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铝酸盐水泥_图

2020-03-22 06:40 作者:中彩神网 点击:

  铝酸盐水泥_材料科学_工程科技_专业资料。第二章 铝酸盐水泥 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 定义 以石灰岩和矾土为主要原料,配制成适当成分的生 料,烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟 料,经磨细而成的水硬性胶凝材料,称为高

  第二章 铝酸盐水泥 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 定义 以石灰岩和矾土为主要原料,配制成适当成分的生 料,烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟 料,经磨细而成的水硬性胶凝材料,称为高铝水泥,代 号CA。 ? 主要矿物 ? ? 铝酸一钙(CaO· Al2O3简写 CA) 二铝酸一钙(CaO· 2Al2O3简写 CA2) 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 生产方法 ? ? ? ? ? 熔融法:电炉、高炉、化铁炉 1300-1400℃熔融 水泥和生铁(分层) 不需磨细和预先混合,可用低品位原料 热耗高,熟料硬,难磨 烧结法:回转窑或立窑 烧成温度范围窄 不易控制 易过烧或生烧 需磨细和预先混合,需用高品位原料 能耗低,熟料易磨 冷却:慢冷 熟料磨:不掺石膏 细度:80μm 筛余小于10% 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 主要矿物组成 ? ? ? ? ? ? 铝酸一钙(CA): 凝结正常,硬化迅速,为铝酸盐水 泥强度的主要来源;含量高,早期强度高,后期强度 增进少(主要矿物) 二铝酸一钙(CA2): 凝结硬化慢,早期强度较低,后 期强度高;含量高影响快硬性能,但可提高耐热性 C12A7: 水化极快、凝结迅速而强度不高;含量高, 出现快凝、强度降低、耐热性下降 C2AS (铝方柱石): 水化慢,水硬性差,胶凝性极差 CA6(六铝酸一钙): 没有水硬性,但耐热性好 少量的C2S、CF、C2F、MgO· Al2O3 (镁尖晶石)、 2CaO· MgO· 2SiO2(镁方柱石)、CaO· TiO2(钙钛矿) 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 主要化学成分 Al2O3 CaO SiO2 Fe2O3 TiO2 MgO 其他 对水泥性能的影响 ? ? ? ? ? ? ? Al2O3 36%-55% 含量低C12A7;高 CA2 CA6 CaO 32%-42% 含量高C12A7;低 CA2 SiO29% 4%-5% 均匀烧结;多则C2AS增加 Fe2O33.0% CF C2F 胶凝性弱 TiO23.0% CaO· TiO2 惰性矿物 控制4%以下 MgO2.0% MgO· Al2O3惰性矿物 控制2%以下 其他 碱 降低熔融温度,超过0.5%快凝 强度下降 P2O5大于1%强度下降 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 水化和硬化 (1)水化(水化快) 1.1 CA的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 ? 温度低于20℃时 水化铝酸钙 CA+10H2O——CAH10 ? 温度为20~30℃时 水化铝酸二钙 2CA+11H2O——C2AH8+AH3 氢氧化铝凝胶 ? 温度高于30℃时 3CA+12H2O——C3AH6+AH3 水化铝酸三钙 氢氧化铝凝胶 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 水化和硬化 (1)水化(水化快) 1.2 CA2的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 ? 温度低于20℃时 水化铝酸钙 2CA2+aq——2CAH10+2AH3 氢氧化铝凝胶 ? 温度为20~30℃时 水化铝酸二钙 2CA2+aq——C2AH8+3AH3 氢氧化铝凝胶 ? 温度高于30℃时 水化铝酸三钙 3CA2+aq——C3AH6+5AH3 氢氧化铝凝胶 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 水化和硬化 (1)水化(水化快) 1.3 C12A7的水化 其水化生成物随环境温度而发生变化 ? 温度5℃时 水化铝酸钙 C12A7+aq——4CAH10+3C2AH8+2CH 水化铝酸二钙 ? 温度20℃时 水化铝酸二钙 C12A7+aq——6C2AH8+AH3 氢氧化铝凝胶 ? 温度25℃时 C12A7+aq——4C3AH6+3AH3 水化铝酸三钙 氢氧化铝凝胶 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 水化和硬化 (2)硬化 ? ? 当温度低于30℃时,水化生成水化铝酸钙(CAH10)、 水化铝酸二钙(C2AH8)、氢氧化铝凝胶(AH3)。铝 酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐水泥基本相似。CAH10、 C2AH8都属六方晶系,其晶体呈片状或针状,互相交错 攀附,重叠结合,可形成坚强的结晶共生体,使水泥 获得很高的强度。氢氧化铝凝胶难溶于水,填充于晶 体骨架的空隙,所以能形成比较致密的结构。 当温度高于30℃时,水化生成立方晶系的水化铝酸三 钙(C3AH6)、氢氧化铝凝胶(AH3)。此时形成的水 泥石孔隙率很大,强度较低。因而铝酸盐水泥不宜在 高于30℃的条件下养护。 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 水化和硬化 (2)硬化 ? 经5~7d后,高铝水泥基本反应 完毕,因此,高铝水泥早期强 度增长很快,强度很高,但后 期强度增加不明显 湿热条件下强度下降? 工程实践中长期强度下降? ? ? 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 我国国家标准规定,高铝水 泥不得湿热处理,硬化过程 晶体的转化(转晶反应)中环境温度也不得超过30℃。 ? CAH10、C2AH8 C3AH6 当温度高于30℃时, CAH10、C2AH8转化为水化铝酸三 钙(C3AH6)、氢氧化铝凝胶(AH3),析出游离水,增 大了孔隙体积,同时由于C3AH6晶体本身缺陷多、强度 较低、晶体间的结合较差,因而明显降低水泥石的强度。 因而铝酸盐水泥不宜在高于30℃的条件下养护。 ? 水化和硬化 结晶水含量的比较 CAH10 1CaO 10H2O C2AH8 2CaO 8H2O C3AH6 3CaO 6H2O 保证工程质量的措施有哪些? ?施工和养护中尽量降低水泥混凝土的温度 ?合理控制水灰比 ?掺加石膏或无水石膏 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 性质和应用 质量密度、体积密度、表观密度 3200-3250kg/m3 1000-1300kg/m3 1600-2000kg/m3 细度 比表面积不小于240m2/kg或0.080mm筛余不大于10% 凝结时间 初凝40min,终凝10h 3d强度不得低于下表数值,28d强度实测值不低于3d指标 强度发展迅速,放热量大,低温也能很好硬化,高于30℃ 养护,强度剧烈下降 掺加硅酸盐水泥会发生闪凝;掺加石灰石或粉煤灰,可缓和 晶型转化 (1)性质 ? ? ? ? 水泥标号 425 525 625 725 抗压强度(MPa) 抗折强度(MPa) 1d 35.3 45.1 54.97 64.7 3d 42.5 52.5 64.5 72.5 1d 3.9 4.9 5.9 6.9 3d 4.4 5.4 5.4 7.4 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 性质和应用 水化热 总量与硅酸盐水泥相近,但放热速度快,0℃也能正常硬化 耐蚀性 耐硫酸盐和海水侵蚀性能好,但不耐碱 耐热性 耐热性好,受到高温作用时产生固相反应,烧结结合代替了 水化结合,因而具有良好的耐高温性能。 (1)性质 ? ? ? 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 性质和应用 适用于: ? 紧急抢修、抢建工程和需要早期强度的工程 ? 冬季及低温施工 ? 制作耐热和隔热混凝土及砂浆 ? 含硫酸盐的地下水、矿物水侵蚀的工程 ? 油井和气井工程 ? 制成石膏矾土膨胀水泥和自应力水泥等特殊用途的水泥 不适用于: ? 长期承重的结构工程——晶体转变引起的强度倒缩 ? 大体积工程——温度过高引起强度倒缩 ? 与硅酸盐水泥混用——CH与AH3反应生成C3AH6引起闪凝 (2)应用 ? ? 高铝水泥的特点是早期强度增长快,强度高,主 要用于紧急抢修和早期强度要求高的工程。其缺点是 后期强度倒缩,在使用3~5年后铝酸盐水泥混凝土 的强度只有早期强度的一半左右 (原因:转晶反应 CAH10、C2AH8→C3AH6) 。 不宜作结构工程。其使用温度不宜超过25℃,不 宜蒸养和高温季节施工。不得与其它品种水泥混合使 用(会发生闪凝)。 铝酸盐水泥具有一定的耐高温性(固相烧结反应 代替水化反应),可作为耐热混凝土的胶结料。 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 性质和应用 (3)注意事项 ? ? ? ? 严禁高铝水泥与硅酸盐水泥或石灰混杂使用,也不得与尚未硬化 的硅酸盐水泥混凝土接触作用,否则将产生瞬凝,以至无法施工, 且强度很低。使用前拌和设备等必须冲洗干净。 不得用于接触大碱性溶液的工程。 高铝水泥水化热集中于早期释放,从硬化开始应立即浇水养护。 一般不宜浇注大体积混凝土。 高铝水泥混凝土后期强度下降较大,应按最低稳定设计。高铝水 泥混凝土最低稳定强度值以试体脱模后放入50±2℃水中养护, 取龄期为7d和14d强度值之低者来确定。采用标号525号以上的水 泥、小于0.40的水灰比和400公斤/米3以上的水泥用量时,即可配 出最低稳定强度200公斤/厘米3以上的混凝土。 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 性质和应用 (3)注意事项 ? ? ? ? ? ? 若用蒸汽养护加速混凝土硬化时,养护温度不高于50℃。 用于钢筋混凝土时,钢筋保护层的厚度不得小3厘米。 未经试验,不得加入任何外加物。 不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用;可与具有脱模强度 的硅酸盐水泥混凝土接触使用,但接茬处不应长期处于潮湿状态。 最适宜的硬化温度为15℃左右,一般施工时环境温度不得超过 25℃,否则,会产生晶型转换,强度降低。高铝水泥拌制的混凝 土不能进行蒸汽养护。 高铝水泥的长期强度,由于晶型转化及铝酸盐凝胶体老化等原因, 有降低的趋势。如需用于工程中,应以最低稳定强度为依据进行 设计,其值按GB201-2000规定,经试验确定。 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 高铝水泥-65 ? Al2O3含量在65%。CA2含量增加,少量CA6 与高铝水泥相比,凝结时间较慢,早期强度较低,但耐 火度较高 高铝水泥-65 高强高铝水泥-65 标号 525、625 标号 725、825、925 ? ? 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 快硬高强铝酸盐水泥 ? 熟料+石膏 初凝时间25min,终凝3h ? ? 标号 625、725、825、925 早期强度高,后期强度增加 ? 2.1 高铝水泥(矾土水泥) ? 特快硬调凝铝酸盐水泥 ? CA为主的熟料,石膏和促硬剂 初凝时间2min,终凝10min ? ? 强度标号 以2h抗压强度确定 225 抢修、抢建、堵漏、喷射、低温施工 ? 2.2 硫铝酸盐水泥 定义:用品位较低的矾土和石灰石、石膏为原料,烧制成以无 水硫铝酸钙和β型硅酸二钙为主要矿物组成的熟料,外掺适量 二水石膏磨细而成的水硬性胶凝材料称为硫铝酸盐水泥。 熟料的矿物组成化学组成: 化学组成 (%) Al2O3 硫铝酸盐水泥熟料 28-40 SiO2 3-10 CaO 矿物组成 (%) C4AF 3-6 Fe2O3 SO3 C4A3S β -C2S 8-15 55-75 15-30 36-43 1-3 通过调节熟料、石膏和混合材的掺量,可以获得快硬硫铝 酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫 铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥等5个品种。 2.2 硫铝酸盐水泥 快硬硫铝酸盐水泥的矿物组成: C4A3S: 36~44%;β-C2S:23~34%;C2F:10~17%;CaSO4:12~17% 水化反应: 硬化体形成过程: 石膏含量较少时,首先生成钙矾石,然后生成低硫型水化硫铝酸钙。 低温烧成的β-C2S活性较高,较早就能水化生成C-S-H凝胶,C4A3S水化 生成相当数量的AH3凝胶,填充在水化硫铝酸钙中间,加固和致密了水 泥硬化体的结构。早期强度由AFt提供,后期强度的增长由C-S-H保证。 2.2 硫铝酸盐水泥 工程应用 快硬硫铝酸盐水泥的特点是凝结硬化快,早期强度发展快, 后期发展缓慢,但不倒缩。 5 ℃时能正常硬化,可在低温下浇 注。抗硫酸盐性能好(不含 C3A且浆体致密)、收缩小,抗冻 和抗渗性好。主要用于抢修工程、冬季施工工程、地下工程、 海洋建筑工程、配制膨胀水泥和自应力水泥(随石膏掺量增 多)。此外用于防止渗漏、修补裂缝及管道接头等工程。在预 制构件中应用可省去蒸养的能源费用。 水泥液相碱度小,可用于配制玻璃纤维砂浆。但由于在钢 筋表面形不成钝化膜,因此对保护钢筋不利。在早期拌合的混 凝土中,由于含有较多的空气和水分,因此使混凝土钢筋早期 有轻微锈蚀。随着龄期增长,空气和水分逐渐减少和消失。因 混凝土结构致密所以后期锈蚀情况无明显发展。如果在混凝土 中加入少量碱性外加剂(NaNO2等)和高强硫铝酸盐水泥,则 早期也完全无锈蚀。

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