自應力水泥.ppt

1、 水泥YOUR TOPIC GOES HERE概述 水泥，粉狀水硬性無機膠凝材料。加水攪拌后成漿體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結在一起。cement一詞由拉丁文caementum發(fā)展而來，是碎石及片石的意思。早期石灰與火山灰的混合物與現(xiàn)代的石灰火山灰水泥很相似，用它膠結碎石制成的混凝土，硬化后不但強度較高，而且還能抵抗淡水或含鹽水的侵蝕。長期以來，它作為一種重要的膠凝材料，廣泛應用于土木建筑、水利、國防等工程。YOUR TOPIC GOES HERE分類（按性能）（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB1752007規(guī)定的六大

2、類水泥，即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復合硅酸鹽水泥。（2）專用水泥：專門用途的水泥。如：G級油井水泥，道路硅酸鹽水泥。 水泥原態(tài)（3）特性水泥：某種性能比較突出的水泥。如：快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥、磷鋁酸鹽水泥和磷酸鹽水泥。TRANSITIONAL PAGETRANSITIONAL PAGE 按其主要水硬性物質分類#硅酸鹽水泥，即國外通稱的波特蘭水泥；#鋁酸鹽水泥；#硫鋁酸鹽水泥；#鐵鋁酸鹽水泥；#氟鋁酸鹽水泥；#磷酸鹽水泥# 以火山灰或潛在水硬性材料及其他活性材料為主要組分的水泥。按主要技術特性分（1） 快硬

3、性（水硬性）：分為快硬和特快硬兩類；（2）水化熱：分為中熱和低熱兩類； 硅酸鹽水泥（3） 抗硫酸鹽性：分中抗硫酸鹽腐蝕和高抗硫酸鹽腐蝕兩 類；（4） 膨脹性：分為膨脹和自應力兩類；（5） 耐高溫性：鋁酸鹽水泥的耐高溫性以水泥中氧化鋁含量分級命名規(guī)則￥水泥的命名按不同類別分別以水泥的主要水硬性礦物、混合材料、用途和主要特性進行，并力求簡明準確，名稱過長時，允許有簡稱。￥通用水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以混合材料名稱或其他適當名稱命名。￥專用水泥以其專門用途命名，并可冠以不同型號。￥特性水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型號或混合材料名稱。自應力水泥概述 以火山

4、灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥是以主要組成成分的名稱冠以活性材料的名稱進行命名，也可再冠以特性名稱，如石膏礦渣水泥、石灰火山灰水泥等。膨脹水泥中膨脹組分含量較多，膨脹值較大，在膨脹過程中又受到限制時（如鋼筋限制），則水泥本身會受到壓應力。該壓力是依靠水泥自身水化而產(chǎn)生的，稱為自應力，用自應力值（兆帕斯卡）表示應力大小。其中自應力值大于2MPa的稱為自應力水泥。膨脹和自應力水泥的研制目的及其發(fā)展 普通水泥混凝土由于水份蒸發(fā)等原因而收縮、開裂，引起混凝土耐久性下降。人們希望有這樣一種水泥，它在凝結硬化時能產(chǎn)生適量的膨脹，以抵消其收縮，從而消除混凝土因收縮而引起的各種弊病。對鋼

5、筋混凝土中的鋼筋施加機械予應力可大幅度增加鋼筋混凝土制品的承載能力，大量節(jié)約鋼材。但是在有些場合這種工藝很煩瑣，有時甚至不易達到目的。因此人們也在探索，能否用水泥水化所產(chǎn)生的膨脹來張拉鋼筋，以簡化予應力工藝。 膨脹和自應力水泥就是圍繞著上述目的研制和發(fā)展起來的。膨脹水泥主要用于配制補償收縮混凝土，補償水泥混凝土的收縮，防止或減少混凝上裂縫的產(chǎn)生。自應力水泥用于配制自應力(或稱化學應力)混凝土。 與硅酸鹽水泥相比，膨脹水泥研制要晚一百來年。法國的勞西耶最早認識到水泥混凝土中形成的鈣礬石所產(chǎn)生的膨脹可用來抵消收縮和產(chǎn)生化學予應力。他從本世紀三十年代中期開始，提出了制造膨脹水泥的方案。他提出的膨使水

6、泥是由波特蘭水泥、膨脹劑和礦渣所組成。膨脹劑是由礬石、石膏和白堊磨成生料，加以鍛燒而制得，礦渣的加人是為了控制膨脹率。其后美國的克萊恩等在上述基礎上發(fā)展了K型膨脹水泥。與勞西耶提出的膨脹水泥相比，K型水泥進展的地方是：明確了膨脹劑的礦物組成是以無水硫鋁酸鈣為主，此外還要有適量的CaO和CaSO4；由于對膨脹劑及其摻量做到了有效控制，所以不需要再加礦渣作為后期膨脹的穩(wěn)定劑。蘇聯(lián)在研制膨脹水泥方面，雖然也主要根據(jù)形成鈣礬石使水泥膨脹的原理，但在技術途徑上則側重于礬土水泥熟料的應用。美國還曾研究過一種S型膨脹水泥，即從鋁酸三鈣含量高的硅酸鹽水泥熟料，適當增加石膏摻量而制得膨脹水泥。日本從六十年代起才

7、發(fā)展膨脹水泥混凝土。其特色是研制和出售各種類型的膨脹劑。其中應用最廣的是以無水硫鋁酸鈣為主，并具有適量CaO和CaSO4的膨脹劑，與波特蘭水泥拌和后其性能與K型膨脹水泥一樣。其膨脹量可在現(xiàn)場根據(jù)需要進行調節(jié)。我國自五十年代中期即開始研制膨脹水泥，至七十年代初期所研制的膨脹和自應力水泥，主要是以回轉窯燒結法制造的礬土水泥作為重要組分的。在這期間我國曾研制成功了膨脹性不透水水泥，無收縮不透水水泥，石膏礬土膨脹水泥，快凝膨脹水泥，硅酸鹽膨脹水泥，硅酸鹽自應力水泥和鋁酸鹽自應力水泥等。由于我國用回轉窯燒結法所制得的礬土水泥熟料的礦物組成是以CaOAI2O3為主，以CaO2Al2O3為輔，而幾乎不存在1

8、2CaO7Al2O3，與蘇聯(lián)以高爐法在煉鐵同時制得的礬土水泥的礦物組成有很大的不同。因此，蘇聯(lián)文獻報導的硅酸鹽自應力水泥的凝結時間過短，需加緩凝劑的現(xiàn)象并未在我國發(fā)生。由于同樣原因，我國的礬土水泥為研制以礬土水泥為基礎的鋁酸鹽自應力水泥創(chuàng)造了良好的基礎。膨脹和自應力水泥的分類 膨脹水泥和自應力水泥實質上都是膨脹水泥。只是由于使用目的和膨脹數(shù)值上的差別，我們把它分別稱為膨脹水泥和自應力水泥。在我國，一般來說，膨脹值較小、用于補償水泥混凝土收縮的水泥稱膨脹水泥；膨脹值較大、用于建立預應力的水泥就稱為自應力水泥。膨脹水泥和自應力水泥可按用途、引起膨脹的化學反應和水泥的主要礦物組成或主要組分來分類。按

9、用途分類 無論做補償收縮混凝土或作預應力混凝土用的膨脹水泥混凝土，一般都需要在一定的限制下工作，以使混凝土在硬化后由于限制物所貯存的能量使混凝土建立不同程度的受壓狀態(tài)，從這個角度上看，目前的膨脹和自應力水泥可作如下分類。 1、 配制補償收縮混凝土用的膨脹水泥 2、 配制自應力混凝土用的自應力水泥按引起膨脹的化學反應分類 從引起膨脹的化學反應分類，目前的膨脹和自應力水泥可分為三種類型： 1、 利用形成鈣礬石相的膨脹水泥 2、 利用氧化物水化的膨脹水泥 3、 利用金屬氧化的膨脹水泥按水泥熟料礦物或水泥主要組分分類 從構成膨脹和自應力水泥的熟料礦物或主要組分可分為以下幾類： 1、 以硅酸鹽水泥為基礎

10、的膨脹和自應力水泥 2、 以高鋁水泥為基礎的膨脹和自應力水泥 3、 以硫鋁酸鹽水泥熟料為基礎的膨脹和自應力水泥 4、 以高爐礦渣為基礎的膨脹水泥膨脹和自應力水泥的用途 膨脹和自應力水泥的用途分為兩個方面，一是用于補償水泥混凝土收縮，即用于配制補償收縮混凝土；二是利用其膨脹能來產(chǎn)生預應力，即用于配制自應力混凝土。經(jīng)過幾十年來的研究和實踐，逐步認識到不管是那一種用途的膨脹混凝土，都要求一定的限制條件來發(fā)揮其膨脹作用，而其本質的作用是使膨脹混凝土的膨脹能，利用各種限制方式，主要是利用鋼筋骨架的限制，將水泥膨脹時的化學能轉換成張拉鋼筋的機械能，從而使混凝土內部建立一定的壓應力。因此用作補償收縮和產(chǎn)生自

11、應力的水泥混凝土只有膨脹值和建立壓應力效值的差別，而沒有本質的差別。 膨脹水泥是通過配制補償收縮混凝土來發(fā)揮其獨特作用的。補償收縮混凝土的強度、彈性模量、干縮、蠕變、抗凍融循環(huán)等性能與硅酸鹽水泥混凝土相似，而其防止開裂及抗?jié)B性能大大提高，從而可用于司防止開裂及抗?jié)B要求高的混凝土建筑物及制品。補償收縮混凝上主要用于水池、油罐，或以混凝土予制板拼裝水池或油罐時的后澆縫；對樓板有防滲要求的多層汽車停車場，要求接縫少的停車廣場，停機坪，機場跑道，高速公路路面；地下建筑物，自防水屋面板，防滲樓板；水池、油罐、井壁、水壩的防滲層；基礎等構筑物的后澆縫；梁柱接頭、機器墊腳螺絲的錨固；礦井、管道、地下工程的搶檢、堵漏等。 自應力水泥是通過配制自應力混凝土起作用。目前我國膨脹和自應力水泥每年的用量約為15萬噸，百分之九十左右用于制造自應力水泥壓力管。其中絕大部分用作輸水，少部分用于輸油、輸氣。與美國、日本等國膨脹混凝土主要用于補償收縮混凝土相比，具有我國的特色。這一方面是由于在我國以水泥壓力管來代替鑄鐵管或部份鋼管，從經(jīng)濟上和資源利用上是合理