水泥与水泥基复合材料(精品).ppt

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1、水泥基复合材料姓名:程伟，班级:08电科1，学号:08206050133现代材料概论水泥与水泥基复合材料现代材料概论水泥与水泥基复合材料n n概述概述n n硅酸盐水泥硅酸盐水泥n n掺加混合材料的硅酸盐水泥掺加混合材料的硅酸盐水泥n n其它水泥其它水泥n n水泥基复合材料水泥基复合材料概述概述-水泥水泥n n定义：加水拌和能形成塑性浆体，能在空气中硬加水拌和能形成塑性浆体，能在空气中硬加水拌和能形成塑性浆体，能在空气中硬加水拌和能形成塑性浆体，能在空气中硬化，且能在水中更好地硬化，并能粘结砂石等散化，且能在水中更好地硬化，并能粘结砂石等散化，且能在水中更好地硬化，并能粘结砂石等散化，且能在水中

2、更好地硬化，并能粘结砂石等散粒状材料形成坚硬的石状体，这种无机粉末，称粒状材料形成坚硬的石状体，这种无机粉末，称粒状材料形成坚硬的石状体，这种无机粉末，称粒状材料形成坚硬的石状体，这种无机粉末，称水泥。水泥。水泥。水泥。n n水泥发展应用历史 原始意义的水泥：罗马时期（万神庙）原始意义的水泥：罗马时期（万神庙）原始意义的水泥：罗马时期（万神庙）原始意义的水泥：罗马时期（万神庙）现代意义的水泥：现代意义的水泥：现代意义的水泥：现代意义的水泥：18241824 AspdinAspdin，Portland CementPortland Cement 当代水泥：多品种、多用途当代水泥：多品种、多用途当

3、代水泥：多品种、多用途当代水泥：多品种、多用途概述概述-水泥基复合材料水泥基复合材料n n定义：将水泥、水、砂、石及必要的外加组分按将水泥、水、砂、石及必要的外加组分按将水泥、水、砂、石及必要的外加组分按将水泥、水、砂、石及必要的外加组分按比例配制搅拌均匀而得的混合料再经硬化而得到比例配制搅拌均匀而得的混合料再经硬化而得到比例配制搅拌均匀而得的混合料再经硬化而得到比例配制搅拌均匀而得的混合料再经硬化而得到的人工石材。的人工石材。的人工石材。的人工石材。n n分类：按表观密度不同分类：按表观密度不同分类：按表观密度不同分类：按表观密度不同分类：特轻、轻、重、特重特轻、轻、重、特重特轻、轻、重、特

4、重特轻、轻、重、特重 按发展水平分类：按发展水平分类：按发展水平分类：按发展水平分类：传统（砼）、先进水泥基复合材料传统（砼）、先进水泥基复合材料传统（砼）、先进水泥基复合材料传统（砼）、先进水泥基复合材料 按综合性能特点分类：按综合性能特点分类：按综合性能特点分类：按综合性能特点分类：普通混凝土、高性能混凝土（普通混凝土、高性能混凝土（普通混凝土、高性能混凝土（普通混凝土、高性能混凝土（HPCHPC）硅酸盐水泥硅酸盐水泥n n硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥的定义n n硅酸盐水泥的生产硅酸盐水泥的生产n n硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成n n硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化n n

5、硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化n n硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质n n硅酸盐水泥的特点与应用硅酸盐水泥的特点与应用硅酸盐水泥的定义硅酸盐水泥的定义n n凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、0 05%5%石灰石或粒化石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）波特兰水泥）。P（PI、PII）。n n根据其强度不同，分根据其强度不同，分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R若干等级若干等级。硅酸盐水泥的生产n n原材料：石灰

6、质原材料石灰质原材料石灰质原材料石灰质原材料（）黏土质原材料黏土质原材料黏土质原材料黏土质原材料（）辅料辅料辅料辅料n n生产过程：两磨一烧两磨一烧两磨一烧两磨一烧 两磨：生料粉磨、熟料石膏粉磨两磨：生料粉磨、熟料石膏粉磨两磨：生料粉磨、熟料石膏粉磨两磨：生料粉磨、熟料石膏粉磨 一烧：一烧：一烧：一烧：14501450硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥熟料的矿物组成熟料矿物：熟料矿物：、组成：组成：36366060 15153737 7 71515 10101818 矿物特点：矿物特点：水化速度、水化放热量、凝结硬化速度、强水化速度、水化放热量、凝结硬化速度、强水化速度、水化放热量、凝结硬化速

7、度、强水化速度、水化放热量、凝结硬化速度、强度发展速度、最终强度度发展速度、最终强度度发展速度、最终强度度发展速度、最终强度水泥中的石膏及作用：水泥中的石膏及作用：调节凝结时间调节凝结时间调节凝结时间调节凝结时间 硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥的水化n n水化反应：水化反应：n n水化产物及特点：水化产物及特点：晶体：有规则几何外形、骨架晶体：有规则几何外形、骨架晶体：有规则几何外形、骨架晶体：有规则几何外形、骨架 凝胶体：无序排列、填充骨架空隙凝胶体：无序排列、填充骨架空隙凝胶体：无序排列、填充骨架空隙凝胶体：无序排列、填充骨架空隙硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化n n凝结硬化的概念：凝

8、结硬化的概念：具有流动性的浆体失去塑性的过程称凝结；具有流动性的浆体失去塑性的过程称凝结；具有流动性的浆体失去塑性的过程称凝结；具有流动性的浆体失去塑性的过程称凝结；失去塑性的浆体逐渐具有强度的过程称硬化。失去塑性的浆体逐渐具有强度的过程称硬化。失去塑性的浆体逐渐具有强度的过程称硬化。失去塑性的浆体逐渐具有强度的过程称硬化。n n凝结硬化过程：凝结硬化过程：水泥水水泥水水泥水水泥水 水泥浆水泥浆水泥浆水泥浆 水化产物水化产物水化产物水化产物 失去塑性失去塑性失去塑性失去塑性 强度强度强度强度 （搅拌）（搅拌）（搅拌）（搅拌）（水化）（水化）（水化）（水化）（凝结）（凝结）（凝结）（凝结）（硬化

9、）（硬化）（硬化）（硬化）水泥石水泥石水泥石水泥石硅酸盐水泥的技术性质硅酸盐水泥的技术性质n n细度n n标准稠度用水量n n凝结时间n n水化热n n强度n n体积安定性水泥技术性质细度水泥技术性质细度（1 1）定义：）定义：水泥颗粒的粗细程度或分散度。水泥颗粒的粗细程度或分散度。水泥颗粒的粗细程度或分散度。水泥颗粒的粗细程度或分散度。（2 2）细度与性质关系：）细度与性质关系：细度决定了水泥与水接触的细度决定了水泥与水接触的细度决定了水泥与水接触的细度决定了水泥与水接触的 表面积，从而影响水泥的凝结时间和性质。表面积，从而影响水泥的凝结时间和性质。表面积，从而影响水泥的凝结时间和性质。表面

10、积，从而影响水泥的凝结时间和性质。（3 3 3 3）指标）指标）指标）指标（GB175-1999GB175-1999GB175-1999GB175-1999）比表面积比表面积：是指单位质量的水泥粉末所具有的表是指单位质量的水泥粉末所具有的表是指单位质量的水泥粉末所具有的表是指单位质量的水泥粉末所具有的表面积的总和。面积的总和。面积的总和。面积的总和。勃氏法（硅酸盐水泥比表面积勃氏法（硅酸盐水泥比表面积勃氏法（硅酸盐水泥比表面积勃氏法（硅酸盐水泥比表面积300 m2/kg 300 m2/kg 300 m2/kg 300 m2/kg）筛筛 余余 量量:通过通过通过通过0.08mm0.08mm0.0

11、8mm0.08mm方孔筛的筛余量（方孔筛的筛余量（方孔筛的筛余量（方孔筛的筛余量（%）负压筛法（适用于其它水泥）负压筛法（适用于其它水泥）负压筛法（适用于其它水泥）负压筛法（适用于其它水泥）细度不合格者为不合格品细度不合格者为不合格品水泥技术性质标准稠度用水量水泥技术性质标准稠度用水量n n概念：概念：使水泥浆体达到规定稠度所需要的使水泥浆体达到规定稠度所需要的使水泥浆体达到规定稠度所需要的使水泥浆体达到规定稠度所需要的 拌和水量。拌和水量。拌和水量。拌和水量。n n测试目的：测试目的：保证凝结时间及体积安定性测保证凝结时间及体积安定性测保证凝结时间及体积安定性测保证凝结时间及体积安定性测 试

12、结果的可比性。试结果的可比性。试结果的可比性。试结果的可比性。n n测试方法：测试方法：代用方法：代用方法：代用方法：代用方法：调整用水量法、调整用水量法、调整用水量法、调整用水量法、固定用水量法；固定用水量法；固定用水量法；固定用水量法；标准方法：标准方法：标准方法：标准方法：调整用水量法调整用水量法调整用水量法调整用水量法标准稠度用水量无指标标准稠度用水量无指标水泥技术性质凝结时间水泥技术性质凝结时间n n定义：定义：水泥加水拌和起至水泥浆水泥加水拌和起至水泥浆水泥加水拌和起至水泥浆水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性失去可塑性失去可塑性失去可塑性所需的时间所需的时间所需的时间所需的时间,称为

13、称为称为称为凝结时间凝结时间凝结时间凝结时间n n初凝和终凝初凝和终凝n n初凝状态：初凝状态：初凝状态：初凝状态：水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性刚刚失去可塑性刚刚失去可塑性刚刚失去可塑性 所需的时间所需的时间所需的时间所需的时间初凝时间初凝时间初凝时间初凝时间n n终凝状态：终凝状态：终凝状态：终凝状态：水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性完全失去可塑性完全失去可塑性完全失去可塑性 所需的时间所需的时间所需的时间所需的时间终凝时间终凝时间终凝时间终凝时间n n工程意义工程意义n n水泥的

14、初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注水泥的初凝时间不宜过早，以便施工时有充分时间搅拌、运输、浇注和砌筑等操作；否则在施工前已失去流动性和塑性而无法施工。和砌筑等操作；否则在施工前已失去流动性和塑性而无法施工。和砌筑等操作；否则在施工前已失去流动性和塑性而无法施工。和砌筑等操作；否则在施工前已失去流动性和塑性而无法施工。n n水泥的终凝不宜过迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，水泥的终凝不宜过迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，水泥的终凝不宜过

15、迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，水泥的终凝不宜过迟，以便施工完毕后尽快硬化，达到一定的强度，以利于下一步施工工艺的进行；否则将延长施工进度和模板的周转率。以利于下一步施工工艺的进行；否则将延长施工进度和模板的周转率。以利于下一步施工工艺的进行；否则将延长施工进度和模板的周转率。以利于下一步施工工艺的进行；否则将延长施工进度和模板的周转率。n n指标：指标：指标：指标：初凝时间初凝时间初凝时间初凝时间不得早于不得早于不得早于不得早于45min45min45min45min，终凝终凝终凝终凝不得迟于不得迟于不得迟于不得迟于390min390min390min390min水泥技术性质水化

16、热水泥技术性质水化热n n定义：定义：单位质量水泥水化放出的热量单位质量水泥水化放出的热量单位质量水泥水化放出的热量单位质量水泥水化放出的热量(KJ/Kg)(KJ/Kg)(KJ/Kg)(KJ/Kg)n n工程意义工程意义n n水化热大，对冬季施工有利水化热大，对冬季施工有利水化热大，对冬季施工有利水化热大，对冬季施工有利n n水化热大，对大体积混凝土工程不利。水化热大，对大体积混凝土工程不利。水化热大，对大体积混凝土工程不利。水化热大，对大体积混凝土工程不利。n n影响因素影响因素n n水泥的化学组成水泥的化学组成水泥的化学组成水泥的化学组成n n水泥细度水泥细度水泥细度水泥细度n n矿物掺合

17、料矿物掺合料矿物掺合料矿物掺合料水泥技术性质强度水泥技术性质强度n n概念：概念：按标准方法制备的水泥胶砂试件在标准养护到规按标准方法制备的水泥胶砂试件在标准养护到规按标准方法制备的水泥胶砂试件在标准养护到规按标准方法制备的水泥胶砂试件在标准养护到规 定龄期后，按标准方法测得的极限承载能力。定龄期后，按标准方法测得的极限承载能力。定龄期后，按标准方法测得的极限承载能力。定龄期后，按标准方法测得的极限承载能力。n n分抗折、抗压强度分抗折、抗压强度n n强度等级：强度等级：n n根据不同龄期（根据不同龄期（根据不同龄期（根据不同龄期（3d3d、28d28d）的抗折、抗压强度值划分）的抗折、抗压强

18、度值划分）的抗折、抗压强度值划分）的抗折、抗压强度值划分n n分早强型（分早强型（分早强型（分早强型（R R）和普通型）和普通型）和普通型）和普通型水泥技术性质体积安定性水泥技术性质体积安定性n n定义定义n n 安定性：安定性：水泥浆在硬化过程中，体积均匀变化的性能。水泥浆在硬化过程中，体积均匀变化的性能。水泥浆在硬化过程中，体积均匀变化的性能。水泥浆在硬化过程中，体积均匀变化的性能。n n 体积安定性不良：体积安定性不良：水泥硬化中产生体积不均匀变化的现象。水泥硬化中产生体积不均匀变化的现象。水泥硬化中产生体积不均匀变化的现象。水泥硬化中产生体积不均匀变化的现象。n n安定性不良的原因：安

19、定性不良的原因：n n熟料中熟料中熟料中熟料中f-CaOf-CaOf-CaOf-CaO过多过多过多过多n n 熟料中熟料中熟料中熟料中f-MgO f-MgO f-MgO f-MgO 过多过多过多过多n n 石膏掺量过多石膏掺量过多石膏掺量过多石膏掺量过多n n测定方法测定方法n n沸煮法沸煮法沸煮法沸煮法加速实验法，适合检测加速实验法，适合检测加速实验法，适合检测加速实验法，适合检测f-CaOf-CaOf-CaOf-CaO过多所致的安定性不良过多所致的安定性不良过多所致的安定性不良过多所致的安定性不良n n化学指标化学指标化学指标化学指标 f-MgO 5%f-MgO 5%f-MgO 5%f-M

20、gO 5%SO33.5%SO33.5%SO33.5%SO33.5%硅酸盐水泥的特点与应用硅酸盐水泥的特点与应用n n特点特点n n早期强度高早期强度高n n强度等级高强度等级高n n水化热大水化热大n n抗冻性好抗冻性好n n耐腐蚀性差耐腐蚀性差n n干缩小干缩小n n应用应用n n适宜适宜 HSCHSC、预应力混凝土、有抗冻性要、预应力混凝土、有抗冻性要求的混凝土等求的混凝土等n n不适不适 大体积混凝土、有环境侵蚀作用的大体积混凝土、有环境侵蚀作用的混凝土混凝土 掺加混合材料的硅酸盐水泥掺加混合材料的硅酸盐水泥n n普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：普通硅酸盐水泥：熟料熟料熟

21、料熟料6%15%6%15%6%15%6%15%混合材料石混合材料石混合材料石混合材料石 膏共同磨细。膏共同磨细。膏共同磨细。膏共同磨细。P P O On n矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：熟料熟料熟料熟料 20%20%20%20%70%70%70%70%粒化高炉粒化高炉粒化高炉粒化高炉矿渣石膏共同磨细。矿渣石膏共同磨细。矿渣石膏共同磨细。矿渣石膏共同磨细。P P S Sn n粉煤灰硅酸盐水泥：粉煤灰硅酸盐水泥：粉煤灰硅酸盐水泥：粉煤灰硅酸盐水泥：熟料熟料熟料熟料 20%20%20%20%40%40%40%40%粉煤灰粉煤灰粉煤灰粉煤灰石膏共同磨细。石膏共同磨细。

22、石膏共同磨细。石膏共同磨细。P P F Fn n火山灰硅酸盐水泥：火山灰硅酸盐水泥：火山灰硅酸盐水泥：火山灰硅酸盐水泥：熟料熟料熟料熟料 20%20%20%20%50%50%50%50%粉煤灰粉煤灰粉煤灰粉煤灰石膏共同磨细。石膏共同磨细。石膏共同磨细。石膏共同磨细。P P P Pn n复合水泥：复合水泥：复合水泥：复合水泥：熟料熟料 15%15%15%15%50%50%50%50%两种或以上混合两种或以上混合材料石膏共同磨细材料石膏共同磨细。P P F F水泥基复合材料水泥基复合材料n n混凝土的广义定义混凝土的广义定义n n新拌混凝土的性能新拌混凝土的性能n n硬化混凝土的结构硬化混凝土的结

23、构n n混凝土的性能混凝土的性能n n混凝土的应用混凝土的应用n n先进水泥基复合材料先进水泥基复合材料广义混凝土广义混凝土n n以胶凝材料、散粒状材料及必要的外掺材以胶凝材料、散粒状材料及必要的外掺材料按比例配制搅拌均匀的混合料经硬化而料按比例配制搅拌均匀的混合料经硬化而得的人工石材，称混凝土。得的人工石材，称混凝土。n n不加特指，一般即认为是水泥混凝土，即不加特指，一般即认为是水泥混凝土，即以水泥石为基体，以砂石等散粒材料为增以水泥石为基体，以砂石等散粒材料为增强材料的复合材料（水泥基复合材料）。强材料的复合材料（水泥基复合材料）。新拌混凝土的性能新拌混凝土的性能n n工作性：工作性：指

24、新拌混凝土适宜各种施工操作，并保指新拌混凝土适宜各种施工操作，并保指新拌混凝土适宜各种施工操作，并保指新拌混凝土适宜各种施工操作，并保证获得均匀、密实的混凝土的性能证获得均匀、密实的混凝土的性能证获得均匀、密实的混凝土的性能证获得均匀、密实的混凝土的性能n n包含：包含：n n流动性流动性流动性流动性n n粘聚性粘聚性粘聚性粘聚性n n保水性保水性保水性保水性三方面内容。三方面内容。三方面内容。三方面内容。混凝土的结构混凝土的结构n n混凝土可以认为是一种宏观堆聚结构，各混凝土可以认为是一种宏观堆聚结构，各组分形成多级分散体系。组分形成多级分散体系。石子石子分散于硬化砂浆、分散于硬化砂浆、分散

25、于硬化砂浆、分散于硬化砂浆、砂砂分散分散分散分散 于水泥石、于水泥石、于水泥石、于水泥石、未水化水泥颗粒未水化水泥颗粒分分分分 散于水泥水化产物中、散于水泥水化产物中、散于水泥水化产物中、散于水泥水化产物中、晶体晶体分分分分 散于凝胶体中。散于凝胶体中。散于凝胶体中。散于凝胶体中。混凝土的性能混凝土的性能n n力学性能力学性能n n强度、韧性、弹性模量强度、韧性、弹性模量强度、韧性、弹性模量强度、韧性、弹性模量n n变形性能变形性能n n非荷载变形非荷载变形非荷载变形非荷载变形n n荷载作用下变形荷载作用下变形荷载作用下变形荷载作用下变形n n耐久性能耐久性能n n耐腐蚀性耐腐蚀性耐腐蚀性耐腐

26、蚀性n n抗冻性抗冻性抗冻性抗冻性n n抗渗性抗渗性抗渗性抗渗性n n混凝土内的钢筋锈蚀混凝土内的钢筋锈蚀混凝土内的钢筋锈蚀混凝土内的钢筋锈蚀先进水泥基复合材料先进水泥基复合材料n n智能混凝土（自适应、自检测、自修复）（自适应、自检测、自修复）（自适应、自检测、自修复）（自适应、自检测、自修复）n n活性粉末混凝土（RPC）n n化学结合陶瓷（CBC）n n无宏观缺陷材料（MDF）CBCCBC概念概念n n定义：化学结合陶瓷是指在相对较低温度定义：化学结合陶瓷是指在相对较低温度条件下，采用适当的工艺，通过化学反应条件下，采用适当的工艺，通过化学反应得到的具有与陶瓷相近似性能的一种高性得到的具有与陶瓷相近似性能的一种高性能水泥基材料。能水泥基材料。n n包括：包括：DSPDSP材料材料 凝石凝石The EndThanks Very Much！