道路工程材料 课件 模块2 水泥及其他无机结合料

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水泥介绍道路工程材料分类水泥：（1）粉末状，常见灰白色，一种无机水硬性胶凝材料。（2）1824年发明。人类历史中最伟大的材料发明之一。可以说，没有水泥，没有现代人类文明。水泥分类袋装水泥罐装水泥常见的水泥储存方式分类胶凝材料：土木工程中，凡是经过一系列物理、化学作用，能将散粒材料或块状材料黏结成一个整体的材料。分类水泥的定义：粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者能在水中硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。水泥的简单分类：（1）按用途及性能：①通用水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等。一般土木建筑工程采用。②特种水泥：道路硅酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、油井水泥、铝酸盐水泥等。具有特殊性能或用途。分类（2）按其主要矿物成分分为：①硅酸盐水泥②铝酸盐水泥③铁铝酸盐水泥④磷酸盐水泥……【特别提醒】不做特别说明，本教材主要讲解土木工程中常用的通用硅酸盐水泥。分类1.通用硅酸盐水泥的生产工艺【说明】①生产过程概括为：两磨一烧。②石膏的作用：调节水泥的凝结速度。掺量3%左右。分类2.通用硅酸盐水泥的六大品种通用硅酸盐水泥：以硅酸盐水泥熟料、适量的石膏及规定的混合材料制成。分为六大品种。序号品种代号掺入的混合活性材料类型及数量1硅酸盐水泥P·Ⅰ完全不掺入任何混合料0P·Ⅱ掺入粒化高炉矿渣或石灰石等0~5%2普通硅酸盐水泥P·O各种混合活性材料总量6%～20%3矿渣硅酸盐水泥P·S·A粒化高炉矿渣掺量21%～50%P·S·B粒化高炉矿渣掺量51%～70%4火山灰质硅酸盐水泥P·P火山灰掺量21%～40%5粉煤灰硅酸盐水泥P·F粉煤灰掺量21%～40%6复合硅酸盐水泥P·C三种以上的材料掺量21%～50%（矿渣、粉煤灰、火山灰、石灰石、砂岩）分类3.通用硅酸盐水泥的组成材料（1）主要矿物组成矿物名称化学式代号含量（%）主要特性水化速度水化热强度干缩性抗侵蚀性硅酸三钙3CaO·SiO2C3S37~60快大高中中硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37慢小早期低后期高中好铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15最快最大低最大差铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18较快中低最小最好分类（2）混合料材料分类特性品种作用混合材料①活性材料具备水化胶凝能力粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰增加水泥产量、降低生产成本、改善水泥品质②非活性材料没有水化胶凝能力，增加产量和降低水化热石英砂、石灰石、粘土等以及不符合要求的活性材料分类4.通用硅酸盐水泥的凝结与硬化水泥水水化作用70%水化硅酸钙20%Ca(OH)2晶体7%水化硫铝酸钙3%未水化残余物逐渐增多硬化分类5.水泥石的腐蚀与防治（1）水泥石的腐蚀在某些腐蚀性介质的长期作用下，水泥石将会发生一系列的物理、化学变化，使水泥石的结构遭到破坏，强度逐渐降低，甚至全部溃裂破坏。①溶析性侵蚀（软水腐蚀）②硫酸盐的侵蚀③镁盐侵蚀④碳酸侵蚀流水腐蚀桥墩分类（2）防止腐蚀的措施①根据腐蚀环境特点，合理选用水泥品种②提高水泥石的密实度③表面敷设保护层混凝土防碳化涂料谢谢

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石灰道路工程材料分类石灰：（1）人类最早应用的胶凝材料。约3000年历史。（2）气硬性无机胶凝材料。（a）块状石灰(b)粉状石灰分类石灰在古建筑中的应用宋代寿县城墙中国明代长城分类1.石灰的生产、消化与硬化石灰：一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。分类生石灰的三种煅烧情况：正火石灰煅烧情况良好。杂质含量少，颜色洁白或带灰色，呈多孔结构、质量较轻（堆积密度为800~1000kg/m3）欠火石灰未烧透。加水消解后，未消化残渣含量较高，使用时缺乏黏结力过火石灰煅烧温度过高或时间过长。石灰与水反应慢，引起结构物局部体积膨胀，导致产生裂缝等破坏现象123分类生石灰的“消化”或“熟化”：生石灰使用前加水消解的过程。目的：（1）块状改变，便于施工操作。（2）便于剔除不能消化的杂质。石灰消解池石灰消解的特点：（1）水化速度快，放热量大。（2）体积可增大1~2.5倍。【陈伏】多量水覆盖石灰浆两周以上，消除过火石灰的危害分类石灰的硬化：结晶与碳化过程。特点：（1）硬化是一个缓慢的过程。因为表面生成的碳酸钙层会阻碍CO2的进一步渗入。（2）体积显著收缩，易出现干缩裂缝。掺入砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩。石灰砂浆抹灰层的裂缝分类2.石灰的产品分类（1）按加工方法分类由原料煅烧而得的产品，主要成分为CaO块状生石灰12将生石灰用适量的水消化、干燥制得的粉末，主要成分为Ca(OH)2消石灰（熟石灰）34由块状生石灰磨细制得，主要成分仍为CaO生石灰粉将生石灰加多量的水（约为石灰体积的3~4倍）消化而得的可塑性浆体，主要成分为Ca(OH)2和水石灰浆（石灰乳）分类（1）按MgO含量分类钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量分类界限石

灰

种

类生

石

灰生

石

灰

粉消

石

灰

粉钙质石灰≤5%≤5%≤4%镁质石灰＞5%＞5%＞4%分类3.石灰的技术指标和技术标准有效氧化钙和氧化镁含量含量越多，活性越高，质量也越好1未消化残渣含量综合反映生石灰中过火石灰、欠火石灰及其他杂质的数量，其含量愈多，石灰的质量愈差2游离水含量消石灰粉中多余的水分蒸发后，留下孔隙会加剧消石灰粉的碳化作用，以致影响石灰的质量3细度粗颗粒偏多，影响石灰的黏结性4分类4.石灰的应用（1）配制建筑砂浆（2）加固软土地基（3）用于道路工程的基层（4）配制灰土和三合土生石灰搅拌桩用于软土施工石灰稳定土做道路基层谢谢

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水泥的技术性质与技术标准道路工程材料分类1.化学指标水泥的化学指标主要是控制水泥中有害的化学成分，要求其不超过一定的限值，否则可能对水泥的性能和质量带来危害。序号化学成分特性①游离氧化镁水化速度很慢，生成氢氧化镁体积膨胀，引起水泥安定性不良的原因之一②三氧化硫石膏带入，水泥硬化后，继续水化并膨胀，。引起水泥安定性不良的原因之一③烧失量煅烧不佳或受潮。引起水泥品质不良④不溶物盐酸溶液处理。不溶物越多，水泥活性越低⑤氯离子混合料材料带入。导致锈蚀钢筋⑥碱含量引起碱–集料反应。破坏混凝土结构分类通用硅酸盐水泥化学指标要求品

种代号不溶物（%）烧失量（%）三氧化硫（%）氧化镁（%）氯离子（%）硅酸盐水泥P·Ⅰ≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0≤0.06P·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O—≤5.0矿渣硅酸盐水泥P·S·A——≤4.0≤6.0P·S·B———火山灰质硅酸盐水泥P·P——≤3.5≤6.0粉煤灰硅酸盐水泥P·F——复合硅酸盐水泥P·C——【碱含量】水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。当买方要求提供低碱水泥时，由买卖双方协商确定。分类2.物理指标（1）细度水泥细度应控制在合理范围内。方法定义适用范围规范要求筛析法45um标准筛上存留量的多少表示水泥的细度。包括负压筛析法和水筛法。以筛余率表示普通硅酸盐水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合硅酸盐水泥不低于5%比表面积法以单位质量水泥材料比表面积的大小表示硅酸盐水泥300m2⁄kg―400m2⁄kg【说明】筛余率越大，水泥越粗。比表面积越大，水泥越细。分类水泥负压筛析仪45um标准筛分类水泥比表面积仪分类（2）标准稠度用水量必须先完成标准稠度用水量试验，再做凝结时间、安定性试验。标准稠度用水量=水质量/水泥质量水泥标准稠度试验原理图分类维卡仪（标准法用）试模拭杆、长针、短针分类（3）凝结时间初凝时间不宜过短；终凝时间不宜过长判定标准：①初凝：长试针沉入水泥净浆中，并距底板4mm±1mm时所经历的时间。②终凝：短试针沉入水泥浆0.5mm（即环形附件开始不能在水泥浆体上留下痕迹）所经历的时间。分类通用硅酸盐水泥的凝结时间要求初凝时间终凝时间硅酸盐水泥≥45min≤390min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复合硅酸盐水泥≥45min≤600min分类（4）体积安定性指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。体积不均匀变化，则为体积安定性不良。水泥安定性检测分为沸煮法和圧蒸法。其中沸煮法有雷氏夹法（标准法）和试饼法（代用法）①雷氏夹法雷氏夹雷氏夹法示意图【说明】C-A≤5mm，水泥安定性合格分类②试饼法将标准稠度的水泥净浆在玻璃板上做成直径70~80mm、中心厚约10mm的试饼，按规定处理后，目测试饼未发现裂缝，用钢直尺检查也没有弯曲，即为安定性合格。【说明】雷士夹法为标准法。两种方法如有争议，则以雷氏夹法为准。分类3.强度指标ISO：是指国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO），是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。要求：（1）水泥：标准砂=1：3，水灰比为0.5（2）一次成型三根小梁试件：40mm×40mm×160mm标准砂水泥胶砂试件分类水泥强度等级品种数量等级类型备注硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥6个42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R复合硅酸水泥4个42.5、42.5R、52.5、52.5R不包括32.5等级矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥6个32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R分类通用硅酸盐水泥不同龄期强度要求值强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d32.5≥12.0≥32.5≥3.0≥5.532.5R≥17.0≥4.042.5≥17.0≥42.5≥4.0≥6.542.5R≥22.0≥4.552.5≥22.0≥52.5≥4.5≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥27.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5【说明】R型水泥为早强型，主要是3d强度较同强度等级水泥高，28d强度要求一样。通用硅酸盐水泥的特性与适用范围水泥品种主要特性适用条件不适用条件硅酸盐水泥凝结硬化速度快，抗冻性和耐磨性好早期强度要求高；冬季施工和严寒地区；水泥混凝土路面；高强度混凝土；预应力混凝土大体积混凝土；软水、海水、矿物水作用的工程；耐热混凝土普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥基本相同矿渣硅酸盐水泥早期强度低，后期强度高；抗腐蚀能力强；水化热低；抗冻性差耐热性好大体积工程；一般地上、地下、水中工程；蒸汽养护工程耐热工程早期强度高，抗冻性工程火山灰质硅酸盐水泥颗粒细，水泥石密实抗渗要求粉煤灰硅酸盐水泥早期强度更低，干缩小抗裂要求复合硅酸盐水泥受所用混合材料影响针对选用谢谢

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粉煤灰道路工程材料分类1.概述粉煤灰：火力发电厂燃煤燃烧后排出的工业废渣。从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。

外观类似水泥，颜色在乳白色到灰黑色之间变化。粉煤灰分类粉煤灰的分类：（1）湿排灰（2）干排灰回收方法（1）低钙粉煤灰，F类（2）高钙粉煤灰，C类氧化钙含量（1）混凝土、砂浆拌制用（2）水泥活性掺合料用途【注意】（1）湿排灰含水率大，活性降低较多，质量不如干排灰。（2）拌制砂浆和混凝土用粉煤灰分为三个等级：Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，水泥活性混合材料用粉煤灰不分级。分类2.粉煤灰的化学成分粉煤灰是由煤粉经高温煅烧后生成的火山灰质材料，经化学分析除含少量未燃尽的煤粉外，主要成分为氧化硅（SiO2)和氧化铝（Al2O3）、少量的氧化铁（Fe2O3）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）与三氧化硫（SO3)等氧化物。活性SiO2活性Al