道路建筑材料,精品.ppt

道路建筑材料,課 題:建筑材料的基本內(nèi)容及性質(zhì)。 教學(xué)目的:了解本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容、方 法、要求及應(yīng)要求。 重點(diǎn)難點(diǎn):材料的物理性質(zhì)、水理性質(zhì)、 力學(xué)性質(zhì)、加工性和耐久性等。,緒 論,課前介紹： 本課程是路橋?qū)I(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門考試課程，本學(xué)期要求學(xué)習(xí)完教材內(nèi)容，能熟練掌握課堂理論教學(xué)內(nèi)容及試驗(yàn)課的實(shí)踐內(nèi)容。 一、本課程的研究?jī)?nèi)容與任務(wù) （一）內(nèi)容： 本課程中主要學(xué)習(xí)以下幾種建筑材料： 1、砂石材料 （1）天然的 （1）塊狀石料：簡(jiǎn)稱：石料 （2）人工軋制的 （2）料狀石料：簡(jiǎn)稱：集料 2、無機(jī)結(jié)合料及其制品 無機(jī)結(jié)合料：通常分為以下幾種： （1）石灰 （2）水泥 （3）石膏,無機(jī)結(jié)合料制品： （1）水泥混凝土 （2）半剛性路面材料 3、有機(jī)結(jié)合料及其混合料 瀝青材料主要指瀝青類材料，如：石油瀝青，煤瀝青等。 有機(jī)結(jié)合料混合料： （1）瀝青混凝土 （2）瀝青碎石等 （3）各種新型瀝青混合料 4、高分子聚合物材料： 主要包括塑料、合成橡膠、合成纖維等。 功能：主要用以改善軟土地基、水泥混凝土、瀝青混合料的性能。 5、鋼材和木材 鋼材是橋梁結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的重要材料。 木材較少直接用于修筑橋梁，目前主要用作混凝土工程的拱架和模板。,（二）課程學(xué)習(xí)任務(wù)： 1、論述材料組成、結(jié)構(gòu)、技術(shù)性質(zhì)與它們之間的關(guān)系； 2、論述材料的檢驗(yàn)方法（舉例水泥凝結(jié)時(shí)間測(cè)定方法）； 3、利用測(cè)驗(yàn)評(píng)定其技術(shù)性質(zhì)（舉例水泥對(duì)初凝、終凝時(shí)間的要求及規(guī)范的規(guī)定）。 （三）課程學(xué)習(xí)目的： 1、掌握各種材料的技術(shù)性能，包括： 力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及工藝性質(zhì)等； 2、選擇、鑒定材料 能夠結(jié)合工程實(shí)際情況，合理地選擇材料，如水泥混凝土組成材料的選擇、瀝青混合料對(duì)組成材料的選擇及鑒別與評(píng)定； 3、能正確使用材料（如石灰的消化、水泥應(yīng)用貯存等）,二、建筑材料應(yīng)具備的工程性質(zhì) 1、力學(xué)性質(zhì) 各種強(qiáng)度指標(biāo)及耐磨、抗變形指標(biāo)。如，水泥混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度；瀝青混合料的穩(wěn)定度、流值；石料的磨耗度等。 2、物理性質(zhì) （1）物質(zhì)指標(biāo)：如材料的密度、孔隙率、含水量 （2）溫度穩(wěn)定性：如瀝青軟化點(diǎn)、脆點(diǎn)等。 （3）水穩(wěn)定性等：如瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度等。 3、化學(xué)性質(zhì) 各種材料的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。如，水泥的各種成分與自然界之間的變化；瀝青的化學(xué)成分及其變化規(guī)律。 4、工藝性質(zhì)混凝土的流動(dòng)性 材料四個(gè)性質(zhì)之間是相互制約、相互聯(lián)系的。,三、建筑材料與路橋工程的關(guān)系 1、材料是工程結(jié)構(gòu)物的物質(zhì)基礎(chǔ)：其中材料質(zhì)量的好壞直接決定著工程質(zhì)量的等級(jí)。 2、材料與工程造價(jià)之間的密切關(guān)系 工程建筑材料占工程造價(jià)的60至70，甚至80，因此，如何合理地降低造價(jià)、節(jié)省開支，均與建筑材料之間有著密不可分的關(guān)系。 3、新材料與新結(jié)構(gòu)、新工藝之間的關(guān)系 用橋梁跨徑的變化及路面材料的變化來分析 四、道路建筑材料的檢驗(yàn)方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （一）檢驗(yàn)方法：室內(nèi)、室外及模擬試驗(yàn)方法。 （二）檢驗(yàn)內(nèi)容：包括四個(gè)方面 1、物理性質(zhì)試驗(yàn)； 2、力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)；,3、化學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)； 4、工藝性質(zhì)試驗(yàn)。 （三）質(zhì)量檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 目前我國(guó)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)分為：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)等級(jí)。其中： GB指國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) JTJ交通部門基本建設(shè)方面的規(guī)范 JC建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SH石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 五、本課程的要求 本課程為考試課、完成學(xué)習(xí)后將有兩門成績(jī)，即理論成績(jī)和實(shí)操成績(jī)。 建筑材料課在本專業(yè)中的位置：是路橋?qū)I(yè)的重點(diǎn)課程,課后小結(jié)：緒論課是每一門課的開場(chǎng)白，學(xué)生能否對(duì)該課程有一個(gè)全面、正確的認(rèn)識(shí)，關(guān)鍵的一點(diǎn)是講好緒論課。,第一章 砂石材料,課題:石材的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求教具用品 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解砂石材料的類別，石料的技術(shù)性質(zhì)及其應(yīng)用 重點(diǎn)難點(diǎn):石料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì),概述： 砂石材料按形狀分類 1）、塊狀石料：簡(jiǎn)稱石料 如塊石、片石等； 2）、粒狀石料：簡(jiǎn)稱集料 集料又按大小分為： 粗集料：如碎石、卵石 細(xì)集料：如砂、石屑 砂石材料按來源分類 1）、天然石料 2）、人工軋制的集料 3）、工業(yè)冶金礦渣,11 巖石,一、巖石的技術(shù)性質(zhì) 1、物理性質(zhì)： 包括物理常數(shù)、吸水性和耐候性等。 1）物理性質(zhì) 真密度：是石料在規(guī)定條件下，烘干石料礦質(zhì)單位體積的質(zhì)量，用t 表示。 則,因 固 測(cè)定方法：李氏比重瓶法測(cè)定，將石料磨細(xì)至全部過0.25mm的篩孔，然后將其裝入比重瓶中，利用已知比重的液體置換石料的體積。 毛體積密度 測(cè)定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測(cè)定。,孔隙率 2)吸水性：指石料在規(guī)定條件下吸水的能力。 (1)吸水率：20E2和大氣壓狀態(tài)下，吸水質(zhì)量的百分率。 (2)飽水率：200E20C ，真空條件下，吸水質(zhì)量的百分率 飽水系數(shù)當(dāng) sr90%時(shí)，抗凍性較差。 通常認(rèn)為在常壓下測(cè)定的吸水率，此時(shí)水分只充填部分孔隙，而當(dāng)石料開口孔隙內(nèi)部空氣被排空時(shí)，水分幾乎充滿開口孔隙的全部體積。,3）耐候性：目前主要考慮抗凍性，常用抗凍性標(biāo)號(hào)表示，測(cè)定經(jīng)過凍(-15 ,4h)、融(202 ,4h)循環(huán)，質(zhì)量損失不超過5%，抗壓強(qiáng)度不超過25%的次數(shù)。 (二)力學(xué)性質(zhì) 1.單軸抗壓強(qiáng)度 試驗(yàn)條件要求：試件形狀、尺寸、吸水飽和、加荷速度等。 2.磨耗性： 指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等聯(lián)合作用的性質(zhì)。 洛杉磯式磨耗試驗(yàn)Y標(biāo)準(zhǔn)方法 5kg石料+12個(gè)5kg的鋼球磨500轉(zhuǎn),測(cè)定1.7mm(方篩)的篩余質(zhì)量,按SiO2含量，將石料劃分為 酸性巖 SiO265% 中性巖 52%= SiO2O65% 堿性巖 SiO252%,（三）化學(xué)性質(zhì),1、高級(jí)鋪砌用整齊塊石：經(jīng)精鑿加工而成。 2、路面鋪砌用整齊塊石：粗鑿成的方塊石或條石。 3、鋪砌用不整齊塊石：又稱拳石，要求頂面為一平面，底面與頂面基本平行。 4、錐形塊石：又稱大塊石，用于路面底基層，是由片石進(jìn)一步加工而得的粗打石料。,二、道路和橋涵用石料制品,（一）道路用石料制品,1、片石：粗打石料，其形狀不限制，但薄片者不得使用。 2、塊石：有兩個(gè)較大的平行面 3、方塊石：在塊石中選擇形狀比較整齊者稍加修整。 4、粗料石：表面凹凸不大于10mm，砌縫寬度小于20mm。 5、細(xì)料石：表面凹凸不大于5mm，砌縫寬度小于15mm。 6、鑲面石：一般應(yīng)選用較好的石料。,（二）橋梁建筑用主要石料制品,第二節(jié) 集料,課題:集粒的技術(shù)性質(zhì) 教具用品: 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解集料的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)及測(cè)定方法 重點(diǎn)難點(diǎn):集料的級(jí)配、表觀密度及裝填密度,1物理常數(shù) 1）表觀密度,一、粗集料的技術(shù)性質(zhì),（一）物理性質(zhì),礦質(zhì)實(shí)體,Vs,V,Vi,質(zhì)量m,體積V,開口孔隙,閉口孔隙,空隙,Vv,2)毛體積密度 3）松方密度 堆積密度 振實(shí)密度用于水泥混凝土 搗實(shí)密度用于瀝青混合料 4）空隙率,2級(jí)配 粗集料中各組成顆粒的分級(jí)和搭配成為級(jí)配 級(jí)配通過篩分試驗(yàn)確定 （1）篩分試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及取樣量,有關(guān)參數(shù)計(jì)算 通過0.075篩孔的集料含量 分計(jì)篩余百分率 累計(jì)篩余百分率 通過百分率,3.堅(jiān)固性 用Na2SO4溶液干濕循環(huán)5次后，測(cè)定試樣質(zhì)量損失。,碎石標(biāo)準(zhǔn)篩,（二）力學(xué)性質(zhì),1.粗集料壓碎值,壓碎指標(biāo)儀,2.粗集料磨光值,測(cè)定方法：先將試樣磨光，再測(cè)定擺值，經(jīng)換算后得磨光值PSV,要求：一級(jí)公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35,磨光值越高，表示其抗滑性能越好,3.粗集料的沖擊值,測(cè)定方法：將9.513.2mm的試樣，分三層裝入試模，用13.75kg的錘，自380mm處自由落下，連續(xù)沖擊 15次后，過2.36mm的篩，用下式計(jì)算沖擊值A(chǔ)IV：,4.集料磨耗值A(chǔ)AV,測(cè)定方法： 用集料按一定的方法排列并固定，用磨耗儀磨500圈，用下式計(jì)算集料磨耗值：,式中：AAV集料的磨耗值； m1磨耗前試樣總質(zhì)量(g)； m2磨耗后試樣總質(zhì)量(g)； ps集料飽和面干密度（g/cm3）。,磨耗值越大表示集料的耐磨性越差，高速公路、一級(jí)公路抗滑層用料的AAV值應(yīng)不大于14,課后小結(jié)：粗集料主要指碎石，它廣泛應(yīng)用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學(xué)生必須掌握好其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測(cè)定方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到保證材料質(zhì)量的目的。,二、細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì),工程上以粒徑的大小為界，通常將集料分粗集料及細(xì)集料；其中在瀝青混合料中，以 2.36mm為界，在水泥混凝土中以5mm為界。,按照來源砂可以分為： 天然砂：由巖石在自然條件下風(fēng)化形成的。 （1）河砂：性質(zhì)較好，多用。 （2）山砂：含泥量及有機(jī)雜質(zhì)多。 （3）海砂：混有貝殼和鹽分等有害雜質(zhì)。 人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，表面有棱角，較潔凈，但價(jià)格較高，無特殊情況多不采用。,上述幾種細(xì)集料中，一般工程上多使用河砂。,集料的質(zhì)量與體積的關(guān)系見圖所示：,（一）物理性質(zhì),圖中：m_集料的總質(zhì)量（g）； m0_集料中礦質(zhì)實(shí)體質(zhì)量（g）； ms_集料中孔隙及空隙部分的質(zhì)量（g）； V_集料的總體積（cm）； Vs_集料中礦質(zhì)實(shí)體的體積（cm）； Vn_集料中閉口孔隙的體積（cm）； Vi_集料中開口孔隙的體積（cm）； Vv_集料中空隙的體積（cm）； V0_集料中孔隙的體積（cm）；,（1）表觀密度 測(cè)定方法：比重瓶法 （2）毛體積密度 （3）松方密度裝填密度：堆積密度（松裝密度）、緊裝密度 （4）空隙率,（二）級(jí)配,用篩分法測(cè)定砂的級(jí)配,標(biāo)準(zhǔn)篩：5 2.5 1.25 0.63 0.315 0.16mm(圓孔) 4.75 2.36 1.18 . 0.6 . 0.3 0.15mm(方孔),篩分后，計(jì)算相關(guān)參數(shù)如下：,（1）分計(jì)篩余百分率 （2）累計(jì)篩余百分率 （3）通過百分率,振篩機(jī),（三）粗度,粗度是評(píng)價(jià)砂的粗細(xì)程度的一種指標(biāo)，用細(xì)度模數(shù)表示,砂的粗度分類：,為細(xì)砂,為粗砂,為中砂,課后小結(jié)：細(xì)集料主要指砂，它廣泛應(yīng)用于水泥混凝土及瀝青混合料中，學(xué)生必須掌握好其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、測(cè)定方法及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到保證材料質(zhì)量的目的。,第三節(jié) 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì),課題:礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì) 教具用品: 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)方法 重點(diǎn)難點(diǎn):圖解法及級(jí)配曲綫的繪制,一、礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論,（一）級(jí)配類型,1、連續(xù)級(jí)配,是采用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)某一混合料進(jìn)行篩分試驗(yàn)，所得級(jí)配曲線平順圓滑，具有連續(xù)性。,2、間斷級(jí)配,是在礦質(zhì)混合料中剔徐其中一個(gè)分級(jí)或幾個(gè)分級(jí)而形成的不連續(xù)的混合料, 粒子干涉理論Y連續(xù)、間斷級(jí)配 1、富勒理論 2、泰波理論 通常取 n=0.30.6,（二）級(jí)配理論,1.最大密實(shí)度曲線理論Y連續(xù)級(jí)配,3、我國(guó)簡(jiǎn)化公式 一般取i=0.70.8 x為級(jí)數(shù) 當(dāng)d=D時(shí),x=1 當(dāng)d=1/2D時(shí),x=2 當(dāng)d=1/4D時(shí),x=3 4、魏矛斯粒子干涉理論,二、級(jí)配曲線范圍的繪制 必須采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)即橫坐標(biāo)用對(duì)數(shù)坐標(biāo)（解釋原因） 建立對(duì)數(shù)坐標(biāo)的方法： 1、先求出各顆粒粒徑的對(duì)數(shù) 2、求出各顆粒粒徑間的對(duì)數(shù)間距 ，并計(jì)算出各顆粒對(duì)數(shù)間距的總和,3、求出間距系數(shù)K 4、選定橫坐標(biāo)長(zhǎng)度，各顆粒間距 5、計(jì)算出各顆粒粒徑在橫坐標(biāo)上的位置 6、確定橫坐標(biāo)，以Pi為縱橫坐標(biāo)，即為對(duì)數(shù)坐標(biāo) 7、建立好坐標(biāo)后，畫級(jí)配范圍,三、礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)依據(jù)：各種集料的篩分結(jié)果 按規(guī)范要求的級(jí)配范圍即標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配 1、試算法 因目前工程單位用的較多的是圖解法，故試算法由學(xué)生自習(xí)。 2、圖解法 又稱修正平衡而積法，是目前工程單位用的較多的一種方法。 步驟 繪制級(jí)配曲線圖 確定各種集料的用量比例：兩線相疊、兩線相接、兩線相離。 校核及調(diào)整 作業(yè)：完成第一章課后習(xí)題第一至第四個(gè)題的計(jì)算,課后小結(jié)：礦質(zhì)混合料級(jí)配的好壞，直接地影響著水泥混凝土或?yàn)r青混合料的技術(shù)性質(zhì)，因此學(xué)生必須掌握礦料的級(jí)配理論及設(shè)計(jì)方法。圖解法是本次課的重點(diǎn)。,課題:無機(jī)膠凝材料 教具用品 :樣品 教學(xué)目的:了解石灰、石膏等常用無機(jī)氣硬膠凝材料 重點(diǎn)難點(diǎn):石灰、石膏的技術(shù)性質(zhì)和用途,概述 定義：能夠通過自身的物理化學(xué)作用，從漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能把散粒或塊塊材料膠結(jié)成為一個(gè)整體的材料，稱為膠凝材料 分類 1、按化學(xué)成分 有機(jī)膠凝材料：如瀝青類、橡膠類等； 無機(jī)膠凝材料：如石灰、石膏、水泥等。 2、無機(jī)膠凝材料按硬化條件 氣硬性膠凝材料：只能在大氣中硬化，并且只能在大氣中保持一定的強(qiáng)度。如石灰、石膏。 水硬性膠凝材料：既能用在大氣中，又能用在水中的膠凝材料。典型的代表是水泥。,2-1 石灰,一、石灰的生產(chǎn)工藝概述 主要原料：石灰石，其主要化學(xué)成分CaCO3 MgCO3以及雜質(zhì) 生產(chǎn)過程：CaCO3在1000下加熱生成 CaO和CO2Z 生石灰分類 1、優(yōu)質(zhì)生石灰： 潔白或帶灰色，密度輕，一般8001000kg/m3 2、過火石灰： 水化速度慢，體積膨化，產(chǎn)生“崩裂”現(xiàn)象，過火石灰表面有裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，密度大 3、欠火石灰：含有未燒透的內(nèi)核，效率低，粘結(jié)力差，顏色呈深灰色。,二、石灰的熟化 1、熟化過程 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9KJ/mol 熟化過程應(yīng)注意加水量、安全、燒傷、燙傷等 2、有關(guān)陳伏的概念 石料熟化后，必須在隔絕空氣的條件下，放置兩個(gè)星期以上的時(shí)間，方可使用。這個(gè)過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過火石灰的危害。,3、加水量不同，將會(huì)得到不同的熟石灰 熟石灰粉：加水適量，消化不結(jié)團(tuán) 石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態(tài)。 石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態(tài)。 4、將生石灰磨細(xì)成生石灰粉，則可不必預(yù)先熟化、陳狀，可直接使用，可節(jié)約場(chǎng)地，改善施工環(huán)境，但成本高，存期不能過長(zhǎng),三、石灰的硬化 1、干燥硬化和結(jié)晶硬化 石灰中水分不斷揮發(fā)，形成熟石灰結(jié)晶。 在該過程中，石灰強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯 2、碳化硬化 Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O 該反應(yīng)必須有水分存在時(shí)才能進(jìn)行，且反應(yīng)速度緩慢,四、石灰的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （一）技術(shù)要求 1、有效CaO和MgO的含量 2、生石灰產(chǎn)漿量和未消化顆粒含量 3、二氧化碳（CO2）含量 即未分解的CaCO3的含量 4、消石灰粉游離水含量 游離水可使石灰碳化，從而影響質(zhì)量 5、細(xì)度 用0.9mm及0.125mm的篩進(jìn)行篩分試驗(yàn)，測(cè)定篩余量,（二）石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材中表2-1、2-2、2-3、2-4 五、石灰的應(yīng)用及儲(chǔ)存 （一）石灰的特點(diǎn) 1、可塑性好 2、強(qiáng)度低 28d的強(qiáng)度只有0.20.5mpa 3、耐水性差 因Ca(OH)2易溶于水 4、體積收縮大 水分揮發(fā)，體積收縮，故石灰一般不宜單獨(dú)使用，必須摻入骨料（如砂）或纖維材料等，起到抗收縮開裂的作用,（二）石灰的應(yīng)用 1、制作石灰乳 作用室內(nèi)粉刷涂料 2、配制砂漿 一般不用消石灰粉 3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物基礎(chǔ)和道路熱層 （三）石灰的儲(chǔ)存 1、防潮，不同易燃物品混存、混運(yùn) 2、如需要較長(zhǎng)時(shí)間貯存生石灰，則應(yīng)將其消化后存放，并使表面隔絕空氣，以防碳化。,課后小結(jié)：石灰及石膏均是無機(jī)結(jié)合料，屬氣硬性材料，只能用于大氣中，而不能用于水中。,課題:水泥 教具用品: 相關(guān)試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解水泥的常見品種、水泥生產(chǎn)制造過程及主要礦物成分 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥的主要礦物成分特征及其對(duì)水泥技術(shù)性質(zhì)的影響,22 水泥,水泥概述 1、水泥歷史不長(zhǎng)，只100多年的歷史，但發(fā)展驚人 2、水泥品種 1）按化學(xué)成分為： 硅酸鹽類水泥 有六大類：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥。 鋁酸鹽類水泥 無熟料（少熟料）類水泥,2）按用途分為： 普通水泥 特殊水泥 目前，在道路工程中，仍以硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥為主，故本節(jié)著重介紹這兩個(gè)品種的水泥。此外，由于道路路面對(duì)水泥的特殊要求，近年來已生產(chǎn)了道路水泥。 特殊水泥是為了滿足一些特殊工程所生產(chǎn)的水泥，如：快硬水泥、早強(qiáng)水泥、膨脹水泥等。,一、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。即國(guó)外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合材料PI和摻不超過5%混合材料PII,(一)硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝概述 1、生產(chǎn)原料 石灰質(zhì)原料 提供CaO 粘土質(zhì)原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等 校正材料 一般為鐵礦，用來補(bǔ)充原材料中鐵質(zhì)的不足。 2、生產(chǎn)工藝 按比例配生料并磨細(xì) 將以上三種原材料按一定的比例配好，并并磨細(xì)制成生產(chǎn)水泥的生料。,窯中煅燒至1450C，形成熟料。 在高溫煅燒過程中，原材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種有用物質(zhì)，尤其是1450C時(shí)最關(guān)鍵，它是水泥中最重要的成分硅酸三鈣生成的溫度。 加入石膏磨細(xì)制成水泥。 即“兩磨一燒”。,（二）硅酸鹽水泥的化學(xué)成分與礦物組成 1、硅酸鹽水泥的礦物組成 原料 礦物組成 石灰質(zhì) CaO 3 CaO SiO2 C3S 粘土質(zhì) SiO2 2 CaO SiO2 C2S Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A Fe2O3 4 CaO Al2O3 Fe2O3 C4AF,2、水泥熟料主要礦物組成的性質(zhì) C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化熱高，且早期強(qiáng)度高，水化物對(duì)水泥早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度起主要作用。 C2S含量1040%，水化速度慢，水化熱低，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，耐化學(xué)侵蝕性和干縮性較好。,C3A含量在15%以下，水化速度最快，水化熱最高，耐化學(xué)侵蝕性差，干縮性大。 C4AF含量515%，水化速度較快，水化熱較高，強(qiáng)度 低，但對(duì)于抗折強(qiáng)度起重要作用，耐化學(xué)侵蝕性好，干縮性小。,3、水泥熟料主要成分特性比較（由高至低排列） 1）反應(yīng)速度 C3A C3S C4AF C2S 2）釋熱量 C3A C3S C4AF C2S 3）強(qiáng)度 C3S C2S C3A不高 C4AF對(duì)抗強(qiáng)度有利 4）耐侵蝕性 C4AF C2S C3S C3A,5）干縮性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 4、礦物組成對(duì)水泥性能的影響 不同的礦物成分，表現(xiàn)出不同的特性。水泥是由多種礦物成分組 成的，改變各種礦物成分的含量比例以及它們之間的匹配，則可 以生產(chǎn)出性能各異的水泥。如： 大壩水泥：降低C3A C3S的含量，提高C2S的含量。 道路水泥：提高C3S和C4AF的含量。 高強(qiáng)水泥：提高C3S的含量。,課后小結(jié)：水泥的發(fā)展歷史只有100多年，但是由于其自身的良好工程性質(zhì)，因而被普遍地應(yīng)用于種類建筑物中。本次課重點(diǎn)學(xué)習(xí)水泥的礦物組成、特點(diǎn)及其對(duì)水泥的技術(shù)性質(zhì)的影響。,課題:水泥之二 教具用品 :無 教學(xué)目的:了解水泥凝結(jié)、硬化過程 水化反應(yīng)及物理變化 重點(diǎn)難點(diǎn):水化反應(yīng)的過程對(duì)水泥凝結(jié)時(shí)間的影響,22 水泥,一、硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥 （三）硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化 概念 凝結(jié)：水泥加水后成為可塑的水泥漿體，由于水泥的水化作用，水泥逐漸變稠失去流動(dòng)性和可塑性和未具強(qiáng)度 的過程，稱為水泥的凝結(jié)。 硬化：水泥凝結(jié)后產(chǎn)生強(qiáng)度，逐漸發(fā)展成為堅(jiān)硬大道石的過程稱為水泥的“硬化”,1、水泥的水化 水泥遇水后，發(fā)生下列水化反應(yīng)： 1）C3S 3CaO SiO2+nH2O x CaO SiO2 yH2O+(3-x) Ca(OH)2 2)C2S 2CaO SiO2+mH2O x CaO SiO2 yH2O+(2-x) Ca(OH)2,3)C3A 3CaO Al2O3+6 H2O 3 CaO Al2O3 6H2O 水化鋁酸鈣在石膏激發(fā)下，發(fā)生水化反應(yīng) 3CaO Al2O3+3Ca SO4 2H2O+26 H2O 3CaO Al2O3 3Ca SO4 32H2O 水化硫鋁酸鈣、AFt、鈣礬石,4）C4AF 4 CaO Al2O3 Fe2O37 H2O CaO Al2O3 6H2O+ CaO Fe2O3 H2O 石膏存在的情況下，繼續(xù)反應(yīng) 4 CaO Al2O3 Fe2O3+3 Ca SO4 2 H2O+26 H2O 3CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 Ca SO4 32 H2O 三硫型水化鐵鋁酸鈣 無論是C3A還是C4AF，在水泥中石膏消耗完畢后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF將與其三硫型水化物反應(yīng)，生成單硫化物： 3 CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O +23 CaO Al2O3+4H2O 33CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OAFm,單硫型水化硫鋁酸鈣 3 CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 CaSO4 32H2O+4 CaO Al2O3 Fe2O3+n H2O 3 CaO(Al2O3 Fe2O3) CaSO412H2O 因此，水泥水化后，其主要水化物有六種，列于下表：,硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物的化學(xué)組成,水泥顆粒表面覆蓋CSH為主的滲透膠，水化反應(yīng)慢，水泥顆粒仍然分散，保持塑性。 3）凝結(jié)期 滲透臘破裂，水泥進(jìn)一步水化，生成大量CSH，水泥顆粒間接觸點(diǎn)增多，趨近密實(shí)，逐漸失去可塑性 4）硬化期 水泥繼續(xù)水化，且C4AF亦開始水化，孔隙進(jìn)一步被充填，逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度,3、影響水泥凝結(jié)、硬化的主要因素 1）水灰比對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水灰比越大，水泥凝結(jié)、硬化的速度越慢。 2）石膏對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水泥中加入適量的石膏，起到緩凝的作用，提高了水泥的應(yīng)用性能。過量的石膏將會(huì)與水化鋁酸鈣反應(yīng)，生成過多的水化硫鋁酸鈣，引起水泥石結(jié)構(gòu)破壞。,3）溫度、濕度對(duì)水泥凝結(jié)、硬化的影響 水泥水化必須在一定的溫度與濕度下才能進(jìn)行，當(dāng)溫度低于零度時(shí)，水泥水化不再進(jìn)行，并且結(jié)構(gòu)亦因水的結(jié)冰，體積膨脹而引起水泥結(jié)構(gòu)破壞。 4）水泥的齡期與強(qiáng)度的關(guān)系 早期增長(zhǎng)快，后期增長(zhǎng)慢 37d強(qiáng)度發(fā)展快 4周后顯著減慢,課后小結(jié)：水泥加水后，即起水化反應(yīng)，形成各種水化物，同時(shí)水泥漿的物理狀態(tài)亦隨之發(fā)生改變。初凝、終凝是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容。,課題:水泥的技術(shù)性質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn) 教具用品 :相關(guān)儀器一套 教學(xué)目的:了解硅酸鹽水泥的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)及其含義、標(biāo)準(zhǔn)要求 重點(diǎn)難點(diǎn):各性質(zhì)的測(cè)定方法及要求,一、硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥 （四）硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1、技術(shù)性質(zhì) 1）化學(xué)性質(zhì) 氧化鎂的含量： 指水泥中游離的MgO含量，其水化反應(yīng)速度慢，體積膨脹，引起水泥體積不安定。規(guī)定5.0% 三氧化硫酸含量 過多時(shí)，亦引起體積膨脹，不安定，規(guī)定3.5% 燒失量 由于受潮或煅燒不佳引起的，要求PI3.0%, PII3.5% PO5.0% 不溶物 用鹽酸溶解后的不溶殘?jiān)?規(guī)定 PI0.75%, PII1.50%,2）物理性質(zhì) 細(xì)度：指水泥顆粒的粗細(xì)程度 細(xì)度對(duì)水泥的影響：越細(xì)則凝結(jié)快，早期強(qiáng)度高；過細(xì)，則干縮性大 測(cè)定方法：1、篩析法：負(fù)壓篩、水篩，適用于其它幾種水泥 2、比表面積法：適用于硅酸鹽水泥 規(guī)定：硅酸鹽水化比表面積大于300m2/kg，其它幾種水泥在80方孔篩篩余10%,水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量 達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水質(zhì)量占水泥質(zhì)量百分比 計(jì)算公式如下： 式中：mw水泥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)的用水量（g） mc水泥質(zhì)量（g） 測(cè)定方法：1、標(biāo)準(zhǔn)法 試桿法，試桿沉至距底板6mmE1mm 2、代用法：a、固定水量法(p=33.40.185s)。 b、調(diào)整水量法 s=28mmE2mm 即測(cè)定水泥的錐入深度達(dá)到要求時(shí)的水質(zhì)量,凝結(jié)時(shí)間 定義：水泥從加水到失去可塑性所需的時(shí)間 其測(cè)定方法只有標(biāo)準(zhǔn)方法，沒在代用方法： 分為1、初凝時(shí)間 試針沉入距底板：4mmE1mm 2、終凝時(shí)間 試針沉入試樣：0.5mm 凝結(jié)時(shí)間對(duì)公路施工的影響：初凝不能太快，終凝不能太慢 規(guī)定：1、對(duì)硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過6.5h（390min）,水泥凈漿攪拌機(jī),水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度及凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀,2、對(duì)普通硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過10h 體積安定性 定義：反映水泥漿在凝結(jié)、硬化過程中，體積變化的均勻程度。 影響因素：三氧化鎂含量、三氧化硫含量 測(cè)定：煮沸法（試餅法、雷氏夾法） 強(qiáng)度 ：水泥膠砂強(qiáng)度試驗(yàn)， ISO法 水泥：標(biāo)準(zhǔn)砂：水=1：3：0.5 制成試件40G40G160mm，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，經(jīng)養(yǎng)護(hù)后，測(cè)定3d、28d的抗折、抗壓強(qiáng)度 A 強(qiáng)度等級(jí)：42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R B 水泥型號(hào)：普通型、早強(qiáng)型,水泥沸煮箱,雷氏夾,水泥膠砂攪拌機(jī),水泥膠砂振實(shí)臺(tái),水泥膠砂試模,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱,水泥膠砂抗折機(jī),水泥抗壓夾具,2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 見教材表211及相應(yīng)規(guī)定 其中規(guī)范規(guī)定： 廢品水泥：MgO、SO2初凝，安定性，不合格時(shí) 不合格品水泥：細(xì)度，終凝，不溶物，燒失量及混合料過多，強(qiáng)度過低,課后小結(jié)：硅酸鹽水泥的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)主要包括：水泥的化學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)。其中：水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時(shí)間、安定性及強(qiáng)度等級(jí)是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容，教學(xué)中除了講清楚理論知識(shí)外，必須結(jié)合儀器講清楚各性能的測(cè)定方法。,課題:水泥石的腐蝕及防治 教具用品: 無 教學(xué)目的:了解常見水泥石的腐蝕原因及防治措施 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥內(nèi)部組成、成分等對(duì)水泥腐蝕的影響,一、硅酸鹽水泥及普通硅酸鹽水泥 （五）、硅酸鹽水泥的腐蝕與防治 水泥制品長(zhǎng)期處于某些腐蝕性液體或氣體介質(zhì)中，使得水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強(qiáng)度降低，甚至整個(gè)工程遭到破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石腐蝕。 1、腐蝕原因 （1）淡水的腐蝕（溶析性侵蝕）Ca（OH）2溶于水中，不斷溶解，導(dǎo)致水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的分解。,影響因素：水泥石中氫氧化鈣含量的多少，水泥混凝土的密實(shí)度、水的軟硬程度。 試驗(yàn) 水泥：砂=1：5，水泥：水=1：0.35，制成長(zhǎng)80mm，直徑57mm的試件，放在滲濾軟水溶液中30晝夜，溶出CaO27%，強(qiáng)度下降49.9%。 （2）酸類腐蝕 Ca(OH)2+2HClCaCl2+2H2O 溶解,Ca(OH)2+H2SO4Ca SO4+2H2O 結(jié)晶膨脹 （3）碳酸水的腐蝕 Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2 （4）鹽類腐蝕 Ca(OH)2+Na2SO4+2H2OCa SO4+2H2O+NaOH 又與CAH起反應(yīng)生成CA3H Ca(OH)2+MgSO4+2H2OCa SO42H2O+Mg(OH)2 無膠凝能力 由上可見：水泥腐蝕的內(nèi)因是水泥中的Ca(OH)2和C3AH6；外因是環(huán)境中含有腐蝕性介質(zhì)。,2、及治措施 （1）合理選用水泥品種； （2）提高水泥石的密實(shí)度（控制W/C）； （3）敷設(shè)耐蝕防護(hù)層。 （五）硅酸鹽水 宜用于：要求早期強(qiáng)度高、冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)冰凍的工程。 不宜用于：大體積混凝土工程、耐熱工程。泥的應(yīng)用,（六）硅酸鹽水泥的運(yùn)輸和保管 儲(chǔ)存運(yùn)輸時(shí)要防潮、防水； 保管時(shí)要（1）通風(fēng)、防潮（2）存期不要超過3個(gè)月，過期水泥應(yīng)重新標(biāo)號(hào)（3）不同標(biāo)號(hào)、不同品種的水泥應(yīng)分開堆放。 （七）普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料摻入6-15%混合材料與適量石膏共同磨細(xì)生成的水硬性膠凝材料，稱為普通水泥，代號(hào)PO。 強(qiáng)度等級(jí)有：32.5、32.5R 42.5、42.5R、52.5、52.5R、共六級(jí)。,課后小結(jié)：水泥是水硬性膠凝材料，被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)中，正確認(rèn)識(shí)水泥的腐蝕，有效地采取相應(yīng)的預(yù)防及補(bǔ)救措施。,課題:摻混合料的硅酸鹽水泥 教具用品: 無 教學(xué)目的:了解各種混合料的類型、品種特征及用途 重點(diǎn)難點(diǎn):不同混合水泥之間的區(qū)別及選用原理,二、摻混合料的硅酸鹽水泥 （一）定義：為改善硅酸鹽水泥水泥的某些性能，增加水泥品種，擴(kuò)大水泥使用范圍，并達(dá)到降低成本，增加產(chǎn)量的目的，可以在硬硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細(xì)制成的不同品種的硅酸鹽水泥，稱為摻混合料的硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱混合水泥。 （二）、混合材料的類型 1、活性混合料，分為 ?；郀t礦渣 火山灰質(zhì)混合材料 粉煤灰 2、非活性混合料（又稱填充性混合材料），如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技術(shù)要求的?；郀t礦渣、粉煤灰及火山灰質(zhì)混合材料。,（三）混合水泥種類 1、礦渣硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱礦渣水泥，代號(hào)PS （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為礦渣硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示,（2）、礦渣水泥的水化、硬化過程 1）、首先是水泥熟料水化成為水化物 2）、礦渣再水化如下 xCa(OH)2+SiO2+m H2OxCaO. SiO2.mH2O yCa(OH)2+ +n H2OyCaO. Al2O3.nH2O （3）、礦渣水泥的性能及應(yīng)用 1）、特點(diǎn) A、抗軟水及硫酸鹽腐蝕能力強(qiáng) B、水化熱低 C、早期強(qiáng)度低 D、耐熱性較強(qiáng) E、保水性差,2、火山灰水泥，簡(jiǎn)稱火山灰水泥，代號(hào)PP （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合料，適量石膏磨細(xì)制 成的水硬性膠凝材料，即為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示 （2）、火山灰質(zhì)水泥的水化、硬化過程與礦渣水泥的相同，首先是水泥熟料水化成為水化物，然后火山灰質(zhì)再與水泥的水化物起化學(xué)反應(yīng)。,（3）、火山灰質(zhì)水泥的性能及應(yīng)用 1）、火山灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。 2）、火山灰水泥具有良好的抗?jié)B性、耐水性及一定的抗腐蝕能力。 3）、火山灰水泥保水性差。 4）、火山灰水泥具有較低的水化熱，適用于大體積工程。 3、粉煤灰硅酸鹽水泥，簡(jiǎn)稱粉煤灰水泥，代號(hào)PF （1）、定義及技術(shù)性質(zhì) 定義：凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，即為礦渣硅酸鹽水泥。 技術(shù)要求見教材表2-14、2-15所示 （2）、粉煤灰水泥的水化、硬化過程與礦渣水泥相似，首先是水泥熟料水化成為水化物，再由粉煤灰與水泥的水化物發(fā)生反應(yīng)。但這個(gè)過程也有不同之處，粉煤,灰的活性組分主要是玻璃體，這種玻璃體比較穩(wěn)定而且結(jié)構(gòu)致密，不易水化。在Ca(OH)2的激發(fā)下，經(jīng)過28d到3個(gè)月的水化齡期，才能在玻璃體表面形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣。 （3）、粉煤灰水泥的性能及應(yīng)用 1）、粉煤灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高，甚至趕上或明顯地超過硅酸鹽水泥。 2）、粉煤灰內(nèi)比表面積較小，吸附水的能力小，因而這種水泥干縮性小，抗裂性較強(qiáng)。 3）、粉煤灰水泥泌水較快，易引起失水裂縫，在硬化早期應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并采取一定的工藝措施。,課后小結(jié)：混合水泥是在硅酸鹽水泥熟料中加入一定的混合材料，從而達(dá)到降低成本，改善性能，擴(kuò)大水泥的目的。本次課的重點(diǎn)內(nèi)容是各種混合水泥的特性及工程適用情況。,課題: 穩(wěn)定土 教具用品: 無 教學(xué)目的:了解穩(wěn)定土的組成材料的種類及技術(shù)性質(zhì)與組成設(shè)計(jì) 重點(diǎn)難點(diǎn):穩(wěn)定土的強(qiáng)度試驗(yàn)方法及結(jié)合料劑量確定方法,23 穩(wěn)定土材料,一、概述 1、定義：穩(wěn)定土是在粉碎的或原來松散的土中，摻入足量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及其它材料后，經(jīng)拌合、壓實(shí)及養(yǎng)生后，得到的具有較高后期強(qiáng)度，整體性和水穩(wěn)定性均較好的一種材料。 2、適用范圍： 適用于路面的基層及底基層，不適用于路面的面層。 3、分類：按所用結(jié)合料可分為以下幾種： 1）、石灰穩(wěn)定土； 2）、水泥穩(wěn)定土； 3）、瀝青穩(wěn)定土； 4）、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣； 5）、綜合穩(wěn)定土等,二、穩(wěn)定土材料的組成 （一）穩(wěn)定土的基本材料 組成穩(wěn)定土的基本材料是土，一般規(guī)定土的液限不大于40%，塑性指數(shù)不大于20%，且級(jí)配良好。 （二）穩(wěn)定土的外摻材料 1、石灰 各種化學(xué)組成的石灰均可用于穩(wěn)定土，石灰的最佳劑量，對(duì)粘性土和粉性土為干 土重的8%16%，對(duì)砂性土為干土重的10%18%。 石灰的穩(wěn)定效果：可使土粒膠結(jié)成整體，密實(shí)性提高，水穩(wěn)定性提高，強(qiáng)度提高。,2、水泥 各種水泥均可都可用于穩(wěn)定土，通常情況下硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥的穩(wěn)定效果好。在保證質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能降低水泥的用量。 3、粉煤灰 粉煤灰加入土中既能起填充的作用，又能與石灰反應(yīng)，生成起膠結(jié)作用的產(chǎn)物，從而達(dá)到改善穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性、提高強(qiáng)度與密實(shí)度的目的。 4、瀝青 各種瀝青，包括：石油瀝青、煤瀝青、乳化瀝青、瀝青膏漿等均可用于拌合穩(wěn)定土。一般情況下多用液體瀝青。 瀝青加入土或集料中，可分兩種類型： 結(jié)構(gòu)瀝青：有利于提高瀝青穩(wěn)定土的水穩(wěn)定與強(qiáng)度。 自由瀝青：在穩(wěn)定土壓實(shí)時(shí)起潤(rùn)滑和填充的作用。,三、穩(wěn)定土的性質(zhì),（一）、強(qiáng)度 1、強(qiáng)度形成原理 （1）、離子交換作用 所謂離子交換作用是指穩(wěn)定劑中高價(jià)陽離子在一定的條件下替換土中某些低價(jià)金屬離子等的作用。通過離子交換，使土粒凝聚而增強(qiáng)了粘聚力，并使其水穩(wěn)定性提高。能發(fā)生離子交換作用的穩(wěn)定劑有石灰、水泥等。 土+Na+、K+Ca2+土+ Ca2+ Na+（或K+）,（2）、碳酸化作用 碳酸化指消解石灰或水泥產(chǎn)物Ca(OH)2吸咐空氣中的CO2氣體，生成碳酸鈣的過程，其化學(xué)反應(yīng)式如下： Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3.+ (n+1)H2O （3）、結(jié)晶作用 當(dāng)土中Ca(OH)2濃度達(dá)到一定程度時(shí)，Ca(OH)2即會(huì)由飽和溶液轉(zhuǎn)變成過飽和溶液，形成晶體，其化學(xué)反應(yīng)式如下： Ca(OH)2+nH2OCa(OH)2. nH2O 由此作用，使土的密實(shí)度得以改善，強(qiáng)度提高，水穩(wěn)定性也因晶體Ca(OH)2溶解度比非晶體Ca(OH)2小而改善。,（4）、火山灰反應(yīng) 火山灰反應(yīng)指活性SiO2和Al2O3在Ca(OH)2激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似硅酸鹽水泥的水化產(chǎn)物，即水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣的過程，其反應(yīng)式如下： mCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O mCaO.SiO2. nH2O mCa(OH)2+ Al2O3+(n-1)H2O mCaO. Al2O3 nH2O （5）、硬凝反應(yīng) 此作用主要是水泥水化生成膠結(jié)性很強(qiáng)的各種物質(zhì)，能夠?qū)⑺缮⒌念w粒膠結(jié)成整體材料，提高材料的穩(wěn)定性能。 （6）、吸咐作用 某些穩(wěn)定劑加入土中后能吸咐于土顆粒表面，使土顆粒表面具有憎水性或使土顆粒表面粘結(jié)性增加，如瀝青材料。,2、影響穩(wěn)定土強(qiáng)度的因素 （1）、土質(zhì) 對(duì)于石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土，用塑性指數(shù)為10%20%的粘性土較適宜，不適宜用塑性指數(shù)小于10%的低塑性土及重粘土。 對(duì)于水泥穩(wěn)定土，可用各種砂礫、粉土和粘土，但級(jí)配良好的粗、中顆粒的土比單純粘性土較適宜。 （2）、穩(wěn)定劑品種及用量 當(dāng)采用石灰穩(wěn)定劑時(shí)，必須測(cè)定石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量，宜用技術(shù)等級(jí)為3級(jí)以上的石灰。 用水泥穩(wěn)定時(shí)，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好一些，不宜采用快硬或早強(qiáng)水泥。 水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度則存在一個(gè)最佳石灰劑量值，超過或低于此值，石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度則降低。,（3）、含水量 存在一個(gè)最佳含水量。 （4）、密實(shí)度 希望密實(shí)度越大越好。 （5）、施工時(shí)間長(zhǎng)短的影響 主要針對(duì)水泥穩(wěn)定土，要求其從開始加水到完全壓實(shí)的時(shí)間盡可能短，一般不要超過6h。 （6）、養(yǎng)生條件 穩(wěn)定土必須在適當(dāng)?shù)臏囟?、濕度下養(yǎng)護(hù)，其強(qiáng)度才會(huì)不斷提高。,（二）、穩(wěn)定土材料的變形性能 1、縮裂特性 干縮：隨著無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土強(qiáng)度的不斷形成，水分逐漸消耗以及蒸發(fā)，體積發(fā)生收縮，收縮變形受到約束時(shí)，逐漸產(chǎn)生裂縫，即為干縮裂縫。 溫縮：無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土具有熱脹冷縮性質(zhì)，隨著氣溫的降低，穩(wěn)定土?xí)a(chǎn)生冷卻收縮變形，收縮變形受到約束時(shí)，逐漸形成裂縫，即為溫縮裂縫。 2、裂縫防治措施 （1）、改善土質(zhì)：穩(wěn)定土用土越粘，則縮裂越嚴(yán)重。 （2）、控制含水量及壓實(shí)度。,（3）、摻加粗粒料。 （三）穩(wěn)定土材料的疲勞特性 石灰粉煤灰穩(wěn)定材料的抗疲勞性能優(yōu)于水泥砂礫，但水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度因素對(duì)提高疲勞壽命也有利。 （四）、穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性 可用浸水強(qiáng)度試驗(yàn)和凍融循環(huán)試驗(yàn)來評(píng)價(jià)。 影響穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性的因素有：土類、穩(wěn)定劑種類及劑量、密實(shí)度及齡期。,四、穩(wěn)定類材料組成設(shè)計(jì),（一）、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：主要考慮強(qiáng)度和耐久性。 （二）、材料組成設(shè)計(jì)步驟 、原材料試驗(yàn) 、擬定混合料配合比 （）、選定不同的穩(wěn)定料劑量，制備同一種土樣的混合料試件若干個(gè)。 （）、通過擊實(shí)試驗(yàn)確定混合料的最佳含水量和最大干密度。 （）、按最佳含水量和計(jì)算得的干密度制備試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn) 、試件的強(qiáng)度試驗(yàn) 、選定石灰或水泥劑量。,課后小結(jié)：各種類型的穩(wěn)定材料是路面基層常用材料，其強(qiáng)度及變形受諸多因素的影響，其中最重要的是土質(zhì)、穩(wěn)定劑品種及數(shù)量、含水量等。,課題:普通水泥混凝土對(duì)組成材料要求 教具用品 :無 教學(xué)目的:了解混凝土組成材料的種類及技術(shù)要求 重點(diǎn)難點(diǎn):水泥品種與強(qiáng)度等級(jí)選用,第三章 水泥混凝土和砂漿,定義：水泥混凝土是由水泥和水組成的水泥漿體，為粘結(jié)介質(zhì)，將分散其間的不同粒徑的粗、細(xì)集料膠結(jié)起來，在一定條件下，硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。 分類： 1、按表觀密度分為 普通混凝土 輕混凝土 重混凝土,2、按強(qiáng)度分為 低強(qiáng)度混凝土 中強(qiáng)度混凝土 高強(qiáng)度混凝土 2、按流動(dòng)性分為 塑性混凝土低流動(dòng)性混凝土干硬性混凝土 混凝土的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：1、抗壓強(qiáng)度較高，耐久性好，耐火性好，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用極少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成任何形狀； 3、材料來源廣泛，便于就地取材，價(jià)格便宜； 4、可以根據(jù)工程要求改變材料配合比來滿足需要。 缺點(diǎn)：1、抗拉強(qiáng)度低； 2、由于干縮，易出現(xiàn)裂縫； 3、施工日期長(zhǎng)； 4、自重較大； 5、結(jié)構(gòu)拆除比較困難。,31普通水泥混凝土,一、普通水泥混凝土組成材料 1、水泥 2、水 此兩者組成水泥漿，起流動(dòng)膠結(jié)作用 3、粗集料 4、細(xì)集料 此兩者起骨架作用 各種材料所占比例見下表所示：,混凝土組成及各組分材料絕對(duì)體積比,（一）水泥 1、水泥品種選擇：應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、氣候與環(huán)境條件選擇； 2、水泥強(qiáng)度等級(jí)：考慮混凝土抗壓強(qiáng)度（低強(qiáng)度時(shí)1.5-2.0倍，高強(qiáng)度時(shí),0.9-1.5倍）。 （二）細(xì)集料 具體要求 1、有害雜質(zhì)含量 （1）含泥量及泥塊含量 d1.25mm 手捏后可破碎成小于顆粒者稱為泥塊 （2）云母含量 2% （3）輕物質(zhì)含量 的顆粒 （4）有機(jī)質(zhì)含量，延緩硬化過程，影響強(qiáng)度 （5）硫化物與硫酸鹽含量,2、粗細(xì)程度與顆粒級(jí)配 3、壓碎值和堅(jiān)固性 壓碎值：C30以上混凝土，Qa小于或等于35% C30以下混凝土, Qa小于或等于50% 堅(jiān)固性，5次循環(huán)，質(zhì)量損失小于10%,（三）粗集料 1、強(qiáng)度與堅(jiān)固性 見教材表3-5所示 2、有害雜質(zhì)含量 見教材表3-7所示 3、最大粒徑及顆粒級(jí)配 最大粒徑及混凝土的影響：在條件容許的前提下，越大越好 規(guī)范對(duì)D的要求 顆粒級(jí)配應(yīng)滿足教材表3-8要求所示 4、顆粒形狀及表面特征 針狀顆粒：L2.4d平均 片狀顆粒：厚度d0.4d平均 5、堿活性檢驗(yàn) 其規(guī)定見表3-9所示,課后小結(jié)：水泥混凝土的基本組成材料包括粗集料、細(xì)集料、水泥及水。如何控制各項(xiàng)材料的質(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵，亦是本次課的重點(diǎn)內(nèi)容。,課題:混凝土的技術(shù)性質(zhì)（一） 教具用品: 相關(guān)的試驗(yàn)儀器 教學(xué)目的:了解混凝土的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)的含義及其測(cè)定方法、影響因素 重點(diǎn)難點(diǎn):混凝土的工作性及強(qiáng)度,3-1 普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì),對(duì)于水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì)，通常分兩種情況進(jìn)行分析：一是新拌混凝土混合料的性質(zhì)，二是凝結(jié)硬化的混凝土的性質(zhì)，本次課重點(diǎn)講解新拌混凝土混合料的工作性。 （一）新拌水泥混凝土的工作性（和易性） 1、新拌混凝土工作性的概念 指混凝土拌和物易于施工操作且成型后質(zhì)量均勻密實(shí)的性質(zhì)。 它包括以下三個(gè)方面： 流動(dòng)性：指混凝土拌和物在自身或機(jī)械振搗下，能產(chǎn)生流動(dòng)且能均勻密實(shí)地填滿模板的性能。 粘聚性：組成材料之間有一定的粘聚力 保水性：具有保持一定水分能力，不致產(chǎn)生泌水,2、新拌混凝土工作性的測(cè)定方法 目前缺少全面的測(cè)定方法，主要偏重于測(cè)定流動(dòng)性 1）坍落度（mm）試驗(yàn) 按規(guī)定拌和水泥混凝土混合料，將坍落筒按要求濕水，然后分三層將拌和物裝入筒內(nèi)，每層搗實(shí)25次，測(cè)定坍落強(qiáng)度H(mm)。 坍落度試驗(yàn)只適用于集料最大粒徑D不大于40mm，坍落度H不小于10mm的新拌混凝土。,在試驗(yàn)測(cè)定的同時(shí)，必須觀察棍度，含砂情況、粘聚性、保水性，以定性評(píng)價(jià)其工作性。 2）維勃稠度 適用于D不超過40mm，維勃稠度530s之間的干硬性混凝土的稠度測(cè)定 3、新拌混凝土工作性的選擇 1）橋涵混凝土工作性選擇 見表3-11，應(yīng)考慮下列因素：結(jié)構(gòu)物斷面尺寸、鋼筋疏密程度、振搗方式。 2）路面混凝土工作性選擇 一般選1025mm 4、影響混凝土混合料工作性的因素 1）水泥漿的數(shù)量和集漿比 正常情況：水泥漿充滿集料間隙略有剩余 用漿過多：流漿，浪費(fèi)水泥，且影響強(qiáng)度，耐久性 用漿過少：產(chǎn)生分層，泌水,維勃稠度儀,2）水灰比的影響 過大：可使水泥漿變稀，但易產(chǎn)生流漿、離析，甚至影響強(qiáng)度。 過?。嚎墒顾酀{變稠，但拌和物流動(dòng)性小。 所以要選擇合理水灰比,3）砂率 砂率對(duì)坍落度的影響見下圖,3）砂率 砂率對(duì)坍落度的影響見下圖 4）水泥的品種和集料的性質(zhì) 水泥品種 不同的水泥，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量不同，其所表現(xiàn)出的工作性亦不一樣。 集料表面特征，如碎石與卵石 5）外加劑 使用外加劑，可在不增加用水量及水泥用量的前提下，有效地改 善水泥混凝土的工作性。如減水劑等。,6）溫度與攪拌時(shí)間 如夏季與冬季在施工中注意的問題不一樣，攪拌時(shí)間過短，拌和物的工作性差。 5、改善工作性的措施 1）調(diào)節(jié)材料組成 設(shè)計(jì)合理的配合比，使之有較好的工作性。 2）摻加外加劑 合理地利用外加劑，改善混凝土的工作性。 3）提高振搗的效能,課后小結(jié)：水泥混凝土拌和馬歇爾物的施工和易性包括了流動(dòng)性、可塑性、穩(wěn)定性和易密性，它們之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。,課題:混凝土的技術(shù)性質(zhì) 教具用品: 相關(guān)儀器 教學(xué)目的:了解硬化后混凝土的各項(xiàng)技術(shù)性質(zhì)及要求 重點(diǎn)難點(diǎn):混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度含義及測(cè)量方法,3-1 普通水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì),二、水泥混凝土的技術(shù)性質(zhì) （二）硬化后混凝土的力學(xué)性質(zhì) 1、強(qiáng)度 1）抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和強(qiáng)度等級(jí) 立方體抗壓強(qiáng)度fcu 制作150X150X150mm試件，養(yǎng)護(hù)28d，測(cè)定強(qiáng)度 三個(gè)值的算術(shù)平均值作為測(cè)定值，誤差15%，若任一個(gè)超過15%，取中值作為測(cè)定值，若兩個(gè)超過15%，則測(cè)定結(jié)