混凝土的品种,气硬性胶凝材料.doc

第六章 其它品种混凝土
内容：轻混凝土的种类，轻骨料混凝土的组成、技术性质及混凝土配比，多孔混凝土的组成，性能和应用，其它混凝土的简介。高强混凝土及高性能混凝土概念、区别及主要配制途径与性能特点。
基本要求：
1．了解高强和高性能混凝土的发展趋势。[3]
2．了解轻混凝土的种类，组成及特点。[3]
3．了解轻骨料混凝土的技术性质及应用。[1]
重点：轻混凝土的分类、组成特点、轻骨料混凝土的技术要求及应用。

△自学内容△
自学其它品种混凝土，自学思考题：
·高强混凝土与高性能混凝土的区别
·轻混凝土的分类；轻骨料混凝土的性能特点
·防水混凝土的配制方法。
·大体积混凝土配制和施工时应采取哪些措施
·什么是泵送混凝土的可泵性？如何保证泵送混凝土的可泵性？

第六章 其它品种混凝土
第一节 高强高性能混凝土
随着现代化工程结构向大跨、重载、高耸发展以及重大混凝土结构在各种严酷环境条件下使用的需要，高强度和高耐久性混凝土日益受到世界范围内的重视和关注。
一．高强混凝土
是用常规的水泥、砂石作原材料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺合料，使硬化后强度等级不低于C60的水泥混凝土。
1．高强度混凝土的优点和缺点
优点：
l 致密坚硬，抗渗性、抗冻性优于普通混凝土。
l 可减小结构断面
l 刚度大，变形小，可施加更大预应力和更早地施加预应力。
缺点：
l 对原材料要求严格
l 对生产施工的质量管理水平要求高
l 质量易受多方面情况影响
l 延性差
2．物理力学性能（略讲）
（1）应力－应变曲线不同于普通混凝土
（2）早期－后期强度规律，早期强度高，后期增进率低
（3）抗拉强度与抗压强度之比降低
（4）收缩：初期大，但最终与普通混凝土相当
（5）耐久性提高
3．高强度混凝土配制原则
（1）水泥质量稳定，强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。
（2）粗骨料最大粒径不应大于25mm，最好控制在15～25mm,严格控制针片状含量。
（3）砂率，一般可取30～35％。
（4）掺合料的使用
（5）胶凝材料用量不宜大于550kg/m3，且矿物掺合料不得超过40％。
二．高性能混凝土
高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标，要对工作性、强度、体积稳定性、经济性等重点予以保证。特点是优选材料，低水胶比，并除水泥、水、骨料外，必须参加足够数量的矿物细掺料和高效减水剂。
1．拌合物的性能
包括充填性、可泵性、稳定性（抗泌水、抗离析等）。
2．耐久性
一般来说，混凝土只要其抗渗性很低，就有很好的抵抗水和侵蚀性介质侵入的能力。高性能混凝土由于水胶比很低而具有很低的渗透性，因而其耐久性好。
3．强度
当胶凝材料总量确定后，调整水泥与活性掺合料的比例，即可制成不同强度等级且经济合理的高性能混凝土。
4．收缩。
除了普通混凝土的收缩以外，还应特别注意自收缩。

高强混凝土与高性能混凝土的区别：
高强混凝土主要是以强度作为指标，而高性能混凝土则侧重于施工性和耐久性、体积稳定性，并不一定要求有较高的强度。

第二节 轻混凝土
轻混凝土是指干表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土。
一．轻骨料混凝土
用轻粗骨料、轻细骨料或普通砂与和水泥配制成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土叫轻骨料混凝土。
按细骨料种类，轻骨料混凝土又分为全轻混凝土（粗细骨料均为轻骨料）和砂轻混凝土（细骨料全部或部分为轻骨料）。
1．优点
l 自重轻
l 弹性模量低，抗震性能好
l 保温性能好
2．轻骨料的种类及技术指标
（1）种类
轻粗骨料、轻细骨料：天然轻骨料、工业废渣、人造轻骨料
（2）技术指标
l 堆积密度
l 强度：筒压强度
l 吸水率：1h吸水量，计算附加用水量。
l 最大粒径和颗粒级配：保温及结构保温轻骨料混凝土用的轻骨料，其最大粒径不宜大于40mm。结构轻骨料混凝土用的轻骨料，不宜大于20mm。
3．轻骨料混凝土的分级和分类（自学）
强度等级：CL5.0～CL50；
干表观密度：800～1900kg/m3，共12个等级。
4．轻骨料混凝土的性质
（1）轻骨料混凝土拌合物的和易性
选择流动性时，坍落度一般可比普通混凝土小10～20mm，这主要是吸入骨料的水会部分释放，使流动性提高。
（2）强度
（3）变形性质：弹性模量低。
（4）导热系数：相当于普通粘土砖的导热系数。
（5）耐久性：比混凝土强度等级的普通混凝土有改善。因为轻骨料能与水泥石中的氢氧化钙化合生成新的产物，减少了水泥石中的氢氧化钙的含量，从而提高了混凝土的抗化学侵蚀性能。
5．施工特点
l 轻骨料预湿处理
l 避免外加剂吸入骨料孔隙
l 应采用强制式搅拌
l 入模时间不宜超过45min
l 振捣适当，防止轻骨料上浮
l 洒水养护
二．多孔混凝土
加气混凝土和泡沫混凝土。
三．大孔混凝土
无砂混凝土和少砂混凝土。

第三节 功能性混凝土（自学）

一．防水混凝土
1．普通防水混凝土
2．外加剂防水混凝土
3．特种水泥防水混凝土
二．耐热混凝土
三．耐酸混凝土
四．大体积混凝土
五．道路混凝土
六．纤维混凝土
七．特细砂混凝土
八．聚合物混凝土
1．聚合物水泥混凝土
2．聚合物浸渍混凝土
3．聚合物胶结混凝土
九．喷射混凝土
十．流态混凝土与泵送混凝土
十一.装饰混凝土

第二篇 砌筑材料
第一章 气硬性无机胶凝材料
内容：有机和无机胶凝材料，气硬性和水硬性胶凝材料的概念及划分意义，石膏的主要品种，建筑石膏的凝结和硬化，技术要求、性质和应用。石灰的煅烧、熟化和硬化，建筑石灰的技术要求、性质和应用，水玻璃的组成、硬化特点、性质和应用。
基本要求：
1．理解气硬性和水硬性胶凝材料的各自概念。[2]
2．了解石膏的原料及生产、硬化过程。[3]
3．掌握建筑石膏的技术性质及应用。[1]
4．了解石灰的原料及生产、硬化过程。[3]
5．掌握建筑石灰的技术性质及应用。[1]
6．了解水玻璃的硬化过程及应用。[3]
重点：气硬性胶凝材料水化、硬化特性，不同原料，组成对性能影响的本质条件，工程应用中出现问题的解决方法。

第一节 石灰
一．石灰的原料及生产
以碳酸钙为主要成分的天然岩石——石灰岩。除天然原料外，还可利用工业副产品，如碳化钙生产乙炔的电石渣；氨碱法生产碱所得的残渣。
将石灰岩煅烧，得氧化钙：℃

石灰按含氧化镁的多少，生石灰被分为钙质石灰（氧化镁小于 5 ％）和镁质石灰（氧化镁大于 5 ％）。
煅烧过程中因条件（温度，时间）的影响，会出现过火石灰、欠火石灰。
◎过火石灰：温度过高或煅烧时间过长；→长期后崩裂、鼓泡
◎欠火石灰：温度过低或煅烧时间过短。→降低质量（CaO含量低）
二．生石灰的熟化
1．熟化过程及其过程

（1）放热量大：生石灰具有强烈的水化能力，其放热热量，放热速度都比其它胶凝材料大得多。其1h放热量相当于PO水泥1d放热量的9倍；1kg纯CaO放出的热量可将2.8kg的水从0℃加热到沸腾；
这是因为表面多孔，过火石灰表面致密水化慢。
（2）体积膨胀：约 1～2.5 倍。→过火石灰的影响
（3）反应可逆：100℃以内，随温度升高反应速度加快，
超过100℃，反而下降，547℃以上呈逆反应。
故，熟化时需搅拌散热，控制温度不要过高。
2．熟化方法
（1）消石灰粉。使用 70 ％的水，常用淋灰法。
（2）石灰浆。常在化灰池和储灰池中进行，其方法是将块状石灰和水加入化灰池中熟化。熟化时应控制温度，防止温度过高或过低。要注意“陈伏”。这样可以消除过火石灰的危害，陈伏一般半个月。
三．熟石灰的硬化
1．结晶过程
石灰浆中的主要成分是氢氧化钙和水，随着游离水的蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和液体中结晶出来。
2．碳化过程
结晶出来的氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体，释放出水分并被蒸发：

碳化过程与空气中的CO2的含量和水分的多少有关；若材料处于干燥状态，则反应停止。
硬化后的石灰浆由氢氧化钙晶体和碳酸钙晶体组成，表层主要是碳酸钙晶体，里层主要是氢氧化钙晶体。
四．石灰的技术性质
1． 可塑性好。在水泥砂浆中掺入一定量石灰膏，可塑性显著提高。
2． 硬化慢、强度低。1： 3 石灰砂浆 28 d 抗压强度仅 0.2 ～ 0.5 MPa 。
3． 耐水性差。遇水则硬化停止，氢氧化钙溶解。
4．收缩大。通常加入纤维材料减少收缩，并提高抗拉强度。
五．应用
1．拌制灰土或三合土。
2．配制水泥石灰混合砂浆，石灰砂浆等。
3．生产硅酸盐制品。
石 灰 咏
〈明〉于谦
千锤万凿出深山，→原料
烈火焚烧若等闲；→制备
粉身碎骨浑不怕，→熟化
要留清白在人间。→应用

第二节 石膏
石膏是一种具有悠久历史的胶凝材料。石膏制品具有质轻、强度较高、绝热、防火、美观易于加工等优良性质，因此受到了普遍重视并得到了迅速发展。
一．石膏的原料及生产
1．原料
l 天然二水石膏
l 天然半水石膏：结晶紧密，质地坚硬，仅用于生产无水石膏水泥。
l 化工石膏：磷石膏、氟石膏、硼石膏、钛石膏等。
2．生产
石膏胶凝材料的生产，通常是将二水石膏在不同压力和温度下煅烧，再经磨细制得的。同一原料，煅烧条件不同，得到的石膏品种也不同，其结构、性能也不同。
230℃
124℃
α型可溶硬石膏
α－CaSO4Ⅲ
α型半水石膏
α－CaSO4·1/2H2O
(高强石膏)

1.3大气压

800～1180℃
400～750℃
煅烧石膏
CaSO4Ⅰ
(＋CaO)
（高温煅烧石膏）
（地板石膏）
不溶性硬石膏
CaSO4Ⅱ
(＋激发剂＝
无水石膏水泥)

二水石膏
CaSO4·2H2O

320～360℃
110～170℃
压蒸条件
β型可溶硬石膏
β－CaSO4Ⅲ
β型半水石膏
β－CaSO4·1/2H2O
(建筑石膏)

半水石膏有α、β型两种，α型为高强度石膏，β型为建筑石膏。两种石膏在微观上虽然相似，但宏观上性质相差很远，高强度石膏晶体粗大，比表面积小，调成可塑性浆体时需水量（ 35 ％～ 45 ％），只是建筑石膏需水量的一半。
二．建筑石膏的水化硬化

二水石膏的20℃时的溶解度为2.05 g/L；半水石膏的为8.16 g/ L。在反应中二水石膏不断结晶，平衡破坏，反应向右进行，水分消耗，强度增长，甚至完全干燥，这就是硬化过程。
三．技术性质
1．凝结时间快
凝结时间仅为几分钟，可用缓凝剂延缓凝结，缓凝剂有硼砂、柠檬酸、亚硫酸盐纸浆废液、动物胶等，其中硼砂效果最好，掺量为 0.1% ～ 0.5 ％。
2．微膨胀性
0.5～1.0%，因此形体饱满密实，表面光滑细腻。
3．多孔性
理论用水量为18.6 ％，实际用水量60％～80％，多余的自由水蒸发后留下许多空隙（约占总体积的50％～60％），因此，石膏制品具有表观密度小，绝热性好，吸声性好等优点，但它的强度较低，吸水率较大，抗渗性差。
4．防火性
结晶水蒸发，在表面上产生一层水蒸气幕，阻止了火势蔓延，起到了防火作用。
5．耐水性、抗冻性差
四．建筑石膏的应用
1．石膏砂浆及粉刷石膏
2．建筑石膏制品
第三节 水玻璃
由碱金属氧化物和二氧化硅组成，属于可溶性硅酸盐类，其化学式为 R2O · nSiO2, n 为水玻璃模数。R 可为 Na， K，Li等。
n 小于 3 时，称为碱性水玻璃， n 大于等于 3 时，为中性，实际上均为碱性。
一．水玻璃的生产
湿法和干法两种，均以二氧化硅和碳酸钠为原材料。
二．硬化
液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，加之水分的蒸发，无定形硅酸凝胶脱水成氧化硅，并逐渐干燥硬化。因硬化慢，可加入促硬剂氟硅酸钠，掺量为水玻璃的 12 ％～ 15 ％。
三．水玻璃的技术性能
1．粘结力强
2．耐酸性好
3．耐热性高
四．应用
1．涂刷材料表面
2．加固土壤（与氯化钙）
3．配制防水剂
4．水玻璃砂浆，修补砖墙裂缝
5．耐酸砂浆，耐酸混凝土

△自学内容△
自学水玻璃，自学思考题：
·什么是水玻璃的模数，它与水玻璃性能有何关系。
·水玻璃的性质及用途。