土木工程材料2.ppt
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1、1,1,土木工程材料 The materials of Ciliv Engineering,土木工程系 结构工程教研室中心,第二章 无机胶凝材料 授课教师: 姚 运,土木工程系结构工程教研室,1,2,无机胶凝材料,土木工程系结构工程教研室,胶凝材料 胶凝材料是指经过一系列物理化学变化,能将散粒材料或块状材 料粘结成整体的材料。 无机胶凝材料 气硬性无机胶凝材料 材料只能在空气中硬化,不能在水中硬化。例如石灰、石膏等。 水硬性无机胶凝材料 材料不仅能在空气硬化,也能在水中硬化。例如水泥。 有机胶凝材料-沥青、树脂,1,3,石 灰,土木工程系结构工程教研室,石灰的生产与种类 生产 石灰石(CaCO
2、3)-900-1000度-生石灰(CaO) 种类 欠火灰-降低石灰的利用率 正火灰 过火灰-过火灰的水化在正火灰水化之后进行的。,1,4,石 灰,土木工程系结构工程教研室,来源 块状石灰-CaO 消石灰-Ca(OH)2 石灰膏 石灰粉 石灰水化与硬化 水化 CaO+H2O-Ca(OH)2 水化特点 反应过程中放热量大。 体积大大膨胀-2.5倍 实际需水量大-大于两倍的需水量,1,5,石 灰,土木工程系结构工程教研室,特性 可塑性好、保水性好 硬化时体积收缩大、强度低、耐水性差 碳化硬化过程缓慢-Ca(OH)2+H2O+CO2-CaCO3 应用 由于石灰保水性好,吸湿性好,能与水泥、砂浆混合使用
3、。 石灰收缩大,不能单独使用。 石灰耐水性差,不能用于潮湿环境。 用于拌制石灰土(石灰、粘土)和三合土(石灰、粘土、砂石)。,1,6,石 灰,土木工程系结构工程教研室,工程实例:某工地急需配制石灰砂浆,当时就立即购 买生石灰,并马上加水配制石灰膏,再配制石灰砂浆。 使用数日后,石灰砂浆表面出现众多凸出的膨胀性裂缝。 分析引起该建筑质量的原因。,分析:制作石灰浆需要陈伏两周以上,主要是消除过火 灰的影响,而在该工程中由于没有达到规定的陈伏时间, 过火灰水化膨胀引起墙体表面开裂。,1,7,石 膏,土木工程系结构工程教研室,石膏的生产 石膏矿(CaSO4.2H2O)-107170-建筑石膏(CaSO
4、4.0.5H2O) 建筑石膏(温度为107170) 高强石膏 (蒸压条件) 石膏的水化 CaSO4.0.5H2O+1.5H2O-CaSO4.2H2O 石膏的硬化 CaSO4.2H2O失水结晶,1,8,石 膏,土木工程系结构工程教研室,石膏的特性 凝结硬化快 硬化时体积微膨胀 孔隙率较大、强度较低 吸水吸湿性强 防火性能好 耐水性和抗冻性差 隔热吸声性能好,1,9,石 膏,土木工程系结构工程教研室,工程实例:石膏粉拌水为一桶石膏浆,用以在光滑的 天花板上直接粘贴,石膏饰条前后半个小时完工。几天 后最后粘贴的两条石膏饰条突然坠落。,分析:由于石膏凝结较快,施工时间较长,超过了石膏 的初凝时间,石膏
5、的凝结能力得到较大的降低,因此石 膏饰条坠落。,1,10,硅酸盐水泥,土木工程系结构工程教研室,硅酸盐水泥的分类 按化学组成分类 硅酸盐水泥 硫酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 铁铝酸盐水泥 按用途分类 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥 道路水泥、大坝水泥,1,11,硅酸盐水泥,土木工程系结构工程教研室,硅酸盐水泥的生产与矿物组成 硅酸盐水泥是将硅酸盐水泥熟料与0-5%的石灰石或粒化高炉矿渣, 再与适量的石膏共同磨细得到的水硬性胶材。 硅酸盐水泥的生产,石灰石 粘土 铁矿粉,按比例磨细 得到生料,1450高温煅烧 水泥熟料,加入0-5%的 石灰石或高炉矿
6、渣,加入适量石膏,磨细得到 水泥,1,12,硅酸盐水泥,土木工程系结构工程教研室,水泥窑的形式 立窑-制成的水泥质量部好,出厂的水泥必须检验,建水泥厂 成本低。 回转窑-制成额水泥质量可靠,建厂成本高。,1,13,硅酸盐水泥的矿物组成,土木工程系结构工程教研室,矿物组成 C3S 3CaO.SiO2 硅酸三钙 37%-60% C2S 2CaO.SiO2 硅酸二钙 15%-37% C3A 3CaO.Al2O3 铝酸三钙 7%-15% C4AF 4CaO.Al2O3.Fe2O3 铁铝酸四钙 10%-18% 单矿物水化的特性,1,14,硅酸盐水泥的水化与硬化,土木工程系结构工程教研室,水化 C3S+H
7、2O-C-S-H+3CH 水化硅酸钙 C2S+H2O-C-S-H+CH 水化硅酸钙 C3A+H2O-C3AH6 水化铝酸三钙 C4AF+H2O-C3AH6+C-F-H 水化铁酸钙 C3AH6+CaSO4+H2O-AFt 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O 钙矾石 硬化 水泥加水拌合后,成为可塑的水泥浆,水泥浆逐渐变稠失去塑性, 但尚不具有强度的过程,成为水泥的“凝结”。随后产生明显的强 度并逐渐发展而成为坚强的人造石-水泥石,这一过程为水泥的“ 硬化”。,1,15,硅酸盐水泥的水化与硬化,土木工程系结构工程教研室,水泥水化的影响因素 矿物组成-C3AC4AFC3SC2S 水泥的细度
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