1、趙洪凱電子郵箱：hkzhao003 126吉林建筑工程學院道路建筑資料 課前引見： 本課程是路橋專業的一門重要的專業根底課，是一門考試課程，本學期要求學習完教材內容，能熟練掌握課堂實際教學內容及實驗課的實際內容。 成果評定包括幾方面： 1、平常作業完成情況及考勤； 2、期中考試及期末考試成果； 3、實驗操作完成情況等。 緒 論一、建筑資料的重要性 1. 資料是工程構造的物質根底 . 2 . 資料與工程造價之間的親密關系 占工程造價的 60 % 至 70 % ，甚至 80 % 3. 新資料與新構造、新工藝之間有親密的關系用橋梁 的變化來闡明。 古代橋梁集錦古代橋梁集錦 中國現存最早，并且保管良好

2、的是隋代趙州安濟橋又稱趙州橋。橋為敞間圓弧石拱，凈跨37.02m。 古代橋梁集錦古代橋梁集錦 北京宛平盧溝橋在北京廣安門外30里，跨永定河。橋全長212.2m,共11孔，凈跨不等，自11.4m至13.45，橋寬9.3m 世界十大預應力混凝土梁橋 法國諾曼底大橋法國諾曼底大橋 日本多多羅大橋日本多多羅大橋世界建筑資料的開展趨勢高性能資料。復合化、多功能化。利用地方資源和工業廢渣。節能資料。二、道路工程主要的建筑資料道路建筑資料的研討內容與義務道路建筑資料砂石資料無機結合料及其制品有機結合料石料及石料制品 集料水泥、石灰混凝土有機結合料混合料高分子聚合物資料鋼材和木材土工布等土工布等瀝青混合料瀝青

3、混合料建筑鋼材、木材建筑鋼材、木材 三、建筑資料應具備的工程性質 1、力學性質 各種強度目的及耐磨、抗變形目的。如，水泥混凝土的抗壓、抗折強度；瀝青混合料的穩定度、流值；石料的磨耗度等。 2、物理性質 1物質目的：如資料的密度、孔隙率、含水量 2溫度穩定性：如瀝青軟化點、脆點等。 3水穩定性等：如瀝青混合料的殘留穩定度等。 3、化學性質 各種資料的化學成分及其變化規律。如，水泥的各種成分與自然界之間的變化；瀝青的化學成分及其變化規律。 4、工藝性質混凝土的流動性 資料四個性質之間是相互制約、相互聯絡的。四. 建筑資料技術規范 各級規范均有相應的代號，其表示方法由規范稱號、規范代號、發布順序號和

4、發布年號組成。例如： GB/T 51011998規范稱號：燒結普通磚規范代號：GB引薦規范：T發布順序號：5101發布年號：1998年 各級規范的相應代號 規范級別標 準 代 號 及 名 稱國家規范GB國家規范；GBJ建筑工程國家規范；GB/T引薦國家規范行業規范部分JGJ建立部行業規范；JC國家建材局行業規范；JT交通部行業規范；YB冶金部行業規范；SD水電部行業規范；LY林業部行業規范地方規范DB地方規范企業規范QB企業規范第一章 砂石資料 課題:石材的技術性質和技術要討教具用品 相關實驗儀器 教學目的:了解砂石資料的類別，石料的技術性質及其運用 重點難點:石料的物理性質、力學性質 11

5、砂石資料的技術性質砂石資料的技術性質 概述：概述： 砂石資料按外形分類砂石資料按外形分類 1、塊狀石料：簡稱石料、塊狀石料：簡稱石料 如塊石、片石等；如塊石、片石等； 2、粒狀石料：簡稱集料、粒狀石料：簡稱集料 集料又按大小分為：集料又按大小分為： 粗集料：如碎石、卵石粗集料：如碎石、卵石 細集料：如砂、石屑細集料：如砂、石屑 砂石資料按來源分類砂石資料按來源分類 1、天然石料、天然石料 2、人工軋制的集料、人工軋制的集料 3、工業冶金礦渣、工業冶金礦渣 1.1.1 、巖石的技術性質、巖石的技術性質 一、物理性質：一、物理性質： 包括物理常數、吸水性和耐候性等。包括物理常數、吸水性和耐候性等。

6、 1物理常數物理常數 真密度：是石料在規定條件下，烘干石料真密度：是石料在規定條件下，烘干石料礦質單位體積的質量，用礦質單位體積的質量，用t 表示。表示。 那么那么sstvm空氣中稱量空氣中稱量m0=0m0=0 因 固 測定方法：密度瓶法測定，將石料磨細至全部過0.25mm的篩孔，然后將其裝入瓶中，利用知比重的液體置換石料的體積。 毛體積密度 測定方法：用靜水稱量法，亦可用蠟封法測定。MmsstvMVMvvvminssh孔隙率2.吸水性：指石料在規定條件下吸水的才干。(1)吸水率：202和大氣壓形狀下，吸水質量的百分率。(2)飽水率： 202 ，真空100kPa，吸水質量的百分率飽水90%時，

7、抗凍性較差。10011000thvvn1001mmma1001mmma 3.抗凍性： 1直接凍融法：飽水后，測定經過凍(-15 ,4h)、融(205,4h)循環，質量損失不超越5%，抗壓強度不超越25%的次數。100121mmmQ凍100)(mofrmofrffK2鞏固性實驗： 浸泡飽和硫酸鈉溶液20h后， (105-110,4h)；之后浸泡飽和硫酸鈉溶液4h后， (105-110,4h)循環。留意：-15 ，巖石吸水率大于0.5%時候需求抗凍性實驗。 二力學性質 1.單軸抗壓強度 實驗條件要求：試件外形、尺寸、吸水飽和、加荷速度等。 2.磨耗性：指石料抵抗撞擊、邊緣剪力和磨擦等結協作用的性質

8、。 洛杉磯式磨耗實驗：5kg石料+12個5kg的鋼球 磨500轉測定APR 100121mmmQ磨三、化學性質按SiO2含量，將石料劃分為酸性巖 SiO265% 中性巖 52% SiO265%堿性巖 SiO252% 1.1.2 、集料的技術性質、集料的技術性質 一粗集料的技術性質一粗集料的技術性質 1、物理性質、物理性質 1物理常數物理常數 1表觀密度表觀密度 用網籃法測定：用網籃法測定：nssavvm (2)毛體積密度 3堆積密度 4空隙率inssbvvvmvnissvvvvm001001an 2級配 分計篩余百分率 累計篩余百分率 經過百分率 3)鞏固性 用Na2SO4溶液干濕循環5次后，

9、測定試樣質量損失。碎石規范篩2、力學性質：1壓碎值取試樣：粒徑9.5mm13.2mm； 質量 3kg；在400kN的壓力下，繼續加壓5s后，將試樣過2.36mm篩，稱其篩余質量。 壓碎值計算公式如下：式中： 壓碎值 m0 試樣總質量 m1 試樣篩余質量10001mmQa壓碎目的儀 2粗集料磨光值 測定方法：先將試樣磨光，再測定擺值，經換算后得磨光值PSV 要求：一級公路、高速公路 PSV42 其它公路 PSV35 3粗集料的沖擊值AIV 測定方法： 將9.513.2mm的試樣，分三層裝入試模，用13.75kg的錘，自380mm處自在落下，延續沖擊 15次后，過2.36mm的篩，用下式計算100

10、1mmAIV4集料磨耗值AAV測定方法：用集料按一定的方法陳列并固定，用磨耗儀磨500圈，用下式計算集料磨耗值：式中：AAV 集料的磨耗值； 磨耗前試樣總質量(g)； 磨耗后試樣總質量(g)； 集料飽和面干密度g/cm3。SSDmmAAV)( 321二細集料的技術性質定義：在瀝青混合料中，指粒徑小于2.36mm天然砂，人工砂及石屑。 在水泥混凝土中，指粒徑小于4.75mm的天然砂、人工砂。分類： 1、天然砂：由巖石在自然條件下風化構成的。天然砂通常包括以下幾種類型： 1河砂：性質較好，多用。 2山砂：含泥量及有機雜質多。 3海砂：混有貝殼和鹽分等有害雜質。 2、人工砂：由巖石軋碎而成的顆粒，外

11、表有棱角，較干凈，但價錢較高，無特殊情況多不采用。 上述幾種細集料中，普通工程上多運用河砂。 1、物理常數 集料的質量與體積的關系見圖所示：體 積質 量空 隙開 口 孔 隙閉 口 孔 隙礦 質 實 體0ViVvVnVsVV0msmm 2、級配 用篩分法測定砂的級配 規范篩：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，計算相關參數如下： 1分計篩余百分率 2累計篩余百分率 3經過百分率 100MmaiiiiaaaA 21iiAp100振篩機 3、粗度 (水泥混凝土用砂) 瀝青路面及各種路面的

12、基層、底層用砂 砂的粗度分類 為粗砂 為中砂 為細砂75. 475. 415. 03 . 06 . 018. 136. 21005)(AAAAAAAMx1 . 37 . 3xM3 . 20 . 3xM6 . 12 . 2xM12 礦質混合料的組成設計 概述 礦質混合料顆粒級配應滿足的根本要求： 1、最小空隙率：即使不同粒徑的各級礦質集料按一定的比例搭配后，應有最大密實度。 2、最大磨擦力：各級礦質集料在進展比例搭配時，應使各級集料陳列嚴密，構成一個多級空間骨架構造，且具有最大的摩擦力。 礦質混合料組成設計內容： 1、級配實際和級配范圍確實定 2、根本組成的設計方法 1.2.1、礦質混合料的級配

13、實際1.級配類型1、延續級配 是采用規范篩對某一混合料進展篩分實驗，所得級配曲線平順圓滑，具有延續性。2、延續級配 是在礦質混合料中剔徐其中一個分級或幾個分級而構成的不延續的混合料。2 2 礦質混合料的級配實際礦質混合料的級配實際 (1).(1).最大密度曲線實際富勒實際最大密度曲線實際富勒實際 觀念：礦質混合料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，那么其密觀念：礦質混合料的顆粒級配曲線愈接近拋物線，那么其密度愈大。度愈大。 當礦質混合料的級配曲線為拋物線時，具有最大密實當礦質混合料的級配曲線為拋物線時，具有最大密實度。度。a a b ba a常坐標；常坐標； b b半對數坐標半對數坐標理想最大密度級配

14、曲線理想最大密度級配曲線 最大密度級配曲線公式：最大密度級配曲線公式： 可用礦料顆粒粒徑可用礦料顆粒粒徑d d與經過量與經過量p p表示表示 。式中：式中：d d 礦質混合料各級顆粒粒徑，礦質混合料各級顆粒粒徑，mmmm； p p 各級顆粒粒徑集料的經過量，各級顆粒粒徑集料的經過量，% %； k k 常數。常數。kdp 2 (2). (2).最大密度曲線最大密度曲線n n冪公式泰波實際冪公式泰波實際 觀念：最大密度曲線是一種實際的級配曲線，實踐上，級配觀念：最大密度曲線是一種實際的級配曲線，實踐上，級配 曲線應該有一定的動搖范圍。曲線應該有一定的動搖范圍。 公式：公式： 式中：式中： p p、

15、d d 和和 D D 意義同前；意義同前；n n 實驗指數。實驗指數。 實踐研討以為：在瀝青混合料中運用，當實踐研討以為：在瀝青混合料中運用，當n=0.45n=0.45時密度最大；時密度最大； 在水泥混凝土中運用，當在水泥混凝土中運用，當n=0.25n=0.250.450.45時任務性較好。時任務性較好。 通常運用的礦質混合料的級配范圍包括密級配和開級配通常運用的礦質混合料的級配范圍包括密級配和開級配n=0.3n=0.30.7 0.7 nDdp100 1.2.2、級配曲線范圍的繪制 必需采用半對數坐標即橫坐標用對數坐標 方法： 1、先確定橫坐標長度S 2、求出間距系數 K 3、計算出各顆粒粒徑

16、在橫坐標上的位置minmaxlglgddSK 1.2.3 、礦質混合料的組成設計方法 設計根據：各種集料的篩分結果 按規范要求的級配范圍即規范級配 (一)、試算法 1 1按題意作以下兩點假設：按題意作以下兩點假設： 設設A A、B B、C C三種集料在混合料三種集料在混合料M M中的用量比例分別為中的用量比例分別為X X、Y Y、Z Z，那么，那么 100ZYX 又設混合料又設混合料M M中某一級粒徑中某一級粒徑i i要求的含量為要求的含量為M Mi i，A A、B B、C C三種集料三種集料 中該粒徑的含量分別為中該粒徑的含量分別為A(i)A(i)、 B(i) B(i) 、 C(i) C(i

17、) 。那么：。那么： )()()()(iMiCiBiAaZaYaXa 2 2計算步驟計算步驟 計算計算A A集料在礦質混合料中的用量比例集料在礦質混合料中的用量比例 首先，找出首先，找出A A集料占優勢含量的某一粒徑，如粒徑集料占優勢含量的某一粒徑，如粒徑i i，而忽略，而忽略B B、C C 集料在此粒徑的含量，即集料在此粒徑的含量，即B B集料和集料和C C集料該粒徑的含量集料該粒徑的含量aB(i)aB(i)和和aC(i)aC(i)均等于均等于零。零。 A A集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 100)()(iAiMaaX 計算計算C C集料在礦質混合料中的用量比例集料在礦質混合料

18、中的用量比例 原理同前，設原理同前，設C C集料的優勢粒徑為集料的優勢粒徑為j jmmmm，那么，那么A A集料和集料和B B集料在該粒徑的集料在該粒徑的含量含量aA(j)aA(j)和和aB(j)aB(j)均等于零。均等于零。 C C集料在混合料中的用量：集料在混合料中的用量： 計算計算B B集料在礦質混合料中的用量比例集料在礦質混合料中的用量比例 由前式得出由前式得出B B集料在礦質混合料中的用量：集料在礦質混合料中的用量： 100)()(jCjMaaZ)(100ZXY 校核調整校核調整 按以上計算的配合比計算合成級配，如不在要求的級配范圍內，應調整。按以上計算的配合比計算合成級配，如不在要

19、求的級配范圍內，應調整。 重新計算和復核配合比，經幾次調整，直到符合要求為止。重新計算和復核配合比，經幾次調整，直到符合要求為止。 如經計算確不能滿足級配要求時，可摻加某些單粒級集料，或互換其它如經計算確不能滿足級配要求時，可摻加某些單粒級集料，或互換其它 原始集料。原始集料。 2. 2.圖解法圖解法 1 1根本原理根本原理 通常級配曲線圖采用半對數坐標圖繪制，所繪出的級配范圍通常級配曲線圖采用半對數坐標圖繪制，所繪出的級配范圍中值為一中值為一 拋物線。圖解法中，為使要求級配中值呈不斷線，采用縱坐標的拋物線。圖解法中，為使要求級配中值呈不斷線，采用縱坐標的經過量經過量PiPi 為算術坐標，而橫

20、坐標的粒徑采用篩孔尺寸表示，那么繪出的級配為算術坐標，而橫坐標的粒徑采用篩孔尺寸表示，那么繪出的級配曲線中值為直線。曲線中值為直線。 如圖：如圖：2 2計算步驟計算步驟 1 1繪制級配曲線坐標圖繪制級配曲線坐標圖 2 2確定各種集料用量確定各種集料用量 兩相鄰級配曲線重疊，等分；兩相鄰級配曲線重疊，等分； 兩相鄰級配曲線相接，連分；兩相鄰級配曲線相接，連分； 兩相鄰級配曲線相離，平分。兩相鄰級配曲線相離，平分。 3 3校核校核 按圖解所得的各種集料用量，校核計算所得合成級配能否按圖解所得的各種集料用量，校核計算所得合成級配能否 符合要求。如不能符合要求，即超出級配范圍，應調整各集料符合要求。如

21、不能符合要求，即超出級配范圍，應調整各集料 的用量。的用量。礦質混合料配合比設計工程實例礦質混合料配合比設計工程實例 試采用圖解法設計某高速公路用細粒式瀝青混凝土試采用圖解法設計某高速公路用細粒式瀝青混凝土的礦質混合料配合比。的礦質混合料配合比。 1.1.原始資料原始資料1 1現有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦質集料，現場現有碎石、石屑、砂和礦粉四種礦質集料，現場取樣進展篩分如下表：取樣進展篩分如下表：資料稱號資料稱號篩孔尺寸方篩孔篩孔尺寸方篩孔/mm/mm16.O16.O 13.213.29.59.54.754.75 2.362.36 1.181.180.60.60.30.30.150.150.

22、0750.075經過百分率經過百分率/%/%碎碎 石石10010094942626O OO OO OO OO OO OO O石石 屑屑100100100100100100808040401717O OOO OO O砂砂10010010010010010010010094949090767638381717O O礦礦 粉粉10010010010010010010010010010010010010010010010010010083832 2確定礦質混合料的工程級配范圍如下表：確定礦質混合料的工程級配范圍如下表： 級配類型級配類型篩孔尺寸篩孔尺寸( (方孔篩方孔篩)/mm)/mm16.O16.O

23、13.213.29.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075細粒式瀝青混細粒式瀝青混凝土凝土AC-13AC-1310010095951001007070888848486868363653532424414118183030121222228 816164 48 8 級配中值100987957453324 17 126 2. 2.設計步驟設計步驟1 1繪制級配曲線圖，在縱坐標上按算術坐標繪出經過百分率繪制級配曲線圖，在縱坐標上按算術坐標繪出經過百分率PiPi，如以下圖。，如以下圖。2 2連對角線連對角線OOOO作為級配

24、范圍經過率中值。在縱坐標上找出各個篩孔經過作為級配范圍經過率中值。在縱坐標上找出各個篩孔經過率中值作程度線，經過與對角線率中值作程度線，經過與對角線OOOO的交點作垂線，與橫坐標的交點，即的交點作垂線，與橫坐標的交點，即為相應的篩孔在橫坐標上的位置。為相應的篩孔在橫坐標上的位置。3 3將碎石、石屑、砂和礦粉四種集料的級配曲線繪于以下圖。將碎石、石屑、砂和礦粉四種集料的級配曲線繪于以下圖。4 4從碎石、石屑、砂和礦粉四條級配曲線依次分析，均為重疊的位置關系。從碎石、石屑、砂和礦粉四條級配曲線依次分析，均為重疊的位置關系。在其重疊部分分別作垂線在其重疊部分分別作垂線AAAA、BBBB、CCCC與對

25、角線與對角線OOOO依次相交于依次相交于M M、N N、R R；過；過M M、N N、R R分別引程度線，可以確定分別引程度線，可以確定 碎石碎石: :石屑石屑: :砂砂: :礦粉礦粉 = 36%:31%:25%:8%= 36%:31%:25%:8%。1001009090808070706060505040403030202010100 0Pi(%)didimmmm989879795757454533332424171712126 616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075碎石碎石石屑石屑砂砂礦粉礦粉碎石碎石36%石屑石屑31%砂砂25%礦粉礦粉8%A AA

26、AB BBBC CCCM MN NR R級配中值線級配中值線 3. 3.校核校核 1 1計算得合成級配結果，并繪制合成級配曲線；計算得合成級配結果，并繪制合成級配曲線； 2 2調整配合比。調整配合比。 配合比調整原那么：配合比調整原那么： 對高速公路和一級公路，宜在工程設計級配范圍內計算對高速公路和一級公路，宜在工程設計級配范圍內計算 1 13 3組粗細不同的配合比，繪制設計級配曲線，分別位于工程設計級配范圍組粗細不同的配合比，繪制設計級配曲線，分別位于工程設計級配范圍的上方、中值及下方。設計合成級配不得有太多的上方、中值及下方。設計合成級配不得有太多 的鋸齒形交錯，且在的鋸齒形交錯，且在0.

27、30.30.6mm0.6mm范圍內不出現范圍內不出現“鴕峰。當反復調整不能稱鴕峰。當反復調整不能稱心時，宜改換資料設計。心時，宜改換資料設計。1 1計算合成級配結計算合成級配結果表果表 2 2繪制級配曲線，并調整配合比繪制級配曲線，并調整配合比 從圖中可以看出，計算的合成級配曲線接近級配范圍中值。由于高速公路從圖中可以看出，計算的合成級配曲線接近級配范圍中值。由于高速公路交通量大、軸載重，為使瀝青混合料具有較高的高溫穩定性，合成級配曲線應交通量大、軸載重，為使瀝青混合料具有較高的高溫穩定性，合成級配曲線應偏向級配曲線范圍的下限，因此需求調整。偏向級配曲線范圍的下限，因此需求調整。 經調整，各種

28、資料用量為碎石經調整，各種資料用量為碎石: :石屑石屑: :砂砂: :礦粉礦粉=41%:36%:15%:8%=41%:36%:15%:8%。按此結果重新計算合成級配，計算結果如表按此結果重新計算合成級配，計算結果如表3.4(3.4(表中括號部分表中括號部分) )并繪圖，可見調整后的合成級配曲線光滑、平順，且接近級配并繪圖，可見調整后的合成級配曲線光滑、平順，且接近級配曲線的下限。曲線的下限。結結 論論 概述 定義：可以經過本身的物理化學作用，從漿體變成鞏固的固體，并能把散粒或塊塊資料膠結成為一個整體的資料，稱為膠凝資料 分類 1、按化學成分 有機膠凝資料：如瀝青類、橡膠類等； 無機膠凝資料：如

29、石灰、石膏、水泥等。 2、無機膠凝資料按硬化條件 氣硬性膠凝資料：只能在大氣中硬化，并且只能在大氣中堅持一定的強度。如石灰、石膏。 水硬性膠凝資料：既能用在大氣中，又能用在水中的膠凝資料。典型的代表是水泥。 2-1 石灰 2.1.1、石灰的消費工藝概述 主要原料：石灰石，其主要化學成分CaCO3 MgCO3以及雜質 消費過程：CaCO3在1000下加熱生成 CaO和CO2 生石灰分類 1、優質生石灰： 潔白或帶灰色，密度輕，普通8001000kg/m3 2、過火石灰： 水化速度慢，體積膨化，產生“崩裂景象，過火石灰外表有裂痕或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，密度大 3、欠火石灰：含有

30、未燒透的內核，效率低，粘結力差，顏色呈深灰色。 2.1.2、石灰的消化和硬化 1、熟化過程 CaO+H2O Ca(OH)2+64.9KJ/mol 熟化過程應留意加水量、平安、燒傷、燙傷等。防止“過燒、“過冷景象。 有關陳伏的概念 石料熟化后，必需在隔絕空氣的條件下，放置兩個星期以上的時間，方可運用。這個過程叫做陳伏。石灰陳伏的目的是為了消除過火石灰的危害。 加水量不同，將會得到不同的熟石灰 熟石灰粉：加水適量，消化不結團 石灰膏：加水量較多，熟石灰呈半固態。 石灰乳：加水量更多一些，熟石灰呈流態。 將生石灰磨細成生石灰粉，那么可不用預先熟化、陳狀，可直接運用，可節約場地，改善施工環境，但本錢高

31、，存期不能過長 2、石灰的硬化 1枯燥硬化和結晶硬化 石灰中水分不斷揮發，構成熟石灰結晶。 在該過程中，石灰強度增長不明顯 (2)、碳化 Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+(n+1) H2O 該反響必需有水分存在時才干進展，且反響速度緩慢 2.1.3、石灰的技術要求和技術規范 一技術要求 1、有效CaO和MgO的含量 2、生石灰產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，從而影響質量 5、細度 用0.9mm及0.125mm的篩進展篩分實驗，測定篩余量 6、體積穩定性 二石灰的技術規范 見教材中表2-1、2

32、-2、2-3、2-4 2.1.4、石灰的運用及儲存 一石灰的特點 1、可塑性好 2、強度低 28d的強度只需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，體積收縮，故石灰普通不宜單獨運用，必需摻入骨料如砂或纖維資料等，起到抗收縮開裂的作用 二石灰的運用 1、制造石灰乳 作用室內粉刷涂料 2、配制砂漿 普通不用消石灰粉 3、配制灰土或三合土： 是良好的建筑物根底和道路熱層 三石灰的儲存 1、防潮，不同易燃物品混存、混運 2、如需求較長時間儲存生石灰，那么應將其消化后存放，并使外表隔絕空氣，以防碳化。 課題課題:水泥水泥 教具用品教具用品: 相關實驗相關實驗

33、儀器儀器 教學目的教學目的:了解水泥的常見種類、水泥消費了解水泥的常見種類、水泥消費制造過程及主要礦物成分制造過程及主要礦物成分 重點難點重點難點:水泥的主要礦物成分特征及其對水泥的主要礦物成分特征及其對水泥技術性質的影響水泥技術性質的影響22 水泥 2.2.1水泥概述水泥概述 水泥歷史不長，只水泥歷史不長，只100多年的歷史，但開展驚人多年的歷史，但開展驚人 1、水泥種類、水泥種類 1按化學成分為：按化學成分為： 硅酸鹽類水泥硅酸鹽類水泥 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、硅酸鹽水泥、粉煤灰硅

34、酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥。復合硅酸鹽水泥。 鋁酸鹽類水泥鋁酸鹽類水泥 無熟料少熟料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，故本節著重引見這兩個種類的水泥。此外，由于道路路面對水泥的特殊要求，近年來已消費了道路水泥。 特殊水泥是為了滿足一些特殊工程所消費的水泥，如：快硬水泥、早強水泥、膨脹水泥等。2、硅酸鹽水泥定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%的石灰石或粒化高爐礦渣，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝資料，稱為硅酸鹽水泥。即國外的波特蘭水泥 Portland cement 分為不摻混合資料PI和摻不超越5%混合

35、資料PII3.硅酸鹽水泥消費工藝概述1)、消費原料石灰質原料 提供CaO粘土質原料 提供SiO2 Al2O3 Fe2O3等校正資料 普通為鐵礦，用來補充原資料中鐵質的缺乏。2)、消費工藝按比例配生料并磨細將以上三種原資料按一定的比例配好，并并磨細制成消費水泥的生料。 熟料煅燒：窯中煅燒至1450C，構成熟料。在高溫煅燒過程中，原資料之間發生化學反響，生成各種有用物質，尤其是1450C時最關鍵，它是水泥中最重要的成分硅酸三鈣生成的溫度。 水泥粉磨：參與石膏磨細制成水泥。 即“兩磨一燒。2.2.2硅酸鹽水泥的礦物組成及特性硅酸鹽水泥的礦物組成及特性 1硅酸鹽水泥的化學成分與礦物組成 原料 礦物組成

36、 石灰質 CaO 3 CaOSiO2 C3S 粘土質 SiO2 2 CaO SiO2 C2S Al2O3 3 CaO Al2O3 C3A Fe2O3 4 CaO Al2O3Fe2O3 C4AF 2、水泥熟料主要礦物組成的性質 C3S是主要成分，含量50%左右，水化速度快，水化熱高，且早期強度高，水化物對水泥早期強度和后期強度起主要作用。 C2S含量1040%，水化速度慢，水化熱低，早期強度低，后期強度高，耐化學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，耐化學侵蝕性差，干縮性大。 C4AF含量515%，水化速度較快，水化熱較高，強度 低，但對于抗折強度起重要作用，耐

37、化學侵蝕性好，干縮性小。 3、水泥熟料主要成分特性比較由高至低陳列 1反響速度 C3A C3S C4AF C2S 2釋熱量 C3A C3S C4AF C2S 3強度 C3S C2S C3A不高 C4AF對抗強度有利 4耐侵蝕性 C4AF C2S C3S C3A 5干縮性 C3A最大 C3S居中 C4AF C2S最小 4、礦物組成對水泥性能的影響 不同的礦物成分，表現出不同的特性。水泥是由多種礦物成分組 成的，改動各種礦物成分的含量比例以及它們之間的匹配，那么可 以消費出性能各異的水泥。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。 高強水泥

38、：提高C3S的含量。 2.2.3硅酸鹽水泥的凝結硬化實際硅酸鹽水泥的凝結硬化實際 概念概念 凝結：水泥加水后成為可塑的水泥漿體，由于水泥的水化凝結：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性和可塑性和未具強度作用，水泥逐漸變稠失去流動性和可塑性和未具強度 的的過程，稱為水泥的凝結。過程，稱為水泥的凝結。 硬化：水泥凝結后產生強度，逐漸開展成為鞏固大道石的硬化：水泥凝結后產生強度，逐漸開展成為鞏固大道石的過程稱為水泥的過程稱為水泥的“硬化硬化(一).水化反響2(3CaO.SiO2)+6H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ ( 水化硅酸鈣凝膠) 3Ca(OH)22(

39、2CaO.SiO2)+4H2O3CaO.2SiO2.3H2O+ Ca(OH)2 3CaO.Al2O3+6H2O3CaO.Al2O3.6H2O (水化鋁酸三鈣晶體)4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O 3CaO.Al2O3.6H2O+ CaO.Fe2O3.H2O(水化鐵酸鈣凝膠) C3A 3CaO Al2O3+6 H2O 3 CaO Al2O3 6H2O 水化鋁酸鈣在石膏激發下，發生水化反響 3CaO Al2O3+3Ca SO4 2H2O+26 H2O 3CaO Al2O3 3Ca SO4 32H2O 水化硫鋁酸鈣、AFt、鈣礬石 C4AF 4 CaO Al2O3 Fe2O37 H2O Ca

40、O Al2O3 6H2O+ CaO Fe2O3 H2O 石膏存在的情況下，繼續反響 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，在水泥中石膏耗費終了后，水泥中尚未消化的C3A或C4AF將與其三硫型水化物反響，生成單硫化物： 3 CaO Al2O3 3 CaSO4 32H2O +23 CaO Al2O3+4H2O 33CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OAFm硅酸鹽水泥水化產物的化學組成序號 水化產物稱號 化學組成 常用縮寫 含量 1水化

41、碳酸鈣 xCaOSiO2yH2O C-S-H 70% 2氫氧化鈣 Ca(OH)2 CH 20% 3三硫型水化硫鋁酸鈣鈣礬石 3CaO(Al2O3 Fe2O3) 3 Ca SO4 32 H2O C3A3CSH32 7% 4單硫型水化硫鋁酸鈣單硫鹽 CaO(Al2O3Fe2O3) CaSO412H2O C3A3CSH12 5三硫型水化鐵鋁酸鈣 3CaO Al2O3 3CaSO4 12 H2O C3AF3 CSH32 小于3%6單硫型水化鐵鋁酸鈣 3CaO Al2O3 Ca SO4 12 H2OC3AFCSH12 (二).凝結和硬化 1.凝結硬化過程 1初始反響期 水化反響開場，水泥顆粒分散，堅持塑

42、性。 2誘導期 水泥顆粒外表覆蓋CSH為主的浸透膠，水化反響慢，水泥顆粒依然分散，堅持塑性。 3凝結期 浸透臘破裂，水泥進一步水化，生成大量CSH，水泥顆粒間接觸點增多，趨近密實，逐漸失去可塑性 4硬化期 水泥繼續水化，且C4AF亦開場水化，孔隙進一步被充填，逐漸產生強度 2.石膏對水泥凝結、硬化的影響 水泥中參與適量的石膏，起到緩凝的作用，提高了水泥的運用性能。過量的石膏將會與水化鋁酸鈣反響，生成過多的水化硫鋁酸鈣，引起水泥石構造破壞。 2.2.4硅酸鹽水泥的技術性質和技術規范 1、技術性質 1化學性質 氧化鎂的含量： 指水泥中游離的MgO含量，其水化反響速度慢，體積膨脹，引起水泥體積不安定

43、。規定5.0% 三氧化硫酸含量 過多時，亦引起體積膨脹，不安定，規定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渣 規定 PI0.75%, PII1.50% 2物理性質 細度：指水泥顆粒的粗細程度 細度對水泥的影響：越細那么凝結快，早期強度高；過細，那么干縮性大 測定方法：1、篩析法：負壓篩、水篩，適用于其它幾種水泥 2、比外表積法：適用于硅酸鹽水泥 規定：硅酸鹽水化比外表積大于300m2/kg，其它幾種水泥在80方孔篩篩余10% 水泥規范稠度用水量 到達規范稠度時的用水質量占水泥質量百分比 計算公式如下： 式中：m

44、w水泥到達規范稠度時的用水量g mc水泥質量g 測定方法：1、規范法 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、調整水量法 s=28mmE2mm 即測定水泥的錐入深度到達要求時的水質量100cwmmP 凝結時間 定義：水泥從加水到失去可塑性所需的時間 其測定方法只需規范方法，沒在代用方法： 分為1、初凝時間 試針沉入距底板：4mmE1mm 2、終凝時間 試針沉入試樣：0.5mm 凝結時間對公路施工的影響：初凝不能太快，終凝不能太慢 規定：1、對硅酸鹽水泥，其初凝不早于45min的，終凝不遲過6.5h390min水泥凈漿攪拌機水泥規范稠度

45、及凝結時間測定儀 2、對普通硅酸鹽水泥，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、硬化過程中，體積變化的均勻程度。 影響要素：三氧化鎂含量、三氧化硫含量 測定：煮沸法試餅法、雷氏夾法 強度 ：水泥膠砂強度實驗， ISO法 水泥：規范砂：水=1：3：0.5 制成試件40G40G160mm，在規范形狀下，經養護后，測定3d、28d的抗折、抗壓強度 A 強度等級：42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R B 水泥型號：普通型、早強型水泥沸煮箱雷氏夾水泥膠砂攪拌機水泥膠砂振實臺水泥膠砂試模規范養護箱水泥膠砂抗折機水泥抗壓夾具 2、技術規范

46、見教材表211及相應規定 其中規范規定： 廢品水泥：MgO、SO2，初凝，安定性，不合格時 不合格品水泥：細度，終凝，不溶物，燒失量及混合料過多，強度過低 2.2.5硅酸鹽水泥的腐蝕與防治 水泥制品長期處于某些腐蝕性液體或氣體介質中，使得水泥石構造遭到破壞，強度降低，甚至整個工程遭到破壞，這種景象稱為水泥石腐蝕。 1、腐蝕緣由 1淡水的腐蝕溶析性侵蝕CaOH2溶于水中，不斷溶解，導致水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣的分解。2硫酸鹽的腐蝕3鎂鹽的腐蝕Ca(OH)2+MgSO4+2H2OCaSO42H2O+Mg(OH)2無膠凝才干4碳酸腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+2H2OCaCO3+CO2

47、+H2OCaHCO32 2、措施 1合理選用水泥種類； 2提高水泥石的密實度控制W/C； 3敷設耐蝕防護層。 硅酸鹽水泥泥的運用 宜用于：要求早期強度高、冬季施工及嚴寒地域蒙受反復冰凍的工程。 不宜用于：大體積混凝土工程、耐熱工程。 硅酸鹽水泥的運輸和保管 儲存運輸時要防潮、防水； 保管時要1通風、防潮2存期不要超越3個月，過期水泥應重新標號3不同標號、不同種類的水泥應分開堆放。 2.3、摻混合資料水泥 定義：在硬硅酸鹽水泥熟料中摻入適量的混合料，與石膏共同磨細制成的不同種類的硅酸鹽水泥。 2.3.1混合資料的類型 1、活性混合料 粒化高爐礦渣 火山灰質混合資料 粉煤灰 2、非活性混合料又稱填

48、充性混合資料，如：石英砂、石灰石、粘土等，以及不符合技術要求的粒化高爐礦渣、粉煤灰及火山灰質混合資料。 2.3.2普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料摻入6-15%混合資料與適量石膏共同磨細生成的水硬性膠凝資料，稱為普通水泥，代號PO。 強度等級有：32.5、32.5R 42.5、42.5R、52.5、52.5R、共六級。2.3.3摻混合資料水泥 1混合水泥種類 1、礦渣硅酸鹽水泥 ：由硅酸鹽水泥熟料和2070的粒化高爐礦渣及適量石膏混合磨細而成的水硬性膠凝資料，稱為礦渣硅酸鹽水泥(簡稱礦渣水泥)，代號P.S。 2、 火山灰質硅酸鹽水泥： 由硅酸鹽水泥熟料和2050的火山灰質混合資料及適量石膏混

49、合磨細而成的水硬性膠凝資料，稱為火山灰質硅酸鹽水泥(簡稱火山灰水泥)，代號P.P。3)、 粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料和2040的粉煤灰及適量石膏混合磨細而成的水硬性膠凝資料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥(簡稱粉煤灰水泥)，代號P.F。 2、摻混合資料的硅酸鹽水泥的凝結硬化： 1凝結硬化原理硅酸鹽水泥熟料與水發生反響，生成的產物與硅酸鹽水泥一樣，隨后是熟料礦物水化析出的氫氧化鈣和摻入水泥中的石膏分別作為堿性激發劑和硫酸鹽激發劑，與活性混合資料的活性成分發生二次水化反響，生成水化產物，亦叫“火山灰反響。與硅酸鹽水泥相比， CaOH2含量相對較少，水化硅酸鈣和鈣礬石含量高，水化硅酸鈣凝膠構造更加致密。

50、 2混合資料對水泥性質的影響 水化速度慢，早期強度低，但后期強度增長較多，甚至可超越同強度等級的硅酸鹽水泥或普通水泥。故這三種水泥不宜用于有早強要求的工程 化學穩定性高。 水化放熱速度慢，放熱量低宜用大體積混凝土工程 抗凍性差這三種水泥早期強度低受凍易損害，且混合資料參與需水量大，又由于保水性差，易在水泥內產生孔隙通道，抗凍性差。故不宜用于嚴寒地域，特別是嚴寒地域水位經常變動的部位 3、摻混合資料的硅酸鹽水泥的技術性質：1、細度：80um方孔篩，篩余量不得超越10.0%。2、凝結時間：初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于10h。3、體積安定性：除了礦渣水泥中三氧化硫含量不得超越4.0%

51、外，其他技術要求均與硅酸鹽水泥一樣。4、強度及強度等級：強度等級有32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 4、摻混合資料水泥的運用： 1礦渣硅酸鹽水泥 運用于大體積工程、濕熱處置、耐腐蝕、耐火的場所；不適宜抗凍性、抗滲性的場所。 2火山灰質硅酸鹽水泥 運用于大體積工程；不適宜枯燥。 3粉煤灰硅酸鹽水泥 適用于大體積水工建筑及水中構造和海港工程；不適宜抗凍性2.4其他種類水泥 1.道路硅酸鹽水泥 由較高鐵鋁酸鈣含量的道路硅酸鹽水泥熟料，010活性混合材和適量石膏磨細制成的水硬性膠凝資料，稱為道路硅酸鹽水泥簡稱道路水泥。水泥的粉磨細度添加，雖可提高強度，但水泥的細度添加

52、，收縮添加很快，從而易產生微細裂痕，使道路易于破壞。適當提高水泥中的石膏參與量，可提高水泥的強度和降低收縮，對制造道路水泥是有利的。另外，為了提高道路混凝土的耐磨性，可參與5以下的石英砂。2、快硬硅酸鹽水泥 凡以硅酸鹽水泥熟料和石膏磨細制成，以3 d抗壓強度表示標號的水硬性膠凝資料，稱為快硬硅酸鹽水泥簡稱快硬水泥。 快硬水泥以3d強度確定其標號。制造過程與硅酸鹽水泥根本一樣，只是適當添加了熟料中硬化快的礦物，即硅酸三鈣含量達50一60，鋁酸三鈣為8一14，兩者總量應不少于60一65。同時適當添加石膏摻量(達8)，并提高水泥的粉磨細度，通常比外表積達450m2kg。 快硬硅酸鹽水泥水化放熱速率快

53、，水化熱較高，早期強度高，但干縮率較大。主要用于配制早強混凝土，適用于緊急搶修工程和低溫施工工程。3.膨脹水泥和自應力水泥 硅酸鹽膨脹水泥是以硅酸鹽水泥為主，外加高鋁水泥和石膏配制而成。硅酸鹽膨脹水泥是以硅酸鹽水泥為主，外加高鋁水泥和石膏配制而成。膨脹源均來自于在水泥石中構成鈣礬石產生體積膨脹而致。膨脹水泥適用膨脹源均來自于在水泥石中構成鈣礬石產生體積膨脹而致。膨脹水泥適用于補償混凝土收縮的構造工程，作防滲層或防滲混凝土；填灌構件的接縫于補償混凝土收縮的構造工程，作防滲層或防滲混凝土；填灌構件的接縫及管道接頭；構造的加因與修補；固結機器底座及地腳螺絲等。自應力水及管道接頭；構造的加因與修補；固

54、結機器底座及地腳螺絲等。自應力水泥適用于制造自應力鋼筋混凝土壓力管及其配件。泥適用于制造自應力鋼筋混凝土壓力管及其配件。 使水泥產生膨脹的反響主要有三種：使水泥產生膨脹的反響主要有三種：Ca0Ca0水化生成水化生成Ca(OH)2Ca(OH)2、Mg0Mg0水化生水化生成成Mg(OH)2Mg(OH)2以及構成鈣礬石，由于前兩種反響產生的膨脹不易控制，目前廣以及構成鈣礬石，由于前兩種反響產生的膨脹不易控制，目前廣泛運用的是以鈣礬石為膨脹組分的各種膨脹水泥。泛運用的是以鈣礬石為膨脹組分的各種膨脹水泥。 自應力硅酸鹽水泥自應力硅酸鹽水泥: :以適當比例的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥、高以適當比例的硅酸鹽

55、水泥或普通硅酸鹽水泥、高鋁水泥和天然二水石膏磨制而成的膨脹性的水硬性膠凝資料稱為自應力硅鋁水泥和天然二水石膏磨制而成的膨脹性的水硬性膠凝資料稱為自應力硅酸鹽水泥。酸鹽水泥。自應力鋁酸鹽水泥自應力鋁酸鹽水泥: :自應力鋁酸鹽水泥是以一定量的高鋁水泥熟料和自應力鋁酸鹽水泥是以一定量的高鋁水泥熟料和二水石膏粉磨而成的大膨脹率膠凝資料。按二水石膏粉磨而成的大膨脹率膠凝資料。按1 1 ：2 2規范砂漿規范砂漿28 d28 d自應力值分自應力值分為為3.03.0，4.54.5和和6.06.0三個級別。三個級別。膨脹硫鋁酸鹽水泥膨脹硫鋁酸鹽水泥: : 凡以適當成分的生料，經煅燒所得以無水硫鋁凡以適當成分的生

56、料，經煅燒所得以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料，參與適量二水石膏磨細制成的具酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料，參與適量二水石膏磨細制成的具有可調膨脹性能的水硬性膠凝資料，稱為膨脹硫鋁酸鹽水泥。有可調膨脹性能的水硬性膠凝資料，稱為膨脹硫鋁酸鹽水泥。第三章第三章 水泥混凝土和砂漿水泥混凝土和砂漿 定義：水泥混凝土是由水泥和水組成的水泥漿體，為粘結介質，將分散其間的不同粒徑的粗、細集料膠結起來，在一定條件下，硬化成為具有一定力學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、按強度分為 低強度混凝土 中強度混凝土 高強度混凝土 3、按流動性分為 塑

57、性混凝土低流動性混凝土干硬性混凝土 混凝土的優缺陷 優點： 1、抗壓強度較高，養護費用極少； 2、新拌混凝土具有良好塑性，可加工成任何外形； 3、資料來源廣泛，便于就地取材，價錢廉價； 4、可以根據工程要求改動資料配合比來滿足需求。 缺陷：1、抗拉強度低； 2、由于干縮，易出現裂痕； 。31普通水泥混凝土普通水泥混凝土 一、普通水泥混凝土組成資料 1、水泥 2、水 此兩者組成水泥漿，起流動膠結作用 3、粗集料 4、細集料 此兩者起骨架作用 各種資料所占比例見下表所示： 混凝土組成及各組分資料絕對體積比 組成成分 水泥 水 砂 石 空氣 占混凝土總體積的% 1015 1520 2033 3548

58、 13 2235 6648 13 一水泥 1、水泥種類選擇：應根據工程特點、氣候與環境條件選擇； 2、水泥強度等級：思索混凝土抗壓強度低強度時1.1-1.6倍，高強度時,0.7-1.2倍。 二細集料 詳細要求 1、有害雜質含量 1含泥量及泥塊含量 2云母含量 2.4d平均 片狀顆粒：厚度d膨脹值 約3060% 3溫度變形 2荷載的變形：彈性變形、塑性變形、徐變形 三混凝土的耐久性 1、抗凍性 100mmx100mmx400mm的棱柱體 -170C50C 凍融循環，測定混凝土試件所能接受的循環次數，有確定其抗凍才干： 抗凍標號等級：D25 D50 D100 D150 D200 D300 2、耐磨

59、性 測定150mmx150mmx150mm試件，養護17d 60C烘干后，在200N負荷下磨50轉，測其單位面積質量損失 3、堿集料反響 我國現行規范用最大水比灰及最水水泥來控制混凝土的耐久性，見教材表3-18所示 課后小結：硬化后的水泥混凝土的技術性質主要包括強度及變形兩個方面，影響強度的要素有很多，水泥的強度等級及水灰比是最重要的要素。 課題課題:普通混凝土的組成設計普通混凝土的組成設計 教具用品教具用品: 掛圖掛圖 教學目的教學目的:掌握普通水泥混凝土配合比設計掌握普通水泥混凝土配合比設計的方法、根本要求及步驟的方法、根本要求及步驟 重點難點重點難點:試配強度與設計強度的關系試配強度與設

60、計強度的關系3-1 普通水泥混凝土普通水泥混凝土 三、普通水泥混凝土的組成設計： 一概述 混凝土各組成資料用量之比即為混凝土的配合比，混凝土配合比設計的內容，包括選料和配料兩部分，本節重點講解配料方面的內容。 1、混凝土配合比表示方法 1單位用量表示法：以1m3混凝土中各種資料的用量表示 水泥：水：砂：石=X：Y：Z：A 2相對用量表示法 以水泥質量為1，并按水泥：細集料：粗集料；水灰比的順序表示。 2、混凝土配合比設計的根本要求 1滿足構造設計強度的要求 試配強度設計強度 2)滿足施工任務性的要求 3)滿足環境耐久性的要求 設計配合比時，應思索最大水灰比、最小水泥用量 4滿足經濟性的要求 在