水泥和稳定土PPT.ppt

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1、 第二章第二章 石灰、水泥和稳定土石灰、水泥和稳定土本章重点：本章重点：讲述硅酸盐水泥熟料的矿物组成、凝结硬化机理和技术性质。本章要求：本章要求：要求学生应掌握石灰消化硬化过程，质量检验评定方法；重点掌握硅酸盐水泥熟料各矿物成分特性、凝结硬化机理和技术性质的检验测定方法以及特性和应用。何谓胶凝材料？何谓胶凝材料？在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料胶结成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。何谓稳定土？何谓稳定土？在粉碎的或原来松散的土中，掺入足量的石灰、水泥、工业废渣及其它材料后，经拌和、压实及养生后，得到的具有较高后期强度，整体性较好的材料称为稳定土。胶凝材料胶凝材料有

2、机胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料按化学成分分按化学成分分按硬化条件分按硬化条件分（石灰、石膏、菱苦土、水玻璃）（各种水泥）（各种沥青和树脂）气硬性胶凝气硬性胶凝材料只能在空气材料只能在空气中硬化，保持或中硬化，保持或继续提高强度。继续提高强度。水硬性胶凝材水硬性胶凝材料不仅能在空气中料不仅能在空气中硬化，而且能更好硬化，而且能更好地在水中进行硬化地在水中进行硬化保持并继续提高强保持并继续提高强度。度。一、石灰的生产工艺概述一、石灰的生产工艺概述将主要成分为碳酸钙和碳酸镁的岩石经高温煅烧（加热至900以上），逸出CO2气体，得

3、到白色或灰白色的块状材料即为生石灰。化学反应式：CaCO3 CaO+CO2第一节第一节 石石 灰灰根据成品加工方法的不同，石灰可分为：（1）块状生石灰：主要成分为CaO；（2）生石灰粉：是块状生石灰磨细所得到的粉末，主要成分为CaO；（3）消石灰（熟石灰）：在生石灰中加入适量水而得到的粉状物质，主要成分为Ca(OH)2；（4）石灰浆：在生石灰中加入多量水而得到的可塑性浆体物质，主要成分为Ca(OH)2。二、石灰的消化和硬化二、石灰的消化和硬化1、石灰的消化生石灰在使用前加水消解的过程称为消化。消化后的石灰称为熟石灰。化学反应式：石灰的硬化过程包括干燥硬化过程和碳酸化两部分1）石灰浆的干燥硬化石

4、灰浆中的水逐渐蒸发，氢氧化钙从中结晶析出，强度也随之提高。反应式为：2）硬化石灰浆的碳化氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶体。反应式为：Ca(OH)2+CO2+H2O CaCO3+(n+1)H2OCaO+H2O Ca(HO)2+热量Ca(OH)2+n H2O Ca(OH)2 n H2O2、石灰的硬化三、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1、技术要求、技术要求1）有效氧化钙和氧化镁含量石灰中活性氧化钙和氧化镁的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。我国现行行业标准公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ 05794）规定，有效氧化钙含量用中和

5、滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。2）生石灰产浆量和未消化残渣含量石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。3）二氧化碳含量CO2含量越高，表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO+MgO）含量相对降低，导致石灰的胶结性能下降。4）消石灰游离水含量游离水含量影响石灰的使用质量，因此对消石灰的游离水含量需加以限制。5）细度细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准规定的试验方法是：称取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百分率。2、技术标准、技术标准建筑石灰按现行标准建筑

6、生石灰（JC/T 47992）、建筑生石灰粉（JC/T 48092）和建筑消石灰粉（JC/T 48192）的规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类，见表2.1。钙质石灰和镁质石灰分类界限钙质石灰和镁质石灰分类界限 表2.11）生石灰技术标准见书P33。交通土建高职高专统编教材道路建筑材料姜志青主编，人民交通出版社出版。2）生石灰粉技术标准见书P33。交通土建高职高专统编教材道路建筑材料姜志青主编，人民交通出版社出版。3）消石灰粉技术标准见书P33。交通土建高职高专统编教材道路建筑材料姜志青主编，人民交通出版社出版。455镁质石灰455钙质石灰消石灰粉生石灰粉生石灰 品种 氧化镁含量（

7、%）类别四、石灰的应用和储存四、石灰的应用和储存1、石灰的应用（1）石灰砂浆。石灰砂浆主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等装饰工程。（2）加固软土地基。（3）石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，用于道路工程的垫层。（4）在道路工程中广泛用于路面基层；在桥梁工程中广泛用于污工砌体。2、石灰的储存（1）储存于干燥仓库内，采取严格防水措施。（2）将其消解成石灰浆，使表面隔绝空气，以防碳化。第二节第二节 水水 泥泥 水泥是一种水硬性胶凝材料，也是建筑工程中用量最大的建筑材料之一。道路和桥梁工程中通常应用的水泥有：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和

8、复合硅酸盐水泥等六大通用水泥。目前在道路建筑工程中以硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥为主。一、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料，05%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号PI；掺加石灰石或粒化高炉矿渣混合材料（不超过水泥质量的5%）称II型硅酸盐水泥，代号PII。（一）硅酸盐水泥生产工艺概述（一）硅酸盐水泥生产工艺概述1、硅酸盐水泥生产原料生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质原料和粘土质原料。2、硅酸盐水泥生产工艺概述硅酸盐水泥生产流程见示意图2.1。（二）硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成

9、（二）硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成1、硅酸盐水泥的矿物组成硅酸盐水泥的主要化学成分是氧化钙、氧化硅、氧化铝和氧化铁。硅酸盐水泥熟料中的主要矿物化学组成是硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF）。2、水泥熟料主要矿物组成的性质1）硅酸三钙是硅酸盐水泥中最主要的矿物组成成分，其含量通常在50%左右。硅酸三钙水化速度较快，水化热高，早期强度高，28d强度可达一年强度的70%80%。2）硅酸二钙在硅酸盐水泥中的含量约为10%40%，亦为主要矿物组成成分。遇水反应较慢，水化热很低，早期强度较低而后期强度高。3）铝酸三钙在硅酸盐水泥中含量通常在15%以下。遇水反

10、应较快，水化热较高。4）铁铝酸四钙在硅酸盐水泥中含量通常为5%15%。遇水反应较快，水化热较高，强度较低，耐化学侵蚀性好，干缩性小。硅酸盐水泥熟料矿物组成与特性硅酸盐水泥熟料矿物组成与特性 表2.3矿物组成硅酸三钙（C3S）硅酸二钙（C2S）铝酸三钙（C3A）铁铝酸四钙（C4AF）与水反应速度中慢快中水化热中低高中对强度的作用早期良差良良后期良优中中耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小3、水泥熟料主要矿物组成的性质比较硅酸盐水泥熟料矿物组成的主要特性见表2.3。（三）硅酸盐水泥的凝结和硬化（三）硅酸盐水泥的凝结和硬化 1、水泥的水化作用2、硅酸盐水泥的凝结和硬化（1）初始反应期；（2）诱导期；（3

11、）凝结期；（4）硬化期硅酸盐水泥的凝结和硬化过程见示意图（四）硅酸盐水泥的技术性质和技术标准（四）硅酸盐水泥的技术性质和技术标准1、技术性质按照我国现行国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB1751999）规定，硅酸盐水泥的技术性质包括下列项目。1）化学性质（1）氧化镁含量我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB1751999）规定，水泥中氧化镁含量不宜超过5.0%。（2）三氧化硫含量我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB1751999）规定，水泥中三氧化硫含量不得超过3.5%。（3）烧失量我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB1751999）规定，I型硅酸盐水泥的烧失量不得

12、大于3.0%；II型硅酸盐水泥的烧失量不得大于3.5%；普通硅酸盐水泥的烧失量不得大于5.0%。（4）不溶物我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB1751999）规定，I型硅酸盐水泥的不溶物不得超过0.75%；II型硅酸盐水泥的不溶物不得超过1.5%。2）物理性质）物理性质（1）细度 水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度。细度愈细，水泥与水起反应的面积愈大，水化愈充分，水化速度愈快。水泥细度有两种表示方法，即：筛析法 以80m方孔筛上的筛余量百分率表示。我国现行行业标准公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E302005）规定，采用负压筛法测定为准。比表面积法 我国现行标准硅酸盐水泥、普通

13、硅酸盐水泥（GB 1751999）规定，采用勃氏透气法测定。（2）水泥净浆标准稠度 我国行业标准公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E30 T05052005）规定，水泥净浆标准稠度的标准测定方法为试杆筛法。（3）凝结时间 水泥的凝结时间对水泥混凝土的施工有重要意义。初凝时间太短，将影响混凝土拌和料的运输和浇灌；终凝时间过长，则影响混凝土工程的施工进度。我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB 1751999）规定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h；普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。（4）体积安定性水泥体积安定性是反映水泥

14、浆在凝结、硬化过程中，体积膨胀变形的均匀程度。水泥体积安定性不良，影响工程质量。按我国现行行业标准公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E302005）规定，检验水泥体积安定性的标准为雷氏法，目前以试饼法代用。（5）强度强度是水泥技术要求中最基本的指标，也是水泥的重要技术性质之一。按我国现行行业标准公路工程水泥及水泥混凝土试验规程（JTG E302005）规定，用水泥胶砂强度法作为水泥强度的标准检验方法。水泥的强度等级，在规定各龄期的抗压强度和抗折强度均符合某一强度等级的最低强度值要求时，以28d抗压强度值（MPa）作为强度等级。硅酸盐水泥的强度指标硅酸盐水泥的强度指标品种强度等级抗压强度

15、（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.02、技术标准、技术标准硅酸盐水泥的技术标准，按我国现行标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（GB 1751999）的有关规定列表。硅酸盐水泥的技术标准硅酸盐水泥的技术标准技术标准细度比表面积(m2/kg)凝结时间(min)安定性(沸煮法)抗压强度(MPa)不溶物(%)水泥中MgO(%)水泥中SO3(%)烧失量(%)水泥中碱含

16、量(%)初凝终凝I型II型I型II型指标30045390必须合格见表50.751.55.03.53.03.50.60试验方法GB/T8074GB/T-1346GB/T750GB/T17671-99GB/T176（六）普通硅酸盐水泥（六）普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料，6%15%混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，代号P0。普通普通硅酸盐水泥的技术指标硅酸盐水泥的技术指标技术性能细度(80m方孔筛)的筛余量(%)凝结时间安定性(沸煮法)强度(MPa)水泥中MgO(%)水泥中SO3(%)烧失量(%)碱含量(%)初凝(min)终凝(h)指标104510必须合格见表85.03.55.00.60试验方法GB/T1345GB/T1346GB/T1346GB/T750GB/T17671GB/T176普通普通硅酸盐水泥各龄期强度指标硅酸盐水泥各龄期强度指标品种强度等级抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)3d28d3d28d普通硅酸盐水泥32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54