《建筑工程材料》圖文課件ppt-第二章

1、第2章 石灰、水泥和穩(wěn)定土2.1 石灰2.2 水泥2.3 穩(wěn)定土膠凝材料 在建筑工程中，能以自身的物理化學(xué)作用將松散材料（如砂、石）膠結(jié)成為具有一定強度的整體結(jié)構(gòu)的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。有機膠凝材料無機膠凝材料水硬性膠凝材料氣硬性膠凝材料各種瀝青和樹脂 石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等，只能在空氣中硬化、保持或繼續(xù)提高強度。 各種水泥，則不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化，且可在水中或適宜的環(huán)境中保持并繼續(xù)提高強度。2.1 石灰 根據(jù)化學(xué)成分的不同，石灰分為生石灰和熟石灰。生石灰的主要化學(xué)成分是CaO，熟石灰的主要成分是Ca(OH)2。根據(jù)成品加工方法的不同，可分為塊狀生石灰、生石灰粉、消

2、石灰粉、石灰漿、石灰乳。2.1.1 石灰的生產(chǎn)工藝概述石灰 石灰是由富含CaCO3的巖石（如石灰石、白云石、白堊等，亦可用含有CaO和部分MgO的巖石）經(jīng)過煅燒，逸出CO2氣體后得到的塊狀材料。煅燒過程中，CaCO3的分解需要吸收熱量，通常需加熱至900 以上。優(yōu)質(zhì)的石灰欠火石灰過火石灰 未消化殘渣含量高，有效CaO和MgO含量低，使用時缺乏黏滯力。 過火石灰用于建筑結(jié)構(gòu)物中仍能繼續(xù)消化，以致引起成形的結(jié)構(gòu)物體體積膨脹，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物表面產(chǎn)生鼓包、隆起、起皮、剝落或產(chǎn)生裂縫等破壞現(xiàn)象，故危害極大。2.1.2 石灰的消化和硬化 1石灰的消化 燒制成的生石灰，在使用時必須加水使其“消化”成為“消石灰”

3、，這一過程亦稱“熟化”，故消石灰亦稱“熟石灰”。 消石灰的主要化學(xué)成分為Ca(OH)2。上式中理論需水量僅為石灰質(zhì)量的32%，但是由于石灰消化是一個放熱反應(yīng)過程，實際加水量達70%以上。 塊狀石灰從加水至產(chǎn)生熱量達到最高溫度所需的時間稱為消解速度。在石灰消化時，應(yīng)注意加水速度。對消解速度快、活性高的石灰，如加水過慢、水量不夠，內(nèi)部石灰不易消化，產(chǎn)生“過燒”現(xiàn)象；相反，對于消解速度慢、活潑性差的石灰，如加水過快，則發(fā)熱量少，水溫過低，產(chǎn)生“過冷”現(xiàn)象。 石灰消化時，為了消除“過火石灰”的危害，可在消化后“陳伏”半月左右再使用。石灰漿在陳伏期間，在其表面應(yīng)有一層水分，使之與空氣隔絕，以防止碳化。

4、2石灰的硬化石灰的硬化石灰漿的干燥硬化（結(jié)晶作用）硬化石灰漿的碳化（碳化作用） 石灰漿體干燥過程中，由于水分蒸發(fā)形成網(wǎng)狀孔隙，這時滯留在孔隙中的自由水由于表面張力的作用而產(chǎn)生毛細管壓力，使石灰粒子更加密實，從而獲得“附加強度”。 此外，由于水分的蒸發(fā)，引起Ca(OH)2溶液過飽和而結(jié)晶析出，并產(chǎn)生“結(jié)晶強度”。但從溶液中析出Ca(OH)2數(shù)量極少，因此強度增長不顯著。 Ca(OH)2與空氣中的CO2作用生成碳酸鈣晶體，為熟石灰的“碳化”，石灰漿體經(jīng)碳化后獲得的最終強度，稱為“碳化強度”。2.1.3 石灰的技術(shù)要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1技術(shù)要求 用于道路或橋梁工程的石灰，應(yīng)符合以下技術(shù)要求。 （1）有效

5、氧化鈣和氧化鎂含量 石灰中產(chǎn)生黏滯性的有效成分是活性氧化鈣和氧化鎂。它們的含量是評價石灰質(zhì)量的主要指標(biāo)，其含量愈多，活性愈高，質(zhì)量也愈好。有效CaO和MgO含量的測定方法，按我國現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（JTG E512009）的規(guī)定，有效CaO含量用中和滴定法測定，MgO含量用絡(luò)合滴定法測定。 （2）生石灰產(chǎn)漿量和未消化殘渣含量 產(chǎn)漿量是單位質(zhì)量（1 kg）的生石灰經(jīng)消化后，所產(chǎn)石灰漿體的體積（L）。石灰產(chǎn)漿量愈高，則表示其質(zhì)量越好。未消化殘渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5 mm圓孔篩上的殘渣占試樣的百分率。其含量愈多，石灰質(zhì)量愈差，須加以限制。 （3）CO2質(zhì)

6、量分?jǐn)?shù) 控制生石灰或生石灰粉中的CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是為了控制石灰石在煅燒時“欠火”造成產(chǎn)品中未分解完成的碳酸鹽的含量。CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，即表示未分解完全的碳酸鹽含量越高，則（CaO+MgO）質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對降低，導(dǎo)致石灰的膠結(jié)性能下降。 （4）消石灰游離水質(zhì)量分?jǐn)?shù) 游離水質(zhì)量分?jǐn)?shù)，指化學(xué)結(jié)合水以外的含水量。生石灰在消化過程中加入的水是理論需水量的23倍，除部分水被石灰消化過程中放出的熱蒸發(fā)掉外，多加的水分殘留于Ca(OH)2（除結(jié)合水外）中。殘余水分蒸發(fā)后，留下孔隙會加劇消石灰粉的碳化作用，以致影響石灰的質(zhì)量，因此對消石灰粉的游離水質(zhì)量分?jǐn)?shù)需加以限制。 （5）細度 細度與石灰的質(zhì)量有密切關(guān)系，過量

7、的篩余物影響石灰的黏滯性。 建筑生石灰（JC/T 4792013）和建筑消石灰粉（JC/T 4812013）規(guī)定以0.6 mm和0.15 mm篩余百分率控制石灰細度。 試驗方法：稱取試樣50 g，倒入0.6 mm，0.15 mm套篩內(nèi)進行篩分，分別稱量篩余物，按原試樣計算其篩余百分率。 2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 建筑石灰依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)建筑生石灰和建筑消石灰粉的規(guī)定，按其MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)劃分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類，其分類界限如表2-1所示。 （1）生石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)按表2-1分為鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰兩類，然后再按有效CaO和MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)、產(chǎn)漿量、未消化殘渣和CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)等4個項目的指標(biāo)分為

8、優(yōu)等品、一等品和合格品3個等級，如表2-2所示。 （2）生石灰粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)表2-1分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰兩類，再按（CaO+MgO）質(zhì)量分?jǐn)?shù)、CO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和細度等項目的指標(biāo)，分為優(yōu)等品、一等品和合格品3個等級，如表2-3所示。 （3）消石灰粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 消石灰粉MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%時稱為鈣質(zhì)消石灰粉，4%MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)24%時稱為鎂質(zhì)消石灰粉，24%MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%時稱為白云石消石灰粉。按等級分為優(yōu)等品、一等品和合格品等3個等級，如表2-4所示。2.1.4 石灰的應(yīng)用和儲存石灰的應(yīng)用和儲存石灰的應(yīng)用石灰的儲存 石灰砂漿主要用于地面以上部分的砌筑工程，也可用于抹面等裝飾工程。

9、 加固軟土地基。 石灰和黏土按一定比例拌和制成石灰土或與黏土、砂石、爐渣制成三合土，用于道路工程的墊層。 在道路工程中，隨著半剛性基層在高等級路面中的應(yīng)用，石灰穩(wěn)定土、石灰粉煤灰穩(wěn)定土及其穩(wěn)定碎石等被廣泛用于路面基層。在橋梁工程中，石灰砂漿、石灰水泥砂漿、石灰粉煤灰砂漿廣泛用于圬工砌體。 磨細的生石灰粉應(yīng)儲存于干燥倉庫內(nèi)，采取嚴(yán)格防水措施。 如需長時間儲存生石灰，最好將其消解成石灰漿，并使表面隔絕空氣，以防碳化。2.2 水泥2.2.1 硅酸鹽水泥 1概述 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱

10、為硅酸鹽水泥（波特蘭水泥）。硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱I型硅酸鹽水泥，代號為PI。在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質(zhì)量5%的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為型硅酸鹽水泥，代號為P。 2硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝簡述生料制備熟料煅燒水泥粉磨 以石灰石、黏土和鐵礦粉為主要原料（有時需加入校正原料），將其按一定比例配合、磨細，制得具有適當(dāng)化學(xué)成分、質(zhì)量均勻的生料。 將生料在水泥窯內(nèi)經(jīng)1 450 高溫煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。 將熟料加適量石膏和05%的石灰石或?；郀t礦渣共同磨細，即得到硅酸鹽水泥。 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)流程可用圖2-1的流程圖表示。圖2-1 硅

11、酸鹽水泥生產(chǎn)流程示意圖 3硅酸鹽水泥的化學(xué)成分和礦物組成 （1）化學(xué)成分 硅酸鹽水泥的化學(xué)成分主要有石灰石原料分解出的氧化鈣（CaO），黏土原料分解出的氧化硅（SiO2）和氧化鋁（Al2O3），以及鐵礦粉提供的氧化鐵（Fe2O3）。 （2）礦物組成 生料在煅燒過程中，4種在煅燒過程中經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)形成的化合物硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣稱為硅酸鹽水泥的熟料礦物，其組成、含量及特性如表2-5所示。 （3）硅酸鹽水泥熟料礦物的性能礦物性能水化反應(yīng)速度水化放熱量強度耐化學(xué)侵蝕性干縮性 以鋁酸三鈣（C3A）最快，硅酸三鈣（C3S）、鐵鋁酸四鈣（C4AF）較快，硅酸二鈣（C2S）最慢。 C3A

12、最大，C3S較大，C4AF居中，C2S最小。 C3S最高，C2S早期強度低，但后期增長率較大，是硅酸鹽水泥強度的主要來源，C3A強度不高，C4AF對抗折強度有利。 C4AF最優(yōu)，C2S、C3S為其次，C3A最差。 C4AF和C2S最小，C3S居中，C3A最大。 水泥是由多種礦物成分組成的，改變各熟料礦物組分之間的組成比例，水泥的性能就會發(fā)生相應(yīng)的變化。 4硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化 （1）水化 水泥加水拌和后，水泥顆粒立即分散于水中并與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。水泥的水化過程是水泥各種熟料礦物及石膏與水發(fā)生反應(yīng)的過程。 摻入石膏的目的是延緩水泥的凝結(jié)硬化速度，否則水泥遇水會快速凝結(jié)，呈現(xiàn)“瞬凝”現(xiàn)象，給

13、水泥的施工造成不便。 （2）凝結(jié)硬化 隨著時間的推延，水泥漿逐漸失去塑性，形成具有一定強度的石狀體，這個過程叫水泥的凝結(jié)硬化。如圖2-2，硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化是一個連續(xù)的復(fù)雜過程。圖2-2 凝結(jié)硬化 水泥的硬化期可以延續(xù)很長時間，但28 d可表現(xiàn)出大部分強度。 5硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （1）技術(shù)指標(biāo) 細度。細度是指水泥顆粒的粗細程度。 水泥細度可用下列方法表示。 篩析法：以80 m方孔篩上的篩余量百分率表示。篩析法分負壓篩法和水篩法兩種，鑒定結(jié)果發(fā)生爭議時，以負壓篩法為準(zhǔn)。 比表面積法：以每千克水泥所具有的總表面積（m2）表示。比表面積采用勃氏法測定。 標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。在測定水泥的凝結(jié)時間和安

14、定性時，為使其測定結(jié)果具有可比性，必須采用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈槳進行測定?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗方法（GB/T 13462011）規(guī)定：以標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀（如圖2-4所示）的試桿沉入凈漿距底板的距離為61 mm時水泥漿的稠度作為標(biāo)準(zhǔn)稠度。水泥凈漿達到標(biāo)準(zhǔn)稠度時所需的拌和水量稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。圖2-4 標(biāo)準(zhǔn)法維卡儀 凝結(jié)時間。凝結(jié)時間是指水泥從加水時至水泥漿失去可塑性所需的時間。凝結(jié)時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間是從水泥加水至水泥漿開始失去可塑性所經(jīng)歷的時間；終凝時間是從水泥加水至水泥漿完全失去可塑性所經(jīng)歷的時間。凝結(jié)時間以試針沉入水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度凈漿至一定深度所需的時間

15、表示。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 13462011）規(guī)定：將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿裝入凝結(jié)時間測定儀的試模中，以標(biāo)準(zhǔn)試針（分初凝用試針和終凝用試針）測試。當(dāng)試針沉至距底板4 mm1 mm時，為水泥達到初凝狀態(tài)，以水泥加水至達到初凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間作為初凝時間；完成初凝時間測定后，將試模連同漿體翻轉(zhuǎn)180，換上終凝試針（終凝針上裝有一個環(huán)形附件），當(dāng)試針沉入試體0.5 mm時，即環(huán)形附件開始不能在試體上留下痕跡時，為水泥達到終凝狀態(tài)，以水泥加水至達到終凝狀態(tài)所經(jīng)歷的時間作為水泥的終凝時間。 國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45 min，終凝不得遲于6.5 h；普

16、通硅酸鹽水泥初凝不得早于45 min，終凝不得遲于10 h。 體積安定性。水泥的體積安定性是指水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻程度。 引起水泥體積安定性不良的原因是：水泥中含有過多的游離CaO和MgO或者石膏摻量過多。 水泥粉磨時，若摻入過量的石膏，當(dāng)水泥硬化后，這些多余的石膏還會繼續(xù)與C3AH6反應(yīng)生成鈣礬石，體積膨脹，引起水泥石開裂。 國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥規(guī)定，硅酸鹽水泥的體積安定性用沸煮法檢驗。沸煮法分雷氏法（標(biāo)準(zhǔn)法）和試餅法（代用法）兩種。 按照國標(biāo)（GB/T 13462011）的規(guī)定，雷氏法是將標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法裝入雷氏夾的環(huán)形試模中，濕養(yǎng)24 h后測定指針尖端距離，接

17、著將其放入沸煮箱內(nèi)，30 min內(nèi)加熱至水沸騰，然后恒沸3 h。待試件冷卻后再測定指針尖端的距離，若沸煮前后指針尖端增加的距離不超過5.0 mm，則認(rèn)為水泥的體積安定性合格。試餅法是用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿按規(guī)定方法制成規(guī)定的試餅，經(jīng)養(yǎng)護、沸煮后，觀察餅的外形變化，如目測試餅無裂紋，用鋼直尺檢查無彎曲，則認(rèn)為安定性合格，反之為不合格。 用沸煮法只能檢測出游離CaO造成的體積安定性不良。由MgO造成的體積安定性不良，必須用壓蒸法才能檢驗出來。石膏造成的安定性不良則需要更長時間在溫水中浸泡才能發(fā)現(xiàn)。由于這兩種原因引起的體積安定性不良都不易快速檢驗，所以國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：硅酸鹽水泥熟料中MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得

18、超過5.0%，若經(jīng)壓蒸試驗水泥的安定性合格，允許放寬到6.0%；SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得超過3.5%，以保證水泥的安定性合格。 強度。硅酸鹽水泥的強度主要取決于熟料的礦物組成和水泥的細度，此外還與水灰比、試驗方法、試驗條件、養(yǎng)護齡期等因素有關(guān)。 現(xiàn)行通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）規(guī)定：將水泥、標(biāo)準(zhǔn)砂及水按規(guī)定的比例（水泥:標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5），用規(guī)定方法制成40 mm40 mm160 mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件（在溫度201，相對濕度不低于90%。的養(yǎng)護箱或霧室內(nèi)24 h）下養(yǎng)護，測定其3 d和28 d的抗折強度和抗壓強度。根據(jù)3 d和28 d的抗折強度和抗壓強度劃分硅酸鹽水泥的強

19、度等級。硅酸鹽水泥強度等級分為42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R。硅酸鹽水泥各強度等級、各養(yǎng)護齡期的強度指標(biāo)如表2-7所示。 硅酸鹽水泥分兩種型號：普通型和早強型（也稱R型）。早強型水泥早期強度發(fā)展較快，3 d強度可達到28 d強度的50%，可用于早期強度要求高的工程中。對于路面水泥混凝土，為防止路面發(fā)生溫度裂縫，除低溫天氣施工、有快通要求的路段施工可采用R型水泥外，一般情況均宜使用普通型水泥。 （2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表2-8 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）規(guī)定：檢驗結(jié)果符合不溶物、燒失量、MgO、SO3、氯離子、凝結(jié)時間、安

20、定性及強度的規(guī)定為合格品。任何一項檢驗結(jié)果不符合上述規(guī)定中的技術(shù)要求為不合格品。 凡MgO、SO3、凝結(jié)時間、安定性中任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定時，均為廢品。凡細度、終凝時間、不溶物和燒失量中的任一項不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限量和強度低于商品強度等級的指標(biāo)時為不合格品。水泥包裝標(biāo)志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的也屬于不合格品。廢品水泥嚴(yán)禁在工程中使用。 6硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用與儲運 （1）特性與應(yīng)用特性與應(yīng)用凝結(jié)硬化快，早期強度和后期強度均較高抗凍性好水化熱大耐腐蝕性差耐熱性差抗碳化性能好干縮小耐磨性好 適用于有早強要求的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、地上及地下

21、重要結(jié)構(gòu)中的高強混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。 適用于嚴(yán)寒地區(qū)水位升降范圍內(nèi)遭受反復(fù)凍融的混凝土工程。 不宜用于大體積混凝土工程，可用于冬季施工工程。 不宜用于經(jīng)常與流動淡水或硫酸鹽等腐蝕性介質(zhì)接觸的工程。 適用于CO2濃度較高的環(huán)境。 硅酸鹽水泥不宜用于有耐熱要求的混凝土工程。 可用于干燥環(huán)境中的混凝土工程。 可用于路面水泥混凝土工程。 （2）儲存與運輸 硅酸鹽水泥在儲存和運輸過程中，應(yīng)按不同品種、不同強度等級及出廠日期分別儲運，不得混雜，要注意防潮、防水。 一般水泥在儲存3個月后，強度降低約10%20%，6個月后降低15%30%。水泥的有效儲存期是3個月，存放期超過3個月的水泥在使用時必須重新

22、鑒定其技術(shù)性能。 7水泥石的腐蝕與防止 硅酸鹽水泥硬化后形成的水泥石，在正常環(huán)境條件下將繼續(xù)硬化，強度不斷增長。但在某些腐蝕性液體或氣體的長期作用下，水泥石就會受到不同程度的侵蝕，嚴(yán)重時會使水泥石強度明顯降低，甚至完全破壞，這種現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。 （1）腐蝕類型 在道路與橋隧構(gòu)筑物中，水泥石常見的腐蝕類型有以下幾種：腐蝕類型淡水侵蝕硫酸鹽侵蝕鎂鹽侵蝕碳酸侵蝕 又稱溶析性侵蝕，是指硬化后混凝土中的水泥水化產(chǎn)物被淡水溶解并帶走，從而造成混凝土孔隙率增大、強度降低的一種侵蝕現(xiàn)象。 通過海灣、沼澤或跨越污染河流的線路，沿線橋涵墩臺，有時會受到海水、沼澤水、工業(yè)污水的侵蝕，這時如水中含有酸性硫酸鹽，

23、就會與水泥石中的Ca(OH)2作用形成硫酸鈣，硫酸鈣會結(jié)晶析出，并與水泥石中的水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成鈣礬石，體積膨脹，在水泥石內(nèi)產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，使混凝土強度降低，造成結(jié)構(gòu)物的破壞。 鎂鹽與水泥石中的Ca(OH)2起置換作用，生成強度低無膠結(jié)能力的Mg(OH)2，液相中Ca(OH)2濃度降低，還會引起水泥石中Ca(OH)2、水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等強度組分的分解，導(dǎo)致水泥石的破壞。 CO2與水泥石中的Ca(OH)2作用，可生成碳酸鈣，碳酸鈣再與水中的碳酸作用，生成可溶的碳酸氫鈣，從而使水泥石的強度降低。 （2）腐蝕原因腐蝕原因 水泥石內(nèi)存在易受腐蝕的成分，如氫氧化鉀和水化鋁酸鈣，它們極易與外

24、界侵蝕性介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì)、無膠結(jié)力的物質(zhì)或結(jié)晶膨脹物質(zhì)，引起水泥石的破壞。 水泥石存在孔隙，腐蝕介質(zhì)容易進入水泥石內(nèi)部與其成分互相作用，加劇腐蝕。 （3）防止腐蝕的措施防止腐蝕措施 根據(jù)環(huán)境特點，合理選擇水泥品種。 提高水泥石的密實度，降低孔隙率。 在水泥石表面設(shè)置保護層。2.2.2 摻混合材料的水泥和其他品種水泥 1水泥混合材料水泥混合材料活性混合材料非活性混合材料 在常溫條件下，能與Ca(OH)2或水泥發(fā)生水化反應(yīng)的混合材料稱為活性混合材料?；钚曰旌喜牧夏軈⑴c水泥的水化反應(yīng)，明顯改善水泥的性能。常用的活性混合材料有粒化高爐礦渣、火山灰質(zhì)混合材料和粉煤灰。 在常溫條件下，不

25、能與Ca(OH)2或水泥發(fā)生水化反應(yīng)的混合材料稱為非活性混合材料。非活性混合材料不參與水泥的水化反應(yīng)，僅起到提高產(chǎn)量、降低成本、調(diào)整水泥強度等級、降低水化熱和改善新拌混凝土和易性的作用，所以也稱為填充性混合材料。磨細的石灰石、石英砂、黏土、慢冷礦渣及各種廢渣都屬于非活性混合材料。 在水泥生產(chǎn)過程中加入的人工的或天然的礦物材料稱為水泥混合材料。為改善硅酸鹽水泥的某些性能，同時達到增加產(chǎn)量、降低成本的目的，在硅酸鹽水泥熟料中摻加適量的各種混合材料與石膏共同磨細制得的水硬性膠凝材料，稱為摻混合材料水泥。 2摻混合材料硅酸鹽水泥的水化特點 摻活性混合材料的硅酸鹽水泥與水拌和后，首先是水泥熟料水化，然后

26、水化生成的Ca(OH)2再與活性混合材料中的活性組分發(fā)生二次水化反應(yīng)生成相應(yīng)的水化產(chǎn)物。由該水化過程和活性混合材料的水化特點可知，摻活性混合材料的水泥較硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化速度慢、早期強度低。 3普通硅酸鹽水泥 通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）規(guī)定：凡由硅酸鹽水泥熟料、5%20%混合材料、適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥），代號PO。其中允許用不超過水泥質(zhì)量5%的窯灰或不超過水泥質(zhì)量8%的非活性混合材料來代替混合材料。 普通硅酸鹽水泥強度等級分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R。普通硅酸鹽水泥各強度等級、各齡期的強度指

27、標(biāo)如表2-7所示。 國家標(biāo)準(zhǔn)對普通硅酸鹽水泥的技術(shù)要求如表2-8所示。普通硅酸鹽水泥的性能與硅酸鹽水泥差異 早期強度略低； 耐腐蝕性略有提高； 耐熱性稍好； 水化熱略低； 抗凍性、耐磨性、抗碳化性略有降低。 4礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥 （1）定義 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥的規(guī)定，凡由硅酸鹽水泥熟料、粒化高爐礦渣和適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥），代號PS。水泥中?；郀t礦渣的摻量按質(zhì)量百分比計為20%70%。允許用石灰石、窯灰、粉煤灰和火山灰質(zhì)混合材料中的一種材料代替?；郀t礦渣，代替數(shù)量不得超過水泥質(zhì)量的8%，替代后水泥中?；?/p>

28、高爐礦渣含量不得少于20%。 凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥），代號PP。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量按質(zhì)量百分比計為20%50%。 凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥），代號PF。水泥中粉煤灰摻量按質(zhì)量百分比計為20%40%。 （2）技術(shù)要求 國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥對礦渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的技術(shù)要求如表2-9所示。 礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的強度等級分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R。各強度等級水

29、泥不同齡期的抗壓強度、抗折強度指標(biāo)如表2-10所示。 （3）性能與應(yīng)用 礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥都是在硅酸鹽水泥熟料的基礎(chǔ)上加入大量活性混合材料磨細制成的。由于三種水泥所用的活性混合材料的化學(xué)組成與活性基本相同，因而它們的很多性能及應(yīng)用相同或接近，在許多情況下可互相替代。三種水泥共同特性 凝結(jié)硬化慢，早期強度低，后期強度高。 對溫度敏感，適合高溫養(yǎng)護。 耐腐蝕性好。 水化放熱量小。 抗凍性差、耐磨性差。三種水泥分別特性礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥 耐熱性較好，可用于高溫環(huán)境；保水性差，易產(chǎn)生泌水，抗?jié)B性差，干縮大，不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。 保水性好，具有較高的抗?jié)B性和耐水性，可

30、用于有抗?jié)B要求的混凝土工程。 干縮小，抗裂性好，抗碳化能力差。 5復(fù)合硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合水泥），代號PC。水泥中混合材料的總摻加量按質(zhì)量百分比計應(yīng)大于20%，但不超過50%。 水泥中允許用不超過8%的窯灰代替部分混合材料；混合材料摻量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。復(fù)合水泥的水化、凝結(jié)硬化過程基本上與摻混合材料的硅酸鹽水泥相同。 通用硅酸鹽水泥（GB 1752007）規(guī)定，對復(fù)合硅酸鹽水泥的技術(shù)要求與礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥相同，強度等級分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，5

31、2.5，52.5R。各強度等級在各齡期的強度指標(biāo)如表2-11所示。 復(fù)合硅酸鹽水泥中摻入了兩種或兩種以上的混合材料，可以互相取長補短，克服了摻單一混合材料水泥的一些弊端。復(fù)合水泥的早期強度接近于普通水泥，而其他性能優(yōu)于礦渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥，因此適用范圍較廣。 綜上所述，硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥這五種水泥是目前工程中應(yīng)用最多的水泥品種，五種水泥的組成、性能與適用范圍如表2-12所示。表2-12 五種水泥組成、性能及適用范圍2.2.3 其他品種水泥 1道路硅酸鹽水泥 （1）定義 道路硅酸鹽水泥（GB 136932005）規(guī)定：以適當(dāng)

32、成分生料燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分和較多量的鐵鋁酸四鈣的硅酸鹽水泥熟料，加010%活性混合材料和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥（簡稱道路水泥）。 （2）礦物組成礦物組成鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣 道路水泥熟料中C3A質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得大于5.0%。 道路水泥熟料中C4AF的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不得小于16.0%。 （3）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （4）特性與應(yīng)用 道路硅酸鹽水泥強度高，特別是抗折強度高，耐磨性好，干縮小，抗沖擊性好，抗凍性好，抗硫酸鹽腐蝕性能好，適用于道路路面、機場跑道道面、城市廣場等工程。 2快硬硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥定義熟料組成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特性與應(yīng)用 由硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細制成

33、，以3 d抗壓強度表示強度等級的水硬性膠凝材料稱為快硬硅酸鹽水泥（簡稱快硬水泥）。 與硅酸鹽水泥比較，快硬水泥在組成上適當(dāng)提高了C3S和C3A的含量，達到了早強快硬的效果。 快硬水泥的細度要求為80 m方孔篩篩余不得超過10.0%；初凝時間不得早于45 min，終凝時間不得遲于10 h；安定性必須合格?？煊菜嘤?2.5，37.5，42.5三個強度等級，各強度等級快硬水泥在各齡期的強度指標(biāo)如表2-15所示。 快硬硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化快，早期強度高，后期強度也高，抗凍性及抗?jié)B性好，水化放熱量大，耐腐蝕性差。它適用于緊急搶修工程、冬季施工的混凝土工程，不宜用于大體積混凝土工程和耐腐蝕要求高的工程。另

34、外，快硬水泥干縮率較大，容易吸濕降低強度，儲存期超過一個月時，需重新檢驗其技術(shù)性能。 3膨脹水泥 膨脹水泥是硬化過程中不產(chǎn)生收縮，而具有一定膨脹性能的水泥。 一般水泥在凝結(jié)硬化過程中都會產(chǎn)生一定的收縮，使水泥混凝土出現(xiàn)裂紋，影響混凝土的強度及其他性能。而膨脹水泥則克服了這一弱點，在硬化過程中能夠產(chǎn)生一定的膨脹，增加水泥石的密實度，消除由收縮帶來的不利影響。 按膨脹值的大小，膨脹水泥可分為補償收縮水泥和自應(yīng)力水泥兩大類。補償收縮水泥膨脹率較小，大致可補償水泥在凝結(jié)硬化過程中產(chǎn)生的收縮，因此又稱為無收縮水泥。這種水泥可防止混凝土產(chǎn)生收縮裂縫。自應(yīng)力水泥的膨脹值較大，在限制膨脹的條件下（如有配筋時）

35、，由于水泥石的膨脹作用，使混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，從而達到預(yù)應(yīng)力的目的。這種靠水泥自身水化產(chǎn)生膨脹來張拉鋼筋達到的預(yù)應(yīng)力稱為自應(yīng)力。混凝土中所產(chǎn)生的壓應(yīng)力數(shù)值即為自應(yīng)力值。 在路橋工程中，膨脹水泥常用于水泥混凝土路面，機場跑道或橋梁結(jié)構(gòu)中修補混凝土。此外，在越江隧道或山區(qū)隧道工程中用于配制防水混凝土以及接縫、堵漏等。2.3 穩(wěn)定土2.3.1 概述 穩(wěn)定土是在粉碎的或原來松散的土（包括各種粗、中、細粒土）中，摻入足量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及其他材料后，經(jīng)拌和、壓實及養(yǎng)護后，得到的具有較高后期強度、整體性和水穩(wěn)定性的一種材料。這類材料的耐磨性差，不宜作為路面的面層，常用作路面的基層和底基層。由于穩(wěn)

36、定土材料具有較大的抗變形能力，故稱為半剛性基層穩(wěn)定土材料。它包括石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、瀝青穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣和綜合穩(wěn)定土。2.3.2 穩(wěn)定土的組成 1穩(wěn)定土的基本材料土 土的礦物成分對穩(wěn)定土性能具有重要影響。試驗表明，除有機質(zhì)或硫酸鹽含量高的土以外，各類沙礫土、砂土、粉土和黏土均可用無機結(jié)合料穩(wěn)定。一般規(guī)定土的液限不大于40%，塑性指數(shù)不大于20%。級配良好的土用無機結(jié)合料穩(wěn)定時，既可節(jié)約無機結(jié)合料用量，又可取得滿意的效果。重黏土中黏土顆粒含量多，不易粉碎和拌和，用石灰穩(wěn)定時，容易使路面造成縮裂。粉質(zhì)黏土的穩(wěn)定效果最佳。用水泥穩(wěn)定重黏土?xí)r，不易粉碎和拌和，會造成水泥用量過高而不經(jīng)濟。級

37、配良好的礫石砂黏土穩(wěn)定效果最佳。 2穩(wěn)定土的外摻材料穩(wěn)定土的外摻材料石灰水泥粉煤灰瀝青 在劑量不大的情況下，鈣質(zhì)石灰比鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土的初期強度高。鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土在劑量較大時后期強度優(yōu)于鈣質(zhì)石灰穩(wěn)定土。石灰的最佳劑量，對黏性土和粉性土為干土重的8%16%，對砂性土為干土重的10%18%。石灰可使土粒膠結(jié)成整體，密實性高，水穩(wěn)定性高，強度高。 硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩(wěn)定效果好。水泥的作用：在水泥加入塑性土中后能大大降低土的塑性，增加土的強度和穩(wěn)定性。 粉煤灰加入土中既能起填充作用，與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物也起膠結(jié)作用，由此而達到改善穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性、提高強度與密實度的目的。 瀝青加入集料或土中，依據(jù)其與集

38、料或土表面距離遠近可分為結(jié)構(gòu)瀝青（接近表面）和自由瀝青（遠離表面）。結(jié)構(gòu)瀝青有利于提高瀝青穩(wěn)定土的水穩(wěn)性和強度，自由瀝青在壓實時起潤滑和填充作用。液體瀝青習(xí)慣上用于穩(wěn)定各種土，但在潮濕地區(qū)不宜采用，較黏稠的瀝青宜用于穩(wěn)定低黏性的土。2.3.3 穩(wěn)定土的性能 1強度 （1）強度形成原理強度形成原理 離子交換作用。 碳酸化作用。 結(jié)晶作用。 火山灰反應(yīng)。 硬凝反應(yīng)。 吸附作用。 （2）影響穩(wěn)定土強度的因素 土質(zhì)。 對于石灰穩(wěn)定土和石灰粉煤灰穩(wěn)定土，可用亞砂土、亞黏土、粉土類和黏土類土。石灰土或二灰土的強度有隨土的塑性指數(shù)增大而增大的趨勢，但塑性指數(shù)過大的重黏土不易粉碎，且易產(chǎn)生收縮裂縫。故規(guī)范規(guī)定

39、：用于石灰穩(wěn)定土的土，較適宜使用塑性指數(shù)為10%20%的黏性土，而不適宜使用穩(wěn)定塑性指數(shù)在10%以下的低塑性土。 對于水泥穩(wěn)定土，可用各種砂礫、粉土和黏土，但級配良好的粗、中顆粒的土比單純細粒土的穩(wěn)定效果要好。有機質(zhì)和硫酸鹽含量高的土，均不宜用于石灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定土。黏稠瀝青不宜用于穩(wěn)定黏性較大的土，液體瀝青不宜穩(wěn)定砂土。 穩(wěn)定劑品種及用量。 當(dāng)采用石灰作穩(wěn)定劑時，必須測定石灰中有效氧化鈣和氧化鎂的含量，宜用技術(shù)等級III級以下的石灰，以提高石灰穩(wěn)定土的強度。 用水泥穩(wěn)定土?xí)r，硅酸鹽水泥要比鋁酸鹽水泥效果好些，且不宜采用快硬或早強水泥。水泥穩(wěn)定土的強度隨水泥劑量增加而增加；石灰穩(wěn)定土的強度則

40、不是這種規(guī)律，一般存在一最佳石灰劑量值，超過或低于此值，石灰穩(wěn)定土強度則降低。 在二灰土中，粉煤灰的品質(zhì)、用量將決定其強度。另外若二灰土中石灰與粉煤灰比例大致在1:21:4時，二灰土的強度較高。對于同樣含量的粉煤灰，被穩(wěn)定材料中細料含量增加和塑性指數(shù)增大時，石灰用量也隨之增加。 瀝青穩(wěn)定劑也因瀝青種類及用量對穩(wěn)定效果產(chǎn)生明顯影響。 含水量。 在一般情況下，在最佳含水量下壓實的干密度較大的試件強度也高，因此實際施工中盡可能達到最佳含水量，并注意控制養(yǎng)護中水分的蒸發(fā)，以保證某些穩(wěn)定劑的水化。 密實度。 密實度越大，材料有效受荷面積越大，強度越高，受水影響的可能性越小。密實度應(yīng)通過選材和合適的施工工

41、藝綜合控制。 施工時間。 施工時間長短的影響主要針對水泥穩(wěn)定土而言，水泥穩(wěn)定土從開始加水拌和到完全壓實的時間要盡可能短，一般不要超過6 h，若碾壓或濕拌的時間拖長，水泥就會產(chǎn)生部分結(jié)硬，影響水泥穩(wěn)定土的壓實度，導(dǎo)致水泥穩(wěn)定土強度損失。 養(yǎng)生條件。 穩(wěn)定土的強度發(fā)展需要適當(dāng)?shù)臏囟取穸?。必須在潮濕的條件下養(yǎng)護，否則其強度將顯著下降。同時，養(yǎng)生溫度越高，強度增長越快。 2穩(wěn)定土材料的變形性能 （1）縮裂特性縮裂特性干縮溫縮 隨著無機結(jié)合料穩(wěn)定土強度的不斷形成，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，逐漸產(chǎn)生裂縫，稱為干縮裂縫。試驗表明，在最佳含水量狀態(tài)下各種無機結(jié)合料穩(wěn)定土的干縮系

42、數(shù)的大小排序為：石灰土石灰砂礫二灰土二灰沙礫水泥砂礫。穩(wěn)定土干縮裂縫的產(chǎn)生與結(jié)合料的種類與用量、含細粒土的多少及養(yǎng)護條件有關(guān)。石灰穩(wěn)定土比水泥穩(wěn)定土容易產(chǎn)生干縮裂縫。對于含細粒土較多的無機結(jié)合料穩(wěn)定土，常以干縮為主，故應(yīng)加強初期養(yǎng)護，保證穩(wěn)定土表面潮濕，減少其干縮裂縫。 無機結(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，逐漸形成裂縫，稱為溫縮裂縫。試驗表明，在最佳含水量狀態(tài)下各種無機結(jié)合料穩(wěn)定土的溫縮系數(shù)大小排序為：石灰土石灰砂礫二灰土水泥砂礫二灰沙礫。其溫縮裂縫產(chǎn)生與結(jié)合料的種類與用量、土的粗細程度與成分以及養(yǎng)護條件有關(guān)。石灰穩(wěn)定土比水泥穩(wěn)定土的溫縮大，細粒土比粗粒土的溫縮大。摻入一定數(shù)量的粉煤灰可以降低溫縮系數(shù)。早期養(yǎng)生良好的無機結(jié)合料穩(wěn)定土易于成形，早期強度高，可以減少裂縫的產(chǎn)生。 （2）裂縫防治措施裂縫防治措施改善土質(zhì)控制含水量及壓實度摻加粗粒料 穩(wěn)定土用土愈黏，則縮裂愈嚴(yán)重。所以應(yīng)采用黏性較小的土，或在黏性土中摻入砂土、粉煤灰等，以降低土的塑性指數(shù)。