建筑材料与检测教案模块二---单元一---水硬性胶凝材料.doc
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1、建筑材料与检测课程教案 模块二 无机胶凝材料及其性能检测【模块概述】1、胶凝材料又称胶结材料,是指能通过自身的物理和化学作用,把其他材料(散粒状、块状、粉状、纤维状1等)胶结成为具有一定强度的整体的材料。2、按化学成分有机胶凝材料+无机胶凝材料。有机胶凝材料以天然或合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料(如沥青);无机胶凝材料以无机化合物为只要成分的一类胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化、保持并继续发展其强度,适用于地上或相对干燥的环境中,如石灰、石膏、水玻璃等;水硬性胶凝材料既能在空气中,又能更好地在水中凝结硬化、保持并继续发展其强度,可广泛地用于地上、地下潮湿的环境或水中,如各
2、种水泥。 u 学习单元 单元一 水硬性胶凝材料一、通用硅酸盐水泥(一) 通用硅酸盐水泥的定义及分类1、定义以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。2、分类硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。(二)通用硅酸盐水泥的生产1、原料 原料: 石灰质(石灰石、白垩、石灰质凝灰岩):提供CaO 黏土质(黏土、黄土、黏土质页岩):提供SiO2、Al2O3、Fe2O3 校正原料(黄铁矿渣等):补充上述化学成分。2、 工艺概述:两磨一烧即生料的磨细、生料的煅烧和熟料的磨细。1)适当比例原料磨细2)高温下(1450)煅烧生料 熟
3、料3)熟料+3%左右石膏,磨细(三)通用硅酸盐水泥的组分与材料1、组分1)组分 通用硅酸盐水泥的组分详见表3-2的规定。2、材料(1)硅酸盐水泥熟料水泥熟料是指由磨细的原料(又称生料)在窑体中经高温煅烧所形成的煅烧产物。表2-3 硅酸盐水泥熟料的主要矿物名称矿物名称化学式简式含量硅酸三钙3CaOSiO2C3S36%60%硅酸二钙2CaOSiO2C2S15%38%铝酸三钙3CaOAi2O3C3A7%15%铁铝酸四钙4CaOAi2O3Fe2O3C4AF10%18%(2)石膏生产水泥时加入适量石膏,可以起到延缓水泥凝结时间的缓凝作用。(3)活性混合材料 活性混合材料粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉
4、煤灰等工业废料。(4)非活性混合材料非活性混合材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料,如石英砂、石灰石、干粘土等。(四)通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化 一)水泥熟料的水化1、水化特性水泥熟料与水发生的反应称为水化。表2-4 各种熟料矿物单独与水作用的性质 矿物组成性质硅酸三钙(C3S)硅酸二钙(C2S)铝酸三钙(C3A)铁铝酸四钙(C4AF)水化速度较快慢快中水 化 热中低高中强度早期高低较高较高后期高高较高较高耐化学腐蚀中良差优干 缩 性中小大小2、水化产物 表2-5 硅酸盐水泥熟料的水化产物水化产物结构形态性能水化硅酸钙(CSH)(70%)凝胶体凝胶性强,强度高,不溶于水水
5、化铁酸钙(CFH)凝胶体呈絮凝状,凝胶性差,强度低,难溶于水氢氧化钙(CH)(20%)板状晶体强度较高,溶于水水化铝酸钙(C3AH6)立方晶体强度低,溶于水水化硫铝酸钙(AFt)(7%)针状晶体强度高,不溶于水,能提高水泥石早期强度3、水化热伴随着水化反应放出的热量称为水化热。同一种熟料矿物在不同龄期的水化热不同;四种熟料矿物在同一龄期的水化热也各不相同,其中以C2S的放热量最低。4、活性混合材料的二次水化水化反应的特点是“二次水化”。二)凝结与硬化水泥加水拌和后,水化逐渐变稠开始失去可塑性的过程称为初凝;当浆体稠度增大至完全失去可塑性并开始产生强度时称为终凝。三)影响水泥凝结硬化的主要因素1
6、、水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥各矿物成分的强度增长情况如图2-3所示。图2-3 四种熟料矿物龄期-强度曲线 图2-4 A线-70%的C3S+10%的C2S;B线-30%的C3S+50%的C2S2、水泥细度细度_水泥颗粒的粗细程度。越细,平均粒径越小,比表面积越大,水化越迅速、越充分,凝结硬化速度越快,早期强度越高。一般地,颗粒小于40m时具有较高的活性,而大于100m时,活性较小。3、拌和用水量 水泥水化的理论需水量一般约占水泥质量的15%25%,实际加水量占水泥质量的40%70% 。4、石膏的掺量延缓水泥水化进程。掺量过少,缓凝效果不明显;掺量过大,生成大量的体积膨胀的钙矾石晶体,导致水泥安
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