【正文】 水泥的性能和應(yīng)用 ? （ 1）火山灰水泥凝結(jié)硬化緩慢，早期 強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高。 ? （ 2） 火山灰水泥具有良好的抗?jié)B性、耐水性及一定的抗腐蝕能力。 ? （ 3）火山灰水泥保水性差，在干燥環(huán)境中將由于失水而使水化反應(yīng)停止，強(qiáng)度不在增長，且由于水化硅酸鈣凝膠的干燥將產(chǎn)生收縮和內(nèi)應(yīng)力，使水泥石產(chǎn)生很多細(xì)小裂縫。 ? （ 4）火山灰水泥具有較底的水化熱，適用于大體積工程。 ? （ 5）這種水泥需水量大，收縮大，抗凍性差，使用時(shí)需引起注意。 （四） 粉煤灰硅酸鹽水泥（代號 ） ? 粉煤灰硅酸鹽水泥的定義 ? 凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性 ? 膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥）。 ? 水泥中粉煤灰摻量按質(zhì)量百分比計(jì)為 20%～ 40%。 ? 粉煤灰硅酸鹽水泥的水化和硬化過程 ? 粉煤灰水泥的活性是玻璃體，這種玻璃體比較穩(wěn)定而且結(jié)構(gòu) ? 致密，不易水化。 ? 粉煤灰硅酸鹽水泥的性能和應(yīng)用 ? （ 1）粉煤灰水泥的凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期 強(qiáng)度高，甚至可以趕上或明顯超過硅酸鹽水泥。 ? （ 2）粉煤灰內(nèi)比表面積較小，吸附水的能力較小，因而這 種水泥干縮小，抗裂性較強(qiáng)。 ? （ 3）粉煤灰水泥泌水較快，易引起失水裂縫，在硬化早期故應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并采取一定的工藝措施。 ? 摻混合材料的硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級： 、 R、 、 R、 、 R強(qiáng)度等級，強(qiáng)度值及技術(shù)指標(biāo)如 P47 表 21 15。 ? 常用五大水泥特性及適用范圍如 P47 表 216。 （五）復(fù)合硅酸鹽水泥 ? 凡由硅酸鹽水泥熟料，兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡稱復(fù)合 水泥），代號為 。 ? 水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比計(jì)應(yīng)大于 15%，但不超過 50%。強(qiáng)度值如P52 表 217 四、其它品種水泥 （一）道路硅酸鹽水泥 以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分較多量的鐵鋁酸鈣的硅酸鹽水泥熟料稱為道路硅酸鹽水泥熟料。適量石膏磨細(xì)制成的水硬性 膠凝材料。 ? ? 1）在道路水泥或熟料中對下列有害成分必須加以限制 ? 氧化鎂含量：道路水泥中氧化鎂含量不得超過 %。 ? 三氧化硫含量：道路水泥中三氧化硫不得超過 %。 ? 燒失量：道路水泥中的燒失量不得大于 %。 ? 游離氧化鈣含量：道路水泥熟料中游離氧化鈣含量，旋窘 ? 生產(chǎn)不得大于 %；立窘生產(chǎn)不得大于 %。 ? 堿含量：按 《 水泥混凝土路面施工及驗(yàn)收規(guī)范 》 ? （ GBJ97—94）規(guī)定，堿含量不得大于 %。 ? 2）、礦物組成 ? （ 1）鋁酸三鈣 道路水泥熟料中鋁酸三鈣的喊來年感不得大于 %。 ? （ 2）鐵鋁酸四鈣 道路水泥熟料中鐵鋁酸四鈣的含量不得小于 %。 ? 3）物理力學(xué)性質(zhì) ? 細(xì)度 篩余量不得大于 10%。 ? 凝結(jié)時(shí)間 初凝不得早于 1h，終凝時(shí)間不得遲于 10h。 ? 安定性 安定性用沸煮法經(jīng)驗(yàn)，必須合格。 ? 干縮性 道路水泥的 28d干縮率不得大于 %。 ? 耐磨性 道路水泥的磨損率不得大于 。 ? 強(qiáng)度 道路水泥各強(qiáng)度等級值不抵于規(guī)定的數(shù)值。 ? ? 道路水泥是一種強(qiáng)度高、特別是抗折強(qiáng)度高，耐磨性好，干縮 ? 性小，抗沖擊性好，抗凍性和抗硫酸性比較好的專用水泥。 （二）快硬硅酸鹽水泥 ? 凡以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細(xì)制成，以 3d抗壓強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級的水硬性膠凝材料稱為硅酸鹽水泥（簡稱快硬水泥）。主要成分分為硅酸三鈣、鋁酸三鈣。 ? 1）化學(xué)性質(zhì) （ 1）氧化鎂含量 熟料中氧化鎂含量不得超過 %。 （ 2）三氧化硫 水泥中三氧化硫含量不得超過 %。 ? 2）物理力學(xué)性質(zhì) （ 1）細(xì)度 篩余量不得大于 10%。 （ 2）凝結(jié)時(shí)間 初凝不早于 45min、終凝不得遲于 10h。 （ 3）安定性 沸煮法經(jīng)驗(yàn)必須合格。 （ 4）強(qiáng)度 以 3d強(qiáng)度表示強(qiáng)度等級，各齡期不得低 ? 于規(guī)定數(shù)值。 ? （三）鋁酸鹽水泥 ? 是以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為鋁酸鹽水泥（簡稱礬土水泥）。 ? 技術(shù)性質(zhì) ? （ 1）細(xì)度；（ 2）凝結(jié)時(shí)間；（ 3）強(qiáng)度。 ? 工程應(yīng)用 ? 鋁酸鹽特點(diǎn)：早期強(qiáng)度增長快，強(qiáng)度高，主要用于緊急搶修和 ? 早期 強(qiáng)度要求高的工程、冬季施工的工程。 （四）膨脹水泥 ? 是硬化過程中不產(chǎn)生收縮、而具有一定膨脹性能的水泥。通常由膠凝材料和膨脹劑混合而成。 ? 分類 ? 1）按膠結(jié)材料不同可分為： ? （ 1）硅酸鹽型膨脹水泥；（ 2）鋁酸鹽型膨脹水泥；（ 3）硫鋁 ? 酸鹽型水泥。 ? 2）按膨脹值分為 ： ? （ 1）收縮補(bǔ)償水泥；（ 2）自應(yīng)立水泥。 ? 技術(shù)性質(zhì) ? 技術(shù)指標(biāo)檢驗(yàn)項(xiàng)目包括：比表面積、凝結(jié)時(shí)間、膨脹率、強(qiáng)度。 ? 工程應(yīng)用 ? 膨脹水泥常用于混凝土路面、機(jī)場道面及橋梁修補(bǔ)工程。還可在越江隧道或山區(qū)隧道工程中用于配制防水混凝土、自應(yīng)力混凝土，用以堵 和工程修補(bǔ)。 （五）抗硫酸鹽硅酸鹽水泥 以適當(dāng)成分的生料，燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主的特定礦物組成的熟料，加入適量石膏磨細(xì)制成的具有一定抗硫酸侵蝕性能的水硬性膠凝材料稱為抗硫酸鹽硅酸鹽水泥（簡稱抗硫酸鹽水泥） 。 （六）中熱硅酸鹽水泥和低熱礦渣硅酸鹽水泥（大壩水泥） 以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料稱為中熱硅酸鹽水泥（簡稱中熱水泥）。 ?第三節(jié) 穩(wěn)定土材料 一、概述 １、概念：在粉碎的或原來松散的土中（包括各種粗、中、細(xì)粒土）摻入足量的石灰、水泥、工業(yè)廢渣、瀝青及其它材料后，經(jīng)拌和、壓實(shí)及養(yǎng)生后，得到的具有較高后期強(qiáng)度，整體性和水穩(wěn)性均較好的一種材料。 ２、特點(diǎn)：水穩(wěn)性較差，不宜作路面面層，常用作路面的基層和底基層穩(wěn)定土材料具有較大的抗變形能力，稱為半剛性基層。 ３、穩(wěn)定土材料包括：石灰穩(wěn)定土、水泥穩(wěn)定土、瀝青穩(wěn)定土、石灰穩(wěn)定工業(yè)廢渣和綜合穩(wěn)定土。 二、穩(wěn)定土材料的組成 （一）穩(wěn)定土的基本材料 ——土 土的礦物成分對穩(wěn)定土性質(zhì)具有重要影響，各類砂土、砂礫土、粉土和粘土均可用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定。一般規(guī)定土的液限不大于 40﹪ ，塑性指數(shù)不大于 20﹪ 。 １、級配良好的土用無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定時(shí)，可節(jié)約無機(jī)結(jié)合料用量，可取得滿意效果； ２、重粘土中粘土顆粒含量多，不易粉碎和拌和； ３、粉質(zhì)粘土的穩(wěn)定效果最佳； ４、級配良好的砂、礫石、粘土穩(wěn)定效果最佳。 （二）穩(wěn)定土的外摻材料 １、石灰 作用：石灰可使土粒膠結(jié)成為整體，密實(shí)性提高，水穩(wěn)性提高。 各種化學(xué)組成石灰均可用于穩(wěn)定土，在劑量不大的情況下，鈣質(zhì)石灰比鎂質(zhì)石灰穩(wěn)定土的初期強(qiáng)度大。用量為最佳劑量，粘土、粉土 68%，砂土 1018%。 ２、水泥 各種類型的水泥都可以用于穩(wěn)定土，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥穩(wěn)定效果好。在保證土的性質(zhì)能根本變化，且能保證穩(wěn)定土達(dá)到所規(guī)定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的前提下，取盡可能低的水泥用量。 用量為經(jīng)濟(jì)劑量 36% ３、粉煤灰 本身不具有或有很小的粘結(jié)性，但它以細(xì)分散狀態(tài)與水和消石灰或水泥混合，可以發(fā)生反應(yīng)形成具有粘結(jié)性的化合物。 作用：加入土中起填充作用，與石灰反應(yīng)的產(chǎn)物也起膠結(jié)作用。由此改善穩(wěn)定土的水穩(wěn)定性，提高強(qiáng)度與密實(shí)度。 ４、瀝青 由與集料或土表面距離遠(yuǎn)近分為：結(jié)構(gòu)瀝青與自由瀝青。 結(jié)構(gòu)瀝青 ——有利于提高瀝青穩(wěn)定土的水穩(wěn)性和強(qiáng)度。 自由瀝青 ——在壓實(shí)時(shí)起潤滑和填充作用。 三、穩(wěn)定土的性質(zhì) （一）強(qiáng)度 １、強(qiáng)度形成原理 １）離子交換作用 離子交換作用指穩(wěn)定劑中高價(jià)陽離子在一定條件下替換 土中某些低價(jià)金屬離子的作用（通過離子交換作用使土粒凝 聚而增強(qiáng)粘聚力，并使水穩(wěn)性提高）。 ２）碳酸化作用 碳酸化作用指消解石灰或水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣吸附空氣中的 氣體，生成碳酸鈣的過程。 ３）結(jié)晶作用 土中氫氧化鈣濃度達(dá)到一定時(shí)，氫氧化鈣即會(huì)由飽和溶液轉(zhuǎn)變成為過飽和溶液，形成晶體。（由此土的密實(shí)度得以改善，強(qiáng)度提高，水穩(wěn)性也因晶體氫氧化鈣溶解質(zhì)比氫氧化鈣小而改善）。 2CO ４）火山灰作用 由 和 在氫氧化鈣激發(fā)下產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成類似水泥的水化產(chǎn)物 ——水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣?；鹕交易饔玫乃a(chǎn)物和結(jié)晶氫氧化鈣在團(tuán)粒外圍形成一層穩(wěn)定的保護(hù)膜，具有很強(qiáng)的粘結(jié)力。同時(shí)保護(hù)膜的隔離作用阻止水分進(jìn)入，使水的穩(wěn)定性提高。 ５）硬凝反應(yīng) 硬凝反應(yīng)使水泥水化反應(yīng)生成膠結(jié)性很強(qiáng)的各種物質(zhì)。 ６）吸附作用 某些穩(wěn)定劑加入土中后能吸附于土顆粒表面，使土顆粒表面具有憎水性。 23AlO2SiO２、影響土強(qiáng)度的因素 １）土質(zhì) ２）穩(wěn)定劑品種及其用量 ①用石灰作穩(wěn)定劑時(shí)，須測定石灰中有效 和 的含量。 ②用水泥作穩(wěn)定劑時(shí)，硅酸鹽水泥比鋁酸鹽水泥效果好且不宜采用快硬和早強(qiáng)水泥。 ③水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度隨水泥劑量增加而增加（石灰穩(wěn)定土的強(qiáng)度一般存在最佳劑量，超過或低于此值石灰穩(wěn)定土強(qiáng)度降低）。 ３）含水量 一般在最佳含水量下壓實(shí)的干密度較大的試件強(qiáng)度也提高。 ４）密實(shí)度 密實(shí)度越大，材料有效受荷面積越大，強(qiáng)度越高。 MgOCaO ５）施工時(shí)間長短 施工時(shí)間長短的影響主要針對水泥穩(wěn)定土而言，水泥穩(wěn)定土開始加水拌和到完全壓實(shí)的時(shí)間要盡可能短，一般不超過６小時(shí)。若碾壓時(shí)間或濕拌時(shí)間過長，水泥會(huì)部分結(jié)硬，影響水泥穩(wěn)定土的壓實(shí)度。 ６）養(yǎng)生條件 穩(wěn)定土強(qiáng)度發(fā)展需適當(dāng)?shù)臏囟葷穸取? （二）穩(wěn)定土材料的變形性能 １、縮裂特性 １）干縮； 隨著無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土強(qiáng)度的不斷形成，水分逐漸消耗以及蒸發(fā)，體積發(fā)生收縮，收縮變形受到約束時(shí)，逐漸產(chǎn)生裂縫，稱為干縮裂縫。干縮系數(shù)的大小排序則為：石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞二灰砂礫＞水泥砂礫。 ２）溫縮 具有熱脹冷縮性質(zhì)。隨著氣溫的降低，穩(wěn)定土?xí)a(chǎn)生冷卻收縮變形，收縮變形 時(shí)，逐漸形成裂縫，稱為干縮裂縫。溫縮系數(shù)的大小排序則為：石灰土＞石灰砂礫＞二灰土＞水泥砂礫＞二灰砂礫。 裂縫防治措施 ? （ 1）改善土質(zhì)。穩(wěn)定土用土愈粘，則縮裂愈嚴(yán)重。 ? （ 2）控制含水量及壓實(shí)度。 ? （ 3）摻加粗粒度。摻入一定數(shù)量（摻入量60%～ 70%）的粗粒料，如砂、碎石、礫石等。 （三）穩(wěn)定土材料的疲勞特性 ? 在重復(fù)荷載作用下材料的強(qiáng)度與其靜力極限強(qiáng)度相比則有所下降。 （四）穩(wěn)定土材料水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定性 ? （ 1）土類 細(xì)土含量多，塑性指數(shù)大的土，水穩(wěn)定性、抗冰凍能力差。 ? （ 2）穩(wěn)定劑種類及劑量 石灰粉煤灰粒料和水泥粒料的水穩(wěn)性最好，由液體瀝青穩(wěn)定的土（包括砂土）水穩(wěn)性較差。 ? （ 3）密實(shí)度 密實(shí)度大時(shí)，透水能力降低，水穩(wěn)定性增強(qiáng)。 ? （ 4）齡期 由于某些穩(wěn)定劑如水泥、石灰或二灰的強(qiáng)度形成需要一定的時(shí)間，因此這類穩(wěn)定土其水穩(wěn)定性隨齡期的增長而增大。 四、穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì) 穩(wěn)定材料組成設(shè)計(jì)，也稱配合比設(shè)計(jì)，即根據(jù)規(guī)范要求，選擇合適的原材料。設(shè)計(jì)具以下步驟：圖解法進(jìn)行礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)用料（礦質(zhì)混合料摻配）；確定結(jié)合料（水泥）用量；確定混合料的最佳含水量。 （一）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 穩(wěn)定土混合料組成設(shè)計(jì)目前依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有強(qiáng)度和耐久性。 （二）材料組成設(shè)計(jì)步驟 原材料試驗(yàn) 主要包括基礎(chǔ)材料（各種土）和穩(wěn)定劑性質(zhì)試驗(yàn)。 確定礦質(zhì)混合料標(biāo)準(zhǔn)級配范圍，用圖解法進(jìn)行礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)。 擬定混合料配合比（確定結(jié)合料（水泥）用量和混