《土木工程材料》PPT課件.ppt

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緒論 一 土木工程材料的定義1 廣義 指建造建筑物和構(gòu)筑物的所有材料 包括使用的各種原材料 半成品 成品等的總稱 如粘土 生石灰 混凝土等 2 狹義 指直接構(gòu)成建筑物和構(gòu)筑物實體的材料 如混凝土 水泥 鋼筋 粘土磚 玻璃等 兩個基本要求 2 在其使用過程中 能抵御周圍環(huán)境的影響與有害介質(zhì)的侵蝕 保證建筑物和構(gòu)筑物的合理使用壽命 同時也不能對周圍環(huán)境產(chǎn)生危害 1 滿足建筑物和構(gòu)筑物本身的技術(shù)性能要求 保證能正常使用 二 土木工程材料的分類 緒論 緒論 緒論 三 土木工程材料的技術(shù)標準1 標準 對某項技術(shù)實行統(tǒng)一的執(zhí)行要求 2 標準的分類 一 我國的土木工程材料技術(shù)標準 1 國家標準強制性標準代號GB 推薦性標準代號GB T 它表示也可以執(zhí)行其他標準 是非強制性的 2 行業(yè)標準建筑工程行業(yè)標準代號JG 土木工程材料行業(yè)標準代號JC 3 地方標準 DB 和企業(yè)標準 QB 二 國際標準及其他國家標準 團體標準和公司標準 指國際上有影響的團體和公司的標準 如美國材料與實驗協(xié)會標準 ASTM 等 區(qū)域性標準 如德國工業(yè)標準 DIN 等 國際標準化組織標準 代號ISO 緒論 例 國家標準 強制性 鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋 GB1499 1998建筑行業(yè)標準 推薦性 建筑石灰 JC T479 92GB 強制性國家標準代號1499 標準發(fā)布順序號1988 標準發(fā)布年代其他標準只是前面的代號變 表示方式均與例子中表示一樣 緒論 硅酸鹽水泥各齡期的強度要求 GB175 92 四 土木工程材料的發(fā)展及發(fā)展趨勢1 土木工程材料的發(fā)展 隨生產(chǎn)力發(fā)展而發(fā)展原始時代 天然材料 木材 巖石 竹 粘土石器 鐵器時代 金字塔 2000 3000BC 石材 石灰 石膏萬里長城 200BC 條石 大磚 石灰砂漿布達拉宮 石材 石灰砂漿18世紀中葉 鋼材 水泥19世紀 鋼筋混凝土 1890 1892 中國 1898 緒論 20世紀 預(yù)應(yīng)力混凝土 高分子材料21世紀 輕質(zhì) 高強 節(jié)能 高性能綠色建材 2 土木工程材料的發(fā)展趨勢 1 輕質(zhì) 高強 2 發(fā)展多功能材料 3 廉價 低耗能 4 由單一材料向復(fù)合材料及制品發(fā)展 5 擴大裝配式預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn) 6 用工農(nóng)業(yè)廢料 廢渣等代替自然資源為原料 向環(huán)保方向發(fā)展 7 發(fā)展更多花色品種的裝飾材料 緒論 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 材料的基本性質(zhì) 是指材料處于不同的使用條件和使用環(huán)境時 通常必須考慮的最基本的 共有的性質(zhì) 因為土木工程材料所處建 構(gòu) 筑物的部位不同 使用環(huán)境不同 人們對材料的使用功能要求不同 所起的作用就不同 要求的性質(zhì)也就有所不同 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 1材料的物理狀態(tài)參數(shù) 一 材料的密度 表觀密度及體積密度 1 密度 m 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量V 材料在絕對密實狀態(tài)下的體積 測定辦法 1 測質(zhì)量 烘干 烘箱 稱量 天平 2 測體積 a 外觀規(guī)則的材料 直接用游標卡尺測量尺寸求體積 如鋼材 玻璃等 b 外觀不規(guī)則的堅硬顆粒 如砂 石等 將其磨成細粉后 可由排水法測得 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 表觀密度的測定 質(zhì)量測定用天平體積測定可采用排水法 2 表觀密度 材料的質(zhì)量 材料在自然狀態(tài)下的表觀體積 注意 1 Vb V V閉孔2 表觀密度須注明含水狀態(tài) 常是一個范圍內(nèi)的值 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 3 體積密度 材料的質(zhì)量 材料在自然狀態(tài)下的體積 注意 1 V0 V V閉孔 V開孔 體積密度的測定 1 外形規(guī)則的材料 如磚 可直接測量體積得到 2 外形不規(guī)則的砂石等 可采用封臘排水法測定體積 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 二 材料的密實度與孔隙率 1 密實度 2 孔隙率 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 孔隙大小 孔隙狀態(tài) 孔徑 0 01 極細孔隙孔徑 1 0 細小孔隙孔徑 1 0 粗大孔隙 封閉孔隙指常壓下吸不到水 當水壓太大時可以通過材料內(nèi)部的毛細通道進入其中 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 三 散粒材料 m 材料的質(zhì)量 材料的堆積體積 1 堆積密度 2 填充率 3 空隙率 空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算含砂率的依據(jù) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 表1 2常用土木工程材料的密度 表觀密度 堆積密度和孔隙率 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 例題 已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24 此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40cm3 質(zhì)量為85 50g 吸水飽和后的質(zhì)量為89 77g 烘干后的質(zhì)量為82 30g 試求該材料的密度 表觀密度 開口孔隙率 閉口孔隙率 解 密度 干質(zhì)量 密實狀態(tài)下的體積 82 30 40 1 0 24 2 7g cm3開口孔隙率 開口孔隙的體積 自然狀態(tài)下的體積 89 77 82 3 1 40 0 187閉口孔隙率 孔隙率 開口孔隙率 0 24 0 187 0 053表觀密度 干質(zhì)量 表觀體積 82 3 40 1 0 187 2 53 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 2材料的力學(xué)性質(zhì) 一 材料的變形性質(zhì) 1 材料的彈性變形和塑性變形 1 彈性變形 材料在外力作用下產(chǎn)生變形 當外力取消后 能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性 這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形 或瞬時變形 材料的力學(xué)性質(zhì) 指材料在外力作用下所引起的變化的性質(zhì) 例 鋼筋受力變形 2 塑性變形 在外力作用下材料產(chǎn)生變形 如果取消外力 仍保持變形后的形狀和尺寸 并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性 這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形 或永久變形 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 2 脆性和韌性1 脆性 當外力達到一定限度后 材料突然破壞 而破壞時并無明顯的塑性變形的性質(zhì) 2 韌性 沖擊韌性 在沖擊 震動荷載作用下 材料能夠吸收較大的能量 同時也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì) 脆性材料的抗壓強度比其抗拉強度往往要高很多倍 它對承受震動作用和抵抗沖擊荷載是不利的 在建筑工程中 對于要求承受沖擊荷載和有抗震要求的結(jié)構(gòu) 如吊車梁 橋梁 路面等所用的材料 均應(yīng)具有較高的韌性 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 二 強度 強度等級和比強度1 強度 在外力作用下不破壞時能承受的最大應(yīng)力稱為強度 根據(jù)外力作用方式的不同 材料的強度有抗壓強度 抗拉強度 抗彎強度 或抗折強度 及抗剪強度等形式 抗壓 抗拉 抗折 抗剪 1 抗壓強度 抗拉強度 抗剪強度計算公式 2 抗彎強度 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 2 強度等級 大多數(shù)土木工程材料根據(jù)其極限強度的大小 劃分成若干不同等級 即強度等級 將土木工程材料劃分若干標號 對掌握材料性質(zhì) 合理選用材料 正確進行設(shè)計和控制工程質(zhì)量都是非常重要的 塑性和韌性材料一般按照材料的抗拉極限強度進行分級 如鋼材分為Q195 215 235 255 275等 脆性材料一般按照材料的極限抗壓強度進行分級的 混凝土強度等級 C10 C20 C25 C30 C35 C40 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 3 比強度 材料強度與其表觀密度之比 是衡量材料是否輕質(zhì) 高強的指標 鋼材 木材和混凝土的強度比較 可知 木材是輕質(zhì)高強的高效能材料 而普通混凝土為質(zhì)量大而強度較低的材料 所以努力促進普通混凝土這一當代最重要的結(jié)構(gòu)材料向輕質(zhì) 高強方向發(fā)展 是一項十分重要的工作 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 三 材料的硬度和耐磨性 1 硬度 材料抵抗其他物體壓入或刻劃的能力稱為硬度 即受壓時抵抗局部塑性變形的能力 測定法 金屬材料等的硬度常用壓入法測定 如布氏硬度法 是以單位壓痕面積上所受的壓力來表示 陶瓷等材料常用刻劃法測定 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 2 耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力 常用耐磨率表示 道路路面 工業(yè)地面 踏步 臺階等受磨損的部位 選擇材料需考慮其耐磨性 耐磨率 磨前質(zhì)量 磨后質(zhì)量 試件受磨面積 一般硬度越大耐磨性越好 工程上也常用硬度來換算出材料的耐磨性 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 3材料與水有關(guān)的性質(zhì) 一 材料的親水性與憎水性 材料與水接觸時由于水在固體表面潤濕狀態(tài)不同 表現(xiàn)為親水與憎水兩種不同的性質(zhì) 用潤濕角判斷 潤濕角 親水性材料有 磚 混凝土砌塊等 憎水性材料有 瀝青 石蠟和塑料等 常用做防水 防潮材料 90o 180o憎水材料 90o親水材料 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 二 材料的吸水性與吸濕性 1 吸水性 材料在水中吸收水分的性質(zhì) 質(zhì)量吸水率 體積吸水率 各種材料的吸水率相差很大 如花崗等致密巖石的吸水率 質(zhì)量吸水率 僅為0 5 0 7 普通混凝土為2 3 粘土磚為8 20 而木材或其他輕質(zhì)材料的吸水率則常大于100 mb 吸水飽和后質(zhì)量mg 干燥狀態(tài)下質(zhì)量V0 干燥時自然體積 干燥時體積密度 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 2 吸濕性 材料在空氣中吸收水的性質(zhì) 含水率 吸濕作用一般是可逆的 也就是說材料既可吸收空氣中的水分 又可向空氣中釋放水分 潮濕材料在干燥的空氣中會放出水分 此稱還濕性 含水率 ms 吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量mg 干燥狀態(tài)下質(zhì)量 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 平衡含水率 材料中所含水分與空氣濕度達到平衡時的含水率 干燥的材料 吸收空氣中的水分 潮濕的材料 平衡含水率 釋放水分 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 三 耐水性 材料長期處于水的作用下不破壞 其強度也不嚴重降低的性質(zhì) 用軟化系數(shù)表示 四 抗?jié)B性 材料抵抗壓力水或其他液體滲透的性質(zhì) 軟化系數(shù) 材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度 fg 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度 軟化系數(shù) 0 85的材料 認為是耐水的材 混凝土 砂漿等的抗?jié)B性用抗?jié)B等級表示 例如 P4 P6 P8分別表示材料能承受0 4 0 6 0 8MPa的水壓而不透水 抗?jié)B系數(shù)越小 抗?jié)B等級越高抗?jié)B性越好 對地下建筑 水工建筑物 壓力管等 要求材料具有一定的抗?jié)B性 抗?jié)B系數(shù) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 4材料的耐久性 一 耐久性的概念 材料在使用過程中 能長期抵抗各種環(huán)境因素作用而不破壞 且能保持原有性質(zhì)的性能 材料在使用過程中會受到各種外力的作用 還受到環(huán)境中各種自然因素的破壞作用如物理作用 化學(xué)作用 生物作用 不同材料所處的工作環(huán)境不同 耐久性包含的內(nèi)容不同 所以 要提高材料的耐久性 應(yīng)根據(jù)材料種類特點即建筑物所處的環(huán)境條件進行具體分析 選擇正確的材料 抗凍性耐久性是一個綜合性質(zhì) 抗?jié)B性抗化學(xué)侵蝕性抗碳化性能等等 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 例 圖為莫大樓的外表面 從中可以看見墻壁發(fā)黑 在有些地方可見白色流跡線 還有凸凹不平的現(xiàn)象是分析其原因 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 5材料的熱工性質(zhì) 了解 一 導(dǎo)熱性 三 熱容量 指材料在溫度變化時吸收和放出熱量的能力 二 比熱 熱容量高的材料 能對室內(nèi)溫度起調(diào)節(jié)作用 導(dǎo)熱系數(shù)越小 材料的保溫隔熱性能越好 導(dǎo)熱系數(shù) 1kg材料溫度升高 或降低 1K時所吸收或放出的熱量 用C表示 材料兩側(cè)有溫差時熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 四 材料的溫度變形性 式中 材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù) 線膨脹或線收縮量 mm或cm 材料升 降 溫前后的溫度差 L 材料原來的長度 或 線膨脹系數(shù) 材料的溫度變形是指溫度升高或降低時材料的體積變化 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 6材料的裝飾性能 了解 一 裝飾材料的基本要求1 顏色2 光澤3 質(zhì)感4 表面組織及形狀尺寸二 裝飾材料的選用原則1 滿足使用功能2 滿足裝飾效果3 材料的安全性4 有利于人的身心健康5 合理的耐久性6 經(jīng)濟性原則7 便于施工 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 1 7材料的組成 結(jié)構(gòu)和構(gòu)造 了解 一 材料的組成 化學(xué)組成 是指構(gòu)成材料的化學(xué)成分 不同化學(xué)成分組成的材料其性質(zhì)不同 礦物組成 是指元素組成相同 單分子團形成形式各異的現(xiàn)象 材料的化學(xué)組成不同 則材料的礦物組成就不同 材料的化學(xué)組成相同 可以有不同的礦物組成 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 二 材料的結(jié)構(gòu) 1 宏觀結(jié)構(gòu) 指用肉眼或放大鏡能分辨的粗大組織 其尺寸在10 3m級以上 2 亞微觀結(jié)構(gòu) 顯微或細觀結(jié)構(gòu) 指用光學(xué)顯微鏡所看到的結(jié)構(gòu) 其尺寸范圍在10 3 10 6m 3 微觀結(jié)構(gòu) 指通過用電子顯微鏡 X 射線衍射儀等手段來研究的原子級或分子級結(jié)構(gòu) 尺寸范圍在10 6 10 10m 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 宏觀結(jié)構(gòu) 1 散粒結(jié)構(gòu)由單獨的顆粒組成 2 聚集結(jié)構(gòu)材料中的顆粒通過膠結(jié)材料彼此牢固地結(jié)合在一起 3 多孔結(jié)構(gòu)材料中含有大量的 大的 或微小的均勻分布的孔隙 4 致密結(jié)構(gòu)材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的 5 纖維結(jié)構(gòu)是木材 玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu) 6 層狀結(jié)構(gòu)是板材常見的結(jié)構(gòu) 大理石 材料的宏觀結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的主要特征 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 習(xí)題 1 同種材料 如孔隙率越大 則材料的強度越 保溫性越 吸水率越 2 軟化系數(shù)表明材料的 A 抗?jié)B性B 抗凍性C 耐水性D 吸濕性3 新建的房屋保暖性差 到冬季更甚 這是為什么 提示 從導(dǎo)熱系數(shù)的影響因素考慮 4 破碎的巖石試件經(jīng)完全干燥后 其質(zhì)量為482g 將放入盛有水的量筒中 經(jīng)一定時間石子吸水飽和后 量筒的水面由原來的452cm3上升至630cm3 取出石子 擦干表面水分后稱得質(zhì)量為487g 試求該巖石的表觀密度 吸水率 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 第一章土木工程材料的基本性質(zhì) 解 1 體積密度 2487 1462 8 1 7g cm3孔隙率 37 V孔 1462 8 100 37 故孔的體積 V孔 541 236cm3 求絕對密實體積 V Vo V孔 1462 8 541 236 921 6cm32 求密度 2487 921 6 2 7g cm33 求含水率 W m2 m1 m1 100 2984 2487 2487 100 20 5 燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm 115mm 53mm 已知其孔隙率為37 干燥質(zhì)量為2487g 浸水飽和后質(zhì)量為2984g 試求該磚的絕對密實體積 密度 吸水率 第二章氣硬性膠凝材料 一 膠凝材料的定義經(jīng)過一系列的物理和化學(xué)變化 能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化 將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來 形成為一個整體的材料 二 膠凝材料的分類 膠凝材料 無機膠凝材料 有機膠凝材料 氣硬性膠凝材料 水硬性膠凝材料 第一節(jié)緒論 無機膠凝材料則以無機化合物為基本成分 絕大多數(shù)的無機化合物可以歸入氧化物 酸 堿 鹽四大類 有機膠凝材料以天然的或合成的有機高分子化合物為基本成分 常用的有瀝青 各種合成樹脂等 第二章氣硬性膠凝材料 1 氣硬性膠凝材料 只能在空氣中 干燥條件下 硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料 如石灰 石膏 水玻璃 2 水硬性膠凝材料 既能在地上或空氣中硬化 又能在水中或地下硬化并保持和發(fā)展其強度的膠凝材料 如水泥 在土木工程材料中 膠凝材料是基本材料之一 通過它的膠結(jié)作用可配制出各種混凝土及建筑制品 衍生出許多新型材料 不同膠凝材料衍生出材料及制品將會有不同的性質(zhì) 第二章氣硬性膠凝材料 第二節(jié)石灰 一 石灰的原料及生產(chǎn) 一 原料 以碳酸鈣為主要成分的天然巖石 常用的有石灰石 白云石 貝殼等 二 生產(chǎn)工藝 欠火石灰過火石灰正火石灰 為了加速分解過程 煅燒溫度常提高至1000 1100 左右 900 1000 三 石灰的另一來源是利用化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品 如 用電石 碳化鈣 制取乙炔時的電石渣 Ca OH 2 CaCO3CaO CO2 石灰?guī)r 生石灰 第二章氣硬性膠凝材料 二 石灰的熟化 消化 工地稱為 淋灰 一 石灰熟化原理 注意 1 熟化反應(yīng)是放熱反應(yīng)2 熟化反應(yīng)過程體積膨脹1 2 5倍 二 石灰的陳伏 過火石灰熟化較慢 當石灰已經(jīng)硬化后才開始熟化 引起隆起和開裂 為了消除過火石灰的危害 石灰漿應(yīng)在儲灰池中存放兩周以上 使未曾熟化的石灰顆粒充分熟化 這一過程叫做 陳伏 CaO H2O Ca OH 2十64 9 103J 第二章氣硬性膠凝材料 三 石灰的熟化方法及用途 按石灰用途 我國工地上熟化石灰的方法有兩種 消石灰漿法和消石灰粉法 淋灰法和化灰法 1 用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹灰砂漿時 需將生石灰加水熟化成消石灰漿 生石灰在化灰池中熟化后 通過篩網(wǎng)流入儲灰坑儲存兩周以上 2 用于拌制石灰土 石灰 粘土 三合土 石灰 粘土 砂石或爐渣等 時 將生石灰加水熟化成消石灰粉 現(xiàn)在多用機械方法在工廠中將生石灰熟化成消石灰粉 在工地調(diào)水使用 三 石灰的硬化 一 干燥硬化漿體中大量水分蒸發(fā) 但尚留一部分游離水 水表面張力將石灰粒子緊密連接到一起 具有一定的強度 第二章氣硬性膠凝材料 二 結(jié)晶硬化Ca OH 2從飽和溶液中析出 逐漸由膠體轉(zhuǎn)變成晶體的過程 主要作用力為分子力 晶體互相交叉連生 從而提高強度 三 碳化硬化Ca OH 2與空氣中的CO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 形成CaCO3使石灰的強度逐漸提高 四 石灰的品種1 按石灰中的氧化鎂含量的高低分2 按成品的加工方法分塊狀生石灰 磨細生石灰粉 消石灰粉 石灰膏 石灰乳等 第二章氣硬性膠凝材料 石灰石 塊狀生石灰 熟石灰粉 生石灰粉 石灰膏 石灰乳 第二章氣硬性膠凝材料 五 石灰的技術(shù)標準建筑生石灰 建筑生石灰粉 建筑消石灰粉按有效CaO MgO及雜質(zhì)的含量 可分為優(yōu)等品 一等品和合格品三個等級 具體指標見表2 1 2 3 六 石灰的應(yīng)用及儲存 一 石灰的特點1 良好的保水性 熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細小 比表面積 材料的總表面積與其質(zhì)量的比值 很大 使得氫氧化鈣顆粒表面吸附有一層較厚的水膜 即石灰的保水性好 2 生石灰水化時水化熱大 體積增大 3 凝結(jié)硬化慢 強度低 表2 1建筑生石灰的技術(shù)指標 第二章氣硬性膠凝材料 表2 2建筑生石灰粉的技術(shù)要求 第二章氣硬性膠凝材料 表2 3建筑消石灰粉的技術(shù)要求 第二章氣硬性膠凝材料 第二章氣硬性膠凝材料 4 硬化后體積收縮大 易開裂 5 耐水性差 6 化學(xué)穩(wěn)定性差 二 石灰的應(yīng)用1 配制石灰砂漿和石灰乳涂料石灰砂漿由石灰膏和砂 水拌合而成 可用作內(nèi)墻 頂棚的抹面 石灰乳由石灰膏稀釋而成 常用作內(nèi)墻和頂棚的粉刷涂料 2 配制灰土和三合土灰土 熟石灰粉 粘土 三合土 熟石灰粉 粘土 砂 石或爐渣等填料 三七灰土 四六灰土 可廣泛用作建筑物的基礎(chǔ) 路面或地面的墊層 第二章氣硬性膠凝材料 例既然石灰不耐水 為什么由它配制的灰土或三合土卻可以用于基礎(chǔ)的墊層 道路的基層等潮濕部位 解 1 石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的 加適量的水充分拌合后 經(jīng)碾壓或夯實 在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng) 生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣 所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高 適于在潮濕環(huán)境中使用 2 再者 由于石灰的可塑性好 與粘土等拌合后經(jīng)壓實或夯實 使灰土或三合土的密實度大大提高 降低了孔隙率 使水的侵入大為減少 因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層 道路的基層等潮濕部位 第二章氣硬性膠凝材料 3 制作碳化石灰板碳化石灰板是將磨細生石灰 纖維狀填料 如玻璃纖維 或輕質(zhì)骨料 如礦渣 攪拌 成型 然后經(jīng)人工碳化而成的一種輕質(zhì)板材 適宜作非承重內(nèi)墻板 天花板等 4 制作硅酸鹽制品磨細生石灰或消石灰粉與砂或?；郀t礦渣 爐渣 粉煤灰等硅質(zhì)材料經(jīng)配料 混合 成型 再經(jīng)常壓或高壓蒸汽養(yǎng)護 就可制得密實或多孔的硅酸鹽制品 如灰砂磚 粉煤灰磚及砌塊 加氣混凝土砌塊等 第二章氣硬性膠凝材料 三 石灰的儲存1 生石灰儲存時間不宜過長 一般不超過一個月 作到 隨到隨化 2 生石灰不得與易燃 易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸 3 熟石灰在使用前必須陳伏15d以上 以防止過火石灰對建筑物產(chǎn)生的危害 工程實例某工地要使用一種生石灰粉 現(xiàn)取試樣 應(yīng)如何判該石灰的品質(zhì) 1 檢測石灰中CaO和MgO的含量 細度 2 根據(jù)MgO含量 判定該石灰的類別 屬鈣質(zhì) 鎂質(zhì)石灰 3 查表判定該石灰的等級 第二章氣硬性膠凝材料 第三節(jié)石膏 一 建筑石膏的原料及生產(chǎn) 天然的原材料 一 原材料 化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品 天然的二水石膏 軟石膏 磷石膏和鹽田石膏 二 生產(chǎn)過程 第二章氣硬性膠凝材料 天然石膏 建筑石膏 第二章氣硬性膠凝材料 二 建筑石膏的水化與硬化建筑石膏 半水石膏 重新水化放熱生成二水石膏的化合反應(yīng)過程 建筑石膏凝結(jié)過程 是一個溶解 反應(yīng) 沉淀 結(jié)晶的過程 硬化過程則是二水石膏晶體之間 結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)的形成過程 建筑石膏凝結(jié)硬化很快 一般初凝不小于6分鐘 終凝不超過30分鐘 三 建筑石膏的技術(shù)性質(zhì) 第二章氣硬性膠凝材料 一 技術(shù)指標建筑石膏色白 密度2 60 2 75g cm3 堆積密度800 1000kg cm3 根據(jù)國標 建筑石膏 的規(guī)定 按其凝結(jié)時間 細度及強度指標分為三級 優(yōu)等 一等和合格 表2 4建筑石膏的技術(shù)要求 GB9776 88 第二章氣硬性膠凝材料 二 技術(shù)特性1 強度低 2 凝結(jié)硬化快 初凝 6分 終凝 30分 3 孔隙率大 50 60 熱導(dǎo)率小 0 121 0 205W m k 4 凝結(jié)時體積產(chǎn)生微膨脹 0 05 0 15 5 吸濕性強 耐水性差 軟化系數(shù)為0 2 0 3 6 具有較好的防火性能 7 加工性能好 8 隔熱 吸聲性良好 9 具有一定的調(diào)溫 調(diào)濕性 四 建筑石膏的應(yīng)用1 室內(nèi)抹灰與粉刷 2 生產(chǎn)建筑石膏制品3 生產(chǎn)水泥時作為緩凝劑加入水泥中 紙面石膏板 第二章氣硬性膠凝材料 裝飾石膏板 吸聲用穿孔石膏板 第二章氣硬性膠凝材料 五 高強石膏 1 高強石膏特點由于高強石膏晶體較粗大 比表面積小 1g固體所占有的總表面積 拌制石膏漿時 需水量 需水量約為35 45 比建筑石膏 需水量高達60 70 小 故硬化后有較高的強度 7天的抗壓強度可達15 40MPa 2 高強石膏應(yīng)用 1 強度要求較高的抹灰工程 裝飾制品和石膏板 2 摻入防水劑 可用于濕度較高的環(huán)境 3 做粘結(jié)劑 須加入聚乙烯醇水溶液 其特點是無收縮 第二章氣硬性膠凝材料 第四節(jié)水玻璃 了解 一 水玻璃 泡花堿 的原料及生產(chǎn)是一種堿金屬氣硬性膠凝材料 一 原料石英砂 純堿或含碳酸鈉的原料 二 生產(chǎn)二 水玻璃的硬化液體水玻璃吸收空氣中的二氧化碳 形成無定型硅酸凝膠 并逐漸干燥硬化 速度較慢 具體反應(yīng)式如下 Na2O nSiO2 CO2 mH2O Na2CO3 nSiO2 mH20 1300 1400 Na2CO3 nSiO2Na2O nSiO2 CO2 第二章氣硬性膠凝材料 為了加速水玻璃的硬化 可加熱或摻入12 15 的促硬劑氟硅酸鈉或加熱以加快其硬化 三 水玻璃的性質(zhì)1 粘結(jié)力強2 耐酸性好3 耐熱性好四 水玻璃的用途1 涂刷或浸漬材料 除浸漬石膏之外 因會生成硫酸鈉晶體 體積膨脹 產(chǎn)生破壞 可增加材料的密實度和強度 增強抗風(fēng)化能力 2 加固地基 將水玻璃和氯化鈉溶液交替灌入土壤中 發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 析出硅酸膠體 起到膠結(jié)和填充土壤的作用 并可以阻止水滲入 增加土壤的密實度和強度 3 修補裂縫 堵漏 將水玻璃溶液摻入砂漿或混凝土中 可使其急速凝結(jié)硬化 4 配制耐酸砂漿和耐酸混凝土 5 配制耐熱砂漿和耐熱混凝土 第二章氣硬性膠凝材料 例3 0建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi) 而不適用于室外使用 解建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修 主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì) 1 石膏表面光滑飽滿 顏色潔白 質(zhì)地細膩 具有良好的裝飾性 加入顏料后 可具有各種色彩 建筑石膏在凝結(jié)硬化時產(chǎn)生微膨脹 故其制品的表面較為光滑飽滿 棱角清晰完整 形狀 尺寸準確 細致 裝飾性好 2 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔 故其保溫性 吸聲性好 3 硬化后石膏的主要成分是二水石膏 當受到高溫作用時或遇火后會脫出21 左右的結(jié)晶水 并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕 可有效地阻止火勢的蔓延 具有一定的防火性 第二章氣硬性膠凝材料 4 建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性 故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度 改變室內(nèi)的小氣候 在室外使用建筑石膏制品時 必然要受到雨水冰凍等的作用 而建筑石膏制品的耐水性差 且其吸水率高 抗?jié)B性差 抗凍性差 所以不適用于室外使用 第二章氣硬性膠凝材料 例3 1某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面 數(shù)月后 墻面上出現(xiàn)了許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋 同時在個別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋 試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 解石灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋 引發(fā)的原因很多 但最主要的原因在于石灰在硬化過程中 蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果 墻面上個別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋 是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰 這部分過火石灰在消解 陳伏階段中未完全熟化 以致于在砂漿硬化后 過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化 造成體積膨脹 從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象 石灰砂漿A石灰砂漿B 第三章水泥 概述2 我國水泥工業(yè)的現(xiàn)狀 我國水泥年產(chǎn)量增長圖表 1 水泥 水硬性膠凝材料 9520 18000 36300 81204 138831 56 第三章水泥 第三章水泥 3 水泥的分類 1 按照用途與性能分類 2 按主要水硬性物質(zhì)分類 第三章水泥 3 1硅酸鹽水泥 一 硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 0 5 石灰或?；郀t礦渣 適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料 稱為硅酸鹽水泥 波特蘭水泥 二 硅酸鹽水泥的分類 第三章水泥 一 活性混合材料 常溫下能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化反應(yīng) 生成水硬性的水化產(chǎn)物 并能逐步凝結(jié)硬化產(chǎn)生強度的混合材料 其主要作用是改善水泥的某些性能 還具有調(diào)節(jié)水泥強度標號 降低水化熱 增加產(chǎn)量和降低成本的作用 如粒化高爐礦渣 粉煤灰等 硅 鋁 鐵 鈣 鎂的氧化物 二 非活性混合材料 它們摻入水泥 不與水泥成分起化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)很弱 主要起填充作用 可調(diào)節(jié)水泥強度標號 降低水化熱及增加水泥產(chǎn)量等 如磨細石英砂 石灰石 粘土等 第三章水泥 三 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝 石灰質(zhì)原料CaO 黏土質(zhì)原料SiO2 Al2O3 Fe2O3 校正原料 鐵粉 生料 熟料 石膏 不超過5 的混合材料 按比例 混合磨細 煅燒 1450 水泥 磨細 兩磨一燒 第三章水泥 四 硅酸鹽水泥熟料礦物組成 生料 SiO2 CaO 化合反應(yīng) 800 1450 800 左右 分解反應(yīng) Al2O3 Fe2O3 2CaO SiO2 3CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3 第三章水泥 硅酸鹽水泥熟料礦物組成 在以上的主要熟料礦物中 硅酸三鈣和硅酸二鈣的總含量在70 以上 鋁酸三鈣與鐵鋁酸四鈣的含量在25 左右 故稱為硅酸鹽水泥 第三章水泥 五 硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化 一 水泥的水化反應(yīng) 1 2 C3S 6H2O 3CaO 2SiO2 3H2O 3Ca OH 2 2 2 C2S 4H2O 3CaO 2SiO2 3H2O Ca OH 2 3 C3A 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O 4 C4AF 7H2O 3CaO Al2O3 6H2O CaO Fe2O3 H2O 5 3CaO Al2O3 6H2O 3 CaSO4 2H2O 20H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 第三章水泥 凝結(jié) 水泥加水拌和后 成為可塑的水泥漿 水泥漿逐漸變稠失去塑性 但尚不具有強度的過程 稱為水泥的 凝結(jié) 硬化 隨后產(chǎn)生明顯的強度并逐漸發(fā)展而成為堅硬的人造石 水泥石 這一過程稱為水泥的 硬化 水泥 水 水泥漿 水泥漿失去塑性但無強度 水泥石 凝結(jié)過程 硬化過程 二 水泥的凝結(jié)與硬化 注意 凝結(jié)和硬化是人為地劃分的 實際上是一個連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程 第三章水泥 第三章水泥 水泥凝結(jié)硬化過程示意 1 水泥顆粒2 水份3 凝膠4 晶體5 水泥顆粒的未水化內(nèi)核6 毛細孔 a 分散在水中未水化的水泥顆粒b 在水泥顆粒表面形成水化物膜層c 膜層長大并互相連接 凝結(jié) d 水化物進一步發(fā)展 填充毛細孔 硬化 第三章水泥 三 水泥凝結(jié)硬化的特點1 放熱反應(yīng)2 凝結(jié)硬化速度3 7天內(nèi)較快 大致28天完成基本部分 完成全過程需幾年 甚至幾十年時間 第三章水泥 四 各種熟料礦物單獨與水作用的強度變化 第三章水泥 五 各種熟料礦物單獨與水作用性質(zhì) 第三章水泥 六 影響水泥凝結(jié)硬化的因素1 熟料礦物的組成C3S C2S C3A C4AF的含量不同水泥的性質(zhì)變化很大 C3S C3A含量提高 水泥的凝結(jié)硬化速度加快 早期強度高 同時水化熱也增大 2 水泥的細度水泥顆粒越細 其比表面積越大 水化反應(yīng)越快越充分 早期強度和后期強度都較高 但水泥太細 粉磨能耗大 水泥成本高 第三章水泥 國家標準規(guī)定 硅酸鹽水泥的細度比表面積應(yīng)大于300m2 kg 否則為不合格 3 儲存條件水泥在運輸和貯存過程中應(yīng)做到 1 按標明的標號 類型及出廠日期分別進行貯運 2 防潮 防水 3 散裝水泥應(yīng)分庫存放 袋裝水泥的堆放高度不得超過十袋 50kg 袋 4 應(yīng)先貯先用 5 一般貯存不超過三個月 即使是良好的貯存條件 第三章水泥 較為干燥 水泥也不宜久存 因水泥在存放的過程中會吸收空氣中的水蒸氣和二氧化碳 使水泥喪失膠結(jié)能力 強度下降 超過三個月后的水泥 強度降低10 20 六個月后降低15 30 一年后降低25 40 此時需重新試驗 確定其標號 4 水灰比 水的質(zhì)量 水泥的質(zhì)量拌和水泥漿時 水與水泥的質(zhì)量比 稱為水灰比 水灰比越大 水越多 水泥漿越稀 凝結(jié)硬化和強度發(fā)展越慢 且硬化后的水泥石中的毛細孔含量越多 強度越低 反之 凝結(jié)硬化和強度發(fā)展越快 且強度高 因此 在保證成型質(zhì)量 第三章水泥 的前提下 應(yīng)降低水灰比 以提高水泥石的硬化速度和強度 5 養(yǎng)護的溫 濕度水泥的水化反應(yīng)及凝結(jié)硬化必須在水分充足的條件下進行 環(huán)境濕度大 水分不宜蒸發(fā) 水泥漿中保持有水化所需的足夠水分 上述影響主要表現(xiàn)在水化初期 對后期影響不大 水泥的標準養(yǎng)護條件為 養(yǎng)護溫度為20 3 相對濕度RH 90 的環(huán)境中 6 養(yǎng)護齡期 C3A水化鋁酸鈣石膏水化硫鋁酸鈣 3CaO Al2O3 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O 3 CaSO4 2H2O 20H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 32H2O 問題 1 為什么生產(chǎn)水泥時要加入適量的石膏 隨著養(yǎng)護時間的增加 水泥的水化程度增加 凝膠體數(shù)量增加 毛細孔減少 強度不斷增加 一般在28天之內(nèi)強度發(fā)展較快 28天后顯著減慢 7 石膏的摻量 第三章水泥 第三章水泥 為了調(diào)節(jié) 延緩 水泥凝結(jié)時間通常加入石膏 石膏在水泥硬化中起緩凝劑的作用 純水泥熟料磨細后 與水拌和 凝結(jié)時間很短 因此不便使用 為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間 摻入適量 3 5 的石膏 石膏與凝結(jié)速度最快的鋁酸三鈣作用 生成了難溶的水化硫酸鋁鈣 覆蓋在鋁酸三鈣的周圍 阻止其繼續(xù)快速水化 因而延緩了水泥的凝結(jié)時間 石膏的摻量主要取決于鋁酸三鈣和SO3的含量 過少 起不到緩凝的作用 過多 會引起安定性不良 石膏摻量要適量 第三章水泥 2 仔細觀察 以下是A B兩種硅酸鹽水泥熟料礦物組成百分比含量 請分析A B兩種硅酸鹽水泥的早期強度及水化熱的差別 結(jié)論 A水泥的C3S及C3A含量高 而C3S及C3A的早期強度及水化熱都較高 故A水泥的早期強度與水化熱高于B水泥 第三章水泥 六 常見水泥的技術(shù)要求 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 5 強度 細度 細度是指水泥顆粒的粗細程度 水泥顆粒粒徑一般在0 007 0 2mm范圍內(nèi) 測定方法篩析法 0 080mm的方孔篩 篩余量不得超過10 和比表面積法 單位質(zhì)量的粉末所具有的總表面積 硅酸鹽 普通硅酸鹽水泥 GB175 1999 規(guī)定 硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300 kg 堿含量 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 5 強度 細度 堿含量 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 5 強度 細度 堿含量 標準稠度需水量 為了使水泥凝結(jié)時間 體積安定性等的測定具有準確的可比性 按國家標準規(guī)定 用標準稠度儀測定水泥凈漿達到標準稠度時的用水量 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 5 強度 細度 堿含量 初凝 加水拌和到標稠 凈漿開始失去可塑性所需的時間 終凝 加水拌和到標稠 凈漿完全失去可塑性 并產(chǎn)生強度所需的時間 GB規(guī)定 初凝不小于45min 終凝不遲于390min 初凝不合格者為廢品 終凝不合格者為不合格品 第三章水泥 體積安定性 水泥漿在硬化過程中 體積變化的均勻性能 原因 1 熟料中f CaO f MgO過多 f CaO f MgO過燒 結(jié)構(gòu)致密 熟化慢 硬化后才熟化 體積膨脹開裂 2 石膏過量 硬化后 仍有CaSO4存在 則C3A 水化鋁酸鈣與之反應(yīng) 形成鈣礬石 膨脹開裂 測定方法 沸煮法 雷氏法 試餅法 規(guī)定 f MgO 5 SO3含量礦渣水泥 4 其他水泥 3 5 體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 5 強度 細度 堿含量 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 細度 GB規(guī)定 用水泥膠砂強度測定 試件標準尺寸 40 40 160mm水泥 中國ISO標準砂 水 1 3 0 5 450g 1350g 225ml 按照測定結(jié)果 將硅酸鹽水泥分為42 5 42 5R 52 5 52 5R 62 5 62 5R六個 5 強度 堿含量 膠砂振實臺 水泥膠砂攪拌機 試模 第三章水泥 水泥抗折強度測定 F N 結(jié)果計算評定 每個齡期測定破壞荷載F1 F2 F3 第三章水泥 下壓板 上壓板 水泥抗壓強度測定 結(jié)果計算評定 測定出抗壓破壞荷載F1 F6 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 細度 5 強度 堿含量 硅酸鹽水泥各齡期的強度要求 GB175 1999 注 表中 表示早強型 其它為普通型 第三章水泥 2 標準稠度 3 凝結(jié)時間 4 體積安定性 細度 強度 堿含量 指水泥中的Na2O和K2O的含量 含量過高遇有活性的的骨料易產(chǎn)生堿 骨料反應(yīng) 造成工程危害 國家規(guī)定水泥中的堿含量按Na2O 0 685K2O計算值來表示 若使用活性骨料 則水泥中的堿含量不得大于0 6 或供需雙方協(xié)商 第三章水泥 1 廢品 凡氧化鎂 三氧化硫 安定性 初凝時間中任一項不符合標準規(guī)定的 均為廢品 2 不合格品 凡細度 終凝時間 強度低于規(guī)定指標時稱為不合格品 廢品水泥在工程中嚴禁使用 不合格水泥 通過措施改造成合格水泥 若僅強度低于規(guī)定指標時 可降級使用 八 水泥石的腐蝕與防止 一 水泥石的腐蝕水泥制品在一般使用條件下 具有較好的耐久性 但在某些侵蝕介質(zhì) 如軟水 含酸或鹽的水等 作用下 強度降低甚至造成建筑物結(jié)構(gòu)破壞 這種現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕 七 廢品 不合格品的定義 第三章水泥 軟水腐蝕 亦稱溶出性侵蝕 不含或含較少可溶性鈣 鎂化合物的水 如雨水 雪水 蒸餾水 工廠冷凝水及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水等都屬于軟水Ca OH 2 Ca HCO3 2 2CaCO3 2H2O溶析自動填實 鹽類腐蝕 酸類腐蝕 強堿腐蝕 1 硫酸鹽的腐蝕 膨脹型破壞 水泥桿菌4CaO Al2O3 12H2O 3CaSO4 20H2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O Ca OH 22 氯鹽同水泥石中的水化鋁酸鈣反映生成膨脹復(fù)鹽2 鎂鹽的腐蝕 海水及地下水 MgSO4 Ca OH 2 2H2O CaSO4 2H2O Mg OH 2MgCl2 Ca OH 2 CaCl2 Mg OH 2 1 碳酸腐蝕 工業(yè)水和地下水 Ca OH 2 CO2 H2O CaCO3 2H2OCaCO3 CO2 H2O CaH CO3 22 一般酸的腐蝕 工業(yè)廢水 地下水 沼澤水 2HCl Ca OH 2 CaCl2 2H2OH2SO4 Ca OH 2 CaSO4 2H2O 3CaO Al2O3 6NaOH 3NaO Al2O3 3Ca OH 2生成的NaO Al2O3與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉 碳酸鈉在水泥石中結(jié)晶使水泥石膨脹 引起水泥石疏松開裂 第三章水泥 三 水泥石腐蝕的防止 1 根據(jù)環(huán)境 合理選擇水泥品種 2 提高水泥石的密實度 3 加做保護層 加不透水的瀝青層 二 硅酸鹽水泥石腐蝕的原因 1 水泥石內(nèi)含有易引起腐蝕的成分氫氧化鈣和水化鋁酸鈣等2 水泥石本身不密實3 外界有腐蝕的介質(zhì)存在 第三章水泥 九 硅酸鹽水泥的特點1 硬化快 早期強度高 適用于早期強度要求高 凝結(jié)快 冬季施工的工程 2 水化熱大 干縮性小 如無可靠的降溫措施 不宜用于大體積混凝土工程 3 耐凍性好 硬化后的水泥石密度大 宜用于嚴寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程 4 耐侵蝕性與耐軟水侵蝕性差 5 耐熱性差 硅酸鹽水泥石在250 時水化物開始脫水 水泥是強度下降 因此不得用于耐熱混凝土工程 第三章水泥 例題 擋墻開裂與水泥的選用現(xiàn)象 某大體積的混凝土工程 澆注兩周后拆模 發(fā)現(xiàn)擋墻有多道貫穿型的縱向裂縫 該工程使用某立窯水泥廠生產(chǎn)42 5 型硅酸鹽水泥 其熟料礦物組成如下 分析討論 由于該工程所使用的水泥C3A和C3S含量高 導(dǎo)致該水泥的水化熱高 且在澆注混凝土中 混凝土的整體溫度高 以后混凝土溫度隨環(huán)境溫度下降 混凝土產(chǎn)生冷縮 造成混凝土貫穿型的縱向裂縫 第三章水泥 3 2摻混合材料的硅酸鹽水泥 一 定義 在硅酸鹽水泥熟料中 摻入一定量的混合材料和適量石膏共同磨細的水硬性膠凝材料 二 分類 1 普通硅酸鹽水泥 2 礦渣硅酸鹽水泥 3 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 4 粉煤灰硅酸鹽水泥 5 復(fù)合硅酸鹽水泥 三 水泥混合材料 1 ?；郀t礦渣 2 火山灰質(zhì)混合材料 3 粉煤灰 煉鋼廠冶煉生鐵時的副產(chǎn)品 主要成分 CaO Al2O3 SiO2 具有較高的化學(xué)潛能 但穩(wěn)定性差 主要成分 Al2O3 SiO2 本身不硬化 石灰 水起膠凝作用 火力發(fā)電廠煤粉燃料排出的細顆粒廢渣 主要成分 較多的SiO2 Al2O3和少量的CaO具有較高的活性 天然的人工的 第三章水泥 第三章水泥 四 幾種通用水泥的組成與特點 普通硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料 6 15 混合材料 活性混合材料不得超過15 非活性混合材料最大摻量不得超過水泥的10 摻加量按質(zhì)量百分比計 適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料 成為普通硅酸鹽水泥 簡稱普通水泥 代號P O在應(yīng)用性能方面 普通水泥與硅酸鹽水泥也相似 廣泛應(yīng)用于各種混凝土或鋼筋混凝土工程 是我國主要水泥品種之一 第三章水泥 礦渣水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20 70 ?；郀t礦渣 適量石膏磨細制成的水硬性凝膠材料稱為礦渣硅酸鹽水泥 簡稱礦渣水泥 代號P S 火山灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20 50 火山灰質(zhì)混合材料 適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥 簡稱火山灰水泥 代號P P 粉煤灰水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和20 40 粉煤灰 適量石膏磨細 第三章水泥 制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥 簡稱粉煤灰水泥 代號 復(fù)合水泥凡由硅酸鹽水泥熟料 兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料 適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料 稱為復(fù)合硅酸鹽水泥 簡稱復(fù)合水泥 代號P C 水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于15 但不超過50 第三章水泥 幾種通用水泥的特性 第三章水泥 五 幾種通用水泥的選用 第三章水泥 3 3特種水泥 一 高鋁水泥1 定義 高鋁水泥屬于鋁酸鹽類水泥 它是由鋁礬土和石灰石為原料 經(jīng)高溫熔融煅燒所得的以鋁酸鈣為主要成分的熟料 經(jīng)磨細而得的水硬性膠凝材料 2 高鋁水泥的特點 1 強度發(fā)展迅速 24小時內(nèi)可達到最高強度的80 左右 標號以3d抗壓強度來表示 其28d強度不得低于3d強度指標 2 低溫下 5 10 C 能很好硬化 3 耐腐蝕性好 4 抗礦物水和硫酸鹽的作用能力強 5 放熱大且集中 6 耐高溫好 在1300 C還能保持約53 的強度 7 長期強度及其他性能有下降的趨勢 3 高鋁水泥的應(yīng)用 適于 1 緊急搶修的工程 臨時軍事工事 2 冬季施工的工程 3 有抗硫酸鹽腐蝕要求的工程 第三章水泥 4 耐高溫 1300 1400 的工程 高溫時 燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合 不適于 1 長期承重的結(jié)構(gòu)工程 2 大體積工程 溫度過高引起強度倒縮 3 與硅酸鹽水泥混用 以免引起閃凝和強度下降 二 膨脹水泥根據(jù)膨脹率大小和用途不同 可分為膨脹水泥和自應(yīng)力水泥 膨脹水泥是指膨脹率較小者 主要用于補償一般硅酸鹽水泥在硬化過程中產(chǎn)生的體積收縮 第三章水泥 第三章水泥 自應(yīng)力水泥實質(zhì)上是一種依靠水泥本身膨脹而產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力的水泥 在鋼筋混凝土中 鋼筋約束了水泥膨脹而使水泥混凝土承受了預(yù)壓應(yīng)力 這種壓應(yīng)力能免于產(chǎn)生內(nèi)部微裂縫 當其值較大時 還能抵消一部分因外界因素所產(chǎn)生的拉應(yīng)力 從而有效地改善混凝土抗拉強度低的缺陷 三 白水泥與彩色水泥1 定義 凡是以白色硅酸鹽水泥熟料加適量石膏磨細制成的水硬性的膠凝材料 稱為白水泥 白色硅酸鹽水泥熟料是指適當成分的生料燒到部分熔融 得到的以硅酸鈣為主要成分氧化鐵含量少的熟料 第三章水泥 2 彩色水泥的生產(chǎn)有二種方法 一是在水泥生料中混入著色物質(zhì) 燒成彩色熟料再磨成彩色水泥 二是將白色水泥熟料或硅酸鹽水泥熟料 適量石膏和堿性著色物質(zhì)共同磨細支撐彩色水泥 常用的顏料有氧化鐵 黑紅褐黃 二氧化錳 黑褐 氧化鉻 綠色 鈷藍 藍色 3 白色和彩色水泥的應(yīng)用白色和彩色水泥在裝飾工程中 常用于配制各類彩色水泥漿 砂漿和混凝土 用以制造各種水磨石 水刷石 等飾面及雕塑和裝飾部件等制品 思考題 水泥膠砂強度試驗的步驟 膠砂抗壓強度試驗加荷速度如何規(guī)定 如何評定試驗結(jié)果 根據(jù)下表計算水泥的強度 第三章水泥 第四章混凝土 4 1概述 一 定義混凝土是由膠凝材料 如水泥 瀝青 水玻璃 石膏等 粒狀材料 水及其他外加劑按照適當?shù)谋壤渲贫傻?在土木工程中 應(yīng)用最廣泛的是水泥混凝土 以水泥為膠凝材料 以砂 石為骨料 加水及適量外加劑拌制成的混合物 經(jīng)過一定時間硬化而成的水泥混凝土 簡稱普通混凝土 二 分類1 2 3 第四章混凝土 按用途分 結(jié)構(gòu)混凝土 保溫混凝土 裝飾混凝土 防水混凝土 耐火混凝土 水工混凝土 海工混凝土 道路混凝土 防輻射混凝土等 第四章混凝土 三 特點1 原料豐富 價格低廉 混凝土中80 以上的是砂 石子 資源十分豐富 2 良好的可塑性 利用模板可以制成任何形狀 尺寸的構(gòu)件 3 性能可以調(diào)整 改變組成材料的品種和數(shù)量 可以制成不同性質(zhì)的混凝土 以滿足工程上的不同要求 也可以用鋼筋增強 組成復(fù)合材料 鋼筋混凝土 以彌補其抗拉抗折強度低的特點 滿足各種結(jié)構(gòu)工程的需要 4 良好的耐久性 有抗凍 抗?jié)B 抗風(fēng)化 抗腐蝕等性能 比鋼材 木材更耐久 5 對環(huán)保有利 混凝土摻合料可以充分利用工業(yè)廢料 如礦渣 粉煤灰等代替部分水泥 降低環(huán)境污染 缺點 自重大 抗拉強度低 呈脆性 易裂縫 第四章混凝土 第四章混凝土 4 2普通混凝土的組成材料 一 混凝土組成材料1 基本組成材料 骨架作用 包裹 填充 潤滑作用 2 輔助材料 三 細骨料 砂 粒徑在0 16 5mm 二 水泥水泥品種的選擇 參照第三章 水泥標號的選擇 經(jīng)驗證明 一般水泥強度等級與砼強度等級之比約為1 5 2 0 高強度砼可取0 9 1 5 第四章混凝土 1 巖石風(fēng)化 第四章混凝土 2 質(zhì)量要求 1 有害物質(zhì) 含云母 有機物和硫化物 氯鹽 輕物質(zhì) 粘土 2 堅固性 指在自然風(fēng)化和其他外界物理化學(xué)因素作用下 抵抗破壞的能力 用硫酸鈉溶液檢驗 3 堿活性 骨料中含有活性SiO2與水泥中堿反應(yīng) 會膨脹導(dǎo)致混凝土開裂 4 砂的粗細程度與顆粒級配砂的粗細程度與顆粒級配用篩分析方法測定 砂的粗細程度是指砂?；旌系揭黄鸬钠骄旨毘潭?通常有粗砂 中砂 細砂之分 在相同用量的情況下 砂粒偏粗節(jié)約水泥 但混凝土拌合物和易性差 容易產(chǎn)生離析 泌水現(xiàn)象 反之 和易性好 但水泥漿用量多 經(jīng)濟性差 砂的粗細程度用細度模數(shù)來衡量 第四章混凝土 第四章混凝土 級配是指粒徑大小不同的砂?；ハ啻钆涞那闆r 用級配曲線表示 注意 1 中砂比較適合做建筑用砂 2 只有細度模數(shù)在2 3 3 0 中砂 并且級配曲線在二區(qū)的砂 才是質(zhì)量好的砂 GB 93定義 第四章混凝土 第四章混凝土 四 粗骨料 石子 骨料粒徑大于5mm 3 顆粒形狀及表面持征 細骨料的顆粒形狀及表面待征會影響其與水泥的粘結(jié)及混凝土拌合物的流動性 山砂的顆粒多具有棱角 表面租糙 與水泥粘結(jié)較好 用它拌制的混凝土強度較高 但拌合物的流動性較差 河砂 海砂 其顆粒多呈圓形 表面光滑 與水泥的粘結(jié)較差 用來拌制混凝土 混凝土的強度則較低 但拌合物的流動性較好 1 第四章混凝土 2 質(zhì)量要求 1 有害雜質(zhì) 同砂 2 堿活性 同砂 3 顆粒形狀與表面狀態(tài)顆粒形狀 針 片狀顆粒要少 針狀顆粒指顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑的2 4倍 片狀顆粒指厚度小于平均粒徑的0 4倍 4 強度和堅固性立方體強度和壓碎指標 第四章混凝土 巖石立方強度試驗 是用母巖制成5 5 5 立方體 或直徑與高度均為5 的圓柱體試樣 浸泡水中48h 待吸水飽和后進行抗壓試驗 石子抗壓強度與設(shè)計要求的混凝土強度等級之比 不應(yīng)低于1 5 且火山巖強度不易低于80MPa 變質(zhì)巖強度不易低于60MPa 水成巖不能小于45MPa 壓碎指標是將一定重量氣干狀態(tài)下10 20mm的石子裝入一定規(guī)格的金屬圓桶內(nèi) 在試驗機上施加荷載到200kN 穩(wěn)定5s 卸荷后稱取試樣質(zhì)量 0 再用孔徑為2 5 的篩子篩除被壓碎的細粒 稱取試樣的篩余量 m1 壓碎指標 壓碎指標值越小 表示強度越高 一般卵石不大于30 碎石不大于16 就可以了 砼強度等級高 要求就會相應(yīng)高些 第四章混凝土 第四章混凝土 3 最大粒徑與級配較粗分檔 5 20mm 20 40mm 40 80mm 80 150mm 較細分檔 篩分 共分12檔2 5mm 5mm 10mm 16mm 20mm 25mm 31 5mm 40mm 50mm 63mm 80mm 100mm 注意 1 連續(xù)粒級 又稱連續(xù)級配 顆粒大小連續(xù)分級 每一級都占有適當比例 2 間斷級配 人為地剔除某些中間粒徑顆粒 一般在混凝土配合比設(shè)計中 應(yīng)優(yōu)先選用連續(xù)級配 一般不宜選用間斷級配來設(shè)計混凝土 第四章混凝土 五 拌和物用水及養(yǎng)護用水凡符合國家標準生活用水 均可使用 地表水 地下水以及處理過的工業(yè)廢水 試驗合格者均可使用 在對水質(zhì)有疑問時可將該水與潔凈水分別制成混凝土試塊 然后進行強度對比試驗 如果用該水制成的試塊強度不低于潔凈水制成的試塊強度 就可用此水來拌制混凝土 海水中含有硫酸鹽 鎂鹽和氯化物 對水泥石有侵蝕作用 對鋼筋也會造成銹蝕 因此不宜拌制鋼筋混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土及有飾面要求素砼 第四章混凝土 4 3混凝土的主要技術(shù)性質(zhì) 一 和易性1 定義 指混凝土拌和物易于各施工工序 施工操作 攪拌 運輸 澆注 搗實 并能獲得質(zhì)量均勻 成型密實的混凝土的性能 2 意義 和易性是一項綜合技術(shù)性質(zhì) 包括流動性 粘聚性和保水性三方面的含義 3 流動性 指拌和物在自重或機械振搗作用下 能產(chǎn)生流動并均勻密實的填滿模板的性能 4 粘聚性 是指拌和物各組分間有一定的粘聚力 不易發(fā)生分層和離析現(xiàn)象 5 保水性 是指拌和物在施工過程中 具有保持一定水分的能力 不致產(chǎn)生嚴重泌水的性能 離析 指混凝土拌合物各組分分離 造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象 常有兩種形式 粗骨料從混合料中分離 稀水泥漿從混合料中淌出 分層 指混凝土澆注后由于重力沉降產(chǎn)生的不均勻分布現(xiàn)象 第四章混凝土 2 和易性的測定 1 坍落度試驗法 用坍落度劃分混凝土 T 10mm干硬性混凝土 T 10 40mm低塑性混凝土 T 50 90mm塑性混凝土 T 100 150mm流動性混凝土 T 160mm大流動性混凝土 適用于骨料最大粒徑不大于40 坍落度值不小于10 的混凝土拌合物 第四章混凝土 2 維勃稠度 塌落度小于10mm此方法適合骨料粒徑 40mm 維勃稠度在5 30s之間的混凝土拌合物超干硬性 31s 特干硬性 30 21s 干硬性 20 11s 半干硬性 10 5s 第四章混凝土 3 影響混凝土拌合物和易性的主要因素 水泥漿用量 單位體積混凝土內(nèi)水泥漿的質(zhì)量 當水灰比不變 水泥漿含量越多 拌合物流動性越大 水泥漿稠度 取決于水灰比 W C 的大小 水