6-1混凝土制品工艺学_精品文档优质PPT.ppt

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容易泵送、振捣；

弹性模量、抗折强度、收缩、徐变等性能不佳。

骨架-空隙结构：

集料可以靠拢形成骨架，细集料过少，未填满留下空隙。

透水混凝土等特殊场合；

抗水、抗化学介质渗透能力差。

密实-骨架结构：

合理数量粗骨料形成骨架、相当数量细集料填充空隙。

内摩擦力大，不易泵送。

但弹性模量、抗折强度，收缩、徐变小。

粗、细骨料级配及堆积形态；

水泥石的形成及界面3.1混凝土内部结构的形成原理P49-P55内容（水泥工艺学、混凝土学）硅酸盐水泥矿物的水化过程水泥石的相组成及物理过程界面过渡区及其对混凝土性能的影响3.1混凝土内部结构的形成原理一、熟料矿物的水化简介

（一）硅酸三钙CC33SS水化放热速率和水化放热速率和CaCa2+2+浓度变化曲线浓度变化曲线C3S水化可以分为五个阶段：

初始水解期或诱导前期。

C3S加水后急剧出现Ca2+和OH-。

（化学反应控制）诱导期或静止期。

反应速率极慢，水泥浆体保持塑性。

决定初凝时间。

（成核过程控制）加速期。

终凝、初始硬化（化学反应控制）减速期。

水泥石或砼获得早期强度（化学反应及扩散控制）稳定期。

水泥石或砼后期强度增长（主要是扩散控制）

（二）硅酸二钙-C2S的水化过程与C3S相似，但水化速率慢得多，第二放热峰相当微弱，Ca2+过饱和度低，成核较晚。

所形成的水化硅酸钙与C3S差别甚微，统称为CSH.（三）铝酸三钙或铁铝酸四钙+石膏+水C3A与水迅速反应。

在硅酸盐水泥浆体的碱性液相中迅速生成C4AH13。

在室温下数量迅速增多是浆体瞬时凝结的主要原因。

石膏、氧化钙同时存在，快速生成的C4AH13与石膏反应生成钙矾石。

其中的铝可被置换成含Al，Fe的形成高硫型的水化硫酸钙（AFt相）。

石膏耗尽C3A时，C4AH13又与先生成的钙矾石反应成单（低）硫型水化硫酸钙（AFm相）。

当石膏掺量极少时，钙矾石转化成AFm后，C3A仍有余。

此时，可形成C3A（CSCH）H12固溶体。

表表1水泥熟料矿物组成及特性水泥熟料矿物组成及特性矿物矿物名称名称化学式化学式代号代号含量含量（%）主要特性主要特性水化水化速度速度水水化化热热强度强度体积体积收缩收缩抗硫抗硫酸盐酸盐侵蚀侵蚀硅酸硅酸三钙三钙3CaOSiO2C3S37-60快快大大高高中中中中硅酸硅酸二钙二钙2CaOSiO2C2S15-37慢慢小小早期低、早期低、后期高后期高中中最好最好铝酸铝酸三钙三钙3CaOAl2O3C3A7-15最快最快最最大大低低最大最大差差铁铝酸铁铝酸四钙四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF10较快较快中中中中最小最小好好影响水泥凝结和硬化的主要因素：

水泥的矿物组成、石膏、细度、影响水泥凝结和硬化的主要因素：

水泥的矿物组成、石膏、细度、环境温度和湿度、时间。

环境温度和湿度、时间。

2.2水泥的组成及特性图3.6硅酸盐水泥水化放热曲线形态C3S、C2S、C3A、CAF及石膏同时存在C3S：

37-60%F.WLocher认为的水泥水化的三阶段：

第一阶段：

水泥加水拌和至初凝。

CH晶体析出的同时，CSH2与C3A生成钙矾石的细薄晶体。

浆体呈现塑性。

第二阶段：

CH与钙矾石晶体增多，水泥颗粒表面形成长纤维状CSH。

他们的初步凝聚连接成多孔的网状结构，浆体凝结。

第三阶段：

钙矾石转化成AFm和C4（A,F）H13。

CSH为短纤维，各水化物数量不断增加结构更趋致密。

强度增长，形成“稳定结构”。

三、水泥浆体的物理结构

（一）水泥浆体微观结构（S.Diamond）研究结果表明：

以原子尺度（nm）观察：

CSH+CH+钙矾石+未水化的颗粒以粒子尺度（m）观察CSH以微组织尺度观察CSH70%20%7%3%纤维状粒子网络状粒子小而不规则的粒子内部水化产物型CSH型CSH型CSH

（二）水泥凝胶的孔结构水泥浆体中孔的分类水泥浆体中孔的分类T.C.Power研究表明，水化从水泥颗粒开始同时向内和向外发展。

约占45%的内部水化产物处于原颗粒周界之内，而占55%的外部水化产物则占据了原颗粒间隙的充水空间。

也即1cm3的水泥水化后约占2.2cm3的空间，其中1cm3在原周界之内，1.2cm3则占据原充水空间孔隙率的测定方法有蒸发水法、压汞法和计算法等。

压汞法同时还可测定孔容、平均孔径和孔径分压汞法同时还可测定孔容、平均孔径和孔径分布等参布等参数，使用较为方便。

数，使用较为方便。

孔分布的测定方法还有气体吸附法、溶剂取代法、X射线小角散射法、热孔计法、反相体射线小角散射法、热孔计法、反相体积排阻色谱法积排阻色谱法等。

（三）水泥浆体内水的存在形式水在水泥水化及水泥浆体结构形成过程中起着重要作用。

按水与固相组分的作用情况，可分为结晶水、吸附水和自由水。

属于非蒸发水的主要是结晶水，而蒸发水则包括吸附水及自由水。

蒸发水量可近似作为浆体孔体积的量度。

水泥浆体结构的主要变化反映在毛细孔及毛细孔水的变化上。

如水泥浆浓度低于一定限度，而且在常温下保持水饱和状态时，水泥才能完全水化。

若水泥浆浓度过高，则多余水泥处于未水化状态。

（四）硬化水泥浆体的强度硬化水泥浆体力学强度的形成有两种不同的解释。

两种观点区别在于凝聚结构的含义上，而就强度的基本来源的解释系属于各种水化产物的微晶胶粒结合构成空间骨架的论点（分子间作用力、化学键等），则毫无争议。

提高硬化水泥浆体的强度，就必须尽量增加化学键结合的比例，同时提高其密实度。

普通硅酸盐水泥和快硬水泥：

在常用水泥品种范围内，以及集料品质相同时，决定混凝土强度的是胶空比或密实度四、集料

（一）集料颗粒级配的影响集料强度、密度、粒型、表面状态、级配等物理性能，以及化学性能对混凝土的性能影响仅次于水泥。

（如影响混凝土和易性、工作性、需水性、结构的形成与发展、空隙率、强度、耐久性等）颗粒级配表示各粒级集料在集料混合物中的数量配合，有连续级配和间断级配之分。

理想级配应是在保证混凝土流动性及强度的条件下，水泥用量最少的级配，或水泥用量相同时，获得最大流动性及最小分层性的拌合物的级配。

集料空隙率对水泥用量、混凝土密实性及其他性能起决定性作用。

集料的理论空隙体积与粒径大小无关，而受级配及粒形影响较大。

（二）集料强度的影响

（二）集料强度的影响集料的强度取决于岩石的强度以及粒径的大小。

同时集料的表面特征包括粗糙度、硬度及孔的持征，对混凝土需水量、与水泥石的粘结力及强度有较大影响。

五、界面层（界面过渡区）水泥浆体与集料、钢筋或玻璃纤维的界面是影响混凝土性能的重要因素之一。

对于普通混凝土，界面层常是导致破坏的薄弱环节，因此适当增加界面的粘接力，是提高混凝土强度并改善其性能的有效途径。

界面过渡区影响：

砼强度、抗渗性、耐久性等物理力学性能界面层的粘结机理，尚较少研究，情况不同，解释各异。

一般可归纳为分子间力、机械咬合力（如水泥浆进入多孔集料空隙）及化学键（CaCO3、MgCO3、SiO2与水泥组分发生腐蚀性界面）三种因素。

3.2混凝土的基本工艺过程及其作用一、混凝土制品的基本工艺过程原料加工与处理混合料的制备制品的密实和成型制品的养护制品的装饰和装修3.2混凝土的基本工艺过程及其作用原料的加工与处理混凝土的制备工艺搅拌工艺密实成型工艺养护主要对物料进行破碎、筛分、磨细、洗选、脱水、预热或预反应，以达到改善颗粒级配、减少粒状物料空隙串、降低含水量、提高温度及洁净度、增大比表面积以及提高活性等目的将合格的各组分按规定的配合比称量配料并拌合成具有一定均匀性及给定和易性指标的混凝土混合料。

应该将之视为混凝土内部结构形成的正式开始。

用分段搅拌、轮碾、超声、振动、加热等措施进行活化、改善界面层结构及加速水化反应，以促进结构形成并提高混凝土的强度。

利用水泥浆凝聚结构的触变性、对浇灌入模的混合料施加外力干扰（振动、离心力、压力等）使之流动以便充满模型使制品具有所需的形状更重要的是使尺寸各异的集料颗粒紧密排列，水泥浆则填充空隙并将之粘结成一坚强整体。

（关键阶段）使混凝土结构进一步完善和继续硬化3.3混凝土基本性能3.3.1混凝土拌合物性能工作性1、易于拌合和运输2、拌合物质量均一、稳定、易于浇注3、易于振捣密实、或自密实4、在浇注、密实、振捣过程中不会产生分层、离析5、成型后混凝土表面易于修整工程中常常描述混凝土为粘聚性、稠度、流动性、可泵性、易密实性、可修整性、粗糙性等3.3混凝土基本性能3.3.1混凝土拌合物性能影响混凝土工作性的因素1、用水量与高效减水剂的影响2、集料配比与集料性质的影响3、水泥与掺和料特性的影响4、温度的影响5、工作性的经时损失3.3混凝土基本性能3.3.1混凝土拌合物性能工作性的经时损失1、自由水的迅速减少：

1）水的蒸发、2）水被固相颗粒吸附或吸收、3）水泥水化反应结合了拌合水2、表面水化产物改变了固体颗粒的结合状态3.3混凝土基本性能3.3.1混凝土拌合物性能3.3.1.2离析与泌水离析：

通常表现为粗集料与砂浆分离（可能的原因：

1）浇注、振捣方法不当；

2）集料最大粒径过大；

3）集料比例过高；

4）胶凝材和细集料比例偏低；

5）与细集料相比粗集料的密度过大；

6）拌合物过于干或湿等）泌水：

拌合物密实之后，凝结硬化之前，水从拌合物内部迁出（常见的原因：

？

）3.3混凝土基本性能3.3.1.3含气量引入均匀、稳定、封闭、直径200微米的小气泡浇注、振捣时引入外加剂：

减水剂、引气剂（品种）3.2.1.3密度（容积密度）3.2.1.4凝结时间凝结：

塑性-刚性、硬化之前假凝（？

）：

硬石膏速凝（？

C3A3.3混凝土基本性能硬化混凝土性能强度普通混凝土界面区空隙率较高，是薄弱环节S=S0e-kpS材料强度S0材料本征强度，空隙率为0时的强度p空隙率，与初始水灰比及水化程度有关k所研究体系有关常数3.3混凝土基本性能硬化混凝土性能强度的影响因素1、原材料和配合比的影响Sc=A/B1.5（W/C）Sc给定龄期混凝土强度A经验常数B主要与水泥有关的常数W/C拌合水与水泥质量比水泥本身强度、水化程度（温度、时间）；

集料强度；

外加剂2、测试条件的影响与测试标准有关，我国立方体16个等级：

C7.5、C10、C15、C20、C25、C35、C40、C45；

C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80（高强混凝土）3.3混凝土基本性能硬化混凝土性能混凝土强度之间的关系混凝土抗拉强度远远低于抗压强度抗折强度：

弯曲拉伸强度，一般砼为抗压强度的1/51/10。

3.3混凝土基本性能硬化混凝土性能变形：

在外载负荷、湿度、温度的变化等原因，会产生可逆、不可逆以及经时变形。

弹性变形弹性模量与强度有关，干混凝土强度低于湿混凝土强度，但模量正好相反。

收缩：

徐变：

与收缩类似的原因。

应变-时间3.3混凝土基本性能硬化混凝土性能：

变形弹性