環(huán)境管理_建工實驗員培訓班講義-水泥

建工實驗員培訓班講義 大連市建筑科學研究設計院股份有限公司大連市建筑工程質量檢測中心 第一章 水泥 1 膠凝材料定義 膠凝材料是指能通過自身的物理 化學變化由漿體變成固體 同時能將一些散粒材料或塊狀材料黏結為整體的材料 一 述論 2 分類 膠凝材料按化學成分可分為兩大類 無機膠凝材料和有機膠凝材料 3 無機膠凝材料 無機膠凝材料按其硬化條件又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料 1 氣硬性膠凝材料 只能在空氣中硬化 也只能在空氣中保持或發(fā)展其強度的膠凝材料 它只適用于地上或干燥環(huán)境 不宜用于潮濕環(huán)境 更不能用于水中 2 水硬性膠凝材料 不僅能在空氣中硬化 而且能更好的在水中硬化 保持并繼續(xù)發(fā)展其強度的膠凝材料 它既可以用于干燥環(huán)境 也可以用于水中 1 石灰生石灰是以含碳酸鈣為主要成分的天然巖石在低于燒結溫度條件下煅燒得到的 其主要成分是氧化鈣 將生石灰與適量水經(jīng)消化和干燥得而成的粉末 主要成分Ca OH 2 稱熟成灰 也叫消石灰粉 與過量水消化 可得到石灰膏 石灰的硬化基理 石灰漿體的硬化主要是由干燥作用和碳化作用引起的 干燥作用是指石灰漿體失水干燥獲得強度 碳化作用是由于氫氧化鈣與二氧化碳生成碳酸鈣獲得強度 4 石灰 石膏 水玻璃 2 石膏石膏是以硫酸鈣為主要化學成份的氣硬性膠凝材料 它是由天然石膏CaSO4 2H2O煅燒所得的 我們建筑常用的石膏叫建筑石膏 其主要成分是CaSO4 1 2H2O 石膏的硬化基理 石膏的硬化主要分兩個階段 第一階段是石膏漿體失去水份 稠度增大 直至失去可塑性 第二階段是CaSO4 2H2O膠體微粒凝聚并轉變成晶體 晶體逐漸長大并互相交錯搭接使?jié){體產生強度并發(fā)展到最大強度 3 水玻璃水玻璃俗稱泡化堿 由堿金屬氧化物和二氧化硅組成 如硅酸鈉NaO nSiO2 硅酸鉀KO nSiO2等 水玻璃分子式中SiO2與堿金屬氧化物的摩爾數(shù)的比值 稱為為水玻璃模數(shù) 二 水泥 1 水泥的分類 1 按礦物組成分 A 硅酸鹽水泥B 鋁酸鹽水泥C 硫鋁酸鹽水泥等 2 按特性和用途分 A 通用水泥 指大量用于一般土木工程的水泥 B 專用水泥 有專門用途 C 特性水泥 指有某種性能比較突出 1 硅酸鹽水泥的生產石灰石石膏黏土按比例混合磨細生料在1450度煅燒熟料磨細水泥成品鐵礦石混合材料 三 硅酸鹽水泥 2 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及性質 1 主要成分 硅酸三鈣 硅酸二鈣 鋁酸三鈣 鐵鋁酸四鈣 還有少量游離氧化鈣 游離氧化鎂和含堿礦物及玻璃體 2 各主要成分的性質 C3A的水化速度最快 水化熱最大 且主要在早期放出 其次是C4AF早期水化速度較快 但這兩種礦物在硅酸鹽水泥中含量較少 且水化產物的強度并不高 所以對強度的貢獻不大 C3S的水化速度較快 水化熱較大 早期 后期強度均較高 同時含量最高 C2S的水化速度最慢 水化熱最小 主要在后期放出 早期強度增長慢 但后期強度增長較快 因此 不論是早期強度還是后期強度 水泥石的強度主要來源于硅酸三鈣和硅酸二鈣的水化反應 從上表可以看出 3 硅酸鹽水泥的凝結與硬化這個過程可分為二段 1 水泥水化 水解過程 也可稱為溶液解期 2 凝結及硬化過程 也就是膠化期與結晶期 4 主要水化產物水化硅酸鹽凝膠 水化鐵酸鹽凝膠 氫氧化鈣 水化鋁酸鹽 水化硫鋁酸鹽 5 技術指標 1 標準稠度用水量標準稠度用水量 是指水泥與水拌合達到規(guī)定的標準稠度時的用水量占水泥質量的百分比 標準稠度 水泥凈漿以標準方法測試所達到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度 哪么為什么要測標準稠度用水量呢 是因為在測定水泥的凝結時間和安定性等性質時需要拌制標準稠度的水泥漿 所以標準稠度用水量是為了進行水泥技術性質檢驗的一個準備性指標 檢測方法 GB T1346 2001 水泥標準稠度用水量 凝結時間 安定性檢驗方法 2 凝結時間定義 凝結時間 是指水泥從加水拌合開始到失去流動性 即從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時間 又分初凝時間和終凝時間 I 初凝時間 指水泥從加水拌合起到開始失去可塑性和流動性所需時間 II 終凝時間 指水泥從加水拌合起到完全失去可塑性 開始產生強度所需時間 3 安定性定義 安定性 安定性是指水泥漿體在凝結硬化過程中體積變化的均勻性 也叫做體積安定性 引起體積安定性不良的主要因素是水泥熟料中含有過量的游離氧化鈣或游離氧化鎂 以及在水泥粉磨時摻入的超量的石膏等 4 細度定義 細度指水泥顆粒粗細的程度 表示方法 總的表面積表示用篩余百分率表示 5 強度檢測方法簡述 每次成型40 40 160mm試件三塊所需各材料用量 水泥 標準砂 水 450 2g 1350 5g 225 1g實驗過程中環(huán)境要求 成型20 2 相對濕度 50 帶模養(yǎng)護 20 1 相對濕度 90 養(yǎng)護池水 20 1 A 抗折強度要求抗折儀加荷速度 50N s 10N s按公式計算 Rf 1 5FfL b3Rf 抗折強度 MPaFf 折斷時施加于棱柱體中部的荷載 NL 支撐圓柱之間的距離 100mmb 棱柱體正方形截面的邊長 mm以三個值的算術平均值用為實驗結果 當三個強度值中有超出平均值 10 時 應剔除后再取平均值作為抗折強度的試驗結果 抗折強度記錄至0 1MPa 平均值計算精確至0 1MPa B 抗壓強度抗壓實驗機加荷速度 2400N s 200N s精度1 以做完抗折試驗后的六個試件進行抗壓試驗 按公式計算 RC FC ARC 抗壓強度 MPaFC 破壞時的最大荷載 NA 受壓部分面積 mm2 40 40 1600mm2 以六個測定值的算術平均值作為試驗結果 當六個測定值中有一個超出六個平均值的 10 就應剔除這個結果 以剩下的五個的平均值為結果 如果五個測定結果中再有超過它們 五個值 平均值 10 的 則此組結果作廢 單個半棱柱體得到的單個抗壓強度結果計算至0 1MPa 平均值精確到0 1MPa 例 有一組水泥強度實驗 實驗數(shù)據(jù)如下 抗折荷載 3100N 2570N 2540N 抗壓荷載 56 0kN 54 5kN 55 2kN 56 4kN 47 5kN 54 0kN 求其抗折 抗壓強度 抗折強度解 Rf 1 5FfL b3Rf1 1 5 3100 100 403 7 2MPaRf2 1 5 2570 100 403 6 0MPaRf3 1 5 2540 100 403 6 0MPa平均值Rf 7 2 6 0 6 0 3 6 4MPa因為 7 2 6 4 6 4 12 5 12 10 所以 平均值Rf 6 0 6 0 2 6 0MPa 抗壓強度解 RC FC ARC1 56 0 1000 1600 35 0MPaRC2 54 5 1000 1600 34 1MPaRC3 55 2 1000 1600 34 5MPaRC4 56 4 1000 1600 35 2MPaRC5 47 5 1000 1600 29 7MPaRC6 54 0 1000 1600 33 8MPa平均值RC 35 0 34 1 34 5 35 2 29 7 33 8 6 33 7MPa因為 33 7 29 7 33 7 11 9 所以抗壓強度為 34 5MPa該組水泥的抗折強度為 6 0MPa 抗壓強度 34 5MPa 四 常用硅酸鹽類水泥 1 定義 1 硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 0 5 石灰石或粒化高爐渣 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 分P I P II 2 普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 5且 20 混合材 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 代號P O 3 礦渣硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣 20 70 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 代號P S 4 火山灰硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質混合材 20 40 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 代號P P 5 粉煤灰硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰 20 40 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 代號P F 6 復合硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料 20 且 50 適量石膏磨細制成的的水硬性膠凝材料 代號P C 2 摻入混合材目的 1 代替部分水泥熟料 增加水泥產量 降低成本 2 調節(jié)水泥強度 避免不必要的強度浪費 3 改善水泥性能 4 降低早期強度 3 摻入復合材硅酸鹽類水泥的特性 1 礦渣硅酸鹽水泥的特性 A 早期強度低 后期強度增長速率大 B 抗水和硫酸鹽侵蝕能力強 C 水化熱低 D 環(huán)境溫度 濕度對凝結硬化的影響較大 E 保水性差 泌水量大 水泥石抗?jié)B性差 F 抗碳化能力差 G 干縮性較大 H 抗凍性和耐磨性較差 I 耐熱性較強 2 火山灰質硅酸鹽水泥保水性能好 泌水量小 水泥石抗?jié)B性好 其它特性與礦渣水泥基本一樣 3 粉煤灰硅酸鹽水泥A 保水性能好 泌水量小 水泥石抗?jié)B性好 B 干縮小 需水量小 其它特性與礦渣水泥基本一樣 硅酸鹽類水泥性能比較表 廢品水泥 凡三氧化硫 初凝時間 安定性中任一項不符合標準規(guī)定時 或強度低于最低等級要求時均為廢品 只對砌筑水泥 5 廢品水泥 不合格水泥 不合格水泥 凡化學指標 凝結時間 安定性 強度中的任一項不符合標準規(guī)定為不合格品水泥 通用水泥 6 其它水泥砌筑水泥 凡由一種或一種以上的水泥混合材料 加入適量的硅酸鹽水泥熟料和石膏 經(jīng)磨細制成的工作性較好的水硬性膠凝材料 稱為砌筑水泥 代號M 主要用于砌筑和抹面砂漿 墊層混凝土等 不應用于結構混凝土 按強度等級分 M12 5級 M22 5級 標準號GB T3183 2003 一 砂1 標準及定義現(xiàn)行標準JGJ52 2006 普通混凝土用砂 石質量及檢驗方法標準 天然砂的定義 由自然條件作用而形成的 公稱粒徑小于5 00mm的巖石顆粒 按產源分河砂 海砂和山砂 人工砂的定義 巖石經(jīng)除土開采 機械破碎 篩分而成的 公稱粒徑小于5 00mm的巖石顆粒 混合砂 由天然砂與人工砂按一定比例組合而成的砂 第二章砂 石 2 砂的公稱粒徑 砂篩篩孔的公稱直徑和方孔篩篩孔邊長尺寸 3 質量要求 1 砂的分級按細度模數(shù) f分為粗 中 細 特細四級 其范圍應符合以下規(guī)定 粗砂 f 3 7 3 1中砂 f 3 0 2 3細砂 f 2 2 1 6特細砂 f 1 5 0 7 2 顆粒級配除特細砂外 按630 m篩孔的累計篩余量 分成三個級配區(qū) 見表 表內除630 m 5 00mm外 其它允許稍有超出分界線 但其總量百分率不應大于5 砂顆粒級配區(qū) 3 含泥量含泥量定義 砂 石中粒徑小于80 m顆粒的含量 天然砂中含泥量指標 對于有抗凍 抗?jié)B或基它特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂 不應大于3 0 4 泥塊含量泥塊含量定義 砂中粒徑大于1 25mm 經(jīng)水洗 手捏后變成小于630 m顆粒的含量 砂中泥塊含量 對于有抗凍 抗?jié)B或基它特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂 不應大于1 0 5 人工砂或混合砂中石粉含量石粉定義 人工砂中公稱粒徑小于 m 且其礦物組成和化學成分與被加工母巖相同的顆粒含量 人工砂或混合砂中石粉含量 6 堅固性堅固性定義 砂在氣候 環(huán)境變化或其它物理因素下抵抗破裂的能力 以重量損失計 在寒冷地區(qū)室外使用并經(jīng)常處于潮濕或干濕交替狀態(tài)下的混凝土 對有抗疲勞 耐磨 抗沖擊要求的混凝土 對有腐蝕介質作用或經(jīng)常處于水位變化區(qū)的地下結構混凝土用砂不大于8 其它條件下不大10 壓碎值壓碎值定義 人工砂 碎石或卵石抵抗壓碎的能力 人工砂的總壓碎值指標應小于 有害物質云母 不大于2 0 抗凍 抗?jié)B要求的混凝土 不大于1 0 輕物質 密度小于2000kg m3的物質 不大于1 0 硫化物及硫酸鹽含量 不大于1 0 有機物含量 比色法試驗 不深于標準色 如深于標準色 砂漿抗壓強度比不小于0 95 9 堿活性對長期處于潮濕環(huán)境的重要混凝土結構用砂 應采用砂漿棒 快速法 或砂漿長度法進行骨料的堿活性檢驗 經(jīng)過上述檢驗判斷為有潛在危害時 應控制混凝土中的堿含量不超過3kg m3 或采用能抑制堿骨料反應的有效措施 10 氯離子含量鋼筋混凝土不應大于0 06 預應力混凝土 不大于0 02 以干砂質量百分率計 海砂或受氯離子侵染的砂子 11 貝殼含量 對于有抗凍 抗?jié)B或其它特殊要求的小于或等于C25混凝土用砂 不應大于 4 取樣規(guī)則 1 取樣批 同一產地 同一規(guī)格的砂 大型運輸工具 以400m3或600t為一批 不足也為一批 小型運輸工具 以200m3或300t為一批 不足也為一批 當質量比較穩(wěn)定 進料量大時 可1000t為一批 2 取樣方法 從料堆 取樣前先把取樣部位表面鏟除 然后由各個不同部位抽取大致相等的砂8份 從傳送帶 在機尾出料處用接料器定時抽取4份 從車船上 從不同部位和深度抽取大致相等的砂8份 3 樣品縮分 分料器和人工四分法 5 驗收 1 檢驗項目每驗收批至少應 顆粒級配 篩分析 含泥量 泥塊含量檢驗 對海砂或有氯離子污染的砂 檢氯離子 海砂要檢貝殼含量 對人工砂及混合砂 檢石粉含量 對重要或特殊工程 按工程要求增加項目 對其它指標的合格性有懷疑時 應檢驗 2 判定除篩分析外 其余檢驗項目存在不合格時 應加倍取樣進行復驗 當復驗仍有一項不滿足標準要求時 應按不合格品處理 6 檢驗方法 1 篩分析篩子尺寸要求見上表 分計篩余 各篩上篩余量除以試樣總量的百分率 要求精確到0 1 累計篩余 該篩上的分計篩余百分率與大于該篩的各篩上的分計篩余百分率之和 精確到0 1 根據(jù)各篩兩次試驗累計篩余的平均值 評定該試樣的顆粒級配分布情況 精確至1 細度模數(shù)計算公式 要求精確到0 01 篩分析采有兩個試樣平行試驗 細度模數(shù)以兩次試驗結果的算術平均值為測定值 結果精確到0 1 如兩次試驗所得的細度模數(shù)之差大于0 20 應重新進行試驗 為5 00 2 50 1 25 0 630 0 315 0 160mm各篩上的累計篩余百分數(shù) 例題 一組砂子的篩分析實驗數(shù)據(jù)如下 求分計篩余 累計篩余 并計算細度模數(shù) 并判斷是哪一級砂 細度模數(shù) f 2 93中砂 2 含泥量檢測方法分標準法和虹吸管法 我們講標準法 按下式計算 精確到0 1 c 100 m0 m1 m0m0 試驗前的烘干試樣重量m1 試驗后的烘干試樣重量以兩個試驗結果算術平均值作為測定值 兩次結果差值超過0 5 時 重新試驗 3 泥塊含量 4 含水率 水的質量與干砂質量的比 與含泥量不同 我們日常工作會用到的 調整混凝土配合比時 5 其它項目 表觀密度 堆積密度等 二 石子1 現(xiàn)行標準及定義現(xiàn)行標準 JGJ52 2006 普通混凝土用砂 石及質量及檢驗方法標準 定義 碎石 由天然巖石或卵石經(jīng)破碎 篩分而得的粒徑大于5mm的巖石顆粒 卵石 由自然條件作用下形成的 粒徑大于5mm的巖石顆粒 2 石篩的公稱粒徑 砂篩篩孔的公稱直徑和方孔篩篩孔邊長尺寸 3 質量要求 1 顆粒級配連續(xù)粒級 5 10mm 5 16mm 5 20mm 5 25mm 5 31 5mm 5 40mm單粒級 10 20mm 16 31 5mm 20 40mm 31 5 63mm 40 80mm 2 針 片狀顆粒含量定義 凡巖石顆粒的長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2 4倍者為針狀顆粒 厚度小于平均粒徑0 4倍者為片狀顆粒 碎石或卵石中針 片狀含量 3 含泥量碎石或卵石中含泥量有抗凍 抗?jié)B或其它要求的混凝土 含泥量不應大于1 0 如含泥是非粘土質石粉時 可放提高到1 0 1 5 3 0 4 泥塊含量 有抗凍 抗?jié)B或其它要求的強度等級小于C30的混凝土 碎石或卵石中泥塊含量不應大于0 5 5 強度碎石的強度可用巖石的抗壓強度和壓碎值指標表示 巖石的抗壓強度應比所配制混凝土的強度至少高20 當混凝土強度等級大于或等于C60時 應進行巖石抗壓強度檢驗 碎石的壓碎