给水排水工程施工钢筋混凝土工程(编辑修改稿)

给水排水工程施工钢筋混凝土工程(编辑修改稿)内容摘要：

 硅酸三钙水化很快，生成的水化硅酸钙几乎不溶于水，而立即以胶体微粒析出，并逐渐凝聚成为凝胶。 水化生成的氢氧化钙在溶液中的浓度很快达到过饱和，呈六方晶体析出。 水化铝酸三钙为立方晶体，在氢氧化钙饱和溶液中能与氢氧化钙继续反应，生成六方晶体的水化铝酸四钙。  为了调节水泥的凝结时间，水泥中掺入占全部熟料成分 2~4％的石膏，已生成的水化铝酸钙又与石膏反应，生成水化硫铝酸钙。 其反应情况如下：  4Ca0A12O36H20+3(CaS042H20)+19H2O＝ 3CaOA12033CaSO431H2O  水化铝酸三钙 二水硫酸钙 水化硫铝酸钙  水化硫铝酸钙是难溶于水的针状晶体。  综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，生成的主要水化物有，水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙及氢氧化钙。 不完全水化的水泥石中，水化硅酸钙占 50％，氢氧化钙占 25％左右。  水泥在空气中硬化时，表层的氢氧化钙与二氧化碳反应，生成碳酸钙 (石灰石 )。  (2)硬化过程  水泥加水拌和后，水化作用首先在颗粒表面发生，生成的水化物溶解解于水，露出新的颗粒表面使水化作用继续进行。 在初始阶段，水化作用进行很快，但是，由于各种水化物的溶解度很小，水化物的生成速度大于溶解于水的速度。 因此，在颗粒表面的水化物愈积愈多，达到过饱和状态，析出水化硅酸钙凝胶，包在水泥颗粒表面，形成半渗透膜，使水向内渗入和水化物向外扩散的速度减慢；但水化作用继续进行，使半渗透膜增厚。 这种以水化硅酸钙凝胶为主，并有氢氧化钙分布的水化物结构，称水泥凝胶体。 由于水分渗入膜层内的速度大于水化物透过膜层向外扩散的速度，产生渗透压力，使膜层破裂，水化速度重新加快，直至新的凝胶体  修补了破裂的膜层。 由于膜层的不断破裂和增厚，使水泥颗粒之间的被水充满的空隙逐渐缩小，以致膜层增厚致使颗粒间的相互接触、粘结、水泥浆逐渐失去塑性，形成水泥凝结阶段。 当形成的凝胶体继续增加进而填充水泥颗粒之间的空隙，使浆体逐渐产生了强度，即水泥的硬化阶段。  将上述过程的特点归纳如下：   (1)细度  水泥颗粒的粗细对水泥的性质有很大影响。 颗粒愈细，与水起化学反应的表面积愈大，因而，水化速度较快且较完全，早期和后期强度均较高，故水泥颗粒小于40m时，才具有较高的活性。  水泥的细度用筛析法检验。 即在 上的筛余量不得超过 15％为合格。  (2)凝结时间  凝结时间包括初凝和终凝两个概念，初凝为水泥从加水拌和至水泥浆开始失去可塑性的时间；终凝为水泥从加水拌和时至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度的时间。  为了便于混凝土的搅拌、运输和浇筑，国家标准规定：初疑时间不得少于 45min。 终凝时间不得超过 l2h为合格。  凝结时间的检验方法是以标推稠度的水泥净浆，在规定的温、湿度环境下，用凝结时间测定仪测定。 见图426所示。  (3)体积安定性  水泥硬化后产生不均匀的体积变化即为体积安定性不合格，就会使混凝土产生膨胀性裂缝，影响构筑物的质量。  产生体积安定性不良的原因是熟料中所含游离氧化镁或掺人石膏过多所致。 所以，国家标准规定；游离氧化镁含量应小于 5％，三氧化硫含量不得超过 3． 5％。  检验方法是将标准稠度的水泥净浆所制成的试饼沸煮 4h后，用眼视察以来发现裂纹、用直尺检查没有弯曲现象为合格。  (4)强度及标号  硅酸盐水泥的强度取决于熟料的矿物成分和细度。 国家标准规定：水泥和标准砂按 1： ，加入规定数量的水，按规定的方法制成尺寸为 4 4 16cm的试件，在标联温度 (20177。 3C)的水中养护，测其 28天的抗折及抗压的强度值。 按照测定的结果，将硅酸盐水泥分为 42 52 625三种标号。 见表 413所列。  (5)水化热  水泥水化过程中释放的热量称水化热。 水化热量及放热速度与水泥的矿物成分、细皮、掺入的混合材料等因素有关。 放热量愈大，放热速度亦愈快。 苦通硅酸盐水泥三天内的放热量是总放热量的 50％，七天为 75％，六个月为 83~91％。  根据试验： 1克水泥的水化热量  (J)＝ 568(C3S)+259(C2S)+830(C3A)+l25(C4AF)。  放热量大的水泥对小体积混凝土及冷天施工有利，对大型基础，混凝土坝等大体积混凝土结构不利，因内外温度差引起的应力，可使混凝土产生裂缝。  此外，在进行水泥检验时，还应对标准稠度用水量做为试验项目，以其值为凝结时间和体积安定性检验的依据。 在混凝土配合比设计和储运时，仍需知道水泥的密度和相对密度，硅酸盐水泥的相对密度为30~，重力密度为 10~16kN/m3。   硅酸盐水泥硬化后，在正常条件下，具有较高的耐久性。 但在某些腐蚀性的液体或气体中，有会被腐蚀的可能。 引起水泥石腐蚀的因素很多，以下为几种典型介质的腐蚀。  (1)软水侵蚀  雨水、雪水、蒸馏水、冷凝水及合重碳酸盐甚少的河水、湖水等均属于软水。 当水泥石长期与这些介质接触时，氢氧化钙即可溶于介质中，在有压水作用下，会使氢氧化钙不断地溶解流失，此种侵蚀亦称溶出性侵蚀。 此外，由于石灰浓度的降低，仍可 引起其他水化物的分解溶蚀，致使水泥石遭受破坏。  反之，若环境中含重碳酸盐时，它与氢氧化钙作用，生成不溶于水的碳酸钙：  Ca(0H)2十 Ca(HC03)2＝ 2CaCO3+2H20  生成的碳酸钙积聚在已硬化的水泥石孔隙内，形成保护层，阻止了外界水的侵入和氢氧化钙的溶出。  (2)一般酸类腐蚀  在某些工业废水、地下水、沼泽水中常合有无机酸和有机酸，这些酸对水泥石都有腐蚀作用。 例如：  盐酸与氢氧化钙作用，生成易溶于水的氯化钙。  2HCl+Ca(OH)2＝ CaCl2+2H20  硫酸与氢氧化钙作用，生成硫酸钙，它可直接在水泥石中结晶，使体积膨胀；也可再和水泥石中的水化铝酸钙作用，生成三硫型水化硫铝酸钙，破坏性更甚。  H2S04+Ca(OH)2＝ CaS042H20  碳酸水的腐蚀情况是：在工业废水、地下水中常有较多的二氧化碳，这种水与水泥石作用，最终可生成易溶于水的重碳酸钙  初期： Ca(0H)2+C02+H2OCaCO3+2H20  后期： CaCO3+C02+H2OCa(HC03)2  由于氢氧化钙的浓度的降低，进而导致其他水化物的分解。  (3)盐类腐蚀  在海水、湖水、地下水以及某些工业废水中，常含有大量的硫酸镁、氯化镁等盐类以及含有钾、钠等硫酸盐，它们分别与氢氧化钙、水化铝酸钙起置换反应对水泥石产生腐蚀作用。 例如：  MgS04+Ca(0H)2+2H20＝ CaS042H20+Mg(0H)2  MgC12+Ca(OH)2＝ CaCl2+Mg(0H)2  以上生成的氢氧化镁是松软而无胶结力的物质；二水石膏会引起水泥石的膨胀。  4CaOAl20312H20+3CaSO4+20H2O＝  3CaOA12033CaS0431H20+Ca(OH)2  经过再次反应，生成的三硫型水化硫铝酸钙含有大量的结晶水，比原有体积可增大 ~2倍，对水泥石起  极大的破坏作用，三硫型水化硫铝酸钙呈针状晶体，称为 “ 水泥杆菌 “。  碱类溶液在浓度不大时，一般是无害的，但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥与强碱作用，也会破坏水泥石。  3CaOAl203+6Na0H＝ 3Na20A12O3+3Ca(OH)2  以上生成的铝酸钠易溶于水中。  针对上述腐蚀的原因，可采取以下措施防止腐蚀。  (1)根据环境水的特点合理地选用水泥。 例如采用含熟料成分少的水泥，当氢氧化钙及铝酸钙减少到一定程度后，即可减轻腐蚀的程度。  (2)提高水泥石的密实度。 在配制混凝土时，尽量减少拌和水，以减少水泥石中的孔隙。  (3)当侵蚀作用较强时，可在结构表面加上不透水的保护层。 如铺贴耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料、涂刷沥青等。  (二 )普通硅酸盐水泥  凡由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料、适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥 (简称普通水泥 )。  水泥中混合材料掺量按重量百分比计，掺活性混合材料时，不得超过 15％；掺非活性混合材料时，不得超过 10％；两种同时掺入时，总量不得超过 15％，其中非活性混合材料不得超过 l0％。  因普通硅酸盐水泥中的混合材料较少，故其组成特性和使用范围，基本上与硅酸盐水泥相同。 但标号范围较宽，有 27 32 42 52 625五种。 其各龄期的强度值见友 413所列。  (三 )矿渣硅酸盐水泥  凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材，称矿渣硅酸盐水泥 (简称矿渣水泥 )。  水泥中掺的粒化高炉矿渣为活性混合材料，与水化合后能有较弱的水硬性，其掺量为 20~70％。  按照国家的规定：矿渣水泥的细度、凝结时间及体积安全性的要求均与硅酸敖水泥相同，只招标号划为 4个等级，如 27 32 42 525四种。 其各龄期的强度值见表 414所列。  矿渣水泥的特点是具有较强的耐腐蚀及耐热性能，适用于蒸汽养护的混凝土。 但抗渗、抗冻性均差，干缩率和泌水性也较大。  (四 )火山灰质硅酸盐水泥  凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰混合材料，加入适量的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称火山灰硅酸盐水泥 (简称火山灰水泥 )。  水泥中的火山灰质混合材料是活性的，其掺量为20~50％。  火山灰水泥的细度、凝结时间及体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同。 标号及不同年龄期的强度指标与矿渣水泥相同。  火山灰水泥的抗腐蚀性及抗渗性强，但干缩大，养护不良极易裂缝。  (五 )粉煤灰硅酸盐水泥  凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称粉煤灰硅酸盐水泥 (简称粉煤灰水泥 )。  水泥中渗入的粉煤灰也是活性混合材料。 其掺量为20~40％。  粉煤灰水泥的细度、凝结时间及体积安定性指标与硅酸盐水泥相同；标号及不同龄期的强度值与矿渣水泥相同。  粉煤灰水泥的耐腐蚀性强，干缩小，由于水化热低，适用于大体积混凝土结构中。 但是，粉煤灰水泥石中碱性较低，抗碳化性能差。  二、其他品种水泥  (一 )快硬水泥  凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的熟料，加以适量石膏，磨成细粉，制成一种早期强度增进率较快的水硬性胶凝材料，称为快硬水泥。  熟料中硅酸三钙占 50~60%，铝酸三钙为 8~14％，为加快硬化速度，可适量增加石膏的掺量 (8%)，和提高粉磨细度。  根据国家规定：细度用 4900孔 /cm2的标准筛，筛余量不得超过 10％；凝结时间指标中的初凝不得早于45min；终凝不得迟于 1h，体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同，强度中各龄期的硬练标号不得超过表 415中的规定。  (二 )膨胀水泥  膨胀水泥是以适当成分的硅酸盐水泥熟料、膨胀剂称石膏，按一定比例混合，粉磨而制得的水硬性胶凝材料。  膨胀剂系固相的高碱性水化铝酸钙 4CaOA12O3遇水与石膏作用形成三硫型水比硫铝酸钙的晶体，晶体长大而使水泥体积膨胀。  膨胀水泥的品质变求是：细度用 4900孔 /cm2标准筛筛余量不大于 10%；初凝时间不早于 20min、终凝时间不迟于 10h，体积安定性系蒸煮试验和浸水 28d后体积变化均匀；硬练强度值见表 416所示。  膨胀率是膨胀水泥的重要指标，国家规定：水中养护时，一天的膨胀率不得小于 ％， 28天的膨胀率不得大于 1％。 湿气养护时。