水利水电工程材料员培训(20xx年)

水利水电工程材料员培训(20xx年)内容摘要：

钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在 1h 左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。  水化中期  以水化硅酸钙（ C－ S－ H）和氢氧化钙的快速形成为特征。  水化后期  由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。 水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。  硅酸盐水泥的主要技术性质  ：指水泥在自然状态 下单位体积的质量，分松散和紧密状态下的密度，分别为 900～1300kg/m3 和 1400～ 1700kg/m3，通常取 1300kg/m3。  ：  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。  水泥细度可用筛析法和比表面积法来检测。 筛析法，是以 80μ m 方孔筛的筛余量来表示水泥的细度。 比表面积法，是用 1kg 水泥所具有的总表面积（ m2/kg）来表示水泥的细度。 国家标准规定硅酸盐水泥的比表面积可用透气法（勃压法）测定，其值应大于 300m2/kg。 细度不符合规定的，为不合格品。   由于加水量的多少，对水泥一些技术性质的测定值影响很大，故测定这些性质时，必须在一个规定的浆体稠度下进行。 这个规定的稠度，即称为标准稠度。 水泥净浆达到标准稠度时，所需的拌和水量（以占水泥质量的百分比表示），称为标准稠度用水量（也称需水量）。 硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在 24％～ 30％之间。 水泥熟料矿物成分不同时，准稠度用水量亦有差别。 此外，水泥磨得越细，标准稠度用水量越大。 水泥标准中，对标准稠度用水量没有提出具体要求。 当其它条件相同时，水泥的标准稠度用水量越小越好。   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 GB175－ 1999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于 45min，终凝不得迟于。   体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。  水泥安定性不良的原因：  熟料中含有过量的游离氧化钙（ f－ CaO），或含有过量的游离氧化镁（ f－ MgO）；  生产水泥时掺入的石膏过量。  检验水泥安定性的方法，有试饼法及雷氏法两种，通过对 试件进行煮沸加速 fCaO熟化，然后检查是否有不安定现象。 国家标准 GB175－ 1999 规定，硅酸盐水泥的安定性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   （ 1）胶砂强度  国家标准规定，水泥和标准砂按 1： 质量比混合，加入规定量的水（水灰比为），经标准试验方法搅拌成型。 制成 40mm 40mm 160mm 的标准试件，在标准条件（ 1d 温度为 20177。 1℃，相对湿度 90％以上的空气中带模养护； 1d 以后拆模，放入 20177。 1℃的水中养护）下养护。 根据水泥品种不同，分别测定 3d、 28d 的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。  （ 2）强度等级  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 ， ， ， ， 共六个等级。   水泥的水化热是指在水化过程中的放热量，单位为 kJ/kg。  水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。 铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙的水化热较低。 因此要降低水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量。  水化热主要对大体积混凝土工程有影响。 对于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。  水泥石的腐蚀及防止  水泥石腐蚀的方式  （ 1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）  （ 2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）  一般酸的腐蚀  碳酸水的腐蚀  （ 3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）  （ 4）强碱腐蚀  防止水泥石腐蚀的措施  （ 1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。  （ 2）提高混凝土的密实度。  （ 3）在水泥石结构的表面设置保护层。  硅酸盐水泥的特性  凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。  抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。  耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。  水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。 但有利于低温季节蓄热法施工。  抗碳化性好。 因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。 适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。  耐热性差。 因水化后氢氧化钙含量高。 不适用于承受高温作用的混凝土工程。  耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。  掺混合材料的硅酸盐水泥  混合材料 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。  活性混合材料：具有潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潜在水硬性和火山灰特性的混合材料。  粒化高炉矿渣；  粉煤灰；  火山灰质混合材料  非活性混合材料：不具有潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定要求的混合材料。 如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。  普通硅酸盐水泥（代号 PO）  定义 硅酸盐水泥熟料＋ 6％～ 15％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： 80μ m 方孔筛筛余量不超过 %；  终凝时间：不迟于 10h；  烧失量：不得大于 %；  强度等级：普通硅酸盐水泥分为 、 、 、 、 、 六个强度等级。 各龄期的强度不低于下表的规定。  主要特性  （ 1）早期强度略低，后期强度高。  （ 2）水化热略低。  （ 3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。  （ 4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。  （ 5）耐磨性较好；耐热性能较好。  应用  普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。  矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥  定义  技术性质要求（与普通水泥相比）  相同点  MgO 含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。  不同点  三氧化硫含量：矿渣水泥不超过 ％；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过 %。  强度等级：强度等级划分为 ， ， ， ， ， 共六个等级。  密度：水泥的密度为 2800～ 3000kg/m3。  主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）  三种水泥的共同特性  凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快；  水化热较低，放热速度慢；  抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好；  蒸汽养护适应性好；  抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。  三种水泥各自特性  矿渣水泥的抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于 200℃的混凝土工程中。  火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。  粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。  复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥  复合硅酸盐水泥（ PC） 与硅酸盐水泥相比，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。  石灰石硅酸盐水泥（ PL）  凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为石灰石硅酸盐水泥。  石灰石硅酸盐水泥的技术要求应符合相应标准的规定。  铝酸盐水泥  铝酸盐水泥的特性与应用  早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。  抗渗性、抗冻性好。  抗硫酸盐腐蚀性好。  水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。  耐热性好。 高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。  长期强度降低较大，不适合长期承载结构。  通用水泥的验收  包装标志和数量的验收  包装标志的验收：包装有袋装和散装两种  袋装水泥在包装袋上应清楚地标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行标准号、包装年月日等主要包装标志。  掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥，必须在包装上标上 “掺火山灰 ”字样。  包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。  印刷字体颜色：  硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥 ——红色；  矿渣硅酸盐水泥 ——绿色；  火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 ——黑色。  散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相同的卡片。  数量的验收  袋装水泥每袋净含量为 50kg，且不得少于标志质量的 98％；  随机抽取 20 袋总质量不得少于 1000kg。  质量的验收  检查出厂合格证和试验报告；  复验；  仲裁检验。  废品及不合格品的规定  废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合相应标准规定的通用水泥，均为废品。  不合格品：对于通用水泥，凡有下列情况之一者，均为不合格品  硅酸盐水泥、普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者；  矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：凡细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者。  掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度低于商 品强度等级规定的指标者。  水泥出厂的主要包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全者。  通用水泥的保管  不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不得混杂。  防水防潮，做到 “上盖下垫 ”。  堆垛不宜过高，一般不超过 10 袋，场地狭窄时最多不超过 15 袋。  储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。 水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度降低，会影响水泥的使用。 7 混凝土  混凝土的分类  按生产和施工工艺分 预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土。  按强度分  普通混凝土 ＜ C60； 高强混凝土 ≥ C60； 超高强混凝土≥ 100MPa。  按配筋情况分  素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。  按表观密度分  特重：干表观密度大于 2700； 重： 1900～ 2500； 轻：小于 1900。  混凝土的特点  优点  抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低 ；  原材料丰富、成本低；  混凝土拌合物具有良好的可塑性；  混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。  缺点  抗拉强度低（约为抗压强度的 1/10～ 1/20）、变形性能差；  导热系数大〔约为 （ mK）〕；  体积密度大（约为 2400kg/m3 左右）；  硬化较缓慢。  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  水泥的选择  品种的选择  对一般条件下的普通混凝土，可采用普通硅酸盐或矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。  水位变化区的外部、建筑物的溢流面，有耐磨和抗冻性要求的混凝土，应优先选用中热硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。  大体积建筑物内部、水下和基础混凝土，宜选用低热水泥、低热矿渣水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。  当环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀时，应选用抗硫酸盐水泥。  受蒸汽养护的混凝土，宜选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐类水泥。  强度等级的选择  原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；  一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的 ～ 倍；  配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的 1 倍左右。  砂的技术质量要求  定义 砂是指粒径在 以下的颗粒。  分类  按产源分  按技术要求分  Ⅰ类 宜用于强度等级大于 C60 的混凝土；  Ⅱ类 用于强度等级为 C30～ C60 及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；  Ⅲ类 宜用于强度等级小于 C30 的混凝土和建筑砂浆。  、堆积密度及空隙率  表观密度ρ s180。 ＞ 2500kg/m3；  松散堆积密度ρ so180。 ＞ 1350kg/m3；  空隙率 P′＜ 47%。  、泥块含量及石粉含量  含泥量是指粒径小于 的颗粒含量；  泥块含量是指粒径大于 ，经水洗、手捏后小于 600μ m 的颗粒含量；  石粉含量是指人工砂中粒径。