道路建筑材料全部ppt课件

1、赵洪凯电子邮箱：hkzhao003 126吉林建筑工程学院道路建筑资料 课前引见： 本课程是路桥专业的一门重要的专业根底课，是一门考试课程，本学期要求学习完教材内容，能熟练掌握课堂实际教学内容及实验课的实际内容。 成果评定包括几方面： 1、平常作业完成情况及考勤； 2、期中考试及期末考试成果； 3、实验操作完成情况等。 绪 论一、建筑资料的重要性 1. 资料是工程构造的物质根底 . 2 . 资料与工程造价之间的亲密关系 占工程造价的 60 % 至 70 % ，甚至 80 % 3. 新资料与新构造、新工艺之间有亲密的关系用桥梁 的变化来阐明。 古代桥梁集锦古代桥梁集锦 中国现存最早，并且保管良好

2、的是隋代赵州安济桥又称赵州桥。桥为敞间圆弧石拱，净跨37.02m。 古代桥梁集锦古代桥梁集锦 北京宛平卢沟桥在北京广安门外30里，跨永定河。桥全长212.2m,共11孔，净跨不等，自11.4m至13.45，桥宽9.3m 世界十大预应力混凝土梁桥 法国诺曼底大桥法国诺曼底大桥 日本多多罗大桥日本多多罗大桥世界建筑资料的开展趋势高性能资料。复合化、多功能化。利用地方资源和工业废渣。节能资料。二、道路工程主要的建筑资料道路建筑资料的研讨内容与义务道路建筑资料砂石资料无机结合料及其制品有机结合料石料及石料制品 集料水泥、石灰混凝土有机结合料混合料高分子聚合物资料钢材和木材土工布等土工布等沥青混合料沥青

3、混合料建筑钢材、木材建筑钢材、木材 三、建筑资料应具备的工程性质 1、力学性质 各种强度目的及耐磨、抗变形目的。如，水泥混凝土的抗压、抗折强度；沥青混合料的稳定度、流值；石料的磨耗度等。 2、物理性质 1物质目的：如资料的密度、孔隙率、含水量 2温度稳定性：如沥青软化点、脆点等。 3水稳定性等：如沥青混合料的残留稳定度等。 3、化学性质 各种资料的化学成分及其变化规律。如，水泥的各种成分与自然界之间的变化；沥青的化学成分及其变化规律。 4、工艺性质混凝土的流动性 资料四个性质之间是相互制约、相互联络的。四. 建筑资料技术规范 各级规范均有相应的代号，其表示方法由规范称号、规范代号、发布顺序号和

4、发布年号组成。例如： GB/T 51012019规范称号：烧结普通砖规范代号：GB引荐规范：T发布顺序号：5101发布年号：2019年 各级规范的相应代号 标准级别标 准 代 号 及 名 称国家标准GB国家标准；GBJ建筑工程国家标准；GB/T推荐国家标准行业标准（部分）JGJ建设部行业标准；JC国家建材局行业标准；JT交通部行业标准；YB冶金部行业标准；SD水电部行业标准；LY林业部行业标准地方标准DB地方标准企业标准QB企业标准第一章 砂石资料 课题:石材的技术性质和技术要讨教具用品 相关实验仪器 教学目的:了解砂石资料的类别，石料的技术性质及其运用 重点难点:石料的物理性质、力学性质 1

5、1 砂石资料的技术性质砂石资料的技术性质 概述：概述： 砂石资料按外形分类砂石资料按外形分类 1、块状石料：简称石料、块状石料：简称石料 如块石、片石等；如块石、片石等； 2、粒状石料：简称集料、粒状石料：简称集料 集料又按大小分为：集料又按大小分为： 粗集料：如碎石、卵石粗集料：如碎石、卵石 细集料：如砂、石屑细集料：如砂、石屑 砂石资料按来源分类砂石资料按来源分类 1、天然石料、天然石料 2、人工轧制的集料、人工轧制的集料 3、工业冶金矿渣、工业冶金矿渣 1.1.1 、岩石的技术性质、岩石的技术性质 一、物理性质：一、物理性质： 包括物理常数、吸水性和耐候性等。包括物理常数、吸水性和耐候性

6、等。 1物理常数物理常数 真密度：是石料在规定条件下，烘干石料真密度：是石料在规定条件下，烘干石料矿质单位体积的质量，用矿质单位体积的质量，用t 表示。表示。 那么那么sstvm空气中称量空气中称量m0=0m0=0 因 固 测定方法：密度瓶法测定，将石料磨细至全部过0.25mm的筛孔，然后将其装入瓶中，利用知比重的液体置换石料的体积。 毛体积密度 测定方法：用静水称量法，亦可用蜡封法测定。MmsstvMVMvvvminssh孔隙率2.吸水性：指石料在规定条件下吸水的才干。(1)吸水率：202和大气压形状下，吸水质量的百分率。(2)饱水率： 202 ，真空100kPa，吸水质量的百分率饱水90%

7、时，抗冻性较差。10011000thvvn1001mmma1001mmma 3.抗冻性： 1直接冻融法：饱水后，测定经过冻(-15 ,4h)、融(205,4h)循环，质量损失不超越5%，抗压强度不超越25%的次数。100121mmmQ冻100)(mofrmofrffK2巩固性实验： 浸泡饱和硫酸钠溶液20h后， (105-110,4h)；之后浸泡饱和硫酸钠溶液4h后， (105-110,4h)循环。留意：-15 ，岩石吸水率大于0.5%时候需求抗冻性实验。 二力学性质 1.单轴抗压强度 实验条件要求：试件外形、尺寸、吸水饱和、加荷速度等。 2.磨耗性：指石料抵抗撞击、边缘剪力和磨擦等结协作用的

8、性质。 洛杉矶式磨耗实验：5kg石料+12个5kg的钢球 磨500转测定APR 100121mmmQ磨三、化学性质按SiO2含量，将石料划分为酸性岩 SiO265% 中性岩 52% SiO265%碱性岩 SiO252% 1.1.2 、集料的技术性质、集料的技术性质 一粗集料的技术性质一粗集料的技术性质 1、物理性质、物理性质 1物理常数物理常数 1表观密度表观密度 用网篮法测定：用网篮法测定：nssavvm (2)毛体积密度 3堆积密度 4空隙率inssbvvvmvnissvvvvm001001an 2级配 分计筛余百分率 累计筛余百分率 经过百分率 3)巩固性 用Na2SO4溶液干湿循环5次

9、后，测定试样质量损失。碎石规范筛2、力学性质：1压碎值取试样：粒径9.5mm13.2mm； 质量 3kg；在400kN的压力下，继续加压5s后，将试样过2.36mm筛，称其筛余质量。 压碎值计算公式如下：式中： 压碎值 m0 试样总质量 m1 试样筛余质量10001mmQa压碎目的仪 2粗集料磨光值 测定方法：先将试样磨光，再测定摆值，经换算后得磨光值PSV 要求：一级公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35 3粗集料的冲击值AIV 测定方法： 将9.513.2mm的试样，分三层装入试模，用13.75kg的锤，自380mm处自在落下，延续冲击 15次后，过2.36mm的筛，用下式计算1

10、001mmAIV4集料磨耗值AAV测定方法：用集料按一定的方法陈列并固定，用磨耗仪磨500圈，用下式计算集料磨耗值：式中：AAV 集料的磨耗值； 磨耗前试样总质量(g)； 磨耗后试样总质量(g)； 集料饱和面干密度g/cm3。SSDmmAAV)( 321二细集料的技术性质定义：在沥青混合料中，指粒径小于2.36mm天然砂，人工砂及石屑。 在水泥混凝土中，指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。分类： 1、天然砂：由岩石在自然条件下风化构成的。天然砂通常包括以下几种类型： 1河砂：性质较好，多用。 2山砂：含泥量及有机杂质多。 3海砂：混有贝壳和盐分等有害杂质。 2、人工砂：由岩石轧碎而成的颗粒

11、，外表有棱角，较干净，但价钱较高，无特殊情况多不采用。 上述几种细集料中，普通工程上多运用河砂。 1、物理常数 集料的质量与体积的关系见图所示：体 积质 量空 隙开 口 孔 隙闭 口 孔 隙矿 质 实 体0ViVvVnVsVV0msmm 2、级配 用筛分法测定砂的级配 规范筛：5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16mm(圆孔) 4.75 2.36 1.18 . 0.6 . 0.3 0.15mm(方孔) 筛分后，计算相关参数如下： 1分计筛余百分率 2累计筛余百分率 3经过百分率 100MmaiiiiaaaA 21iiAp100振筛机 3、粗度 (水泥混凝土用砂) 沥青路面及各种路

12、面的基层、底层用砂 砂的粗度分类 为粗砂 为中砂 为细砂75. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 21005)(AAAAAAAMx1 . 37 . 3xM3 . 20 . 3xM6 . 12 . 2xM12 矿质混合料的组成设计 概述 矿质混合料颗粒级配应满足的根本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒径的各级矿质集料按一定的比例搭配后，应有最大密实度。 2、最大磨擦力：各级矿质集料在进展比例搭配时，应使各级集料陈列严密，构成一个多级空间骨架构造，且具有最大的摩擦力。 矿质混合料组成设计内容： 1、级配实际和级配范围确实定 2、根本组成的设计方法 1.2.1、矿质混合料的

13、级配实际1.级配类型1、延续级配 是采用规范筛对某一混合料进展筛分实验，所得级配曲线平顺圆滑，具有延续性。2、延续级配 是在矿质混合料中剔徐其中一个分级或几个分级而构成的不延续的混合料。2 2 矿质混合料的级配实际矿质混合料的级配实际 (1).(1).最大密度曲线实际富勒实际最大密度曲线实际富勒实际 观念：矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，那么其密观念：矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，那么其密度愈大。度愈大。 当矿质混合料的级配曲线为抛物线时，具有最大密实当矿质混合料的级配曲线为抛物线时，具有最大密实度。度。a a b ba a常坐标；常坐标； b b半对数坐标半对数坐标理想最大密度

14、级配曲线理想最大密度级配曲线 最大密度级配曲线公式：最大密度级配曲线公式： 可用矿料颗粒粒径可用矿料颗粒粒径d d与经过量与经过量p p表示表示 。式中：式中：d d 矿质混合料各级颗粒粒径，矿质混合料各级颗粒粒径，mmmm； p p 各级颗粒粒径集料的经过量，各级颗粒粒径集料的经过量，% %； k k 常数。常数。kdp 2 (2). (2).最大密度曲线最大密度曲线n n幂公式泰波实际幂公式泰波实际 观念：最大密度曲线是一种实际的级配曲线，实践上，级配观念：最大密度曲线是一种实际的级配曲线，实践上，级配 曲线应该有一定的动摇范围。曲线应该有一定的动摇范围。 公式：公式： 式中：式中： p

15、p、d d 和和 D D 意义同前；意义同前；n n 实验指数。实验指数。 实践研讨以为：在沥青混合料中运用，当实践研讨以为：在沥青混合料中运用，当n=0.45n=0.45时密度最大；时密度最大； 在水泥混凝土中运用，当在水泥混凝土中运用，当n=0.25n=0.250.450.45时任务性较好。时任务性较好。 通常运用的矿质混合料的级配范围包括密级配和开级配通常运用的矿质混合料的级配范围包括密级配和开级配n=0.3n=0.30.7 0.7 nDdp100 1.2.2、级配曲线范围的绘制 必需采用半对数坐标即横坐标用对数坐标 方法： 1、先确定横坐标长度S 2、求出间距系数 K 3、计算出各颗粒

16、粒径在横坐标上的位置minmaxlglgddSK 1.2.3 、矿质混合料的组成设计方法 设计根据：各种集料的筛分结果 按规范要求的级配范围即规范级配 (一)、试算法 1 1按题意作以下两点假设：按题意作以下两点假设： 设设A A、B B、C C三种集料在混合料三种集料在混合料M M中的用量比例分别为中的用量比例分别为X X、Y Y、Z Z，那么，那么 100ZYX 又设混合料又设混合料M M中某一级粒径中某一级粒径i i要求的含量为要求的含量为M Mi i，A A、B B、C C三种集料三种集料 中该粒径的含量分别为中该粒径的含量分别为A(i)A(i)、 B(i) B(i) 、 C(i) C

17、(i) 。那么：。那么： )()()()(iMiCiBiAaZaYaXa 2 2计算步骤计算步骤 计算计算A A集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混合料中的用量比例 首先，找出首先，找出A A集料占优势含量的某一粒径，如粒径集料占优势含量的某一粒径，如粒径i i，而忽略，而忽略B B、C C 集料在此粒径的含量，即集料在此粒径的含量，即B B集料和集料和C C集料该粒径的含量集料该粒径的含量aB(i)aB(i)和和aC(i)aC(i)均等于均等于零。零。 A A集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 100)()(iAiMaaX 计算计算C C集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混

18、合料中的用量比例 原理同前，设原理同前，设C C集料的优势粒径为集料的优势粒径为j jmmmm，那么，那么A A集料和集料和B B集料在该粒径的集料在该粒径的含量含量aA(j)aA(j)和和aB(j)aB(j)均等于零。均等于零。 C C集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 计算计算B B集料在矿质混合料中的用量比例集料在矿质混合料中的用量比例 由前式得出由前式得出B B集料在矿质混合料中的用量：集料在矿质混合料中的用量： 100)()(jCjMaaZ)(100ZXY 校核调整校核调整 按以上计算的配合比计算合成级配，如不在要求的级配范围内，应调整。按以上计算的配合比计算合成级配，如不

19、在要求的级配范围内，应调整。 重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止。重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止。 如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或互换其它如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或互换其它 原始集料。原始集料。 2. 2.图解法图解法 1 1根本原理根本原理 通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围中值为一中值为一 抛物线。图解法中，为使要求级配中值呈不断线，采用纵坐标的抛物线。图解法中，为使要求级配中值呈不断线，采用纵坐标的经过量经过量PiPi 为算术坐标，

20、而横坐标的粒径采用筛孔尺寸表示，那么绘出的级配为算术坐标，而横坐标的粒径采用筛孔尺寸表示，那么绘出的级配曲线中值为直线。曲线中值为直线。 如图：如图：2 2计算步骤计算步骤 1 1绘制级配曲线坐标图绘制级配曲线坐标图 2 2确定各种集料用量确定各种集料用量 两相邻级配曲线重叠，等分；两相邻级配曲线重叠，等分； 两相邻级配曲线相接，连分；两相邻级配曲线相接，连分； 两相邻级配曲线相离，平分。两相邻级配曲线相离，平分。 3 3校核校核 按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配能否按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配能否 符合要求。如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料符合要求

21、。如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料 的用量。的用量。矿质混合料配合比设计工程实例矿质混合料配合比设计工程实例 试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比。的矿质混合料配合比。 1.1.原始资料原始资料1 1现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场取样进展筛分如下表：取样进展筛分如下表：资料称号资料称号筛孔尺寸方筛孔筛孔尺寸方筛孔/mm/mm16.O16.O 13.213.29.59.54.754.75 2.362.36 1.181.180.60.60.30.30.150.15

22、0.0750.075经过百分率经过百分率/%/%碎碎 石石10010094942626O OO OO OO OO OO OO O石石 屑屑100100100100100100808040401717O OOO OO O砂砂10010010010010010010010094949090767638381717O O矿矿 粉粉10010010010010010010010010010010010010010010010010010083832 2确定矿质混合料的工程级配范围如下表：确定矿质混合料的工程级配范围如下表： 级配类型级配类型筛孔尺寸筛孔尺寸( (方孔筛方孔筛)/mm)/mm16.O16

23、.O13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075细粒式沥青混细粒式沥青混凝土凝土AC-13AC-1310010095951001007070888848486868363653532424414118183030121222228 816164 48 8 级配中值100987957453324 17 126 2. 2.设计步骤设计步骤1 1绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出经过百分率绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出经过百分率PiPi，如以下图。，如以下图。2 2连对角线连对角线OOOO作为

24、级配范围经过率中值。在纵坐标上找出各个筛孔经过作为级配范围经过率中值。在纵坐标上找出各个筛孔经过率中值作程度线，经过与对角线率中值作程度线，经过与对角线OOOO的交点作垂线，与横坐标的交点，即的交点作垂线，与横坐标的交点，即为相应的筛孔在横坐标上的位置。为相应的筛孔在横坐标上的位置。3 3将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于以下图。将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于以下图。4 4从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系。从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系。在其重叠部分分别作垂线在其重叠部分分别作垂线AAAA、BBBB、CCCC

25、与对角线与对角线OOOO依次相交于依次相交于M M、N N、R R；过；过M M、N N、R R分别引程度线，可以确定分别引程度线，可以确定 碎石碎石: :石屑石屑: :砂砂: :矿粉矿粉 = 36%:31%:25%:8% = 36%:31%:25%:8%。1001009090808070706060505040403030202010100 0Pi(%)didimmmm989879795757454533332424171712126 616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075碎石碎石石屑石屑砂砂矿粉矿粉碎石碎石36%石屑石屑31%砂砂25%矿粉矿粉8%A

26、 AAAB BBBC CCCM MN NR R级配中值线级配中值线 3. 3.校核校核 1 1计算得合成级配结果，并绘制合成级配曲线；计算得合成级配结果，并绘制合成级配曲线； 2 2调整配合比。调整配合比。 配合比调整原那么：配合比调整原那么： 对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算 1 13 3组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多 的锯齿形交错，且在的锯齿形交错，且

27、在0.30.30.6mm0.6mm范围内不出现范围内不出现“鸵峰。当反复调整不能称鸵峰。当反复调整不能称心时，宜改换资料设计。心时，宜改换资料设计。1 1计算合成级配结计算合成级配结果表果表 2 2绘制级配曲线，并调整配合比绘制级配曲线，并调整配合比 从图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。由于高速公路从图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向级配曲线范围的下限，因此需求调整。偏向级配曲线范围的下限，因此需求调整。 经调整

28、，各种资料用量为碎石经调整，各种资料用量为碎石: :石屑石屑: :砂砂: :矿粉矿粉=41%:36%:15%:8%=41%:36%:15%:8%。按此结果重新计算合成级配，计算结果如表按此结果重新计算合成级配，计算结果如表3.4(3.4(表中括号部分表中括号部分) )并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。曲线的下限。结结 论论 概述 定义：可以经过本身的物理化学作用，从浆体变成巩固的固体，并能把散粒或块块资料胶结成为一个整体的资料，称为胶凝资料 分类 1、按化学成分 有机胶凝资料：如沥青类、橡胶类等； 无机胶凝资

29、料：如石灰、石膏、水泥等。 2、无机胶凝资料按硬化条件 气硬性胶凝资料：只能在大气中硬化，并且只能在大气中坚持一定的强度。如石灰、石膏。 水硬性胶凝资料：既能用在大气中，又能用在水中的胶凝资料。典型的代表是水泥。 2-1 石灰 2.1.1、石灰的消费工艺概述 主要原料：石灰石，其主要化学成分CaCO3 MgCO3以及杂质 消费过程：CaCO3在1000下加热生成 CaO和CO2 生石灰分类 1、优质生石灰： 洁白或带灰色，密度轻，普通8001000kg/m3 2、过火石灰： 水化速度慢，体积膨化，产生“崩裂景象，过火石灰外表有裂痕或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，密度大 3、欠火石灰

30、：含有未烧透的内核，效率低，粘结力差，颜色呈深灰色。 2.1.2、石灰的消化和硬化 1、熟化过程 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9KJ/mol 熟化过程应留意加水量、平安、烧伤、烫伤等。防止“过烧、“过冷景象。 有关陈伏的概念 石料熟化后，必需在隔绝空气的条件下，放置两个星期以上的时间，方可运用。这个过程叫做陈伏。石灰陈伏的目的是为了消除过火石灰的危害。 加水量不同，将会得到不同的熟石灰 熟石灰粉：加水适量，消化不结团 石灰膏：加水量较多，熟石灰呈半固态。 石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流态。 将生石灰磨细成生石灰粉，那么可不用预先熟化、陈状，可直接运用，可节约场地，改善施工环境，但

31、本钱高，存期不能过长 2、石灰的硬化 1枯燥硬化和结晶硬化 石灰中水分不断挥发，构成熟石灰结晶。 在该过程中，石灰强度增长不明显 (2)、碳化 Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O 该反响必需有水分存在时才干进展，且反响速度缓慢 2.1.3、石灰的技术要求和技术规范 一技术要求 1、有效CaO和MgO的含量 2、生石灰产浆量和未消化颗粒含量 3、二氧化碳CO2含量 即未分解的CaCO3的含量 4、消石灰粉游离水含量 游离水可使石灰碳化，从而影响质量 5、细度 用0.9mm及0.125mm的筛进展筛分实验，测定筛余量 6、体积稳定性 二石灰的技术规范 见教材中表2-

32、1、2-2、2-3、2-4 2.1.4、石灰的运用及储存 一石灰的特点 1、可塑性好 2、强度低 28d的强度只需0.20.5mpa 3、耐水性差 因Ca(OH)2易溶于水 4、体积收缩大 水分挥发，体积收缩，故石灰普通不宜单独运用，必需掺入骨料如砂或纤维资料等，起到抗收缩开裂的作用 二石灰的运用 1、制造石灰乳 作用室内粉刷涂料 2、配制砂浆 普通不用消石灰粉 3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物根底和道路热层 三石灰的储存 1、防潮，不同易燃物品混存、混运 2、如需求较长时间储存生石灰，那么应将其消化后存放，并使外表隔绝空气，以防碳化。 课题课题:水泥水泥 教具用品教具用品: 相关实验相

33、关实验仪器仪器 教学目的教学目的:了解水泥的常见种类、水泥消费了解水泥的常见种类、水泥消费制造过程及主要矿物成分制造过程及主要矿物成分 重点难点重点难点:水泥的主要矿物成分特征及其对水泥的主要矿物成分特征及其对水泥技术性质的影响水泥技术性质的影响22 水泥 2.2.1水泥概述水泥概述 水泥历史不长，只水泥历史不长，只100多年的历史，但开展惊人多年的历史，但开展惊人 1、水泥种类、水泥种类 1按化学成分为：按化学成分为： 硅酸盐类水泥硅酸盐类水泥 有六大类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰有六大类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、粉

34、煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。复合硅酸盐水泥。 铝酸盐类水泥铝酸盐类水泥 无熟料少熟料类水泥无熟料少熟料类水泥 2按用途分为： 普通水泥 特殊水泥 目前，在道路工程中，仍以硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥为主，故本节着重引见这两个种类的水泥。此外，由于道路路面对水泥的特殊要求，近年来已消费了道路水泥。 特殊水泥是为了满足一些特殊工程所消费的水泥，如：快硬水泥、早强水泥、膨胀水泥等。2、硅酸盐水泥定义：凡由硅酸盐水泥熟料、05%的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝资料，称为硅酸盐水泥。即国外的波特兰水泥 Portland cement 分为不掺混合资料PI和掺不超越5

35、%混合资料PII3.硅酸盐水泥消费工艺概述1)、消费原料石灰质原料 提供CaO粘土质原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等校正资料 普通为铁矿，用来补充原资料中铁质的缺乏。2)、消费工艺按比例配生料并磨细将以上三种原资料按一定的比例配好，并并磨细制成消费水泥的生料。 熟料煅烧：窑中煅烧至1450C，构成熟料。在高温煅烧过程中，原资料之间发生化学反响，生成各种有用物质，尤其是1450C时最关键，它是水泥中最重要的成分硅酸三钙生成的温度。 水泥粉磨：参与石膏磨细制成水泥。 即“两磨一烧。2.2.2硅酸盐水泥的矿物组成及特性硅酸盐水泥的矿物组成及特性 1硅酸盐水泥的化学成分与矿物组成 原料 矿

36、物组成 石灰质 CaO 3 CaOSiO2 C3S 粘土质 SiO2 2 CaO SiO2 C2S Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A Fe2O3 4 CaO Al2O3Fe2O3 C4AF 2、水泥熟料主要矿物组成的性质 C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化热高，且早期强度高，水化物对水泥早期强度和后期强度起主要作用。 C2S含量1040%，水化速度慢，水化热低，早期强度低，后期强度高，耐化学侵蚀性和干缩性较好。 C3A含量在15%以下，水化速度最快，水化热最高，耐化学侵蚀性差，干缩性大。 C4AF含量515%，水化速度较快，水化热较高，强度 低，但对于抗折强度起重要作

37、用，耐化学侵蚀性好，干缩性小。 3、水泥熟料主要成分特性比较由高至低陈列 1反响速度 C3A C3S C4AF C2S 2释热量 C3A C3S C4AF C2S 3强度 C3S C2S C3A不高 C4AF对抗强度有利 4耐侵蚀性 C4AF C2S C3S C3A 5干缩性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 4、矿物组成对水泥性能的影响 不同的矿物成分，表现出不同的特性。水泥是由多种矿物成分组 成的，改动各种矿物成分的含量比例以及它们之间的匹配，那么可 以消费出性能各异的水泥。如： 大坝水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量。 道路水泥：提高C3S和C4AF的含量。 高

38、强水泥：提高C3S的含量。 2.2.3硅酸盐水泥的凝结硬化实际硅酸盐水泥的凝结硬化实际 概念概念 凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水化凝结：水泥加水后成为可塑的水泥浆体，由于水泥的水化作用，水泥逐渐变稠失去流动性和可塑性和未具强度作用，水泥逐渐变稠失去流动性和可塑性和未具强度 的的过程，称为水泥的凝结。过程，称为水泥的凝结。 硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐开展成为巩固大道石的硬化：水泥凝结后产生强度，逐渐开展成为巩固大道石的过程称为水泥的过程称为水泥的“硬化硬化(一).水化反响2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ ( 水化硅酸钙凝胶) 3Ca(OH)

39、22(2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O (水化铝酸三钙晶体)4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O 3CaO.Al2O3.6H2O+ CaO.Fe2O3.H2O(水化铁酸钙凝胶) C3A 3CaO Al2O3+6 H2O 3 CaO Al2O3 6H2O 水化铝酸钙在石膏激发下，发生水化反响 3CaO Al2O3+3Ca SO4 2H2O+26 H2O 3CaO Al2O3 3Ca SO4 32H2O 水化硫铝酸钙、AFt、钙矾石 C4AF 4 CaO Al2O3 Fe2O37 H2O

40、 CaO Al2O3 6H2O+ CaO Fe2O3 H2O 石膏存在的情况下，继续反响 4 CaO Al2O3 Fe2O3+3 Ca SO4 2 H2O+26 H2O 3CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 Ca SO4 32 H2O 三硫型水化铁铝酸钙 无论是C3A还是C4AF，在水泥中石膏耗费终了后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF将与其三硫型水化物反响，生成单硫化物： 3 CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O +23 CaO Al2O3+4H2O 33CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OAFm硅酸盐水泥水化产物的化学组成序号 水化产物名称 化学组成 常用缩写 含量

41、1水化碳酸钙 xCaOSiO2yH2O C-S-H 70% 2氢氧化钙 Ca(OH)2 CH 20% 3三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石） 3CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 Ca SO4 32 H2O C3A3CSH32 7% 4单硫型水化硫铝酸钙（单硫盐） CaO(Al2O3Fe2O3) CaSO412H2O C3A3CSH12 5三硫型水化铁铝酸钙 3CaO Al2O3 3CaSO4 12 H2O C3（AF）3 CSH32 小于3%6单硫型水化铁铝酸钙 3CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OC3（AF）CSH12 (二).凝结和硬化 1.凝结硬化过程 1初始反响期 水化反响开场

42、，水泥颗粒分散，坚持塑性。 2诱导期 水泥颗粒外表覆盖CSH为主的浸透胶，水化反响慢，水泥颗粒依然分散，坚持塑性。 3凝结期 浸透腊破裂，水泥进一步水化，生成大量CSH，水泥颗粒间接触点增多，趋近密实，逐渐失去可塑性 4硬化期 水泥继续水化，且C4AF亦开场水化，孔隙进一步被充填，逐渐产生强度 2.石膏对水泥凝结、硬化的影响 水泥中参与适量的石膏，起到缓凝的作用，提高了水泥的运用性能。过量的石膏将会与水化铝酸钙反响，生成过多的水化硫铝酸钙，引起水泥石构造破坏。 2.2.4硅酸盐水泥的技术性质和技术规范 1、技术性质 1化学性质 氧化镁的含量： 指水泥中游离的MgO含量，其水化反响速度慢，体积膨

43、胀，引起水泥体积不安定。规定5.0% 三氧化硫酸含量 过多时，亦引起体积膨胀，不安定，规定3.5% 烧失量 由于受潮或煅烧不佳引起的，要求PI3.0%, PII3.5% PO5.0% 不溶物 用盐酸溶解后的不溶残渣 规定 PI0.75%, PII1.50% 2物理性质 细度：指水泥颗粒的粗细程度 细度对水泥的影响：越细那么凝结快，早期强度高；过细，那么干缩性大 测定方法：1、筛析法：负压筛、水筛，适用于其它几种水泥 2、比外表积法：适用于硅酸盐水泥 规定：硅酸盐水化比外表积大于300m2/kg，其它几种水泥在80方孔筛筛余10% 水泥规范稠度用水量 到达规范稠度时的用水质量占水泥质量百分比 计

44、算公式如下： 式中：mw水泥到达规范稠度时的用水量g mc水泥质量g 测定方法：1、规范法 试杆法，试杆沉至距底板6mmE1mm 2、代用法：a、固定水量法(p=33.40.185s)。 b、调整水量法 s=28mmE2mm 即测定水泥的锥入深度到达要求时的水质量100cwmmP 凝结时间 定义：水泥从加水到失去可塑性所需的时间 其测定方法只需规范方法，没在代用方法： 分为1、初凝时间 试针沉入距底板：4mmE1mm 2、终凝时间 试针沉入试样：0.5mm 凝结时间对公路施工的影响：初凝不能太快，终凝不能太慢 规定：1、对硅酸盐水泥，其初凝不早于45min的，终凝不迟过6.5h390min水泥

45、净浆搅拌机水泥规范稠度及凝结时间测定仪 2、对普通硅酸盐水泥，其初凝不早于45min的，终凝不迟过10h 体积安定性 定义：反映水泥浆在凝结、硬化过程中，体积变化的均匀程度。 影响要素：三氧化镁含量、三氧化硫含量 测定：煮沸法试饼法、雷氏夹法 强度 ：水泥胶砂强度实验， ISO法 水泥：规范砂：水=1：3：0.5 制成试件40G40G160mm，在规范形状下，经养护后，测定3d、28d的抗折、抗压强度 A 强度等级：42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R B 水泥型号：普通型、早强型水泥沸煮箱雷氏夹水泥胶砂搅拌机水泥胶砂振实台水泥胶砂试模规范养护箱水泥胶砂抗折机水泥抗

46、压夹具 2、技术规范 见教材表211及相应规定 其中规范规定： 废品水泥：MgO、SO2，初凝，安定性，不合格时 不合格品水泥：细度，终凝，不溶物，烧失量及混合料过多，强度过低 2.2.5硅酸盐水泥的腐蚀与防治 水泥制品长期处于某些腐蚀性液体或气体介质中，使得水泥石构造遭到破坏，强度降低，甚至整个工程遭到破坏，这种景象称为水泥石腐蚀。 1、腐蚀缘由 1淡水的腐蚀溶析性侵蚀CaOH2溶于水中，不断溶解，导致水化硅酸钙、水化铝酸钙的分解。2硫酸盐的腐蚀3镁盐的腐蚀Ca(OH)2+MgSO4+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2无胶凝才干4碳酸腐蚀Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H

47、2OCaCO3+CO2+H2OCaHCO32 2、措施 1合理选用水泥种类； 2提高水泥石的密实度控制W/C； 3敷设耐蚀防护层。 硅酸盐水泥泥的运用 宜用于：要求早期强度高、冬季施工及严寒地域蒙受反复冰冻的工程。 不宜用于：大体积混凝土工程、耐热工程。 硅酸盐水泥的运输和保管 储存运输时要防潮、防水； 保管时要1通风、防潮2存期不要超越3个月，过期水泥应重新标号3不同标号、不同种类的水泥应分开堆放。 2.3、掺混合资料水泥 定义：在硬硅酸盐水泥熟料中掺入适量的混合料，与石膏共同磨细制成的不同种类的硅酸盐水泥。 2.3.1混合资料的类型 1、活性混合料 粒化高炉矿渣 火山灰质混合资料 粉煤灰

48、2、非活性混合料又称填充性混合资料，如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技术要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰及火山灰质混合资料。 2.3.2普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料掺入6-15%混合资料与适量石膏共同磨细生成的水硬性胶凝资料，称为普通水泥，代号PO。 强度等级有：32.5、32.5R 42.5、42.5R、52.5、52.5R、共六级。2.3.3掺混合资料水泥 1混合水泥种类 1、矿渣硅酸盐水泥 ：由硅酸盐水泥熟料和2070的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝资料，称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥)，代号P.S。 2、 火山灰质硅酸盐水泥： 由硅酸盐水泥熟料和2050的火山灰

49、质混合资料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝资料，称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥)，代号P.P。3)、 粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和2040的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝资料称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)，代号P.F。 2、掺混合资料的硅酸盐水泥的凝结硬化： 1凝结硬化原理硅酸盐水泥熟料与水发生反响，生成的产物与硅酸盐水泥一样，随后是熟料矿物水化析出的氢氧化钙和掺入水泥中的石膏分别作为碱性激发剂和硫酸盐激发剂，与活性混合资料的活性成分发生二次水化反响，生成水化产物，亦叫“火山灰反响。与硅酸盐水泥相比， CaOH2含量相对较少，水化硅酸钙和钙矾石含量高，水化硅

50、酸钙凝胶构造更加致密。 2混合资料对水泥性质的影响 水化速度慢，早期强度低，但后期强度增长较多，甚至可超越同强度等级的硅酸盐水泥或普通水泥。故这三种水泥不宜用于有早强要求的工程 化学稳定性高。 水化放热速度慢，放热量低宜用大体积混凝土工程 抗冻性差这三种水泥早期强度低受冻易损害，且混合资料参与需水量大，又由于保水性差，易在水泥内产生孔隙通道，抗冻性差。故不宜用于严寒地域，特别是严寒地域水位经常变动的部位 3、掺混合资料的硅酸盐水泥的技术性质：1、细度：80um方孔筛，筛余量不得超越10.0%。2、凝结时间：初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。3、体积安定性：除了矿渣水泥中三氧化

51、硫含量不得超越4.0%外，其他技术要求均与硅酸盐水泥一样。4、强度及强度等级：强度等级有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 4、掺混合资料水泥的运用： 1矿渣硅酸盐水泥 运用于大体积工程、湿热处置、耐腐蚀、耐火的场所；不适宜抗冻性、抗渗性的场所。 2火山灰质硅酸盐水泥 运用于大体积工程；不适宜枯燥。 3粉煤灰硅酸盐水泥 适用于大体积水工建筑及水中构造和海港工程；不适宜抗冻性2.4其他种类水泥 1.道路硅酸盐水泥 由较高铁铝酸钙含量的道路硅酸盐水泥熟料，010活性混合材和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝资料，称为道路硅酸盐水泥简称道路水泥。水泥的粉磨细度添加，虽可提高

52、强度，但水泥的细度添加，收缩添加很快，从而易产生微细裂痕，使道路易于破坏。适当提高水泥中的石膏参与量，可提高水泥的强度和降低收缩，对制造道路水泥是有利的。另外，为了提高道路混凝土的耐磨性，可参与5以下的石英砂。2、快硬硅酸盐水泥 凡以硅酸盐水泥熟料和石膏磨细制成，以3 d抗压强度表示标号的水硬性胶凝资料，称为快硬硅酸盐水泥简称快硬水泥。 快硬水泥以3d强度确定其标号。制造过程与硅酸盐水泥根本一样，只是适当添加了熟料中硬化快的矿物，即硅酸三钙含量达50一60，铝酸三钙为8一14，两者总量应不少于60一65。同时适当添加石膏掺量(达8)，并提高水泥的粉磨细度，通常比外表积达450m2kg。 快硬硅

53、酸盐水泥水化放热速率快，水化热较高，早期强度高，但干缩率较大。主要用于配制早强混凝土，适用于紧急抢修工程和低温施工工程。3.膨胀水泥和自应力水泥 硅酸盐膨胀水泥是以硅酸盐水泥为主，外加高铝水泥和石膏配制而成。硅酸盐膨胀水泥是以硅酸盐水泥为主，外加高铝水泥和石膏配制而成。膨胀源均来自于在水泥石中构成钙矾石产生体积膨胀而致。膨胀水泥适用膨胀源均来自于在水泥石中构成钙矾石产生体积膨胀而致。膨胀水泥适用于补偿混凝土收缩的构造工程，作防渗层或防渗混凝土；填灌构件的接缝于补偿混凝土收缩的构造工程，作防渗层或防渗混凝土；填灌构件的接缝及管道接头；构造的加因与修补；固结机器底座及地脚螺丝等。自应力水及管道接头

54、；构造的加因与修补；固结机器底座及地脚螺丝等。自应力水泥适用于制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。泥适用于制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。 使水泥产生膨胀的反响主要有三种：使水泥产生膨胀的反响主要有三种：Ca0Ca0水化生成水化生成Ca(OH)2Ca(OH)2、Mg0Mg0水化生水化生成成Mg(OH)2Mg(OH)2以及构成钙矾石，由于前两种反响产生的膨胀不易控制，目前广以及构成钙矾石，由于前两种反响产生的膨胀不易控制，目前广泛运用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。泛运用的是以钙矾石为膨胀组分的各种膨胀水泥。 自应力硅酸盐水泥自应力硅酸盐水泥: :以适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥

55、、高以适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和天然二水石膏磨制而成的膨胀性的水硬性胶凝资料称为自应力硅铝水泥和天然二水石膏磨制而成的膨胀性的水硬性胶凝资料称为自应力硅酸盐水泥。酸盐水泥。自应力铝酸盐水泥自应力铝酸盐水泥: :自应力铝酸盐水泥是以一定量的高铝水泥熟料和自应力铝酸盐水泥是以一定量的高铝水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨胀率胶凝资料。按二水石膏粉磨而成的大膨胀率胶凝资料。按1 1 ：2 2规范砂浆规范砂浆28 d28 d自应力值分自应力值分为为3.03.0，4.54.5和和6.06.0三个级别。三个级别。膨胀硫铝酸盐水泥膨胀硫铝酸盐水泥: : 凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无

56、水硫铝凡以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，参与适量二水石膏磨细制成的具酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，参与适量二水石膏磨细制成的具有可调膨胀性能的水硬性胶凝资料，称为膨胀硫铝酸盐水泥。有可调膨胀性能的水硬性胶凝资料，称为膨胀硫铝酸盐水泥。第三章第三章 水泥混凝土和砂浆水泥混凝土和砂浆 定义：水泥混凝土是由水泥和水组成的水泥浆体，为粘结介质，将分散其间的不同粒径的粗、细集料胶结起来，在一定条件下，硬化成为具有一定力学性能的一种人工石材。 分类： 1、按表观密度分为 普通混凝土 轻混凝土 重混凝土 2、按强度分为 低强度混凝土 中强度混凝土 高强度混凝土

57、 3、按流动性分为 塑性混凝土低流动性混凝土干硬性混凝土 混凝土的优缺陷 优点： 1、抗压强度较高，养护费用极少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成任何外形； 3、资料来源广泛，便于就地取材，价钱廉价； 4、可以根据工程要求改动资料配合比来满足需求。 缺陷：1、抗拉强度低； 2、由于干缩，易出现裂痕； 。31普通水泥混凝土普通水泥混凝土 一、普通水泥混凝土组成资料 1、水泥 2、水 此两者组成水泥浆，起流动胶结作用 3、粗集料 4、细集料 此两者起骨架作用 各种资料所占比例见下表所示： 混凝土组成及各组分资料绝对体积比 组成成分 水泥 水 砂 石 空气 占混凝土总体积的（%） 1015 1

58、520 2033 3548 13 2235 6648 13 一水泥 1、水泥种类选择：应根据工程特点、气候与环境条件选择； 2、水泥强度等级：思索混凝土抗压强度低强度时1.1-1.6倍，高强度时,0.7-1.2倍。 二细集料 详细要求 1、有害杂质含量 1含泥量及泥块含量 2云母含量 2.4d平均 片状颗粒：厚度d膨胀值 约3060% 3温度变形 2荷载的变形：弹性变形、塑性变形、徐变形 三混凝土的耐久性 1、抗冻性 100mmx100mmx400mm的棱柱体 -170C50C 冻融循环，测定混凝土试件所能接受的循环次数，有确定其抗冻才干： 抗冻标号等级：D25 D50 D100 D150 D

59、200 D300 2、耐磨性 测定150mmx150mmx150mm试件，养护17d 60C烘干后，在200N负荷下磨50转，测其单位面积质量损失 3、碱集料反响 我国现行规范用最大水比灰及最水水泥来控制混凝土的耐久性，见教材表3-18所示 课后小结：硬化后的水泥混凝土的技术性质主要包括强度及变形两个方面，影响强度的要素有很多，水泥的强度等级及水灰比是最重要的要素。 课题课题:普通混凝土的组成设计普通混凝土的组成设计 教具用品教具用品: 挂图挂图 教学目的教学目的:掌握普通水泥混凝土配合比设计掌握普通水泥混凝土配合比设计的方法、根本要求及步骤的方法、根本要求及步骤 重点难点重点难点:试配强度与

60、设计强度的关系试配强度与设计强度的关系3-1 普通水泥混凝土普通水泥混凝土 三、普通水泥混凝土的组成设计： 一概述 混凝土各组成资料用量之比即为混凝土的配合比，混凝土配合比设计的内容，包括选料和配料两部分，本节重点讲解配料方面的内容。 1、混凝土配合比表示方法 1单位用量表示法：以1m3混凝土中各种资料的用量表示 水泥：水：砂：石=X：Y：Z：A 2相对用量表示法 以水泥质量为1，并按水泥：细集料：粗集料；水灰比的顺序表示。 2、混凝土配合比设计的根本要求 1满足构造设计强度的要求 试配强度设计强度 2)满足施工任务性的要求 3)满足环境耐久性的要求 设计配合比时，应思索最大水灰比、最小水泥用