第三节水玻璃案例.ppt

第三节水玻璃 生产 水玻璃通常采用石英粉 SiO2 加上纯碱 Na2CO3 按比例配合 在1300 1400 的高温下煅烧生成硅酸钠 Na2O nSiO2 后冷却 固态水玻璃 再在高温或高温高压水中溶解 无色 淡黄或青灰色的透明 半透明黏稠液体 液态水玻璃 概念 水玻璃俗称 泡花碱 由碱金属氧化物 Na2O K2O Li2O 和二氧化硅 SiO2 组成 是可溶性碱金属硅酸盐材料 根据碱金属氧化物的不同 水玻璃有 硅酸钠水玻璃 Na2O nSiO2 常用 硅酸钾水玻璃 K2O nSiO2 硅酸锂水玻璃 Li2O nSiO2 n是水玻璃的模数 水玻璃的重要参数 n SiO2 R2O 分子数比 一般 1 5 3 5之间n越大 固体水玻璃越难溶于水 水玻璃的粘性和强度越高 n为1时常温水即能溶解 n大时须加热才能溶解 n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解 根据水玻璃模数的不同 分为 碱性 水玻璃 n 3 水玻璃的密度 波美度 水玻璃在水溶液中的含量 浓度 密度越大 水玻璃含量越高 黏度越大 水玻璃模数n越大越难溶于水 一 水玻璃的硬化液体水玻璃在空气中吸收CO2 形成无定形硅酸胶凝 并逐渐干燥而硬化 Na2O nSiO2 CO2 mH2O Na2CO3 nSiO2 mH2O 特点 1 速度慢由于空气中CO2浓度较低 这个过程进行的很慢 为了加速硬化和提高硬化后的防水性 常加入氟硅酸钠Na2SiF6作为促硬剂 氟硅酸钠Na2SiF6用量 水玻璃的12 15 2 体积收缩3 强度低为加速水玻璃的凝结固化速度和提高强度 水玻璃使用时一般要求加入固化剂氟硅酸钠 加入量一般为12 15 加入量少 凝结固化慢 且强度低 加入量太多 凝结硬化过快 施工困难 而且硬化后的早期强度虽高 但后期强度明显降低 因此 使用时应严格控制固化剂加入量 并根据气温 湿度 水玻璃的模数 密度在上述范围内适当调整 即 气温高 模数大 密度小时选下限 反之亦然 二 水玻璃的主要技术性质1 粘结力强 强度较高水玻璃在硬化后 其主要成分为SiO2胶凝 因而具有较高的粘结力和强度 用水玻璃配制的混凝土的抗压强度可达15MPa 40MPa2 耐酸性好由于水玻璃在硬化后主要成分为SiO2 它可以抵抗除氢氟酸 过热磷酸以外的几乎所有的有机和无机酸 可用于配制水玻璃耐酸混凝土 耐酸砂浆 耐酸胶凝等 3 耐热性好水玻璃不燃烧 在高温下硅酸胶凝干燥的更加强烈 强度并不降低 可用于配制水玻璃耐热混凝土 耐热砂浆 耐热胶泥等 4 耐碱性和耐水性差由于水玻璃在加入促凝剂后不能完全硬化 仍有一定量的Na2O nSiO2 可溶于碱 溶于水 三 水玻璃的应用水玻璃的用途非常广泛 几乎遍及国民经济的各个部门 1 作为涂料 涂刷材料表面直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面或涂刷粘土砖 水泥混凝土等多孔材料 渗入缝隙和孔隙中 可使材料的密实度 强度 抗渗性 耐水性均得到提高 2 配制防水剂这种防水剂凝结迅速 一般不超过1分钟 适合用于和水泥浆调和 堵塞漏洞 缝隙等局部抢修 3 配制水玻璃矿渣砂浆 修补砖墙裂缝将液体水玻璃 粒化高炉矿渣粉 沙和氟硅酸钠按比例配合 压入砖缝中 氟硅酸钠有毒 操作时戴口罩防护 4 加固土壤将模数为2 5 3的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管轮流向地下压入 两种溶液发生化学反应 析出硅酸胶体 将土壤包裹并填实孔隙 用这种方法加工土壤 抗压强度可达3 6MPa 作业 什么是水玻璃 水玻璃模数 其值大小对水玻璃的性质有何影响 第四节水泥概念 加水拌和成塑性浆体后 能胶结沙 石等适当材料并能在水和空气中硬化粉状水硬性胶凝材料 水泥的水硬性 水泥与水拌合后 水泥与水产生水化反应凝结硬化 形成具有强度的稳定性化合物的能力 作用 加水搅拌后成浆体 能在空气中硬化或者在水中更好的硬化 并能把砂 石等材料牢固地胶结在一起 水泥是重要的建筑材料 用水泥制成的砂浆或混凝土 坚固耐久 广泛应用于土木建筑 水利 国防等工程 水泥的分类 1 通用水泥一般土木建筑工程通常采用的水泥 六大品种 即硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥 2 专用水泥专门用途的水泥 如 砌筑水泥 道路水泥 3 特性水泥某种性能比较突出的水泥 如 快硬硅酸盐水泥 低热矿渣硅酸盐水泥 膨胀硫铝酸盐水泥 常用水泥及其特性 1 硅酸盐水泥凡以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料 0 5 以下的石灰石或粒化高炉矿渣 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料 统称为硅酸盐水泥 国际上统称为波特兰水泥 硅酸盐水泥分两种类型 不掺加混合材料称为 型硅酸盐水泥 代号P 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 称为 型硅酸盐水泥 代号P 常用水泥生产过程 水泥的整个生产工艺概括为 两磨一烧 其中 一烧 就是把经过粉磨配制好的生料 在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程 因此 回转窑是水泥生产中的主机 俗称水泥工厂的 心脏 球磨机是物料被破碎之后 再进行粉碎的关键设备 它广泛应用于水泥 硅酸盐制品 新型建筑材料 耐火材料等生产行业 对各种矿石和其它可磨性物料进行干式或湿式粉磨 硅酸盐水泥熟料的矿物组成及含量 硅酸三钙3CaO SiO2 可简写为C3S 50 左右 有时高达60 以上 硅酸二钙2CaO SiO2 可简写为C2S 20 33 铝酸三钙3CaO Al2O3 可简写为C3A 7 15 铁铝酸四钙4CaO Al2O3 Fe2O3 可简写为C4AF 10 18 硅酸盐水泥的水化 凝结和硬化 水化 物质有无水状态变为有水状态 由低含水边为高含水 凝结 水泥加水拌合初期形成具有可塑性的浆体 然后逐渐变稠并失去可塑性的过程 硬化 此后 浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体 水泥石 这一过程称 硬化 水泥的水化基本上是在Ca OH 2和石膏的饱和溶液中进行的 水泥熟料首先在溶液中解体 分散 悬浮在液相中 各单体矿物进行水化 水化产物彼此间又化合 之后水化产物凝结 硬化 发挥强度 故 熟化过程实际上是 熟料解体 水化 水化产物凝聚 水泥石开始是解体 水化占主导作用 以后是凝聚占主导作用 水泥混合材料 六种常用水泥的特性和适用范围 书P31表2 6影响水泥性能的因素 a 水泥矿物组成 以上是单个矿物组成的性能 水泥是几种孰料矿物的混合物 改变孰料矿物间的比例 水泥的性质即发生相应的变化 例如 提高硅酸三钙的含量可以制成高强度水泥 降低铝酸三钙含量 提高硅酸二钙含量 可制得水化热低的水泥 大坝用水泥 b 石膏 延缓水泥凝结时间c 水泥细度 越细水化反应越快凝结硬化越快d 环境温度 温度越高 水化反应越快 0 时 水化反应停止环境湿度 环境干燥 水泥中的水分蒸发 影响水泥水化 水泥的主要技术指标 1 细度 指水泥颗粒粗细的程度水泥越细与水反应的面积越大 水化反应速度越快并较完全 实践表明 水泥细度提高水泥混凝土强度提高 但 细度提高 在空气中的硬化收缩越大 使水泥产生裂缝 故 对水泥细度必须合理控制 2 水泥净浆标准稠度为使水泥凝结时间和安定性的测定结果具有可比性 测定使必须采用标准稠度的水泥净浆 我国国标规定 水泥净浆稠度 是采用标准维卡仪测定的 以拭杆沉入净浆距底板6mm时的稠度为标准稠度 此时的用水量为标准稠度用水量 3 凝结时间 水泥从加水开始到水泥浆失去可塑性所需要的时间初凝时间 水泥从加水开始到水泥浆失去塑性的时间 终凝时间 水泥从加水开始到水泥浆完全失去塑性并产生强度的时间 水泥的凝结时间对水泥混凝土的施工有重要意义 如果凝结过快 混凝土会很快失去流动性 以致无法浇筑 所以初凝时间不宜过短 以便有足够的时间在初凝之前完成混凝土各工序的施工操作但终凝时间不宜太迟 以便混凝土在浇筑完毕后 尽早完成凝结硬化 我国现行国标规定 硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟 终凝时间不得迟于390分钟 普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45分钟 终凝时间不得迟于10小时 4 体积安定性 水泥在硬化后体积变化的均匀性 水泥与水制成的水泥浆体 在凝结硬化过程中 一般都会发生体积变化 如果这种变化是发生在凝结硬化过程中 则对建筑物的质量没有什么影响 但是 在水泥硬化后若产生不均匀的体积变化 将使混凝土产生膨胀裂缝 降低使用质量 甚至引起严重质量事故 这即是水泥体积安定性不良 水泥体积安定性不良的原因 孰料中含的游离氧化钙过多孰料中含的游离氧化镁过多掺入的石膏过多措施 沸煮法压蒸法限制含量 5 水泥强度是水泥技术要求中最基本的指标 也是水泥的重要技术性质之一 强度等级 表2 16 水化热 第三章混凝土 混凝土是当代最主要的土木工程材料之一 由胶凝材料 颗粒状骨料 砂 石 水 以及掺合料按一定比例配制 经均匀搅拌 密实成型 养护硬化而成的一种人工石材 混凝土抗压强度高 耐久性好 强度等级范围宽 使用范围十分广泛 不仅在各种土木工程中使用 就是造船业 机械工业 海洋的开发 地热工程等 混凝土也是重要的材料 混凝土分类 1 按照胶凝材料 无机胶凝材料混凝土如水泥混凝土 石膏混凝土 硅酸盐混凝土 水玻璃混凝土等 有机胶结料混凝土如沥青混凝土 聚合物混凝土等 2 按照表观密度分 重混凝土 普通混凝土 轻质混凝土 骨料不同 重混凝土 表观密度大于2500Kg m3 具有防射线的功能 称 防辐射混凝土 主要用作核能工程的屏蔽结构材料 普通混凝土即是我们在建筑中常用的混凝土 表观密度为1950 2500Kg m3 集料为砂 石 轻质混凝土是表观密度小于1950Kg m3的混凝土 按照使用功能分类结构混凝土保温混凝土装饰混凝土防水混凝土耐火混凝土道路混凝土防辐射混凝土等 按照施工工艺分类灌浆混凝土喷射混凝土碾压混凝土挤压混凝土泵送混凝土等 按照抗压强度低强度混凝土普通强度混凝土高强度混凝土超高强度混凝土 混凝土的优点1 混凝土材料中占80 的砂 石资源丰富 就地取材 价格便宜 2 凝结前具有良好的可塑性 可以按工程结构的要求浇筑成各种形状和任意尺寸的结构或预制构件 3 硬化后有高的力学强度和良好的耐久性 4 与钢筋有牢固的粘接力 复合成钢筋混凝土能极大扩展应用范围 5 可根据不同要求 通过调整配比配制出不同性质的混凝土 6 可充分利用工业废料作骨料或掺和料 有利于环境保护 混凝土的缺点1 自重太大2 抗拉强度低 只有抗压强度的1 10 1 20容易产生裂缝 3 硬化速度慢 生产周期长 第一节普通混凝土组成材料 水泥 水 砂 石子 掺和料和外加剂水泥 水 水泥浆水泥浆 砂 水泥砂浆水泥砂浆 石子 混凝土掺和料外加剂 混凝土中各组成材料的作用 在混凝土中 砂 石起骨架作用 称为 骨料 水泥与水形成水泥浆 水泥浆包裹在骨料表面并填充其空隙 在混凝土硬化前 水泥浆起润滑作用 赋予混凝土拌合物一定的流动性 便于施工 水泥浆硬化后 起胶结作用 把砂石 骨料胶结在一起 成为坚硬的人造石材 混凝土 并产生力学强度 混凝土组成材料的技术要求 1 水泥 技术要求包括 细度 体积安定性 凝结时间 强度等 水泥品种的选择 依据工程性质 工程环境 施工条件等合理选择 一般可选普通硅酸盐水泥 水泥强度等级的选择 水泥强度等级与砂灰比 水灰比有关 常用的强度有 32 5MPa 42 5MPa等强度等级 与配置的混凝土强度等级相适应 骨料要求 具有良好的颗粒形状有害杂质含量少表面粗糙 与水泥粘结牢固性能稳定 兼顾耐久 砂的粗细程度和颗粒级配 砂的粗细程度不同粒径大小的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度 通常分为 粗砂中沙细砂特细砂 在相同用砂量情况下 细砂的总表面积较大 粗砂的总表面积较小 在混凝土中 砂子表面需用水泥浆包裹 赋予流动性和粘结强度 砂子的总表面越大 包裹砂粒表面的水泥浆越多 一般 用粗砂配制混凝土比用细砂所用水泥省 砂的颗粒级配 不同大小颗粒的组合或搭配情况 在混凝土中砂粒之间的空隙由水泥浆填充 为节约水泥和提高强度 应尽量减小砂粒之间的空隙 a 和 b 比较 b 中的骨料更密实 是合理的颗粒级配 级配是反映骨料孔隙率的大小 砂的颗粒级配和粗细程度的测定砂的颗粒级配和粗细程度 常用筛分析的方法进行测定级配参数 1 分计筛余百分数 某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率ai mi M 1002 累计筛余百分数 某号筛的分计筛余百分数和大于某号筛的各筛分计筛余百分数的总和 Ai a1 a2 a3 aiP53 颗粒级配和粗细程度的表示方法 细度模数 f表示砂的粗细 f3 7 3 13 0 2 32 2 1 61 5 0 7分类粗砂中砂细砂特细砂 以累计筛余百分率为纵坐标 筛孔尺寸为横坐标 根据表4 4的级区可绘制1 2 3级配区的筛分曲线 在筛分曲线上可以直观地分析砂的颗粒级配优劣 例 某工程用砂 经烘干 称量 筛分析 测得各号筛上的筛余量列于表4 5 试评定该砂的粗细程度 f 和级配情况 确定级配区 绘制级配曲线 该砂样在0 6