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1、胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个具有一定强度整体的材料。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料石灰、石膏、水玻璃通称为“水 泥”第1页/共50页无机胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，继续保持或增长其强度。如各种水泥。第2页/共50页第二节 硅酸盐水泥第3页/共50页水
2、泥的特点和适用范围水泥的特点水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。第4页/共50页水泥的分类按性能和用途分水泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等第5页/共50页水泥的分类按主要水硬性物质分水泥种类水泥种类主要水硬性物质主要水硬性物质
3、主主 要要 品品 种种硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸钙硅酸钙通用水泥、专用水泥和特性水泥等通用水泥、专用水泥和特性水泥等铝酸盐水泥铝酸盐水泥铝酸钙铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙无水硫铝酸钙硅酸二钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等酸
4、盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥等以潜在水硬性以潜在水硬性材料以及其他材料以及其他活性材料为主活性材料为主要组分的水泥要组分的水泥活性二氧化硅活性二氧化硅活性氧化铝活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等低热钢渣矿渣水泥等第6页/共50页硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧两磨一烧”工艺工艺生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种；硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。一、硅酸盐水泥石灰石粘 土铁
5、矿粉生 料石 膏硅酸盐水泥混合材料熟 料按比例混合磨细13501450煅烧磨细第7页/共50页熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙铝酸三钙硅酸三钙2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化学式及简写第8页/共50页水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。矿物名称矿物名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙含量范围含量范围（质量）（质量）376015377151018水化反水化反应速度应速度快快慢慢最快最快快快强强 度度高
6、高早期低，早期低，后期高后期高低低低（含量多时对低（含量多时对抗折强度有利）抗折强度有利）水水 化化 热热较高较高低低最高最高中中第9页/共50页硅酸盐水泥的凝结和硬化A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒水泥石的结构水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。第10页/共50页硅酸盐水泥的技术要求与性质1.密度、堆积密度和各成分含量建筑性能建筑性
7、能质质 量量 标标 准准密度，密度，kg/mkg/m3 33100310032003200堆积密度，堆积密度，kg/mkg/m3 31300130016001600不溶物不溶物型：不溶物不得超过型：不溶物不得超过0.750.75；型：不溶物不得超型：不溶物不得超 过过1.501.50烧失量烧失量型：烧失量不得大于型：烧失量不得大于3.03.0；型：烧失量不得大于型：烧失量不得大于 3.53.5氧化镁氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过水泥中氧化镁含量不宜超过5.05.0。如果水泥经压蒸法。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6.06.0
8、三氧化硫三氧化硫3.53.5碱含量碱含量水泥中碱含量按水泥中碱含量按NaNa2 2O O0.658K0.658K2 2O O计算值来表示。若使用计算值来表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于得大于0.600.60或由供需双方商定或由供需双方商定(注：表中百分数均为质量百分数。)第11页/共50页2.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。国家标准中规定，水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。硅酸盐水泥的技术要求与性质第12页/
9、共50页3.凝结时间凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。国家标准GB1751999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。硅酸盐水泥的技术要求与性质第13页/共50页4.体积安定性体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。水泥安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙（fCaO），或含有过量的游离氧化镁（fMgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。国家标准GB1751999规定，硅酸盐水泥的安定性
10、用沸煮法检验必须合格。体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。硅酸盐水泥的技术要求与性质第14页/共50页根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。见表的 规定。强度等级强度等级抗压强度，抗压强度，MPa抗折强度，抗折强度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0（注：R型为早强型，主要是3d
11、强度较高。）硅酸盐水泥的技术要求与性质第15页/共50页二 掺混合材料的硅酸盐水泥第16页/共50页混合材料及其分类混合材料的概念所谓混合材料就是为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时掺入的天然或人工矿物质材料。分为活性混合材料和非活性混合材料两大类。非活性混合材料 不具有活性或活性很低的人工或天然的矿物材料。第17页/共50页混合材料及其分类活性混合材料 混合材料磨成细粉，与碳或石灰和石膏拌合在一起，加水后在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在潮湿空气中硬化，也能在水中硬化的混合材料。粒化高炉矿渣；粉煤灰；火山灰质混合材料第18页/共50页1、普通硅酸盐水泥（代号PO）定义硅酸盐水
12、泥熟料61的混合材料适量石膏技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）相同点 MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。不同点细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%；终凝时间：不迟于10h；烧失量：不得大于5.0%。第19页/共50页2、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥定义熟料 适量石膏20%70%粒化高炉矿渣20%40%粉煤灰20%50%火山灰混合材矿渣水泥（PS）粉煤灰水泥（PF）火山灰水泥（PP）磨细磨细磨细第20页/共50页3、复合硅酸盐水泥 复合硅酸盐水泥(PC)在硅酸盐水泥熟料中，加入两种或两种以上的混合材料(掺量在15%50%)。适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。与硅酸盐水
13、泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与普通水泥的强度要求相同。但是复合水泥 性能受所用混合材性能影响，使用时应针对工程的性质加以选用。第21页/共50页三 白色硅酸盐水泥第22页/共50页由白色硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥（简称白水泥）。磨制水泥时，允许加入不超过水泥质量5%的石灰石或窑灰作为外加物。第23页/共50页硅酸盐水泥通常呈灰黑色，主要是由熟料中氧化铁的含量所引起的，随着氧化铁含量的高低，水泥熟料的颜色就发生变化，白色硅酸盐水泥的生产工艺与硅酸盐水泥相似，其区别在于降低熟料中氧化铁的含量。
14、此外对于其他着色氧化物的含量也要加以控制。第24页/共50页水泥熟料中氧化铁含量与水泥熟料颜色的关系 水泥熟料中水泥熟料中Fe2O3含量含量（%）340.450.700.350.45 熟料颜色熟料颜色暗灰色暗灰色淡绿色淡绿色白色（略白色（略带淡绿色）带淡绿色）第25页/共50页白色硅酸盐水泥物理化学指标（GB2015）项目项目熟料中熟料中氧化镁氧化镁含量含量（%）水泥中水泥中三氧化三氧化硫含量硫含量（%）细度细度(0.080mm方孔方孔筛筛筛筛)(%)安定性安定性（沸煮（沸煮法）法）凝结时间凝结时间 初凝初凝时间时间(min)终凝终凝时间时间(h)指标指标4.53.510合格合格4512第26
15、页/共50页白水泥的强度等级 强度等强度等级级 抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d7d28d3d7d28d32.514.020.532.52.53.55.542.518.026.542.53.54.56.552.523.033.552.54.05.57.062.528.042.062.55.06.08.0第27页/共50页白水泥白度等级 等级特级一级二级三级白度（）86848075 第28页/共50页白水泥产品等级 白水泥产品等级白水泥产品等级白度等级白度等级白水泥强度等级白水泥强度等级优等品优等品特级特级62.5、52.5一等品一等品一级一级52.5、42.5二级二级5
16、2.5、42.5合格品合格品二级二级42.5、32.5三级三级32.5第29页/共50页（1）直接法生产直接法是指在白水泥生料中加入着色物质，煅烧成彩色水泥熟料，然后再加适量石膏磨细制成彩色水泥。着色物质为金属氧化物或氢氧化物。四、彩色水泥第30页/共50页（2）混合法混合法是指白色硅酸盐水泥或普通水泥在粉磨时（或现场使用时）将彩色颜料掺入，混匀成为彩色水泥。制造红、褐、黑色较深的彩色水泥，一般用硅酸盐水泥熟料；浅色的彩色水泥用白色硅酸盐水泥熟料。四、彩色水泥第31页/共50页（1）配制彩色水泥浆（2）配制彩色水泥砂浆（3）配制彩色混凝土（4）制造各种彩色水磨石、人造大理石等 装饰水泥的应用第
17、32页/共50页第三节 装饰混凝土与装饰砂浆第33页/共50页一、普通混凝土基本知识混凝土 由胶凝材料、细骨料、粗骨料、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过胶凝材料凝结硬化后，形成具有一定强度和耐久性的人造石材。普通混凝土 由水泥、砂、石子、水以及必要时掺入的化学外加剂组成，经过水泥凝结硬化后形成的、干体积密度为20002800kg/m3，具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。三峡工程钢筋混凝土重力坝三峡工程钢筋混凝土重力坝第34页/共50页1、混凝土的分类按体积密度分重混凝土 02500kg/m3。普通混凝土 0 19502500kg/m3。轻混凝土 0195
18、0kg/m3。按胶凝材料分水泥混凝土、硅酸盐混凝土、沥青混凝土、聚合物水泥混凝土、聚合物浸渍混凝土等。按用途分结构混凝土、防水混凝土、道路混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、装饰混凝土等。第35页/共50页2 水泥混凝土组成材料第36页/共50页混凝土的结构混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材料的作用 水泥水泥+水：填充作用、润滑作用和胶水：填充作用、润滑作用和胶结作用。结作用。砂砂+石子：骨架作用、降低成本作用石子：骨架作用、降低成本作用和稳定体积作用。和稳定体积作用。混凝土体积构成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。第37页/共50页3
19、、混凝土的主要技术性质第38页/共50页和易性（工作性）的概念 混凝土拌和物便于施工操作，并获得质量均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：和易性粘聚性保水性流动性易达结构均匀易成型密实好好在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的能力。各组成材料之间具有一定的内聚力，在施工运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象，使砼保持整体均匀性的能力。具有一定的保持水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。保证混凝土硬化后的质量第39页/共50页第40页/共50页（2）水泥混凝土的力学性能第41页/共50页水泥混凝土的强度1立方体抗压强度(fcu)以边长为
20、150mm的标准立方体试件，在温度为202，相对湿度为95以上的潮湿条件下或者在Ca（OH）2饱和溶液中养护，经28d龄期，采用标准试验方法测得的抗压极限强度。用fcu表示。第42页/共50页混凝土的强度2.混凝土强度等级按混凝土立方体抗压强度标准值划分的级别。以“C”和混凝土立方体抗压强度标准值（fcu,k）表示，主要有C7.5、C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80等十六个强度等级。第43页/共50页（3）混凝土的耐久性第44页/共50页混凝土的抗渗性定义定义是混凝土抵抗压力随渗透的能力。它是决定砼耐久性最基本
21、的因素。是混凝土抵抗压力随渗透的能力。它是决定砼耐久性最基本的因素。表示方法表示方法混凝土抗渗性用抗渗等级表示，共有P4P4、P6P6、P8P8、P10P10、P12P12五个等级。具有抗渗要求的砼，试验要求的抗渗水压值应比设计值高0.2MPa0.2MPa，试验结果应符合：PtP/10+0.2PtP/10+0.2式中Pt Pt 六个试件中四个未出现渗水的最大水压值，MPaMPa；P P 设计要求的抗渗等级值第45页/共50页混凝土的抗冻性定义定义只指砼在水饱和状态下经受多次冻融循环作用，能保持强度和只指砼在水饱和状态下经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。外观完整性的能力。抗冻性
22、的表征抗冻性的表征慢冻法采用立方体试块，以龄期28d28d试件吸水饱和后承受反复冻融循环，与抗压强度下降25%25%，质量损失5%5%所承受的最大冻融循环次数表示。如F50F50、F100F100。第46页/共50页抗碳化性定义定义指空气中的指空气中的CO2CO2与水泥石中的水化产物在有水的条件下发生反应，与水泥石中的水化产物在有水的条件下发生反应，生成生成CaCOCaCO3 3和和H H2 2O O。混凝土碳化影响混凝土碳化影响使混凝土碱度降低，减弱对钢筋的保护。引起砼收缩，易使砼表面产生微细裂纹，抗拉抗折强度下降。水泥石中的水化产物分解。第47页/共50页混凝土的抗侵蚀性混凝土的抗侵蚀性主
23、要取决于水泥石的抗混凝土的抗侵蚀性主要取决于水泥石的抗侵蚀性侵蚀性混凝土的抗侵蚀性受胶凝材料的组成、混混凝土的抗侵蚀性受胶凝材料的组成、混凝土的密实度、孔隙结构特征与强度等因凝土的密实度、孔隙结构特征与强度等因素的影响。素的影响。第48页/共50页抗碱-骨料反应定义定义是指水泥、外加剂等混凝土碱性氧化物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物是指水泥、外加剂等混凝土碱性氧化物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂的膨胀反应。在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂的膨胀反应。碱骨料反应破坏特征碱骨料反应破坏特征开裂破坏特征一般发生在浇筑后两三年或更长时间；常呈现顺筋开裂和网状龟裂；开裂破坏特征一般发生在浇筑后两三年或更长时间；常呈现顺筋开裂和网状龟裂；裂缝边沿出现凹凸不平现象；越潮湿的部位反应越强烈，膨胀和开裂破坏越明显；裂缝边沿出现凹凸不平现象；越潮湿的部位反应越强烈，膨胀和开裂破坏越明显；常有透明、淡黄色、褐色凝胶从裂缝处析处，其一旦发生不易修复。常有透明、淡黄色、褐色凝胶从裂缝处析处，其一旦发生不易修复。第49页/共50页感谢您的观看！第50页/共50页