《土木工程材料》.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土木工程材料教案第三章,黑龙江工程学院 土木工程系,孙凌,1/44,第三章 水 泥,3.1,惯用水泥,3.2,其它品种水泥,2/44,主要内容：惯用（硅酸盐）水泥生产工艺,惯用（硅酸盐）水泥特征,影响惯用水泥性能原因,重点内容：硅酸盐水泥矿物成份特点,硅酸盐水泥凝结和硬化,难 点：硅酸盐水泥凝结和硬化,要 求：掌握硅酸盐水泥矿物成份特点,掌握硅酸盐水泥凝结和硬化,参考资料：土木工程材料陈志源,道路建筑材料严家伋,道路建筑材料孙 凌,公路工程水泥和水泥混凝土试验规程,道路建筑材料集中训练试验补充教材,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥技术标准 GB175-1999,3/44,3.水 泥,水泥是一个水硬性胶凝材料，也是建筑工程中用量最大建筑材料之一。,在道路与桥梁工程中通常应用水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等五大品种水泥。,4/44,3.1惯用水泥,凡由硅酸盐水泥熟料，石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称波特兰水泥）。,5/44,硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料称型硅酸盐水泥，代号；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超出质量石灰石或粒化高炉矿渣混合材料称型硅酸盐水泥，代号。,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,6/44,3.1.1,惯用水泥生产,.硅酸盐水泥生产原料,原料：,）石灰质原料 主要提供，,）粘土质原料 主要提供,以及,。,3）校正原料,补充两种原料中所缺乏铁。,7/44,.硅酸盐水泥生产工艺概述,1)把几个原材料按适当百分比配合在磨机中磨成生料；,2)将制备好生料入窑进行煅烧，至左右生成以硅酸钙为主要成份硅酸盐水泥“熟料”；,3)为调整水泥凝结速度，在烧成熟料中加入质量左右石膏共同磨细，即为硅酸盐水泥。,所以，硅酸盐水泥生产工艺概括起来为“两磨一烧”。,8/44,3.1.2惯用水泥特征,硅酸盐水泥主要矿物组成,硅酸盐水泥主要矿物组成是：,硅酸三钙 ,，简式为,，,硅酸二钙 ,，简式为,，,铝酸三钙 ,，简式为,，,铁铝酸四钙,，,，,简式为,，,9/44,2硅酸盐水泥各矿物组成性能比较,硅酸盐水泥熟料中这四种矿物组成特征是：,）反应速度,最快，,较快，,也较快，,最慢；,）释热量,最大，,较大，,居中，,最小；,）强度,最高，,早期低，但后期增加率较大。,故,和,为水泥强度主要起源。,强度不高，,含量反抗折强度有利；,10/44,）耐化学侵蚀性,最优，其次为,、,，,最差；,）干缩性,和,最小，,居中，,最大。,11/44,硅酸盐水泥主要矿物组成与特征,矿物组成,硅酸三钙,C,3,S,硅酸二钙,C,2,S,铝酸三钙,C,3,A,铁铝酸四钙,C,4,AF,与水反应速度,中,慢,快,中,水化热,中,低,高,中,对强度作用,早期,良,差,良,良,后期,良,优,中,中,耐化学侵蚀,中,良,差,优,干缩性,中,小,大,小,12/44,矿物组成对水泥性能影响,以上是单个矿物组成性能，水泥是几个熟料矿物混合物，改变熟料矿物成份间百分比，水泥性质即发生对应改变。比如提升硅酸三钙含量，能够制得高强水泥；又如降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提升硅酸二钙含量，可制得水化热低水泥，如大坝用水泥；提升铁铝酸四钙含量，可取得抗折强度较高水泥，如道路水泥。,13/44,4硅酸盐水泥凝结和硬化,（）硅酸盐水泥水化,水泥颗粒与水接触，水泥熟料矿物即与水发生水化反应，生成水化产物并放出一定热量,水泥水化主要是四种矿物成份水化：,）硅酸三钙,）硅酸二钙,）铝酸三钙,）铁铝酸四钙,14/44,）硅酸二钙,1）硅酸三钙,15/44,）铁铝酸四钙,）铝酸三钙,16/44,为了调整水泥凝结硬化速度，在磨细水泥时，掺人适量石膏，水化铝酸钙与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸钙，亦称钙矾石。当石育消耗完成后，水泥中还未水化铝酸三钙与钙矾石反应生成单硫型水化硫铝酸钙。反应式以下：,三硫型水化硫铝酸钙（即钙矾石）是难溶于水稳定针状结晶体，它在生成结晶体时体积大大膨胀。所以，水泥中加入石膏数量不可过多，预防水泥凝结硬化过程中硫铝酸钙超出限制，产生体积改变不均匀。尤其是形成水泥构件后，还继续水化，其危害更大。,17/44,（）硅酸盐水泥凝结和硬化,硅酸盐水泥凝结硬化大致可划分为以下四个阶段：,第阶段为初始反应期（诱导前期）,第阶段为潜伏期（诱导期）,第阶段为凝结期 （凝结期）,第阶段为硬化期 （硬化期）,18/44,水泥水化放热曲线,19/44,3.1.3影响惯用水泥性能主要原因,）水泥组成成份影响,）水泥细度影响,）温度与湿度影响,）水泥强度与龄期关系,5）拌和用水量影响,6）贮存条件影响,另外，水泥矿物成份含量、水泥颗粒细度等，对水泥凝结硬化以及强度，都有一定影啊。,20/44,思索题：,.,水泥磨细过程中加入石膏目标是什么？,.,水泥四种矿物成份特征是什么？,.影响水泥凝结硬化原因有哪些？,21/44,主要内容：硅酸盐水泥技术性质,硅酸盐水泥技术标准,惯用水泥选取,其它品种水泥,重点内容：硅酸盐水泥技术性质,硅酸盐水泥技术标准,难 点：硅酸盐水泥强度检验方法及评定,要 求：掌握硅酸盐水泥技术性质,掌握硅酸盐水泥技术标准,参考资料：土木工程材料陈志源,道路建筑材料严家伋,道路建筑材料孙 凌,公路工程水泥和水泥混凝土试验规程,道路建筑材料集中训练试验补充教材,硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥技术标准 GB175-1999,22/44,3.1.4,惯用水泥选取,各类建筑工程，针对其工程性质、结构部位、施工要求和使用环境条件等，进行选取。,23/44,3.1.5惯用水泥技术性质和技术标准,.技术性质,按照我国现行国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（一）要求，硅酸盐水泥技术性质包含以下项目：,）化学性质,为了确保水泥使用质量，水泥化学指标主要是控制水泥中有害化学成份含量，若其超出最大允许限量，即意味着对水泥性能和质量可能产生有害或潜在影响。,（）氧化镁含量,（）三氧化硫含量,（）烧失量,（）不溶物,24/44,）物理力学性质,（）细度,细度是指水泥颗粒粗细程度。细度愈细，水泥与水起反应面积愈大，水化速度愈快并较完全。实践表明，细度提升，可使水泥混凝土强度提升，工作性得到改进。不过，水泥细度提升，在空气中硬化收缩也较大，使水泥发生裂缝可能性增加。所以，对水泥细度必须给予合理控制。,（）水泥净浆标准稠度,为使水泥凝结时间和安定性测定结果含有可比性，在此两项测定时必须采取标准稠度水泥净浆。我国国家标准要求，水泥净浆稠度是采取标准维卡仪测定，以试杆沉入净浆距底板时稠度为“标准稠度”，此时用水量为标准稠度用水量。,25/44,水泥标准稠度与凝结时间测定,26/44,（）凝结时间,凝结时间是水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。,初凝时间是从水泥加水到水泥浆开始失去塑性时间；,终凝时间是水泥加水到水泥浆完全失去塑性并开始产生强度时间。,水泥凝结时间对水泥混凝土施工有主要意义。假如凝结过快，混凝土会很快失去流动性，以致无法浇筑，所以初凝时间不宜过短，方便有足够时间在初凝之前完成混凝土各工序施工操作；但终凝时间又不宜太迟，方便混凝土在浇捣完成后，尽早完成凝结硬化。我国现行国家标准（）要求，硅酸盐水泥初凝时间不得早于；终凝时间不得迟于。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于，终凝时间不得迟于。,27/44,（）体积安定性,水泥硬化后体积改变均匀性称为水泥体积安定性。,水泥与水拌制成水泥浆体，在凝结硬化过程中，普通都会发生体积改变，假如这种改变是发生在凝结硬化过程中，则对建筑物质量并没有什么影响。不过，在水泥硬化后若产生不均匀体积改变，将使混凝土产生膨胀裂缝，降低使用质量，甚至引发严重事故。这既是水泥体积安定性不良。,体积安定性不良原因，普通是因为熟料中所含游离氧化钙过多；也可能是熟料中所含游离氧化镁过多或掺入石膏过多，致使水泥已经凝结硬化后，甚至已经应用于结构物中，这些成份继续水化，体积膨胀，引发不均匀体积膨胀，造成水泥石开裂。,28/44,雷氏夹,29/44,雷氏夹测定仪,30/44,（）强度,强度是水泥技术要求中最基本指标，也是水泥主要技术性质之一。,水泥强度除了与水泥本身性质（如熟料矿物组成、细度等）相关外，并与水灰比、试件制作方法、养护条件和时间等相关。多年来，我国水泥强度检验一直按国家标准水泥胶砂强度检验方法（一）简称软练法进行，该标准要求，以水泥和标准砂，按要求水灰比（或），用标准制作方法制成标准试件，在标准养护条件下，达要求龄期（，）时，按国家标准（一）要求最低强度值来评定其所属标号。,31/44,水泥胶砂试模集振动台,32/44,我国现行国家标准水泥胶砂强度检验方法（）简称法要求，以水泥和标准砂（标准砂满足级配要求），采取.水灰比，用标准制作方法制成标准试件，在标准养护条件下，到达要求龄期（，）时，按国家标准（）要求最低强度值来确定其强度等级。,我国现行国家标准（一）要求：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合标准要求，均为废品。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准要求或混合材料掺加量超出最大限量，或强度低于商品标号要求指标时，称为不合格品，废品水泥在工程中禁止使用。,33/44,技术标准,硅酸盐水泥石腐蚀和预防,.水泥石腐蚀,）淡水侵浊,）硫酸盐侵蚀,）镁盐侵蚀,）碳酸侵蚀,水泥石腐蚀预防,针对以上分析产生腐蚀原因，在选取水泥及施工中，可考虑以下办法来预防腐蚀。,）依据建筑物环境特点，合理选取水泥品种,）提升水泥石密实度,）加做保护层,R,34/44,3.2 其它品种水泥,3.2.1高铝水泥,凡以铝酸钙为主，氧化铝含量约熟料，经磨细而得水硬性胶凝材料称为高铝水泥。又名矾土水泥。,工程应用,高铝水泥特点是早期强度增加快，强度高，主要用于紧急抢修和早期强度要求高工程。高铝水泥缺点是后期强度倒缩，在使用年后高铝水泥混凝土强度只有早期强度二分之一左右。,高铝水泥不宜作结构工程。它使用温度不宜超出，如有蒸汽养护不宜超出，不得与其它品种水泥混合使用。,35/44,3.2.2膨胀水泥,膨胀水泥是硬化过程中不产生收缩，而含有一定膨胀性能水泥。,工程应用,在道桥工程中，膨胀水泥惯用于水泥混凝土路面、机场道面或桥梁修补混凝土。另外用于预防渗漏、修补裂缝及管道接头等工程。,36/44,3.2.3白色和彩色硅酸盐水泥,白色水泥主要矿物组成仍是硅酸盐，只是水泥中着色物质（氧化铁、氧化锰、氧化钛、氧化铬等）含量极少。,生产彩色硅酸盐水泥有三种方法：（1）在水泥生料中混入着色物质，烧成彩色熟料再粉磨成彩色水泥；（2）将白水泥熟料或硅酸盐水泥熟料、适量石膏和碱性着色物质共同磨细制成彩色水泥；（3）将干燥状态着色物质掺入白色水泥或硅酸盐水泥中。,白色和彩色水泥在装饰工程中，惯用于配制各类彩色水泥浆、砂浆和混凝土，用以制造各种水磨石、水刷石、等饰面及雕塑和装饰部件等制品。,37/44,补充：道路硅酸盐水泥,.定义,以适当成份生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成份和较多量铁铝酸钙硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。由道路硅酸盐水泥熟料，活性混合材料和适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥（简称道路水泥）。,38/44,.技术要求,）化学组成,在道路水泥或熟料中含有以下有害成份必须加以限制：,（）氧化镁含量道路水泥中氧化镁含量不得超出.。,（）三氧化硫含量道路水泥中三氧化硫不得超出.。,（）烧失量道路水泥中烧失量不得大于.。,（）游离氧化钙含量道路水泥熟料中游离氧化钙含量，旋窑生产不得大于.；立窑生产不得大于.。,（）碱含量如用户提出要求时，由供需双方约定。,39/44,）矿物组成,（）铝酸三钙含量道路水泥熟料中铝酸三钙含量不得大于.。,（）铁铝酸四钙含量道路水泥熟料中铁铝酸四钙含量不得小于.。,铝酸三钙（,）和铁铝酸四钙（,）含量，先按方法求出三氧化二铝（,）和三氧化二铁（,）含量，然后按下式求得：,.（,.,）,.,40/44,）物理力学性质,（）细度按国家标准水泥细度检验方法，筛筛余量不得大于。,（）凝结时间按国家标准试验方法，初凝不得早于，终凝不得迟于。,（）安定性按国家标准试验方法，安定性用沸煮法必须合格。,（）干缩性按国家标准水泥胶砂干缩性试验，干缩率不得大于.。,（）耐磨性按行业标准水泥胶砂耐磨性试验，磨损率不得大于,。,（）强度道路水泥分为、和三个标号。,41/44,.,工程应用,道路水泥是一个强度高，尤其是抗折强度高，耐磨性好，干缩性小，抗冲击性好，抗冻性、抗硫酸性比很好专用水泥。它适合用于道路路面、机场跑道道面、城市广场等工程，因为道路水泥含有干缩性小、耐磨、抗冲击等特征，可降低水泥混疑土路面裂缝和磨耗等病害，降低维修、延长路面使用年限，因而可取得显著社会,效益和经济效益。,42/44,思索题：,.什么是水泥初凝和终凝？凝结时间对工程有何影响？,.什么是水泥合格品、不合格品及废品？工程中有何要求？,.法与软练法主要区分是什么？,R,43/44,END,THANK YOU！,44/44,