硅酸鹽水泥的性能分析

1、硅酸鹽水泥的性能分析目錄摘要1關(guān)鍵詞1硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝概述1酸鹽水泥的技術(shù)要求3硅酸鹽水泥的性能及應(yīng)用5硅酸鹽水泥的耐久性9總結(jié)11參考文獻12摘要:硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料，也是建筑工程中用量最大的 建筑材料之一。它是由硅酸三鈣、硅酸二鈣.鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣 等四種礦物組分所組成。水泥的技術(shù)性質(zhì)，主要是細度、凝結(jié)時間、 安定性和強度。強度是評價水泥強度等級的依據(jù)。硅酸鹽水泥在現(xiàn)代 建筑工程中主要用以配制砂漿、混凝土和生產(chǎn)水泥制品，隨著國民經(jīng) 濟的不斷發(fā)展，水泥作為大量應(yīng)用的工程材料，研究和改善其性能, 對于發(fā)展水泥品種.提高建筑效率、改善工程質(zhì)量都具有十分重要的 意義。關(guān)鍵詞：生

2、產(chǎn)工藝，細度，凝結(jié)時間，安定性，強度1 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)砌筑水泥：由活性混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨 細制成主要用于砌筑砂漿的低標(biāo)號水泥。油井水泥：有適當(dāng)?shù)V物組成的硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和混合材 料等磨細制成的適用于一定井溫條件下油、氣井固井工程用的水 泥。右膏礦渣水泥：以粒化高爐礦渣為主要組分材料，加入適量石膏、 硅酸鹽水泥熟料或石灰磨細制成的水泥。硅酸鹽水泥的工產(chǎn)：硅酸鹽水泥分兩種類型：不摻混合材料的稱i型硅酸鹽水泥，其代 號為p- i；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時加不超過5%的石灰石或?；?爐礦渣混合材的稱ii型硅酸鹽水泥，其代號為p -ii ?？煞譃?2. 5、 42.5r

3、、52.5、52. 5r、62.5、62. 5r 等 6 個強度等級。硅酸鹽水泥是以石灰質(zhì)原料（如石灰石等）與粘土質(zhì)原料（如粘土、 頁巖等）為主，有時加入少量鐵礦粉等，按一定比例配合，磨成生料 粉（干法生產(chǎn)）或生料漿（濕法生產(chǎn)），經(jīng)均化后送入回轉(zhuǎn)窯或立窯 中懶燒至部分熔融，得以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，再與適當(dāng)?shù)?石膏共同磨細，即可得到p i型硅酸鹽水泥。一般生產(chǎn)過程通常概 括為“二磨一燒”，可分為三個步驟：1、是生料制備：即將石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng) 破碎后按一定比例配合、磨細并調(diào)配為成份合適、量質(zhì)均勻的生料, 其主要工序是生料粉磨。2、是熟料燉燒：即將生料放在水泥窯內(nèi)燉燒至

4、部分熔融以得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。3、是水泥粉磨：即將熟料加入適量石膏、混合材或添加劑共同磨細為水泥，其主要工序是水泥粉磨。其生產(chǎn)工藝流程示意圖如下：石灰質(zhì)原料黏土質(zhì)原料按比例配合 >校止原料礦物主要成分是：硅酸三鈣（3caosi02,簡寫為c3s）；硅酸二鈣 （2cao *sio2,簡寫為c2s）；鋁酸三鈣（3cao a1203,簡寫為c3a）, 鐵鋁酸四鈣（4cao a1203 fe203,簡寫為c4af）。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)方法按照生料制備方法不同可分為三種：1、濕法：即將原料加水進行粉磨和混合成生料漿后喂入窯內(nèi)熾燒。2、干法：即原料烘干與粉磨同時進行或先烘干后粉蘑成

5、生料粉， 然后喂入窯內(nèi)燉燒，如窯外分解窯。3、半干法。即將干法制得的生料粉調(diào)配均勻加適量的水，制成料 球再入窯燉燒。如立窯、立波爾簾。按生產(chǎn)設(shè)備不同可分為以下三類：1、立窯牛產(chǎn)特點：投資小，見效快；可就地取材、就地牛產(chǎn)、就 地使用；能源消耗較低；生產(chǎn)規(guī)模??；自動化程度低。2、濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)特點：熟料質(zhì)量較好且均勻；粉塵飛揚少；熟 料單位熱耗高。3、新型干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)特點：熟料質(zhì)量好；熟料單位熱耗低；生 產(chǎn)效率高；單機生產(chǎn)能力大；環(huán)境污染小；自動化水平高。2. 酸鹽水泥的技術(shù)要求1不溶物：指經(jīng)鹽酸處理后的殘渣，再以氫氧化鈉溶液處理，經(jīng)鹽 酸中和過濾后所得的殘渣經(jīng)高溫灼燒所剩的物質(zhì)。不溶物含量高對

6、水 泥質(zhì)量有不良影響。i型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過0.75%； ii 型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過1. 50%。2氧化鎂：水泥中氧化鎂的含量不宜超過5.0%,如果水泥經(jīng)壓蒸 安定性試驗合格，則水中氧化鎂的含量允許放寬到6.0%,因氧化鎂 水化生成氫氧化鎂，體積膨脹而其水化速度慢，須以壓蒸法的方法加 快其水化，方可判斷其安定性。3三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5%,過量的三氧 化硫會與鋁酸三鈣形成較多的鈣磯石，體積膨脹，危害安定性。4燒失量：i型硅酸鹽水泥中燒失量不得超過3.0%, ii型硅酸鹽 水泥中燒失量不得超過3. 5%,燒失量是用來限制石膏和混合材中雜 質(zhì)的，以保證水泥質(zhì)量

7、。5細度：硅酸鹽水泥比表面積大于3002m/kg,水泥顆粒過粗既不利 于水泥活性的發(fā)揮，又影響了其保水成漿的性能。6凝結(jié)時間：初凝不得早于45min,終凝時間不得遲于600min 。水泥漿體的凝結(jié)時間對于建筑工程施工具有十分重要的意義，可以 分為初凝和終凝。初凝表示漿體失去流動性和部分塑性開始凝結(jié)；終 凝表示漿體逐漸硬化，完全失去可塑性，并具有一定的機械強度，能 抵抗一定的外來壓力。初凝時間是從加水?dāng)嚢璧剿喑跄坏浇K凝所 經(jīng)歷的時間是終凝時間。初凝時間對水泥使用具有更重要的實際意義, 如過初凝時間太短，來不及施工漿體就變硬，因此要有足夠的時間來 滿足施工過程的進行。當(dāng)施工完成后則要求盡快硬化

8、，具有強度，故 終凝時間不能太長。7安定性：安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性， 當(dāng)水泥漿體硬化過程發(fā)生了不均勻的體積變化，會導(dǎo)致水泥冇膨脹開 裂、翹曲，即安定性不良，安定性不良的水泥會降低建筑質(zhì)量，甚至 導(dǎo)致嚴(yán)重的事故。常用沸煮法或雷氏法檢驗必須合格。引起水泥安定 性不良的原因有三個：熟料中游離氧化鎂過多。水泥中的氧化鎂在 水泥凝結(jié)硬化后，會與水生成mg(0h)2,該反應(yīng)會在水泥硬化后兒個 月后導(dǎo)致水泥右開裂。右膏參量過多；熟料中游離氧化鈣過多。8堿：國標(biāo)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥規(guī)定：凡氧化鎂、三 氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合本規(guī)定的均為廢品。凡 細度、終凝時間中的任

9、一項不符合本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超 過最大限量和強度低于商品強度等級的指標(biāo)時為不合格品。9標(biāo)號及強度:按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度主要取決于水泥 熟料礦物的比例和水泥細度。根據(jù)3天和28天的抗折強度和抗壓強 度將硅酸鹽水泥分為425、525、625、725等四個號。3. 硅酸鹽水泥的性能及應(yīng)用硅酸鹽水泥的性能主要是物理性能和建筑性能。其中物理性能包括 密度、容積密度、細度等。建筑性能包括凝結(jié)時間、泌水性、強度、體積變化、水化熱、耐久 性等。凝結(jié)時間 凝結(jié)速度凝結(jié)速度的快慢決定了水泥的凝結(jié)時間。 凡是影響水化的因素基本上也同樣影響水泥的凝結(jié)速度，如熟料礦物 的組成、水泥細度、水灰比、溫度和

10、外加劑等。在工程上常用摻加石 膏的方法來控制凝結(jié)速度。強度 水泥的強度是評價水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)，是劃分強度等級的 依據(jù)，在工程上具有極其重要的意義。通常按齡期將28天以前的強 度成為早期強度，28天以后的強度稱為后期強度。水泥的強度在具 體施工中的影響因素很多，主要有：熟料礦物的組成、水泥細度、水 灰比、養(yǎng)護溫度、石膏摻量以及外加劑等。 耐久性 硅酸鹽水泥 硬化后，在通常的適用條件下有較好的耐久性，有些100年以前建造 的水泥混凝土建筑至今仍無絲毫損壞的跡象。部分長齡期實驗的結(jié)果 表明，30-50年后的抗壓強度比28天時會提高30%左右，有的達到 一倍以上，但是也有不少失敗的工程實踐指出，早在

11、3-5年就會有早 期損壞甚至徹底破壞的危險。耐久性的影響因素雖然很多，但抗?jié)B性、 抗凍性以及對環(huán)境介質(zhì)的抗蝕性是衡量硅酸鹽水泥耐久性的三個重 要方面。另外在某些特定場合堿集料反應(yīng)也可能是工程過早失效的一 個重要因素。分述個水泥的成分、特性及應(yīng)用1硅酸鹽水泥pi、pi成分：水泥熟料及少量石膏（i型），水 泥熟料、5%以下混合材料、適量石膏（ii型）主要特征是早期強度高、水化熱高、耐凍性好、耐熱性差、耐腐蝕性差、干縮性小。適用范圍：制造地上地下及水中的混凝土、鋼筋混 凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，包括受循環(huán)凍融的結(jié)構(gòu)及早期強度要求較 高的工程；可用于配制建筑砂漿。不適于大體積混凝土工程和受化學(xué) 及海水侵

12、蝕的工程。2普通水泥成分：在硅酸鹽水泥中摻活性混合材料6%-15%或非活性混合材料10%以下。主要特征：早強、水化熱較高、耐凍性較好、耐熱性較差、耐腐蝕性差、干縮性較小。適用范與不適用處均與硅酸鹽水泥基本相同。3礦渣水泥成分：在硅酸鹽水泥中摻入20%-70%的?；郀t礦渣。 主要特征：早期強度低，后期強度增長較快；水化熱低；耐熱性好； 抗硫酸鹽類侵蝕和抗水性較好；抗凍性差；干縮性大；抗?jié)B性差；抗 碳化能力差。主要適用范圍有：大體積工程；高溫車間和有耐火耐熱 要求的混凝土結(jié)構(gòu)；蒸汽養(yǎng)護的構(gòu)件；對硫酸鹽類侵蝕要求高的工程； 一般地上地下和水中的混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、工程、配制建筑砂 漿；不能用于

13、對早期強度要求較高和對抗凍要求高的混凝土工程。4火山灰水泥成分：在硅酸鹽水泥中摻入20%-50%火山灰質(zhì)的混 合材料。主要特征：早期強度低，后期輕度增長快；水化熱低；耐熱 性差；抗硫酸鹽類侵蝕和抗水性較好；抗凍性差；干縮性大；抗?jié)B性 好。主要適用于：地下、水中大體積混凝土結(jié)構(gòu)；有抗?jié)B要求的工程； 蒸汽養(yǎng)護的工程；對硫酸鹽類侵蝕要求高的工程；一般混凝土及鋼筋 混凝土工程；配置建筑砂漿等。3. 1強度水泥的強度是評價水泥質(zhì)量的重要指標(biāo)，是劃分強度等級的依據(jù), 在工程上具有極其重要的意義。通常按齡期將28天以前的強度成為 早期強度，28天以后的強度稱為后期強度。水泥的強度在具體施工 中的影響因素很多

14、，主要有：熟料礦物的組成、水泥細度、水灰比、 養(yǎng)護溫度、石膏摻量以及外加劑等。3. 1. 1強度的產(chǎn)生與發(fā)展有關(guān)硬化水泥強度的產(chǎn)生，存在這不同的說法。一種說法認(rèn)為, 水泥加水拌合后熟料礦物迅速水化，隨著水化的進一步進行，水化產(chǎn) 物數(shù)量不斷增加，晶體尺寸不斷長大，從而使硬化漿體結(jié)構(gòu)更為致密, 強度逐漸提高。另一種看法認(rèn)為，硬化水泥漿體強度的產(chǎn)生，是由于 水化產(chǎn)物尤其是c-s-h凝膠素具有的巨大表面能，導(dǎo)致克里產(chǎn)生范德 華力或化學(xué)鍵力，吸引其他離子形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而具有強度。3. 1. 2水泥細度水泥細度對強度和強度增長速度也有著十分重要的影響。水泥越 細，顆粒分布范圍越窄越均勻，其水化速度越

15、快，而且水化更為完全, 水泥的強度尤其是早期強度越高。適當(dāng)增大水泥細度，還能改善漿體 泌水性、和易性和黏結(jié)力等。而且顆粒水泥只能在表面水化，未水化 部分只起填充作用。不同細度的水泥水化活性不同，但是水泥越細標(biāo) 準(zhǔn)稠度需水量越大，增大了硬化漿體結(jié)構(gòu)的孔隙率，從而引起強度下 降。因此，水泥細度只有在一定范圍內(nèi)強度才能最高。3. 1.3施工條件水泥石結(jié)構(gòu)的強度預(yù)期施工過程密切相關(guān)在施工過程中，水灰比、 顆粒級配、攪拌振搗的程度、養(yǎng)護溫度及是否采用外加劑等對強度都 有很大影響。 水灰比及密實程度水泥的水化越高，單位體積內(nèi)水化產(chǎn)物就越多，水泥漿體內(nèi)毛細 孔被水化產(chǎn)物填充的程度就高，水泥漿體的密實程度也就

16、高些。事實 上，水灰比是孔隙率的一個量度，在水泥組成和細度相同的情況下, 水灰比與強度之間的關(guān)系，和孔隙率與強度之間的關(guān)系相類似 養(yǎng)護溫度在水泥水化過程中，提高養(yǎng)護溫度（即水化的溫度），可以使早 期強度得到較快發(fā)展，但后期強度特別是抗折強度反而會降低。應(yīng)該 注意的是，在提高養(yǎng)護溫度的同時，必須使?jié){體保持濕潤，否則水化 將可能停止。為防止強度下降，一般在漿體蒸壓時摻假適量硅質(zhì)材料, 如細石英砂或粉煤灰等。 外加劑在現(xiàn)代建筑工程中，幾乎絕大部分混凝土及其制品中都采用外加 劑。根據(jù)需要采用適當(dāng)?shù)耐饧觿λ嗍Y(jié)構(gòu)的強度也會有一定的影 響。如采用摻入量適當(dāng)品種與摻量的減水劑，可使水灰比大幅度減小 到0

17、.25,穩(wěn)定的促進強度的增長；釆用早強劑可大幅度調(diào)高早期強 度；而采用另外一些外加劑如引氣劑、膨脹劑、速凝劑等則會引起后 期強度的降低，固在使用時應(yīng)嚴(yán)格控制其摻加量。4. 硅酸鹽水泥的耐久性硅酸鹽水泥硬化后，在通常的適用條件下一般可以有較好的耐久性。影響耐久性的因素雖然很多，但抗?jié)B性、抗凍性以及對環(huán)境介質(zhì) 的抗蝕性事衡量硅酸鹽水泥耐久性的三個主要方面4. 1抗?jié)B性因為絕大多數(shù)的有害流動水、溶液、氣體等介質(zhì)，無不是從水泥 漿體或混凝土中德孔隙滲入的，而抗?jié)B性就是抵抗各種有害介質(zhì)進入 內(nèi)部的能力，所以提高抗?jié)B性是改善耐久性的一個有效途徑。另外, 水泥構(gòu)建筑物以及儲油罐、壓力管、蓄水塔等工程對抗?jié)B性

18、更有一定 的使用要求。值得注意的是，在實驗室條件下雖然能夠制得抗?jié)B性很好的硬化 漿體，但實際使用的砂漿、混凝土，其滲透系數(shù)要大得多。這是因為 砂、石等集料界面上存在著過渡的多孔區(qū)。集料越粗影響越大。如果 漿體先經(jīng)干燥后受濕，滲透系數(shù)要增加。特別是集料界面上的開裂對 混凝土的影響更為明顯。所以，混凝土的抗?jié)B性仍然是一個值得重視 的問題。4. 2抗凍性抗凍性也是硬化水泥漿體的一項重要使用性能。硅酸鹽水泥在寒 冷的地區(qū)使用時，其耐久性主要取決于抵抗凍融循環(huán)的能力。硬化水 泥漿體中水的存在形式有：化合水、吸附水、自由水三種，其中化合 水不會結(jié)冰，吸附水只能在極低溫度下（如-78°c）下才能結(jié)

19、冰，只 有自由水才會結(jié)冰但就一般混凝土而言在-30°c時毛細孔誰就能完全 結(jié)冰所以在寒冷地區(qū)，混凝土常會受凍而開裂另外，在地溫下施工時，采用適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護保溫措施，防止過早受凍，或在混凝土中摻加引氣劑，使水泥石內(nèi)形成大量分散極細的氣孔,也是提高抗凍性的重要途徑。4. 3環(huán)境介質(zhì)的侵蝕硬化的水泥漿體與環(huán)境接觸時，通常會受到環(huán)境介質(zhì)的影響。對 于水泥耐久性有害的環(huán)境介質(zhì)主要有淡水、酸和酸性水、硫酸鹽溶液 和堿溶液等。在環(huán)境介質(zhì)的侵蝕作用下，硬化的水泥石結(jié)構(gòu)會會發(fā)生 一系列物理化學(xué)變化，降低溫度，甚至匱竭破壞。淡水侵蝕又稱溶出寢室，它是指硬化水泥漿體受淡水侵析時，其 組成逐漸被水溶解并在水流動時被帶走，最終導(dǎo)致水泥石結(jié)構(gòu)破壞的現(xiàn)象；酸和酸性水侵蝕又稱榮析和化學(xué)溶解雙重侵蝕，這是指硬化水 泥漿體與酸性溶