土建工程师实训考点：无机凝胶材料

无机凝胶材料

(一)水泥

1.硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

1)硅酸盐水泥.

凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥(国外通称为波特兰水泥).可分为两种类型:不掺混合材料的称为I型硅酸盐水泥,代号P·I;掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为II型硅酸盐水泥,代号P·II.

2)普通硅酸盐水泥.由硅酸盐水泥熟料、5%-20%的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥,代号P·O.

硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥的技术性质

1)细度.水泥的细度直接影响水泥的活性和强度.颗粒越细,与水反应的表面积越大,水化速度快,早期强度高,但硬化收缩较大,且粉磨时能耗大,成本高.但颗粒过粗,又不利于水泥活性的发挥,强度也低.《通用硅酸盐水泥》GB175规定,硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg.

2)凝结时间.凝结时间分为初凝时间和终凝时间.初凝时间为水泥加水拌和起,至水泥浆开始失去塑性所需的时间;终凝时间从水泥加水拌和起,至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间.水泥初凝时间不能过短;终凝时间不能太长.《通用硅酸盐水泥》GB175规定,硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h;普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于10h.水泥初凝时间不合要求,该水泥报废;终凝时间不合要求,视为不合格.

3)体积安定性.水泥体积安定性是指水泥在硬化过程中,体积变化是否均匀的性能,简称安定性.引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙、游离氧化镁过多或三氧化硫含量过多.安定性不合格的水泥不得用于工程,应废弃.

4)强度.水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度,它是评定水泥强度等级的依据.根据《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671的规定,将水泥、标准砂和水按照(质量比)水泥:标准砂=1 : 3拌和用0.5的水灰比制成胶砂试件,在标准温度(20℃±1℃)的水中养护,测3d和28d的试件抗折和抗压强度,以规定龄期的抗压强度和抗折强度划分强度等级.

硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的应用.

1) 水泥强度等级较高,主要用于重要结构的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程.

2) 凝结硬化较快、抗冻性好,适用于早期强度要求高、凝结快,冬期施工及严寒地区受反复冻融的工程.

3) 水泥中含有较多的氢氧化钙,抗软水侵蚀和抗化学腐蚀性差,所以不宜用于经常 与流动软水接触及有水压作用的工程,也不宜用于受海水和矿物等作用的工程.

4) 因水化过程放出大量的热,故不宜用于大体积混凝土构筑物.

2.掺混合材料的硅酸盐水泥

1)矿渣硅酸盐水泥.由硅酸盐水泥熟料和20%~70%粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为矿渣硅酸盐水泥,代号P·S.

2)火山灰质硅酸盐水泥.由硅酸盐水泥熟料和20%~50%的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为火山灰质硅酸盐水泥,代号P·P.

3)粉煤灰硅酸盐水泥.由硅酸盐水泥熟料和20%~40%的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬件胶凝材料,称为粉煤灰硅酸盐水泥,代号P·F.

4)复合硅酸盐水泥.由硅酸盐水泥熟料和20%~50%的两种以上混合材料、适量石 膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥,代号P·C.)(新增)

3.铝酸盐水泥

铝酸盐水泥的细度要求比表面积不小于300m2/kg.CA-60水泥初凝时间不得早于60min,终凝时间不得迟于18h,其余三类水泥均要求初凝时间不得早于30min,终凝时间不得迟于6h.

铝酸盐水泥早期强度高,凝结硬化快,具有快硬、早强的特点,水化热高,放热快且放热量集中,同时具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用和较高的耐热性,但抗减性差.

铝酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程;不能用于与碱溶液接触的工程;不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用,更不得与硅酸盐水泥或石灰泪合使用;不能蒸汽养护,不宜在高温季节施工.

4.硫铝酸盐水泥

快硬硫铝酸盐水泥中不允许出现游离氧化钙,比表面积不得低于380m2/kg,其初凝时间不得早于25min,终凝时间不得迟于3h.

硫铝酸盐水泥具有快凝、早强、不收缩的特点,宜用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀等混凝土,适用于浆锚、喷锚支护、抢修、抗硫酸盐腐蚀、海洋建筑等工程.由于硫铝酸盐水泥水化硬化后生成的钙矾石在15℃高温下易脱水发生晶形转变,引起强度大幅下降,所以硫铝酸盐水泥不宜用于高温施工及处于高温环境的工程.

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5. 膨胀水泥和自应力水泥

膨胀水泥适用于补偿收缩混凝土,用作防渗混凝土;主要用于填灌混凝土结构或构件的接缝及管道接头,结构的加固与修补,浇筑机器底座及固结地脚螺丝等.自应力水泥适用于制作自应力钢筋混凝土压力管及配件.

6. 道路硅酸盐水泥

主要用于公路路面、机场跑道等工程结构,也可用于要求较高的工厂 地面和停车场等工程.

(二)石灰

1.石灰的原料

石灰加水后便消解为熟石灰CaCOH)2,这个过程称为石灰的熟化.石灰熟也过程中,放出大量的热量,温度升高,其体积增大1-2.5倍左右.因此,未完全熟化的石灰不得用于拌制砂浆,防止抹灰后爆灰起鼓.

生石灰熟化为石灰浆时,能自动形成颗粒极细(直径约1μm)的呈胶体分散状态的氢氧化钙,表面吸附一层厚的水膜.因此用石灰调成的石灰浆突出的优点是具有良好的可塑性,在水泥砂浆中掺入石灰浆,可使可塑性显著提高.

石灰的硬化只能在空气中进行,且硬化缓慢,硬化后的强度也不高,受潮后石灰溶解,强度更低,在水中还会扩散.所以,石灰不宜在潮湿的环境下使用,也不宜单独用于建筑物的基础.

石灰在硬化过程中,蒸发大量的游离水而引起显著的收缩,所以除调成石灰乳作薄层涂刷外,不宜单独使用.常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰.

(三)石膏

石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料.

(1)色白质轻.

(2)凝结硬化快.

(3)微膨胀性.

(4)多孔性.石膏制品表面密度小、保温绝热性能好、吸音性强、吸水率大,但抗渗性、抗冻性和耐水性差.

(5)防火性.

(6)装饰性和可加工性.

(7)耐水性、抗冻性差.

高强石膏

高强石膏适用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板.掺入防水剂,可用于湿度较高的环境中.加入有机材料,如聚乙烯醇水榕液、聚醋酸乙烯乳液,可配成胶粘剂,其特点是无收缩.

粉刷石膏

粉刷石膏可以现拌现用,不仅可以在水泥砂浆或混合砂浆底层上抹灰,也可在各种混凝土墙、板等 较为光滑的底层上抹灰.石膏粉刷层表面坚硬、光滑细腻、不起灰,便于进行再装饰,如贴墙纸、刷涂料等,还具有调节室内空气湿度,提高舒适度的功能.

无水石膏水泥和高温般烧石膏

无水石膏水泥宜用于室内,主要用作石膏板或其他制品,也用于室内抹灰.由于硬化后有较高的强度和耐磨性,抗水性、抗冻性较好,适宜作地板,故又称地板石膏.)(新增)

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