建筑材料5PPT課件

1、水泥石的結(jié)構(gòu)及其影響因素 水泥石的結(jié)構(gòu)（多相多孔體系）A未水化的水泥顆粒B凝膠體（CSH凝膠，水化硅酸鈣凝膠）；C晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；D毛細(xì)孔、氣孔E 凝膠孔 第1頁(yè)/共51頁(yè)影響水泥石結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素 水灰比：水灰比是指水泥漿中水與水泥的質(zhì)量之比。 水灰比較大，水泥的初期水化反應(yīng)充分進(jìn)行；但水泥顆粒間被水隔開的距離較遠(yuǎn)，顆粒間相互連接形成骨架結(jié)構(gòu)所需的凝結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，水泥漿凝結(jié)較慢。 水灰比較大，多余水分蒸發(fā)后形成孔隙較多, 造成水泥石的強(qiáng)度較低，因此水泥漿的水灰比過大時(shí)，會(huì)明顯降低水泥石的強(qiáng)度。第2頁(yè)/共51頁(yè)水化時(shí)間（齡期） 水泥的凝結(jié)硬化是隨時(shí)間延長(zhǎng)而漸進(jìn)的過程，

2、只要溫度、濕度適宜，水泥強(qiáng)度的增長(zhǎng)可持續(xù)若干年。 第3頁(yè)/共51頁(yè)環(huán)境溫度和濕度 溫度適當(dāng)，水泥水化、凝結(jié)和硬化速度快，反應(yīng)物增長(zhǎng)快，凝結(jié)硬化加速，水化熱較多。溫度過低，則水化反應(yīng)減慢，強(qiáng)度增長(zhǎng)變緩。高溫養(yǎng)護(hù)導(dǎo)致水泥后期強(qiáng)度增長(zhǎng)慢，甚至下降。 水是水泥水化反應(yīng)的必要條件。當(dāng)環(huán)境十分干燥時(shí)，水泥中的水分蒸發(fā)，水泥不能充分水化，硬化停止；反之水泥的水化將得以充分進(jìn)行，強(qiáng)度正常增長(zhǎng)。第4頁(yè)/共51頁(yè)礦 物 組 成 C3A水化速率最快，放熱量最大，早期強(qiáng)度高，而后期強(qiáng)度不高； C2S水化速率最慢，放熱量最少，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速等。 所以水泥的礦物組成是影響水泥凝結(jié)硬化速度的最重要的因素。第5

3、頁(yè)/共51頁(yè)石 膏 摻 量 石膏起緩凝作用：水泥水化時(shí)，石膏能很快與鋁酸三鈣作用生成水化硫鋁酸鈣（鈣礬石），鈣礬石很難溶解于水，它沉淀在水泥顆粒表面上形成保護(hù)膜，從而阻礙了鋁酸三鈣的水化反應(yīng)，控制了水泥的水化反應(yīng)速度，延緩了凝結(jié)時(shí)間。第6頁(yè)/共51頁(yè)水泥的細(xì)度 礦物組成相同，水泥磨得愈細(xì)，水泥顆粒平均粒徑小，比表面積大，水化時(shí)與水的接觸面大，水化速度快，相應(yīng)地水泥凝結(jié)硬化速度就快，早期強(qiáng)度就高。第7頁(yè)/共51頁(yè)施 工 方 法 水泥澆注過程，振搗越密實(shí)，孔隙率越小，形成的水泥石強(qiáng)度越高。第8頁(yè)/共51頁(yè)硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì) 細(xì)度：水泥顆粒的粗細(xì)程度。 水泥細(xì)度的評(píng)定方法：比表面積法和篩析法。

4、 篩析法是用0.08mm方孔篩對(duì)水泥試樣進(jìn)行篩分試驗(yàn)，用篩余百分率表示細(xì)度；比表面積法是指單位質(zhì)量的水泥粉末所具有的總表面積，以 m2/kg 表示。國(guó)標(biāo)規(guī)定：硅酸鹽水泥的細(xì)度為其比表面積大于300m2/kg。 細(xì)度測(cè)定：在0.08的方形的孔篩上的篩余率不得超過10 第9頁(yè)/共51頁(yè)篩析法：水篩法所用儀器第10頁(yè)/共51頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)稠度及其用水量 標(biāo)準(zhǔn)稠度：在測(cè)水泥的凝結(jié)時(shí)間、體積安定性等性能時(shí)，為使測(cè)得的結(jié)果有準(zhǔn)確的可比性，應(yīng)該使水泥凈漿在一個(gè)規(guī)定的可塑性程度下進(jìn)行。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量：達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量，以水與水泥質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)表示。按水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)方法(GB 134

5、62001)規(guī)定的方法測(cè)定。第11頁(yè)/共51頁(yè)凝結(jié)時(shí)間 初凝時(shí)間：從加水至水泥漿開始失去塑性所經(jīng)歷的時(shí)間。 終凝時(shí)間：從加水至水泥漿完全失去塑性所經(jīng)歷的時(shí)間。 水泥初凝時(shí)間不宜過早，終凝時(shí)間不宜過遲。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。初凝時(shí)間不合要求，該水泥報(bào)廢；終凝時(shí)間不合要求，視為不合格。第12頁(yè)/共51頁(yè)標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量的測(cè)定第13頁(yè)/共51頁(yè)體積安定性 體積安定性：指水泥漿體硬化時(shí)體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩(wěn)定，即為體積安定性不良。 體積安定性不良的水泥視為“廢品”，嚴(yán)禁用于工程中。 水泥安定性不良的原因：熟料中含

6、有過量的游離氧化鈣（fCaO），或含有過量的游離氧化鎂（fMgO）；生產(chǎn)水泥時(shí)摻入的石膏過量。 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1751999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。 第14頁(yè)/共51頁(yè)判別水泥的安定性是否合格的幾種簡(jiǎn)易方法 （1）合格水泥澆筑的混凝土外表堅(jiān)硬刺手，而安定性不合格水泥澆灌的混凝土給人以松軟、凍后融化的感覺； （2）安定性合格的水泥澆筑的混凝土多數(shù)呈青灰色且有光亮，而不合格水泥澆筑的混凝土多呈白色且黯淡無光； （3）合格水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力強(qiáng)、粘結(jié)牢，石子很難從構(gòu)件表面剝離下來，而安定性不合格的水泥拌制的混凝土與骨料的握裹力差、粘結(jié)力小，石子容易從混凝土的表面剝離下來

7、。第15頁(yè)/共51頁(yè)強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí) 膠砂強(qiáng)度：國(guó)標(biāo)規(guī)定，水泥和標(biāo)準(zhǔn)砂按1： 3.0 質(zhì)量比混合。 加入規(guī)定量的水（水灰比為0.50），經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法攪拌成型。 制成40mm40mm160mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（1d溫度為201，相對(duì)濕度90以上的空氣中帶模養(yǎng)護(hù)；1d以后拆模，放入201的水中養(yǎng)護(hù)）下養(yǎng)護(hù)。根據(jù)水泥品種不同，分別測(cè)定3d、28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，即為水泥的膠砂強(qiáng)度。 第16頁(yè)/共51頁(yè)強(qiáng)度等級(jí)強(qiáng)度等級(jí)：根據(jù)水泥的膠砂強(qiáng)度劃分的級(jí)別稱為強(qiáng)度等級(jí)。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)劃分為：42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個(gè)等級(jí)。第17頁(yè)/共51頁(yè)水泥膠砂

8、強(qiáng)度測(cè)定第18頁(yè)/共51頁(yè)水泥膠砂試件抗折、抗壓強(qiáng)度測(cè)定第19頁(yè)/共51頁(yè)水 化 熱 水泥的水化熱：指在水化過程中的放熱量，單位為kJ/kg。 水化熱的高低與熟料礦物的相對(duì)含量有關(guān)。鋁酸三鈣、硅酸三鈣的水化熱高，而鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣的水化熱較低。因此要降低水化熱，可適當(dāng)減少鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量。水化熱主要對(duì)大體積混凝土工程有影響。對(duì)于大體積混凝土工程，應(yīng)選擇水化熱較低的水泥，或者采取特殊措施降低水化熱的危害。 第20頁(yè)/共51頁(yè)水泥石的腐蝕及防止 水泥石腐蝕的方式1.軟水侵蝕（溶出性侵蝕）2.酸的腐蝕（溶解性化學(xué)腐蝕） 一般酸的腐蝕 碳酸水的腐蝕3.硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學(xué)腐蝕）4.強(qiáng)堿腐

9、蝕第21頁(yè)/共51頁(yè)水泥石腐蝕的原因及防腐措施 水泥石腐蝕的基本原因 1.水泥石中易腐蝕的氫氧化鈣和水化鋁酸鈣 2.水泥石本身不夠密實(shí)，侵蝕性介質(zhì)易于進(jìn)入 3.外界因素的影響：腐蝕性介質(zhì)存在、溫度、 濕度、介質(zhì)濃度等 防止水泥石腐蝕的措施1.根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn)，合理選擇水泥品種。2.提高混凝土的密實(shí)度。3.在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層。第22頁(yè)/共51頁(yè)硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用 凝結(jié)硬化快，早期及后期強(qiáng)度均高，適用于有早強(qiáng)要求的工程。 抗凍性好，適合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。 耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。 水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施

10、工。 抗碳化性好。因水化后氫氧化鈣含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。 耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。 耐磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。第23頁(yè)/共51頁(yè)散粒材料堆積體積第24頁(yè)/共51頁(yè)幾個(gè)體積單位比較：密實(shí)體積：一般以表示，材料磨細(xì)成粉，排液體法測(cè)表觀體積：一般以 表示，不磨，直接排液法測(cè)定自然體積：一般以V0表示，規(guī)則，幾何體積；不規(guī)則，表面涂臘，排液法堆積體積：一般以 表示，外觀總體積。V0VskbsksVVVVVVVVVV)(00第25頁(yè)/共51頁(yè)Vm（1 1）與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)）與質(zhì)量

11、有關(guān)的性質(zhì)實(shí)際密度（密實(shí)密度、密度） 指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計(jì)算：式中：實(shí)際密度，g/cm3 或 kg/m3；m材料的質(zhì)量，g 或 kg；V材料的絕對(duì)密實(shí)體積，cm3 或 m3。第26頁(yè)/共51頁(yè)視密度 材料除開口孔隙意外單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算： 式中： 視密度， g/cm3 或 kg/m3； 材料除開口孔隙外的體積；cm3 或 m3 m 材料的質(zhì)量，g 或 kg； VmV第27頁(yè)/共51頁(yè)除開口孔隙外的體積：是指包括內(nèi)部封閉孔隙和實(shí)體體積的體積。工程中砂石材料，直接用排水法測(cè)定此體積第28頁(yè)/共51頁(yè)表觀密度 表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：

12、 式中：0材料的體積密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的質(zhì)量，g 或 kg； V0材料的自然體積，cm3 或 m3。00Vm第29頁(yè)/共51頁(yè)堆積密度 堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算： 式中： 材料的堆積密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的質(zhì)量，g 或 kg； 材料的堆積體積，cm3 或 m3。0V000Vm第30頁(yè)/共51頁(yè)砂堆積密度的測(cè)定將容量筒內(nèi)材料刮平，容量筒的容積即為材料堆積體積第31頁(yè)/共51頁(yè)幾種密度的比較常用各種材料的各種密度（表2.1）比較項(xiàng)目實(shí)際密度視密度表觀密度堆積密度材料狀態(tài)絕對(duì)密實(shí)近似絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)自然狀態(tài)堆積

13、狀態(tài)材料體積VV0計(jì)算公式應(yīng)用判斷材料性質(zhì)用量計(jì)算、體積計(jì)算00VmVmVm00VmV0V 第32頁(yè)/共51頁(yè) 材料的密實(shí)度 密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。反映了材料的致密程度。 密實(shí)度D計(jì)算： 式中： 密度； 0材料的表觀密度。絕對(duì)密實(shí)材料， 因 0 = ，故密實(shí)度D =1 或100%。 大多數(shù)土木工程材料， 因 0 ，故密實(shí)度D 1 或 D 100%。10010000VVD（2）與）與疏密程度有關(guān)的性質(zhì)疏密程度有關(guān)的性質(zhì)第33頁(yè)/共51頁(yè) 材料的孔隙率材料的孔隙率 孔隙率指材料內(nèi)部孔隙體積占材料總體積的百分率 。孔隙率P計(jì)算：孔隙率與密實(shí)度的關(guān)系 P+D=1P小，f高，孔隙閉口，

14、吸水性小，抗?jié)B性、抗凍性好。kbkPPPVVVPVVVP閉口孔隙率：開口孔隙率：）（100100110000000第34頁(yè)/共51頁(yè)填充率 填充率指散粒材料的堆積體積中，被其顆粒填充的程度（即自然體積占堆積體積的百分率）。 填充率 計(jì)算：,00,00100%1100%VDVD第35頁(yè)/共51頁(yè)空隙率空隙率 空隙率指散粒材料在堆積體積中，空隙體積占堆積體積的百分率。 空隙率 計(jì)算： 空隙率反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取？勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算砂率的依據(jù)。 填充率與空隙率的關(guān)系：DVVVVVP1%100)1 (%100)1 (%10000000001DPPP第36頁(yè)/共51頁(yè)孔隙率

15、與空隙率的區(qū)別孔隙率與空隙率的區(qū)別比較項(xiàng)目孔隙率空隙率適用場(chǎng)合個(gè)體材料內(nèi)部堆積材料之間作 用可判斷材料性質(zhì)可進(jìn)行材料用量計(jì)算計(jì)算公式）（10010P）（100100P第37頁(yè)/共51頁(yè)（3）材料與水相關(guān)的性質(zhì)材料與水相關(guān)的性質(zhì)材料的親水性與憎水性材料的親水性與憎水性親水性：與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)；憎水性：與水接觸時(shí)，材料表面不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)。濕潤(rùn)角 親水性材料 憎水性材料磚、石、木、混凝土 瀝青、石蠟親水性材料四種狀態(tài)：干燥、氣干、飽和面干、濕潤(rùn)第38頁(yè)/共51頁(yè)材料的吸水性材料的吸水性與吸濕性與吸濕性吸水性：材料在水中吸收水分的能力。質(zhì)量吸水率：材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材

16、料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量的百分率。 質(zhì)量吸水率Wm 的計(jì)算公式為： mb材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）； mg材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。%100干干飽mmmWm第39頁(yè)/共51頁(yè) 體積吸水率：材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WV表示。 體積吸水率WV的計(jì)算公式為：mb材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）；mg材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。V0 材料在自然狀態(tài)下的體積，（cm3 或 m3）w 水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常溫下取 w =1.0 g/cm3。%10010WgbvVmmW第40頁(yè)/共51頁(yè) 影響材料吸水性的因素 材料的吸水率

17、與其孔隙率有關(guān)，更與其孔隙特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^材料的開口孔隙吸入并經(jīng)過連通孔隙滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。第41頁(yè)/共51頁(yè)材料的吸濕性 材料的吸濕性是指材料在空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率h表示，其計(jì)算公式為：ms材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）mg材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g或kg）。當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。%100ggshmmmW第42頁(yè)/共51頁(yè)吸水率與含水率的吸水率與含水率的區(qū)區(qū)別別比較項(xiàng)目吸水率含水率適用場(chǎng)合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質(zhì)

18、量比或體積比吸收水分的質(zhì)量比吸收水量達(dá)到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率第43頁(yè)/共51頁(yè)材料的耐水性材料的耐水性 材料的耐水性：材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)KR表示： KR 材料的軟化系數(shù)； fb 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）；fg 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。gbRffK 第44頁(yè)/共51頁(yè) 軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。 軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將KR0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75第45頁(yè)/共51頁(yè)抗凍性抗凍性 抗凍性：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。 材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示，抗凍等級(jí)是以試件在凍融后的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示。 抗凍等級(jí)可分為F15、F25、F50、F100、F200等。第46頁(yè)/共51頁(yè) 影響抗凍性的因素影響抗凍性的因素A.材料的密實(shí)度