第四章气硬性胶凝材料

第四章气硬性胶凝材料

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根据图纸中相应的设计规定，完成某单层砖混结构房屋建筑的柱、梁、板的混凝土的制备与浇注。第四章气硬性胶凝材料(1)完成钢筋混凝土梁、板、柱、楼梯的混凝土制备；（2）完成混凝土检测；（3）完成钢筋混凝土梁、板、柱、楼梯的混凝土浇筑；（4）完成钢筋混凝土梁、板、柱、楼梯混凝土的质量检查，具有安全、文明施工、劳动保护意识。

学习目标：第四章气硬性胶凝材料1.水泥的准备与检测2.骨料的准备与检测

3.混凝土拌合物和易性检测

4.

混凝土的配合比设计与强度检测学习单元:2.混凝土的浇注

第四章气硬性胶凝材料学习单元一：水泥的准备与检测第四章气硬性胶凝材料学习目标能完成水泥进场合格性验收会进行现场抽样复验

训练项目水泥安定性的检测水泥的标准稠度用水量水泥强度检测第四章气硬性胶凝材料2．具体要求学习水泥知识检测水泥标准稠度用水量检测水泥安定性检测水泥胶砂强度根据检测数据评定水泥是否合格根据检测数据评定水泥强度等级第四章气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料1.石膏2.石灰3.水玻璃石灰窑石膏第四章气硬性胶凝材料

一、胶凝材料定义：在建筑工程中，将两种材料或散粒状材料胶结在一起的材料，称为胶凝┄胶结材料。通常将无机胶凝材料称为胶凝材料，将有机胶凝材料称为胶结材料。二、分类

分类特点代表材料气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，保持或继续发展其强度石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等水硬性胶凝材料在凝结后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持并继续发展其强度水泥第四章气硬性胶凝材料2.1石膏石膏的原料1.天然二水石膏：又称生石膏（CaSO4·H20),是由含两个结晶水的硫酸钙所组成的沉积岩石。

2.天然硬石膏：又称为无水石膏，主要是由无水硫酸钙（CaSO4)组成的沉积岩石。第四章气硬性胶凝材料

建筑石膏的性能石膏加水拌和后，在6～10min便开始失去可塑性,终凝不超过30min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂。

石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.5～1.0%)，这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建筑装饰制品。

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3.硬化后孔隙率大石膏硬化后具有很大孔隙率，因而强度低(7d为8～12Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点。

4.阻火性好，耐火性差遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，水蒸气还能起到阻火的作用。但二水石膏脱水后，强度迅速下降，因而耐火性差。

5.具有良好的可加工性石膏制品，具有可锯、可刨、可钉性。第四章气硬性胶凝材料建筑石膏的应用一

、石膏板

1.纸面石膏板以建筑石膏为主要原料，掺加少量外加材料，如填充料，发泡剂、缓凝剂等，加水搅拌、浇注辊压后作芯材，两面用纸作护面制成。主要用于内墙、隔墙、天花板等处。2.石膏空心条板以建筑石膏为主要原料，掺加适量填充料或少量纤维材，加水搅拌、振捣成型、抽芯、脱模、烘干而成,该板不用纸，不用胶，强度高。可用作内隔墙，安装时不需龙骨。

纸面石膏板第四章气硬性胶凝材料

3.石膏装饰板石膏装饰板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶结料，加水搅拌制成。装饰板有平板、多孔板、花纹板、浮雕板等多种。

4.纤维石膏板以建筑石膏为主要原料，掺适量纤维增强材料制成，其抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可代替木材作家具

此外尚有石膏蜂窝板、防潮石膏板、石膏矿棉复合板等品种。木纤维增强石膏板

第四章气硬性胶凝材料二、粉刷石膏

在建筑石膏中加入其他石膏（硬石膏或煅烧粘土质石膏）、各种缓凝剂（木质磺酸钙等）及附加材料（石灰、烧粘土、氧化铁红等）可制成像水泥一样在施工中现场拌制的新型抹灰材料┄粉刷石膏。它具有表面坚硬,光滑细腻,粘结力强、不裂、不起鼓、防火、保温、调湿、施工方便，可实现机械化施工。可用于办公楼、住宅楼等的墙面、顶棚等。第四章气硬性胶凝材料2.2石灰2.2.1石灰的生产2.2.2石灰的熟化2.2.3石灰的特性2.2.4石灰的运用石灰窑炉第四章气硬性胶凝材料2.2.1石灰的生产

石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩煅烧(1000～1100℃)而成。煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁(称为生石膏）和二氧化碳气体,反应式如下：

CaCO3==CaO+CO2↑

MgCO3==MgO+CO2↑

氧化钙、氧化镁称为生石灰。

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石灰的熟化

生石灰加水生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化或消解。反应如下：

CaO+H2O=Ca(OH)2+64.9kJMgO+H2O=Mg(OH)2+64.9kJ

氢氧化钙、氢氧化镁称为熟石灰。

(1)石灰熟化过程中水化热较大(2)外观体积约增加1.5至2倍

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生石灰使用前必须熟化。4.熟化时注意事项为了消除过火石灰的危害，须将石灰在化灰池内放置两周以上，称为“陈伏”；“陈伏”期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化。第四章气硬性胶凝材料2.2.3石灰的特性

1.良好的保水性于氢氧化钙粒子极细(直径约1μm)，数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。利用保水性好的特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆。

2.凝结硬化慢、强度低石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以深入，内部水分又不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。硬化后的强度也不高,1:3的石灰砂浆28天的抗压强度为0.2～0.5MPa第四章气硬性胶凝材料

3.耐水性差石灰浆体在潮湿环境中，难以晶体析出，凝结硬化不会进行。而硬化后的石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新溶于水，使硬化的石灰溃散。4.硬化后体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积极大的收缩。第四章气硬性胶凝材料强度低体积收缩大耐水性差石灰硬化收缩产生的裂缝石灰砂浆墙面因受潮而脱落第四章气硬性胶凝材料2.2.4石灰的应用

1.砂浆常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。2.粉刷石灰膏加水拌合，可配制成石灰乳，用于粉刷墙面。3.石灰土和三合土石灰土由石灰、粘土组成,三合土由石灰粘土和碎料(砂、石渣、碎砖等)组成。石灰土或三合土其耐水性和强度均优于纯石灰。广泛用于建筑物的基础垫层和临时道路。

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4.水泥和硅酸盐建筑制品石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或墙用板材等的主要原料。也是各种水泥的主要原料。

5.碳化石灰板在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。第四章气硬性胶凝材料

配制石灰砂浆、石灰乳配制石灰土、三合土生产碳化石灰板加固含水的软土地基三合土桩三合土用作铺筑步道砖的垫层第四章气硬性胶凝材料水泥

3.1硅酸盐水泥原料及矿物组成3.2硅酸盐水泥3.3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化过程3.4硅酸盐水泥的技术性质和应用3.5掺混合材料的硅酸盐水泥3.6特种水泥3.7水泥的验收、保管与应用第四章气硬性胶凝材料3.1硅酸盐水泥原料及矿物组成硅酸盐水泥的原料与生产

硅酸盐水泥生产的原材料、主要工艺流程如下:

粉磨粘土石灰石铁矿粉生料煅烧熟料加石膏、粉磨水泥第四章气硬性胶凝材料3.1.2硅酸盐水泥熟料组成硅酸三钙(C3S)硅酸二钙(C2S)铝酸三钙(C3A)铁铝酸四钙(C4AF)

不同熟料矿物与水作用时表现的性能是不同的，改变水泥熟料组成的相对含量，水泥的技术性能会随之变化。例如：提高硅酸三钙的含量，可以制得快硬高强的优质水泥。第四章气硬性胶凝材料3.2硅酸盐水泥3.2.1硅酸盐水泥定义凡由硅酸盐水泥熟料，掺入适量的石膏经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(国际上通常称为波特兰水泥)。硅酸盐水泥有两种类型，在硅酸盐水泥熟料粉磨过程中不掺入混合材的称为Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅰ；加入不超过5％混合材的称为Ⅱ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅱ。在水泥生产过程中加入适量石膏起缓凝作用第四章气硬性胶凝材料3.2.2硅酸盐水泥的主要品质指标:水泥中氧化镁的含量不宜超过5.0%。:水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。:Ⅰ型硅酸盐水泥≤3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥≤3.5%。:硅酸盐水泥比表面积勃氏法测定值应大于300m2/kg。5.凝结时间:硅酸盐水泥初凝不早于45min，h。6.体积安定性:用沸煮法检验必须合格。:R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。第四章气硬性胶凝材料3.3硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化过程3.3.1硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化1.水化：硅酸盐水泥遇水后，各熟料矿物与水发生化学反应,这一过程称为水化，其反应式如下：

3(CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)22(2CaO·SiO2）+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)23CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O（晶体）4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

第四章气硬性胶凝材料水泥熟料单矿物水化时特征名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙凝结硬化速度28d水化放热量强度快多高慢少早期低，后期高最快最多低快中低第四章气硬性胶凝材料.2硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化过程硬化后的水泥石是由胶体粒子、晶体粒子、凝胶孔、毛细孔及未水化的水泥颗粒所组成。其结构如图所示。

A－－未水化水泥颗粒B－－胶体粒子C－－晶体粒子D－－毛细孔（毛细孔水）E－－凝胶孔第四章气硬性胶凝材料3.3.3环境介质对水泥的侵蚀硅酸盐水泥硬化后在某些侵蚀性液体或气体作用下，其结构会逐渐遭到破坏,使强度降低,以致溃裂,这种现象称为环境介质对水泥的侵蚀。1.溶解浸析：遇水氢氧化钙溶解。2.离子交换反应：通过离子交换反应，硬化水泥浆体可能受到如下四种侵蚀形式：（1）生成可溶性盐（2）生成不溶性钙盐（3）镁盐侵蚀（4）形成膨胀性产物第四章气硬性胶凝材料3.4硅酸盐水泥的技术性质和应用3.4.1硅酸盐水泥的技术性质1.密度和表观密度密度在3.1～3.2之间。松散状态时表观密度在900～1300kg/m3之间，紧密状态时可达1400～1700kg/m3。2.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。颗粒愈细，表面积愈大，因而水化较迅速，凝结硬化快，早期强度高，但硬化后体积收缩大。而水泥颗粒过粗，不利于强度的发展。

第四章气硬性胶凝材料3.标准稠度用水量指将水泥净浆调制成标准稠度时所需的水量。标准稠度用水量是作为测定水泥的凝结时间和安定性等所用拌和水量的依据。各种水泥其值在23～31%之间。第四章气硬性胶凝材料

4.凝结时间指从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结分为初凝和终凝。初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间。

水泥全部加入水中开始失去可塑性完全失去可塑性初凝终凝第四章气硬性胶凝材料

水泥的初凝不宜过早，以便有足够的时间完成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等施工操作；国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。水泥的终凝不宜过迟，以使混凝土施工完毕后，尽快达到规定的强度，以利下一步施工的进行，国家标准规定硅酸盐水泥终凝时间≤390min，普通硅酸盐水泥≤10h。第四章气硬性胶凝材料

5.

体积安定性（1）定义：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过中，体积变化是否均匀的性质。（2）引起体积安定性不良的原因：一般是由于熟料所含①游离氧化钙②游离氧化镁③掺入石膏等量过多所致。这些化合物在水化时体积剧烈膨胀,引起水泥体积不均匀变化。国家标准规定，水泥体积安定性用煮沸法检验必须合格。测试方法可以是试饼法和雷氏夹法。当有争议时以雷氏夹法为准。第四章气硬性胶凝材料6.强度测定水泥强度时，水泥和标准砂按1:3的比例混合，加入规定数量的水（水灰比为0.5），经标准试验方法成型，制成40×40×160mm的试件，在标准条件下(温度20±1℃，相对湿度大于90%)养护，进行3d、28d龄期的抗折、抗压强度的测定。根据此强度按国家标准将水泥划分成不同强度等级。并按3d强度值分为普通型和早强型（用R表示）。第四章气硬性胶凝材料7.水化热水泥在凝结硬化过程中放出的热量（化学热）称为水泥的水化热。水化放热对大体积混凝土会有内热外凉的温度裂缝产生,是有害的，对建筑的冬期施工则是有利的。第四章气硬性胶凝材料3.4.2硅酸盐水泥的特点与应用1.凝结硬化快、强度较高用于早期强度要求较高、冬季施工和高强混凝土工程。2.水化热大可用于寒冷地区工程。不适用于大体积混凝土。3.抗干缩性好，耐磨性好不易产生干缩裂缝，可用于路面工程。4.耐腐蚀（水）性差不宜用于与流动淡水或硫酸盐等腐蚀介质接触的工程。5.耐热性差不宜用于有耐热要求的混凝土工程第四章气硬性胶凝材料3.5掺混合材料的硅酸盐水泥

3.5.1混合材的概念

在水泥生产时,所掺入的天然或人工矿物材料,称为混合材料混合材料按其是否可发生化学反应可分为活性混合材和非活性混合材料。非活性混合材料与水泥不能或很少反应生成水化物，在水泥中仅起填充作用。例如石英砂、粘土、石灰岩等。活性混合材料与水泥能生成具有胶凝性的水化物，它可改善水泥的某些性能,提高水泥产量，降低水泥成本，扩大使用范围，还能充分利用工业废渣。这类混合材料常用的有粒化高炉矿渣、火山灰与粉煤灰等。窑灰是从水泥回窑窑尾废气中收集下的粉尘。窑灰的性能介于非活性混合材料和活性混合材料之间。第四章气硬性胶凝材料3.5.2掺混合材料的硅酸盐水泥的种类水泥品种代号混合材掺量(%)强度等级普通硅酸盐水泥P·O≤1532.532.5R42.542.5R52.552.5R矿渣硅酸盐水泥P·S20～7032.532.5R42.542.5R52.552.5R火山灰硅酸盐水泥P·P20～4032.532.5R42.542.5R52.552.5R粉煤灰硅酸盐水泥P·F20～5032.532.5R42.542.5R52.552.5R复合硅酸盐水泥P·C15～5032.532.5R42.542.5R52.552.5R第四章气硬性胶凝材料3.6特种水泥3.7水泥的验收、保管与应用高铝水泥水泥的堆放彩色水泥方砖第四章气硬性胶凝材料3.6特种水泥3.6.1高铝水泥3.6.2快硬水泥3.6.3白色水泥和彩色水泥3.6.4中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥3.6.5道路水泥3.6.6膨胀水泥及自应力水泥第四章气硬性胶凝材料3.6.1高铝水泥

高铝水泥又称矾土水泥。它属于铝酸盐水泥。高铝水泥的强度发展很快，水化放热量基本上与高标号硅酸盐水泥相同，但放热速度极快,高铝水泥有很好的抗硫酸盐性和抗海水腐蚀能力，甚至比抗硫酸盐的硅酸盐水泥还好。具有一定的耐高温性。它适用于紧急抢修工程、严寒的冬季施工、处于海水或其他侵蚀介质作用、耐热混凝土等。由于高铝水泥的长期强度不稳定，一般不宜用作永久性的承重结构工程。第四章气硬性胶凝材料3.6.2快硬水泥

快硬水泥有硅酸盐快硬水泥、硫铝酸盐型快硬水泥和氟铝酸盐型快硬水泥等。快硬硅酸盐水泥的强度等级以3d抗压强度来表示,分为32.5、37.5、42.5三个强度等级。硫铝酸盐快硬水泥系列可分为超早强水泥、快硬高强水泥、无收缩水泥、膨胀水泥、自应力水泥、喷射水泥等。第四章气硬性胶凝材料3.6.3白色水泥和彩色水泥

白色硅酸盐水泥简称白水泥。它与硅酸盐水泥的主要区别在于氧化铁含量少，因而色白。由于水泥中存在氧化铁（Fe2O3）等成分之故。当含量在3～4%时，熟料呈暗灰色；在0.45～0.7%时，带淡绿色；而降低到0.35～0.40%后，略带淡绿，接近白色。白色水泥和彩色水泥主要用于建筑装饰工程。

第四章气硬性胶凝材料3.6.4中热硅酸盐水泥和低热

矿渣硅酸盐水泥

中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥是水化热较低的水泥。降低水泥的水化热和放热速率，主要是选择合理的熟料矿物组成和粉磨细度以及掺入适量的混合材。中热水泥和低热矿渣水泥的初凝不得早于60分钟,终凝不得迟于12小时。中热水泥分42.5级、52.5级两个强度等级。低热矿渣水泥分32.5级、42.5级两个强度等级。

第四章气硬性胶凝材料3.6.5道路水泥

道路水泥分为42.5级、52.5级、62.5级共三个强度等级。其熟料中赋予高强的硅酸三钙、硅酸二钙含量较多,抗裂性较好的铁铝酸四钙含量高(>16.0)。道路水泥早期强度较高，干缩值小，耐磨性好，适用于修筑道路路面、飞机场跑道路面、广场等，也可用于一般土建工程。第四章气硬性胶凝材料3.6.6膨胀水泥及自应力水泥

当水泥自应力值大于或等于2MPa时，称为自应力水泥；当自应力值小于2MPa则称为膨胀水泥我国常用的膨胀水泥品种如下:(1)硅酸盐膨胀水泥；(2)铝酸盐膨胀水泥；(3)硫铝酸盐膨胀水泥；(4)铁铝酸钙膨胀水泥。膨胀水泥适用于补偿混凝土收缩的结构工程，作防渗层或防渗混凝土；填灌构件的接缝及管道接头；结构加固与修补；固结机械底座及地脚螺丝等。自应力水泥适用制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。第四章气硬性胶凝材料3.7水泥的验收、保管与应用

3.7.1废品与不合格品3.7.2水泥的验收

3.7.3水泥的保管

3.7.4水泥的选用第四章气硬性胶凝材料3.7.1废品与不合格品废品

水泥中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合国家标准规定的均视为废品。不合格品

水泥出厂后，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于规定时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产单位名称和出厂编号不全的也属于不合格品。第四章气硬性胶凝材料3.7.2水泥的验收

以水泥厂同编号水泥的检验报告为验收依据时,在发货前或交货时买方卖方在同编号水泥中抽取试样，双方共同签封后保存三个月；或委托卖方在同编号水泥中抽取试样，签封后保存三个月。在三个月内，买方对水泥质量有疑问时则买卖双方应将签封的试样送省级或省级以上国家认可的水泥质量监督检验机构进行仲裁检验。第四章气硬性胶凝材料3.7.3水泥的保管

泥袋应清楚标明：产品名称，代号，净含量，强度等级，生产许可证编号，生产单位名称和地址，出厂编号，执行标准号，包装年月日。掺火山灰质混合材料的火山灰水泥还应标上“掺火山灰”的字样。硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥印刷采用红色,矿渣水泥的印刷采用绿色；火山灰和粉煤灰水泥采用黑色。散装水泥应提交与袋装水泥标志相同内容的卡片。在运输和储存过程中，应防湿防潮，以免报废。并应分品种、分等级、分出厂日期进行堆放。水泥储存期为三个月，超过三个月，使用前必须重新测定强度。第四章气硬性胶凝材料3.7.4水泥的选用

使用水泥时，应根据建筑物的特点及所处部位选择合适的品种。常用水泥品种的选用可参考本书。第四章气硬性胶凝材料试验一水泥试验（一）一．水泥标准稠度用水量测定试验目的：测定水泥净浆达到标准稠度的用水量作为水泥凝结时间、安定性实验用水量之标准。试验步骤：