道路工程材料之無(wú)機(jī)膠凝材料（石灰與水泥）

1、第三章 無(wú)機(jī)膠凝材料（石灰與水泥）1、膠凝材料（結(jié)合料）定義: 物理化學(xué)作用（能膠結(jié)其它物料）堅(jiān)強(qiáng)固體塑性漿體2、膠凝材料作用散粒材料(砂、石等)塊狀材料(磚、石塊)膠結(jié)整體 3、膠凝材料分類(lèi)有機(jī) 氣硬性只能在空氣中硬化無(wú)機(jī) 水硬性不僅能在 空氣中 硬化, 而且能在 水中 硬化。分類(lèi)的意義： 氣硬性膠凝材料 耐水性差，只能用于干燥環(huán)境。 水硬性膠凝材料 耐水性好，可用于潮濕環(huán)境。3-1 石 灰 一、原料及生產(chǎn)原料：石灰石（主要成份CaCO3）生產(chǎn)： CaCO3 CaO（生石灰）CO2900二、石灰熟化與硬化1、熟化CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)15.5kcal 粉狀消石灰：只用少量水(

2、約70) (理論值為 31.2%) 漿狀石灰漿：加過(guò)量水(2.53倍)特點(diǎn)：放熱量大，體積膨脹。熟石灰過(guò)燒石灰危害：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。消除危害方法：“陳伏”兩星期2、石灰硬化干燥、結(jié)晶、碳化晶體交錯(cuò)生長(zhǎng)干燥(空氣中)CO2+H2O(空氣中)塑性漿體硬化漿體Ca(OH)2結(jié)晶析出 CaCO3結(jié)晶析出三、石灰技術(shù)性質(zhì)1、質(zhì)量評(píng)定指標(biāo)2、石灰性質(zhì)可塑性好 凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低耐水性差 消化體積膨脹大，硬化體積收縮大白度好化學(xué)活性好四、石灰應(yīng)用 1、石灰乳粉刷 2、石灰膏砌筑、抹灰砂漿 3、消石灰石灰土、三合土、二灰土 4、生石灰粉碳化石灰板、硅酸鹽制品 5、靜態(tài)

3、爆破劑石灰石 CaCO3生石灰 CaO熟石灰 Ca(OH)2+水成品 Ca(OH)2 CaCO3煅燒熟化碳化結(jié)晶復(fù)習(xí)干燥作業(yè) (1)石灰在熟化和硬化過(guò)程中，體積變化分別有何特征，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為什么在道路工程中又可以用作路基土的處理。 3-2 水 泥水泥的定義和分類(lèi)水泥的定義 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，將塊狀或散粒狀材料粘結(jié)為整體。水泥的分類(lèi)按礦物組成劃分、按用途劃分按礦物組成劃分硅酸鹽水泥、鐵酸鹽水泥鋁酸鹽水

4、泥、硫鋁酸鹽水泥按用途劃分通用水泥、特性水泥、專(zhuān)用水泥土木工程中常用的六大品種水泥硅酸鹽水泥：熟料+05%混合材+石膏P（無(wú) 混合材）P（05%混合材）普通硅酸鹽水泥：620%混合材，PO礦渣硅酸鹽水泥：2070%礦渣，PS粉煤灰硅酸鹽水泥：2040%粉煤灰，PF火山灰硅酸鹽水泥：2050%火山灰，PP復(fù)合硅酸鹽水泥：1550%兩種混合材，PC通用水泥3-2-1 硅酸鹽水泥一、組成和生產(chǎn)組成： 化學(xué)組成：CaO、SiO2、AI2O3、Fe2O3 （C）、（S）、（A）、（F） 礦物組成：C3S 3 CaO SiO2 C2S 2 CaO SiO2 C3A 3 CaO AI2O3 C4AF 4 C

5、aO AI2O3 Fe2O3石灰石粘土輔料生料石膏熟料混合磨細(xì)煅燒水泥磨細(xì)生產(chǎn)流程：兩磨一燒工藝：旋窯、立窯水泥熟料二、硅酸鹽水泥的水化硬化1、硅酸鹽水泥的水化 2C3S+6HC3S2H3+3CH 2C2S+4H C3S2H3 + CH石膏存在時(shí):C3A+ CSH2+HC3A3(CS)H32石膏用完時(shí):C3A+ C3A3(CS)H32C3ACSH12 C3A或C4AF +HC3(A,F)H6思考：石膏起什么作用？水化反應(yīng)的基本特點(diǎn)反應(yīng)是需水的。 水泥應(yīng)用時(shí)必須提供足夠水分。反應(yīng)是放熱的。 水泥應(yīng)用時(shí)必須注意溫度應(yīng)力。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。反應(yīng)自水泥顆粒表面開(kāi)始，由

6、表及里。 反應(yīng)需要時(shí)間，水泥應(yīng)足夠細(xì)。2、凝結(jié)硬化 石膏的作用：初凝加水可塑漿體具流動(dòng)性 45min誘導(dǎo)期終凝稠硬漿體塑性漸失 10h凝結(jié)期后期強(qiáng)度緩慢增長(zhǎng)穩(wěn)定期硬化漿體強(qiáng)度增長(zhǎng)硬化期 延緩凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)硬化的影響因素細(xì)度：細(xì)度細(xì)，硬化快，但干燥收縮大溫度：溫度高，硬化快濕度：濕度高，硬化快養(yǎng)護(hù)時(shí)間：養(yǎng)護(hù)是溫度、濕度的保證水泥礦物組成外加劑加水量：提供水化用水，決定顆粒間距熟料礦物及其特性礦物組成 水泥性能 應(yīng)用C3S 高強(qiáng) 結(jié)構(gòu)工程C3A、C3S,C2S 水化熱低 大體積砼C3S、C3A 快硬高強(qiáng) 搶修工程C3A、C4AF 低收縮 道路工程三、品質(zhì)要求（技術(shù)性質(zhì)）1、凝結(jié)時(shí)間分類(lèi)：影響因素：

7、不正常凝結(jié)：初凝、終凝礦物組成、細(xì)度、加水量、環(huán)境溫濕度假凝、閃凝2、強(qiáng)度水泥膠結(jié)能力的體現(xiàn)(1)影響因素礦物組成、細(xì)度、溫濕度、齡期(2)強(qiáng)度標(biāo)號(hào)：28d抗壓強(qiáng)度劃分的強(qiáng)度等級(jí)固定的膠砂比1:3、水灰比0.50規(guī)定的試件尺寸4040160mm標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：相對(duì)濕度90%，溫度2013、體積安定性水泥硬化后體積變化的均勻性水泥安定性檢驗(yàn)：試餅法合格不合格水泥安定性檢驗(yàn)：雷氏夾法初值 A養(yǎng)護(hù)24h后終值 C沸煮3h后安定性評(píng)定：CA5.0mm 合格 CA 5.0mm 不合格4、細(xì)度作用：檢測(cè)方法： 細(xì)度水化快、充分 強(qiáng)度 比表面積、篩分析 5、水化熱 利： 弊：影響因素：改善水化熱的水泥品種 冬季施

8、工 大體積砼開(kāi)裂 礦物組成、細(xì)度 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、堿含量定義：水泥中Na2O和K2O的含量。危害：堿骨料反應(yīng)，混凝土開(kāi)裂。廢品：MgO、SO3、CaO、初凝時(shí)間 不合格四、水泥石的腐蝕與防止 1、腐蝕種類(lèi) 2、腐蝕原因 3、防止措施 溶出性 離子交換 膨脹性 水泥石中存在CH、C3AH6，本身不密實(shí)周?chē)嬖谇治g性介質(zhì)水泥組成 密實(shí)度 保護(hù)層離子交換溶出性膨脹性鹽類(lèi) 易溶物酸類(lèi) 松軟物+ CH軟 CH 其他水化水 溶出 產(chǎn)物溶出 鋼筋銹蝕內(nèi)應(yīng)力硫酸鹽 CaSO4 石膏 CH 鈣釩石C3AH6堿度孔隙率侵蝕加速?gòu)?qiáng)度變形開(kāi)裂滲透性五、應(yīng)用 1、

9、適應(yīng)環(huán)境 2、適用工程 3、不適應(yīng)工程 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一、混合材 1、定義 生產(chǎn)水泥時(shí)加入的摻量大于5%的材料 2、種類(lèi) 活性 水淬礦渣、火山灰、粉煤灰 非活性 慢冷礦渣、磨細(xì)石英砂等 3、活性成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O34、作用原理潛在活性和水硬性 激發(fā)劑種類(lèi)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。 氫氧化鈣、石膏二、摻混合材的水泥1、水泥品種 普通水泥(混合材摻量：615)、火山灰水泥(2050)、礦渣水泥(2070)粉煤灰水泥(2040)、復(fù)合水泥

10、(1550) 普通水泥的性能接近于硅酸鹽水泥2、摻混合材水泥的水化過(guò)程激發(fā)劑活性混合材水水化硅(鋁)酸鈣水化硫鋁酸鈣熟料礦物水化粉煤灰水泥水化28d粉煤灰表面已有一層水化產(chǎn)物3、摻混合材水泥的共性水化熱較低 適用于大體積混凝土抗軟水、硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng) 適用于水工、海港工程抗凍性差、抗碳化能力差 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， 宜蒸汽養(yǎng)護(hù)，不宜低溫施工4、摻混合材水泥的個(gè)性礦渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 復(fù)合水泥泌水性、干縮性較大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)易開(kāi)裂。耐熱性較好可用于耐熱混凝土干縮大易開(kāi)裂不以用于干燥環(huán)境；抗?jié)B性好適用于抗?jié)B混凝土。干縮性小，抗裂性好3-2-3其他水泥一、高鋁水泥 1、原料 2、熟料礦物 3、特性 石灰石、礬土 鋁酸鹽 快硬高強(qiáng) 水化熱大、且集中在早期 耐高溫 抗硫酸鹽 抗凍性與不透水性均好4、高鋁水泥的應(yīng)用 緊急搶修工程 冬季施工 抗硫酸鹽、凍融交替的工程 制作膨脹水泥 配制耐熱砂漿、混凝土5、高鋁水泥的注意 不得與硅酸鹽水泥、石灰混用 不得用于濕熱環(huán)境 不能用于結(jié)構(gòu)工程 不宜用于大體積混凝土二、膨脹水泥 1、原理 2、配制 水化 水化硫鋁酸鈣(大量) 硅酸鹽水泥 + 高鋁水泥 + 石膏 高鋁水泥 + 石膏 硅酸鹽水泥 + 明礬石 + 石膏 + 礦渣3、類(lèi)型與應(yīng)用 收縮補(bǔ)償型： 一般膨脹型： 強(qiáng)膨脹