道路工程材料之无机胶凝材料（石灰与水泥）

1、第三章 无机胶凝材料（石灰与水泥）1、胶凝材料（结合料）定义: 物理化学作用（能胶结其它物料）坚强固体塑性浆体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 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 耐水性差，只能用于干燥环境。 水硬性胶凝材料 耐水性好，可用于潮湿环境。3-1 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）CO2900二、石灰熟化与硬化1、熟化CaOH2O Ca(OH)2(熟石灰)15.5kcal 粉状消石灰：只用少量水(

2、约70) (理论值为 31.2%) 浆状石灰浆：加过量水(2.53倍)特点：放热量大，体积膨胀。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、石灰硬化干燥、结晶、碳化晶体交错生长干燥(空气中)CO2+H2O(空气中)塑性浆体硬化浆体Ca(OH)2结晶析出 CaCO3结晶析出三、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 消化体积膨胀大，硬化体积收缩大白度好化学活性好四、石灰应用 1、石灰乳粉刷 2、石灰膏砌筑、抹灰砂浆 3、消石灰石灰土、三合土、二灰土 4、生石灰粉碳化石灰板、硅酸盐制品 5、静态

3、爆破剂石灰石 CaCO3生石灰 CaO熟石灰 Ca(OH)2+水成品 Ca(OH)2 CaCO3煅烧熟化碳化结晶复习干燥作业 (1)石灰在熟化和硬化过程中，体积变化分别有何特征，因此，石灰应用时应注意什么? (2)何谓过火石灰和欠火石灰，什么叫陈伏，石灰膏使用之前为什么要进行陈伏？ (3)什么叫气硬性胶凝材料？作为气硬性胶凝材料的石灰为什么在道路工程中又可以用作路基土的处理。 3-2 水 泥水泥的定义和分类水泥的定义 一种粉末状胶凝材料，加水拌和后，既能能在空气中硬化，又能在水中硬化，将块状或散粒状材料粘结为整体。水泥的分类按矿物组成划分、按用途划分按矿物组成划分硅酸盐水泥、铁酸盐水泥铝酸盐水

4、泥、硫铝酸盐水泥按用途划分通用水泥、特性水泥、专用水泥土木工程中常用的六大品种水泥硅酸盐水泥：熟料+05%混合材+石膏P（无 混合材）P（05%混合材）普通硅酸盐水泥：620%混合材，PO矿渣硅酸盐水泥：2070%矿渣，PS粉煤灰硅酸盐水泥：2040%粉煤灰，PF火山灰硅酸盐水泥：2050%火山灰，PP复合硅酸盐水泥：1550%两种混合材，PC通用水泥3-2-1 硅酸盐水泥一、组成和生产组成： 化学组成：CaO、SiO2、AI2O3、Fe2O3 （C）、（S）、（A）、（F） 矿物组成：C3S 3 CaO SiO2 C2S 2 CaO SiO2 C3A 3 CaO AI2O3 C4AF 4 C

5、aO AI2O3 Fe2O3石灰石粘土辅料生料石膏熟料混合磨细煅烧水泥磨细生产流程：两磨一烧工艺：旋窑、立窑水泥熟料二、硅酸盐水泥的水化硬化1、硅酸盐水泥的水化 2C3S+6HC3S2H3+3CH 2C2S+4H C3S2H3 + CH石膏存在时:C3A+ CSH2+HC3A3(CS)H32石膏用完时:C3A+ C3A3(CS)H32C3ACSH12 C3A或C4AF +HC3(A,F)H6思考：石膏起什么作用？水化反应的基本特点反应是需水的。 水泥应用时必须提供足够水分。反应是放热的。 水泥应用时必须注意温度应力。温度越高，反应越快。 水泥应用时必须注意季节的影响。反应自水泥颗粒表面开始，由

6、表及里。 反应需要时间，水泥应足够细。2、凝结硬化 石膏的作用：初凝加水可塑浆体具流动性 45min诱导期终凝稠硬浆体塑性渐失 10h凝结期后期强度缓慢增长稳定期硬化浆体强度增长硬化期 延缓凝结时间。凝结硬化的影响因素细度：细度细，硬化快，但干燥收缩大温度：温度高，硬化快湿度：湿度高，硬化快养护时间：养护是温度、湿度的保证水泥矿物组成外加剂加水量：提供水化用水，决定颗粒间距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C3A、C4AF 低收缩 道路工程三、品质要求（技术性质）1、凝结时间分类：影响因素：

7、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(1)影响因素矿物组成、细度、温湿度、龄期(2)强度标号：28d抗压强度划分的强度等级固定的胶砂比1:3、水灰比0.50规定的试件尺寸4040160mm标准养护：相对湿度90%，温度2013、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：试饼法合格不合格水泥安定性检验：雷氏夹法初值 A养护24h后终值 C沸煮3h后安定性评定：CA5.0mm 合格 CA 5.0mm 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

8、工 大体积砼开裂 矿物组成、细度 中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥2m 2m 2m水泥石100(两昼夜)6、碱含量定义：水泥中Na2O和K2O的含量。危害：碱骨料反应，混凝土开裂。废品：MgO、SO3、CaO、初凝时间 不合格四、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 水泥石中存在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盐类 易溶物酸类 松软物+ CH软 CH 其他水化水 溶出 产物溶出 钢筋锈蚀内应力硫酸盐 CaSO4 石膏 CH 钙钒石C3AH6碱度孔隙率侵蚀加速强度变形开裂渗透性五、应用 1、

9、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、耐磨混凝土工程大体积混凝土、海工混凝土、高温环境3-2-2掺混合材的硅酸盐水泥一、混合材 1、定义 生产水泥时加入的掺量大于5%的材料 2、种类 活性 水淬矿渣、火山灰、粉煤灰 非活性 慢冷矿渣、磨细石英砂等 3、活性成分SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O34、作用原理潜在活性和水硬性 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、水泥品种 普通水泥(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

10、(1550) 普通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激发剂活性混合材水水化硅(铝)酸钙水化硫铝酸钙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热混凝土干缩大易开裂不以用于干燥环境；抗渗性好适用于抗渗混凝土。干缩性小，抗裂性好3-2-3其他水泥一、高铝水泥 1、原料 2、熟料矿物 3、特性 石灰石、矾土 铝酸盐 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、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 配制耐热砂浆、混凝土5、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 水化 水化硫铝酸钙(大量) 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