新闻中心

重要事件

硅酸盐水泥与铝酸盐水泥对比研究doc

2020-05-03 07:01 作者:中彩神网 点击:

  1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。

  硅酸盐水泥与铝酸盐水泥对比研究 摘 要:对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能指标和水化机理进行了分析,对比二者性能差异对其应用范围进行了区别。 关键词:硅酸盐水泥;铝酸盐水泥;组成;性能;水化机理;应用 1前言 水泥是加水能搅拌和成塑性浆体,可胶结砂石等材料,并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料,是基建工程的主要原材料之一,具有原材料广泛、防火、适应性强和应用方便等优点[1],广泛应用于工农业、国防、交通、城市建设等工程,在代钢代木等方面具有技术经济上的优越性,对保证国家建设和提高人民生活水平具有重要意义。水泥种类繁多,根据国家标准的命名原则,按其主要水硬性矿物名称可分为硅酸盐系、铝酸盐系、硫铝酸盐系等系列品种,也可按其用途和性能分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥三大类,不同的水泥具有其特有的用途。本文主要对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能特点、水化机理和应用进行了较为详细的对比研究,对二者在工程的选用具有一定得指导意义。 2硅酸盐水泥与铝酸盐水泥对比研究 在目前已投入应用的百余种水泥中,应用最广泛的是硅酸盐系水泥和铝酸盐系水泥,其中又以硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的应用最为普遍。由于组成成分和水化机理的不同,这两种水泥具有截然不同的特性,其应用范围也大不相同。 2.1硅酸盐水泥 在水泥诸品种中,硅酸盐水泥是应用最广和研究最多的。按国家标准《GB175-2008》规定:凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的石灰石或粒化矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料为硅酸盐水泥。其矿物组成主要是:硅酸三钙(3CaO?SiO2)、硅酸二钙(2CaO?SiO2)、铝酸三钙(3CaO?Al2O3)和铁铝酸四钙(4CaO?Al2O3?Fe2O3)。其中硅酸三钙和硅酸二钙是主要的,占70%以上[2]。上述几种矿物主要是依靠原料中提供的CaO(62-68%)、SiO2(20-24%)、Al2O3(4-7%)和Fe2O3(2.5-6.5%)等在高温下互相作用而形成的。 硅酸盐水泥分为二类:不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥,代号为P?Ⅰ;在熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥,代号为P?Ⅱ,其主要技术要求如表1所示[3]。 当水泥加水拌和后,在水泥颗粒表面立即发生水化反应,水化产物溶于水中,接着,水泥颗粒又重新暴露出新的表面,继续与水反应,如此不断,使水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液,见图1(a)。在溶液达到饱和后,水泥继续水化生成的产物就不能再溶解,就有许多细小分散状态的颗粒析出,形成凝胶体,见图1(b)。随着水化的继续进行,新生胶粒不断增加,凝胶体逐渐变浓,水泥浆逐渐凝结,凝胶体中的氢氧化钙将逐渐转变为结晶,见图1(c)。结晶贯穿于凝胶体中,形成具有一定强度的水泥石,见图1(d)。随着硬化时间的延续,水泥颗粒内部未能水化部分将继续水化,使晶体逐渐增多,凝胶体逐渐密实,水泥石就具有越来越高的胶结力和强度。另外,当水泥在空气中凝结硬化时,其表面水化形成的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳作用,生成碳酸钙薄层。 通过上述过程可以看出,硅酸盐水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的,开始进行较快,随后由于水泥颗粒表层生成了凝胶膜,其水分的渗入也就越来越困难,水化作用也就越来越慢。一般水泥在开始的3-7天内,水化、水解速度快,强度增长亦较快,大致在28天内可以完成这个过程的基本部分,以后则显著减慢,强度增长亦极为缓慢。实践证实若完成水泥的水化和水解全过程,需要几年、几十年的时间[4]。 在常用的水泥品种中,硅酸盐水泥标号较高,常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程;抗冻性好,适用于冬季施工及严寒地区遭受反复冻融的工程;干缩性好,耐磨性好,不易产生裂缝,可用于干燥环境下的地面及路面工程。 但同时硅酸盐水泥也存在一定的不足:(1)硬化后含有较多的氢氧化钙,抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差,不适用于空气中CO2含量较高的环境,不宜用于受流动的软水和有水压作用的工程,也不宜用于受海水和矿物水作用的工程;(2)水化过程中放出大量的热,不宜用于大体积混凝土工程;(3)耐腐蚀性差,不宜用于经常与流动淡水或硫酸盐等腐蚀性介质接触的工程;(4)耐热性差,不宜用于有耐热要求的工程[5]。 2.2铝酸盐水泥 铝酸盐水泥是以矾土或含铝废渣为主要原料、烧制成以铝酸盐矿物或铝酸盐复合矿物为基本组成的水泥,代号为CA,主要矿物组成为铝酸一钙(CaO?Al2O3)和二铝酸一钙(CaO?2Al2O3),主要化学成分为CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3和少量的MgO、TiO2等[6]。 铝酸盐水泥按Al2O3含量百分数可以分为四类:CA-50、CA-60、CA-70和CA-80。其化学成分及主要物理性能指标如表3、4所示。 表3铝酸盐水泥的化学成分(GB201-2000) ①当用户需要时,生产厂应提供结果和测定方法 表4铝酸盐水泥物理性能指标 ①当用户需要时,生产厂应提供结果 铝酸盐水泥的水化作用主要是铝酸一钙的水化过程,其水化反应随温度而不同:当温度30℃时,主要水化产物为3CaO?Al2O3?6H2O。CA2的水化与CA基本相同,但水化速率较慢。另外,C12A7的水化反应很快,也生成C2AH8,C2AS与水作用则极为微弱,可视为惰性矿物,少量的C2S则生成水化硅酸钙凝胶。 水化物CAH10或C2AH8为针状或片状晶体,互相结成坚固的结晶连生体,形成晶体骨架。同时所生成的氢氧化铝凝胶填塞于骨架空间,结构致密,使水泥初期强度能得到迅速增长,而以后强度增长不显著。CAH10和C2AH8随着时间延长逐渐转化为较稳定的C3AH6,此过程随着环境温度的上升而加速,其结果游离水从水泥石内析出,孔隙增大,同时C3AH6本身强度较低,晶体间结合差,因而使水泥石的强度大为下降,引起长期强度下降,特别在湿热环境中,强度降低显著(后期强度可比最高强度值降低40%以上)。 由于其特有的水化机理,铝酸盐水泥具有与硅酸盐水泥不同的特点,在应用范围上也存在一定区别:(1)水化热大,与一般高强度硅酸盐水泥大致相同,但放热速率特别快,且放热集中,1d内即可放出水化热总量的70-80%;(2)耐高温性好,可用于1000℃以下的耐热构筑物;(3)耐硫酸腐蚀性强,抗腐蚀性高于抗硫酸盐水泥;(4)硬化后不含铝酸三钙,不析出游离的氢氧化钙,且硬化后结构致密,对矿物水的侵蚀作用有很高的抵抗性;(5)属早强型水泥,其1d强度可达3d强度的80%以上,3d强度便可达到普通硅酸盐水泥28d的水平,后期强度增长不显著,主要用于工期紧急的工程和抢修工程。 3结论 硅酸盐水泥和铝酸盐水泥作为应用最为普遍的水泥品种,其重要性不言而喻。但是由于其成分、水化机理不同,使他们的性能存在较大差异,进而导致应用范围的不同。硅酸盐水泥标号高、抗冻性好、干缩性好、耐磨性好、不易产生裂缝,常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程,且适用于冬季施工、严寒地区遭受反复冻融的工程和干燥环境下的地面工程。铝酸盐水泥放热速率特别快、耐高温性好、耐硫酸腐蚀性强、不析出游离的氢氧化钙、早期强度高,可用于耐热构筑物、腐蚀性环境、矿物水侵蚀环境、工期紧急的工程和抢修工程等。不同的水泥优缺点也不同,适用范围不同,因此在工程施工过程中,明确水泥应用范围,正确合理的选用水泥品种对保证工程质量具有十分重要的作用。 参考文献: [1]吴中伟,廉惠珍. 高性能混凝土[M]. 北京:中国铁道出版社,1999. [2]张亚苗.对硅酸盐水泥技术指标的几点分析[J]. 山西建筑,2009, 12(35):169-170. [3]袁润章. 胶凝材料学(第二版)[M]. 武汉:武汉理工大学出版社,1996. [4]沈春林. 聚合物水泥防水涂料[M]. 北京:化学工业出版社,2003. [5]李连生,郭芳芳. 硅酸盐水泥的主要性能和应用[J]. 应用能源技术,2007(4):10-11. [6]张宇震. 中国铝酸盐水泥的生产与发展[J]. 水泥,2003(7):42-45. 注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

中彩神网

返回

网站地图

Copyright©中彩神网  豫ICP备17022480号-12  技术支持:华润水泥控股有限公司