道路建筑材料第二章石灰和水泥.ppt
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1、第二章 石灰和水泥知知识识教教学学点点和和学学习习要要求求l 知识教学点知识教学点石灰石灰(石灰的生产与分类、消化和硬化过程、技术要求和技术标准、石灰的应用和储存)硅酸盐水泥硅酸盐水泥(定义与生产,熟料矿物组成及特性,水泥的水化、凝结硬化,水泥的主要技术性质及技术标准及硅酸盐水泥的腐蚀与防止)掺混合材料水泥掺混合材料水泥其他品种水泥其他品种水泥l学习要求学习要求了解石灰的种类,掌握石灰水化硬化机理石灰水化硬化机理,熟悉石灰的技术要求、技术标准及应用和储存。了解硅酸盐水泥生产工艺及腐蚀及防止的技术措施,重点掌握硅酸盐水重点掌握硅酸盐水泥的矿物组成及其特性泥的矿物组成及其特性,掌握硅酸盐水泥主要技
2、术指标及标准。熟悉水泥混合材的主要种类,重点掌握混合材对水泥性能的作用和影响混合材对水泥性能的作用和影响机理机理,掌握掺混合材硅酸盐水泥主要技术性质及应用范围等。了解其他品种水泥的生产及性能特点。1、胶凝材料(结合料)定义、胶凝材料(结合料)定义:物理化学作用物理化学作用(能胶结其它物料)(能胶结其它物料)坚强固体坚强固体塑性浆体塑性浆体散粒状材料散粒状材料(砂、石砂、石)块状材料块状材料(砖、石块砖、石块)第二章 石灰和水泥 2、胶凝材料分类、胶凝材料分类 有机有机 气硬性气硬性只能在空气中硬化,保持并继续提高强度只能在空气中硬化,保持并继续提高强度。无机无机 水硬性水硬性不仅能在空气中硬化
3、,而且能更好的在水中不仅能在空气中硬化,而且能更好的在水中 硬化,保持并继续提高强度。硬化,保持并继续提高强度。分类的意义:分类的意义:气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料 耐水性差,只能用于干燥环境。耐水性差,只能用于干燥环境。水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料 耐水性好,可用于潮湿环境。耐水性好,可用于潮湿环境。第一节第一节 石石 灰灰 石石 灰灰 吟吟(明)于谦(明)于谦 千锤万凿出深山千锤万凿出深山,烈火焚烧若等闲。烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间。第一节 石灰一、原料、生产及分类一、原料、生产及分类原料原料 含碳酸钙质矿石(石灰石,白垩,白云质石灰石)
4、,电石含碳酸钙质矿石(石灰石,白垩,白云质石灰石),电石渣。成分:渣。成分:CaCO3,MgCO3(little),粘土,粘土(8%)生产生产 分类分类 加工工艺加工工艺MgO的含量的含量 钙质和镁质钙质和镁质煅烧温度和煅烧时间煅烧温度和煅烧时间CaCO3 CaO CO2 10001200oC块状生石灰块状生石灰生石灰粉生石灰粉粉磨粉磨+H2O消石灰粉消石灰粉石灰膏石灰膏欠火石灰:欠火石灰:未烧透的内核,利用率低未烧透的内核,利用率低过火石灰:过火石灰:内部结构致密,鼓包、隆起、开裂等内部结构致密,鼓包、隆起、开裂等正火石灰正火石灰(1)石灰的消化)石灰的消化二、石灰的消化与硬化二、石灰的消化
5、与硬化CaO+H2O Ca(OH)2+64.9kJ+(1.52)V 粉状粉状消石灰:只用少量水消石灰:只用少量水(约约70)(理论值为理论值为 32.1%)浆状浆状石灰浆:加过量水石灰浆:加过量水(2.53倍倍)石灰在消解的期间应石灰在消解的期间应严格控制严格控制加水量加水量和和加水速加水速度度,防止出现,防止出现“过烧过烧”或或“过冷过冷”现象。现象。“陈伏陈伏”两星期两星期(2)石灰的硬化)石灰的硬化晶体交错生长干燥(空气中)CO2+H2O(空气中)石灰石灰浆体浆体硬化硬化浆体浆体Ca(OH)2结晶析出结晶析出 CaCO3结晶析出结晶析出结晶作用结晶作用与与碳化作用碳化作用二、石灰的消化与
6、硬化二、石灰的消化与硬化请观察图中请观察图中A、B两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别,并讨论其成因。两种已经硬化的石灰砂浆产生的裂纹有何差别,并讨论其成因。石灰砂浆石灰砂浆A为为凸出放射性裂纹凸出放射性裂纹,这是由于石灰浆的陈伏时间不足,致使其中部分,这是由于石灰浆的陈伏时间不足,致使其中部分过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化,导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成过火石灰在石浆砂浆制作时尚未水化,导致在硬化的石灰砂浆中继续水化成Ca(OH)2,产生体积膨胀,从而形成的膨胀性裂纹。,产生体积膨胀,从而形成的膨胀性裂纹。石灰砂浆石灰砂浆B为为网状干缩性裂纹网状干缩性裂纹,是因石灰砂浆在硬化过程中干
7、燥收缩所致。尤其,是因石灰砂浆在硬化过程中干燥收缩所致。尤其是水灰比过大,石灰过多,易产生此类裂纹。是水灰比过大,石灰过多,易产生此类裂纹。石灰砂浆石灰砂浆A石灰砂浆石灰砂浆B三、石灰的技术要求和技术标准三、石灰的技术要求和技术标准产品品建筑生石灰建筑生石灰(JC/T 479-1992)建筑生石灰粉建筑生石灰粉(JC/T 480-1992)建筑消石灰粉建筑消石灰粉(JC/T 481-1992)质量量评定定指指标有效有效CaO和和MgO含量含量CO2含量含量游离水含量游离水含量产浆量量细度度未消化残渣含量未消化残渣含量/体体积安定性安定性优等品优等品、一等品和合格品、一等品和合格品四、石灰的应用
8、与储存四、石灰的应用与储存原料原料 石灰砂浆和石灰水泥砂浆加固软土地基石灰土和三合土石灰稳定土和石灰粉煤灰稳定土储存储存防水防碳化 石灰石石灰石 CaCO3生石灰生石灰 CaO熟石灰熟石灰 Ca(OH)2+水水成品成品 Ca(OH)2 CaCO3煅烧煅烧熟化熟化碳化碳化结晶结晶复复习习干燥干燥第二节第二节 水水 泥泥1.水泥的定义 国外称硅酸盐水泥为波特兰水泥(Portland Cement)2.水泥的分类 (1)水泥按用途和性能分类 分 类 品 种通用水泥通用水泥硅酸硅酸盐水泥、水泥、普通水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥专用水
9、泥用水泥道路水泥道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥、油井水泥特种水泥特种水泥高铝水泥、快硬硅酸快硬硅酸盐水泥水泥、膨膨胀水泥、自水泥、自应力水泥力水泥、白色硅酸盐水泥2.1 硅酸盐水泥的定义2.2 硅酸盐水泥的生产及成分2.3 硅酸盐水泥的水化、凝结硬化2.4 硅酸盐水泥的技术性质与技术标准2.5 硅酸盐水泥的腐蚀与防止第二节第二节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 2.1 硅酸盐水泥的定义与代号定定义分分类 硅酸硅酸盐 水水 泥泥普通水泥普通水泥 矿渣水泥渣水泥 火山灰火山灰 水水 泥泥 粉煤灰粉煤灰 水水 泥泥复合水泥复合水泥 I 型混合材料 0%5%且且20%混合材料 A 型20%且且50%粒化
10、高炉矿渣 20%且且40%火山灰质 混合材料 20%且且40%粉煤灰 20%且且50%两种或两种以上规定的混合材料 II 型混合材料 5%B 型50%且且70%粒化高炉矿渣 P I PO(ordinary portland cement)PS(portland bl-astfurnace slag cement)PP(portland pozzolane cement)PF(portland flyash cement)PC(composite portland cement)PII混混合合材材料料含含量量代代号号第二节第二节 硅酸盐水泥硅酸盐水泥+通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥GB175-20
11、072.2 硅酸盐水泥的生产及成分两两 磨磨 一一 烧烧硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥熟料的主要矿物名称、代号及含量硅酸盐水泥熟料的特性 矿 物 名 称 化 学 式 代 号 含 量硅酸三硅酸三钙 3CaOSiO2 C3S 37%60%硅酸二硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S 15%37%铝酸三酸三钙 3CaOAl2O3 C3A 7%15%铁铝酸四酸四钙4CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF 10%18%游离氧化钙、氧化镁F-CaO、f-MgO 少量碱Na2O+0.658K2O 少量 名 称 硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙铁铝酸四钙凝凝结硬化速度硬化速度 快 慢 最 快 快 28d水化水化热 多
12、少 最 多 中 强 度度早期高,强度增长率较大早期低,后期高早期较高,后期低中 耐化学腐耐化学腐蚀 中 良 差 优Addition of waterStart of hydrationSettingHardening2.3 硅酸盐水泥的水化、凝结硬化 1、硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化2.3 硅酸盐水泥的水化、凝结硬化 1.硅酸盐水泥的水化 混合材料少混合材料少,主要为熟料矿物和石膏的水化主要为熟料矿物和石膏的水化熟料矿物+石膏+石膏耗尽时石膏耗尽时C-S-H 水化硅酸钙凝胶水化硅酸钙凝胶CH Crystal 氢氧化钙晶体氢氧化钙晶体 电镜下的水泥水化产物图电镜下的水泥水化产物图 水泥浆扫描
13、电镜照片(水泥浆扫描电镜照片(7d7d龄期龄期)C-S-H钙矾石钙矾石水化反应的基本特点水化反应的基本特点反应是需水的。反应是需水的。水泥应用时必须提供足够水分。水泥应用时必须提供足够水分。反应是放热的。反应是放热的。水泥应用时必须注意温度应力。水泥应用时必须注意温度应力。温度越高,反应越快。温度越高,反应越快。水泥应用时必须注意季节的影响。水泥应用时必须注意季节的影响。反应自水泥颗粒表面开始,由表及里。反应自水泥颗粒表面开始,由表及里。反应需要时间,水泥应足够细。反应需要时间,水泥应足够细。初始反应期初始反应期 诱导期诱导期 凝结期凝结期 硬化期硬化期 2.3 硅酸盐水泥的水化、凝结硬化 2
14、.硅酸盐水泥的凝结硬化水泥的凝结水泥的凝结:水泥加水拌和最初形成具有可塑性的浆体,然后逐渐变稠失:水泥加水拌和最初形成具有可塑性的浆体,然后逐渐变稠失 去可塑性的过程称为凝结。去可塑性的过程称为凝结。水泥的硬化水泥的硬化:水泥失去可塑性后强度逐渐提高并变成具有一定强度的固体水泥失去可塑性后强度逐渐提高并变成具有一定强度的固体 水泥石的过程称为硬化。水泥石的过程称为硬化。水泥的凝结硬化过程分为四个阶段:水泥的凝结硬化过程分为四个阶段:凝结硬化的影响因素凝结硬化的影响因素细度:细度细,硬化快,但干燥收缩大细度:细度细,硬化快,但干燥收缩大温度:温度高,硬化快温度:温度高,硬化快湿度:湿度高,硬化快
15、湿度:湿度高,硬化快养护时间:养护是温度、湿度的保证养护时间:养护是温度、湿度的保证水泥矿物组成水泥矿物组成加水量:提供水化用水,决定颗粒间距加水量:提供水化用水,决定颗粒间距 项 目目 硅酸硅酸盐水泥水泥普通水泥PO 矿渣水泥 PS火山灰水泥 PP粉煤灰水泥 PF复合水泥PC PP 细 度度比表面比表面积300m2/kg 0.08mm方孔筛筛余量10%凝凝结时间初凝初凝45min终凝凝6.5h10h体体积安定安定性性CaO 沸煮法必沸煮法必须合格合格(若若试饼法与雷氏法法与雷氏法发生争生争议,以雷氏法以雷氏法为准准)MgO 5%6%SO33.5%PS 4%;其余3.5%不溶物不溶物0.75%
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