自应力水泥.ppt

• 苏联在研制膨胀水泥方面，虽然也主要根据形成钙矾石使水泥膨胀的 原理，但在技术途径上则侧重于矾土水泥熟料的应用。美国还曾研究 过一种S型膨胀水泥，即从铝酸三钙含量高的硅酸盐水泥熟料，适当 增加石膏掺量而制得膨胀水泥。日本从六十年代起才发展膨胀水泥混 凝土。其特色是研制和出售各种类型的膨胀剂。其中应用最广的是以 无水硫铝酸钙为主，并具有适量CaO和CaSO4的膨胀剂，与波特兰水 泥拌和后其性能与K型膨胀水泥一样。其膨胀量可在现场根据需要进 行调节。我国自五十年代中期即开始研制膨胀水泥，至七十年代初期 所研制的膨胀和自应力水泥，主要是以回转窑烧结法制造的矾土水泥 作为重要组分的。在这期间我国曾研制成功了膨胀性不透水水泥，无 收缩不透水水泥，石膏矾土膨胀水泥，快凝膨胀水泥，硅酸盐膨胀水 泥，硅酸盐自应力水泥和铝酸盐自应力水泥等。由于我国用回转窑烧 结法所制得的矾土水泥熟料的矿物组成是以CaO•AI2O3为主，以 CaO•2Al2O3为辅，而几乎不存在12CaO•7Al2O3，与苏联以高炉法在 炼铁同时制得的矾土水泥的矿物组成有很大的不同。因此，苏联文献 报导的硅酸盐自应力水泥的凝结时间过短，需加缓凝剂的现象并未在 我国发生。由于同样原因，我国的矾土水泥为研制以矾土水泥为基础 的铝酸盐自应力水泥创造了良好的基础。
• 自应力水泥是通过配制自应力混凝土起作用。目前我国膨 胀和自应力水泥每年的用量约为15万吨，百分之九十左右 用于制造自应力水泥压力管。其中绝大部分用作输水，少 部分用于输油、输气。与美国、日本等国膨胀混凝土主要 用于补偿收缩混凝土相比，具有我国的特色。这一方面是 由于在我国以水泥压力管来代替铸铁管或部份钢管，从经 济上和资源利用上是合理的，国家给予了大力的支持。此 外，自应力水泥压力管均由工厂生产，混凝土配比、工艺 均能做到严格控制。而在使用上，用作水管或埋地使用可 把干缩造成的自应力损失减到最小。无论从国际和国内来 说，自应力水泥混凝土用于其他方面，如用于墙板、楼板、 薄壳、钢丝纲水泥板等予制品，及用于水槽、隧道、公路 路面等现场浇注都还处于试验性阶段。
六、试验方法 6.1 水泥比表面积 比表面积按GB8074进行检验，但水泥试样不用烘干处理。 6.2 凝结时间 凝结时间按GB1346规定进行。但初凝开始测定时间不迟于标准规定的初凝时间前10mi。 6.3 自由膨胀率、自应力值、抗压强度 自由膨胀率、自应力值、抗压强度按JC/T453规定进行。但蒸汽养护升温时间为30min,蒸 6.4 化学分析 自应力硅酸盐的化学成分按GB205规定进行，但SO3含量测定以重量法为准，生产控制时 可采用容量法，并定期与重量法核对。 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥的成分按GB176规定进行。
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@分类（按性能）
（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水 泥主要是指：GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水 泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水 泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 （2）专用水泥：专门用途的水泥。如：G级油井水泥，道路 硅酸盐水泥。 水泥原态 （3）特性水泥：某种性能比较突出的水泥。如：快硬硅酸 盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、磷铝酸 盐水泥和磷酸盐水泥。
按引起膨胀的化学反应分类
从引起膨胀的化学反应分类，目前的膨胀和自应力水泥 可分为三种类型： • 1、 利用形成钙矾石相的膨胀水泥 • 2、 利用氧化物水化的膨胀水泥 • 3、 利用金属氧化的膨胀水泥
按水泥熟料矿物或水泥主要组分 分类
• 从构成膨胀和自应力水泥的熟料矿物或主要组分可分为以 下几类： • 1、 以硅酸盐水泥为基础的膨胀和自应力水泥 • 2、 以高铝水泥为基础的膨胀和自应力水泥 • 3、 以硫铝酸盐水泥熟料为基础的膨胀和自应力水泥 • 4、 以高炉矿渣为基础的膨胀水泥
￥水泥的命名按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混 合材料、用途和主要特性进行，并力求简明准确，名称过 长时，允许有简称。 ￥通用水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以混合材料名称 或其他适当名称命名。 ￥专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。 ￥特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特 性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。
自应力水泥概述
• 以火山灰性或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组 分的水泥是以主要组成成分的名称冠以活性材料的名称进 行命名，也可再冠以特性名称，如石膏矿渣水泥、石灰火 山灰水泥等。膨胀水泥中膨胀组分含量较多，膨胀值较大， 在膨胀过程中又受到限制时（如钢筋限制），则水泥本身 会受到压应力。该压力是依靠水泥自身水化而产生的，称 为自应力，用自应力值（兆帕斯卡）表示应力大小。其中 自应力值大于2MPa的称为自应力水泥。
三、术语、代号 3.1 自应力硅酸盐水泥 以适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和天然二水石膏磨制而成的膨 胀性的水硬性胶凝材料。 3.2 自由膨胀率 水泥在无限制状态下，水化硬化过程中的体积膨胀。 3.3 限制膨胀率 水泥在限制状态下，水化硬化过程中的体积膨胀。 3.4 自应力值 水泥水化硬化后体积膨胀能使砂浆或混凝土在限制条件下产生可资应用的化学预应力。 本标准规定的自应力值是通过测定水泥砂浆的限制膨胀率计算得到的。 3.5 膨胀稳定期 当自由膨胀试体连续三个龄期中，一龄期的膨胀率与前一龄期的膨胀率相差均在0.05个 百分点以内时，则该龄期称为试体的“稳定期”，以天为计算单位。临近膨胀稳定期时每 隔２天测定一次。 3.6 自应力值能级 自应力硅酸盐水泥根据28天自应力值的大小分为四个等级，代号为S1、S2、S3、S4。
@按主要技术特性分
•（1） 快硬性（水硬性）：分为快硬和特快硬两类； •（2）水化热：分为中热和低热两类； 硅酸盐水泥 •（3） 抗硫酸盐性：分中抗硫酸盐腐蚀和高抗硫酸盐腐蚀两 类； •（4） 膨胀性：分为膨胀和自应力两类； •（5） 耐高温性：铝酸盐水泥的耐高温性以水泥中氧化铝含 量分级
命名规则
工程示例
自应力硅酸盐水泥
一、主题内容与适用范围 本标准规定了自应力硅酸盐水泥的定义、组分材料、技术要求、试验方法和检验规则 等ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ标准适用于作制造承接式自应力钢筋混凝土输水管、喷灌用自应力钢丝网水泥管的自 应力硅酸盐水泥的生产和检验。 二、引用标准 GB 175 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 GB 176 水泥化学分析方法 GB 201 高铝水泥 GB 205 高铝水泥化学分析方法 GB 1346 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法 GB 8074 水泥比表面积测定方法（勃氏法） GB 9774 水泥包装用袋 GB 12573 水泥取样方法 JC/T 453 自应力水泥物理检验方法
膨胀和自应力水泥的用途
膨胀和自应力水泥的用途分为两个方面，一是用于补偿 水泥混凝土收缩，即用于配制补偿收缩混凝土；二是利用其 膨胀能来产生预应力，即用于配制自应力混凝土。经过几十 年来的研究和实践，逐步认识到不管是那一种用途的膨胀混 凝土，都要求一定的限制条件来发挥其膨胀作用，而其本质 的作用是使膨胀混凝土的膨胀能，利用各种限制方式，主要 是利用钢筋骨架的限制，将水泥膨胀时的化学能转换成张拉 钢筋的机械能，从而使混凝土内部建立一定的压应力。因此 用作补偿收缩和产生自应力的水泥混凝土只有膨胀值和建立 压应力效值的差别，而没有本质的差别。
技术要求
5.1 水泥比表面积大于340m²/kg。 5.2 凝结时间：初凝不得早于30min，终凝不得迟于390min。 5.3 28天自由膨胀率不得大于３％。 5.4 每一级自应力的值应符合下表要求。 ───────┬───────┬───────┬──────┬───── 等 级 │ S1 │ S2 │ S3 │ S4 ───────┼───────┼───────┼──────┼───── 自应力值,Mpa │ 1.0≤S1〈2.0 │2.00≤S2〈3.0 │3.0≤S2〈4.0│4.0≤S4〈5 ───────┴───────┴───────┴──────┴───── 5.5 膨胀稳定期不得迟于28天。 5.6 抗压强度 脱模强度为12±3MPa,28天强度不得低于10MPa。
按用途分类
• 无论做补偿收缩混凝土或作预应力混凝土用的膨胀水泥混 凝土，一般都需要在一定的限制下工作，以使混凝土在硬 化后由于限制物所贮存的能量使混凝土建立不同程度的受 压状态，从这个角度上看，目前的膨胀和自应力水泥可作 如下分类。 • 1、 配制补偿收缩混凝土用的膨胀水泥 • 2、 配制自应力混凝土用的自应力水泥
四、原材料 4.1 硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥不低于425号，其质量应符合GB175的规定。 4.2 高铝水泥不低于425号，其质量应符合GB201的规定。 4.3 天然二水石膏的质量应符合国家标准《石膏和硬石膏》（待批）中规定的Ｇ类和Ａ 类，品位等级为三级以上的石膏。三氧化硫含量应不低于37％。
水 泥
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@概述
水泥，粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体， 能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材 料牢固地胶结在一起。cement一词由拉丁文caementum发展 而来，是碎石及片石的意思。早期石灰与火山灰的混合物与 现代的石灰火山灰水泥很相似，用它胶结碎石制成的混凝土， 硬化后不但强度较高，而且还能抵抗淡水或含盐水的侵蚀。 长期以来，它作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建 筑、水利、国防等工程。
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• 与硅酸盐水泥相比，膨胀水泥研制要晚一百来年。法国的 劳西耶最早认识到水泥混凝土中形成的钙矾石所产生的膨 胀可用来抵消收缩和产生化学予应力。他从本世纪三十年 代中期开始，提出了制造膨胀水泥的方案。他提出的膨使 水泥是由波特兰水泥、膨胀剂和矿渣所组成。膨胀剂是由 矾石、石膏和白垩磨成生料，加以锻烧而制得，矿渣的加 人是为了控制膨胀率。其后美国的克莱恩等在上述基础上 发展了K型膨胀水泥。与劳西耶提出的膨胀水泥相比，K 型水泥进展的地方是：明确了膨胀剂的矿物组成是以无水 硫铝酸钙为主，此外还要有适量的CaO和CaSO4；由于对 膨胀剂及其掺量做到了有效控制，所以不需要再加矿渣作 为后期膨胀的稳定剂。
膨胀和自应力水泥的研制目的及其发展
• 普通水泥混凝土由于水份蒸发等原因而收缩、开裂，引起 混凝土耐久性下降。人们希望有这样一种水泥，它在凝结 硬化时能产生适量的膨胀，以抵消其收缩，从而消除混凝 土因收缩而引起的各种弊病。对钢筋混凝土中的钢筋施加 机械予应力可大幅度增加钢筋混凝土制品的承载能力，大 量节约钢材。但是在有些场合这种工艺很烦琐，有时甚至 不易达到目的。因此人们也在探索，能否用水泥水化所产 生的膨胀来张拉钢筋，以简化予应力工艺。 • 膨胀和自应力水泥就是围绕着上述目的研制和发展起来的。 膨胀水泥主要用于配制补偿收缩混凝土，补偿水泥混凝土 的收缩，防止或减少混凝上裂缝的产生。自应力水泥用于 配制自应力(或称化学应力)混凝土。
膨胀和自应力水泥的分类
• 膨胀水泥和自应力水泥实质上都是膨胀水泥。只是由于使 用目的和膨胀数值上的差别，我们把它分别称为膨胀水泥 和自应力水泥。在我国，一般来说，膨胀值较小、用于补 偿水泥混凝土收缩的水泥称膨胀水泥；膨胀值较大、用于 建立预应力的水泥就称为自应力水泥。膨胀水泥和自应力 水泥可按用途、引起膨胀的化学反应和水泥的主要矿物组 成或主要组分来分类。
膨胀水泥是通过配制补偿收缩混凝土来发挥其独特作用 的。补偿收缩混凝土的强度、弹性模量、干缩、蠕变、抗冻 融循环等性能与硅酸盐水泥混凝土相似，而其防止开裂及抗 渗性能大大提高，从而可用于司防止开裂及抗渗要求高的混 凝土建筑物及制品。补偿收缩混凝上主要用于水池、油罐， 或以混凝土予制板拼装水池或油罐时的后浇缝；对楼板有防 渗要求的多层汽车停车场，要求接缝少的停车广场，停机坪， 机场跑道，高速公路路面；地下建筑物，自防水屋面板，防 渗楼板；水池、油罐、井壁、水坝的防渗层；基础等构筑物 的后浇缝；梁柱接头、机器垫脚螺丝的锚固；矿井、管道、 地下工程的抢检、堵漏等。