二级建造师《水利水电》实务第8讲 2f311033掌握胶凝材料的分类和用途(一)(2011年新版).doc

2F311033 掌握胶凝材料的分类和用途
能够通过自身的物理化学作用,从浆体(液态和半固态)变成坚硬的固体,并能把散粒材料(如砂、石;或块状材料(如砖和石块)胶结成为整体材料的物质称为胶凝材料。
胶凝材料根据其化学组成可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料;无机胶凝材料按硬化条件差异又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化、保持或发展强度,适用于干燥环境,如石灰、水玻璃等;水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化,而且能更好地在潮湿环境或水中硬化、保持并继续发展其强度,如水泥。沥青属于有机胶凝材料。
一、石灰
(一)石灰的原料及生产
石灰是工程中常用的胶凝材料之一,其原料石灰石主要成分是碳酸钙( CaCO3 ) ,石灰石经高温缎烧分解产生以 CaO为主要成分(少量 MgO )的生石灰。
(二)石灰的熟化石灰的熟化又称消解,是指生石灰与水( H2O )发生反应,生成 Ca ( OH )2的过程。生石灰的熟化过程伴随着剧烈的放热与体积膨胀现象( 1 . 5 一 3 . 5 倍)。
(三)石灰的特点
1 .可塑性好。生石灰消解为石灰浆时,其颗粒极微细,呈胶体状态,比表面积大,表面吸附了一层较厚的水膜,因而保水性能好,同时水膜层也降低了颗粒间的摩擦力,可塑性增强。
2 .强度低。石灰硬化缓慢、强度较低,通常 1 : 3 的石灰砂浆,其 28d 抗压强度只有 0 . 2 ~ 0 . 5MPa 。
3 .耐水性差。在石灰硬化体中存在着大量尚未碳化的 Ca ( OH ) 2 ,而 Ca ( OH )2易溶于水,所以石灰的耐水性较差,故石灰不宜用于潮湿环境中。
4 .体积收缩大。石灰在硬化过程中蒸发掉大量的水分,引起体积显著收缩,易产生裂纹。因此,石灰一般不宜单独使用,通常掺人一定量的骨料(砂)或纤维材料(纸筋、麻刀等)或水泥以提高抗拉强度,抵抗收缩引起的开裂。
二、水玻璃
水玻璃是一种碱金属硅酸盐水溶液,俗称“泡花碱”。根据碱金属氧化物的不同,分为硅酸钠水玻璃和硅酸钾水玻璃等。常用的是硅酸钠( )水玻璃的水溶液,硅酸钠中氧化硅与氧化钠的分子比“n”称为水玻璃模数。
(一)水玻璃的性质
水玻璃通常为青灰色或黄灰色黏稠液体,具有较强的粘结力,其模数越大,粘结力越强。同一模数的水玻璃溶液,浓度越大,密度越大;黏度越大,粘结力越强。
水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶,可堵塞材料的毛细孔隙,具有一定的防渗作用;能抵抗多数无机酸、有机酸的腐蚀,具有很强的耐酸腐蚀性;还有着良好的耐热性,在高温下不分解、强度不降低甚至有所增加。
(二)水玻璃的用途
1 .灌浆材料。常用于加固地基,水玻璃和***化钙溶液交替灌人地基中,两种溶液发生化学反应,析出硅酸胶体,起到胶结和填充土壤空隙的作用,增加了土的密实度和强度。
2 .涂料。天然石材、混凝土硅酸盐制品等表面涂上一层水玻璃,可提高其防水性和抗风化性;用水玻璃涂刷钢筋混凝土中的钢筋,可起到一定的阻锈作用。
3 .防水剂。水玻璃还可以与多种矾配制成防水剂,用于防水砂浆和防水混凝土。
4 .耐酸材料。水玻璃与促硬剂、耐酸粉、耐酸骨料配合可制得耐酸砂浆和耐酸混凝土,对于硫酸、盐酸、***等无机酸具有较好的耐腐蚀能力,常用于防腐工程。
5 .耐热材料。利用水玻璃的耐热性可配制耐热砂浆和耐热混凝土。
6 .粘合剂。液体水玻璃、粒化高炉矿渣、砂和***硅酸钠按一定的比例配合可制得水玻璃矿渣砂浆,用于块材裂缝的修补、轻型内墙的粘结等。
三、水泥
凡磨细成粉末状,加人适量水后能成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结成整体材料的水硬性胶凝材料,通称为水泥。
水泥种类很多,按照主要的水硬性物质不同可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等系列。按用途和性能,又可分为通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。
(一)通用水泥
通用水泥是指大量用于一般土木建筑工程的水泥,包括硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。使用最多的为硅酸盐类水泥,如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。
(二)专用水泥
专用水泥是指有专门用途的水泥。下面介绍水利工程中常用的大坝水泥和低热微膨胀水泥。大坝水泥包括中热和低热水泥。以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加人适量石膏,磨细,制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料,称为中热硅酸盐水泥,简称中热水泥;以适当成分的硅酸盐水泥熟料,加入适量矿渣、石膏,磨细制成的具有低等水化热的水硬性胶凝材料,称为低热硅酸盐水泥,简称低热水泥。低热、中热水泥适用于大坝工程及大型构筑物等大体积混凝土工程。
低热微膨胀水泥(LHEC )是指以粒化