第3章-膠結(jié)料

1、第三章第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料（石灰與水泥）無(wú)機(jī)膠凝材料（石灰與水泥）1、膠凝材料（結(jié)合料）定義、膠凝材料（結(jié)合料）定義: 物理化學(xué)作用物理化學(xué)作用（能膠結(jié)其它物料）（能膠結(jié)其它物料）堅(jiān)強(qiáng)固體堅(jiān)強(qiáng)固體塑性漿體塑性漿體2、膠凝材料作用、膠凝材料作用散粒材料散粒材料(砂、石等砂、石等)塊狀材料塊狀材料(磚、石塊磚、石塊)膠膠結(jié)結(jié)整整體體 3、膠凝材料分類、膠凝材料分類有機(jī)有機(jī) 氣硬性氣硬性只能在空氣中硬化只能在空氣中硬化無(wú)機(jī)無(wú)機(jī) 水硬性水硬性不僅能在不僅能在 空氣中空氣中 硬化硬化, 而且能在而且能在 水中水中 硬化。硬化。分類的意義：分類的意義： 氣硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料 耐水性差，只能用于干燥

2、環(huán)境。耐水性差，只能用于干燥環(huán)境。 水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料 耐水性好，可用于潮濕環(huán)境。耐水性好，可用于潮濕環(huán)境。3-1 石石 灰灰 一一、原料及生產(chǎn)、原料及生產(chǎn)原料：石灰石（主要成份原料：石灰石（主要成份CaCO3）生產(chǎn)：生產(chǎn)： CaCO3 CaO（生石灰）（生石灰）CO2900次次品品原原因因缺缺點(diǎn)點(diǎn)欠欠燒燒石石灰灰溫溫度度過(guò)過(guò)低低時(shí)時(shí)間間不不足足料料塊塊太太大大有有未未分分解解利利用用率率低低過(guò)過(guò)燒燒石石灰灰溫溫度度過(guò)過(guò)高高時(shí)時(shí)間間太太長(zhǎng)長(zhǎng)料料塊塊太太小小石石灰灰燒燒結(jié)結(jié)活活性性降降低低二、石灰熟化與硬化二、石灰熟化與硬化1、熟化、熟化CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰熟石灰)15

3、.5kcal 粉狀粉狀消石灰：只用少量水消石灰：只用少量水(約約70) (理論值為理論值為 31.2%) 漿狀漿狀石灰漿：加過(guò)量水石灰漿：加過(guò)量水(2.53倍倍)特點(diǎn)：放熱量大，體積膨脹。特點(diǎn)：放熱量大，體積膨脹。熟石灰熟石灰過(guò)燒石灰過(guò)燒石灰危害危害：熟化緩慢，漿體硬化后仍在熟化，熟化緩慢，漿體硬化后仍在熟化，體積膨脹，導(dǎo)致硬化漿體開(kāi)裂。體積膨脹，導(dǎo)致硬化漿體開(kāi)裂。消除危害方法消除危害方法：“陳伏陳伏”兩星期兩星期2、石灰硬化、石灰硬化干燥、結(jié)晶、碳化干燥、結(jié)晶、碳化晶體交晶體交錯(cuò)生長(zhǎng)錯(cuò)生長(zhǎng)干燥干燥(空氣中空氣中)CO2+H2O(空氣中空氣中)塑性塑性漿體漿體硬化硬化漿體漿體Ca(OH)2結(jié)晶

4、析出結(jié)晶析出 CaCO3結(jié)晶析出結(jié)晶析出產(chǎn)產(chǎn)品品建建筑筑生生石石灰灰建建筑筑生生石石灰灰粉粉 建建筑筑消消石石灰灰質(zhì)質(zhì)量量評(píng)評(píng)定定指指標(biāo)標(biāo)C Ca aO O+ +M Mg gO O含含量量C CO O2 2含含量量游游離離水水含含量量產(chǎn)產(chǎn)漿漿量量細(xì)細(xì)度度殘殘?jiān)苛矿w體積積安安定定性性三、石灰技術(shù)性質(zhì)三、石灰技術(shù)性質(zhì)1、質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)、質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)2、石灰性質(zhì)、石灰性質(zhì)可塑性好可塑性好 凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低耐水性差耐水性差 消化體積膨脹大，硬化體積收縮大消化體積膨脹大，硬化體積收縮大白度好白度好化學(xué)活性好化學(xué)活性好四、石灰應(yīng)用四、石灰應(yīng)用 1、石灰乳、石灰乳粉刷粉刷 2、石灰

5、膏、石灰膏砌筑、抹灰砂漿砌筑、抹灰砂漿 3、消石灰、消石灰石灰土、三合土、二灰土石灰土、三合土、二灰土 4、生石灰粉、生石灰粉碳化石灰板、硅酸鹽制品碳化石灰板、硅酸鹽制品 5、靜態(tài)爆破劑、靜態(tài)爆破劑石灰石石灰石 CaCO3生石灰生石灰 CaO熟石灰熟石灰 Ca(OH)2+水水成品成品 Ca(OH)2 CaCO3煅燒煅燒熟化熟化碳化碳化結(jié)晶結(jié)晶復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)干燥干燥作業(yè)作業(yè) (1)石灰在熟化和硬化過(guò)程中，體積變化分別有何特征，石灰在熟化和硬化過(guò)程中，體積變化分別有何特征，因此，石灰應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意什么因此，石灰應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意什么? (2)何謂過(guò)火石灰和欠火石灰，什么叫陳伏，石灰膏使用何謂過(guò)火石灰和欠火石灰，

6、什么叫陳伏，石灰膏使用之前為什么要進(jìn)行陳伏？之前為什么要進(jìn)行陳伏？ (3)什么叫氣硬性膠凝材料？作為氣硬性膠凝材料的石灰什么叫氣硬性膠凝材料？作為氣硬性膠凝材料的石灰為什么在道路工程中又可以用作路基土的處理。為什么在道路工程中又可以用作路基土的處理。 3-2 水水 泥泥水泥的定義和分類水泥的定義和分類F水泥的定義水泥的定義 一種粉末狀膠凝材料，加水拌和后，既一種粉末狀膠凝材料，加水拌和后，既能能在空氣中硬化，又能在水中硬化，能能在空氣中硬化，又能在水中硬化，將塊狀或散粒狀材料粘結(jié)為整體。將塊狀或散粒狀材料粘結(jié)為整體。F水泥的分類水泥的分類按礦物組成劃分、按用途劃分按礦物組成劃分、按用途劃分F按

7、礦物組成劃分按礦物組成劃分硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥、鐵酸鹽水泥、鐵酸鹽水泥鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥F按用途劃分按用途劃分通用水泥通用水泥、特性水泥、專用水泥、特性水泥、專用水泥土木工程中常用的六大品種水泥土木工程中常用的六大品種水泥F硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥：熟料熟料+05%混合材混合材+石膏石膏P（無(wú)（無(wú) 混合材）混合材）P（05%混合材）混合材）F普通硅酸鹽水泥：普通硅酸鹽水泥：620%混合材，混合材，POF礦渣硅酸鹽水泥：礦渣硅酸鹽水泥：2070%礦渣，礦渣，PSF粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥：2040%粉煤灰，粉煤灰，PFF火山灰硅酸鹽水泥火山灰硅酸鹽水泥：205

8、0%火山灰，火山灰，PPF復(fù)合硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥：1550%兩種混合材，兩種混合材，PC通用水泥通用水泥3-2-1 硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥一、組成和生產(chǎn)一、組成和生產(chǎn)組成：組成： 化學(xué)組成：化學(xué)組成：CaO、SiO2、AI2O3、Fe2O3 （C）、（）、（S）、（）、（A）、（）、（F） 礦物組成：礦物組成：C3S 3 CaO SiO2 C2S 2 CaO SiO2 C3A 3 CaO AI2O3 C4AF 4 CaO AI2O3 Fe2O3石灰石石灰石粘土粘土輔料輔料生料生料石膏石膏熟料熟料混合混合磨細(xì)磨細(xì)煅燒煅燒水泥水泥磨細(xì)磨細(xì)生產(chǎn)生產(chǎn)流程：流程：兩磨一燒兩磨一燒工藝：工藝：旋窯、立

9、窯旋窯、立窯水泥熟料水泥熟料二、硅酸鹽水泥的水化硬化二、硅酸鹽水泥的水化硬化1 1、硅酸鹽水泥的水化、硅酸鹽水泥的水化 2C3S+6HC3S2H3+3CH 2C2S+4H C3S2H3 + CH石膏存在時(shí)石膏存在時(shí): :C3A+ CSH2+HC3A3(CS)H32石膏用完時(shí)石膏用完時(shí): :C3A+ C3A3(CS)H32C3ACSH12 C3A或或C4AF +HC3(A,F)H6思考：石膏起什么作用？思考：石膏起什么作用？水化反應(yīng)的基本特點(diǎn)水化反應(yīng)的基本特點(diǎn)F反應(yīng)是需水的。反應(yīng)是需水的。 水泥應(yīng)用時(shí)必須提供足夠水分。水泥應(yīng)用時(shí)必須提供足夠水分。F反應(yīng)是放熱的。反應(yīng)是放熱的。 水泥應(yīng)用時(shí)必須注意

10、溫度應(yīng)力。水泥應(yīng)用時(shí)必須注意溫度應(yīng)力。F溫度越高，反應(yīng)越快。溫度越高，反應(yīng)越快。 水泥應(yīng)用時(shí)必須注意季節(jié)的影響。水泥應(yīng)用時(shí)必須注意季節(jié)的影響。F反應(yīng)自水泥顆粒表面開(kāi)始，由表及里。反應(yīng)自水泥顆粒表面開(kāi)始，由表及里。 反應(yīng)需要時(shí)間，水泥應(yīng)足夠細(xì)。反應(yīng)需要時(shí)間，水泥應(yīng)足夠細(xì)。2、凝結(jié)硬化、凝結(jié)硬化 石膏的作用：石膏的作用：初初凝凝加加水水可塑漿體可塑漿體具流動(dòng)性具流動(dòng)性 45min誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期終終凝凝稠硬漿體稠硬漿體塑性漸失塑性漸失 10h凝結(jié)期凝結(jié)期后期強(qiáng)度后期強(qiáng)度緩慢增長(zhǎng)緩慢增長(zhǎng)穩(wěn)定期穩(wěn)定期硬化漿體硬化漿體強(qiáng)度增長(zhǎng)強(qiáng)度增長(zhǎng)硬化期硬化期 延緩凝結(jié)時(shí)間。延緩凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)硬化的影響因素凝結(jié)硬化的影響

11、因素F細(xì)度：細(xì)度細(xì)，硬化快，但干燥收縮大細(xì)度：細(xì)度細(xì)，硬化快，但干燥收縮大F溫度：溫度高，硬化快溫度：溫度高，硬化快F濕度：濕度高，硬化快濕度：濕度高，硬化快F養(yǎng)護(hù)時(shí)間：養(yǎng)護(hù)是溫度、濕度的保證養(yǎng)護(hù)時(shí)間：養(yǎng)護(hù)是溫度、濕度的保證F水泥礦物組成水泥礦物組成F外加劑外加劑F加水量：提供水化用水，決定顆粒間距加水量：提供水化用水，決定顆粒間距熟料礦物及其特性礦物組成礦物組成 水泥性能水泥性能 應(yīng)用應(yīng)用C C3 3S S 高強(qiáng)高強(qiáng) 結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)工程C C3 3A A、C C3 3S,CS,C2 2S S 水化熱低水化熱低 大體積砼大體積砼C C3 3S S、C C3 3A A 快硬高強(qiáng)快硬高強(qiáng) 搶修工程搶

12、修工程C C3 3AA、C C4 4AF AF 低收縮低收縮 道路工程道路工程三、品質(zhì)要求（技術(shù)性質(zhì)）三、品質(zhì)要求（技術(shù)性質(zhì)）1、凝結(jié)時(shí)間、凝結(jié)時(shí)間分類分類：影響因素影響因素：不正常凝結(jié)不正常凝結(jié)：初凝、終凝初凝、終凝礦物組成、細(xì)度、加水量、環(huán)境溫濕度礦物組成、細(xì)度、加水量、環(huán)境溫濕度假凝、閃凝假凝、閃凝2 2、強(qiáng)度、強(qiáng)度水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn)水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn)(1)(1)影響因素影響因素礦物組成、細(xì)度、溫濕度、齡期礦物組成、細(xì)度、溫濕度、齡期(2)(2)強(qiáng)度標(biāo)號(hào)：強(qiáng)度標(biāo)號(hào)：28d28d抗壓抗壓強(qiáng)度劃分的強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度劃分的強(qiáng)度等級(jí)F固定的膠砂比固定的膠砂比1:31:3、水灰比、水灰比0.500.5

13、0F規(guī)定的試件尺寸規(guī)定的試件尺寸40404040160mm160mmF標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：相對(duì)濕度標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：相對(duì)濕度90%90%，溫度，溫度2020113 3、體積安定性、體積安定性水泥硬化后體積變化的均勻性水泥硬化后體積變化的均勻性不不安安定定原原因因檢檢驗(yàn)驗(yàn)方方法法控控制制方方法法f f- -C Ca aO O沸沸煮煮沸沸煮煮膨膨脹脹值值5 5 m m m mf f- -M Mg gO O壓壓蒸蒸含含量量5 5 . . 0 0 S SO O3 3長(zhǎng)長(zhǎng)期期浸浸水水含含量量3 3 . . 5 5 水泥安定性檢驗(yàn)：試餅法水泥安定性檢驗(yàn)：試餅法合格合格不合格不合格水泥安定性檢驗(yàn)：雷氏夾法水泥安定性檢驗(yàn)：雷氏

14、夾法初值初值 A養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)24h后后終值終值 C沸煮沸煮3h后后安定性評(píng)定：安定性評(píng)定：CA5.0mm 合格合格 CA 5.0mm 不合格不合格4、細(xì)度、細(xì)度作用作用：檢測(cè)方法檢測(cè)方法： 細(xì)度細(xì)度水化快、充分水化快、充分 強(qiáng)度強(qiáng)度 比表面積、篩分析比表面積、篩分析 5、水化熱、水化熱 利利： 弊弊：影響因素影響因素：改善水化熱的水泥品種改善水化熱的水泥品種 冬季施工冬季施工 大體積砼開(kāi)裂大體積砼開(kāi)裂 礦物組成、細(xì)度礦物組成、細(xì)度 中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥中熱硅酸鹽水泥、低熱硅酸鹽水泥2m 2m 2m水泥石100(兩晝夜)6、堿含量、堿含量定義定義：水泥中：水泥中Na2O和和K2O的含量。的

15、含量。危害危害：堿：堿骨料反應(yīng)，混凝土開(kāi)裂。骨料反應(yīng)，混凝土開(kāi)裂。廢品：廢品：MgO、SO3、CaO、初凝時(shí)間、初凝時(shí)間 不合格不合格四、水泥石的腐蝕與防止四、水泥石的腐蝕與防止 1、腐蝕種類腐蝕種類 2、腐蝕原因腐蝕原因 3、防止措施防止措施 溶出性溶出性 離子交換離子交換 膨脹性膨脹性 水泥石中存在水泥石中存在CH、C3AH6，本身不密實(shí)，本身不密實(shí)周圍存在侵蝕性介質(zhì)周圍存在侵蝕性介質(zhì)水泥組成水泥組成 密實(shí)度密實(shí)度 保護(hù)層保護(hù)層離子離子交換交換溶溶出出性性膨膨脹脹性性鹽類鹽類 易溶物易溶物酸類酸類 松軟物松軟物+ + CHCH軟軟 CHCH 其他水化其他水化水水 溶出溶出 產(chǎn)物溶出產(chǎn)物溶出

16、 鋼筋鋼筋銹蝕銹蝕內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力硫酸鹽硫酸鹽 CaSOCaSO4 4 石膏石膏 CHCH 鈣釩石鈣釩石C C3 3AHAH6 6堿度堿度孔隙率孔隙率侵侵蝕蝕加加速速?gòu)?qiáng)度強(qiáng)度變形開(kāi)裂變形開(kāi)裂滲透性滲透性五、應(yīng)用五、應(yīng)用 1 1、適應(yīng)環(huán)境、適應(yīng)環(huán)境 2 2、適用工程、適用工程 3 3、不適應(yīng)工程、不適應(yīng)工程 干燥、潮濕環(huán)境，水中，嚴(yán)寒地區(qū)。干燥、潮濕環(huán)境，水中，嚴(yán)寒地區(qū)?？煊?、高強(qiáng)、抗?jié)B、耐磨混凝土工程快硬、高強(qiáng)、抗?jié)B、耐磨混凝土工程大體積混凝土、海工混凝土、高溫環(huán)境大體積混凝土、海工混凝土、高溫環(huán)境3-2-2摻混合材的硅酸鹽水泥摻混合材的硅酸鹽水泥一、混合材一、混合材 1 1、定義、定義 生產(chǎn)水泥

17、時(shí)加入的摻量大于生產(chǎn)水泥時(shí)加入的摻量大于5%5%的材料的材料 2 2、種類、種類 活性活性 水淬礦渣、火山灰、粉煤灰水淬礦渣、火山灰、粉煤灰 非活性非活性 慢冷礦渣、磨細(xì)石英砂等慢冷礦渣、磨細(xì)石英砂等 3 3、活性成分、活性成分SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、CaOCaO、FeFe2 2O O3 34 4、作用原理、作用原理潛在活性和水硬性潛在活性和水硬性 激發(fā)劑種類激發(fā)劑種類本身水化活性極小本身水化活性極小在激發(fā)劑作用下，具有較好的水化活性。在激發(fā)劑作用下，具有較好的水化活性。 氫氧化鈣、石膏氫氧化鈣、石膏二、摻混合材的水泥二、摻混合材的水泥1 1、水泥品種水泥品種 普通水泥

18、普通水泥( (混合材摻量：混合材摻量：6 61515) )、火山灰水泥火山灰水泥(20(2050)50)、礦渣水泥、礦渣水泥(20(2070)70)粉煤灰水泥粉煤灰水泥(20(2040)40)、復(fù)合水泥、復(fù)合水泥(15(1550)50) 普通水泥的性能接近于硅酸鹽水泥普通水泥的性能接近于硅酸鹽水泥2 2、摻混合材水泥的、摻混合材水泥的水化過(guò)程水化過(guò)程激發(fā)劑激發(fā)劑活性混合材活性混合材水水水化硅水化硅( (鋁鋁) )酸鈣酸鈣水化硫鋁酸鈣水化硫鋁酸鈣熟料礦物水化熟料礦物水化粉煤灰水泥水化粉煤灰水泥水化28d粉煤灰表面已有一層水化產(chǎn)物粉煤灰表面已有一層水化產(chǎn)物3 3、摻混合材水泥的共性、摻混合材水泥的

19、共性水化熱較低水化熱較低 適用于大體積混凝土適用于大體積混凝土抗軟水、硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng)抗軟水、硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng) 適用于水工、海港工程適用于水工、海港工程抗凍性差、抗碳化能力差抗凍性差、抗碳化能力差 不宜用于受凍部位，注意鋼銹不宜用于受凍部位，注意鋼銹早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較大早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較大， 宜蒸汽養(yǎng)護(hù)，不宜低溫施工宜蒸汽養(yǎng)護(hù)，不宜低溫施工4 4、摻混合材水泥的個(gè)性、摻混合材水泥的個(gè)性礦渣水泥礦渣水泥 火山灰水泥火山灰水泥 粉煤灰水泥粉煤灰水泥 復(fù)合水泥復(fù)合水泥泌水性、干縮性較大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)易開(kāi)裂。泌水性、干縮性較大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)易開(kāi)裂。耐熱性較好耐熱性較好可用于耐熱混凝土可用于耐熱混凝土干縮大易開(kāi)裂干縮大易開(kāi)裂不以用于干燥環(huán)境；不以用于干燥環(huán)境；抗?jié)B性好抗?jié)B性好適用于抗?jié)B混凝土。適用于抗?jié)B混凝土。干縮性小，抗裂性好干縮性小，抗裂性好3-2-3其他水泥其他水泥一、高鋁水泥一、高鋁水泥 1 1、原料、原料 2 2、熟料礦物、熟料礦物 3 3、特性、特性 石灰石、礬土石灰石、礬土 鋁酸鹽鋁酸鹽 快硬高強(qiáng)快硬高強(qiáng) 水化熱大、且集中在早期水化熱大、且集中在早期 耐高溫耐高溫 抗硫酸鹽抗硫酸鹽 抗凍性與不透水性均好抗凍性與不透水性均好4 4、高鋁水泥的高鋁水泥的應(yīng)用應(yīng)用 緊急搶修工程緊急搶修工程 冬季施工冬季施工 抗硫酸鹽、凍融交替的工程抗硫酸鹽、凍融交替的工程 制