土木工程材料2

土木工程材料ThematerialsofCilivEngineering

土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室中心第二章無機(jī)膠凝材料授課教師:姚運(yùn)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室11無機(jī)膠凝材料土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室膠凝材料膠凝材料是指經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，能將散粒材料或塊狀材料粘結(jié)成整體的材料。無機(jī)膠凝材料氣硬性無機(jī)膠凝材料材料只能在空氣中硬化，不能在水中硬化。例如石灰、石膏等。水硬性無機(jī)膠凝材料材料不僅能在空氣硬化，也能在水中硬化。例如水泥。有機(jī)膠凝材料---瀝青、樹脂21石灰土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室石灰的生產(chǎn)與種類生產(chǎn)石灰石(CaCO3)----900-1000度-----生石灰(CaO)種類欠火灰---降低石灰的利用率正火灰過火灰---過火灰的水化在正火灰水化之后進(jìn)行的。31石灰土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室來源塊狀石灰---CaO消石灰---Ca(OH)2石灰膏石灰粉石灰水化與硬化水化CaO+H2O----Ca(OH)2水化特點(diǎn)反應(yīng)過程中放熱量大。體積大大膨脹---2.5倍實(shí)際需水量大---大于兩倍的需水量41石灰土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室特性可塑性好、保水性好硬化時體積收縮大、強(qiáng)度低、耐水性差碳化硬化過程緩慢---Ca(OH)2+H2O+CO2----CaCO3應(yīng)用由于石灰保水性好，吸濕性好，能與水泥、砂漿混合使用。石灰收縮大，不能單獨(dú)使用。石灰耐水性差，不能用于潮濕環(huán)境。用于拌制石灰土(石灰、粘土)和三合土(石灰、粘土、砂石)。51石灰土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室工程實(shí)例：某工地急需配制石灰砂漿，當(dāng)時就立即購買生石灰，并馬上加水配制石灰膏，再配制石灰砂漿。使用數(shù)日后，石灰砂漿表面出現(xiàn)眾多凸出的膨脹性裂縫。分析引起該建筑質(zhì)量的原因。分析：制作石灰漿需要陳伏兩周以上，主要是消除過火灰的影響，而在該工程中由于沒有達(dá)到規(guī)定的陳伏時間，過火灰水化膨脹引起墻體表面開裂。61石膏土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室石膏的生產(chǎn)石膏礦(CaSO4.2H2O)-----107~170----建筑石膏(CaSO4.0.5H2O)

建筑石膏(溫度為107~170)高強(qiáng)石膏(蒸壓條件)石膏的水化CaSO4.0.5H2O+1.5H2O-----CaSO4.2H2O石膏的硬化CaSO4.2H2O失水結(jié)晶71石膏土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室石膏的特性凝結(jié)硬化快硬化時體積微膨脹孔隙率較大、強(qiáng)度較低吸水吸濕性強(qiáng)防火性能好耐水性和抗凍性差隔熱吸聲性能好81石膏土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室工程實(shí)例：石膏粉拌水為一桶石膏漿，用以在光滑的天花板上直接粘貼，石膏飾條前后半個小時完工。幾天后最后粘貼的兩條石膏飾條突然墜落。分析：由于石膏凝結(jié)較快，施工時間較長，超過了石膏的初凝時間，石膏的凝結(jié)能力得到較大的降低，因此石膏飾條墜落。91硅酸鹽水泥土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室硅酸鹽水泥的分類按化學(xué)組成分類

硅酸鹽水泥硫酸鹽水泥硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥按用途分類

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復(fù)合硅酸鹽水泥道路水泥、大壩水泥101硅酸鹽水泥土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室硅酸鹽水泥的生產(chǎn)與礦物組成硅酸鹽水泥是將硅酸鹽水泥熟料與0-5%的石灰石或?；郀t礦渣，再與適量的石膏共同磨細(xì)得到的水硬性膠材。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)石灰石粘土鐵礦粉按比例磨細(xì)得到生料1450高溫煅燒水泥熟料加入0-5%的石灰石或高爐礦渣加入適量石膏磨細(xì)得到水泥111硅酸鹽水泥土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室水泥窯的形式立窯---制成的水泥質(zhì)量部好，出廠的水泥必須檢驗(yàn)，建水泥廠成本低?；剞D(zhuǎn)窯---制成額水泥質(zhì)量可靠，建廠成本高。121硅酸鹽水泥的礦物組成土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室礦物組成C3S3CaO.SiO2硅酸三鈣37%-60%C2S2CaO.SiO2硅酸二鈣15%-37%C3A3CaO.Al2O3鋁酸三鈣7%-15%C4AF4CaO.Al2O3.Fe2O3鐵鋁酸四鈣10%-18%單礦物水化的特性單礦物C3SC2SC3AC4AF硬化速度較快慢最快快水化熱大小最大中強(qiáng)度f早高f后高f早低f后高低較低131硅酸鹽水泥的水化與硬化土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室水化C3S+H2O----C-S-H+3CH水化硅酸鈣C2S+H2O----C-S-H+CH水化硅酸鈣C3A+H2O----C3AH6水化鋁酸三鈣C4AF+H2O---C3AH6+C-F-H水化鐵酸鈣C3AH6+CaSO4+H2O---AFt3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O鈣礬石

硬化水泥加水拌合后，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(qiáng)度的過程，成為水泥的“凝結(jié)”。隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅強(qiáng)的人造石-水泥石，這一過程為水泥的“硬化”。141硅酸鹽水泥的水化與硬化土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室水泥水化的影響因素礦物組成---C3A>C4AF>C3S>C2S水泥的細(xì)度越細(xì)，水泥的水化越快溫度越高，水泥水化越快濕度越大，水泥水化越快養(yǎng)護(hù)的齡期越長，水泥水化越完全。水灰比越大，水泥水化越快石膏用量石膏用量較少，水泥水化快加入3%-5%的石膏，水化適中石膏用量較大，造成水泥假凝151水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《硅酸鹽水泥》(GB175-1999)對硅酸鹽水泥技術(shù)要求有密度、細(xì)度、凝結(jié)時間、安定性、強(qiáng)度和水化熱等。密度在進(jìn)行混凝土配合比計算和儲運(yùn)水泥時，需要知道水泥的密度和堆積密度，硅酸鹽水泥的密度為3.0~3.15g/cm3，平均取3.10g/cm3。其堆積密度按松緊程度在1000~1600kg/m3之間。細(xì)度定義---水泥顆粒的平均粒徑。指標(biāo)---篩余、比表面積測試方法篩余法水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g---過0.8mm的篩子，再稱取篩子上水泥的質(zhì)量m---計算篩余=m/500×100%(GB≤10%)161水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室比表面積法比表面積法是根據(jù)一定量空氣通過空隙率和厚度的水泥層時，所受阻力不同而引起流速得到變化來測定水泥的比表面積(單位質(zhì)量的粉末所具有的總表面積)，以m2/kg表示。硅酸鹽水泥的比表面應(yīng)大于300m2/kg。171水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室標(biāo)準(zhǔn)稠度及標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量定義：水泥凈漿的標(biāo)準(zhǔn)用水量標(biāo)準(zhǔn)稠度的用水量：P%=W/C測試方法固定用水量水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g，并用量筒量取水142.5ml---凈漿攪拌機(jī)---水泥凈漿---裝入標(biāo)準(zhǔn)稠度測定儀---測試圓錐下沉得深度S(S≥13mm)---代入到公式P=33.4-0.185S,得到標(biāo)準(zhǔn)用水量為5P181水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室調(diào)整水量法水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g---先加水135ml---水泥凈漿攪拌機(jī)---標(biāo)準(zhǔn)稠度儀測定下降值S若26<S<30，W標(biāo)=135ml；若S<26，加水重做，W標(biāo)>135ml；若S>30，減水重做，W標(biāo)<135ml。注意：對于固定水量法，下降高度必須大于13，否則測試結(jié)果無效；對于固定水量法，下降高度為任何值均可。191水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室凝結(jié)時間定義：硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于6.5h。水泥+水---水泥凈漿(開始失塑)---完全失塑產(chǎn)生強(qiáng)度

初凝

終凝測試方法---凝結(jié)時間測定儀水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g，加入標(biāo)準(zhǔn)稠度的水量---凈漿攪拌機(jī)得到凈漿---裝模---測定初凝時間---測定終凝時間注意事項(xiàng)水泥砂漿的養(yǎng)護(hù)條件為標(biāo)準(zhǔn)條件：溫度為19-21度，濕度大于95%測試頻率為：先較長時間測一次，后來較短時間測一次，最后每5分鐘測一次(凝結(jié)時間一般為5分鐘的倍數(shù))201水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室體積安定性定義：由于水泥體積膨脹而產(chǎn)生水泥破裂，從而失去安定性引起安定性的原因游離的氧化鈣游離的氧化鎂硫酸根離子，易形成鈣礬石測試方法試餅法---定性描述水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g，加入標(biāo)準(zhǔn)量的水---水泥凈漿攪拌機(jī)得到凈漿---成型為兩個試餅---標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)24h---沸煮箱沸煮3.5h---觀察試餅的外觀---若試餅上有裂紋、翹曲，安定性不合格211水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室雷氏夾法---定量描述水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥500g，加入標(biāo)準(zhǔn)量的水---水泥凈漿攪拌機(jī)得到凈漿---制作兩個雷氏夾試件---標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)24h---測定雷氏夾得初值A(chǔ)1,A2---沸煮3.5h---測定雷氏夾得終值C1,C2代入到公式：[(C1-A1)+(C2-A2)]/2≤5.0安定性合格[(C1-A1)-(C2-A2)]≤4.0誤差范圍內(nèi)221水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室強(qiáng)度等級---水泥標(biāo)號定義：水泥的標(biāo)號---425，425R，525，525R，625，625R抗折強(qiáng)度(3d,7d,14d,28d);抗壓強(qiáng)度(3d,7d,14d,28d)測試方法水泥烘干---過0.9mm的篩子---稱取水泥450g，標(biāo)準(zhǔn)砂1350g，加入水225ml---膠砂攪拌機(jī)攪拌得到水泥砂漿---成型為三聯(lián)試模---標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1天---拆模編號---養(yǎng)護(hù)2天或27天---測定3天或28的強(qiáng)度231水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室數(shù)據(jù)處理抗折強(qiáng)度：f1,f2,f3求f=1/3×(f1+f2+f3)比較(fi-f)/f是否小于10%判斷：若三個均小于10%，平均強(qiáng)度即為三者的平均值；若一個大于10%，平均強(qiáng)度為剩下兩個的平均值；若兩個大于10%，實(shí)驗(yàn)失敗?？箟簭?qiáng)度：f1,f2,f3,f4,f5,f6求f=1/6×(f1+f2+f3+f4+f5+f6)比較(fi-f)/f是否小于10%判斷：若六個均小于10%，平均強(qiáng)度為六個的平均值；若一個大于10%，平均強(qiáng)度為剩下五個的平均值；若多余一個大于10%，實(shí)驗(yàn)失敗。241水泥的技術(shù)指標(biāo)土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室水化熱定義：水泥在水化的過程中釋放的熱量。測試水化熱小結(jié)：廢品---初凝、安定性不合格的水泥，不能使用不合格品---細(xì)度、終凝、標(biāo)號不合格的水泥251拌混合材料的硅酸鹽水泥土木工程系結(jié)構(gòu)工程教研室水泥品種代號組成標(biāo)號凝結(jié)時間字體顏色初凝終凝硅酸鹽水泥P.IP.II硅酸鹽水泥孰料0-5%的石灰石或?；郀t礦渣適量石膏42.5；42.5R52.5；52.5R62.5；62.5R不得早于45分鐘不得遲于6.5h紅色普通硅酸鹽水泥P.O6-15%的混合材料32.5；32.5R42.5；42.5R52.5；52.5R不得遲于10h暗紅礦渣硅酸鹽水泥P.S20%-70%的?；V渣綠色火山灰硅酸鹽水泥P.P20%-50%火山灰混合材料黑色261拌混合