[建筑土木]检测工课件

[建筑土木]检测工课件内容摘要：

10%~18%。 上述四种矿物中硅酸钙矿物（包括硅酸三钙和硅酸二钙）是主要的，其含量占 70%~85%。 这些矿物是依靠原料中所提供的 CaO、 SiO Al2O Fe2O3 等氧化物在高温下互相作用而形成的。 为了得到合理矿物组成的水泥熟料，要严格控制生料的化学成分及烧成条件。 硅酸盐水泥中不掺混合材料或含很少的混合材料， 所以其性质基本上由硅酸盐水泥熟料所决定。 各矿物性质如下： 铝酸三钙：凝结速度最快，水化时的放热量最大，主要作用是促进水化早期强度的增长，而对水泥石后期强度的贡献较小。 硅酸三钙：凝结硬化较快，水化时放热量也较大，在凝结硬化的前 4 周内，它是水泥石强度的主要贡献者。 硅酸二钙：水化反应的产物与硅酸三钙基本相同，但它水化反应速度很慢，水化放热量也小，在水泥石中大约 4 周之后才发挥其强度作用，经 1 年左右，它对水泥石强度的影响类似于硅酸三钙。 目前认为铁铝酸四钙对水泥石强度的贡献居中等。 提高硅酸三钙的相对含量，可以 制得快硬高强水泥。 减少铝酸三钙及硅酸三钙的含量，提高硅酸二钙的含量可以制得水化热低的低热水泥等 见下表： 表 41 硅酸盐水泥熟料矿物性质 矿物名称 简写 矿物特性 水泥中的含量（ %） 强度发展 水化热 耐化学腐蚀能力 干缩 普通水泥 低热水泥 早强水泥 超早强水泥 耐硫酸盐水泥 早期 后期 3CaO SiO2 C3S 大 大 中 中 中 52 41 65 68 57 2 CaO SiO2 C2S 小 大 小 稍大 小 24 34 10 5 23 3 CaO Al2O3 C3A 大 小 大 小 大 9 6 8 9 2 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF 小 中 小 大 小 9 6 9 8 13 三、硅酸盐水泥熟料的水化 硅酸盐水泥熟料加水拌和后，常温下，四种硅酸盐水泥熟料矿物与水反应如下： （ 1）硅酸三钙的水化 2（ 3CaO SiO2） +6H2O→ 3CaO 2SiO2 3H2O+3Ca（ OH） 2 （ 2）硅酸二钙的水化 2（ 2CaO SiO2） +4H2O→ 3CaO 2SiO2 3H2O+Ca（ OH） 2 （ 3）铝酸三钙的水化 3CaO Al2O3+6H2O→ 3CaO Al2O3 6H2O （ 4）铁铝酸四钙的水化 4CaO Al2O3 Fe2O3+7H2O→ 3CaO Al2O3 6H2O+CaO Fe2O3 H2O 硅酸盐水泥水化后，生成的主要水化产物为水化硅酸钙（ 3CaO 2SiO2 3H2O）、氢氧化钙 [Ca（ OH） 2]、水化铝酸钙（ 3CaO Al2O3+6H2O）、水化铁酸钙（ CaO Fe2O3 H2O）、水化硫铝酸钙（ 3CaO Al2O3 3CaSO4 31H2O）等，其中水化硅酸钙的尺度为 ~100nm，相当于胶体物质的尺度范围，并具有胶体物质 的特性，通常称为 CSH 凝胶，占水化产物的 50%以上。 而水化铝酸钙和水化硫铝酸钙及氢氧化钙为晶体。 四、硅酸盐水泥的凝结硬化 初凝：水泥浆体失去流动性和部分可塑性，未具有强度，即初凝。 终凝：水化作用不断深入并加速进行，生成较多的凝胶和晶体水化物，并互相贯穿而使网络结构不断加强，终至浆体完全失去可塑性，并具有一定的强度，即终凝。 硬化：水化反应进一步进行，水化物随时间的延续而增加，且不断填充于毛细孔中，水泥浆体网络结构更趋致密，强度大为提高并逐渐变成坚硬岩石状固体 —— 水泥石，称为硬化。 五、硅酸盐水泥 的技术要求 《通用硅酸盐水泥》（ GB1752020）对硅酸盐水泥的技术要求有如下规定： 不溶物 I 型硅酸盐水泥中不溶物不得超过 %； II 型硅酸盐水泥中不溶物不得超过 %。 烧失量 烧失量是指水泥在一定灼烧温度和时间内，烧失的量占原质量的百分数。 I 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于 %， II 型硅酸盐水泥中烧失量不得大于 %。 氧化镁 水泥中氧化镁的含量不宜超过 %。 如果水泥经压蒸安定性试验合格，则水泥中氧化镁的含量允许放宽到 %。 三氧化硫 水泥中三氧化硫的含量不得 超过 %。 细度 细度是指水泥颗粒粗细的程度，它是影响水泥需水量、凝结时间、强度和安定性能的重要指标。 硅酸盐水泥比表面积大于 300m2/kg。 凝结时间 硅酸盐水泥初凝不得早于 45min，终凝不得迟于。 凝结时间是指水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到开始形成固体状态所需的时间，分为初凝和终凝。 初凝时间为水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥开始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。 水泥的凝结时间在施工中意义重大，水泥 的初凝时间不宜过早，以便在施工中有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥的终凝不宜过迟，以免拖延施工工期。 安定性 体积安定性指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。 用沸煮法检验必须合格。 强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各强度等级水泥的各龄期强度不得低于下表数值： 表 42 硅酸盐水泥的强度要求（ GB1752020） 品种 强度等级 抗压强度 抗折强度 3 天 28 天 3 天 28 天 硅酸盐水泥 碱含量 水泥中碱含量按 Na2O+ 计算值来表示。 若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于 %或由供需双方商定。 标准稠度用水量 在测定水泥凝结时间、体积安定性等性能时，为使所测结果有准确的可比性，规定在试验时所使用的水泥净浆必须以标准方法（按 GB/T1346 规定）测试，并达到统一规定的浆体可塑性程度（即标准稠度）。 水泥净浆标准稠度需水量，是指拌制水泥净浆时为达到标准稠度所需的加水量。 它以水与水泥质量之比的百分数表示。 1水化热 水化热是指水泥和水之间发生化学反应放出的热量，通常以焦耳 /千克（ J/kg）表示。 水泥水化放出的热量以及放热速度，主要决定于水泥的矿物组成和细度。 熟料矿物中铝酸三钙和硅酸三钙的含量愈高，颗粒愈细，则水化热愈大，这对一般建筑的冬季施工是有利的，但对于大体积混凝土工程是有害的。 为了 避免由于温度应力引起水泥石的开裂，在大体积混凝土工程施工中，不宜采用硅酸盐水泥，而应采用水化热低的水泥。 水化热的数值根据国家标准规定的方法测定。 六、水泥石的腐蚀及防止 水泥石腐蚀的原因 软水腐蚀（溶出性侵蚀）；盐类腐蚀；酸类腐蚀；强碱腐蚀 水泥石腐蚀的防止 根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种； 提高水泥石的密实度； 加作保护层 七、硅酸盐水泥的储存和应用 水泥的运输和保管，不得受潮和混入杂质，不同品种和等级的水泥应分别贮运，不得混杂。 散装水泥应有专用运输车，直接卸入现场特制的贮仓，分别存放。 袋 装水泥堆放高度一般不应超过 10 袋。 存放期一般不应超过 3 个月，超过 6 个月的水泥必须经过试验才能使用。 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 一、水泥混合材料 活性混合材料 活性混合材料是具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性和潜在水硬性的矿物质材料。 火山灰性是指磨细的矿物质材料和水拌和成浆后，单独不具有水硬性，但在常温下与外加的石灰一起和水后的浆体，能形成具有水硬性化合物的性能。 潜在水硬性是指该类矿物质材料只需在少量外加剂的激发条件下，即可利用自身溶出的化学成分，生成具有水硬性的化合物。 常用 的活性混合材料有：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰等。 非活性混合材料 在水泥中主要起填充作用，而又不损害水泥性能的矿物质材料。 非活性混合材料掺入水泥中主要起调节水泥强度，增加水泥产量及降低水化热等作用。 常用的有磨细石英砂、石灰石粉及磨细的块状高炉矿渣与高硅质炉灰等。 二、掺混合材料的硅酸盐水泥（通用水泥） 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（简称普通水泥），代号 P O。 掺活性混合材料时，最大掺量不得超过 15%， 其中允许用不超过水泥质量 5%的窑灰或不超过水泥质量 10%的非活性混合材料来代替。 掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量 10%。 普通水泥分 、 、 、 四个强度等级。 初凝时间不早于 45min，终凝时间不迟于 10h。 表 43 普通硅酸盐水泥的强度要求（ GB1752020） 强度等级 抗压强度（ MPa） 抗折强度（ MPa） 3d 28d 3d 28d 矿渣硅酸盐水泥 简称矿渣水泥，代号 P S，凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号 P S。 水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为 20%~70%。 允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代替数量不得超过水泥质量的 8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于 20%。 火山灰质硅酸盐水泥 简称火山灰水泥，代号 P P，凡由硅酸 盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号 P P。 水泥中火山灰质混合材料掺量按质量百分比计为 20%~50%。 粉煤灰硅酸盐水泥 简称粉煤灰水泥，代号 P F，凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号 P F。 水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为 20%~40%。 复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸 盐水泥（简称复合水泥），代号 P C。 水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于 15%，但不超过 50%。 水泥中允许用不超过 8%的窑灰代替部分混合材料；掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。 表 44 矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥的强度要求（ GB1752020） 强度等级 抗压强度（ MPa） 抗折强度（ MPa） 28d 3d 28d 三、水泥的选用 水泥的主要技术性质、特性和选用原则见下表： 表 45 常用水泥的主要技术性能 性能水泥品种 硅酸盐水泥 （ PI， PII） 普通水泥 （ P O） 矿渣水泥 （ P S） 火山灰水泥 （ P P） 粉煤灰水泥 （ P F） 复合水泥 （ P C） 水泥中混合材料掺量 0~5% 活性混合材料6~15%，或非活性混合材料10%以下 粒化高 炉矿渣20~70% 火山灰质混合材料20~50% 粉煤灰20~40% 两种或两种以上的混合材料，其总掺量为 15~50% 密度（ g/cm3） ~ ~ 堆积密度（ kg/m3） 1000~1600 1000~1200 900~1000 1000~1200 细度 比表面积 300m2/kg 80μ m 方孔筛筛余量 10% 凝结时间 初凝 45min 终凝 10h 体积安定性 安定性 沸煮法必须合格（若试饼法和雷氏法两者有争议，以雷氏法为准） MgO 含量 % SO3 含量 %（矿渣水泥中含量 %） 强度等级 龄期 抗压抗折 （ MPa）（ MPa） 抗压抗折 （ MPa）（ MPa） 抗压抗折 （ MPa）（ MPa） 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 3d 28d 碱含量 用户要求低碱水泥时，按 Na2O+ 计算的碱含量，不得大于 %，或由供需双方商定 水泥的特性和选用原则见下表： 表 46 常用水泥的特性及适用范围 硅酸盐水 泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水 泥 粉煤灰水 泥 特性。