1 / 34

波特蘭水泥

波特蘭水泥. 波特蘭水泥是一種水硬性水泥，係由燒窯中的水泥燒塊 ( 含有水硬性矽酸鈣 ) 研磨而成。 1824 年， 英格蘭 的一個砌磚工人約瑟夫艾斯伯汀，首先使用“波特蘭水泥”這個名詞來描述一種取得專利的膠結性產品，這種產品的製造是將黏土、石灰石或白堊的混合物在鍋爐中加熱，直到溫度足夠將二氧化碳去除為止。. 波特蘭水泥. 使用“波特蘭”這個名詞，是因為使用此種水泥所拌製而成的混凝土， 其顏色與英國得塞郡波特蘭島上的天然岩石相似 。

tyrone-munoz
Download Presentation

波特蘭水泥

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 波特蘭水泥 • 波特蘭水泥是一種水硬性水泥，係由燒窯中的水泥燒塊 ( 含有水硬性矽酸鈣 ) 研磨而成。 • 1824年，英格蘭的一個砌磚工人約瑟夫艾斯伯汀，首先使用“波特蘭水泥”這個名詞來描述一種取得專利的膠結性產品，這種產品的製造是將黏土、石灰石或白堊的混合物在鍋爐中加熱，直到溫度足夠將二氧化碳去除為止。

  2. 波特蘭水泥 • 使用“波特蘭”這個名詞，是因為使用此種水泥所拌製而成的混凝土，其顏色與英國得塞郡波特蘭島上的天然岩石相似。 • 英國水泥製造家I. C. Johnson應該是波特蘭水泥的真正發明者。在1845年的時候，他的工廠即開始生產波特蘭水泥，本質上與吾人今日所用的水泥相似。

  3. 製造水泥之原料 • 製造波特蘭水泥之原料，其主要的三種成分為： • 氧化鈣 ( 石灰，CaO ) • 二氧化矽 ( SiO2 ) • 氧化鋁 ( Al2O3 )

  4. 水泥之原料 • 氧化鈣源自於石灰岩或白堊，而二氧化矽和氧化鋁則由黏土、頁岩和鐵鋁氧石獲得。 • 大部分的原料包含少量的氧化鐵、氧化鎂、三氧化硫、鹼金屬和二氧化碳，其中氧化鈣和二氧化矽佔原料成分的百分比分別約為60 % 和20 %，氧化鐵和氧化鋁約佔10 %。 • 鐵礦也作為助熔劑使用，可降低水泥燒塊的溫度。

  5. 水泥之製造 • 水泥係將石灰質原料( CaCO3 )及黏土質原料( SiO2+Al2O3+Fe2O3 ) 按化學成分及欲製成水泥品種決定配料比例，經研磨、燒結再加石膏研磨致所須細度而成。 • 製造水泥典型原料比例 • CaO=63.0%，SiO2=22.0%，Al2O3=6.0% • MgO=2.6%，Fe2O3= 2.5%，SO3=2.0% • K2O= 0.6%，Na2O= 0.3%，CO2，H2O

  6. C-A-S三相平衡圖 SiO2 CaO+MgO Al2O3+ Fe2O3

  7. 水泥製造流程

  8. 水泥製造流程

  9. 水泥研磨混合工法 • 濕式法(Wet Process) • 水泥原料研磨時加水混合成灰泥漿較常用；易於輸送進入旋轉窯鍛燒需耗用較高能量使灰漿中水分汽化。 • 乾式法(Dry Process) • 將壓碎之原料以球磨機研磨成可通過200號篩的粉末狀。 • 將磨細之原料粉末直接輸入窯內鍛燒。

  10. 進料口 黏土分解 廢氣口 石灰分解 混合物形成 熔質形成 C2S形成 C3S形成 熱源 去水區 鍛燒區 熟料區 冷卻區 乾式法燒結製程 在乾製過程中，將混合物倒入轉窯中，並在乾燥狀態加熱，此可節省燃料的消耗和用水，不過此製程之灰塵較多。雖然溼製法通常較乾製法有效率，但需要較多的燃料故較不經濟。

  11. 水泥之化學組成 • 矽酸三鈣(Tri-calcium Silicate) • 3CaO.SiO2簡寫C3S；重量比=50% • 矽酸二鈣(Di-calcium Silicate) • 2CaO.SiO2簡寫C2S；重量比=25% • 鋁酸三鈣(Tri-calcium Aluminate) • 3CaO.Al2O3簡寫C3A；重量比=12% • 鋁鐵酸四鈣(Tetra-calcium Aluminoferrite) • 4CaO.Al2O3.Fe2O3簡寫C4AF；重量比=8% • 硫酸鈣(Calcium Sulfate Dihydrate;Gypsum) • CaSO4.2H2O簡寫CSH2；重量比=3.5%

  12. 水泥的成分(ASTM)

  13. 水泥組成物計算 A:Al2O3 F:Fe2O3 • 柏格計算(Bogue Calculation ASTM C150) Case A: Case B:

  14. 水泥組成物性質 • 水泥水化組成物特性 • C4AF水化速率並無定量資料；但較不含石膏(CSH2)時為快

  15. 組成物對水泥強度影響 • C3S含量愈多，則早期強度愈高 • 後期(約180日) 則C2S多強度高 • C3A水化作用快 • 第一天強度為C3A之表現

  16. 組成物對水泥強度影響

  17. 不純物對水泥的影響 • 游離石灰(CaO) • 成因：原料成分配合不當或鍛燒不完全降低水泥之強度、耐久性及水密性。 • 游離石灰含量愈少愈好；CaO<0.5% 。 • 石膏(CaSO4.2H2O)→鈣釩石(C6AS3H32) • 水泥熟料添加 2~ 4%石膏研磨，可延緩氧化鋁水化作用，以延長凝結時間。 • 石膏太少凝結時間縮短；太多因無水硫酸SO3作用造成體積膨脹 (Bulk expansion) 而乾縮增大、強度降低。

  18. 不純物對水泥的影響 • 鹼性氧化物(K2O&Na2O) • 提高水泥早期強度；降低長期強度。 • 易造成鹼骨材反應(Alkali-reaction Aggregate) • K2O&Na2O與帶有SiO2、Al2O3之活性骨材作用產生一吸水不放水之半透明膜狀類似水玻璃物質；因其吸水不排，造成過度膨脹而使骨材失去完整性致混凝土破裂。 • K2O+Na2O < 0.6% • 氧化鎂(MgO) • 含量太高則水泥健性不佳；MgO < 6% 。

  19. 水泥的分類 • 第一類(Type I )：普通水泥 • 用於一般無特殊性質要求的營建工程。 • 第二類(Type II )：改良水泥 • 放熱速率慢；適宜大體積灌漿。 • 可抵抗中度硫酸鹽之侵害。 • 第三類(Type III)：早強水泥 • 早期強度高；適用於快速拆模及寒中混凝土。 • 第四類(Type IV)：低熱水泥 • 水化熱低、放熱緩慢；適宜特大巨積混凝土。 • 第五類(Type V )：抗硫水泥 • 避免CaO與硫酸鹽反應成硫鋁酸鈣而體積膨脹。

  20. 水泥細度 • 水泥的細度係指水泥顆粒的大小，對水泥水化過程的行為影響甚大。 • 細度可由通過200號篩 ( 75 μm ) 的百分比而定，例如，普通波特蘭水泥約有80 % 通過此號篩。 水泥細度試驗

  21. 水泥的比表面積 • 另一種量測水泥細度的方法為測量水泥的比表面積，或單位重量的總表面積，單位為m2/kg，如ASTM C115 Wagner濁度計法或ASTM C204布蘭氏氣透儀法。 • 在氣透儀法的試驗中，量測一定空氣通過一定氣孔率水泥層的流動時間，即可依公式換算求得水泥的比表面積。

  22. 水泥細度對其性質的影響 • 細度主要影響水泥的水化反應，水化作用速度隨著細度的增加而增加，也因而增加強度發展速率與水化熱。例如，水泥的細度由200 m2/kg增加到300 m2/kg，可使水泥砂漿7天的強度由25.5 MPa 增加到29.7 MPa，強度大約增長了16 %。 • 但90天之後，由細度所造成的強度成長是可忽略的。 • 細度可減少水泥的泌水量，但卻需要更多的水量來維持相同的工作性。

  23. 水泥細度 • 雖然較細的水泥擁有較高的早期強度及較好的工作性 ( 在低水泥量的配比中 )，但卻會產生額外的裂縫，造成較低的抗凍融性。 • 第III型水泥是所有水泥中最細的。一般而言，水泥製造廠生產出的各種水泥都會比ASTM建議的細度 ( 280 m2/kg ) 來得細。 • 近年來，水泥的細度已經愈來愈細，1935年對水泥細度的最低要求為150 m2/kg，而今天所生產的第I型水泥，其細度約為330～420 m2/kg之間。

  24. 水泥強度 • 「水泥的強度」這個名詞可能有些誤導，因為它是由量測水泥砂漿的抗壓強度而得，並非指水泥的強度而言。

  25. 水泥強度試驗 • 通常是以1份水泥、2.75份標準砂及0.485份水混合( 輸氣水泥則為0.46份的水 ) 之重量比例，製作50 mm立方的水泥砂漿試體，並於3、7、28天時進行抗壓強度試驗。 • 如此所得之抗壓強度並不代表水泥或水泥砂漿的基本性質，因其強度可能隨砂漿的配比或試體的大小而異。

  26. 水泥強度之標準 • 在ASTM C109中提到，砂漿的抗壓強可提供一個強度的相對比較值。換言之，若在水泥用量不變的條件下，使用高強度水泥可增進混凝土的整體強度。 • ASTM規定： • 第I型水泥3天的強度需大於12.4 MPa，7天的強度需大於19.3 MPa。 • 第II型水泥3天的強度需大於10.3 MPa，7天的強度需大於17.2 MPa。 • 第III型水泥3天的強度需大於24.1 MPa。

  27. 水泥強度的成長

  28. 水泥強度的成長

  29. 費開氏儀 水泥的正常稠度 • 正常稠度可用來建立水泥的凝結特性，係利用費開氏儀以300磅的壓力將10 mm直徑的針來進行試驗。 • 如果測針能在30秒內，由水泥漿表面貫入10±1 mm，則稱此水泥漿擁有正常稠度；則此時的水量以水泥乾重的百分比表示，即正常稠度的水灰比。

  30. 如何選用水泥 • 混凝土性質：工作性、強度、耐久性 • 水泥性質：物理性質、化學性質 • 技術能力、人力 • 設備特殊要求 • 結構物緊迫性 • 施工速度 • 施工環境 • 成本經濟性

More Related