土木工程材料課件.ppt

1、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(shí)體的材料。如混凝土、水泥、鋼筋、粘土磚、玻璃等。,兩個(gè)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(shí)也 不能對(duì)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(biāo)準(zhǔn) 1、標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)某項(xiàng)技術(shù)實(shí)行統(tǒng)一的執(zhí)行要求。 2、標(biāo)準(zhǔn)的分類 （一）我國的土木工程材

2、料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： （1）國家標(biāo)準(zhǔn) 強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB,推薦性標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)GB/T，它表示 也可以執(zhí)行其他標(biāo)準(zhǔn)，是非強(qiáng)制性的。 （2）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)JG,土木工程材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)JC （3）地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）,（二）國際標(biāo)準(zhǔn)及其他國家標(biāo)準(zhǔn)： 團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和公司標(biāo)準(zhǔn)。指國際上有影響的團(tuán)體和公司的 標(biāo)準(zhǔn)。如美國材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）等。 區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)。如德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)等。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)，代號(hào)ISO。,緒 論,例： 國家標(biāo)準(zhǔn)（強(qiáng)制性）鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋GB14991998 建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（推薦性）建筑石灰JC/T47992 GB強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào) 1499標(biāo)

3、準(zhǔn)發(fā)布順序號(hào) 1988 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布年代 其他標(biāo)準(zhǔn)只是前面的代號(hào)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(qiáng)度要求(GB17592),四、土木工程材料的發(fā)展及發(fā)展趨勢(shì) 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(shí)代天然材料：木材、巖石、竹、粘土 石器、鐵器時(shí)代 金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏 萬里長城 （200 BC):條石、大磚、石灰砂漿 布達(dá)拉宮 ：石材、石灰砂漿 18世紀(jì)中葉鋼材、水泥 19世紀(jì)鋼筋混凝土（1890-1892）； 中國，1898,緒 論,20世紀(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土、高分子材料 21世紀(jì)輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能、高性能綠色建材,2、土木工程材料

4、的發(fā)展趨勢(shì)： （1）輕質(zhì)、高強(qiáng)；（2）發(fā)展多功能材料； （3）廉價(jià)、低耗能（4）由單一材料向復(fù)合材料及制品發(fā)展 （5）擴(kuò)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(shí)，通常必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)。因?yàn)橥聊竟こ滩牧纤幗ǎ?gòu)）筑物的部位不同、使用環(huán)境不同、人們對(duì)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

5、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(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積,測(cè)定辦法： 1）測(cè)質(zhì)量：烘干（烘箱）稱量（天平）； 2）測(cè)體積： （a）外觀規(guī)則的材料，直接用游標(biāo)卡尺測(cè)量尺寸求體積，如鋼材、玻 璃等; （b）外觀不規(guī)則的堅(jiān)硬顆粒，如砂、石等，將其磨成細(xì)粉后，可由排水法測(cè)得。,第一章 土木工程材料的基本性質(zhì),表觀密度的測(cè)定： 質(zhì)量測(cè)定用天平 體積測(cè)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(gè)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 -

6、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(cè)定： 1）外形規(guī)則的材料，如磚，可直接測(cè)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(cè)定體積；,第一章 土木工程材料的基本性質(zhì),二、材料的密實(shí)度與孔隙率,1.密實(shí)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(xì)孔隙 孔徑 1.0 細(xì)小孔隙 孔徑 1.0 粗大孔隙,封閉孔隙指常壓下吸不到水，當(dāng)水壓太大時(shí)可以通過材料內(nèi)部的毛細(xì)通道進(jìn)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

7、率可作為控制混凝土骨料級(jí)配與計(jì)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(shí)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

8、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(dāng)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(shí)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

9、土木工程材料的基本性質(zhì),2、脆性和韌性 1）脆性：當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，而破壞時(shí)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(dòng)荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時(shí)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(qiáng)度比其抗拉強(qiáng)度往往要高很多倍。它對(duì)承受震動(dòng)作用和抵抗沖擊荷載是不利的。在建筑工程中，對(duì)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(qiáng)度、強(qiáng)度等級(jí)和比強(qiáng)度 1、強(qiáng)度：在外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力稱為強(qiáng)度。根據(jù)外力作用方式的不同

10、，材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度（或抗折強(qiáng)度）及抗剪強(qiáng)度等形式。,()抗壓 ()抗拉 ()抗折 ()抗剪,1）抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng) 度、抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式： 2）抗彎強(qiáng)度：,第一章 土木工程材料的基本性質(zhì),2、強(qiáng)度等級(jí): 大多數(shù)土木工程材料根據(jù)其極限強(qiáng)度的大小，劃分成若干不同等級(jí)，即強(qiáng)度等級(jí)。將土木工程材料劃分若干標(biāo)號(hào)，對(duì)掌握材料性質(zhì)，合理選用材料，正確進(jìn)行設(shè)計(jì)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(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)，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(qiáng)度進(jìn)行分級(jí)的，混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C10、C20、C25、C30、

11、C35、C40。,第一章 土木工程材料的基本性質(zhì),3、比強(qiáng)度： 材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。是衡量材料是否輕質(zhì)、高強(qiáng)的指標(biāo)。,鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較,可知，木材是輕質(zhì)高強(qiáng)的高效能材料，而普通混凝土為質(zhì)量大而強(qiáng)度較低的材料，所以努力促進(jìn)普通混凝土這一當(dāng)代最重要的結(jié)構(gòu)材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)方向發(fā)展，是一項(xiàng)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(shí)抵抗局部塑性變形的能力。 測(cè)定法：金屬材料等的硬度常用壓入法測(cè)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(cè)定。,第一章 土木工程材

12、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(tái)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(shí)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

13、 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23，粘土磚為820。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(shí)自然體積 干燥時(shí)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(huì)放出水分，此稱還濕性。,含水率，%,ms吸濕狀態(tài)下的質(zhì)

14、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(dá)到平衡時(shí)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(qiáng)度 也不嚴(yán)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(qiáng)度,fg材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度,（軟化系數(shù) 0.85 的材料，認(rèn)為是耐水的材料。）,混凝土、砂漿等的抗?jié)B性用抗?jié)B等級(jí)表示。例如：P4、P6、P8分別表示材料能承受 0

15、.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(jí)越高抗?jié)B性越好。對(duì)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(huì)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(diǎn)即建筑物所處的環(huán)境條件進(jìn)行具體分析，選擇正確的材料。,抗凍性 耐久性是一個(gè)綜合性質(zhì)： 抗?jié)B性

16、 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(shí)吸收和放出熱量的能力 。,二、比熱：,熱容量高的材料，能對(duì)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(shí)所吸收或放 出的熱量。用 C 表示。,材料兩側(cè)有溫差時(shí)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

17、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(shí)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(jì)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）

18、,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(tuán)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(jí)以上。,2、亞微觀結(jié)構(gòu)（顯微或細(xì)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10-310-6m。,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(jí)或分子級(jí)結(jié)構(gòu)。尺寸范圍在10-6-10-1

19、0m。,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(dú)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(qiáng)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

20、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(shí)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/1462.8100%=37% 故孔的體積：V孔=541.236cm3， 求絕對(duì)密實(shí)體積：V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3 2）

21、求密度： =2487/921.6=2.7g/cm3 3）求含水率：W=(m2-m1)/m1100%=(2984-2487)/2487100% =20%,5、燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm115mm53mm，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(duì)密實(shí)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(gè)整體的材料。 二、膠凝材料的分類,膠凝材料,無機(jī)膠凝材料,有機(jī)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(jī)膠凝材料則以無機(jī)化合物為基本成

22、分。(絕大多數(shù)的無機(jī)化合物可以歸入氧化物、酸、堿、 鹽四大類),有機(jī)膠凝材料以天然的或合成的有機(jī)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(qiáng)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(qiáng)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(huì)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

23、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10001100左右。,9001000 ,(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(shí)的電石渣（Ca（OH）2）。,CaCO3 CaO+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(dāng)石灰已經(jīng)硬化后才開始熟化，

24、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(chǔ)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)2十64.9103J,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(shí)，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(chǔ)灰坑儲(chǔ)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(shí)，將生石灰加水熟化成消石灰粉。 現(xiàn)在多用機(jī)械方法在工廠中將生石灰熟化成消石灰粉，在

25、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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(xì)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

26、乳,第二章 氣硬性膠凝材料,五、石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO及雜質(zhì)的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。具體指標(biāo)見表2.1-2.3。 六、石灰的應(yīng)用及儲(chǔ)存 （一）石灰的特點(diǎn) 1、良好的保水性； 熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細(xì)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(shí)水化熱大，體積增大； 3、凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低 ；,表2.1 建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo),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,

27、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

28、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(shí)，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(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)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(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)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(xì)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

29、、天花板等。 4、制作硅酸鹽制品 磨細(xì)生石灰或消石灰粉與砂或粒化高爐礦渣、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(hù)，就可制得密實(shí)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(chǔ)存 1、生石灰儲(chǔ)存時(shí)間不宜過長，一般不超過一個(gè)月。作到“隨到隨化”。 2、生石灰不得與易燃、易爆等危險(xiǎn)液體物品混合存放和混合運(yùn)輸。 3、熟石灰在使用前必須陳伏15d以上，以防止過火石灰對(duì)建筑物產(chǎn)生的危害。,工程實(shí)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(cè)石灰中CaO和MgO的含量,細(xì)度。 2.根據(jù)MgO含量，判

30、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(jí)。,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(gè)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

31、性膠凝材料,（一）技術(shù)指標(biāo) 建筑石膏色白，密度2.602.75g/cm3,堆積密度8001000kg/cm3,根據(jù)國標(biāo)建筑石膏的規(guī)定，按其凝結(jié)時(shí)間、細(xì)度及強(qiáng)度指標(biāo)分為三級(jí)。優(yōu)等、一等和合格。,表2.4 建筑石膏的技術(shù)要求(GB 977688),第二章 氣硬性膠凝材料,（二）技術(shù)特性 1、強(qiáng)度低；2、凝結(jié)硬化快，初凝6分，終凝30分； 3、孔隙率大（5060%），熱導(dǎo)率?。?.1210.205W/(m.k)）； 4、凝結(jié)時(shí)體積產(chǎn)生微膨脹（0.05%0.15%）； 5、吸濕性強(qiáng)，耐水性差(軟化系數(shù)為0.20.3)；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、

32、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(shí)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(qiáng)石膏,1、高強(qiáng)石膏特點(diǎn) 由于高強(qiáng)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(shí)，需水量（需水量約為35%-45%）比建筑石膏（需水量高達(dá)60%-70%）小，故硬化后有較高的強(qiáng)度，7天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)15-40MPa。,2、高強(qiáng)石膏應(yīng)用 （1）強(qiáng)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(diǎn)

33、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： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20,13001400,Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2+ 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(qiáng) 2、耐酸

34、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(huì)生成硫酸鈉晶體，體積膨脹，產(chǎn)生破壞），可增加材料的密實(shí)度和強(qiáng)度，增強(qiáng)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(shí)度和強(qiáng)度。 3、修補(bǔ)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

35、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(xì)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(shí)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(zhǔn)確、細(xì)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(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)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(shì)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(shí)

36、，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(shí)在個(gè)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(gè)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(shí)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

37、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(xì)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

38、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(qiáng)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(qiáng)度標(biāo)號(hào)、降低水化熱、增加產(chǎn)量和降低成本的作用。如?；郀t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(qiáng)度標(biāo)號(hào)，降低水化熱及增加水泥產(chǎn)量等。如磨細(xì)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(xì),煅

39、燒,1450,水泥,磨細(xì),“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),8001450,800左右,分解反應(yīng),Al2O3,Fe2O3,2CaOSiO2,3CaOSiO2,3 CaO Al2O3,4 CaOAl2O3Fe2O3,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)+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 （2）2(C2S)+4H2

40、O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 （3）C3A+6H2O3CaOAl2O36H2O （4）C4AF+7H2O3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O （5）3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 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(qiáng)度的過程，稱為水泥的“凝結(jié)”。 硬化：隨后產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)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(qiáng)度,水泥石,凝結(jié)過程,硬化過程,（二）水泥的凝結(jié)與硬化

41、,注意：凝結(jié)和硬化是人為地劃分的。實(shí)際上是一個(gè)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(xì)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(jìn)一步發(fā) 展，填充毛細(xì)孔 (硬化),第三章 水泥,（三）水泥凝結(jié)硬化的特點(diǎn) 1放熱反應(yīng) 2凝結(jié)硬化速度37 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(shí)間。,第三章 水泥,（四）各種熟料礦物單獨(dú)與水作用的強(qiáng)度變化,第三章 水泥,（五）各種熟料礦物單獨(dú)與水作用性

42、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(qiáng)度高，同時(shí)水化熱也增大。 2)水泥的細(xì)度 水泥顆粒越細(xì)，其比表面積越大，水化反應(yīng)越快越充分，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都較高。但水泥太細(xì)，粉磨能耗大，水泥成本高。,第三章 水泥,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：硅酸鹽水泥的細(xì)度比表面積應(yīng)大于300m2/kg。否則為不合格。 3)儲(chǔ)存條件 水泥在運(yùn)輸和貯存過程中應(yīng)做到 （1）按標(biāo)明的標(biāo)號(hào)、類型及出廠日期分別進(jìn)行貯運(yùn)。 （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

43、十袋(50kg/袋)。 （4）應(yīng)先貯先用。 （5）一般貯存不超過三個(gè)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(huì)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(qiáng)度下降。超過三個(gè)月后的水泥，強(qiáng)度降低10%20%；六個(gè)月后降低 15%30%；一年后降低 25%40%；此時(shí)需重新試驗(yàn)，確定其標(biāo)號(hào)。 4)水灰比水的質(zhì)量/水泥的質(zhì)量 拌和水泥漿時(shí)，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(qiáng)度發(fā)展越慢，且硬化后的水泥石中的毛細(xì)孔含量越多，強(qiáng)度越低。反之，凝結(jié)硬化和強(qiáng)度發(fā)展越快，且強(qiáng)度高。因此，在保證成型質(zhì)量,第三章 水泥,

44、的前提下，應(yīng)降低水灰比，以提高水泥石的硬化速度和強(qiáng)度。 5)養(yǎng)護(hù)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(jìn)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(duì)后期影響不大。 水泥的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為：養(yǎng)護(hù)溫度為203，相對(duì)濕度RH90%的環(huán)境中。,6)養(yǎng)護(hù)齡期,C3A 水化鋁酸鈣 石膏 水化硫鋁酸鈣,3 CaOAl2O3+6H2O3CaOAl2O36H2O,3 CaOAl2O36H2O+ 3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O,問題：1、為什么生產(chǎn)水泥時(shí)要加入適量的石膏？,隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，

45、水泥的水化程度增加，凝膠體數(shù)量增加，毛細(xì)孔減少，強(qiáng)度不斷增加。一般在28天之內(nèi)強(qiáng)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(shí)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(xì)后，與水拌和，凝結(jié)時(shí)間很短，因此不便使用，為調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)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(shí)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(huì)引起安定性不良,石膏摻量要適量,第三章 水泥,2、

46、仔細(xì)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(qǐng)分析A、B兩種硅酸鹽水泥的早期強(qiáng)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(qiáng)度及水化熱都較高，故A水泥的早期強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,5、強(qiáng)度,細(xì)度,細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度，水泥顆粒粒徑一般在0.0070.2mm范圍內(nèi)。 測(cè)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（GB1751999）規(guī)定：硅酸鹽水泥比表面積應(yīng)大于300/kg

47、。,堿含量,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,5、強(qiáng)度,細(xì)度,堿含量,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,5、強(qiáng)度,細(xì)度,堿含量,標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量：為了使水泥凝結(jié)時(shí)間、體積安定性等的測(cè)定具有準(zhǔn)確的可比性，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用標(biāo)準(zhǔn)稠度儀測(cè)定水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量。,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,5、強(qiáng)度,細(xì)度,堿含量,初凝：加水拌和到標(biāo)稠，凈漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。 終凝：加水拌和到標(biāo)稠，凈漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)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

48、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(cè)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(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,5、強(qiáng)度,細(xì)度,堿含量,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,細(xì)度,GB規(guī)定：用水

49、泥膠砂強(qiáng)度測(cè)定。試件標(biāo)準(zhǔn)尺寸:4040160mm 水泥 : 中國ISO標(biāo)準(zhǔn)砂 : 水=1:3:0.5(450g,1350g,225ml), 按照測(cè)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(gè)。,5、強(qiáng)度,堿含量,膠砂振實(shí)臺(tái),水泥膠砂攪拌機(jī),試模,第三章 水泥,水泥抗折強(qiáng)度測(cè)定,F (N),結(jié)果計(jì)算評(píng)定,每個(gè)齡期測(cè)定破壞荷載F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3,第三章 水泥,下壓板,上壓板,水泥抗壓強(qiáng)度測(cè)定,結(jié)果計(jì)算評(píng)定,測(cè)定出抗壓破壞荷載F1F6,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,細(xì)度,5、強(qiáng)度,堿含量,硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求(GB17

50、51999),注：表中表示早強(qiáng)型，其它為普通型。,第三章 水泥,2、標(biāo)準(zhǔn)稠度,3、凝結(jié)時(shí)間,4、體積安定性,細(xì)度,、強(qiáng)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(jì)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(shí)間中任一項(xiàng)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，均為廢品； 2、不合格品：凡細(xì)度、終凝時(shí)間、強(qiáng)度低于規(guī)定指標(biāo)時(shí)稱為不合格品； 廢品水泥在工程中嚴(yán)禁使用，不合格水泥，通過措施改造成合格水泥，若僅強(qiáng)度低于規(guī)定指標(biāo)時(shí)

51、，可降級(jí)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(qiáng)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(dòng)填實(shí),鹽類腐蝕,酸類腐蝕,強(qiáng)堿腐蝕,1、硫酸鹽的腐蝕（膨脹型破壞） 水泥桿菌 4CaOAl2O3 12H2O+3CaSO4+20H2O=3

52、CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O+Ca(OH)2 2、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)2 MgCl2 + 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+2H2O CaCO3 + CO2 + H2O = CaH(CO3)2 2、一般酸的腐蝕（工業(yè)廢水、地下水、沼澤水） 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O H2SO4+Ca(OH)2=CaSO42

53、H2O,3CaOAl2O3 + 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(shí)度。 3、加做保護(hù)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(shí) 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(diǎn) 1、硬化快，早期強(qiáng)度高。 適用于早期強(qiáng)度要求高、凝結(jié)快、冬季施工的工程。 2、水化熱大，干縮性

54、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(yán)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(shí)水化物開始脫水，水泥是強(qiáng)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

55、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(xì)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）粒化高爐礦渣 （2）火山灰質(zhì)混合材料 （3）粉煤灰,煉鋼廠冶煉生鐵時(shí)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(xì)顆粒廢渣。

56、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(diǎn) 普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料，615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(jì)。適量石膏磨細(xì)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(hào)PO 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2070粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性凝膠材料稱為礦渣硅酸

57、鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號(hào)PS。 火山灰水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和2050火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏磨細(xì)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(hào)PP。 粉煤灰水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和2040粉煤灰、適量石膏磨細(xì),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(hào)。 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(xì)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(hào)PC。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì) 量百分比計(jì)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(xì)而得的水硬性膠凝材料。 2、高鋁水泥的特點(diǎn)： （1）強(qiáng)度發(fā)展迅速，24小時(shí)內(nèi)可達(dá)到最高強(qiáng)度的80%左右。標(biāo)號(hào)以3d抗壓強(qiáng)度來表示。其28d強(qiáng)度不得低于3d強(qiáng)度指標(biāo)。 （2）低溫下（5-10C）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(qiáng)。 （5）放熱大且集中。 （6）耐高溫好，在1300 C還能保持約53%的強(qiáng)度 。 （7）長期強(qiáng)度及其他性能有下降的趨勢(shì)。