胶凝材料ppt课件.ppt

第二章胶凝材料,定义:建筑上能将砂、石子、砖、石块、砌块等散粒或块状料粘结为一整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料品种繁多，可分为有机与无机两大类；无机胶凝材料又可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。其中石灰、石膏、水玻璃等材料均属无机胶凝材料中的气硬性胶凝材料，它们能在空气中硬化，并在空气中保持或发展其强度，这类材料在建筑中有极其广泛的用途。,第一节气硬性无机胶凝材料一、石灰石灰是在建筑中使用较早的一种矿物胶凝材料。原料:石灰岩，主要成分为碳酸（CaCO3），其次为碳酸镁（MgCO3）。石灰岩经煅烧后生成生石灰，系轻质的块状物质，颜色白至灰或黄绿色。视氧化镁含量的多少，可把石灰分为钙质石灰和镁质右灰。（一）石灰的生产CaCO3CaO+CO2煅烧温度应高于900，一般常在10001200，当煅烧温度达到700时，石灰岩中的次要成分碳酸镁开始分解为氧化镁，反应式如下：MgCO3MgO+CO2,1.欠火石灰:产生的原因是石灰岩块的尺寸过大或窑中温度不够均匀，本身尚未分解；2.过火石灰:由于煅烧温度过高，煅烧时间过长或原料中的二氧化硅和三氧化二铝等杂质发生熔结而造成的。过火石灰熟化十分缓慢，其细小颗粒可能在石灰应用之后熟化，体积膨胀，致使已硬化的砂浆产生“崩裂”或“鼓泡”现象，影响工程质量。处理方法：让含有过火石灰的石灰在石灰窖中“陈伏”一段时间，让其充分熟化。,（二）石灰的熟化生石灰（块灰）加水熟化为熟石灰Ca(OH)2,这个过程称为石灰的熟化或消解，工地称为“淋灰”。生石灰与水作用是放热反应。生石灰在熟化过程中，体积膨胀，质纯且煅烧良好的生石灰体积增大33.5倍，含杂质且煅烧不良的生石灰体积增大1.52倍。石灰熟化作用的快慢有很大的差异。块小多孔的块灰容易与水接触，故熟化较快；钙石灰比镁石灰熟化快；过火或欠火石灰熟化慢；杂质含量增多，熟化速度减慢。,石灰按其熟化速度可分为：（1）快熟石灰：熟化速度在10min内。（2）中熟石灰：熟化速度在1030min。（3）慢熟石灰：熟化速度在30min以上。工地上熟化石灰是在化灰池内进行。待生石灰加水粉化后，搅拌成浆，通过6mm筛网过滤（除渣），流入淋灰坑内呈膏状材料。为保证石灰完全熟化，石灰膏必须在坑中保存两星期以上，这个过程称为“陈伏”。否则未熟化的颗粒，将混入砂浆中，有碍工程质量。有条件时也可用机械淋制石灰膏。,（三）石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个过程同时进行完成的。（1）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（2）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释放出水分并被蒸发。碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。而且，碳化作用在长时间内只限于表面，石灰浆硬化后，是由碳酸钙和氢氧化钙两种不同的晶体组成。,随着干燥硬化和碳化硬化的不断进行，Ca(OH)2晶体和CaCO3固体逐渐增加，阻止了水分的蒸发和CO2的进入，从而速度是逐渐减慢的，致使纯石灰浆，在较长时间内经常处于湿润状态，不易硬化，强度，硬度不高，收缩得很慢，所以纯石灰浆不能单独使用，必须掺填充材料，如掺入砂子配成石灰浆使用。掺入砂子减少收缩，更主要的是砂掺入能在石灰浆内形成连通的毛细孔道使内部水分蒸发并进一步碳化，以加速硬化。为了避免收缩裂缝，常加纤维材料，制成石灰麻刀灰，石灰纸筋灰等。,（四）石灰的特点1、保水性好2、硬化速度缓慢，强度低3、硬化时体积收缩大4、耐水性差（五）石灰的应用1、制作石灰乳涂料和砂浆2、制作灰土和三合土3、制作硅酸盐制品（蒸压灰砂砖）4、加固含水的软土地基（六）石灰的保存和运输要做到防潮、防水,二、石膏（一）石膏的原料与生产1、原料：天然二水石膏、化工石膏等2、生产（基于外部条件之差异，相应的品种也有差别）（二）石膏的水化与硬化1、水化：CaSO41/2H2O+1.5H2OCaSO42H2O2、硬化：随着水化的进行，浆体逐渐失去可塑性，颗粒间的凝聚力和摩擦力加大，并开始产生结构强度，直至水分完全失去，强度才停止发展,（三）石膏的特性（1）孔隙率大；（2）凝结硬化快；（3）硬化后体积微膨胀；（4）耐水性、抗冻性差；（5）耐火性好；（6）密度小、导热性差（四）建筑石膏的应用1、作民用建筑的各种内墙隔板、吊顶板等2、室内装饰3、制作建筑雕塑4、生产水泥、硅酸盐建筑制品,三、水玻璃（一）水玻璃的组成和生产水玻璃，又名泡化碱，可溶于水，由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的硅酸盐材料。建筑上常用钠水玻璃（Na2OnSiO2）。水玻璃的主要原料是石英砂、纯碱。将原料磨细，按比例配合，在玻璃熔炉内加热至13001400，熔融而生成硅酸钠，冷却后即成固态水玻璃。固态水玻璃在0.30.8MPa的蒸压锅内加水加热，溶解为无色、淡黄或青灰色透明或半透明粘稠液体，即成为液态水玻璃。,（二）水玻璃的硬化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，凝胶因干燥而逐渐硬化。上述硬化过程很慢，为加速硬化，可掺入适量的固化剂，如氟硅酸钠（Na2SiF6）,以加速二氧化硅凝胶的析出和硬化。氟硅酸钠的适宜掺量为水玻璃质量的1215%。（三）水玻璃的性质及应用水玻璃的粘结强度，抗拉和抗压强度较高。耐热性好，耐酸性强，它能经受大多数无机酸与有机酸的作用。,1、作为灌浆材料，加固地基2、作为涂料，可提高密实性和抗风化的能力3、可作为耐酸材料（拌制耐酸砂浆、耐酸混凝土，用于防腐工程）4、可作为耐热材料（拌制耐热砂浆、耐热混凝土，用于高温工程）5、用于堵漏抢险工程（水玻璃溶于混凝土或砂浆中，可使他们急速硬化）,习题：教材第43页3、4、5题。,第二节水硬性胶凝材料定义：不仅能在空气中，而且能在水中凝结硬化并保持和发展强度的胶凝材料。水泥泛指加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。一、硅酸盐水泥的定义凡是由硅酸盐水泥熟料，05的石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥可分为两种类型：型硅酸盐水泥，是不掺混合材料的水泥，其代号为P。型硅酸盐水泥，是在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的水泥，其代号为P。,二、硅酸盐水泥生产工艺简介1、原料：石灰质原料、粘土质原料2、“两磨一烧”：制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥3、矿物组成：硅酸二钙（2CaOSiO2）、硅酸三钙（3CaOSiO2）、铝酸三钙（3CaOAl2O3）铁铝酸三钙（4CaOAl2O3Fe2O3）,表2-10水泥熟料矿物的组成、含量及特性由表2-10可知，C3S支配水泥的早期强度，而C2S对水泥后期强度影响明显。C3A本身强度不高，对硅酸盐水泥的整体强度影响木大，但其凝结硬化快。,四、硅酸盐水泥的水化与硬化1、水化（是硬化的前提）产物：水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙、氢氧化钙2、硬化（水化的结果）水泥强度增长的过程硬化后的水泥石结构：未水化的水泥颗粒、凝胶体、毛细孔隙网,水泥的水化反应是从颗粒表面逐渐深入到内层的，开始进行较快，随后由于水泥颗粒表层生成了凝胶膜，水分渗入越来越困难，水化作用越来越慢。实践证实，完成水泥的水化和水解作用的全过程，需要几年、几十年时间。一般水泥在开始的1d3d内，水化、水解速度快，强度增长较快，大致28d可完成此过程的基本部分，以后显著减缓，强度增长也极为缓慢。,五、影响硅酸盐水泥的水化、凝结硬化的主要因素1、细度的影响2、矿物组成的影响3、养护龄期的影响4、养护温湿度的影响,习题：1.写出硅酸盐水泥熟料主要矿物组成及其分子式、简写式。2.写出硅酸盐水泥的主要水化产物及其分子式和简式。3.硅酸盐水泥中什么组分决定水泥早期强度？什么组分保证后期强度？什么组分凝结硬化速度最快？,六、硅酸盐水泥的主要技术性质（一）实际密度与堆积密度（1）硅酸盐水泥的实际密度为3100kgm33200kgm3。（2）硅酸盐水泥的堆积密度为1300kgm31600kgm3。（二）细度水泥颗粒越细，总表面积越大，与水接触的面积越大，则水化速度越快，凝结硬化越快，早期强度也越高，消耗的能量越多，机械损耗也越大，生产成本增加，且收缩也增大，易产生裂缝，所以细度应适宜。国家标准规定：硅酸盐水泥的细度采用比表面积测定仪检验，其比表面积应大于300m2kg。,（三）凝结时间水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间1）初凝时间：规定不得早于45min，以便有足够的时间完成搅拌、运输、浇筑、振捣、成型等施工作业2）终凝时间：不得迟于6.5h，以便于尽快的进入到下一个施工工序。并可尽快拆去模板，提高模板周转率。,（四）标准稠度用水量1）定义：将水泥拌制到标准稠度状态所需的拌和水量。一般以占水泥质量的百分数表示。常用水泥净浆标准稠度用水量为2232%。水泥熟料矿物成分、细度、混合材料的种类和掺量不同时，其标准稠度用水量亦有差别2）测定方法：固定水量法、调整水量法。国家标准（GB13462001）规定，水泥标准稠度用水量可采用“标准法”或“代用法”进行测定。,NJ160型水泥净浆搅拌机该机是贯彻GB134689标准的专用设备，把水泥与水搅拌成均匀的试验用净浆。技术参数：1、搅拌叶公转慢速：625转分搅拌叶公转快速：12510转分2、搅拌叶自转慢速：1405转分搅拌叶自转快慢速：28510转分3、功率快速370瓦，慢速170瓦,水泥标准稠度及凝结时间测定仪用途：用以测定水泥净浆的标准稠度用水量及凝结时间。技术参数：试锥等滑动部份总重量300g试锥滑动最大行程70mm净重3.8kg,水泥标准养护箱本仪器根据国家水泥院、交通部对水泥、砼试件的标准养护要求而设计制造的，内部采用进口不锈钢板制作，喷雾装置采用超声波加湿、制冷采用大功率压缩机，温湿度（数显）并装有微型打印机（打印时间任意设置），是试验室、质检部门对水泥砼试件养护的理想设备。技术参数：1、温度控制仪误差：12、箱内温差：13、湿温控制：904、工作压力：220V5、加热功率：500W6、压缩机功率：180W7、内部尺寸：550460700mm,（五）体积安定性1）定义：水泥在水化的过程中体积变化的均匀性2）造成体积安定性不良的原因：CaO、MgO含量过高（规定不得超过5%）石膏掺量过高（规定不得超过3.5%）3）检验方法：雷氏夹法、试饼法国家标准规定：水泥体积安定性用沸煮法检验（fCaO），必须合格。,雷氏夹测定仪用途：用于检测雷氏夹质量是否符合要求，也用于测量沸煮前后水泥试件在雷氏夹两指针间距离的增值来判定水泥的安全性。技术参数：专用砝码重量300g量值刻度板最小刻距1mm净重1.65kg,雷氏夹用途：灌注水泥净浆、经养护成型及沸煮后，测定试件的安定性能。技术参数：在300克负荷下两针尖距离的最大膨胀值17.52.5mm去负荷后要求恢复正常状态10mm净重30g,（六）强度及强度等级水泥强度检验标准规定：水泥、标准砂及水按1:3:0.5的比例混合，按规定的方法制成40mm40mm160mm的试件，在标准条件下（温度201，相对湿度在90以上）进行养护，分别测其3天、28天的抗压强度和抗折强度以确定水泥的强度等级。根据3d、28d抗折强度和抗压强度划分硅酸盐水泥强度等级，并按照3d强度的大小分为普通型和早强型（用R表示）。硅酸盐水泥分为。42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。各强度等级水泥的各龄期强度值不得低于国家标准规定（见表42），如有一项指标低于表中数值，则应降低强度等级。直至四个数值都满足表中规定为止。,胶砂搅拌机,称料和加砂,MD7-4040160mm水泥抗折试模是国家标准“水泥胶砂强度检验方法(ISO法)GB/T17671-1999”中规定的统一设备。技术参数：模腔尺寸长160mm宽40mm深40mm底座外形最大尺寸245mm165mm165mm净重66.5kg,试体的成型,台盘,模套,传动机构,控制器,摆动臂,卡紧装置,成型设备,试件的养护,抗折强度测定仪器设备,抗折强度的计算,抗折强度以一组三个试体抗折结果的平均值作为试验结果；当三个强度值中有超出平均值10%时，应剔除后再取平均值作为抗折强度结果,抗压强度测定-仪器设备,抗压强度计算,抗压强度：以一组三个试体得到的六个抗压结果的算术平均值作为试验结果；当六个强度值中有一个超出平均值10%时，应剔除后再取剩下五个的平均值作为抗压强度结果；如仍有超出者，则结果作废。,！注意事项,水泥强度是指水泥胶砂的强度，而不是水泥净浆的强度。,水泥胶砂强度的测定不是按标稠需水量加水的，而是按规定的水灰比加水。,水泥强度等级是根据规定龄期水泥强度的高低对水泥产品质量所划分的等级。水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，规定各强度等级水泥在各龄期的强度值均不得低于国标规定的该等级最低强度值的要求。,水泥强度等级,（七）水化热水泥在水化过程中放出的热量称为水泥的水化热。（水化热过大，在冬季施工对大体积工程是不利的）。水化放热量和放热速度不仅取决于水泥的矿物成分，而且与水泥细度、水泥中掺入的混合材料等有关。水泥矿物进行水化时，C3A放热量最大也最快，C3S放热量稍低，C2S放热量最少而且慢。水泥颗粒越细，水化作用越快，早期放热量越大。,强度等级越高的水泥，水化热越大，放热速度亦快。大体积混凝土建筑物（如大型基础、桥墩）不能选用水化热大的水泥。因为体积大，水化热聚积在内部不易散发，致使内外产生很大的温度差，引起不均匀的内应力，而使混凝土产生裂缝。所以大体积混凝土工程，应采用低热水泥，若使用水化热较高的水泥时，必须采取降温措施。,课外作业1.水泥细度对水泥石性能有哪些影响？2.引起水泥石体积安定性不良的原因是什么？3.水化热对水泥应用有哪些影响？是由哪些矿物产生的？,七、水泥石的腐蚀和防止1、腐蚀种类1）软水腐蚀：Ca(OH)2成分在软水环境中易流失，造成其他水泥产物相继溶出，从而导致结构溃散。2）盐类腐蚀：镁盐、硫酸盐等3）酸性腐蚀：硫酸、碳酸、有机酸等,实际上水泥石的腐蚀是一个极为复杂的物理化学作用过程，它在遭受腐蚀时，很少仅有单一的侵蚀作用，往往是几种作用同时存在，互相影响。但产生水泥腐蚀的根本原因是：水泥石中存在有引起腐蚀的组成成分氢氧化钙和水化铝酸钙；水泥石本身不密实，有很多毛细孔通道，侵蚀性介质易于进入其内部；腐蚀与通道的相互作用。,2、腐蚀方式1）形成膨胀组分2）形成易溶于水（无胶结力）的物质3）溶出性侵蚀3、腐蚀内因1）本身含有易被腐蚀的成分2）密实度不够4、提高防腐蚀的措施1）提高密实度2）合理选用水泥品种3）增设保护,八、硅酸盐水泥的特性及应用1、早期强度发展快，等级高适用于早强性工程2、抗冻性好适用与严寒地区工程3、耐腐蚀性差不宜用于软水工程4、耐热性差不宜用于高温工程5、水化热大不宜用于大体积工程九、硅酸盐水泥的包装、运输和保存1、包装2、保存和运输要做到防潮、防水（随着保存时间的延长，水泥的强度会逐渐减少，必要需进行检验）,习题：1.造成硅酸盐水泥腐蚀的基本内因是什么？2.在腐蚀性液体或气体介质中，对水泥石的典型腐蚀有哪几种？3.防止水泥腐蚀的措施有那些？,第三节其他品种的通用水泥一、混合材料1、定义：磨细水泥时掺入人工的或天然的矿物材料，用以调整水泥强度等级、扩大范围、改善性能、增加品种等所添加的材料。2、种类：1）活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等材料。2）非活性混合材料：石灰岩、石浆岩等,二、掺混合材料的硅酸盐水泥1、普通硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用2、矿渣硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用,3、火山灰质硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用4、粉煤灰硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用5、复合硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用,三、技术要求1细度、凝结时间、体积安定性细度、凝结时间、体积安定性要求与普通硅酸盐水泥相同。2强度等级这三种水泥根据3d和28d的抗折强度和抗压强度划分强度等级，分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5。3氧化镁、三氧化硫熟料中氧化镁的含量不得超过5，如水泥经压蒸安定性试验合格，则可放宽至6。矿渣水泥中的三氧化硫含量不得超过4；火山灰水泥和粉煤灰水泥中的三氧化硫不得超过35。,用途：用户检测水泥的细度，在无水筛器具时可用干筛检验。技术参数：筛网目孔边长0.08mm水筛转速50r/min水筛水压0.030.08MPa水筛内径高度12580mm干筛内径高度15050mm,三、其他品种水泥1、中热硅酸盐水泥及低热硅酸盐水泥1）定义2）特点3）应用2、抗硫酸盐硅酸盐水泥1）定义；2）特点；3）应用3、快硬硅酸盐水泥1）定义；2）特点；3）应用4、低热膨胀水泥1）定义；2）特点；3）应用5、膨胀水泥和自应力水泥1）定义；2）特点；3）应用6、砌筑水泥及高铝水泥1）定义；2）特点；3）应用,习题：教材43页611、13、1618、2123题,第一章建筑材料的基本性质一、名词解释：密度、体积密度、表观密度、堆积密度、孔隙率、密实度、空隙率、亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、含水率、耐水性、抗冻性、抗渗性、导热性、强度、比强度、塑性、弹性、脆性、韧性、耐磨性、热容量、耐久性,二、问答题：1、材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性、导热性的含义各是什么？各用什么指标表示？2、简述材料的孔隙率和孔隙特征与材料的体积密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性及导热性等性质的关系。3、材料的耐久性包括哪些内容？4、什么是材料的强度？影响材料强度试验结果的因素有哪些？5、为什么新建房屋的墙体保暖性能较差，尤其是在冬季？6、密实度和孔隙率有什么关系？孔隙率和空隙率有何区别？,三、计算题：1、在质量为6.6kg，容积为10L的容器中，装满气干状态的卵石后称得总质量为21.6kg，卵石的空隙率为42%。求卵石的表观密度。2、取堆积密度为1400kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶子注满水，此时称重为500g。已知空瓶加满水时的质量为377g。求该砂的表观密度及空隙率。3、某工程用钢筋混凝土预制梁尺寸为600cm50cm50cm，共12根，若钢筋混凝土的体积密度为2500kg/m3，其总质量为多少吨？4、河砂1000g，烘干至恒重后称重988g，求此砂的含水率。,5、某材料的密度为2600kg/m3，干燥状态体积密度为1600kg/m3，现将一重954g的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为1086g。试求该材料的孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。6、某工地所用碎石的密度为2650kg/m3，堆积密度为1680kg/m3，表观密度为2610kg/m3。求该碎石的空隙率。,7、一块烧结普通砖，外形尺寸标准，吸水饱和后质量为2900g，烘干至恒重为2500g，今将该砖磨细过筛再烘干后取50g，用李氏瓶测得其体积为18.5cm3。试求该砖的吸水率、密度、体积密度及孔隙率。8、岩石在气干、绝干、吸水饱和情况下测得的抗压强度分别为172MPa，178MPa，168MPa。求该岩石的软化系数，并指出该岩石可否用于水下工程。9、已知混凝土试件的尺寸为150150150mm，质量为8.1kg。其体积密度为多少？若测得其最大的破坏压力为540KN，求其抗压强度。10、用直径为18mm的钢筋做拉伸试验，测得最大拉力为137KN，求其抗拉强度。,第二章气硬性胶凝材料一、名词解释：气硬性胶凝材料、水硬性胶凝材料、建筑石膏、过火石灰、欠火石灰、石灰陈伏、钙质石灰、石灰熟化、水玻璃模数、二、问答题：1、什么是气硬性胶凝材料？什么是水硬性胶凝材料？二者有何区别2、建筑石膏有哪些主要特性？其用途如何？3、为什么建筑石膏可不加骨料而能制成纯石膏制品？,4、为什么说石膏板是一种良好的内墙材料？但不能用作外墙围护结构？5、石膏板为什么具有吸声性和耐火性？6、用于内墙面抹灰时，建筑石膏与石灰相比具有哪些优点？为什么？7、过火石灰、欠火石灰对石灰的性能有何影响？如何消除？8、建筑上使用石灰为什么一定要预先进行熟化陈伏？9、石灰本身不耐水，但用它配制的灰土或三合土却可用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位，为什么？,10、某多层住宅楼室内抹灰采用的是石灰砂浆，交付使用后出现墙面普遍鼓包开裂，试分析其原因。欲避免这种情况发生，应采取什么措施？11、为什么石灰除粉刷外，不单独使用？12、水玻璃的主要性质和用途有哪些？13、某建筑的内墙使用石灰砂浆抹面，数月后墙面上出现了许多不规则的网状裂纹，同时个别部位还有一部分凸出的呈放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。,第二章水硬性胶凝材料一、名词解释：硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、复合水泥、粉煤灰水泥、活性混合材料、非活性混合材料、快硬水泥、低热水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥、水泥细度、初凝、终凝、标准稠度用水量、体积安定性、水泥试件的标准养护、水化热、水泥石的腐蚀、过期水泥、六大品种水泥,二、问答题：1、硅酸盐水泥的主要矿物组成有哪些？它们单独与水作用时的特性如何？水泥的生产可概括为哪几个字?2、制造硅