课件：石灰粉煤灰及稳定材料.ppt

1/28,石灰、粉煤灰及稳定材料,课题一 石灰,主要内容,课题二 粉煤灰,课题三 无机结合料稳定材料,2/28,关于中学化学和日常生活的两个问题 1、自热式米饭的加热原理是什么？,生石灰加水放热 CaO + H2O Ca(OH)2 + Q（64.88KJ） 2、往石灰水中吹气会发生什么变化？ 石灰水变浑浊 Ca(OH)2 CO2 H2O CaCO3 2H2O,课题一 石灰,3/28,任 务,1、熟悉石灰的原料、生产、熟化与硬化过程，掌握石灰的性质。 2、掌握钙质石灰的有效氧化钙和氧化镁含量的简易测定方法。,课题一 石灰,4/28,胶凝材料 经物理、化学作用，能由液体或膏状体变为坚硬的固体，并能胶结其他材料制成整体，且具有一定机械强度的材料。,课题一 石灰,5/28,无机胶凝材料 （以无机化合物为基本成分）,有机胶凝材料 （天然的或合成的有机 高分子化合物为基本成分）,（沥青、树脂）,按凝结硬化 条件分类,气硬性胶凝材料 只在空气中硬化 （石灰、石膏）,水硬性胶凝材料 空气、水中皆可 硬化 （水泥）,课题一 石灰,6/28,千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。 石灰吟明于谦,课题一 石灰,7/28,1、石灰的原料（千锤万凿出深山） 1）天然原料 以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩、 贝壳等),2）化工副产品（电石渣、CaCO3 ）,课题一 石灰,一、石灰的生产工艺、消化和硬化,8/28,2、石灰的生产 （烈火焚烧若等闲）,块状生石灰的特点： CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少 故优质生石灰应为白色疏松结构。 欠火石灰：温度过低/石灰石不能充分烧透,存在硬心 过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）,块状生石灰,100g,56g,44g,注意 ：过火石灰可以使用，但应陈伏半个月,课题一 石灰,9/28,工程实例 1,某工地购进一批块状生石灰，作为材料员，你如何对石灰的品质进行检验？ 过程： 1、首先观察颜色，如果颜色为深褐色则可判断为过火石灰。 2、如果颜色为白色，则用小锤将块状生石灰砸开，观察是 否有硬心，如有则为欠火石灰。 3、如无硬心，为白色疏松块状固体，则为优质生石灰。,课题一 石灰,10/28,3、石灰的熟化（粉身碎骨浑不怕） 石灰的熟化过程（消化） CaO + H2O Ca(OH)2 + Q（64.88KJ）,注意：,生石灰在熟化过程中体积膨胀12.5倍。,课题一 石灰,11/28,工程实例 2,某学校教室用石灰膏作为内墙装饰，但施工完毕两周后，发现墙壁有鼓泡裂缝现象，试分析原因？ 原因： 这是由于生石灰中存在过火石灰，在消解过程中熟化不完全造成的，未熟化的生石灰颗粒继续熟化，体积膨胀，导致装饰面层空鼓起泡。 措施：分层熟化，保证陈伏时间，使生石灰消解完全。,课题一 石灰,12/28,4、石灰的硬化（要留清白在人间） 1) 干燥结晶硬化(物理变化，发生在内部),水分蒸发，氢氧化钙过饱和析出晶体 结晶强度,2) 碳化(化学反应，发生在外部) ： Ca（OH）2CO2H2O CaCO3 2 H2O 碳化强度,课题一 石灰,13/28,CaCO3,CaO,CaCO3,Ca(OH)2,原料,生产,熟化,硬化,千锤万凿出深山，,粉身碎骨浑不怕，,要留清白在人间。,烈火焚烧若等闲。,煅烧,H2O,CO2,石灰吟 过程 化学式,课题一 石灰,14/28,1、可塑性好 2、耐水性差 3、吸水性强（生石灰常用作干燥剂） 4、干燥时体积收缩性大,课题一 石灰,二、石灰的性质和技术要求、技术标准,15/28,工程实例 3,某学校教室用完全熟化的石灰膏作为内墙装饰材料，但施工完毕两周后，发现墙壁上有裂缝现象，试分析原因？ 原因： 这是由于石灰在凝结硬化过程中，失去水分，干燥收缩性大，导致白色装饰墙上出现了干缩裂纹。 措施：在石灰膏中加入抗裂纤维，或在资金保证的前提下，用性能好的装饰材料代替。,课题一 石灰,16/28,生石灰的技术指标,消石灰粉的技术指标,课题一 石灰,17/28,1、配制石灰砂浆、混合砂浆 石灰的作用：改善砂浆的和易性，便于施工，有效防止砂浆抹面开裂。 2、拌制灰土和三合土,石灰粘土 石灰土(灰土),拌和,石灰粘土砂（炉渣）三合土,拌和,具有较高的强 度和抗渗能力,课题一 石灰,三、石灰的应用和贮存,18/28,建筑石灰是不耐水的，而且强度不高，但为什么灰土和三合土抗水性却很好，强度又较高呢？,不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二铝以及三氧化二铁等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度。灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度，所以增强了抗水性。 故灰土与三合土具有较高的强度和抗水性，广泛应用于建筑物基础垫层，道路垫层与游泳池的抗渗工程。,难点解析,课题一 石灰,19/28,1、适用范围：氧化镁含量在5%以下的低镁石灰 2、仪器设备 3、试剂：0.1%甲基橙指示剂、1%酚酞指示剂、1N盐酸标准液 4、准备试样,课题一 石灰,四、有效氧化钙氧化镁含量的简易测定,20/28,5、实验步骤 迅速取0.8-1.0g石灰试样放入300ml三角瓶中； 加入150ml新煮沸并已冷却的蒸馏水和10颗玻璃球； 瓶口上插一短颈漏斗，加热5min，勿使沸腾，迅速冷却； 滴入酚酞2滴，以盐酸滴定，控制速度，至粉红色完全消失，稍停，又红，继续滴入盐酸，直至5min内不出现红色为止； 6、计算,课题一 石灰,21/28,石灰的原料、生产、熟化、硬化 石灰的建筑应用及储运方式 石灰的有效氧化钙和氧化镁含量的 简易测定方法,小结,22/28,块状生石灰,23/28,优质石灰 过火石灰,24/28,优质石灰 过火石灰,25/28,生石灰的熟化,26/28,自热式米饭,27/28,自热式米饭,28/28,粉煤灰煤粉炉烟道气中收集的细灰（煤燃烧的残留物），属于燃煤电厂的大宗工业废渣,课题二 粉煤灰,一、粉煤灰的来源与成分,29/28,混凝土中掺入粉煤灰的目的：节约水泥、改善混凝土的微结构、减小大体积混凝土温升，避免温度裂缝，提高混凝土的长期强度和耐久性；废物利用、保护资源和减小环境污染。 目前国内外已经把粉煤灰广泛应用于建材、建工、回填、筑路、农业、化工、环保、高性能陶瓷材料等众多领域。,课题二 粉煤灰,30/28,我国现行国标用于水泥和混凝土中的粉煤灰（GB/T1596-2005）规定，拌制水泥混凝土和砂浆时，作掺合料的粉煤灰成品应满足下表要求。,课题二 粉煤灰,二、粉煤灰的技术标准,31/28,无机结合料稳定材料常用作路面基层材料，是在粉碎或原状的土（或砂砾）中掺入一定量的无机胶结材料和适量的水，经拌合、压实与养生后，得到的具有较高后期强度，整体性和水稳定性均较好的材料。 根据基层材料的不同，分为稳定土和稳定砂砾，由于采用不同的无机胶结材料，又可分为水泥稳定类、石灰稳定类、综合稳定类、工业废渣稳定类（主要是石灰粉煤灰稳定类）。,课题三 无机结合料稳定材料,一、无机结合料稳定材料概述,32/28,（一）稳定土的基本材料土 1、水泥稳定土 能被粉碎的土，其最大颗粒和颗粒组成应满足规范的要求。 对细粒土，一般规定土的液限不大于40%，塑性指数不大于17，且级配良好。不宜选用硫酸盐含量超过0.25的土 2、石灰稳定土 塑性指数1520的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土 不宜选用硫酸盐含量超过0.8的土和有机质含量超过10的土 3、石灰粉煤灰稳定土 塑性指数1220的粘性土，不宜选用有机质含量超过10的土,课题三 无机结合料稳定材料,二、组成材料的技术要求,33/28,（二）稳定土的外掺材料 1、石灰 各种化学组成的石灰均可用于稳定土，石灰的最佳剂量，对粘性土和粉性土为干土重的8%16%，对砂性土为干土重的10%18%。 石灰的稳定效果：可使土粒胶结成整体，密实性提高，水稳定性提高，强度提高。 2、水泥 各种水泥均可都可用于稳定土，通常情况下硅酸盐水泥比铝酸盐水泥的稳定效果好。在保证质量的前提下，应尽可能降低水泥的用量。 3、粉煤灰 SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70，烧失量不应超过20，其比面积宜大于2500cm2/g。 粉煤灰加入土中既能起填充的作用，又能与石灰反应，生成起胶结作用的产物，从而达到改善稳定土的水稳定性、提高强度与密实度的目的。,课题三 无机结合料稳定材料,34/28,（一）稳定土的压实性：无机结合料稳定土的击实试验 1、目的：绘制稳定土的含水量干密度关系曲线，从而确定其最佳含水量和最大干密度 2、试料准备 风干试料用木锤或木碾捣碎， (1)如试料是细粒土，将已捣碎的具有代表性的土过5mm筛备用（用甲 法或乙法做试验）。 (2)如试料中含有粒径大于5mm的颗粒，则先将试料过25mm的筛；如存 留在筛孔25mm筛的颗粒含量不超过20，则过筛留作备用（用甲法或 乙法做试验）。 (3)如试料中粒径大于25mm的颗粒含量过多，则将试料过40mm的筛备 用（用丙法试验）。 (4)每次筛分后，均应记录超尺寸颗粒的百分率。 (5)试验集料的最大粒径宜控制在25mm以内，最大不得超过40mm （圆孔筛）,课题三 无机结合料稳定材料,三、技术性质与技术要求,35/28,试验方法类别,课题三 无机结合料稳定材料,36/28,3、试验步骤,（1）用四分法将准备好的试料逐次分小，取出1015kg。再用四分法将试料分成56份，每份试料的干质量为2.0kg（对于细粒土）或2.5kg（对于各种中粒土）。 预订56个不同含水率，依次相差12，且其中至少有两个大于和小于最佳含水率。 （2）按预订含水率制备试样。将一份试料加预先计算的用水量，充分拌和到均匀状态，然后装入密封容器或塑料口袋内浸润备用。 （3)将所需要的稳定剂加到浸润后的试料中，拌和均匀。 注意：加有水泥的试样拌和后，应在1h内完成下述击实试验，拌和后超过1h的试样，应予作废,课题三 无机结合料稳定材料,37/28,（4）击实。 取制备好的试样400500g倒入筒内，整平后其表面并稍加压紧，然后按所需击数进行第一层,同样重复其余四层试样的击实。 最后一层试样击实后，试样超出试筒顶的高度不得大于6mm，超出高度过大的试件应该作废。 （5）用刮土刀沿套环内壁削挖，并取下套环。齐筒顶细心刮平试样，并拆除底板。用工字形刮平尺和筒底将试样刮平，擦净试筒的外壁，称其质量并准确至5g。 （6）用脱模器推出筒内试样。从试样内部从上到下取两个代表性的样品测定其含水量，计算至0.1。两个试样含水量的差值不得大于1。烘箱的温度应事先调整到110左右，以使放入的试样能立即在105110的温度下烘干。,课题三 无机结合料稳定材料,38/28,测稳定土含水量的样品数量,（7）按上页第（3）（6）项步骤进行其余含水率下稳定土的击实和测定工作。 凡已用过的试样，一律不再重复使用。,课题三 无机结合料稳定材料,39/28,4、资料整理,（1）确定湿密度 （2）计算每次击实后稳定土的干密度: 以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度 与含水率的关系曲线，曲线上峰值点的纵横坐标分别 为稳定土的最大干密度和最佳含水率。,课题三 无机结合料稳定材料,40/28,（3）超尺寸颗粒的校正 当试样中大于规定最大粒径的超尺寸颗粒的含量为530时，需对试验所得最大干密度和最佳含水率进行校正（超尺寸颗粒含量小于5时，可以不进行校正）。 最大干密度按下式校正： 最佳含水率按下式校正： （4）允许误差应做两次平行试验 最大干密度的差不超过0.05g/cm3（稳定细粒土）和0.08g/cm3（稳定中粒土和粗粒土） 最佳含水率的差不应超过0.5（最佳含水率小于10）和1.0（最佳含水率大于10）。,课题三 无机结合料稳定材料,41/28,（一）稳定土的强度：无机结合料稳定土无侧限抗压强度 1、检测仪器：路面材料强度试验仪等等 2、试件制备与养生 （1）风干试料用木锤捣碎，过筛并分类，在试验前一天，测风干含水量 （2）确定最佳含水率和最大干密度 （3）配制混合料 （4）按预定的干密度制件 静压法或锤击法 （5）养生 养生时间通常只取7d 。温度：北方202 南方252 养生期的最后一天，应将试件浸泡在水中,课题三 无机结合料稳定材料,42/28,3、检测步骤： (1)将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件重量； (2)用游标卡尺量试件的高度h，准确到0.1mm： （3）试件放到路面材料强度试验仪的升降台上，进行抗压试验。试验过程保持速率约为lmmmin。 （4）记录试件破坏时的最大压力P(N)： （5）从试件内部取有代表性的样品(经过打破)测定其含水率。,课题三 无机结合料稳定材料,43/28,2019/8/24,44,可编辑,45/28,4、计算 (1)试件的无侧限抗压强度R。用下列相应的公式计算： 对于小试件： R=0.0005IP(MPa) 对于中试件： R=0.000127P(MPa) 对于大试件： R=0.000057P(MPa) 式中：P-试件破坏时的最大压力，N； (2)精密度或允许误差 若干次平行试验的偏差系数Cv()应符合下列规定： 不大于10 制6个试件 1015 制9个试件 大于15 制13个试件,课题三 无机结合料稳定材料,46/28,5、强度评定 如为现场检测，需按下述方法对无侧限抗压强度进行评定。 （1）评定路段试样的平均强度 应满足下列要求： 式中：Rd-设计抗压强度，MPa； Cv-试验结果的偏差系数(以小数计)； Za-标准正态分布表中随保证率而变的系数。 高速公路、一级公路：保证率95，Za=1645； 其他公路：保证率90，Za=1 .282。,课题三 无机结合料稳定材料,47/28,无侧限抗压强度试验记录,课题三 无机结合料稳定材料,48/28,1. 适用范围 （1）本方法适用于在工地快速测定水泥和石灰稳定材料中水泥和石灰的剂量，并可用于检查现场拌和和摊铺的均匀性。 （2）本办法适用于在水泥终凝之前的水泥含量测定，现场土样的石灰剂量应在路拌后尽快测试，否则需要用相应龄期的EDTA二钠标准溶液消耗量的标准曲线确定。 （3）本方法也可以用来测定水泥和石灰综合稳定材料中结合料的剂量。,课题三 无机结合料稳定材料,灰剂量是影响稳定土强度的因素，灰剂量的测定采用 T 0809-2009 水泥或石灰稳定材料中水泥或石灰剂量测定方法 （EDTA滴定法）,49/28,2.仪器设备,（1）滴定管（酸式）：50mL，1支。 （2）滴定台：1个。 （3）滴定管夹：1个,课题三 无机结合料稳定材料,50/28,（4）2.4大肚移液管：10mL、50mL，10支。,课题三 无机结合料稳定材料,51/28,（5）锥形瓶（即三角瓶）：200mL，20个。,课题三 无机结合料稳定材料,52/28,（6）烧杯：2 000mL(或1 000mL)，1只；300mL，10只。 （7）表面皿：9cm，10个。,课题三 无机结合料稳定材料,53/28,（8）容量瓿：1 000mL，1个。,课题三 无机结合料稳定材料,54/28,（9）搪瓷杯：容量大于1 200mL，10只。,课题三 无机结合料稳定材料,55/28,（10）量筒：lOOmL和5mL，各1只；50mL，2只。,课题三 无机结合料稳定材料,56/28,（11）电子天平：量程不小于1500g，感量0.01g。,课题三 无机结合料稳定材料,57/28,（12）瓶（塑料）：500mL，1只。 （13）研钵：咖1213cm，1个。 （14）洗耳球：1个。 （15）棕色广口瓶：60mL，1只（装钙红指示剂）。,课题三 无机结合料稳定材料,58/28,（16）聚乙烯桶：20L(装蒸馏水和氯化铵及EDTA二钠标准溶液)，3个；5L(装氢氧化钠)，1个；5L(大口桶)，10个。,课题三 无机结合料稳定材料,59/28,（17）秒表：1只。 （18）不锈钢棒（或粗玻璃棒）：10根。 （19）精密试纸：pH1214。 （20）毛刷、去污粉、吸水管、塑料勺、特种铅笔、厘米纸,课题三 无机结合料稳定材料,60/28,3. 试剂 （1）0.1mol/m3乙二胺四乙酸二钠（EDTA二钠）标准溶液（简称EDTA二钠标准溶液） 准确称取EDTA二钠（分析纯）37.23g，用4050的无二氧化碳蒸馏水溶解，待全部溶解并冷却至室温后，定容至1000mL。,课题三 无机结合料稳定材料,61/28,62/28,（2）10%氯化铵(NH。Cl)溶液 将500g氯化铵（分析纯或化学 纯）放在10L的聚乙烯桶内，加蒸 馏水4500mL，充分振荡，使氯化铵完全溶解。也可以分批在1000mL的烧杯内配制，然后倒入塑料桶内摇匀。,课题三 无机结合料稳定材料,63/28,（3）1.8%氢氧化钠（内含三乙醇胺）溶液 用电子天平称18g氢氧化钠(NaOH)（分析纯），放入洁净干燥的1 000mL烧杯中，加1 000mL蒸馏水使其全部溶解，待溶液冷却至室温后，加入2mL三乙醇胺（分析纯），搅拌均匀后储于塑料桶中。,课题三 无机结合料稳定材料,64/28,课题三 无机结合料稳定材料,65/28,（4）钙红指示剂 将0.2g钙试剂羧酸钠 （分子式C21H13N2Na07S，分子量 460.39）与20g预先在105烘箱中烘1h的硫酸钾混合。一起放人研钵中，研成极细粉末，储于棕色广口瓶中，以防吸潮。,课题三 无机结合料稳定材料,66/28,4.准备标准曲线 （1）取样：取工地用石灰和土，风干后用烘干法测其含水量（如为水泥，可假定含水量为0%）。,过2.0mm或2.5mm筛,课题三 无机结合料稳定材料,67/28,（2）混合料组成的计算： 公式：干料质量=湿料质量（1+含水量） 计算步骤： （1）干混合料质量=湿混合料质量（1+最佳含水量） （2）干土质量=干混合料质量（1+石灰或水泥剂量） （3）干石灰或水泥质量=干混合料质量一干土质量 （4）湿土质量=干土质量（1+土的风干含水量） （5）湿石灰质量=干石灰质量（1+石灰的风干含水量） （6）石灰土中应加入的水=湿混合料质量一湿土质量一湿石灰质量,课题三 无机结合料稳定材料,68/28,（3）准备5种试样，每种两个样品（以水泥稳定材料为例），如为水泥稳定中、粗粒土，每个样品取1000g左右（如为细粒土，则可称取300g左右）准备试验。为了减少中、粗粒土的离散，宜按设计级配单份掺配的方式备料。,课题三 无机结合料稳定材料,69/28,5种混合料的水泥剂量应力：水泥剂量为0，最佳水泥剂量左右、最佳水泥剂量2%和 4%，每种剂量取两个（为湿质量）试样，共10个试样，并分别放在10个大口聚乙烯桶（如为稳定细粒土，可用搪瓷杯或1000mL具塞三角瓶；如为粗粒土，可用5L的大口聚乙烯桶）内。土的含水量应等于工地预期达到的最佳含水量，土中所加的水应与工地所用的水相同。,课题三 无机结合料稳定材料,70/28,（4）取一个盛有试样的盛样器，在盛样器内加入两倍试样质量（湿料质量）体积的10%氯化铵溶液。,课题三 无机结合料稳定材料,71/28,料为300g，则搅拌3min（每分钟搅110120次）；料为1000g，则搅拌5min。如用1000mL具塞三角瓶，则手握三角瓶（瓶口向上）用力振荡3min（每分钟120次5次），以代替搅拌棒搅拌。放置沉淀10min，然后将上部清液转移到300mL烧杯内，搅匀，加盖表面皿待测。,课题三 无机结合料稳定材料,72/28,（5）用移液管吸取上层（液面上1-2cm）悬浮液10. OmL放人200mL的三角瓶内；,课题三 无机结合料稳定材料,73/28,用量管量取1.8%氢氧化钠（内含三乙醇胺）溶液50mL倒入三角瓶中，此时溶液pH值为12.513.0（可用pH1214精密试纸检验），,课题三 无机结合料稳定材料,74/28,然后加入钙红指示剂（质量约为0.2g），摇匀，溶液呈玫瑰红色。,课题三 无机结合料稳定材料,75/28,记录滴定管中EDTA二钠标准溶液的体积V1，然后用EDTA二钠标准溶液滴定，边滴定边摇匀，并仔细观察溶液的颜色；在溶液颜色变为紫色时，放慢滴定速度，并摇匀；直到纯蓝色为终点，记录滴定管中EDTA二钠标准溶液体积V2(以mL计，读至0.ImL)。计算V1-V2，即为EDTA二钠标准溶液的消耗量。,课题三 无机结合料稳定材料,76/28,（6）对其他几个盛样器中的试样，用同样的方法进行试验，并记录各自的EDTA二钠标准溶液的消耗量。 （7）以同一水泥或石灰剂量稳定材料EDTA二钠标准溶液消耗量(mL)的平均值为纵坐标，以水泥或石灰剂量(%)力横坐标制图。两者的关系应是一根顺滑的曲线，如图 所示。如素土、水泥或石灰改变，必须重做标准曲线。,课题三 无机结合料稳定材料,77/28,5.试验步骤 （1）选取有代表性的无机结合料稳定材料，对稳定中、粗粒土取试样约3000g，对稳定细粒土取试样约1000g。,课题三 无机结合料稳定材料,78/28,（2）对水泥或石灰稳定细粒土，称300g放在搪瓷杯中，用搅拌棒将结块搅散，加10%氯化铵溶液600mL;对水泥或石灰稳