单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七讲,硅酸盐混凝土,主讲：籍凤秋,第七讲硅酸盐混凝土主讲：籍凤秋,1,主要内容,概述,原材料,硅酸盐混凝土的水热合成硬化,及结构形成过程,硅酸盐混凝土的物理力学性能及配合比,主要内容 概述,2,第一节 概述,水硬性材料强度来源,硅酸盐,混凝土定义,硅酸盐混凝土的特点,第一节 概述 水硬性材料强度来源,3,一、水硬性材料强度来源,1来源,水泥水化：,C-S-H、CH、C,3,AH6,水热合成：,CaO+SiO,2,+H,2,O（加热）,C-S-H,2水热合成方式,蒸养：100,原料为无定形的SiO,2,；,蒸压：100,，原料为结晶态SiO,2,一、水硬性材料强度来源1来源,4,二、硅酸盐混凝土的定义与分类,定义：,将钙质材料与硅质材料经人工水热合成直接得到C-S-H为主的人工石材，称为硅酸盐混凝土。,分类：,加气混凝土砌块,、,砖,二、硅酸盐混凝土的定义与分类定义：,5,三、硅酸盐混凝土特点,利用工业废料,；,产品代替砖，节能,；,主要胶凝物质C-SH耐腐蚀,；,合成时存在水化，使用阶段无水化,。,三、硅酸盐混凝土特点 利用工业废料；,6,第二节 硅酸盐混凝土的原材料,石灰,砂,工业废渣,外加剂,第二节 硅酸盐混凝土的原材料 石灰,7,一、石灰的,应用方式,（一）熟石灰工业：应用前应充分消解,优点：水化完全，体积稳定，生产好控制,缺点：活性较差，水化放热未利用,（二）生石灰工业：磨细应用,优点：水化放热可利用,缺点：体积稳定性不好,一、石灰的应用方式（一）熟石灰工业：应用前应充分消解,8,二、,石灰在硅酸盐混凝土胶材体系中的应用,（一）水化凝结：提供强度,1块状生石灰水化体积膨胀，不可用，结构松散,2磨细灰无膨胀（细到一定程度）,3水化凝结条件,足够的细度；合理的水胶比；水化凝结过程,控制在制品成型后的的模中进行（搅拌、浇筑、成型越快越好）。,二、石灰在硅酸盐混凝土胶材体系中的应用（一）水化凝结：提供,9,（二）提供钙质材用于水热合成,对石灰的质量,要求,活性,要求,：有效CaOMgO65,MgO含量,要求,：氧化镁,（死烧）,的含量不应大干5,；,过,火,石灰：其含量以不大干石灰活性的5为,宜；,欠火石灰：活性差,石灰的消化速度：以小于15-25分钟为宜，不小于分钟；消化温度一般应大于50-70,。,（二）提供钙质材用于水热合成 对石灰的质量 要求,10,二、砂的质量要求,SiO,2,含量65%，高强混凝土：80%,SiO,2,状态,：,磨细石英砂游离态SiO,2,有利反应,磨细长石砂结合态SiO,2,不利反应,级配：对强度有影响,粘土质：少量有利,，与Ca(OH),2,反应生产水石榴石，还提高混合料的塑性。但,10,，否则湿涨值较大。,云母含量：0.5,碱性氧化物：2,，否则在制品表面产生盐霜。,有机物杂质：色法检测，砂的试验液颜色以不深于标准色为宜,二、砂的质量要求SiO2含量65%，高强混凝土：80%,11,三、,工业废渣,（,一,）,粉煤灰,1、,粉煤灰活性,概念：就是指它与石灰(或水泥CH)混合后具有凝结硬化的能力,。,影响因素：细度；化学成分；燃烧温度；矿物组成；烧矢量，未燃碳,2、,作用：微集料活性形态效应,三、工业废渣（一）粉煤灰,12,三、,工业废渣,（,二,）,炉渣,炉渣一般为各种蓖式锅炉、生活及采暖锅炉燃烧块煤后的废渣,。,炉渣作为集料使用时(如制作粉煤灰砌块)，它亦能和石灰发生反应但水化产物为数很少，一般不考虑它的活性。,三、工业废渣（二）炉渣,13,（,三,）,矿渣,1、,成分：CaO、,MgO、,SiO,2、,Al2O3,2、,碱性系数（M0）：M0,越大，活性越高，要求,M0,0.5,M01：酸性,M01：碱性,M01：中性,3、,影响活性的因素,CaO、Al2O3含量高，活性高,.,活性系数：,M,a=,Al2O3,/,SiO,2,0.12,矿物组成,：,b-,C,2S、,g-,C,2S,冷却速度,4、,作用,胶材,集料体积稳定性不良（矿渣的分解）,硅酸盐分解；铁分解，锰分解；游离石灰,（三）矿渣1、成分：CaO、MgO、SiO2、Al2O3,14,四、,外加剂,外加剂类型,胶结材的快硬剂,石灰缓凝剂(水化延缓剂),激发剂,晶胚,四、外加剂外加剂类型,15,（一）,胶结材快硬剂,1、,概念：加速CaOSiO2（Al2O3）体系水火的物质。,2、,种类：碱；硫酸钠，硫酸钾；氯化钙，氯化钠、氯化钾(，氯化氨，盐酸等。,3、,掺量：一般不大于胶结材重量的o.5，提高掺量会出观盐箱，引起钢筋绣蚀等不良结果,（一）胶结材快硬剂1、概念：加速CaOSiO2（Al2O3,16,（二）石灰缓凝剂,1、,作用：延缓磨细生石灰水化凝结速度。,2、,品种：二水石膏、亚硫酸纸浆废液（木钙）和其他表面活性物质。,3、,机理：,SO42取代OH构成了密实的反离于扩散层，阻碍了水分的渗人，从而延缓了心灰的消化过程。,表面活性剂吸附、屏蔽作用剂延迟成核作用。,（四）石膏的增强作用：CH晶粒细化，与SiO2反应界面增大，水热合成速度增大。,（二）石灰缓凝剂,17,（三）,激发剂,1、,作用：激发硅质材料的活性或潜在水硬性。,2、,品种,碱性激发剂,SO4激发剂,3、,机理,碱性激发剂：OH-加速SiO2溶解,SO42激发剂：SO42使CH细化，加大反应面积,（四）,晶胚,作用：结晶附着点,（三）激发剂1、作用：激发硅质材料的活性或潜在水硬性。,18,第三节,硅酸盐混凝土的水热合成硬化及结构形成过程,一、宏观结构,（一）宏观堆聚结构,骨料为硅酸盐石包裹，且其间隙为硅酸盐石填充所形成的均匀、密实结构。,（二）宏观缺陷,1捣实不良，产生孔隙，含气量大，1530。,2搅拌不良，离析造成的结构不均匀。,第三节硅酸盐混凝土的水热合成硬化及结构形成过程一、宏观结,19,二、微观结构,(一),结构模型：含微孔、微管的结晶凝聚结构硅酸盐石角度,（二）宏观缺陷,1微孔、微管,搅拌、成形引入气体；,结晶程度高，凝胶体量下降，P增大。,2养护过程中产生的缺陷,形成：结构疏松，层裂、裂缝和鼓胀,原因：温度、湿度造成的内应力差造成的,。,二、微观结构(一)结构模型：含微孔、微管的结晶凝聚结构,20,三、硅酸盐混凝土与普通混凝土结构的差异(宏微观),（一）孔隙率：,普通混凝土：拌和物25；硬化后15,硅酸盐混凝土：较大，1530，结构疏松,（二）水化产物：,（三）界面：普通混凝土：最易破坏的部位,硅酸盐混凝土：非薄弱环节，不易破坏(骨料与硅酸盐反应),硅酸盐石易破坏,。,三、硅酸盐混凝土与普通混凝土结构的差异(宏微观)（一）孔隙,21,四、硅酸盐混凝土孔结构、孔型,（一）结构孔隙分布,（二）孔结构改善,1硅质材料的磨细程度及用量，细度大，用量多，孔小；,2磨细生石灰代替消解石灰,（三）孔型：封闭孔，开口孔，开口孔网,四、硅酸盐混凝土孔结构、孔型（一）结构孔隙分布,22,第四节,硅酸盐混凝土的物理力学性能及配合比选择,硅酸盐混凝土的物理性质,硅酸盐混凝土强度,变形性能,耐久性,第四节硅酸盐混凝土的物理力学性能及配合比选择硅酸盐混凝土的,23,一、,硅酸盐混凝土的物理性质,（一）密度,1概念,2确定方法：试验,3影响因素：原材料，成型方法,(二)、密实度,1概念：表观密度/密度,2灰砂砖：0.68左右；高强硅酸盐砖：0.820.85,（三）抗渗性,1、渗水原因：微裂缝网,2、影响因素：结构破坏程度,一、硅酸盐混凝土的物理性质（一）密度,24,一、,硅酸盐混凝土的物理性质,（,三,）,耐水性,定义：石材类材料取决于其饱水程度的强度变化，f饱水/f干燥1,强度降低原因：由于水分的楔人辟裂作用，其强度都要降低,硅酸盐混凝土耐水性,1灰砖：0.60.8；,2灰磨细砂0.8 0.90.95（耐水材料）,3粉煤灰灰砖0.8 左右 0.81.0（砌快）,一、硅酸盐混凝土的物理性质（三）耐水性,25,二、硅酸盐混凝土强度,强度范围：15.070.0，80.0MPa,影响因素：硅酸盐混凝土的强离取决于混凝土的密实硅酸盐石的矿物组成,（一）宏观因素：P,（二）矿物组成,（三）石灰掺加量,（四）石膏掺加量,（五）硅材细度,（六）含气量,（七）湿热处理、温度及持续时间,二、硅酸盐混凝土强度强度范围：15.070.0，80.0,26,三、硅酸盐混凝土的变形性能,受荷载变形,弹性模量：,原因：无粗骨料；多孔；多缺陷,徐变：普通混凝土,原因：晶体多,收缩变形,概念：失水、碳化等原因导致体积的收缩。,干缩,碳化收缩,趋势：均小于普通混凝土,三、硅酸盐混凝土的变形性能 受荷载变形,27,第四节 硅酸盐混凝土的耐久性,硅酸盐混凝土的大气稳定性,硅酸盐混凝土的抗冻性,硅酸盐混凝土的抗侵蚀性,第四节 硅酸盐混凝土的耐久性硅酸盐混凝土的大气稳定性,28,一、,硅酸盐混凝土的大气稳定性,（一）,概念：大气稳定性指混凝土制品经受空气中的CO2及湿气作用，强度不丧失，其它性能也不明显下降的性质。,（,二,）,灰砂制品的抗碳化性,高碱产物：含fCaO多的制品，碳化后，强度增大；,低碱产物：CSH（B）碳化后强度下降；,托贝莫来石、硬硅钙石碳化后强度升高。,（,三,）,灰渣制品（石灰工业废渣）,水化硅酸盐,水石榴石C3AH6,Aft：抗碳化能力差，碳化后强度下降；Afm碳化 后强度升高,一、硅酸盐混凝土的大气稳定性（一）概念：大气稳定性指混凝土制,29,一、,硅酸盐混凝土的大气稳定性,（,四,）,石灰粉煤灰制品,1、,趋势：抗碳化能力差(低碱产物，CSH（B）Aft多),2、,提高碳化稳定性措施,（,1,）,提高原始C/S，提高CSH碱度,原始强度低，注意配合比,降低石膏含量，提高Afm的生产,（,2,）,蒸压处理,（,3,）,提高密实度，降低碳化机会。,（,五,）,关于碳化系数,碳化系数碳化后的强度/碳化前的强度（表征碳化稳定性）,粉煤灰制品：0.60.8,一、硅酸盐混凝土的大气稳定性（四）石灰粉煤灰制品,30,二、,硅酸盐混凝土的抗冻性,（,一,）,受冻破坏的原因及指标,原因：内部缺陷、孔隙,指标：冻融循环次数（f损25，m损2）,（,二,）,影响因素,胶结材料,1灰砂制品：1525次循环,2灰磨细砂制品：较高，可达200次循环,表观密度：越大，密实度越大，抗冻性越好,水化产物（钙/硅）,C2SHC2SH(C)硬硅钙石托贝莫来石CSH(B)抗冻性依次降低。,外加剂,NH4Cl，MgCl抗冻性提高，石膏 抗冻性下降,二、硅酸盐混凝土的抗冻性（一）受冻破坏的原因及指标,31,二、,硅酸盐混凝土的抗冻性,（,三,）,提高措施,降低W/C，提高密实度,高钙/硅产物,提高强度,二、硅酸盐混凝土的抗冻性（三）提高措施,32,三、硅酸盐混凝土的抗侵蚀性,（,一,）,淡水侵蚀,1、,原因,P增大,CH溶解,强度下降,水化产物分解,2、,趋势,灰砂系统：淡水浸泡强度下降（不水化，只是腐蚀）,水泥混凝土，淡水浸泡强度上升（未水化水泥颗粒水化）,灰磨细粉煤灰系统：淡水浸泡强度上升,3、,影响因素,密实度；均质性；本身强度,三、硅酸盐混凝土的抗侵蚀性（一）淡水侵蚀,33,（,二,）,硫酸盐侵蚀,1、,原因,石膏侵蚀：CH与硫酸根离子反应生成石膏，体积膨胀。,Mg侵蚀,水化产物分解；Mg（OH）2产生，体积膨胀,Aft反应（仅存在于灰粉煤灰系统）,2、,与普通混凝土相比，抗SO42侵蚀能力弱,无结构修复物质,3、,影响因素,本身结构：密实度大，抗侵蚀能力强；,水化硅酸钙类型：高碱，fCaO多，抗侵蚀能力强。,（二）硫酸盐侵蚀1、原因,34,（三）,酸类侵蚀,原因：OH,-,+H,+,=H,2,O碱度下降，水化硅酸钙分解,影响因素：密实度；fCaO含量,（三）酸类侵蚀,35,二、抗渗性,（一）渗水原因：微裂缝网,（二）影响因素：结构破坏程度,三、耐水性,（一）定义：石材类材料取决于其饱水程度的强度变化，f饱水/f干燥1,