道路材料讲义要点

1、水泥的发展历史 国内水泥发展简介第一页，共四十页。概述硅酸盐水泥；普通硅酸盐水泥；矿渣硅酸盐水泥；火山灰硅酸盐水泥；粉煤灰硅酸盐水泥。水泥 细磨成粉末状，加适量水后成为可塑性的浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。路桥工程中常用的水泥第二页，共四十页。硅酸盐水泥的定义 都是通过适当改变其矿物成分的含量或在硅酸盐水泥熟料中加入一定量的混合材料制成的。 由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥，国外通称波特兰水泥。硅酸盐水泥分两种类型 型 不掺加混合材料 代号： P 型 掺加不超过水

2、泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料 代号： P其它品种的硅酸盐水泥第三页，共四十页。硅酸盐水泥的生产工艺生料制备与磨细；生料煅烧；熟料磨细；工艺流程。石灰质原料粘土质原料校正原料石 膏生 料熟 料水泥成品按比例配 合磨细煅烧磨细第四页，共四十页。硅酸盐水泥学习内容硅酸盐水泥的熟料矿物组成硅酸盐水泥的凝结硬化机理硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的特性及应用硅酸盐水泥的腐蚀及防止 硅酸盐水泥的出厂储存和运输普通硅酸盐水泥第五页，共四十页。硅酸盐水泥的矿物组成与特性水化放热量水泥熟料矿物的强度 硅酸盐水泥的矿物组成 硅酸盐水泥矿物组成的主要特性水化反应速度第六页，共四十页。硅

3、酸盐水泥的矿物组成第七页，共四十页。矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙水化速度快慢最快快水化放热量大小最大中强度高早期低后期高低低硅酸盐水泥矿物成分的特性练习第八页，共四十页。水化放热量第九页，共四十页。水泥熟料矿物的强度第十页，共四十页。硅酸盐水泥的凝结与硬化水泥的水化作用水泥的凝结和硬化水泥水 可塑性浆体 水泥石水化反应凝结硬化第十一页，共四十页。水泥的水化作用第十二页，共四十页。观看动画水泥的凝结和硬化水泥的凝结硬化过程影响水泥凝结硬化的因素第十三页，共四十页。 水泥与水拌和后，熟料矿物发生水化反应，生成各种水化产物，形成具有可塑性的水泥浆，随着时间的推移，水泥浆逐渐失去塑性，形

4、成坚硬的水泥石，这个转变过程称为水泥浆的凝结硬化过程，这个过程分为四步： 初始反应期； 潜伏期； 凝结期； 硬化期。水泥的凝结硬化过程观看动画第十四页，共四十页。影响水泥凝结硬化的因素水泥熟料矿物组成的影响；水泥细度的影响；环境温度、湿度的影响；加水量的影响；龄期的影响；石膏掺量的影响；掺合料的影响；外加剂的影响。第十五页，共四十页。硅酸盐水泥的技术性质化学性质 相对密度细度标准稠度用水量凝结时间体积安定性强度与强度等级第十六页，共四十页。相对密度硅酸盐水泥的相对密度: 3.103.20硅酸盐水泥四种熟料矿物的相对密度：C2S 3.28 C3S 3.15C3A 3.04 C4AF 3.77第十

5、七页，共四十页。细度负压筛法水筛法干筛法 比表面积法 细度概念水泥颗粒的粗细程度。细度对水泥性质的影响 水泥颗粒越细，水化速度越快，早期强度越高。 水泥颗粒太细，硬化后收缩变形大，不宜存放，且增加生产成本。水泥细度检验方法观看动画第十八页，共四十页。标准稠度用水量标准法(试杆法)；代用法(试锥法)。测定目的使水泥的凝结时间和安定性具有可比较性。标准稠度规定 标准维卡仪的试杆沉入净浆并距底板的距离为61mm时净浆的稠度为标准稠度。标准稠度用水量 水泥净浆达到标准稠度时所需的拌和水量。测试方法观看录像观看动画第十九页，共四十页。凝结时间概念 水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑性所需的时间。 初凝时间

6、 终凝时间塑性流动浆体稠硬不流动浆体刚性固体随时间增强加水初凝终凝诱导期初凝时间终凝时间凝结硬化观看录像第二十页，共四十页。用凝结时间测定仪。国家标准对凝结时间的规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min；终凝时间不得迟于390min。凝结时间测定方法凝结时间水泥凝结时间对施工的意义 初凝时间不能太短；终凝时间不能太长。初凝时间太短，会影响混凝土混合料的运输和浇灌；终凝时间太长，则影响混凝土工程的施工进度。观看动画第二十一页，共四十页。体积安定性 雷氏法(标准法)； 试饼法(代用法)。概念 体积安定性表征水泥在硬化过程中体积变化的均匀性。引起水泥体积安定性不良的原因水泥中含有过量的游离氧化钙；

7、水泥中含有过量的游离氧化镁；水泥中石膏掺量过多。测定方法观看录像第二十二页，共四十页。强度与强度等级分普通型和早强型两种。 强度反映水泥的质量水平和使用价值，水泥的强度越高，其胶结力越大。强度测定 采用ISO法测定：以1：3的水泥和标准砂，加入规定数量的水(水灰比为0.5)，制成4416cm的标准试件，在标准养护条件下，测其规定龄期的抗压强度和抗折强度。强度等级 硅酸盐水泥根据其28天的强度分为六个强度等级： 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R。水泥型号观看录像第二十三页，共四十页。硅酸盐水泥的技术要求序号技术品质指标1不溶物型不得超过0.75%型不得超过1.50

8、%2氧化镁不得超过5.0%若经过压蒸安定性试验合格,容许放宽到6%3三氧化硫不得超过3.5%4烧失量型不得超过3.0%型不得超过3.5%普通水泥不得大于5.0%5细度硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg普通水泥80um方孔筛筛余不得超过10.0%6凝结时间硅酸盐水泥初凝不得早于45min终凝不得迟于380min普通水泥初凝不得早于45min终凝不得迟于10h7安定性沸煮检验合格8强度：各龄期强度不得低于表38数值9碱：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.065,或供需双方商定第二十四页，共四十页。水泥石的腐蚀及

9、防止水泥石的腐蚀根据环境特点合理选择水泥品种；提高水泥石的密实度；敷设耐蚀保护层。水泥石腐蚀的防治措施观看动画第二十五页，共四十页。硅酸盐水泥的特性及应用凝结硬化快，早期强度高；水化放热量大；抗冻性好；耐热性差；抗渗性较好。硅酸盐水泥的特性硅酸盐水泥的应用第二十六页，共四十页。硅酸盐水泥的应用 适用于地上、地下及水中重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土工程。 适用于要求早期强度高、冬季施工及严寒地区遭受反复冰冻的工程 。 不宜用于淡水、海水及工业污水环境中的混凝土工程 。 不宜用于有耐热要求的工程。第二十七页，共四十页。硅酸盐水泥的运输和保管 水泥在储运过程中要防潮、防水以免水泥

10、吸收空气中的水分，使表面颗粒水化，丧失胶结能力，使强度降低。 水泥仓库应通风，水泥袋要在20 30cm的木板上码放 。 不同品种、不同强度及不同出厂日期的水泥应分别贮存，不得混杂 。 水泥的贮存期不宜超过3个月，过期水泥或有受潮结块现象的水泥应重新检验强度 。第二十八页，共四十页。普通硅酸盐水泥 分为 32.5, 32.5R, 42.5, 42.5R, 52.5, 52.5R六个强度等级。 定义性能与用途 普通硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中掺入少量混合材料制成的，由于混合材料的掺量较小，所以普通硅酸盐水泥的性能和用途与硅酸盐水泥基本相同。强度等级第二十九页，共四十页。 由硅酸盐水泥熟料、615

11、混合材料与适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥。(简称普通水泥)代号：P.O 混合材料的最大掺量不得超过水泥质量的15%，其中容许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替。 非活性混合材料的最大掺量不得超过水泥质量的10%。普通硅酸盐水泥的定义第三十页，共四十页。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的技术要求（GB175-1999） 序号技术品质指标1不溶物 型不得超过 0.75% 型不得超过1.50% 2氧化镁 不得超过5.0%若经过压蒸安定性试验合格，容许放宽到6% 3三氧化硫 不得超过3.5% 4烧失量 型不得大于 3.0% 型不得大于 3.5%

12、普通水泥不得大于 5.0% 5细度 硅酸盐水泥比表面积大于 300/kg 普通水泥80m方孔筛筛余不得超过 10.0% 6凝结时间 硅酸盐水泥 初凝不得早于 45min 终凝不得迟于 390min 普通水泥 初凝不得早于 45min 终凝不得迟于 10h 7安定性沸煮检验 合格 8强度各龄期强度不得低于规定数值 9碱：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.06%，或供需双方商定 第三十一页，共四十页。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥各龄期强度（GB175-1999） 品种 强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa） 品

13、种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 硅酸盐 水泥42.517.042.53.56.5普通水泥32.511.032.52.55.542.5R22.042.54.06.532.5R16.032.53.55.552.523.052.54.07.042.516.042.53.56.552.5R27.052.55.07.042.5R21.042.54.06.562.528.062.55.08.052.522.052.54.07.062.5R32.062.55.58.052.5R26.052.55.07.0第三十二页，共四十页。练习 现有甲

14、乙两厂生产的水泥，其熟料矿物组成如下，试比较两种水泥的差异。 矿物组成 %）生产厂C3SC2SC3AC4AF甲45301510乙40351015第三十三页，共四十页。小 结 硅酸盐水泥是水硬性胶凝材料，是水泥混凝土路面和桥梁的主要胶结材料。 水泥与水拌和后，发生水化硬化反应，由可塑性的浆体逐步凝结硬化成具有一定强度的水泥石。 水泥的技术性质主要为细度、凝结时间、安定性和强度。强度是水泥要求中最基本的指标。 水泥分普通型和早强型两种型号，水泥混凝土路面为缩短养护期，提前通车，供应条件许可时，应优先选用早强型水泥。第三十四页，共四十页。JJ-5新标准水泥胶砂搅拌机ZJ-96新标准水泥胶砂震实台第三

15、十五页，共四十页。水泥的化学性质 水泥的化学指标主要是控制水泥中有害化学成分的含量，要求其不超过一定的限量。若超过最大允许限量，水泥性能和质量可能产生有害或潜在的影响。氧化镁含量 水泥熟料中的游离氧化镁常在水泥硬化后才开始水化，产生体积膨胀，可导致水泥石结构产生裂缝甚至破坏，是引起水泥体积安定性不良的原因之一。不溶物 水泥技术标准规定，硅酸盐水泥P 0.75%; P 1.5%;第三十六页，共四十页。水泥的化学性质三氧化硫含量 三氧化硫是水泥生产时为调节凝结时间加入石膏而来的，适量石膏能改善水泥性能(提高强度、降低收缩性、改善抗冻和抗渗性等)，石膏超过一定限量后，水泥性能变坏，使硬化后的水泥石体积膨胀，导致结构物破坏。水泥中三氧化硫最大含量 3%。烧失量 水泥煅烧不佳和受潮后，会导致烧失量增加。水泥技术标准规定，硅酸盐水泥P 3.0%; P 3.5%; 普通硅酸盐水泥PO 5.0%。第三十七页，共