水泥与水泥混凝土.ppt

,第二章 胶凝材料与胶黏剂,胶凝材料的定义和分类,胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度整体的材料。 胶凝材料的分类,如沥青、聚合物等,胶凝材料,无机胶凝材料,有机胶凝材料,气硬性胶凝材料,水硬性胶凝材料,石灰、石膏、水玻璃,无机胶凝材料,气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。 水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，继续保持或增长其强度。如各种水泥。,第二节 硅酸盐水泥,水泥的特点和适用范围,水泥的特点 水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。 水泥适用范围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。,水泥的分类,按性能和用途分,水泥,通用水泥,专用水泥,特性水泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,石灰石硅酸盐水泥,如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等,如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等,水泥的分类,按主要水硬性物质分,硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种 ； 硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。,一、硅酸盐水泥,石灰石,粘 土,铁矿粉,生 料,石 膏,硅酸盐水泥,混合材料,熟 料,按比例混合,磨细,13501450,煅烧,磨细,熟料的矿物组成及其特性,熟料的矿物组成,水泥熟料矿物,硅酸二钙,铁铝酸四钙,铝酸三钙,硅酸三钙,2CaOSiO2，C2S,4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF,3CaOAl2O3，C3A,3CaOSiO2，C3S,化学式及简写,水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。,硅酸盐水泥的凝结和硬化,A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）； B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）； C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）； D未水化的水泥颗粒,水泥石的结构 水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。 水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。,硅酸盐水泥的技术要求与性质,1.密度、堆积密度和各成分含量,(注：表中百分数均为质量百分数。),2.细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。 水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。 国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。,硅酸盐水泥的技术要求与性质,3.凝结时间 凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。 水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。 国家标准GB1751999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。,硅酸盐水泥的技术要求与性质,4.体积安定性 体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。 水泥安定性不良的原因： 熟料中含有过量的游离氧化钙（fCaO），或含有过量的游离氧化镁（fMgO）； 生产水泥时掺入的石膏过量。 国家标准GB1751999规定，硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。 体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。,硅酸盐水泥的技术要求与性质,根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。见表的 规定。,（注：R型为早强型，主要是3d强度较高。）,硅酸盐水泥的技术要求与性质,二 掺混合材料的硅酸盐水泥,混合材料及其分类,混合材料的概念 所谓混合材料就是为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时掺入的天然或人工矿物质材料。分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。 非活性混合材料 不具有活性或活性很低的人工或天然的矿物材料。,混合材料及其分类,活性混合材料 混合材料磨成细粉，与碳或石灰和石膏拌合在一起， 加水后在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物， 既能在潮湿空气中硬化，也能在水中硬化的混合材料。 粒化高炉矿渣； 粉煤灰； 火山灰质混合材料,1、普通硅酸盐水泥（代号PO）,定义 硅酸盐水泥熟料61的混合材料适量石膏 技术性质要求（与硅酸盐水泥相比） 相同点 MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。 不同点 细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%； 终凝时间：不迟于10h； 烧失量：不得大于5.0%。,2、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,定义,熟料,适量石膏,20%70% 粒化高炉矿渣,20%40% 粉煤灰,20%50% 火山灰混合材,矿渣水泥 （PS）,粉煤灰水泥 （PF）,火山灰水泥 （PP）,磨细,磨细,磨细,3、复合硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥 (PC) 在硅酸盐水泥熟料中，加入两种或两种以上的混合材料(掺量在15%50%)。适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。 与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与普通水泥的强度要求相同。但是复合水泥 性能受所用混合材性能影响，使用时应针对工程的性质加以选用。,三 白色硅酸盐水泥,由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。 磨制水泥时，允许加入不超过水泥质量5%的石灰石或窑灰作为外加物。,硅酸盐水泥通常呈灰黑色，主要是由熟料中氧化铁的含量所引起的，随着氧化铁含量的高低，水泥熟料的颜色就发生变化， 白色硅酸盐水泥的生产工艺与硅酸盐水泥相似，其区别在于降低熟料中氧化铁的含量。此外对于其他着色氧化物的含量也要加以控制。,水泥熟料中氧化铁含量与水泥熟料颜色的关系,白色硅酸盐水泥物理化学指标（GB2015）,白水泥的强度等级,白水泥白度等级,白水泥产品等级,（1）直接法生产 直接法是指在白水泥生料中加入着色物质，煅烧成彩色水泥熟料，然后再加适量石膏磨细制成彩色水泥。 着色物质为金属氧化物或氢氧化物。,四、彩色水泥,（2）混合法 混合法是指白色硅酸盐水泥或普通水泥在粉磨时（或现场使用时）将彩色颜料掺入，混匀成为彩色水泥。制造红、褐、黑色较深的彩色水泥，一般用硅酸盐水泥熟料； 浅色的彩色水泥用白色硅酸盐水泥熟料。,四、彩色水泥,（1）配制彩色水泥浆 （2）配制彩色水泥砂浆 （3）配制彩色混凝土 （4）制造各种彩色水磨石、人造大理石等,装饰水泥的应用,第三节 装饰混凝土与装饰砂浆,一、普通混凝土基本知识,混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。 普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。,三峡工程钢筋混凝土重力坝,1、混凝土的分类,按体积密度分 重混凝土 02500kg/m3。 普通混凝土 0 19502500kg/m3。 轻混凝土 01950kg/m3。 按胶凝材料分 水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。 按用途分 结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、装饰混凝土等 。,2 水泥混凝土组成材料,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土 组成材料的作用 水泥+水：填充作用、润滑作用和胶结作用。 砂+石子：骨架作用、降低成本作用和稳定体积作用。,混凝土体积构成 水泥石25左右； 砂和石子70以上； 孔隙和自由水15%。,3、混凝土的主要技术性质,和易性（工作性）的概念,混凝土拌和物便于施工操作，并获得质量均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的能力。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在施工运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象，使砼保持整体均匀性的能力。,具有一定的保持水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,（2） 水泥混凝土的力学性能,水泥混凝土的强度,1立方体抗压强度(fcu) 以边长为150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。,混凝土的强度,2.混凝土强度等级 按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C7.5、C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十六个强度等级。,（3）混凝土的耐久性,混凝土的抗渗性,定义是混凝土抵抗压力随渗透的能力。它是决定砼耐久性最基本的因素。 表示方法 混凝土抗渗性用抗渗等级表示，共有P4、P6、P8、P10、P12五个等级。具有抗渗要求的砼，试验要求的抗渗水压值应比设计值高0.2MPa，试验结果应符合： PtP/10+0.2 式中Pt 六个试件中四个未出现渗水的最大水压值，MPa； P 设计要求的抗渗等级值,混凝土的抗冻性,定义只指砼在水饱和状态下经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。 抗冻性的表征 慢冻法采用立方体试块，以龄期28d试件吸水饱和后承受反复冻融循环，与抗压强度下降25%，质量损失5%所承受的最大冻融循环次数表示。如F50、F100。,抗碳化性,定义指空气中的CO2与水泥石中的水化产物在有水的条件下发生反应，生成CaCO3和H2O。 混凝土碳化影响 使混凝土碱度降低，减弱对钢筋的保护。 引起砼收缩，易使砼表面产生微细裂纹，抗拉抗折强度下降。 水泥石中的水化产物分解。,混凝土的抗侵蚀性,混凝土的抗侵蚀性主要取决于水