性 、 強(qiáng)度 和細(xì)度等。 ?性能： 凝結(jié)硬化快、早期強(qiáng)度高；良好的界面結(jié)合能力；耐腐蝕性好；體積穩(wěn)定性好；保溫隔熱性能好；耐久性好；環(huán)境協(xié)調(diào)性好。 ?性能： 堿激發(fā)膠凝材料所用的原料不同，在形成硬固體以后的力學(xué)性能差別較大，但它的強(qiáng)度，尤其是抗拉強(qiáng)度比硅酸鹽水泥漿體高得多。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 堿激發(fā)膠凝材料 ?定義與特點(diǎn)： 堿激發(fā)膠凝材料是近年來新發(fā)展起來的一類新型無機(jī)非金屬材料，是由鋁硅酸鹽膠凝成分固結(jié)的化學(xué)鍵合的一種新型膠凝材料。 ※ 顯著的快硬早強(qiáng)特點(diǎn)。CaSO4和 β型硅酸二鈣為主要礦物成分的水泥熟料摻加不同量的石灰石、適量石膏磨細(xì)制成，具有水硬性的膠凝材料，稱為硫鋁酸鹽水泥。 ※ 長(zhǎng)期強(qiáng)度要降低，一般降低 40%～ 50%。 ?特點(diǎn)及應(yīng)用 ※ 快凝早強(qiáng)， 1d強(qiáng)度可達(dá)最高強(qiáng)度的 80%以上。 ?應(yīng)用特點(diǎn)： 可用于配制防水砂漿和防水混凝土、管道接頭、堵縫和自應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程和構(gòu)件等。 ?應(yīng)用特點(diǎn)： 早期強(qiáng)度要求高、緊急搶修、低溫施工工程和高標(biāo)號(hào)混凝土預(yù)制構(gòu)件等。 ?性能特點(diǎn)： 水化熱低，凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，中熱水泥抗凍性和耐磨性較好。要求 F≥。 ?組成特點(diǎn)： ?水泥熟料主要礦物 —— 硅酸鈣和鐵鋁酸鈣 ?鐵鋁酸四鈣高， C4AF的含量 ≥％， C3A≤%。 ?性能特點(diǎn)： ※ 外觀為白色，按白度分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)；技術(shù)要求與普通水泥同。 ※ 耐熱性較強(qiáng)。 ※ 較好的軟水侵蝕和硫酸鹽侵蝕抵抗能力。環(huán)境溫度 100℃ 以上時(shí)，強(qiáng)度有所提高；溫度超過 250℃ ，強(qiáng)度開始下降；溫度超過 400℃ 后，強(qiáng)度明顯下降；超過 700℃ 以上后，發(fā)生嚴(yán)重破壞。 ※ 抗凍性好，干縮性相對(duì)較小，耐磨性好。 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 問題 ？ ?降低水泥石中 Ca(OH)2的含量，對(duì)水泥的耐腐蝕性有什么作用？為什么？ 答：降低水泥石中 Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化學(xué)腐蝕和軟水腐蝕的能力。 水泥石受酸腐蝕后，表面溶失、脫落 清華大學(xué)出版社 TSINGHUA UNIVERSITY PRESS 強(qiáng)堿腐蝕 ?腐蝕機(jī)理：氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿可與水泥石中的鋁酸鈣礦物或水化物反應(yīng)，生成可溶性鋁酸鹽。 ?鎂鹽的腐蝕 腐蝕機(jī)理： 主要是硫酸鎂和氯化鎂，他們與氫氧化鈣反應(yīng)，生成