《道路建筑材料》PPT課件 (2).ppt

道路建筑材料,中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 土木工程教研室 郭艷坤,課 題:建筑材料的基本內(nèi)容及性質(zhì)。 教學(xué)目的:了解本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方 法、要求及應(yīng)要求。 重點(diǎn)難點(diǎn):材料的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、 力學(xué)性質(zhì)、加工性和耐久性等。,緒 論,課前介紹： 本課程是路橋?qū)I(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門考試課程，本學(xué)期要求學(xué)習(xí)完教材內(nèi)容，能熟練掌握課堂理論教學(xué)內(nèi)容及試驗(yàn)課的實(shí)踐內(nèi)容。 成績(jī)?cè)u(píng)定包括幾方面： 1、平時(shí)考勤； 2、期末考試成績(jī)； 3、試驗(yàn)操作完成情況。,一、本課程的研究?jī)?nèi)容與任務(wù),（一）內(nèi)容： 本課程中主要學(xué)習(xí)以下幾種建筑材料： 1、砂石材料 （1）天然的 （1）塊狀石料：簡(jiǎn)稱：石料 （2）人工軋制的 （2）料狀石料：簡(jiǎn)稱：集料 2、無機(jī)結(jié)合料及其制品 無機(jī)結(jié)合料：通常分為以下幾種： （1）石灰 （2）水泥 （3）石膏,無機(jī)結(jié)合料制品： （1）水泥混凝土 （2）半剛性路面材料 3、有機(jī)結(jié)合料及其混合料 有機(jī)結(jié)合料主要指瀝青類材料 如：石油瀝青，煤瀝青等。 有機(jī)結(jié)合料混合料： （1）瀝青混凝土 （2）瀝青碎石等 （3）各種新型瀝青混合料 4、高分子聚合物材料： 主要包括塑料、合成橡膠、合成纖維等。 功能：主要用以改善軟土地基、水泥混凝土、瀝青混合料的性能。,5、鋼材和木材 鋼材是橋梁結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要材料。 木材較少直接用于修筑橋梁，目前主要用作混凝土工程的拱架和模板。,（二）課程學(xué)習(xí)任務(wù)： 1、論述材料組成、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性質(zhì)與它們之間的關(guān)系； 2、論述材料的檢驗(yàn)方法（舉例水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定方法）； 3、利用測(cè)驗(yàn)評(píng)定其技術(shù)性質(zhì)（舉例水泥對(duì)初凝、終凝時(shí)間的要求及規(guī)范的規(guī)定）。,（三）課程學(xué)習(xí)目的： 1、掌握各種材料的技術(shù)性能，包括： 力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及工藝性質(zhì)等； 2、選擇、鑒定材料 能夠結(jié)合工程實(shí)際情況，合理地選擇材料，如水泥混凝土組成材料的選擇、瀝青混合料對(duì)組成材料的選擇及鑒別與評(píng)定； 3、能正確使用材料（如石灰的消化、水泥應(yīng)用貯存等）,二、建筑材料應(yīng)具備的工程性質(zhì) 1、力學(xué)性質(zhì) 各種強(qiáng)度指標(biāo)及耐磨、抗變形指標(biāo)。如，水泥混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度；瀝青混合料的穩(wěn)定度、流值；石料的磨耗度等。 2、物理性質(zhì) （1）物質(zhì)指標(biāo)：如材料的密度、孔隙率、含水量 （2）溫度穩(wěn)定性：如瀝青軟化點(diǎn)、脆點(diǎn)等。 （3）水穩(wěn)定性等：如瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度等。,3、化學(xué)性質(zhì) 各種材料的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。如，水泥的各種成分與自然界之間的變化；瀝青的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。 4、工藝性質(zhì)混凝土的流動(dòng)性 材料四個(gè)性質(zhì)之間是相互制約、相互聯(lián)系的。,三、建筑材料與路橋工程的關(guān)系 1、材料是工程結(jié)構(gòu)物的物質(zhì)基礎(chǔ)：其中材料質(zhì)量的好壞直接決定著工程質(zhì)量的等級(jí)。 2、材料與工程造價(jià)之間的密切關(guān)系 工程建筑材料占工程造價(jià)的60至70，甚至80，因此，如何合理地降低造價(jià)、節(jié)省開支，均與建筑材料之間有著密不可分的關(guān)系。 3、新材料與新結(jié)構(gòu)、新工藝之間的關(guān)系,四、道路建筑材料的檢驗(yàn)方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),（一）檢驗(yàn)方法：室內(nèi)、室外及模擬試驗(yàn)方法。 （二）檢驗(yàn)內(nèi)容：包括四個(gè)方面 1、物理性質(zhì)試驗(yàn)； 2、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)； 3、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)； 4、工藝性質(zhì)試驗(yàn)。,（三）質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 目前我國(guó)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)分為：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)等級(jí)。其中： GB指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) JTJ交通部門基本建設(shè)方面的規(guī)范 JC建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SH石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 五、本課程的要求 本課程為考試課。 建筑材料課在本專業(yè)中的位置：是路橋?qū)I(yè)的重點(diǎn)課程之一。,第一章 砂石材料,課題: 石材的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求 教學(xué)目的: 了解砂石材料的類別，石料的技術(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn): 石料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì),第一節(jié) 砂石材料的技術(shù)性質(zhì) 概述： 砂石材料按形狀分類 1）塊狀石料：簡(jiǎn)稱石料 如塊石、片石等； 2）粒狀石料：簡(jiǎn)稱集料 集料又按大小分為： 粗集料：如碎石、卵石 細(xì)集料：如砂、石屑 砂石材料按來源分類 1）天然石料 2）人工軋制的集料 3）工業(yè)冶金礦渣,一、石料的技術(shù)性質(zhì) 1、物理性質(zhì)： 包括物理常數(shù)、吸水性和耐久性等。 1）物理常數(shù) 真密度：是石料在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用t 表示。 則,因 固 測(cè)定方法：李氏比重瓶法測(cè)定，將石料磨細(xì)至全部過0.25mm的篩孔，然后將其裝入比重瓶中，利用已知比重的液體置換石料的體積。 毛體積密度 測(cè)定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測(cè)定。,孔隙率 2)吸水性：指石料在規(guī)定條件下吸水的能力。 (1)吸水率：202和大氣壓狀態(tài)下，吸水質(zhì)量的百分率。 (2)飽水率：真空條件下，吸水質(zhì)量的百分率 飽水系數(shù)當(dāng) sr90%時(shí)，抗凍性較差。 通常認(rèn)為在常壓下測(cè)定的吸水率，此時(shí)水分只充填部分孔隙，而當(dāng)石料開口孔隙內(nèi)部空氣被排空時(shí)，水分幾乎充滿開口孔隙的全部體積。,3）耐久性：目前主要考慮抗凍性，常用抗凍性標(biāo)號(hào)表示，試驗(yàn)通常采用直接凍融法。 試件在飽水狀態(tài)下，在-15 時(shí)凍結(jié)4h后，放入20 5 水中融解4h,為一次凍融循環(huán)，如此反復(fù)直到規(guī)定次數(shù)為止。 2、力學(xué)性質(zhì) 1）單軸抗壓強(qiáng)度 試驗(yàn)條件要求：試件形狀、尺寸、吸水飽和、加荷速度等。 2）磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等聯(lián)合作用的性質(zhì)。 洛杉磯式磨耗試驗(yàn)Y標(biāo)準(zhǔn)方法 5kg石料+12個(gè)5kg的鋼球 磨500轉(zhuǎn) 測(cè)定過2mm或1.6mm(方篩)的篩余質(zhì)量,狄法爾法磨耗試驗(yàn) 代用方法 用100塊50-70mm的試件分兩份，每份磨10000轉(zhuǎn)。 兩種方法相比較，顯然洛杉磯法具有省時(shí)、省工，石料按一定規(guī)格組成等優(yōu)點(diǎn)，故能全面反映石料的磨耗性。 3、化學(xué)性質(zhì) 按SiO2含量，將石料劃分為 酸性巖 SiO265% 中性巖 52%= SiO2O65% 堿性巖 SiO252%,（2）石料的技術(shù)要求 1、路用石料的技術(shù)分級(jí)：分4級(jí) 級(jí)最堅(jiān)強(qiáng)的巖石 級(jí)堅(jiān)強(qiáng)的巖石 級(jí)中等堅(jiān)強(qiáng)的巖石 級(jí)較軟的巖石 2、路用石料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。,（一）道路用石料制品 1、高級(jí)鋪砌用整齊塊石：經(jīng)精鑿加工而成。 2、路面鋪砌用整齊塊石：粗鑿成的方塊石或條石。 3、鋪砌用不整齊塊石：又稱拳石，要求頂面為一平面，底面與頂面基本平行。 4、錐形塊石：又稱大塊石，用于路面底基層，是由片石進(jìn)一步加工而得的粗打石料。,二、道路和橋涵用石料制品,（二）橋梁建筑用主要石料制品 1、片石：粗打石料，其形狀不限制，但薄片者不得使用。 2、塊石：有兩個(gè)較大的平行面 3、方塊石：在塊石中選擇形狀比較整齊者稍加修整。 4、粗料石：表面凹凸不大于10mm，砌縫寬度小于20mm。 5、細(xì)料石：表面凹凸不大于5mm，砌縫寬度小于15mm。 6、鑲面石：一般應(yīng)選用較好的石料。 課后小結(jié)：天然砂石材料在地表分布廣泛，物理、力學(xué)性質(zhì)好，在工程中被廣泛應(yīng)用。石料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容。,三、集料的技術(shù)性質(zhì),課題:細(xì)集粒的技術(shù)性質(zhì) 教學(xué)目的:了解細(xì)集料的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)及測(cè)定方法 重點(diǎn)難點(diǎn):細(xì)集料的級(jí)配、表觀密度及裝填密度,工程上以粒徑的大小為界，通常將集料分粗集料及細(xì)集料；其中在瀝青混合料中，以 2.36mm為界，在水泥混凝土中以5mm為界。 （一）細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì) 定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于2.36mm天然砂，人工砂及石屑。 在水泥混凝土中，指粒徑小于4.75mm的天然砂、人工砂。 分類： 1、天然砂：由巖石在自然條件下風(fēng)化形成的。 天然砂通常包括以下幾種類型： （1）河砂：性質(zhì)較好，多用。 （2）山砂：含泥量及有機(jī)雜質(zhì)多。 （3）海砂：混有貝殼和鹽分等有害雜質(zhì)。 2、人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈，但價(jià)格較高，無特殊情況多不采用。,上述幾種細(xì)集料中，一般工程上多使用河砂。 1、物理性質(zhì) 集料的質(zhì)量與體積的關(guān)系見圖所示：,圖中：m_集料的總質(zhì)量（g）； m0_集料中礦質(zhì)實(shí)體質(zhì)量（g）； ms_集料中孔隙及空隙部分的質(zhì)量（g）； V_集料的總體積（cm）； Vs_集料中礦質(zhì)實(shí)體的體積（cm）； Vn_集料中閉口孔隙的體積（cm）； Vi_集料中開口孔隙的體積（cm）； Vv_集料中空隙的體積（cm）； V0_集料中孔隙的體積（cm）；,2、級(jí)配 用篩分法測(cè)定砂的級(jí)配 標(biāo)準(zhǔn)篩：5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16mm(圓孔) 4.75 2.36 1.18 . 0.6 . 0.3 0.15mm(方孔) 篩分后，計(jì)算相關(guān)參數(shù)如下： （1）分計(jì)篩余百分率：各號(hào)篩上的篩余量除以試樣總質(zhì)量（M）的百分率，準(zhǔn)確至0.1%。 （2）累計(jì)篩余百分率 （3）通過百分率,振篩機(jī),3、粗度 (水泥混凝土用砂) （瀝青路面及各種路面的基層、底層用砂） 砂的粗度分類 為粗砂 為中砂 為細(xì)砂,課后小結(jié)：細(xì)集料主要指砂，它廣泛應(yīng)用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學(xué)生必須掌握好其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測(cè)定方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到保證材料質(zhì)量的目的。,（二）粗集料的技術(shù)性質(zhì),課題:粗集粒的技術(shù)性質(zhì) 教學(xué)目的:了解粗集料的物理、力學(xué)性質(zhì)的含義及測(cè)定、評(píng)價(jià)方法 重點(diǎn)難點(diǎn):粗集料的表觀密度、堆積密度及篩分試驗(yàn),三、集料的技術(shù)性質(zhì) （二）粗集料的技術(shù)性質(zhì) 1、物理性質(zhì)：粗集料內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征與細(xì)集料的一致，故其質(zhì)量與體積之間的關(guān)系圖與細(xì)集料的一致，下列各符號(hào)的含義亦與細(xì)集料的相同。 1）物理常數(shù) （1）表觀密度 用吊籃法測(cè)定： 1、試樣取料量由集料最大粒徑確定 2、須做兩次平行試驗(yàn) 3、平行試驗(yàn)容許誤差為0.02g/m3 4、試樣須浸水24h,(2)毛體積密度 （3）松方密度 堆積密度 振實(shí)密度用于水泥混凝土 搗實(shí)密度用于瀝青混合料 （4）空隙率,2）級(jí)配 （1）篩分試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及取樣量,(2)篩分試樣須備兩份：水洗法（混凝土可省去水洗法）、干篩法 （3）必須除去超粒徑部分顆粒后，再進(jìn)行篩分試驗(yàn) （4）有關(guān)參數(shù)計(jì)算 通過0.075篩孔的集料含量 分計(jì)篩余百分率 累計(jì)篩余百分率,碎石標(biāo)準(zhǔn)篩,通過百分率 3)堅(jiān)固性 用Na2SO4溶液干濕循環(huán)5次后，測(cè)定試樣質(zhì)量損失。 2、力學(xué)性質(zhì)：壓碎值、磨耗度、抗滑表層三項(xiàng)指標(biāo) 1）粗集料壓碎值 瀝青路面：取試樣：粒徑13.2mm16mm； 質(zhì)量 3kg；在 400kN的壓力下，持續(xù)加壓10min后，將試樣過2.36mm篩，稱其篩余質(zhì)量。,壓碎指標(biāo)儀,混凝土路面：取試樣：粒徑10mm20mm； 質(zhì)量 2.5kg；在35min內(nèi)加壓至200kN，保持5s，將試樣過2.5mm篩，稱其篩余質(zhì)量。 壓碎值計(jì)算公式如下： 式中：壓碎值 m0試樣總質(zhì)量 m1試樣篩余質(zhì)量,2）粗集料磨光值 測(cè)定方法：先將試樣磨光，再測(cè)定擺值，經(jīng)換算后得磨光值PSV 要求：一級(jí)公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35 3）粗集料的沖擊值A(chǔ)IV 測(cè)定方法： 將9.513.2mm的試樣，分三層裝入試模，用13.75kg的錘，自380mm處自由落下，連續(xù)沖擊 15次后，過2.36mm的篩，用下式計(jì)算沖擊值A(chǔ)IV：,式中：AIV集料沖擊值 m1試樣過篩質(zhì)量 m試樣總質(zhì)量 4）集料磨耗值A(chǔ)AV 測(cè)定方法： 用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗儀磨500圈，用下式計(jì)算集料磨耗值： 式中：AAV集料的磨耗值； m1 磨耗前試樣總質(zhì)量(g)； m2 磨耗后試樣總質(zhì)量(g)； 集料飽和面干密度（g/cm3）。,課后小結(jié)：粗集料主要指碎石，它廣泛應(yīng)用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學(xué)生必須掌握好其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測(cè)定方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到保證材料質(zhì)量的目的。,第二節(jié) 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),課題:礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì) 教學(xué)目的:了解礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法 重點(diǎn)難點(diǎn):圖解法及級(jí)配曲線的繪制,第二節(jié) 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),概述 礦質(zhì)混合料顆粒級(jí)配應(yīng)滿足的基本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒徑的各級(jí)礦質(zhì)集料按一定的比例搭配后，應(yīng)有最大密實(shí)度。 2、最大磨擦力：各級(jí)礦質(zhì)集料在進(jìn)行比例搭配時(shí)，應(yīng)使各級(jí)集料排列緊密，形成一個(gè)多級(jí)空間骨架結(jié)構(gòu)，且具有最大的摩擦力。 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、級(jí)配理論和級(jí)配范圍的確定 2、基本組成的設(shè)計(jì)方法,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論 （一）級(jí)配類型 先講級(jí)配曲線 1、連續(xù)級(jí)配 是采用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)某一混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，所得級(jí)配曲線平順圓滑，具有連續(xù)性。 2、間斷級(jí)配 是在礦質(zhì)混合料中剔除其中一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成的不連續(xù)的混合料。,（二）級(jí)配理論 最大密實(shí)度曲線理論Y連續(xù)級(jí)配 粒子干涉理論Y連續(xù)、間斷級(jí)配 1、富勒理論 2、泰波理論 通常取 n=0.30.6,3、我國(guó)簡(jiǎn)化公式 一般取i=0.70.8 x為級(jí)數(shù) 當(dāng)d=D時(shí),x=1 當(dāng)d=1/2D時(shí),x=2 當(dāng)d=1/4D時(shí),x=3 4、魏矛斯粒子干涉理論,二、級(jí)配曲線范圍的繪制 必須采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)即橫坐標(biāo)用對(duì)數(shù)坐標(biāo) 建立對(duì)數(shù)坐標(biāo)的方法： 1、先求出各顆粒粒徑的對(duì)數(shù) 2、求出各顆粒粒徑間的對(duì)數(shù)間距 ，并計(jì)算出各顆粒對(duì)數(shù)間距的總和,3、求出間距系數(shù)K 4、選定橫坐標(biāo)長(zhǎng)度，各顆粒間距 5、計(jì)算出各顆粒粒徑在橫坐標(biāo)上的位置 6、確定橫坐標(biāo)，以Pi為縱橫坐標(biāo)，即為對(duì)數(shù)坐標(biāo) 7、建立好坐標(biāo)后，畫級(jí)配范圍,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)依據(jù)：各種集料的篩分結(jié)果 按規(guī)范要求的級(jí)配范圍即標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配 1、試算法 因目前工程單位用的較多的是圖解法，故試算法由學(xué)生自習(xí)。 2、圖解法 又稱修正平衡面積法，是目前工程單位用的較多的一種方法。 步驟 繪制級(jí)配曲線圖 確定各種集料的用量比例：兩線相疊、兩線相接、兩線相離。 校核及調(diào)整,課后小結(jié)：礦質(zhì)混合料級(jí)配的好壞，直接地影響著水泥混凝土或?yàn)r青混合料的技術(shù)性質(zhì)，因此學(xué)生必須掌握礦料的級(jí)配理論及設(shè)計(jì)方法。圖解法是本次課的重點(diǎn)。,課題:無機(jī)膠凝材料 教學(xué)目的:了解石灰、石膏等常用無機(jī)氣硬膠凝材料 重點(diǎn)難點(diǎn):石灰、石膏的技術(shù)性質(zhì)和用途,第二章 無機(jī)膠凝材料,概述 定義：能夠通過自身的物理化學(xué)作用，從漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能把散?；驂K塊材料膠結(jié)成為一個(gè)整體的材料，稱為膠凝材料。 分類 1、按化學(xué)成分 有機(jī)膠凝材料：如瀝青類、橡膠類等； 無機(jī)膠凝材料：如石灰、石膏、水泥等。 2、無機(jī)膠凝材料按硬化條件 氣硬性膠凝材料：只能在大氣中硬化，并且只能在大氣中保持一定的強(qiáng)度。如石灰、石膏。 水硬性膠凝材料：既能用在大氣中，又能用在水中的膠凝材料。典型的代表是水泥。,第一節(jié) 石灰,一、石灰的生產(chǎn)工藝概述 主要原料：石灰石，其主要化學(xué)成分CaCO3 MgCO3以及雜質(zhì) 生產(chǎn)過程：CaCO3在1000下加熱生成 CaO和CO2 生石灰分類 1、優(yōu)質(zhì)生石灰： 潔白或帶灰色，密度輕，一般8001000kg/m3 2、過火石灰： 水化速度慢，體積膨化，產(chǎn)生“崩裂”現(xiàn)象，過火石灰表面有裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，密度大 3、欠火石灰：含有未燒透的內(nèi)核，效率低，粘結(jié)力差，顏色呈深灰色。,二、石灰的熟化（消化）和硬化 1、熟化過程 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9KJ/mol 熟化過程應(yīng)注意加水量、安全、燒傷、燙傷等 2、有關(guān)陳伏的概念 石料熟化后，必須在隔絕空氣的條件下，放置兩個(gè)星期以上的時(shí)間，方可使用。這個(gè)過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過火石灰的危害。,3、加水量不同，將會(huì)得到不同的熟石灰 熟石灰粉：加水適量，消化不結(jié)團(tuán) 石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態(tài)。 石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態(tài)。 4、將生石灰磨細(xì)成生石灰粉，則可不必預(yù)先熟化、陳狀，可直接使用，可節(jié)約場(chǎng)地，改善施工環(huán)境，但成本高，存期不能過長(zhǎng),石灰的硬化 1、干燥硬化（結(jié)晶硬化） 石灰中水分不斷揮發(fā)，形成熟石灰結(jié)晶。 在該過程中，石灰強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯。 2、碳化硬化 Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O 該反應(yīng)必須有水分存在時(shí)才能進(jìn)行，且反應(yīng)速度緩慢。,三、石灰的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （一）技術(shù)要求 1、有效CaO和MgO的含量 2、生石灰產(chǎn)漿量和未消化顆粒含量 3、二氧化碳（CO2）含量 即未分解的CaCO3的含量 4、消石灰粉游離水含量 游離水可使石灰碳化，從而影響質(zhì)量 5、細(xì)度 用0.9mm及0.125mm的篩進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測(cè)定篩余量,（二）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材中表2-1、2-2、2-3、2-4 四、石灰的應(yīng)用及儲(chǔ)存 （一）石灰的特點(diǎn) 1、可塑性好 2、強(qiáng)度低 28d的強(qiáng)度只有0.20.5mpa 3、耐水性差 因Ca(OH)2易溶于水 4、體積收縮大 水分揮發(fā)，體積收縮，故石灰一般不宜單獨(dú)使用，必須摻入骨料（如砂）或纖維材料等，起到抗收縮開裂的作用,（二）石灰的應(yīng)用 1、制作石灰乳 作用室內(nèi)粉刷涂料 2、配制砂漿 一般不用消石灰粉 3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物基礎(chǔ)和道路熱層 （三）石灰的儲(chǔ)存 1、防潮，不同易燃物品混存、混運(yùn) 2、如需要較長(zhǎng)時(shí)間貯存生石灰，則應(yīng)將其消化后存放，并使表面隔絕空氣，以防碳化。,課后小結(jié)：石灰及石膏均是無機(jī)結(jié)合料，屬氣硬性材料，只能用于大氣中，而不能用于水中。,課題:水泥 教學(xué)目的:了解水泥的常見品種、水泥生產(chǎn)制造過程及主要礦物成分 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥的主要礦物成分特征及其對(duì)水泥技術(shù)性質(zhì)的影響,第二節(jié) 水泥,水泥概述 1、水泥歷史不長(zhǎng)，只100多年的歷史，但發(fā)展十分迅猛。 2、水泥品種 1）按化學(xué)成分為： 硅酸鹽類水泥 有六大類：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。 鋁酸鹽類水泥 無熟料（少熟料）類水泥,2）按用途分為： 普通水泥 特殊水泥 目前，在道路工程中，仍以硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥為主，故本節(jié)著重介紹這兩個(gè)品種的水泥。此外，由于道路路面對(duì)水泥的特殊要求，近年來已生產(chǎn)了道路水泥。 特殊水泥是為了滿足一些特殊工程所生產(chǎn)的水泥，如：快硬水泥、早強(qiáng)水泥、膨脹水泥等。,一、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。即國(guó)外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合材料P I和摻不超過5%混合材料P II。,(一)硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概述 1、生產(chǎn)原料 石灰質(zhì)原料 提供CaO 粘土質(zhì)原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等 校正材料 一般為鐵礦，用來補(bǔ)充原材料中鐵質(zhì)的不足。 2、生產(chǎn)工藝 按比例配生料并磨細(xì) 將以上三種原材料按一定的比例配好，并并磨細(xì)制成生產(chǎn)水泥的生料。,窯中煅燒至1450C，形成熟料。 在高溫煅燒過程中，原材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種有用物質(zhì)，尤其是1450C時(shí)最關(guān)鍵，它是水泥中最重要的成分硅酸三鈣生成的溫度。 加入石膏磨細(xì)制成水泥。 即“兩磨一燒”。,（二）硅酸鹽水泥的化學(xué)成分與礦物組成 1、硅酸鹽水泥的礦物組成 原料 礦物組成 石灰質(zhì) CaO 3 CaO SiO2 C3S 粘土質(zhì) SiO2 2 CaO SiO2 C2S Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A Fe2O3 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF,2、水泥熟料主要礦物組成的性質(zhì) C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化熱高，且早期強(qiáng)度高，水化物對(duì)水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度起主要作用。 C2S含量1537%，水化速度慢，水化熱低，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，耐化學(xué)侵蝕性和干縮性較好。,C3A含量在15%以下，水化速度最快，水化熱最高，耐化學(xué)侵蝕性差，干縮性大。 C4AF含量1018%，水化速度較快，水化熱較高，強(qiáng)度 低，但對(duì)于抗折強(qiáng)度起重要作用，耐化學(xué)侵蝕性好，干縮性小。,3、水泥熟料主要成分特性比較（由高至低排列） 1）反應(yīng)速度 C3A C3S C4AF C2S 2）釋熱量 C3A C3S C4AF C2S 3）強(qiáng)度 C3S C2S C3A不高 C4AF對(duì)抗強(qiáng)度有利 4）耐侵蝕性 C4AF C2S C3S C3A,5）干縮性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 4、礦物組成對(duì)水泥性能的影響 不同的礦物成分，表現(xiàn)出不同的特性。水泥是由多種礦物成分組成的，改變各種礦物成分的含量比例以及它們之間的匹配，則可以生產(chǎn)出性能各異的水泥。如： 大壩水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量（水化熱低）。 道路水泥：提高C3S和C4AF的含量（較高抗折強(qiáng)度）。 高強(qiáng)水泥：提高C3S的含量。,課后小結(jié)：水泥的發(fā)展歷史只有100多年，但是由于其自身的良好工程性質(zhì)，因而被普遍地應(yīng)用于種類建筑物中。本次課重點(diǎn)學(xué)習(xí)水泥的礦物組成、特點(diǎn)及其對(duì)水泥的技術(shù)性質(zhì)的影響。,課題:水泥之二 教學(xué)目的:了解水泥凝結(jié)、硬化過程 水化反應(yīng)及物理變化 重點(diǎn)難點(diǎn):水化反應(yīng)的過程對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響,22 水泥,一、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥 （三）硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化 概念 凝結(jié)：水泥加水后成為可塑的水泥漿體，由于水泥的水化作用，水泥逐漸變稠失去流動(dòng)性和可塑性和未具強(qiáng)度的過程，稱為水泥的凝結(jié)。 硬化：水泥凝結(jié)后產(chǎn)生強(qiáng)度，逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬人造石的過程稱為水泥的“硬化”。,1、水泥的水化 水泥遇水后，發(fā)生下列水化反應(yīng)： 1）硅酸三鈣 C3S 3CaOSiO2+nH2O x CaOSiO2 yH2O+(3-x) Ca(OH)2 2) 硅酸二鈣 C2S 2CaO SiO2+mH2O x CaO SiO2 yH2O+(2-x) Ca(OH)2,水化硅酸鈣,3)鋁酸三鈣 C3A 3CaOAl2O3+6 H2O 3 CaOAl2O36H2O 水化鋁酸鈣在石膏激發(fā)下，發(fā)生水化反應(yīng) 3CaOAl2O3+3CaSO42H2O+26 H2O（石膏） 3CaOAl2O3 3CaSO4 32H2O （三硫型水化硫鋁酸鈣、AFt、鈣礬石 ）,4）鐵鋁酸四鈣 C4AF 4 CaOAl2O3Fe2O3+7 H2O CaOAl2O36H2O（水化鋁酸鈣）+ CaO Fe2O3 H2O（水化鐵酸鈣） 在有石膏存在的情況下，繼續(xù)反應(yīng) 4 CaO Al2O3 Fe2O3+3 Ca SO4 2 H2O+26 H2O 3CaO(Al2O3 ，F(xiàn)e2O3) 3 Ca SO4 32 H2O 三硫型水化鐵鋁酸鈣 無論是C3A還是C4AF，在水泥中石膏消耗完畢后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF將與其三硫型水化物反應(yīng)，生成單硫化物： 3 CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O +23 CaO Al2O3+4H2O 33CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2O（單硫型水化鋁酸鈣AFm）,單硫型水化硫鋁酸鈣 3 CaO (Al2O3 Fe2O3) 3 CaSO4 32H2O+4 CaO Al2O3 Fe2O3+n H2O 3CaO (Al2O3 Fe2O3) CaSO4 12H2O 因此，水泥水化后，其主要水化物有六種，列于下表：,硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的化學(xué)組成,水泥漿體由可塑態(tài)逐漸失去塑性，進(jìn)而硬化產(chǎn)生強(qiáng)度，這樣一個(gè)物理化學(xué)過程，可分為四個(gè)階段：,1）初始反應(yīng)期 水泥與水接觸立即發(fā)生水化反應(yīng)。初期硅酸三鈣水化，釋放出氫氧化鈣，立即溶解于溶液中，濃度達(dá)到過飽和后，氫氧化鈣結(jié)晶析出。暴露在水泥顆粒表面的鋁酸三鈣溶解于水，并與已溶解的石膏反應(yīng)，生成鈣礬石析出。此階段1%左右的水泥產(chǎn)生水化。 2)誘導(dǎo)期 水泥顆粒表面覆蓋C-S-H為主的滲透膠，水化反應(yīng)慢，水泥顆粒仍然分散，保持塑性。,3）凝結(jié)期 滲透臘破裂，水泥進(jìn)一步水化，生成大量C-S-H，水泥顆粒間接觸點(diǎn)增多，趨近密實(shí)，逐漸失去可塑性。 4）硬化期 水泥繼續(xù)水化，且C4AF亦開始水化，孔隙進(jìn)一步被充填，逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度。,3、影響水泥凝結(jié)、硬化的主要因素 1）水灰比對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水灰比越大，水泥凝結(jié)、硬化的速度越慢。 2）石膏對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水泥中加入適量的石膏，起到緩凝的作用，提高了水泥的應(yīng)用性能。過量的石膏將會(huì)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成過多的水化硫鋁酸鈣，引起水泥石結(jié)構(gòu)破壞。,3）溫度、濕度對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水泥水化必須在一定的溫度與濕度下才能進(jìn)行，當(dāng)溫度低于零度時(shí)，水泥水化不再進(jìn)行，并且結(jié)構(gòu)亦因水的結(jié)冰，體積膨脹而引起水泥結(jié)構(gòu)破壞。 4）水泥的齡期與強(qiáng)度的關(guān)系 早期增長(zhǎng)快，后期增長(zhǎng)慢 37d強(qiáng)度發(fā)展快 4周后顯著減慢,課題:水泥的技術(shù)性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn) 教學(xué)目的:了解硅酸鹽水泥的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)及其含義、標(biāo)準(zhǔn)要求 重點(diǎn)難點(diǎn):各性質(zhì)的測(cè)定方法及要求,一、硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥 （四）硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、技術(shù)性質(zhì) 1）化學(xué)性質(zhì) 氧化鎂的含量： 指水泥中游離的MgO含量，其水化反應(yīng)速度慢，體積膨 脹，引起水泥體積不安定。規(guī)定不大于5.0%。 三氧化硫酸含量 過多時(shí)，亦引起體積膨脹，不安定，規(guī)定不大于3.5%。 燒失量 由于受潮或煅燒不佳引起的，要求PI不大于3.0%, PII不大于3.5% 。 不溶物 用鹽酸溶解后的不溶殘?jiān)?規(guī)定 PI 0.75%, PII 1.50%,2）物理性質(zhì) 細(xì)度：指水泥顆粒的粗細(xì)程度。 細(xì)度對(duì)水泥的影響：越細(xì)則凝結(jié)快，早期強(qiáng)度高；過細(xì)，則干縮性大。 測(cè)定方法：1、篩析法：負(fù)壓篩、水篩，適用于其它幾種水泥，以負(fù)壓篩法為準(zhǔn)； 2、比表面積法：適用于硅酸鹽水泥。 規(guī)定：硅酸鹽水化比表面積大于300m2/kg，其它幾種水泥在80m方孔篩篩余量百分比表示，不大于10%。,水泥負(fù)壓篩析儀,現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( GB/T 1346-2001)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀的試桿沉入凈漿距底板的距離為6mm1mm時(shí)的水泥漿的稠度作為標(biāo)準(zhǔn)稠度。水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需拌和水量稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水質(zhì)量占水泥質(zhì)量百分比 。 計(jì)算公式如下： 式中：mw水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量（g） mc水泥質(zhì)量（g） 測(cè)定方法：1、標(biāo)準(zhǔn)法 試桿法，試桿沉至距底板6mm1mm 2、代用法：a、固定水量法 b、調(diào)整水量法 s=28mm2mm 即測(cè)定水泥的錐入深度達(dá)到要求時(shí)的水質(zhì)量,水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 在測(cè)定水泥的凝結(jié)時(shí)間和安定性時(shí)，為使其測(cè)定結(jié)果具有可比性，必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿進(jìn)行測(cè)定。,凝結(jié)時(shí)間 定義：水泥從加水到失去可塑性所需的時(shí)間。 其測(cè)定方法只有標(biāo)準(zhǔn)方法，沒在代用方法： 分為1、初凝時(shí)間 試針沉入距底板：4mm1mm 2、終凝時(shí)間 試針沉入試樣：0.5mm 凝結(jié)時(shí)間對(duì)公路施工的影響：初凝不能太快，終凝不能太慢。,凝結(jié)時(shí)間以試針沉入水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿至一定深度所需時(shí)間表示。 現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1346-2001)規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿裝入凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀的試模中，以標(biāo)準(zhǔn)試針（分初凝用試針和終凝用試針）測(cè)試。,標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀,初凝試針,終凝試針,當(dāng)初凝試針沉至距底板4mm1mm時(shí)，為水泥達(dá)到初凝狀態(tài)，由水泥加水時(shí)至達(dá)到初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間作為初凝時(shí)間；完成初凝時(shí)間測(cè)定后，將試模連同漿體翻轉(zhuǎn)180，換上終凝試針（終凝針上裝有一個(gè)環(huán)形附件），當(dāng)試針沉入試體0.5mm時(shí)，即環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時(shí)，為水泥達(dá)到終凝狀態(tài)，由水泥加水時(shí)至達(dá)到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間作為水泥的終凝時(shí)間。,水泥的初凝時(shí)間不宜過短，終凝時(shí)間不宜過長(zhǎng)。水泥的初凝時(shí)間太短，則在施工前即已失去流動(dòng)性和可塑性而無法施工；水泥的終凝時(shí)間過長(zhǎng)，則將延長(zhǎng)施工進(jìn)度和模板周轉(zhuǎn)期。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)標(biāo)(GB175-1999)規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。普通硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于10h。,水泥凈漿攪拌機(jī),水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度及凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀,體積安定性 定義：反映水泥漿在凝結(jié)、硬化過程中，體積變化的均勻程度。 影響因素：三氧化鎂含量、三氧化硫含量 測(cè)定：煮沸法（試餅法、雷氏夾法）,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB175-1999)規(guī)定，硅酸鹽水泥的體積安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。沸煮法分雷氏法（標(biāo)準(zhǔn)法）和試餅法（代用法）兩種。 雷氏法是將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法裝入雷氏夾的環(huán)形試模中，濕養(yǎng)24h后測(cè)定指針尖端距離。,雷氏夾,雷氏夾膨脹測(cè)定儀,接著將其放入沸煮箱內(nèi)，30min內(nèi)加熱至水沸騰，然后恒沸3h。 待試件冷卻后再測(cè)定指針尖端的距離，若沸煮前后指針尖端增加的距離不超過5.0mm，則認(rèn)為水泥的體積安定性合格。,沸煮箱,試餅法是用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法制成規(guī)定的試餅，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、沸煮后，觀察餅的外形變化，如目測(cè)試餅無裂紋，用鋼直尺檢查無彎曲，則認(rèn)為安定性合格，反之為不合格。 雷氏法為標(biāo)準(zhǔn)法，試餅法是代用法，有矛盾時(shí)以標(biāo)準(zhǔn)法為準(zhǔn)。,水泥沸煮箱,雷氏夾,強(qiáng)度 重要性：水泥技術(shù)要求中最基本的指標(biāo)，它直接反映了水泥的質(zhì)量水平和使用價(jià)值。 影響因素：強(qiáng)度越高，其膠結(jié)能力也越大。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要取決于熟料的礦物組成和水泥的細(xì)度，此外還與水灰比、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)條件、養(yǎng)護(hù)齡期等因素有關(guān)。,我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）（GB176711999）規(guī)定：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按規(guī)定的比例（水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水1：3：0.5），用規(guī)定方法制成40mm40mm160mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（24h之內(nèi)在溫度201，相對(duì)濕度不低于90的養(yǎng)護(hù)箱或霧室內(nèi)，24h后在201的水中）下養(yǎng)護(hù)，測(cè)定其3d和28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度 。 相對(duì)濕度：空氣中實(shí)際所含水蒸氣密度和同溫度下飽和水蒸氣密度的百分比值。,水泥膠砂攪拌機(jī),水泥膠砂振實(shí)臺(tái),水泥膠砂試模,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱,水泥膠砂抗折機(jī),水泥抗壓夾具,電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī),壓力試驗(yàn)機(jī),水泥強(qiáng)度等級(jí) 按規(guī)定齡期抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，硅酸鹽水泥各齡期強(qiáng)度不低于課本表2-10數(shù)值。（六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)）,水泥型號(hào) 為提高水泥早期強(qiáng)度，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將水泥分為普通型和早強(qiáng)型（或稱R型）兩個(gè)型號(hào)。 早強(qiáng)型水泥3d的抗壓強(qiáng)度較同強(qiáng)度等級(jí)的普通型強(qiáng)度提高10%24%；早強(qiáng)型水泥的3d抗壓強(qiáng)度可達(dá)28d抗壓強(qiáng)度的50%。,硅酸鹽水泥強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)（GB1751999） 水泥混凝土路面用水泥，在供應(yīng)條件允許時(shí)，應(yīng)盡量?jī)?yōu)先選用早強(qiáng)型水泥，以縮短混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提早通車。,2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材表211及相應(yīng)規(guī)定 其中規(guī)范規(guī)定： 廢品水泥：MgO、SO3；初凝，安定性，不合格時(shí) 不合格品水泥：細(xì)度，終凝，不溶物，燒失量及混合料過多，強(qiáng)度過低,課后小結(jié)：硅酸鹽水泥的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)主要包括：水泥的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)。其中：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及強(qiáng)度等級(jí)是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中除了講清楚理論知識(shí)外，必須結(jié)合儀器講清楚各性能的測(cè)定方法。,課題:水泥石的腐蝕及防治 教學(xué)目的:了解常見水泥石的腐蝕原因及防治措施 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥內(nèi)部組成、成分等對(duì)水泥腐蝕的影響,一、硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥 （五）、硅酸鹽水泥的腐蝕與防治 水泥制品長(zhǎng)期處于某些腐蝕性液體或氣體介質(zhì)中，使得水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低，甚至整個(gè)工程遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石腐蝕。 1、腐蝕原因 （1）淡水的腐蝕（溶析性侵蝕）Ca（OH）2溶于水中，不斷溶解，導(dǎo)致水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的分解。,影響因素：水泥石中氫氧化鈣含量的多少，水泥混凝土的密實(shí)度、水的軟硬程度。 （2）酸類腐蝕 Ca(OH)2+2HClCaCl2+2H2O 溶解,Ca(OH)2+H2SO4Ca SO4+2H2O 結(jié)晶膨脹 （3）碳酸水的腐蝕 Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2 （4）鹽類腐蝕 Ca(OH)2+Na2SO4+2H2OCa SO4+2H2O+NaOH 又與CAH起反應(yīng)生成CA3H Ca(OH)2+MgSO4+2H2OCa SO42H2O+Mg(OH)2 無膠凝能力 由上可見：水泥腐蝕的內(nèi)因是水泥中的Ca(OH)2和C3AH6；外因是環(huán)境中含有腐蝕性介質(zhì)。,2、防治措施 （1）合理選用水泥品種； （2）提高水泥石的密實(shí)度（控制W/C）； （3）敷設(shè)耐蝕防護(hù)層。 （五）硅酸鹽水泥的應(yīng)用 宜用于：要求早期強(qiáng)度高、冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)冰凍的工程。 不宜用于：大體積混凝土工程、耐熱工程。,（六）硅酸鹽水泥的運(yùn)輸和保管 儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)要防潮、防水； 保管時(shí)要（1）通風(fēng)、防潮（2）存期不要超過3個(gè)月，過期水泥應(yīng)重新標(biāo)號(hào)（3）不同標(biāo)號(hào)、不同品種的水泥應(yīng)分開堆放。 （七）普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料摻入6-15%混合材料與適量石膏共同磨細(xì)生成的水硬性膠凝材料，稱為普通水泥，代號(hào)PO。 強(qiáng)度等級(jí)有：32.5、32.5R、 42.5、42.5R、52.5、52.5R、共六級(jí)。,課后小結(jié)：水泥是水硬性膠凝材料，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)中，正確認(rèn)識(shí)水泥的腐蝕，有效地采取相應(yīng)的預(yù)防及補(bǔ)救措施。,課題:摻混合料的硅酸鹽水泥 教學(xué)目的:了解各種混合料的類型、品種特征及用途 重點(diǎn)難點(diǎn):不同混合水泥之間的區(qū)別及選用原理,二、摻混合料的硅酸鹽水泥 （一）定義：為改善硅酸鹽水泥的某些性能，增加水泥品種，擴(kuò)大水泥使用范圍，并達(dá)到降低成本，增加產(chǎn)量的目的，可以在硬硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細(xì)制成的不同品種的硅酸鹽水泥，稱為摻混合料的硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱混合水泥。 （二）、混合材料的類型 1、活性混合料，分為： ?；郀t礦渣 火山灰質(zhì)混合材料 粉煤灰 2、非活性混合料（又稱填充性混合材料），如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技術(shù)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰及火山灰質(zhì)混合材料。,（三）混合水泥種類 1、礦渣硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱礦渣水泥，代號(hào)PS （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為礦渣硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示,（2）、礦渣水泥的水化、硬化過程 1）、首先是水泥熟料水化成為水化物 2）、礦渣再水化如下 xCa(OH)2+SiO2+m H2OxCaO. SiO2.mH2O yCa(OH)2+Al2O3 +n H2OyCaO. Al2O3.nH2O （3）、礦渣水泥的性能及應(yīng)用 1）、特點(diǎn) A、抗軟水及硫酸鹽腐蝕能力強(qiáng) B、水化熱低 C、早期強(qiáng)度低 D、耐熱性較強(qiáng) E、保水性差,2、火山灰水泥，簡(jiǎn)稱火山灰水泥，代號(hào)PP （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示 （2）、火山灰質(zhì)水泥的水化、硬化過程與礦渣水泥的相同，首先是水泥熟料水化成為水化物，然后火山灰質(zhì)再與水泥的水化物起化學(xué)反應(yīng)。,（3）、火山灰質(zhì)水泥的性能及應(yīng)用 1）、火山灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。 2）、火山灰水泥具有良好的抗?jié)B性、耐水性及一定的抗腐蝕能力。 3）、火山灰水泥保水性差。 4）、火山灰水泥具有較低的水化熱，適用于大體積工程。 3、粉煤灰硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥，代號(hào)PF （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為粉煤灰硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示 （2）、粉煤灰水泥的水化、硬化過程與礦渣水泥相似，首先是水泥熟料水化成為水化物，再由粉煤灰與水泥的水化物發(fā)生反應(yīng)。但這個(gè)過程也有不同之處，粉煤,灰的活性組分主要是玻璃體，這種玻璃體比較穩(wěn)定而且結(jié)構(gòu)致密，不易水化。在Ca(OH)2的激發(fā)下，經(jīng)過28d到3個(gè)月的水化齡期，才能在玻璃體表面形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。 （3）、粉煤灰水泥的性能及應(yīng)用 1）、粉煤灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，甚至趕上或明顯地超過硅酸鹽水泥。 2）、粉煤灰內(nèi)比表面積較小，吸附水的能力小，因而這種水泥干縮性小，抗裂性較強(qiáng)。 3）、粉煤灰水泥泌水較快，易引起失水裂縫，在硬化早期應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并采取一定的工藝措施。,課后小結(jié)：混合水泥是在硅酸鹽水泥熟料中加入一定的混合材料，從而達(dá)到降低成本，改善性能，擴(kuò)大水泥的目的。本次課的重點(diǎn)內(nèi)容是各種混合水泥的特性及工程適用情況。,課題: 穩(wěn)定土 教學(xué)目的:了解穩(wěn)定土的組成材料的種類及技術(shù)性質(zhì)與組成設(shè)計(jì) 重點(diǎn)難點(diǎn):穩(wěn)定土的強(qiáng)度試驗(yàn)方法及結(jié)合料劑量確定方法,23 穩(wěn)定土材料,一、概述 1、定義：穩(wěn)定土是在粉碎的或原來松散的土中，摻入足量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及其它材料后，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)生后，得到的具有較高后期強(qiáng)度，整體性和水穩(wěn)定性均較好的一種材料。 2、適用范圍： 適用于路面的基層及底基層，不適用于路面的面層。 3、分類：按所用結(jié)合料可分為以下幾種： 1）、石灰穩(wěn)定土； 2）、水泥穩(wěn)定土； 3）、瀝青穩(wěn)定土； 4）、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣； 5）、綜合穩(wěn)定土等,二、穩(wěn)定土材料的組成 （一）穩(wěn)定土的基本材料 組成穩(wěn)定土的基本材料是土，一般規(guī)定土的液限不大于40%，塑性指數(shù)不大于20%，且級(jí)配良好。 （二）穩(wěn)定土的外摻材料 1、石灰 各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土，石灰的最佳劑量，對(duì)粘性土和粉性土為干土重8%16%，對(duì)砂性土為干土重的10%18%。 石灰的穩(wěn)定效果：可使土粒膠結(jié)成整體，密實(shí)性提高，水穩(wěn)定性提高，強(qiáng)度提高。,2、水泥 各種水泥均可都可用于穩(wěn)定土，通常情況下硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低水泥的用量。 3、粉煤灰 粉煤灰加入土中既能起填充的作用，又能與石灰反應(yīng)，生成起膠結(jié)作用的產(chǎn)物，從而達(dá)到改善穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性、提高強(qiáng)度與密實(shí)度的目的。 4、瀝青 各種瀝青，包括：石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青、瀝青膏漿等均可用于拌合穩(wěn)定土。一般情況下多用液體瀝青。 瀝青加入土或集料中，可分兩種類型： 結(jié)構(gòu)瀝青：有利于提高瀝青穩(wěn)定土的水穩(wěn)定與強(qiáng)度。 自由瀝青：在穩(wěn)定土壓實(shí)時(shí)起潤(rùn)滑和填充的作用。,三、穩(wěn)定土的性質(zhì),（一）、強(qiáng)度 1、強(qiáng)度形成原理 （1）、離子交換作用 所謂離子交換作用是指穩(wěn)定劑中高價(jià)陽離子在一定的條件下替換土中某些低價(jià)金屬離子等的作用。通過離子交換，使土粒凝聚而增強(qiáng)了粘聚力，并使其水穩(wěn)定性提高。能發(fā)生離子交換作用的穩(wěn)定劑有石灰、水泥等。 土+Na+、K+Ca2+土+ Ca2+ Na+（或K+）,（2）、碳酸化作用 碳酸化指消解石灰或水泥產(chǎn)物Ca(OH)2吸咐空氣中的CO2氣體，生成碳酸鈣的過程，其化學(xué)反應(yīng)式如下： Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3.+ (n+1)H2O （3）、結(jié)晶作用 當(dāng)土中Ca(OH)2濃度達(dá)到一定程度時(shí)，Ca(OH)2即會(huì)由飽和溶液轉(zhuǎn)變成過飽和溶液，形成晶體，其化學(xué)反應(yīng)式如下： Ca(OH)2+nH2OCa(OH)2. nH2O 由此作用，使土的密實(shí)度得以改善，強(qiáng)度提高，水穩(wěn)定性也因晶體Ca(OH)2溶解度比非晶體Ca(OH)2小而改善。,（4）、火山灰反應(yīng) 火山灰反應(yīng)指活性SiO2和Al2O3在Ca(OH)2激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物，即水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的過程，其反應(yīng)式如下： mCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O mCaO.SiO2. nH2O mCa(OH)2+ Al2O3+(n-1)H2O mCaO. Al2O3 nH2O,（5）、硬凝反應(yīng) 此作用主要是水泥水化生成膠結(jié)性很強(qiáng)的各種物質(zhì)，能夠?qū)⑺缮⒌念w粒膠結(jié)成整體材料，提高材料的穩(wěn)定性能。 （6）、吸咐作用 某些穩(wěn)定劑加入土中后能吸咐于土顆粒表面，使土顆粒表面具有憎水性或使土顆粒表面粘結(jié)性增加，如瀝青材料。,2、影響穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素 （1）、土質(zhì) 對(duì)于石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土，用塑性指數(shù)為15%20%的粘性土較適宜，不適宜用塑性指數(shù)小于10%的低塑性土及重粘土。 對(duì)于水泥穩(wěn)定土，可用各種砂礫、粉土和粘土，但級(jí)配良好的粗、中顆粒的土比單純粘性土較適宜。,（2）、穩(wěn)定劑品種及用量 當(dāng)采用石灰穩(wěn)定劑時(shí)，必須測(cè)定石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量，宜用技術(shù)等級(jí)為3級(jí)以上的石灰。 用水泥穩(wěn)定時(shí)，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好一些，不宜采用快硬或早強(qiáng)水泥。 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度則存在一個(gè)最佳石灰劑量值，超過或低于此值，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度則降低。,（3）、含水量 存在一個(gè)最佳含水量。 （4）、密實(shí)度 希望密實(shí)度越大越好。 （5）、施工時(shí)間長(zhǎng)短的影響 主要針對(duì)水泥穩(wěn)定土，要求其從開始加水到完全壓實(shí)的時(shí)間盡可能短，一般不要超過6h。 （6）、養(yǎng)生條件 穩(wěn)定土必須在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度下養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度才會(huì)不斷提高。,（二）、穩(wěn)定土材料的變形性能 1、縮裂特性 干縮：隨著無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土強(qiáng)度的不斷形成，水分逐漸消耗以及蒸發(fā)，體積發(fā)生收縮，收縮變形受到約束時(shí)，逐漸產(chǎn)生裂縫，即為干縮裂縫。 溫縮：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土具有熱脹冷縮性質(zhì)，隨著氣溫的降低，穩(wěn)定土?xí)a(chǎn)生冷卻收縮變形，收縮變形受到約束時(shí)，逐漸形成裂縫，即為溫縮裂縫。 2、裂縫防治措施 （1）、改善土質(zhì)：穩(wěn)定土用土越粘，則縮裂越嚴(yán)重。 （2）、控制含水量及壓實(shí)度。,（3）、摻加粗粒料。 （三）穩(wěn)定土材料的疲勞特性 石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫，但水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度因素對(duì)提高疲勞壽命也有利。 （四）、穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性 可用浸水強(qiáng)度試驗(yàn)和凍融循環(huán)試驗(yàn)來評(píng)價(jià)。 影響穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性的因素有： 土類、穩(wěn)定劑種類及劑量、密實(shí)度及齡期。,四、穩(wěn)定類材料組成設(shè)計(jì),（一）、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：主要考慮強(qiáng)度和耐久性。 （二）、材料組成設(shè)計(jì)步驟 、原材料試驗(yàn) 、擬定混合料配合比 （）、選定不同的穩(wěn)定料劑量，制備同一種土樣的混合料試件若干個(gè)。 （）、通過擊實(shí)試驗(yàn)確定混合料的最佳含水量和最大干密度。 （）、按最佳含水量和計(jì)算得的干密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn) 、試件的強(qiáng)度試驗(yàn) 、選定石灰或水泥劑量。,第三章 水泥混凝土和砂漿,定義：水泥混凝土是由水泥和水組成的水泥漿體，為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗、細(xì)集料膠結(jié)起來，在一定條件下，硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。 分類： 1、按表觀密度分為 普通混凝土 輕混凝土 重混凝土,2、按強(qiáng)度分為 低強(qiáng)度混凝土 中強(qiáng)度混凝土 高強(qiáng)度混凝土 3、按流動(dòng)性分為 塑性混凝土低流動(dòng)性混凝土干硬性混凝土 混凝土的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1、抗壓強(qiáng)度較高，耐久性好，耐火性好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用極少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成任何形狀； 3、材料來源廣泛，便于就地取材，價(jià)格便宜； 4、可以根據(jù)工程要求改變材料配合比來滿足需要。 缺點(diǎn)：1、抗拉強(qiáng)度低； 2、由于干縮，易出現(xiàn)裂縫； 3、施工