混凝土材料学详细版期末重点

-第一章 总概什么是砼？混凝土是指由水泥、石灰、石膏等无机胶凝材料和水或沥青、树脂等有机胶凝材料的胶状物与集料，必要时加入化学外加剂和矿物外加剂，按一定比例混合，并在一定条件下硬化而成的人造石材。【水泥+水+砂+石=普通水泥混凝土】【水泥+水=水泥浆】在混凝土中的作用：（1）、填充作用：填充砂、石集料间空隙；具有密实性。（2）、润滑作用：包裹砂、石集料表面；降低摩擦，提高流动性。（3）、胶结作用：把散粒的砂、石胶结为一个整体。【水泥浆+砂=砂浆】在混凝土中的作用：（1）、填充作用：填充石子之间空隙。（2）、粘聚作用：粘聚（使粗集料在施工过程中不离析）和保水作用。（3）、骨架作用：砂是细集料，起骨架和抑制体积变形的作用（收缩）。石子（粗骨料）起骨架和抑制体积变形作用，同时降低混凝土经济成本。需透水结构用无沙混凝土混凝土的分类？胶凝材料（无机、有机）、表观密度、强度等级、用途、施工工艺、配筋方式等混凝土在工程建设中的重要性：混凝土是现代土木建筑中用量最大、用途最广一种工程材料。混凝土的优点：经济、可塑性好、性能可设计、耐久性好、耐火性好、复合能力强、利用废弃物能力强。混凝土的缺点：抗拉强度低、抗裂性差、自重大比强度低、质量波动大、施工期长。第二章 胶凝材料胶凝材料的定义与分类定义：凡能在物理、化学作用下，由可塑性浆体变为坚固的石状体，在次过程中能将散粒的砂、石胶结成一个整体，且有一定机械强度的物质，统称胶凝材料。分类：无机和有机两大类。有机胶凝材料指沥青和各种树脂等材料。.z.-无机胶凝材料：气硬性（只能在空气中硬化，并保持或持续提高其强度；石膏石灰、水玻璃等）；水硬性（既能在空气中硬化也能在水中硬化，保持并继续提高其强度；各种水泥）胶凝材料通用水泥硅酸盐水泥什么是硅酸盐水泥？凡由硅酸盐水泥孰料、0%5%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，都称为硅酸盐水泥。孰料：凡以适当组成生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的物料，称为硅酸盐水泥孰料，简称孰料。硅酸盐水泥分类：PI（不含掺和料）；PII（石灰，矿渣C S2 3（5）、孰料冷却：快速冷却可以阻止 C S 分解和 C S 向 型转变。3 23、水泥粉磨水泥孰料和石膏混合材料一起磨细即成水泥，一般用球磨机。加入石膏的目的？加入石膏的目的是调节水泥凝结时间，使水泥不致发生快凝或闪凝现象。同时在最佳水.z.-泥掺量时可得到水泥最高强度。硅酸盐水泥孰料的组成化学组成：CaO（6267）、SiO （1824）、Al O (47)、Fe O (27);白水泥氧化铁45min，搅拌运输浇筑；终凝不过慢6.5h，硬化强度下一步施工。】5、体积安定性：凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。使用安定性不良水泥，构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。引起水泥体积安定性不良的原因：（熟化产生体积膨胀）（1）、f-CaO（2）、方镁石.z.-（3）、掺入石膏过多 SO ：过多的 SO 会与固态的水化铝酸钙反应成水化硫铝酸钙，膨胀。33测定方法：试饼法或雷氏法，有争议以雷氏法为准沸煮法，加速氧化钙的熟化，只能检测 f-CaO 引起的安定性不良。压蒸法，检测游离氧化镁的危害，游离氧化镁熟化比 f-CaO 慢。浸水法：检测石膏的危害，长期在常温的水中才能发现石膏的危害。安定性不良的水泥必须做废品处理，不可应用与工程中。假凝现象与快凝现象？假凝，水泥的一种不正常的早期固化或过早变硬的现象，放热量极微，经搅拌后浆体恢复塑性，正常凝结对强度无不利影响。而，快凝或闪凝的浆体具有一定强度，重拌不能使其再具塑性。6、强度：按 3d、28d 的抗压强度和抗折强度来划分。7、水化热冬季，水化热利于水泥正常凝结。但对于大体积混凝土工程（大坝、桥墩）不利。因建筑内外温差较大，引起局部拉应力产生裂缝。因此，大体积混凝土工程采用水化热较低的水泥，不宜采用硅酸盐水泥。若使用水化热较高的水泥，应采取必要的降温措施（冷却水管）。硅酸盐水泥的腐蚀与防治腐蚀原因？1、（内因）本身的水化产物，氢氧化钙及其他成分能一定程度溶于水，特别是软水。2、（外因）氢氧化钙、水化铝酸钙等碱性物质，与环境中的酸类、盐类发生化学反应，生成易溶于水或无胶结能力或结晶膨胀的化合物。3、水泥石本身不密实，有很多毛细通道，侵蚀介质易于进入其内部。侵蚀破坏作用：1、溶出性侵蚀（软水侵蚀）：水泥的水化产物都必须在一定浓度的石灰溶液中才能稳定存在，若低于该浓度，则水化产物会被溶解或分解（极限石灰浓度）。当环境水质较硬，即重碳酸盐含量高时，反应生成碳酸钙，积聚在硬化水泥浆体孔隙内，形成密实保护层，阻止环境水渗入。所以水的暂时硬度越高，对水泥的侵蚀越小；越软，腐蚀越大。密实性高的混凝土，溶出性侵蚀发展很慢。2、酸类腐蚀：（1）、碳酸性腐蚀。（2）、一般性酸腐蚀。.z.-3、盐类腐蚀：（1）、硫酸盐腐蚀：二水石膏，体积膨胀。C A 的水化产物水化铝酸3钙的与硫酸盐反应。（2）、镁盐腐蚀：硫酸镁，溶解+体积膨胀双重腐蚀。防护措施？1、根据环境侵蚀特点，选择合适的水泥品种。如，软水，含氢氧化钙少的掺活性料硅酸盐水泥；硫酸盐侵蚀，C A 含量较少的抗硫酸盐水泥。32、提高硬化水泥浆体的密实程度。减少水的渗透作用，则可减轻环境的侵蚀破坏作用。3、设置防护层。在侵蚀作用较强，上述抵抗侵蚀能力不够时，设置耐腐蚀性高且不透水的防护层，沥青、塑料、玻璃、耐酸陶瓷。什么时混合材料？（为什么要加混合材料？）生产水泥时，为节约水泥孰料，提高水泥产量，扩大水泥品种，同时也为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入水泥中的天然矿物质材料称为水泥混合材料。混合材料的分类？以及各类材料的来源及特点。两大类：活性混合材料以及非活性混合材料一、活性混合材料1、粒化高炉矿渣来源：冶炼生铁时的副产品。硅酸钙（镁）与铝硅酸钙（镁）为主。化学成分与硅酸盐水泥相似，但 CaO 含量低，SiO 含量偏高。2矿渣分为酸性、碱性、中性。特点：多用于海洋工程建筑，抵抗氯离子扩散渗透很有效。活性：CaO、Al O 越多，活性越高；SiO 越多，活性越低；MgO 对活性有利且2 32在矿渣中不影响水泥安定性；MgO、TiO 降低活性；硫化物和氟化物是矿渣的有害成分；2玻璃体越多，活性越高。酸性的粘度比碱性的高，则易生产玻璃体。矿渣冷却速率越快，玻璃体含量越高，但若自然冷却，则为非活性混合材料。质量系数越大，矿渣活性越高。质量系数公式：K=2、火山灰质混合材料.z.-来源：天然的或人工的以 SiO 、Al O 为主的矿物质材料。2 2 3特点：本身不会硬化，与石灰加水拌合后具水硬性。（因为火山灰含较多活性 SiO 和2Al O ，与氢氧化钙反应）2 33、粉煤灰来源：火电厂发电燃煤煤粉的废渣，从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。特点：利用粉煤灰可节约水泥。一般，含量越高，烧失量越小，细度越细，粉煤灰质量越好。二、非活性混合材料水化产物无胶凝性，在水泥中起填充作用。天然：石灰石、砂岩、白云石、粘土质石灰岩人工：未粒化的块状高炉矿渣、低活性的燃料渣非活性混合材料的作用是什么？在水泥中起调节水泥强度等级、节约水泥孰料、增加水泥产量、降低水化热等作用。非活性材料应有足够细度，不含或极少含对水泥有害的杂质。掺混合材料的硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥（PO）定义：硅酸盐水泥+6%-15%混合材料+石膏。（新标准的混合材料是 6%-20%）普通硅酸盐水泥与硅酸盐水泥的区别？普通硅酸盐水泥掺入了少量混合材料，因此其基本特征与硅酸盐水泥相近，又稍有差异：水泥强度等级相同时，普通硅酸盐水泥的早期硬化速度稍慢；3d 抗压强度稍低，抗冻、耐磨性能也稍差。普通硅酸盐水泥技术要求的不同点？除强度等级外，1、细度：0.08mm 方孔筛的筛余45min，终凝10h。其他技术要求与硅酸盐水泥相同。普通硅酸盐水泥的适用*围？一般工程混凝土及预应力钢筋混凝土。掺混合材料的硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥（PS）.z.-与硅酸盐水泥相比，矿渣水泥的特点？（火山灰与粉煤灰与之相似）1、早期强度低，后期强度高。两步水化：首先是水泥孰料的水化。然后生成的氢氧化钙才与矿渣终的活性氧化硅与活性氧化铝反应。由于矿渣中孰料含量相对较少，活性 SiO 和2Al O 与氢氧化钙常温下反应较缓慢，故矿渣水泥啊走起硬化较慢，早期强度低，但在硬化2 3后期（28d）以后的强度发展将超过硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。一般，矿渣掺量越多，早期强度越低，但后期强度增长率越大。2、具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀能力。因孰料相对少，C S 和 C A 含量相对33较少；孰料水化的氢氧化钙二次反应使水泥中易受腐蚀的氢氧化钙大为减少；因掺入矿渣，易受腐蚀的 C A 含量相对降低。33、水化热低。发热量高的 C A 和 C A 相对较少。334、环境温度对凝结硬化的影响较大。湿热条件下（蒸汽养护），硬化速度加快，强度发展较快；但温度低时，硬化缓慢，故冬季施工时，需采取措施，加强保温养护。5、耐热性好。矿渣具一定的耐高温性。（缺）6、保水性差、泌水性较大。因为矿渣颗粒难以磨得很细且矿渣玻璃质的亲水性较弱。使混凝土内形成毛细管通道及水囊，水分蒸发后形成孔隙，混凝土的密实性、均匀性和抗渗性降低。7、抗碳化能力差。矿渣水泥浆体中氢氧化钙含量较少，碱度较低，碳化较快，碳化深度也较大。8、干缩性大。9、抗冻性较差、耐磨性较差。矿渣不宜用于严寒地区水位经常变动的部位；也不宜用于受高速水流冲刷作用或其他有耐磨要求的工程。矿渣水泥的用途？可广泛用于地面及地面建筑物，制造各种混凝土和钢筋混凝土构件，适用于有抗溶出性或抗硫酸盐侵蚀要求的水工建筑、地下工程和海港工程，有低热要求的大坝、大型基础等大体积混凝土工程，有耐热要求的高温车间、高炉基础、高热气体通道等耐热工程，特别适用于制作蒸汽养护的混凝土预制构件。矿渣水泥不适用于受冻融、干湿交替或冲刷磨损作用的建筑物部位。掺混合材料的硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥（PP）两步水化.z.-火山灰质硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥的共同点？早期强度低，后期强度增长率大，水化热低，环境温度对凝结硬化影响大，抗侵蚀性较强，抗冻性和抗碳化能力差。火山灰水泥的特点？1、抗渗性好、耐水性好。火山灰水泥颗粒较细，泌水性小，其水化硅酸钙胶体使硬化水泥浆体结构致密。2、在干燥环境中易产生裂缝。干缩现象较矿渣水泥更为显著，水化硅酸钙胶体会逐渐干燥，产生干缩裂缝。3、耐蚀性较强。火山灰水泥的适用*围？适用于蒸汽养护的混凝土构件、大体积工程、抗软水和硫酸盐侵蚀的工程，此外特别适用于有抗渗要求的混凝土结构。不宜用于干燥环境的工程，亦不宜用于有抗冻要求的工程。掺混合材料的硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥（PF）与火山灰水泥相比，粉煤灰水泥的主要特点？1、早期强度低。比矿渣火山灰水泥都低。2、干缩性小、抗裂性好，配置混凝土和易性好。3、除可用于一般工业与民用建筑外，特别适用于水利工程、大体积混凝土工程及地下和海港工程，抗硫酸盐侵蚀的一般工程。复合硅酸盐水泥（PC）特点：同时掺入两种或以上混合材料，混合材料相互补充，可更好的发挥混合材料格子的优良特性，使是你性能得到全面改善。如。矿渣和火山灰复掺，可有效改善水泥的需水性。适用*围：与主要混合材料的品种有关。通用水泥的选用（考点选择题）考题，如，大体积混凝土选用什么水泥？ABCD 选项快硬混凝土选用什么水泥？P45 页表详记特种水泥【选择题品种和适用*围】.z.-一、快硬硅酸盐水泥：早期强度增长率较高孰料煅烧良好-生料均匀，比表面积大；硬化速度快，早期强度高f-CaOC SC AF-C S。因此，3342降低 C A、f-CaO、C S 的含量有利于降低水化热。但为了保证水泥的强度，C S 不宜过低。333使用时根据实际情况、部位选用合适的大坝水泥品种。七、白色水泥和彩色水泥主要用于建筑装饰工程的分数和雕塑，并可制造有艺术性的彩色和白色混凝土。普通硅酸盐水泥的颜色主要是由 Fe O 存在引起的，当 3-4，暗灰色；，淡绿色；降至 0.45 以下时，2 3基本可达到白水泥的白度要求。此外，应尽量减少氧化锰、氧化铬等着色氧化物的含量。集料细集料5mm95%，养护到 28d，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度。该强度为比较指标，用于对比。在抗压强度总体分布中，具有 95%保证率的抗压强度，称为立方抗压强度标准值。强度等级：根据立方体抗压强度标准值（MPa）的大小，将混凝土划分为不同的强度等级。C7.5、C10、C15、C20、C60。12 个强度等级。如 C20 指立方体抗压强度标准值为 20MPa。不低于数字值。（二）、棱柱体抗压强度棱柱体抗压强度标准值约是 0.67 倍的立方体抗压强度标准值。混凝土轴心抗压强度。（三）、圆柱体抗压强度.z.-抗压强度影响因素？1、水泥强度与水灰（胶）比水泥混凝土的破坏，主要发生在水泥石与骨料的界面处，以及水泥石中，所以混凝土的强度主要决定于水泥石的强度及其与骨料间的粘结力，而水泥石的强度及水灰比的大小，因此，水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的最主要因素。2、骨料的种类及级配的影响当有害物质较多且品质低劣的骨料配制混凝土时，会降低混凝土的强度；表面粗糙并富有棱角的骨料如碎石，与水泥石的粘结力较强，而卵石表面光滑，则粘结力较弱。所以在同样条件下，用碎石拌制的混凝土强度比卵石混凝土强度高。骨料的级配良好，则拌制的混凝土强度也高。3、养护条件和龄期的影响养护条件：冬季施工时，注意温度；夏季施工时，应及时洒水养护；必须高度重视的是，当温度低于 0及缺养护水时，水泥则停止其水化。温度：温度高，强度发展快。湿度：湿度大，水泥水化充分。龄期：混凝土强度随龄期的增长而增长，而且在最初 7-14d 内发展最快，28d 后增长缓慢。4、施工因素的影响搅拌均匀：机械搅拌振捣密实：机械振捣养护：冬季施工时，注意温度；夏季施工时，应及时洒水养护；必须高度重视的是，当温度低于 0及缺养护水时，水泥则停止其水化。抗拉强度混凝土的抗拉强度一般约为抗压强度的 1/71/14.知抗压强度可据经验公式推算抗拉强度（一）、劈裂抗拉试验（一般采用）（二）、轴向拉伸试验：一般会应力分布不均。劈裂抗拉强度 f 计算公式ts.z.-抗拉强度 R 与劈裂抗拉强度的关系：R =0.9fLLts混凝土的变形混凝土的非荷载变形（物理与化学变形）一、混凝土的沉缩混凝土拌合物沉降、泌水而引起的体积缩减。二、混凝土的自生体积变形水泥水化引起的体积变化。三、混凝土的干湿变形四、混凝土的碳化收缩混凝土在二氧化碳作用下也会产生收缩五、混凝土的温度变形热胀冷缩混凝土的荷载变形.z.