第二章无机胶凝材料土木工程材料课件.ppt

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1、第二章 无机胶凝材料,1、胶凝材料定义:,2、胶凝材料作用散粒材料(砂、石等)块状材料(砖、石块),胶结,整体,3、胶凝材料分类有机 不饱和树脂、沥青、气硬性只能在空气中硬化无机 水硬性不仅能在 空气中 硬化,而且能在 水中 硬化。,分类的意义：气硬性胶凝材料(石灰、石膏、菱苦土、水玻璃)耐水性差，只能用于干燥环境 水硬性胶凝材料（水泥）耐水性好，可用于潮湿环境。,2-1 石 灰,一、原料及生产原料：石灰石（主要成份CaCO3）生产：CaCO3 CaO（生石灰）CO2,900,二、石灰熟化与硬化,1、熟化CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)64.9KJ/Mol 粉状消石灰：只用少量水(约70

2、)(理论值为 31.2%)浆状石灰浆：加过量水(2.53倍),熟石灰,过烧石灰危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂。消除危害方法：“陈伏”两星期,2、石灰硬化,晶体交错生长,石灰碳化的条件与作用,条件：CO2，湿度 Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O 作用：形成CaCO3晶体并相互共生，或与Ca(OH)2共生，构成结构紧密交织的结晶网，强度提高。特点：缓慢，因表层碳化膜阻碍了空气中CO2的进入，也阻碍了内部水分的蒸发,三、石灰技术性质1、质量评定指标,2、石灰性质可塑性好 凝结硬化慢、强度低耐水性差 体积收缩大,四、石灰应用 1、石灰乳粉刷

3、2、石灰膏砌筑、抹灰 3、消石灰石灰土、三合土 4、生石灰粉碳化石灰板、硅酸盐制品,石灰石 CaCO3生石灰 CaO熟石灰 Ca(OH)2成品 Ca(OH)2 CaCO3,石灰的强度不高，为什么会使用其作为地基材料？,2-2 石 膏,一、原料和生产,二水石膏（生石膏）,破碎,加热处理,磨细,半水石膏（熟石膏）,原料：天然二水石膏与工业副产品，按二水石膏含量分五级：特，95%、85%、75%55%,水化需水大60-80%,水化需水小35-45%,、半水石膏无水半水石膏可溶性硬石膏不溶性硬石膏高温煅烧石膏（地板石膏）,180-210,320-360,400-750,800-1200,结构无显著变化

4、,水化凝结快、放热需水大、强度低,结构紧密难溶于水，凝结硬化需加激发剂,部分分解为CaO,有水化凝结（慢）能力，硬化后强度高、耐磨耐水性较好,二、石膏水化硬化 1、物理化学变化,半水石膏(晶体),促进,8.16g/l20,2.05g/l20,石膏凝结硬化示意图,2、浆体性状变化,3、硬化浆体结构特征 多孔性理论需水量(用于水化)18.6%多余水分蒸发实际需水量(便于操作)3580%内部留下孔隙,四、石膏技术性质,1、质量评定指标 强度 抗折、抗压 细度 凝结时间 初凝、终凝,2、性质特征 凝结硬化快 早期强度高 微膨胀性 孔隙率高 耐水性差 耐火性强,四、石膏应用,1、室内抹灰、粉刷2、建筑装

5、饰制品3、石膏板,复习,2-3 菱苦土,原料制备：MgCO3MgO+CO2成分：MgO水化：MgO+H2OMg(OH)2 mMgO+nMgCl26H2OmMgOnMgCl2qH2O 分 4-1-8，2-1-8 等，或用MgSO27H2O,FeCl3,FeSO4H2O作调和剂性质特点：抗压强度大、吸湿性强、碱性低应用：制作地板、木屑板、绝热材料等,2-4 水玻璃,制备：Na2CO3+nSiO2Na2OnSiO2+CO2组成：Na2OnSiO2 SiO2/Na2O=n 模数硬化：Na2OnSiO2+CO2+mH2O Na2CO3+nSiO2mH2O 2(Na2OnSiO2)+Na2SiF6+mH2

6、O 6NaF+(2n+1)SiO2mH2O性能特点：与水任意调和、粘接性好、耐酸性好、耐热性好应用：涂刷材料、沙土固化、堵漏材料、配制耐酸、耐热混凝土等。n 粘结性 难溶于水,1300-1400,2.5 水 泥,水泥是重要的建筑材料之一，加水拌和后经物理化学反应可由塑性浆体变为坚硬的石状体，不仅可在空气中而且可更好的在水中硬化并继续发展保持其强度。,水泥分类,通用水泥（主体结构）：硅酸盐水泥P.,P.普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥特种水泥：特种用途水泥或非硅酸盐类水泥，如高铝水泥、硫铝酸盐水泥、白水泥、膨胀水泥、快凝水泥等,石灰石粘土辅料,生

7、料,石膏,熟料,混合磨细,煅烧,水泥,1通用水泥1-1硅酸盐水泥,一、生产,水泥熟料,二、熟料矿物及其特性,矿物组成 水泥性能 应用C3S 高强 结构工程C3A、C3S,C2S 水化热低 大体积砼C3S、C3A 快硬高强 抢修工程,三、水化硬化,1、铝酸盐水化C3A+H3CaOAl2O36H2O石膏存在时:C3A+CaSO4H2+HC3A3(CaSO4)H322、硅酸盐水化2C3S+6HC3S2H3+3CH2C2S+4H C3S2H3+CH,3、凝结硬化 影响因素：,温度、湿度、养护时间,4、水泥石水泥石组成水化产物组成(充分水化时)孔隙组成 孔隙率决定因素：,水化产物未水化熟料颗粒孔隙C-S

8、-H凝胶Ca(OH)2晶体水化(硫)铝酸钙 70%20%7 凝胶孔毛细孔气孔,水灰比、水化程度,四、品质要求1、凝结时间分类：影响因素：不正常凝结：,初凝、终凝矿物组成、细度、加水量、环境温湿度假凝、闪凝,2、强度水泥胶结能力的体现影响因素强度检验 强度标号,矿物组成、细度、温湿度、龄期固定的胶砂比和水灰比，规定的试件尺寸、水养护温度，以28d抗压强度划分的强度等级。,3、体积安定性水泥硬化后体积变化的均匀性,水泥安定性检验：试饼法,合格,不合格,4、细度作用：检测方法：,细度水化快、充分 强度 比表面积、筛分析,5、水化热 利：弊：影响因素：改善水化热的水泥品种,冬季施工 大体积砼开裂 矿物

9、组成、细度 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥,6、烧失量 烧失量对硅酸盐水泥（3-3.5%）、普通水泥(5.0%)作规定、7、碱含量定义：水泥中Na2O和K2O的含量（0.6%）。危害：碱骨料反应，混凝土开裂。废品：MgO、SO3、f-CaO、初凝时间 不合格,五、水泥石的腐蚀与防止 1、腐蚀种类 2、腐蚀原因 3、防止措施,溶出性 离子交换 膨胀性 水泥中存在CH、C3AH6，本身不密实周围存在侵蚀性介质水泥组成 密实度 保护层,离子交换,溶出性,膨胀性,钢筋锈蚀,内应力,侵蚀加速,六、硅酸盐水泥应用 1、适应环境 2、适用工程 3、不适应工程,干燥、潮湿环境，水中，严寒地区。快硬、高强、抗渗

10、、耐磨混凝土工程大体积混凝土、海工混凝土、高温环境,七、水泥的风化 1、受潮风化机理 f-CaO+H2O Ca(OH)2 有利 C3S C-S-H+Ca(OH)2 H2O+CaCO3 2、储运注意事项 防水防潮 不宜久存,H2O(空气中),CO2(空气中),不利,1-2掺混合材的硅酸盐水泥,一、混合材 1、种类 活性 非活性 2、活性成分,水淬矿渣、火山灰、粉煤灰 慢冷矿渣、磨细石英砂等SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3,a.粉煤灰原灰 b.玻璃质微珠 c.富铁微珠,3、作用原理潜在活性 激发剂种类,本身水化活性极小在激发剂作用下，具有较好的水化活性。氢氧化钙、石膏,二、掺混合材的水泥1

11、、水泥品种 普通硅酸盐水泥(混合材掺量：615)、火山灰水泥(2050)、矿渣水泥(2070)粉煤灰水泥(2040)、复合水泥(1550)普通硅酸盐水泥的性能接近于硅酸盐水泥,2、掺混合材水泥的水化过程,熟料矿物水化,粉煤灰水泥水化28d,粉煤灰表面已有一层水化产物,3、掺混合材水泥的共性,水化热较低 适用于大体积混凝土,抗软水、硫酸盐侵蚀能力强 适用于水工、海港工程,抗冻性差、抗碳化能力差 不宜用于受冻部位，注意钢锈,早期强度低，后期强度增长较大，宜蒸汽养护，不宜低温施工,4、掺混合材水泥的个性矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合水泥,泌水性、干缩性较大，养护不当易开裂。耐热性较好可用于耐

12、热混凝土干缩大易开裂不宜用于干燥环境；抗渗性好适用于抗渗混凝土。干缩性小，抗裂性好,常用水泥技术性能（总结）,2特种水泥,一、高铝水泥 1、原料 2、熟料矿物 3、特性,石灰石、矾土 铝酸盐CA,CA2,C12A7,C2S,C2AS,快硬高强 水化热大、且集中在早期 耐高温 抗硫酸盐 抗冻性与不透水性均好,4、铝酸盐水泥的水化与硬化,T 30 均生成或转化为C3AH6,AH3,5、高铝水泥的应用 紧急抢修工程 冬季施工 抗硫酸盐、冻融交替的工程 制作膨胀水泥 配置耐热砂浆、混凝土,6、高铝水泥的注意 不得与硅酸盐水泥、石灰混用 不得用于湿热环境 不能用于结构工程 不宜用于大体积混凝土,二、膨胀水泥 1、原理 2、配制,硅酸盐水泥+高铝水泥+石膏 高铝水泥+石膏 硅酸盐水泥+明矾石+石膏+矿渣,3、类型与应用 收缩补偿型：一般膨胀型：强膨胀型：,防止收缩裂缝用于防水混凝土、构件接头、修补工程 应用同上 产生膨胀应力用于自应力钢筋混凝土压力管,三、其他品种水泥 1、白色硅酸盐水泥 白度 2、砌筑水泥 3、硫铝酸盐水泥 矾土+石膏+石灰-C4A3S,煅烧,-,水泥的正常凝结、瞬凝和假凝的区别？硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其特性？六大品种水泥的基本材料组成与范围？侵蚀水泥石的环境因素有哪些？,