(精品)混凝土科学复习资料

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1、1.化学收缩是指水化产物的绝对体积小于未水化之前水的体积和未水化水泥的体积之和.自收缩是指水泥基胶结材料在水泥初凝后,恒温恒重下产生的宏观体积降低2.自收缩：从混凝土自收缩的形成规律出发,可以认为,自收缩是指在恒温绝湿的条件下混凝土初凝后因胶凝材料继续水化引起自干燥而造成混凝土宏观体积的减小.一般情况下,水泥继续水化会引起两种收缩,一种是化学收缩,另一种为自收缩自收缩是指在与外界没有水分交换的条件下,由于水泥的不断水化及矿物掺合料的二次水化作用,在混凝土内部产生一系列复杂的物理、化学及力学变化3.塑性收缩是指混凝土处于半流态或塑性阶段时,由于沉降运动、毛细压力、早期化学收缩以及自收缩等原因而引

2、起的一种体积变化.当混凝土塑性收缩受到约束且所产生的约束力超过混凝土抗拉应力时,将导致混凝土开裂。一般认为,裂缝主要与后两种收缩有关,塑性收缩主要是指在混凝土自身固体粒子间引力以及表面张力共同作用下发生凝聚.在混凝土尚未充分硬化时,由于这种力的作用使混凝土产生收缩,如作用力不均匀,便产生塑性收缩裂缝塑性收缩是指混凝土在凝结之前,表面因失水较快而产生的收缩,发生在施工过程中,混凝土浇筑后45小时左右4.干燥收缩混凝土中的水分自由水（即孔隙水）、毛细管水以及凝胶粒子表面的吸附水等三种，当后两种水发生变化时，混凝土就会产生干湿变形。【不可逆】碳化收缩,是指Ca(OH)2与CO2反应生成CaCO3过程

3、中析出水分而导致体积收缩.四、砼的发展趋向 1.高性能混凝土（HPC） 要求有高强度等级（fcu60Mpa）和良好的工作性、体积稳定性和耐久性。 发展途径： （1）采用高性能的原料以及与之相适应的工艺； （2）采用多元复合途径提高混凝土的综合性能。如掺入高效减水剂，缓凝剂、引气剂、硅灰、优质粉煤灰、稻壳灰及沸石粉等。2.绿色高性能混凝土（GHPC） 从节约能源、资源，减少工业废料排放和保护自然环境角度考虑，要求混凝土及其原材料的开发、生产、建筑施工作业等既能满足建设需要，又不危及后代人的延续生存环境。 3.其它新技术混凝土 灭菌、环境调节、变色、智能混凝土等。4.1 石膏 建筑中使用最多的石膏

4、胶凝材料建筑石膏高强石膏硬石膏水泥石膏制品优点：质量轻，易加工，耐火，隔音，绝热，可作吊顶和非承重内墙。 一、建筑石膏的原料 CaSO4.2H2O(生石膏) 一等 含量95%，二等 9485%，三等8475%，四等7465%，五等 6455%。 二、建筑石膏的特性 1.凝结硬化快 初凝时间：不小于6min 终凝时间：不大于30min 1星期左右完全硬化 实际应用中加适量缓凝剂 2.硬化后孔隙率大（达50%60%），水化的理论需水量为18.6%，实际用水量为60%80%，多余水分蒸发形成孔隙。故其强度较低。 硬化后强度35MPa隔墙、饰面 存放三个月强度下降30%。 3.建筑石膏硬化隔热性和吸音

5、性能良好，但耐水性较差。 4.防火性能良好，着火温度下，石膏脱水，水分蒸发，火与板之间形成蒸汽带，阻止火蔓延。 5.建筑石膏硬化时体积略有膨胀,能充满模型。 6.装饰性好。可作吊顶和天花板。 7.硬化体的可加工性能好。可制作模型雕刻。 三、建筑石膏的应用1.用于室内抹灰、粉刷，做为装饰材料，并可调节室内温度和湿度图4.1.1 建筑石膏作为装饰材料2.石膏制品：纸面石膏板：（内墙、隔墙、天花板）石膏空心条板、纤维石膏板、装饰石膏制品等图4.1.2 石膏板4.2 石灰 一、石灰的生产、化学成分与品种 1.生产： 石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所

6、得的产物。其主要成分为氧化钙（CaO) CaCO3CaO+CO2 MgCO3MgO+CO2 过火石灰：灰黑色，表面出现裂纹，有玻璃体的外壳。含SiO2、Al2O3杂质，块体容重大，熟化慢。 欠火石灰：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能消化，降低石灰浆的产量 正火石灰：煅烧正常，质量轻，无裂缝，密度3.1-3.4g/cm3，表观密度800-1000kg/m3。当MgO含量5%时称为钙质石灰。当MgO含量 5%时称为镁质石灰。 根据成品的加工方法的不同，有四种成品： （1）块状生石灰：由石灰石煅烧成的白色疏松结构的块 状物,主要成分为CaO ；（2）磨细生石灰：由块状生石灰磨细而成。消化时间短

7、，直接加水即可。但成本较高，不易储存。 （3）消石灰粉：将生石灰用适量的水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca（OH）2，亦称为熟石灰。 （4）石灰膏：将消石灰 和水组成的具一定稠度的膏状物。主要成分为Ca（OH）2和水。（5）将消石灰用 大量水消化而成的一种乳状液体，主要成分为Ca（OH）2和水。 二、生石灰的水化又称熟化或消化。是指生石灰与水发生水化反应，生成Ca（OH）2的过程。 其反应如下： CaOH2O=Ca（OH）2 生石灰熟化时放出大量热，体积增大12.5倍。 陈伏：当石灰中含有过火生石灰时，它将在石灰浆体硬化以后才发生水化作用，于是会因产生膨胀而引起崩裂或隆起现象。为消除此现

8、象，应将熟化的石灰浆在消化池中储存23周，即所谓陈伏。陈伏期间，石灰膏表面有一层水，以隔绝空气，防止与CO2 作用产生碳化。三、石灰的硬化 石灰浆体的硬化包含了干燥、结晶和碳化三个交错进行的过程。1.干燥作用 干燥时，石灰浆体中多余水分蒸发或被砌体吸收而使石灰粒子紧密接触，获得一定强度。2.结晶作用 游离水分蒸发，Ca（OH）2逐渐从饱和溶液中结晶析出，形成结晶结构网，使强度继续增加。 3.碳化作用 Ca（OH）2与空气中的和化合成晶体。反应式如下： Ca（OH）2CO2nH2O CaCO3 （n1）H2OCaCO3 晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，构成较精密的结晶网，使硬化浆体强度进一步提

9、高。由于空气中CO2含量很低，故自然状态下碳化速度较慢。四、石灰的技术性质 1.可塑性好和保水性好； 2.硬化缓慢；3.硬化后强度低 ，一般只有0.20.5MPa；4.硬化时体积收缩大 ，易引起体积收缩而产生开裂；5.耐水性差，不宜在潮湿的环境中使用。 五、石灰的应用 1.广泛应用于建筑室内粉刷石灰乳 ；2.大量用于拌制建筑砂浆，如石灰砂浆 （石灰膏+砂+水）和 混合砂浆（石灰砂浆+水泥），用于抹灰工程和砌筑工程。 图4.2.1 石灰膏3.配制三合土和灰土 三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子 比例：1：2：3 加水拌合、夯实作基础垫层 灰土：生石灰粉、粘土 比例：1：2 1：4 加水拌

10、合、夯实 用于：建筑物的基础、路面或地面的垫层 4.加固软土地基 如：石灰桩生石灰块灌入软土（高含水量、高孔隙比土）中，形成石灰桩。水泥是一种粉末状无机胶凝材料，加水拌和成塑性浆体后经物理化学作用可变成坚硬的石状体，并能将砂、石等材料胶结成为整体。水泥属于水硬性胶凝材料。 水泥的品种很多，可从不同的角度进行分类： 1.按化学成分分类：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等； 2.按用途分类：通用水泥、专用水泥、特种水泥 通用水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥等 专用水泥：中、低热水泥、道路水泥、砌筑水泥等 特种水泥：快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水

11、泥、膨胀水泥等。 我国水泥产量的90左右属于硅酸盐系列水泥。5.1.2 硅酸盐水泥的生产 一、原料 （1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。 （2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。 （3）辅助原料：铁矿粉等二、生产过程目前，常把硅酸盐水泥的生产技术简称为两磨一烧，其生产工艺如图5.1.1所示。 图5.1.1 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图三、生料 CaO：62% 67% SiO2:20% 24% Al2O3 : 4% 7% Fe2O3：2.5%6.0% 生料在窑内经历 过程： 干燥预热分解烧成冷却5.1.3 硅酸

12、盐水泥熟料的矿物组成一、主要成分主要由四种矿物化学组成 ,分别为：硅酸三钙3CaOSiO2（简写为C3S），含量为3660；硅酸二钙3CaOSiO2（简写为C2S），含量为1537；铝酸三钙3CaOAl2O3（简写为C3A），含量为715；铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3（简写为C4AF），含量为1018。 上述四种矿物中硅酸钙矿物（包含C3S和C2S）是主要的，其含量约占7085。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性如表5.1.1所示。 表5.1.1 硅酸盐水泥熟料主要矿物的特性性能指标熟料矿物C3SC2SC3AC4AF水化速率快慢最快快，仅次于C3A凝结硬化速率快慢快快放热量多少最多

13、中强度早期高低低低后期高高低低水泥熟料是由各种不同特性的矿物所组成的混合物。因此，改变熟料矿物成分之间的比例，水泥的性质会发生相应的变化。二、其它成分 游离CaO、MgO及SO3，其含量过高将造成水泥安定性不良；碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱骨料反应，影响混凝土的质量。 三、石膏 水泥中掺入石膏，主要作用是调节水泥凝结硬化的速度。如不掺入少量石膏，水泥浆可在很短时间内迅速凝结。掺入少量石膏后，石膏与凝结最快的铝酸三钙反应生成硫铝酸钙沉淀包围水泥，延缓水泥的凝结时间。 一般掺量为25%，过多的石膏会引起强度下降或产生瞬凝，安定性不良。5.1.4 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 一、硅酸盐水泥的水化 水泥和水拌合表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应各组分开始逐渐溶解放出一定热量固相体积也逐渐增加。其反应式如下： 2(3CaOSiO2)+6H2O 3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 硅酸三钙水化硅酸钙 氢氧化钙 2(2CaOSiO2)+4H2O3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2硅酸二钙 水化硅酸钙 氢氧化钙 3CaOAl2O3+6H2O 3CaOAl2O36H2O 铝酸三钙 水化铝酸三钙 4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O 3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O