建筑材料部分课件

1、第三篇 建筑材料部分 第章第章 水泥水泥 水泥水泥既能在水中凝结，又能在空气中既能在水中凝结，又能在空气中 凝结的胶凝材料。凝结的胶凝材料。 .1 .1 水泥分类水泥分类 v硅酸盐水泥硅酸盐水泥 v铝酸盐水泥铝酸盐水泥 v硫酸盐水泥硫酸盐水泥 v铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥 (2) (2) 按性能和用途分按性能和用途分 类类 v通用水泥通用水泥 v专用水泥专用水泥 v特性水泥特性水泥 按化学成分按化学成分 .2 .2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 1. 1. 硅酸盐水泥的生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺概述 2. 2. 硅酸盐水泥的组成材料硅酸盐水泥的组成材料 3. 3. 硅酸盐水泥的水化和硬化硅酸盐水泥

2、的水化和硬化 4. 4. 硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质 5. 5. 硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 6. 6. 硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 1. 1. 硅酸盐水泥的生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺概述 （1 1）生产工艺）生产工艺 两磨一烧两磨一烧生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程 （2 2）生产原料）生产原料 石灰石质原料石灰石质原料石灰石、白垩等石灰石、白垩等 粘土质原料粘土质原料粘土、页岩等粘土、页岩等 校正原料（少量）校正原料（少量）铁粉铁粉 CaOCaO SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、

3、FeFe2 2O O3 3 FeFe2 2O O3 3 2. 2. 硅酸盐水泥的组成材料硅酸盐水泥的组成材料 （1 1）硅酸盐水泥熟料）硅酸盐水泥熟料 （2 2）石膏）石膏 （3 3）混合材料）混合材料 （1 1）硅酸盐水泥熟料（）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料简称为熟料） 1 1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成）硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙硅酸三钙 主要矿物组成主要矿物组成 分子式分子式 分子简式分子简式 3CaOSiO3CaOSiO2 2 C C3 3S S C C2 2S S C C3 3A A C C4 4AFAF 2CaOSiO2CaOSiO2 2 3CaOAl3CaOAl2 2O O3

4、 3 4CaOAl4CaOAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3 硅酸二钙硅酸二钙 铝酸三钙铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 名名 称称 注注 意意 水泥中的其它成分：水泥中的其它成分： v 原因：原因： MgOCaO和游离 33 MgCOCaCO 和 23 COCaOCaCO v 煅烧水泥中反应：煅烧水泥中反应： 23 COMgOMgCO v危害：危害：影响水泥影响水泥体积安定性体积安定性 石灰石质原料富含石灰石质原料富含 潜在危害非常严重潜在危害非常严重 v 2 2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性 矿物组成矿物组成 硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二

5、钙铝酸三钙铝酸三钙 铁铝酸四钙铁铝酸四钙 C3SC2SC3AC4AF 含量含量 /%/% 37376060 最多最多15153737次之次之 7 715 15 少少 101018 18 少少 水化速度水化速度 较快较快慢慢快快中中 水化热水化热 中中低低高高中中 强度强度 高高早期低后期高早期低后期高低低中中（抗折强度）（抗折强度） 耐化学侵蚀耐化学侵蚀 中中良良差差优优 干缩性干缩性 中中小小大大小小 实实 例例 快硬水泥：快硬水泥：3d3d抗压强度高，熟料中抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。含量高。 适用于适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工

6、程。 道路水泥：道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、 干缩性小。干缩性小。 C4AF、C2S含量高。含量高。 适用于适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。道路路面、机场道面、城市广场等工程。 大坝水泥：大坝水泥：简称中热水泥简称中热水泥 低热矿渣水泥：低热矿渣水泥：加入矿渣加入矿渣 适用于适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。 水化放热较低，水化放热较低， C2S含量高，含量高， C3A含量低含量低 （2 2）石）石 膏膏 作用：缓凝剂作用：缓凝剂 水泥熟料磨成

7、细粉与水相遇会很快凝结，无法水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法 施工。施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还 有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。 （3 3）混合材料）混合材料 1 1）活性混合材料）活性混合材料 2 2）非活性混合材料）非活性混合材料 1 1）活性混合材料）活性混合材料 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。 炼钢厂冶炼生铁时的副产品。炼钢厂冶炼生铁时的副产品

8、。 主要成分：主要成分：CaOCaO、AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。 。 具有较高的化学潜能，但稳定性差。具有较高的化学潜能，但稳定性差。 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料火山灰质混合材料 粉煤灰粉煤灰 火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。 主要成分：较多的主要成分：较多的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3和少量的和少量的CaOCaO 具有较高的活性。具有较高的活性。 v天然的天然的 v人工的人工的 主要成分：主要成分：AlAl2 2O O3 3、SiOSiO2 2。 。 本身不硬化，本身不硬化，+ +石灰石灰+ +水

9、起胶凝作用。水起胶凝作用。 2 2）非活性混合材料）非活性混合材料 定义：定义： 在水泥中主要起填充作用，本身不具有在水泥中主要起填充作用，本身不具有 （或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。 目的：目的： 调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。 常用种类：常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、 高硅质炉灰等。高硅质炉灰等。 五大品种硅酸盐水泥五大品种硅酸盐水泥 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥火山灰

10、硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 不掺混合材不掺混合材 +少量混合材少量混合材 （水泥量水泥量5%5% ） 硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 + + 适量石膏适量石膏 +多量混合材多量混合材 PP PP +少量混合材少量混合材 （水泥量（水泥量6%6%15%15%） PP O O 粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣 PP P P PP F F PP S S 火山灰火山灰 粉煤灰粉煤灰 3. 3.硅酸盐水泥的水化硬化硅酸盐水泥的水化硬化 （1）水）水 化化 223 )(OHCHSCOHSC a 6323 AHCOHAC 水化速度快水化速度快 t2 2463 AFOHCaSOAHC 水化铁铝酸钙水化

11、硫铝酸钙OHAFC 24 长纤维状长纤维状 短纤维状短纤维状 六方板结晶六方板结晶 缓凝机理：缓凝机理： SC2同上同上 针状结晶针状结晶 立方板状结晶立方板状结晶 Amt当石膏耗尽时，转化为 第一阶段：第一阶段： 大约在水泥拌水起至初凝时止，大约在水泥拌水起至初凝时止，C C3 3S S 迅速反应生成迅速反应生成Ca(OH)Ca(OH)2 2。石膏和。石膏和C C3 3A A反应反应 生成钙矾石晶体。生成钙矾石晶体。 水泥浆呈塑性状态。水泥浆呈塑性状态。 第二阶段：第二阶段： 大约从初凝起至大约从初凝起至24h24h止，水泥水化加止，水泥水化加 速，生成较多的速，生成较多的Ca(OH)Ca(

12、OH)2 2、 、钙矾石晶体、 钙矾石晶体、 水化硅酸钙凝胶。水化硅酸钙凝胶。 水化产物大量生成，水泥凝结。水化产物大量生成，水泥凝结。 第三阶段：第三阶段： 指指24h24h以后直到水化结束。所有水化以后直到水化结束。所有水化 产物生成，数量不断增加，结构更加产物生成，数量不断增加，结构更加 致密，强度不断提高。致密，强度不断提高。 （2 2）水泥的硬化）水泥的硬化 水泥硬化研究理论水泥硬化研究理论 水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理； 不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。 4 4、硅

13、酸盐水泥的技术性质、硅酸盐水泥的技术性质 （1）化学性质）化学性质 不溶物不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量 会影响水泥的粘结质量。会影响水泥的粘结质量。 烧失量烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增 加。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。加。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。 氧化镁氧化镁 22 )(OHMgOHMgO水化慢、体积膨胀水化慢、体积膨胀, 影响安定性影响安定性 三氧化硫三氧化硫 碱碱限制发生碱限制发生碱- -集料反应，按（集料反应，按（NaNa2 2O+0.658 KO+

14、0.658 K2 2O O）值计。）值计。 AFtAHCSO 633 （2）物理力学性质）物理力学性质 细度细度 0.08mm0.08mm方孔筛筛余量方孔筛筛余量: %: % 负压筛法负压筛法（适用于其它水泥）（适用于其它水泥） 比表面积：比表面积：m m2 2/kg/kg，cmcm2 2/g/g 勃氏法勃氏法（适用于硅酸盐水泥）（适用于硅酸盐水泥） a.a.指标指标 凝结时间凝结时间 a.a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间, , 称为凝结时间。称为凝结时间。 初凝状态：初凝状态：水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑

15、性刚刚失去可塑性 所需的时间所需的时间初凝时间初凝时间。 终凝状态：水泥加水起至水泥浆终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性 所需的时间所需的时间终凝时间终凝时间。 c.c.凝结时间的测定凝结时间的测定： b.b.两种状态两种状态 （1）采用凝结时间测定仪（）采用凝结时间测定仪（维卡仪维卡仪）；）； （2）采用水泥标准稠度净浆。）采用水泥标准稠度净浆。 安定性安定性 a.a.定义定义: :指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 b.b.安全性不良的因素：安全性不良的因素： （1 1）MgOMgO过量；过量； （2 2）石膏掺量过多；）

16、石膏掺量过多； （3 3）水泥中游离过多）水泥中游离过多CaOCaO。 c.c.试验方法试验方法: : 试饼法试饼法 雷氏法雷氏法 发生争议以雷氏法为主发生争议以雷氏法为主 强度强度 a.a.检验方法检验方法（ISOISO法）法） 水泥水泥: :标准砂标准砂: :水水=1:3:0.5=1:3:0.5，制成，制成40mm40mm40mm40mm160mm160mm棱柱体棱柱体 试件试件, ,标准养护标准养护3d3d、28d28d，分别测定抗折强度、抗压强度。，分别测定抗折强度、抗压强度。 b.b.强度等级强度等级fce,kfce,k (1)(1)以水泥以水泥28d28d抗压强度确定抗压强度确定

17、(2)(2)为强度范围的下限为强度范围的下限 (3)(3)水泥实际强度水泥实际强度 fce=cfce,k fce=cfce,k c c水泥富裕系数，水泥富裕系数，1.01.01.51.5 c.c.分类：普通型、早强型分类：普通型、早强型 5. 5. 硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准 凝凝结结时时间间 / /m mi in n 不不溶溶物物/ /% % 烧烧失失量量 / /% % 技技术术 性性质质 细细 度度 比比 表表 面面 积积 m m 2 2 k kg g - -1 1 初初 凝凝 终终 凝凝 安安定定 性性沸沸 煮煮 法法 型型 型型 M Mg gO O 含含量量 / /% %

18、 S SO O3 3 含含量量 / /% % 型型 型型 碱碱含含量量 / /% % 指指标标 3 30 00 0 4 45 5 3 39 90 0 必必 须须 合合 格格 0 0. .7 75 5 1 1. .5 50 0 5 5. .0 0 3 3. .5 5 3 3. .0 0 3 3. .5 5 0 0. .6 60 0 抗抗 压压 强强 度度 / /M MP Pa a 抗抗 折折 强强 度度 / /M MP Pa a 强强度度 等等级级 3 3 天天 2 28 8 天天 3 3 天天 2 28 8 天天 4 42 2. .5 5 1 17 7. .0 0 4 42 2. .5 5 3

19、 3. .5 5 6 6. .5 5 4 42 2. .5 5R R 2 22 2. .0 0 4 42 2. .5 5 4 4. .0 0 6 6. .5 5 5 52 2. .5 5 2 23 3. .0 0 5 52 2. .5 5 4 4. .0 0 7 7. .0 0 5 52 2. .5 5R R 2 27 7. .0 0 5 52 2. .5 5 5 5. .0 0 7 7. .0 0 6 62 2. .5 5 2 28 8. .0 0 6 62 2. .5 5 5 5. .0 0 8 8. .0 0 6 62 2. .5 5R R 3 32 2. .0 0 6 62 2. .5

20、 5 5 5. .5 5 8 8. .0 0 （1 1）技术标准）技术标准 （2 2）废品水泥和不合格水泥）废品水泥和不合格水泥 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合 本标准规定时，均为本标准规定时，均为废品废品。 凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加 量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品不合格品。 水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称

21、和出厂编号 不全的也属于不全的也属于不合格品不合格品。 6. 6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 （1）腐蚀）腐蚀 1 1）软水侵蚀）软水侵蚀 溶出溶出Ca(OH)Ca(OH)2 2降低碱度降低碱度 2 2）硫酸盐腐蚀）硫酸盐腐蚀 OHCaSOOHCaSO 242 2 4 2)( 3 3）镁盐腐蚀）镁盐腐蚀 4 4）一般的腐蚀）一般的腐蚀 中和反应中和反应 5 5）碳酸腐蚀）碳酸腐蚀 2 22 2 )()(CaOHMgOHCaMg 23223 23222 )( 2)( HCOCaOHCOCaCO OHCaCOOHCOOHCa 6 6）强碱腐蚀）强碱腐蚀 23223 )(36O

22、HCaOAlONaNaOHAC .3 .3 其他通用水泥其他通用水泥 1.1.技术性质技术性质 物理力学性质同硅酸盐水泥物理力学性质同硅酸盐水泥, ,技术指标基本相同，技术指标基本相同， 但细度试验方法不同，采用负压筛析法。但细度试验方法不同，采用负压筛析法。 2.2.技术标准技术标准 （1 1）普通水泥的技术标准）普通水泥的技术标准 凝凝结结时时间间 技技术术 性性质质 细细度度 8 80 0m m 方方孔孔筛筛 筛筛余余量量 / /% % 初初凝凝 / /m mi in n 终终凝凝 / /h h 安安定定性性 ( (沸沸煮煮法法) ) M Mg gO O 含含量量/ /% % S SO

23、O3 3 含含量量/ /% % 烧烧失失量量 / /% % 碱碱含含量量 / /% % 指指标标 1 10 0. .0 0 4 45 5 1 10 0 必必须须 合合格格 5 5. .0 0 3 3. .5 5 5 5. .0 0 0 0. .6 60 0 抗抗 压压 强强 度度 / /M MP Pa a 抗抗 折折 强强 度度 / /M MP Pa a 强强度度 等等级级 3 3 天天 2 28 8 天天 3 3 天天 2 28 8 天天 3 32 2. .5 5 1 11 1. .0 0 3 32 2. .5 5 2 2. .5 5 5 5. .5 5 3 32 2. .5 5R R 1

24、16 6. .0 0 3 32 2. .5 5 3 3. .5 5 5 5. .5 5 4 42 2. .5 5 1 16 6. .0 0 4 42 2. .5 5 3 3. .5 5 6 6. .5 5 4 42 2. .5 5R R 2 21 1. .0 0 4 42 2. .5 5 4 4. .0 0 6 6. .5 5 5 52 2. .5 5 2 22 2. .0 0 5 52 2. .5 5 4 4. .0 0 7 7. .0 0 5 52 2. .5 5R R 2 26 6. .0 0 5 52 2. .5 5 5 5. .0 0 7 7. .0 0 2.2.技术标准技术标准 （

25、）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准（）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准 凝凝结结时时间间 S SO O3 3含含量量 / /% % 技技术术 性性质质 细细度度 8 80 0m m 方方孔孔筛筛 筛筛余余量量 / /% % 初初凝凝 / /m mi in n 终终凝凝 / /h h 安安定定性性 ( (沸沸煮煮法法) ) M Mg gO O 含含量量 / /% % 火火山山灰灰水水泥泥 粉粉煤煤灰灰水水泥泥 矿矿渣渣 水水泥泥 碱碱含含量量 % % 指指标标 1 10 0. .0 0 4 45 5 1 10 0 必必须须 合合格格 5 5. .0 0 3 3. .5 5 4

26、 4. .0 0 供供需需双双方方 商商定定 抗抗 压压 强强 度度 / /M MP Pa a 抗抗 折折 强强 度度 / /M MP Pa a 强强度度 等等级级 3 3 天天 2 28 8 天天 3 3 天天 2 28 8 天天 3 32 2. .5 5 1 10 0. .0 0 3 32 2. .5 5 2 2. .5 5 5 5. .5 5 3 32 2. .5 5R R 1 15 5. .0 0 3 32 2. .5 5 3 3. .5 5 5 5. .5 5 4 42 2. .5 5 1 15 5. .0 0 4 42 2. .5 5 3 3. .5 5 6 6. .5 5 4 4

27、2 2. .5 5R R 1 19 9. .0 0 4 42 2. .5 5 4 4. .0 0 6 6. .5 5 5 52 2. .5 5 2 21 1. .0 0 5 52 2. .5 5 4 4. .0 0 7 7. .0 0 5 52 2. .5 5R R 2 28 8. .0 0 5 52 2. .5 5 4 4. .5 5 7 7. .0 0 3.3.五大品种硅酸盐水泥的特性及应用五大品种硅酸盐水泥的特性及应用 硅硅酸酸盐盐水水泥泥 名名称称 型型 型型 普普通通水水泥泥 矿矿渣渣水水泥泥 火火山山灰灰水水泥泥 粉粉煤煤灰灰水水泥泥 代代号号 P P P P P PO O P P

28、S S P PP P P PF F 主主要要成成分分 硅硅酸酸盐盐熟熟 料料，不不加加 混混合合材材 硅硅酸酸盐盐熟熟料料， 掺掺 加加 5 5% % 石石 灰灰 石石 和和 粒粒 化化 矿矿渣渣 硅硅 酸酸 盐盐 熟熟 料料 ， 掺掺 加加 6 6% % 1 15 5% % 混混 合合材材料料 硅硅 酸酸 盐盐 熟熟 料料 ， 掺掺 加加 2 20 0% %7 70 0% %粒粒 化化矿矿渣渣 硅硅酸酸盐盐熟熟料料， 掺掺 2 20 0% % 5 50 0% % 火火山山灰灰质质混混合合 材材料料 硅硅 酸酸 盐盐 熟熟 料料 ， 掺掺 加加 2 20 0% %4 40 0% %粉粉 煤煤灰

29、灰 密密度度（g g/ /c cm m 3 3） ） 3 3. .0 00 03 3. .1 15 5 3 3. .0 00 03 3. .1 15 5 2 2. .8 80 03 3. .1 10 0 2 2. .8 80 03 3. .1 10 0 2 2. .8 80 03 3. .1 10 0 堆堆积积密密度度 （k kg g/ /m m 3 3） ） 1 10 00 00 01 16 60 00 0 1 10 00 00 01 16 60 00 0 1 10 00 00 01 12 20 00 0 9 90 00 01 10 00 00 0 9 90 00 01 10 00 00 0

30、 强强度度等等级级 4 42 2. .5 5、4 42 2. .5 5R R 5 52 2. .5 5、5 52 2. .5 5R R 6 62 2. .5 5、6 62 2. .5 5R R 3 32 2. .5 5、3 32 2. .5 5R R 4 42 2. .5 5、4 42 2. .5 5R R 5 52 2. .5 5、5 52 2. .5 5R R 3 32 2. .5 5、 3 32 2. .5 5R R 4 42 2. .5 5、 4 42 2. .5 5R R 5 52 2. .5 5、 5 52 2. .5 5R R 3 32 2. .5 5、3 32 2. .5 5R

31、 R 4 42 2. .5 5、4 42 2. .5 5R R 5 52 2. .5 5、5 52 2. .5 5R R 3 32 2. .5 5、 3 32 2. .5 5R R 4 42 2. .5 5、 4 42 2. .5 5R R 5 52 2. .5 5、 5 52 2. .5 5R R 1 1. .硬硬化化 快快 较较快快 慢慢 慢慢 慢慢 2 2. .早早期期强强度度 高高 较较高高 低低 低低 低低 3 3. .水水化化热热 高高 高高 低低 低低 低低 4 4. .抗抗冻冻性性 好好 较较好好 差差 差差 差差 5 5. .耐耐热热性性 差差 较较差差 好好 较较差差 较较

32、差差 6 6. .干干缩缩性性 较较小小 较较小小 较较大大 较较大大 较较小小 7 7. .抗抗渗渗性性 较较好好 较较好好 差差 较较好好 较较好好 特特 性性 8 8. .耐耐蚀蚀性性 差差 较较差差 好好 好好 好好 .4 .4 特性水泥特性水泥 和专用水泥和专用水泥 特性水泥：特性水泥： 铝酸盐水泥铝酸盐水泥 快硬流铝酸盐水泥快硬流铝酸盐水泥 道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥 白色和彩色水泥白色和彩色水泥 抗硫酸盐硅酸盐水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥 专用水泥：专用水泥： 砌筑水泥砌筑水泥 膨胀和自应力水泥膨胀和自应力水泥 中热水泥和低热矿渣水中热水泥和低热矿渣水 泥泥 混凝土是由胶凝材料，水和

33、粗细集料按适当比例配混凝土是由胶凝材料，水和粗细集料按适当比例配 合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。 低强度混凝土低强度混凝土 20MPa20MPa 中强度混凝土中强度混凝土 202060MPa60MPa 高强度混凝土高强度混凝土 60MPa 60MPa 按密度分按密度分 按抗压强度标准值分按抗压强度标准值分 （fcu,kfcu,k） 重砼重砼 2600kg/m2600kg/m3 3 普通砼普通砼 195019502500kg/m2500kg/m3 3 轻砼轻砼 1950kg/m1950kg/m3 3 .1.1 .1.1 水泥水泥

34、1.1.品种品种五大品种水泥、特种水泥五大品种水泥、特种水泥 2.2.强度等级强度等级原则：高对高，低对低原则：高对高，低对低 3.3.用量用量混凝土配合比设计计算确定混凝土配合比设计计算确定 .1 .1 普通砼的组成材料普通砼的组成材料 .1.2 .1.2 集料集料( (骨料骨料) ) 1.1.粗集料粗集料 （1 1）强度）强度 （2 2）坚固性）坚固性 （3 3）级配）级配 （4 4）最大粒径的选择）最大粒径的选择 （5 5）表面特征和形状）表面特征和形状 （6 6）有害杂质的含量）有害杂质的含量 （7 7）碱活性检验）碱活性检验 2.2.细集料细集料 （1 1）级配和细度模数）级配和细度

35、模数 （2 2）有害杂质的含量）有害杂质的含量 1 1）含泥量和泥块含量）含泥量和泥块含量 2 2）云母含量）云母含量 3 3）轻物质含量）轻物质含量 4 4）有机质含量）有机质含量 5 5）硫化物和硫酸盐含量）硫化物和硫酸盐含量 还还需要测定需要测定 表观密度表观密度 1.1.外加剂的定义外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的不大于水泥质量的5%5%。（砼第五组分）（砼第五组分） 2.2.功能功能: : （1 1）改善流变性能）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（减水剂、引气剂、泵送剂

36、、保水剂、灌浆剂等） （2 2）调节凝结时间）调节凝结时间 硬化性能硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等缓凝剂、早强剂、速凝剂等） （3 3）改善耐久性）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等引气剂、阻锈剂、防水剂等） （4 4）改善其他性能）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱- -集料反应集料反应 抑制剂等抑制剂等） 3.3.掺加方法：掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。先掺法、后掺法、同掺法。 .1.3 .1.3 砼外加剂砼外加剂 4.4.常用外加剂常用外加剂 （1 1）减水剂）减水剂 1 1）技术经济效益）技术经济效益 工作性、水泥用量不变工作性

37、、水泥用量不变, ,可以减少用水量可以减少用水量, ,提高混凝土强度提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变用水量、水泥用量不变, ,可增大混凝土的流变性可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变工作性、强度不变, ,可节约水泥用量可节约水泥用量 2 2）减水剂的种类）减水剂的种类 木质素磺酸盐类木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3 3）注意）注意 掺量为水泥量的掺量为水泥量的0.5%0.5%1.0%1.0%，减水率为，减水率为10%10%27%27%； 28d 28d强度提高强度提高30%30%50%50%； 当水泥用量相同和

38、强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加 150mm150mm以上。以上。 适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。 1 1）机理：）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥- -水水- -空气的界面能，空气的界面能， 而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并而且由于它的定向排列，形成单分子吸附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过

39、程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。 2 2）常用种类：）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。性剂。 3 3）适宜掺加量：）适宜掺加量：为水泥用量的为水泥用量的0.005%0.005%0.01%,0.01%,混凝土中含气量为混凝土中含气量为3%3%6%6% 4 4）作用：）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使

40、对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。 5 5）缺点：）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。 （2 2）引气剂）引气剂 1 1）机理）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂对水泥中的硅酸 三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用，能加速水泥的水

41、化和硬化，而具有 早强的作用。早强的作用。 2 2）种类）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。 常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。 3 3）作用）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2d2d强度）强度）40%40%以上，使以上，使 砼达到砼达到28d28d强度的养护时间缩短强度的养护时间缩短1/21/2。常用于混凝土快速低温施工。常用于混凝土快速低温施工。 （3 3）早强剂）早强剂 1 1）机理）机

42、理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。 2 2）常用缓凝剂的种类）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐羟基羧酸盐 如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。如酒石酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。 多羟基碳水化合物多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。如糖蜜、含氧有

43、机酸、多元醇等。 无机化合物无机化合物 如如NaNa3 3POPO4 4、NaNa2 2B B4 4O O7 7、NaNa2 2SOSO4 4等。等。 3 3）应用）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间， 保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。 （4 4） 缓凝剂缓凝剂 最常用的两大种最常用的两大种 粉煤灰粉煤灰 硅粉硅粉 .1.4 .1.4 掺和料掺和料 火力发电厂工业废渣火力发电厂工业废渣 生产硅铁合金或硅钢的副产品生产硅铁合金或硅钢

44、的副产品 具有很高的火山灰活性具有很高的火山灰活性 配制一般混凝土，掺量为水泥用量的配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%5%10%10%； 配制高强混凝土，掺量为水泥用量的配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%20%30%30%。 .2 .2 混凝土拌和物的性能混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作混凝土在未凝结硬化以前，称作 新拌混凝土，或混凝土拌合物。新拌混凝土，或混凝土拌合物。 混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工，混凝土拌合物必须具有良好的和易性，以便于施工， 保证能获得良好的浇灌质量。保证能获得良好的浇灌质量。 1. 1.和易性的概念和易

45、性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运 输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。 和易性是一项综合的技术性质和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。，包括三方面的含义。 .2.1 .2.1 混凝土拌合物的和易性混凝土拌合物的和易性 流动性流动性 粘聚性粘聚性 保水性保水性 和易性的三个方面和易性的三个方面 2. 2.和易性测定方法和易性测定方法 目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测 定方法。在工地和试验室，通常采用

46、测定拌合物的流动性，定方法。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流动性， 并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。 主要的试验方法有：主要的试验方法有： （）坍落度与坍落扩展度法（）坍落度与坍落扩展度法 （）维勃稠度法（）维勃稠度法 混凝土按坍落度的分类混凝土按坍落度的分类 根据坍落度不同，可将混凝土分为：根据坍落度不同，可将混凝土分为： 1.1.大流动性混凝土：大流动性混凝土： 坍落度大于坍落度大于160mm160mm； 2.2.流动性混凝土：流动性混凝土： 坍落度为坍落度为100100150mm150mm； 3.3.塑性混凝土：塑

47、性混凝土： 坍落度为坍落度为101090mm90mm； 4.4.干硬性混凝土：干硬性混凝土： 坍落度小于坍落度小于10mm10mm。 3.3.影响和易性的因素影响和易性的因素 （1 1）水泥品种）水泥品种 （2 2）集料的性质）集料的性质 （3 3）水泥浆的数量）水泥浆的数量 （4 4）水泥浆的稠度）水泥浆的稠度 （5 5）砂率）砂率 （6 6）外加剂）外加剂 （7 7）时间和温度（）时间和温度（外因外因） .3 .3 硬化后混凝土的性能硬化后混凝土的性能 .3.1 .3.1 混凝土的强度混凝土的强度 1.1.混凝土立方体抗压强度和强度等级混凝土立方体抗压强度和强度等级 （1 1）立方体抗压强

48、度（）立方体抗压强度（fcufcu） 按照标准的制作方法制成边长为按照标准的制作方法制成边长为150150的正立方体的正立方体 试件，在标准养护条件（温度士试件，在标准养护条件（温度士2 2，相对湿度，相对湿度9595 以上）下，养护至以上）下，养护至2828龄期，按照标准的测定方法测定其龄期，按照标准的测定方法测定其 抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。 （2 2）立方体试件抗压强度标准值（）立方体试件抗压强度标准值（f fcu,k cu,k） ） 立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术 平均值，并

49、未涉及数理统计和保证率的概念。平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。 而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具 有不低于保证率的立方体抗压强度。有不低于保证率的立方体抗压强度。 （3 3）强度等级）强度等级 混凝土的混凝土的“强度等级强度等级”是根据是根据“立方体抗压强度标准立方体抗压强度标准 值值”来确定的。来确定的。 如：如：C30C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值，表示混凝土立方体抗压强度标准值, ,f fcu,k cu,k=30MPa =30MPa。 我国现行我国现行GB50010-2010GB50010-2010混凝土结构设计

50、规范混凝土结构设计规范规定规定, , 普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15C15、C20C20、C25C25、 C30C30、C35C35、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60、C65C65、C70C70、C75C75等等 1313个强度等级。个强度等级。 2. 2.轴心抗压强度轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情 况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如 柱子、衍架的腹杆等）时，都是

51、采用混凝土的轴心抗压强柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强 度作为依据。度作为依据。 测定其轴心抗压强度，采用测定其轴心抗压强度，采用150mm150mm150m150m300mm300mm棱柱棱柱 体作为标准试件，轴心抗压强度以体作为标准试件，轴心抗压强度以f fcp cp表示，以 表示，以MPaMPa计。计。 3.3.劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件立方体，我国现行标准规定，采用标准试件立方体， 按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度， 简称劈拉强度简称劈拉强度f fts ts 计算公式：计算

52、公式： A F A F f637. 0 2 ts 4. 4.混凝土抗折强度混凝土抗折强度( f( fcf cf ) ) 道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称 抗折强度）为主要设计指标。抗折强度）为主要设计指标。 水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm150mm150mm550mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（f fcf cf ）。 ）。 计算公式：计算公式： 2 bh

53、 FL fcf 1.1.原材料的因素原材料的因素 （1 1）水泥强度）水泥强度 （2 2）水灰比）水灰比 .3.2 .3.2 影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素 bcea W C ff cu,28 （3 3）集料的种类、质量和数量）集料的种类、质量和数量 （4 4）外加剂和掺和料）外加剂和掺和料 碎石：碎石：a a=0.46=0.46，b b=0.07=0.07 卵石：卵石：a a=0.48=0.48，b b=0.33=0.33 2. 2.生产工艺因素生产工艺因素 （1 1）施工条件）施工条件 搅拌与振捣搅拌与振捣 （2 2）养护条件）养护条件 （3 3）龄期）龄期 3.3.试验因素试验

54、因素 （1 1）试件形状尺寸）试件形状尺寸 （2 2）表面状态）表面状态 （3 3）试件湿度）试件湿度 （4 4）加荷速度）加荷速度 （5 5）支承条件）支承条件 （6 6）加载方式）加载方式 .3.3 .3.3 混凝土的变形性能混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类： 非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。 1.1.混凝土在非荷载作用下的变形混凝土在非荷载作用下的变形 （1 1）化学收缩）化学收缩 （2 2）塑性收缩）塑性收缩 （3 3）干湿变形）干湿变形 （4 4）温度变形）温度变形 .3.

55、4 .3.4 混凝土的耐久性混凝土的耐久性 1.1.混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。指混凝土抵抗压力水渗透的能力。 2.2.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。 3.3.抗侵蚀性抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。侵蚀、物理作用不破坏的能力。 4.4.混凝土的碳化混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作指空气

56、中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。用，生成碳酸钙和水。 5.5.碱集料反应碱集料反应 是指混凝土中所含的碱（是指混凝土中所含的碱（NaNa2 2O O或或K K2 2O O）与骨料）与骨料 的活性成分（活性的活性成分（活性SiOSiO2 2），在混凝土硬化后潮湿条），在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸硅酸 凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。 反应慢，潜在危害相当大。反应慢，潜在危害相当大。 6.6.提高混凝土耐久性的主要措施提高混凝土耐久性的主要措

57、施 （1 1）合理选择水泥品种）合理选择水泥品种 （2 2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量 （3 3）选用质量良好的砂石骨料）选用质量良好的砂石骨料 （4 4）掺入引气剂或减水剂）掺入引气剂或减水剂 （5 5）加强混凝土的施工质量控制）加强混凝土的施工质量控制 .4 .4 混凝土的配合比设计和质量控制混凝土的配合比设计和质量控制 .4.1 .4.1 混凝土的基本要求与质量控制混凝土的基本要求与质量控制 1. 1. 混凝土的基本要求混凝土的基本要求 2. 2. 混凝土的质量控制混凝土的质量控制 3. 3. 混凝土生产质量水平判定混凝土生产质量水平判定 混凝土配

58、合比：混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。质量比例。 确定这种数量比例关系的工作确定这种数量比例关系的工作, ,称为混凝土配合比设计。称为混凝土配合比设计。 混凝土配合比的表示方法混凝土配合比的表示方法: : （1 1）相对用量表示法）相对用量表示法 （2 2）绝对用量表示法）绝对用量表示法 .4.2 .4.2 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计 52. 0:1 . 2:3 . 1:1:1 000 c wo c go c so m m m m m m 180kg:1240kg:620kg:330kg : wogosoco mmmm

59、 混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求（1 1） 满足结构设计的强度等级要求；满足结构设计的强度等级要求； （2 2）满足混凝土施工所要求的和易性；）满足混凝土施工所要求的和易性； （3 3）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；）满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求； （4 4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。 混凝土配合比设计基本参数混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。 水灰比水灰比 混凝土中水与水泥的比例称为水

60、灰比混凝土中水与水泥的比例称为水灰比 砂子占砂石总量的百分率称为砂率砂子占砂石总量的百分率称为砂率 用水量是指用水量是指1m1m3 3混凝土拌和物中水的混凝土拌和物中水的 用量（用量（kg/mkg/m3 3） n 单位用水量单位用水量 n 砂率砂率 三个步骤三个步骤 混凝土配合比设计混凝土配合比设计 1.1.初步配合比设计初步配合比设计 2.2.实验室配合比设计实验室配合比设计 3.3.施工配合比设计施工配合比设计 （1 1）确定试配强度（）确定试配强度（f fcu,0 cu,0） ） 645. 1 0 kcucu ff ， ce bacu cea ff f C W 0, 1. 1. 混凝土初