《水泥顯微結(jié)構(gòu)分析》PPT課件

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1、第九章水泥材料顯微結(jié)構(gòu)分析9.1概述水泥熟料：凡以適當(dāng)成分的生料，煅燒至部分熔融所得具有水化活性的顆粒或塊體。水泥：往熟料中添加適當(dāng)?shù)氖嗄ゼ?xì)制成粉體的水硬性膠凝材料。9.1.1水泥的品種及其熟料一、水泥的品種1.按性質(zhì)和用途：分為通用水泥（硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等）、專用水泥（油井水泥、砌筑水泥）、特性水泥（快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥、膨脹水泥等）三類。2.按主要相組成：分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥等。二、水泥熟料的相組成1.硅酸鹽水泥熟料的化學(xué)成分主要有氧化鈣（CaO）、氧化硅（S

2、iO2）、氧化鋁（Al2O3）和氧化鐵（Fe2O3），其總和在95%以上。各種氧化物并不是簡單混合，而是在高溫煅燒過程中相互作用所生成的結(jié)晶相組成的，即使有極少量氧化物殘留下來，亦是以游離態(tài)的結(jié)晶相存在，只有在急速冷卻情況下才會出現(xiàn)少量玻璃相。2.硅酸鹽水泥熟料的主要結(jié)晶相：硅酸三鈣（3CaO·SiO2，簡寫C3S，阿利特，A礦）、硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡寫C2S，貝利特，B礦）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3，簡寫C3A）、鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3，簡寫C4AF）。C3S和C2S約占總量的70%左右。3.主要結(jié)晶相的水化硬化特性：C3S是使水泥產(chǎn)生強(qiáng)度的主

3、要成分，加水后水化速度快、水化熱大、凝結(jié)硬化也快；C2S也起強(qiáng)度作用，但與水的反應(yīng)速度慢、水化熱小、凝結(jié)硬化也慢，具有早期強(qiáng)度低、后期強(qiáng)度高的特點(diǎn)；C3A的水化速度最快、水化熱最大，但強(qiáng)度低；而C4AF的水化速度較快、水化熱中等，對早期和后期強(qiáng)度均有較大貢獻(xiàn)。4.水泥熟料中還含有5%以下的MgO、SO3、TiO2、K2O、Na2O等氧化物，煅燒過程中他們進(jìn)入晶格形成固溶體。9.1.2水泥的生產(chǎn)工藝過程硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程概括起來為“兩磨一燒”石灰質(zhì)原料粘土質(zhì)原料校正原料生料配料磨細(xì)煅燒最高達(dá)1450℃石膏熟料混合材水泥磨細(xì)一、原料的選擇生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料用的原料可分為石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)

4、原料和校正性原料三類。石灰質(zhì)原料：以碳酸鈣為主要成分的原料，常用的天然原料有石灰?guī)r、泥灰?guī)r、白堊、貝殼等。粘土質(zhì)原料：含少量堿金屬和堿土金屬成分的鋁硅酸鹽，主要是由各種粘土礦物組成的，純粘土的化學(xué)組成近似于高嶺石Al2O3?2SiO2?2H2O。粘土主要為水泥熟料提供氧化硅、氧化鋁和少量的氧化鐵等氧化物。校正性原料有鐵質(zhì)、硅質(zhì)或鋁質(zhì)三類。鐵質(zhì)原料有低品位鐵礦石、煉鐵廠尾砂以及硫鐵礦渣等；硅質(zhì)原料有砂巖、河砂、硅藻土等；鋁質(zhì)原料有鋁礬土或含鋁高的粘土等。二、生料的制備三、熟料的燒成生料在窯內(nèi)的煅燒過程都要經(jīng)歷干燥、預(yù)熱、分解、燒成及冷卻等階段，反應(yīng)大致如下：100-200℃左右，生料被加

5、熱，自由水逐漸蒸發(fā)而干燥升溫；300-500℃，干生料被預(yù)熱；500-800℃，粘土質(zhì)原料發(fā)生脫水并分解為無定形的Al2O3和SiO2；600℃以上，石灰質(zhì)原料中的CaCO3開始分解成游離的CaO，并放出CO2；900-1000℃，CaCO3分解迅速，分解產(chǎn)生的CaO與無定形SiO2、Al2O3、Fe2O等發(fā)生固相反應(yīng)，開始形成硅酸二鈣2CaO?SiO2、鋁酸三鈣3CaO?Al2O3和鐵鋁酸四鈣4CaO?Al2O3?Fe2O等結(jié)晶相；1100-1200℃，大量形成鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，而且硅酸二鈣的生成量也達(dá)最大；1260-1300℃，物料開始熔融而出現(xiàn)液相，為硅酸二鈣吸收生成硅酸三鈣

6、創(chuàng)造了條件；1300-1450℃，為水泥熟料的燒成階段，固相反應(yīng)剩余的CaO和部分硅酸二鈣溶于液相中，此時硅酸二鈣吸收CaO生成硅酸三鈣，這一過程是煅燒水泥熟料的關(guān)鍵，必須有足夠的時間使硅酸三鈣大量的生成，降低熟料中游離氧化鈣，以保證熟料的質(zhì)量；燒成后再經(jīng)迅速冷卻，液相凝結(jié)并發(fā)生析晶使物料凝成塊狀或粒狀的水泥熟料。9.1.3水泥的水化水泥的水化：水泥粉遇水后立即發(fā)生水化反應(yīng)，放出熱量形成水化產(chǎn)物，水化產(chǎn)物的溶解度很小，不斷以膠體或晶體析出，進(jìn)而相互接合形成連接體，使水泥漿體稠化，隨后變硬成為具有一定強(qiáng)度的硬化水泥漿體或稱水泥石。9.2硅酸鹽水泥熟料的相組成硅酸鹽水泥熟料的組成晶相主要是

7、阿利特、貝利特、白色中間相、黑色中間相和少量的游離氧化鈣、方鎂石及玻璃相。9.2.1阿利特（A礦）一.定義A礦：又名阿里特。是含有MgO、Al2O3和Fe2O3的硅酸三鈣固溶體。硅酸三鈣及其固溶體的晶型轉(zhuǎn)變：T:三斜晶系，慢冷熟料中發(fā)現(xiàn)有Ⅱ型，固溶Al2O3，F(xiàn)e2O3較多。M:單斜晶系，正常熟料中R：三方晶系，高溫下形成硅酸鹽水泥熟料中的A礦晶體，常見的是單斜晶系，固溶較多的MgO。當(dāng)含有Cr2O3時呈綠色。在實(shí)際水泥熟料中，阿利特常以單斜的