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1、水运工程检测培训讲义一、考试大纲 科目2：材料专业试验检测 考试目的 通过本科目考试检验考生了解、熟悉和掌握水运 工程建筑原材料的品质、性能、主要技术指标和 质量检验标准；混凝土的技术性质、质量及非破 损检验、配合比设计；土工的基础理论、试验原 理和试验检测方法等方面的熟练程度，以提高水 运工程试验检测水平。*1考试内容 一、建筑原材料 1、胶凝材料 (1)水硬性胶凝材料 了解：水泥定义、分类；水泥的生产原料及工艺；水泥的熟料 矿物组成及特性；水泥凝结硬化的过程和机理；硫铝酸盐水 泥、铝酸盐水泥等其他系列水泥的定义、主要技术性质及应 用范围。通用水泥、专用水泥、特性水泥的品种及用途。 熟悉：通
2、用水泥（硅酸盐系列水泥）的主要技术指标：强度等 级、细度、凝结时间、需水性、安定性、烧失量、不溶物、 氧化镁、三氧化硫、碱含量、水化热；水泥的选用。Date2胶凝材料n掌握：硅酸盐系列水泥检验规则：取样方法、废品 及不合格品的判定、对水泥出厂试验报告的要求、 对水泥出厂交货与验收的规定；水泥的物理力学性 能检测及评定方法（包括所用材料、仪器设备、试 验步骤或程序、试验结果处理及评定）；对试验室 内温、湿度要求及养护制度要求。了解影响试验的 主要因素及在试验过程中的注意事项。按标准对试 验结果进行评定，编制和审核检测报告。Date3(2)气硬性胶凝材料n了解：石灰、石膏、水玻璃、镁水泥等气硬性胶
3、凝材 料的定义、分类及应用范围。n熟悉：石灰、石膏、水玻璃、镁水泥主要技术性质。Date4水泥胶凝材料性质水泥定义：凡以适当成分的生料烧至部分熔溶，所得 的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入 05%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏共同磨细得 到的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。 分为P.I型（不掺混合材料）、P.型（掺不大于5%石 灰石或粒化高炉矿渣）。 生产原料；石灰质原料和黏土质原料、辅助原料（ SiO2、AL2O3、Fe2O3）。 来源：天然原料、工业废料。Date5水泥胶凝材料性质n生产工艺：n石灰石n黏土n铁粉n水泥熟料的矿物组成：n硅酸三钙3CaOSiO2 C3S 37%60%
4、n硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S 15%37%n铝酸三钙3CaOAL2O3 C3A 7%15%n铁铝酸四钙4CaOAL2O3Fe2O3 C4AF 10%18%按比例混 合、磨细生料磨细1450石膏熟料矿渣锻烧 水泥Date6水泥熟料矿物水化、凝结硬化特性性能指标熟料矿物C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速 率快慢最快中28水化d热多少最多中强度早期高低低低后期高高低低Date7几种矿物水化反应n2（3CaOSiO2）+6H2O= 3CaO2SiO23H2O+3Ca（OH）2n2（2CaOSiO2）+4H2O= 3CaO2SiO23H2O+Ca（OH）2n3CaOAL2O3 +6H2O= 3
5、CaOAL2O3 6H2On4CaOAL2O3Fe2O3 +7H2O= 3CaOAL2O3Fe2O36H2O+n CaOFe2O3H2On水化产物：水化硅酸钙凝胶（70%）、水化铁酸钙凝 胶、氢氧化钙晶体（20%）、水化铝酸钙晶体、水化 硫铝酸钙晶体。钙矾石和单硫型水化硫铝酸钙（7% ）Date8硅酸盐水泥的凝结硬化过程n几个阶段：1、分散在水中未水化的水泥颗粒；2、在水泥颗粒 表面形成水化物膜层；3、膜层长大并互相连接（凝结）；4、 水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）n（1）初始反应期（2）潜伏期（3）凝结期（4）硬化期n水泥加水拌合后的剧烈水化反应，一方面使水泥浆中起润滑作 用的自由水分
6、逐渐减少；另一方面，水化产物在溶液中很快达 饱和或过饱和状态而不断析出，水泥颗粒表面的新生物厚度逐 渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的 颗粒相互连接形成了骨架结构。此时，水泥浆便开始慢慢失去 可塑性，表现为水泥的初凝。Date9n由于铝酸三钙水化极快，会使水泥很快凝结，为使工程使用时 有足够的操作时间，水泥中加入了适量的石膏。水泥加入石膏 后，一旦铝酸三钙开始水化，石膏会与水化铝酸三钙反应生成 针状的钙矾石。钙矾石很难溶解于水，可以形成一层保护膜覆 盖在水泥颗粒的表面，从而阻碍了铝酸三钙的水化，阻止了水 泥颗粒表面水化产物的向外扩散，降低了水泥的水化速度，使 水泥的初凝时间
7、得以延缓。n当掺入水泥的石膏消耗殆尽时，水泥颗粒表面的钙矾石覆盖层 一旦被水泥水化物的积聚物所胀破，铝酸三钙等矿物的再次快 速水化得以继续进行，水泥颗粒间逐渐相互靠近，直至连接形 成骨架。水泥浆的塑性逐渐消失，直到终凝。Date10水泥石的腐蚀n（）软水侵蚀n 水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被 溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石 中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的 强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于 流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。n（）一般酸的腐蚀n 工程结构处于各种酸性介质中时，酸性介质易与水泥石中
8、 的氢氧化钙反应，其反应产物可能溶于水中而流失，或发生体 积膨胀造成结构物的局部被胀裂，破坏了水泥石的结构。其基 本化学反应式为：Date11雨水及地下水中常溶有较多的二氧化碳，形成了碳酸。碳酸 水先与水泥石中的氢氧化钙反应，中和后使水泥石碳化，形 成了碳酸钙，碳酸钙再与碳酸反应生成可溶性的碳酸氢钙， 并随水流失，从而破坏了水泥石的结构。其腐蚀反应过程为 ：（）碳酸的腐蚀Date12（）硫酸盐的腐蚀n当环境中含有硫酸盐的水渗入到水泥石结构中时，会与水泥石 中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏再与水泥石中的水化铝酸钙 反应生成钙矾石，产生1.5倍的体积膨胀，这种膨胀必然导致脆 性水泥石结构的开裂，甚至
9、崩溃。由于钙矾石为微观针状晶体 ，人们常称其为水泥杆菌。n此外，有些其它物质也能腐蚀水泥石，如镁盐、强碱、糖类、 脂肪等。Date13铝酸盐水泥n定义：是以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬 性胶凝材料。n细度要求0.0045 mm筛余不大于20%或其表面积不小于 300m2/kg，凝结时间符合（GB201-2000）n特性：1、快凝早强；2、水化热大，且放热量集中；3、抗硫 酸盐性能很强，抗碱性差；4、长期强度要降低n应用：不能用于长期承重的结构及高温高湿环境中的工程， 适用于紧急军事工程，抢修工程，临时性工程，以及配制耐 热混凝土。不能高温季节施工，适宜温度为15C，应控制在 不大
10、于25C，不能进行蒸气养护n Date14其它品种水泥n1、白色硅酸盐水泥n采用含极少量着色物质的原料，在较高温度烧成熟料。n用途：建筑物内外的表面装饰工程上。n2、快硬水泥n（1）快硬硅酸盐水泥n以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料n用途：要求早期强度高的工程，紧急抢修的工程，抗冲击及 抗震性工程，冬节施工，制作混凝土及预应力混凝土预制构 件。Date15（2）快硬硫酸盐水泥n定义：-无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分-早期强度较高 的水硬性胶凝材料，-。n特点：快凝、早强、不收缩、耐热性较差n用途：配制早强、抗渗和抗侵蚀性等混凝土，负温施工，浆 喷、喷锚支护、抢修、堵漏；水泥制品、玻璃
11、纤维增强水泥 制品及一般建筑工程。n（3）膨胀水泥及自应力水泥n定义：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和石膏按一定比例共同磨细 或分别粉磨再经混匀而成。n用途；防水砂浆、防水混凝土、自应力钢筋混凝土压力管、 补偿收缩的大体积混凝土。Date16硅酸盐水泥的技术指标n1、细度n采用筛析法或比表面积法测定。规定0.08mm方孔筛筛余不超 过10%，比表面积应大于300m2/kg。细度不合要求，不得出厂 。n2、标准稠度需水量-稠度是水泥浆达到一定流动度时的需水 量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在之 间。n3、凝结时间n初凝-不得小于45min，不合格的为废品。n终凝-不得大于390min，不合格的为不合格
12、品。n4、体积安定性n游离的氧化钙、游离氧化镁或石膏过多造成。n游离的氧化钙-试饼法和雷氏法测定n游离氧化镁（ 5.0%） -压蒸法测定nSO3 3.5% 安定性不良的水泥，不得用于工程中，应废 弃。Date175、强度n制胶砂强度，评定水泥强度等级的依据。n水泥：标准砂=1：3 水灰比0.5 制成试件 40mm*40mm*160mm，在20C1C水中养护，经一定龄期（3d 、28d）测的试件的抗折和抗压强度来划分强度等级。6个强 度等级（42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R）n6、水化热及碱含量n碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。对活性骨料、碱含量 不
13、得大于 0 . 6%。Date18水泥的选用Date19Date20Date21硅酸盐水泥检测规则n一、取样原则n1、散装水泥 一批水泥总重量不超过500t。随机从 不少于三个车罐中采取等量水泥，经混拌均匀后称取 不少于12kg。n2、袋装水泥 一批水泥总重量不超过100t。取样应 有代表性，可连续取，亦可从20个以上不同部位取等 量样品，总量不少于12kg。n3、等分两份，一份用于检验，一份密封保存（不得 超过3个月）n二、检测试验n（一）水泥的强度试验检测Date221、主要仪器设备n（1）搅拌机（2）胶砂振动台（3）试模（4）抗折强度试验 机（5）抗压强度试验机（6）抗压强度试验机夹具（
14、7）刮平 刀n2、试验材料：水泥、标准砂、水n3、温度、湿度要求n（1）试验室温度20C2C，相对湿度大于50%。n（2）养护箱温度20C1C，相对湿度大于90%。养护水温度 20C1C。n（3）试验室空气温度和相对湿度及养护池水温工作期间每天 至少记录一次，养护箱和雾室的温度和相对湿度至少每4h记 录一次。Date234、试体成型n5、养护 （1）脱模前的处理（2）脱模（3）水中 养护n（4）强度试体的龄期n24 h 15min 48h 30min 72h 45min 7d 2h 28d 8h n6、强度检测n（1）抗折强度检测 Rf=1.5FfL/b3n以一组3个试件测定的值的平均值作为抗
15、折强度的测 定结果，计算精确至0.1MPa。当三个试件值中有一 个超过平均值的 10%时，应剔除，以两个试件强 度值的平均值为抗折强度的测定结果。Date24抗压强度的测定nRc=Fc/An以一组6个棱柱体上得到的抗压强度测定值的平均值 作为试验结果，计算精确至0.1MPa。如6个测定值中 有一个超过平均值的 10%时，应剔除，而以其余5 个试件强度值的平均值为抗压强度的测定结果。如果 5个测定值中再有超过它们平均数 10%的，则此组 结果作废Date25二、水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检测n适用于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐 水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。n（
16、一）主要仪器n1、水泥净浆标准稠度与凝结时间测定仪 2、净浆搅拌机 3、沸煮箱 4、雷 式夹 5、雷式夹 膨胀值测定仪等n（二）试样及用水n（三）试验室温度湿度 17C25C，相对湿度大于50%。n（四）水泥标准稠度用水量检测方法n调整水量法、固定水量法。发生争议时以调整水量法为准。n调整水量法:试锥下沉深度28mm 2mmn固定水量法:P=33.4-0.185S S小于13mm时不能用固定水量法。Date26（五）水泥净浆凝结时间检测方法n人工测定、自动凝结时间测定仪测定。n（六）水泥安定性检测方法n饼法n雷氏法-当两试件煮后增加距离(C-A)的平均值不大于5.0mm 时，即认为该水泥安定性合格。当两试件的(C-A)值相差超过
