第三章水泥1.docx
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第三章水泥1.docx
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第三章水泥1
第三章水泥
本章提要:
本章主要讲述水泥的生产、凝结硬化原理、主要技术性质、特点以及应用。
应了解生产水泥所需原料、生产过程、水泥的凝结硬化过程及机理专用水泥和特种水泥的特点及应用。
熟悉水泥熟料的矿物成分及特性,矿物组成及每种矿物单独在硅酸盐水泥中所起的作用。
掌握硅酸盐水泥及掺混合材料的硅酸盐水泥的主要技术性质、检测方法、特性及应用,采用对比分析的方法掌握它们之间的共性及它们各自的个性,水泥的储存、运输、验收、保管及受潮处理、质量仲裁检验。
通过本章学习,应达到运用水泥特性正确选择水泥品种和强度等级,并对水
泥的储存、运输、验收、保管及受潮处理、质量仲裁检验有所了解。
教案首页
授课顺序:
4学时:
2日期20年月日班级
课
题
第三章水泥
第一节硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥发展史,制备工艺
掌握水泥的定义代号,矿物成分及性能
重
点
难
点
重点:
定义,代号,矿物成分及性能
难点:
矿物成分的性能
教
学
过
程
①提问
②讲课
③小结
教
具
挂
图
课
后
分
析
从矿物成分特性表上入手。
分析水泥有关性质效果很好,如何分析?
第三章水泥
第一节硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
一、硅酸盐水泥→波特兰水泥定义及代号,熟料的矿物成分及特性
技术性质合格、不合格、废品
性能及应用优等、一等、合格
1、制备
按比例
烧
石膏
磨
原料
生料
熟料
水泥“二磨一烧”
磨混
1450℃
混合
化学成分与矿物成分
水泥性能
取
熟料
取
矿物成分及含量比例
决
决
2、定义及代号:
P·Ⅰ:
熟料+石膏
P·Ⅱ:
熟料+石膏+<5%的石灰石或粒化高炉矿渣
3、熟料的矿物成分及特性
#水化→凝结→硬化→产生强度→发展强度→保护强度
↓↓↓
水化热→初凝、终凝护养:
温度、湿度
水化速度←凝结硬化速度←强度发展速度C3A>C3S>C4AF>C2S
↓↓↓
水化热初凝、终凝早期强度、后期强度
※
C3s
C2S
C3A
C4AF
凝结硬化速度
快
小
最快
中
强度
早期强度高
后期强度高
对早期强度贡献
中
水化热
※大
最小
最大
中
抗腐蚀性
中
稍大
小
大
干缩
中
小
大
小
水化速度:
C3A>C4AF>C3S>BC2S
C3S在28天内可水化75%,并区别年强度的70—80%,一般说C3S含量高水泥质量好。
C3S在后期强度高,甚至几十年后仍继续水化。
C3S早期强度发展迅速,但绝对值不高,以后几乎不在增长,甚至有倒缩,干缩大,抗硫酸盐腐蚀差,C4AF水化速度介于C3A与C3S之间,早期强度类似C3A,后期强度类似C2S,抗冲击性及抗硫酸盐腐蚀性好。
石膏适量过少:
起不到缓凝作用
过多:
水泥石腐蚀→提示与后面的联系
水泥石的结构:
A、B、C、D、E、P43图5—2
C3S、C2S→C3S3H6C→S→H凝胶
水化生成物:
Ca(OH)2→晶体
C3A
C4AF——C3H6→晶体
CaSO4.2H2O→C3A3SO4·31H2O
思考题(提问):
1、甲、乙厂水泥的特点或差异
C3S
C2S
C3A
C4AF
甲
56
28
10
6
乙
41
42
8
6
2、制备早强、低水化热水泥时,矿物成分如何的调整
教案首页
授课顺序:
5学时:
2日期:
20年月日班级
课
题
第一节硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥技术性质要求的内容。
掌握细度,凝结时间,体积安定性,强度四大技术性质含义、标准及意义
重
点
难
点
重点:
细度,凝结时间,体积安定性,强度
教
学
过
程
①提问,复习
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
结合工程实例,效果很好。
如与四大技术性质有关的生产效益(过细),工期索赔(终凝),冻裂(呼市水暖,根河铁轨,)强度(混合)
4、技术性质
合格品
决定水泥能否使用的条件:
废品
不合格
含义、标准、意义(为什么、目的)
过细→厂家能量消耗大,硬化后干缩大→可能性小
(1)、细度:
粗细程度:
适中→不得大于某粒经←限制粗
过粗→厂家能量消耗小,使用受影响→可能性大
※细:
表面积↑与水接触的面积↑水化充分,彻底,速度↑凝结硬化↑强度发展速度↑早期强度↑。
初凝:
保证必要工序完成所需的时间时间足够→不能
(2)、凝结时间:
过短:
过短→工序完不成→无法施工→废品
终凝:
决定拆模时间尽可能短→不能过长,
过长→折模延长→工期拖延→索赔
(3)、体积安定性:
硬化过程中体积变化的稳定性
除膨胀水泥外一般水泥体积均有收缩,但这些膨胀与收缩在硬化之前完成。
硬化→体积变化,稳定(收缩或膨胀)→可采用措施予防
浆体→体积变化,不稳定(收缩和膨胀、变化值不定)→无影响【硬化后体积变化不稳定】
例:
铁轨连接缝宽:
呼市冬季水暖(-19℃→-29℃)
MgO,SO3含量超标或沸煮验检不合格→安定性不良→废品
(4)、强度
标准试件:
40×40×160(ISO标准砂,水,水泥)→胶砂
标准条件养护:
温度20±2℃,湿度>95%
等级的确定:
令期:
3天,28天
测fc,fcm:
三折六压
以28天的fc定等级
抗折
抗压异常值,波动不能过大
(5)、水化热
有利方面:
冬季施工
不利方面:
大体积
教案首页
授课顺序:
6学时:
2日期:
20年月日班级
课
题
水泥石的腐蚀及防止
水泥的性能
第二节混合材料及掺混合材料的硅酸盐水泥
目
的
要
求
了解水泥石腐蚀的外因、内因及防止措施
水泥的性能及应用应熟练掌握
掌握掺混合材料的水泥与P·Ⅰ、P·Ⅱ的差异
重
点
难
点
重点:
性能及应用,差异
教
学
过
程
①提问
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
从腐蚀原因入手,让学生自己总结防止措施
从水泥的性能入手,让学生自己分析贮运注意事项
从熟料组成比例入手,让学生自己总结差异
很好,课堂气氛活跃,需强调点关于泌水性,干缩性等含义
5、水泥石的腐蚀:
软水腐蚀:
Ca(OH)2
硫酸盐腐蚀:
Ca(OH)2C3AH6内因①Ca(OH)2,C3AH6
镁盐腐蚀:
Ca(OH)2②不密实
碳酸:
Ca(OH)2外因:
介质
一般酸:
Ca(OH)2
强碱:
C3A
1、合理选水泥
采取的防止措施:
※2、提高密实度
3、加保护层
6、水泥的性能应用
凝结硬化快→快硬,早期强度高→现浇,抗冻性好→宜用冬季施工。
水化热大→大体积不宜
抗腐蚀性(软水,化学)差→不宜用于侵蚀性质作用的工程。
【补充】受热温度为100~250℃时,受游高水(尚存)影响,发生额外水化以及脱水后水泥凝胶体与部分Ca(OH)2的结晶,对水泥石起增密作用,水泥石强度将含有所提高。
受热250~300℃,水化物开始脱水,水泥收缩,强度下降。
受热达400~600℃,强度明显下降。
700~1000℃,强度降低很多基至完全破坏,Ca(OH)2在547℃以后脱水分解成CaO,如受潮和水作用,引起CaO水化膨胀,破坏水泥石,故耐高温性低于高铝水泥
第二节掺混合材料的硅酸盐水泥
一、混合材料
活性:
潜在水硬性:
外加剂下Ca(OH)2,石膏,自身溶出的化学成分,生成具有水硬性的化合物;
火山灰活性:
(CaOH)2和水作用下,活性成分与之反应,生成具有水硬性化合物的性能
非活性:
填充、增加产量、降低水化热
注意:
水泥中混合材料与砼中混合材料的作用(如同样是粒化高炉矿渣)。
1、粒化高炉矿渣:
CaO、SiO2、Al2O3,总量一般在90%以上。
CaO与SiO2、Al2O3结合→水硬性的硅酸钙和铝酸钙。
熟料水化产物Ca(OH)2是矿渣的碱性激发剂,解离了玻璃体的结构,使玻璃体中的Ca+、AlO45-、AL3+、SiO44-离子进入溶液,生成新的水化物即水化硅酸盐、铝酸钙,石膏存在时,还生成水化硫铝酸钙等。
2、火山灰:
SiO2、Al2O3
SiO2、Al2O3与石灰或水泥中析出的(CaOH)2反应→水硬性的水化产物。
3、粉煤灰:
SiO2、Al2O3、Fe2O3总量70%以上。
SiO2、Al2O3与Ca(OH)2反应→水化硅酸盐、铝酸钙
形态效应:
润滑、减水、但影响其它效应的发挥;
三大效应化学效应:
活性;
微集料效应:
改善孔结构,增加密实度,填充毛细孔玻璃微珠
二、掺混合材料的硅酸盐水泥
1、普通硅酸盐水泥
(1)定义及代号
引导学生由右图可知
(2)熟料的矿物成分及特性
同P·Ⅰ,P·Ⅱ
(3)技术性质
不同:
细度:
0.08mm<10%含义:
由学生分析
终凝时间:
≤10h
强度:
等级范围、同等级下早期强度不同。
※从表中寻找出并从表中分析水泥性能的差异
(4)性能及应用:
“较”※找出“较”的含义
教案首页
授课顺序:
6学时:
2日期:
20年月日班级
课
题
试验—水泥性能检测
目
的
要
求
掌握基本原理和操作要求
明确试验目的
重
点
难
点
教
学
过
程
①试验要求
②试验过程中考核
③试验完成后答辩
教
具
挂
图
课
后
分
析
提前预习很好,学生做起来不盲目,但人太多,显得较乱
教案首页
授课顺序:
7学时:
2日期:
年月日班级
课
题
P·O,P·S,P·P,P·C,P·L水泥
第三节其它品种水泥
目
的
要
求
掌握其特性及应用
熟悉技术性标准要求的差异
了解其它品种水泥
重
点
难
点
以P·O、P·S水泥的特性及应用为重点
教
学
过
程
①提问
②讲课
②小结
教
具
挂
图
课
后
分
析
应该组织学生自学后,让学生自己上讲台分析异同点,可能会好些
2、矿渣、火山灰、粉煤灰水泥石膏的作用①缓凝②激发剂
(1)定义及代号,讲授方法同上
(2)熟料的矿物成分及特性
(3)技术性质,同P·O→强度中注意同等级下3d的区别
(4)性能及就用,
共性:
与P·I相反→由学生总结(学生动口,教师动于板书)
个性:
P·S耐热性好,用于高温作用场所(轧钢,铸造)温度达300~400℃热气体通道。
P·P抗渗性好、耐水性高(颗粒细,泌水小,能生成较多的C—S—H使水泥石结构密实)、干缩大(空气中CO2使水化硅酸盐凝胶分解成CaCO3和SiO2粉状混合物,使已硬化水泥石表面发生“起粉”现象)
P·F抗裂性好,干缩小、保水性差干
3、复合硅酸盐水泥
(1)定义及代号:
P·C熟+石+两种或两种以上规定的混合材料(15%~50%)
区别:
①单掺与复掺:
复掺后明显提高水泥的性能
②扩大混合材料品种的使用范围
(2)性能及应用
基本用P·S,P·P,P·F,但注意:
①性能与所掺混合材料的品种和性能有关,②通过混合材料之间的搭配改善性能,③建筑性能好
4、石灰石硅酸盐水泥
(1)定义及代号:
P·L熟+石+石灰石(10~25%),比表面积300㎡/kg以上,
(2)性能及应用
特点:
①细分散的CaCO3提供无数晶核,加速C3S向溶液迁移,加速水化
②CaCO3与C3A反应→C3A,3CaCO3,32H2O和C3A·CaCO3,12H2O促进了晶体连生和水泥强度发展,同时由于水泥颗粒表面聚集大量的水化产物,改善了石灰石颗粒的表面状态,有利于与水化C3S颗粒之间粘结,增加了水泥石结构的致密性,所以早期强度增进率较高,但水化后期,由于CaCO3本身不水化,也不能像粒化高炉矿渣那样有潜在活性,故对后期强度无贡献,尤其是在石灰石援量较多的情况下,后期强度明显下降。
③具有和量性好,需水量小,抗渗、抗冻、抗硫酸盐性能好等优点,
选用:
宜水利农田,地下水中潮湿环境,低层民用建筑基础,垫层砌筑及强度要求不高的水泥制品,不宜用于钢筋砼,干燥环境。
三、通用水泥质量等级
优等品:
国际先进,近5年内
一等品:
国际一般3d抗压,28d抗压和终凝时间
合格品:
国标
四、其它品种
思考题:
下列工程宜何种水泥,并说明理由
1、现浇梁,板,柱工程
2、高炉基础用砼
3、蒸汽养护的予制构件
4、大体积砼工程(原度为1.5m的筏片基础)
5、呼市地区冬季施工的砼工程
6、海港码头工程
7、有抗掺要求的砼工程(蓄水池)
8、干燥环境的砼工程
9、紧急抢修的军事工程
10、设备地脚螺栓固定的细石砼
教案首页
授课顺序:
8学时:
2日期:
20年月日班级
课
题
第四节水泥的选用、验收、储存及保管
目
的
要
求
了解水泥的保管要求
掌握水泥的选用原则、验收标准、储存注意事项
重
点
难
点
重点:
水泥的选用原则、验收标准、储存注意事项
教
学
过
程
①复习
②讲课
教
具
挂
图
课
后
分
析
结合有关措施、实例让学生提问并总结效果好
1、选用
环境条件按性能
合理选用:
品种、等级
工程特点
2、验收
品种验收、数量验收、质量验收
3、贮运及保管
※1、防潮,防水
2、不同品种,等级分别贮存
3、贮存期3个月
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