1、目目 录录1第一章 绪论l一、定义 建筑材料 是用于土木建筑结构物的所有材料的总称。l二、分类2 按化学成分分类金属材料非金属材料复合材料黑色金属：钢有色金属：铜、铝、锌 植物：木材、竹材沥青：煤沥青、石油沥青 合成高分子：塑料、合成橡胶、涂料有机与无机非金属结合：聚合物砼金属与无机非金属结合：钢筋砼、钢纤维砼金属与有机材料结合：PVC钢板无机材料：砖、玻璃、水泥、石灰3承重材料围护材料建筑功能材料承重：砖非承重：加气砼砌块砖、石、砼、钢材防水、绝热采光、装饰按功能分类4三.建筑材料的发展：随生产力发展而发展原始时代天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代金字塔（2000-3000 BC)
2、：石材、石灰、石膏万里长城（200 BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗马园剧场（70-80 AC):石材、石灰砂浆56l胡夫金字塔，高146.59m,底部232m见方，用 230多万块、每块重2.5T的岩石砌成。7l万里长城（200 BC):条石、大砖、石灰砂浆8罗马斗兽场（70-80 AC):石材、石灰砂浆9三峡大坝三峡大坝10大坝闸门大坝闸门11三.建筑材料的标准化 学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准GB-国家标准 GBJ-建筑工程国家标准JGJ-建设部行业标准JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准ZB-国家级
3、专业标准 12例：国家标准硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-1999 标准名称部门代号编号批准年份ASA-American Standard Association 美国标准ASTM American Society for Testing MaterialsBS-British Standard 英国标准DIN Deutsch Industrie Normen 德国标准ISO-International Standard Organization 国际标准协会13四四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法建筑材料课程的作用、任务和学习方法1.1.作用作用1.1 1.1 为后续课程的学习提供
4、必要的知识为后续课程的学习提供必要的知识1.2 1.2 为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础筑材料打下基础2.2.任务任务 2.1 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.2 2.2 了解常用材料的生产、成分和构造了解常用材料的生产、成分和构造2.3 2.3 掌握常用材料的技术性质，掌握常用材料的技术性质，以及影响材料性质以及影响材料性质的主要因素及其相互关系的主要因素及其相互关系142.4 2.4 掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格2.5 熟
5、悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。2.6 掌握常用材料的选用原则和方法。2.7 掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材 料的施工注意事项3.学习方法3.1 重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料水泥、砼、石灰、钢材、木材、沥青15主要的水泥、砼、钢材每种材料：原料生产工艺组成成分构造性质应用检验储存以及它们之间的相互关系重点：性质和应用，质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）3.2 重视学好试验学习常用建筑材料的检验方法合格性判断和验收对实验数据、试验结果进行分析判别培养从事科学研究的能力16参考书1.武汉大学 李亚杰 主编建筑材料，2.中国水利水电出版社2.张德
6、思 主编.3.土木工程材料典型题解析及自测试题4.西北工业大学出版社 17第1章 建筑材料的基本性质1.1.1基本的物理参数基本的物理参数l1、实际密度（密度）、实际密度（密度）定义：材料在绝对密实定义：材料在绝对密实状态下，单位体积所具状态下，单位体积所具有的质量。有的质量。Vm1.1 材料的物理性质材料的物理性质18实际密度（实际密度（g/cm3)m材料在干燥状况下材料在干燥状况下的质量的质量 V材料在绝对密实状材料在绝对密实状况下的体积况下的体积l测量方法：测量方法：l不规则的密实材料不规则的密实材料用排水体积法用排水体积法l有孔隙的材料有孔隙的材料把干把干燥后的材料磨成细粉，燥后的材料
7、磨成细粉，用李氏瓶法测定其实体用李氏瓶法测定其实体积，进行计算。积，进行计算。192体积密度（容重体积密度（容重）定义：材料在自然状态下单位体积的定义：材料在自然状态下单位体积的质量，按下式计算质量，按下式计算分：干表观密度和湿表观密度分：干表观密度和湿表观密度测量方法：测量方法：规则形状，规则形状，可根据实际测量可根据实际测量 不规则形状，用蜡封排液法不规则形状，用蜡封排液法203、堆积密度、堆积密度 堆积密度是散粒材料堆积密度是散粒材料(粉状、颗粒状）在粉状、颗粒状）在堆积状态下单位体积的质量。堆积状态下单位体积的质量。材料的堆积体积包括所有材料的堆积体积包括所有颗粒的体积以及颗粒之间的空
8、颗粒的体积以及颗粒之间的空隙体积，隙体积，21 221.1.2材料与水有关的性质材料与水有关的性质 1、亲水性与憎水性、亲水性与憎水性亲水性亲水性材料在空气中与水接触时，容易材料在空气中与水接触时，容易被水润湿的性质，称材料的亲水性。被水润湿的性质，称材料的亲水性。憎水性憎水性材料不易被水润湿的性质，称为材料不易被水润湿的性质，称为憎水性。憎水性。为润湿角为润湿角90 亲亲水性材料水性材料 90 憎水性材料憎水性材料232、吸水性、吸水性 定义：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。定义：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。指标：吸水率表示。指标：吸水率表示。质量吸水率质量吸水率 体积吸水率体积
9、吸水率3、吸湿性、吸湿性 定义：吸湿性是材料在空气中吸收水分的性质。定义：吸湿性是材料在空气中吸收水分的性质。指标：含水率指标：含水率 等于材料吸入水分质量占干燥时质量的百分率。等于材料吸入水分质量占干燥时质量的百分率。4、耐水性、耐水性 定义：材料在水的作用下不破坏，其强度也不显著降低定义：材料在水的作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为材料的耐水性。的性质称为材料的耐水性。24 材料的耐水性可用软化系数材料的耐水性可用软化系数k表示。表示。kf饱饱/f干干 f饱饱材料在吸水饱和状态下的抗压强度（材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。）。f干干材料在干燥状态下的抗压强度（材料在干燥状
10、态下的抗压强度（MPa）。软化系数的范围在软化系数的范围在01之间。之间。潮湿环境中的重要建筑物或部位，潮湿环境中的重要建筑物或部位，软化系数软化系数k=0.85-0.9 受潮较轻或次要的建筑物，软化系数受潮较轻或次要的建筑物，软化系数k=0.7-0.854、抗渗性、抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性用渗透系数或抗渗强度等级来表示。性用渗透系数或抗渗强度等级来表示。渗透系数渗透系数AtdHkQ 25 砼的抗渗强度等级砼的抗渗强度等级 P2、P4、P6、P8、P10、P12（penetrate）5、抗冻性、抗冻性 材料在吸水饱和
11、状态下，经多次冻融循环而不材料在吸水饱和状态下，经多次冻融循环而不破坏或强度不显著降低的性质称为抗冻性。破坏或强度不显著降低的性质称为抗冻性。材料的抗冻性用抗冻强度等级材料的抗冻性用抗冻强度等级F（freeze）表）表示。如示。如F25表示材料能抵抗冻融循环表示材料能抵抗冻融循环25次。次。如果经过规定次数的反复冻融循环后，质量损如果经过规定次数的反复冻融循环后，质量损失不大于失不大于5，强度降低不超过，强度降低不超过 25时，通常认为时，通常认为材料是抗冻的。材料是抗冻的。261.1.3 1.1.3 材料的热性质材料的热性质1、导热性、导热性 材料传导热量的性质称为导热性。材料导热材料传导热
12、量的性质称为导热性。材料导热性用导热系数性用导热系数表示表示。27 2、比热容、比热容 定义：材料在加热时吸收热量，冷却时放出热定义：材料在加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量。量的性质，称为热容量。质量为质量为1g材料温度升高材料温度升高lK所需的热量或温度降低所需的热量或温度降低1K时放出的热量，称为材料的比热容。时放出的热量，称为材料的比热容。3 3、保温隔热性能、保温隔热性能 热阻热阻1/1/4 4、热变形性、热变形性 线膨胀系数线膨胀系数281.2 材料的力学性质材料的力学性质1.2.1强度和比强度强度和比强度 1、强度、强度 材料在外力材料在外力(荷载荷载)作用下，抵抗
13、破坏的能力，称作用下，抵抗破坏的能力，称为强度为强度 材料主要有抗拉、抗压、抗剪、抗弯四种强度。材料主要有抗拉、抗压、抗剪、抗弯四种强度。通常抗拉强度可表示为通常抗拉强度可表示为ft、抗压强度可表示为、抗压强度可表示为fc、抗剪强度可表示为抗剪强度可表示为fv.29抗弯强度抗弯强度 fm2、比强度比强度 比强度比强度=材料的强度材料的强度/表观密度表观密度可以对不同的材料进行对比。可以对不同的材料进行对比。303132 1.3 材料材料 的耐久性的耐久性 定义：材料定义：材料 在使用过程中能长久保持其原有性在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。质的能力。包括包括 抗冻性抗冻性 抗风化性抗风化
14、性 抗老化抗老化 耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性 破坏作用有：破坏作用有：物理作用物理作用 化学作用化学作用 生物作用生物作用耐磨性耐磨性 材料抵抗磨损的能力称为材料的耐磨性。材料抵抗磨损的能力称为材料的耐磨性。用磨损率表示：用磨损率表示：B=（m1-m2)/A33习题（一）习题（一）34例1-1 某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3、表观密度为2.61g/cm3、堆积密度为1680 kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？l 解解石子的孔隙率石子的孔隙率P P为：为：l石子的空隙率石子的空隙率P P，为：为：l 评注评注 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材材料的孔隙率是指材料内部孔隙的
15、体积占材料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体料总体积的百分率。空隙率是指散粒材料在其堆集体积中积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中颗粒之间的空隙体积所占的比例。计算式中密度；密度；0 0材料的表观密度；材料的表观密度；，材料的堆积材料的堆积密度。密度。%51.165.261.211%100000VVVP%63.3561.268.1111%100000VVVVVP35例例1-2 1-2 有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重有一块烧结普通砖，在吸水饱和状态下重2900g2900g，其绝干质量为，其绝干质量为2550g2550g。砖的尺寸为。砖的尺寸为24024011511553m
16、m53mm，经干燥并磨成细粉后取，经干燥并磨成细粉后取50g50g，用排水法测得，用排水法测得绝对密实体积为绝对密实体积为18.62 cm18.62 cm3 3 。试计算该砖的吸水率、。试计算该砖的吸水率、密度、孔隙率、饱水系数。密度、孔隙率、饱水系数。l 解解l 该砖的吸水率为该砖的吸水率为l 该砖的密度为该砖的密度为l 表观密度为表观密度为ll 孔隙率为孔隙率为l 评注评注 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比。量占材料在干燥状态下的质量百分比。%100255025502900%100ggbmMMMW3/69.262.
17、1850cmgVm300/74.13.55.11252550cmgVm%3.3569.274.1110P36例1-3 某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。l解解l该石材的软化系数为该石材的软化系数为l由于该石材的软化系数为由于该石材的软化系数为0.930.93，大于，大于0.850.85，故该，故该石材可用于水下工程。石材可用于水下工程。l 评注评注 软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压软化系数为材料吸水饱和状态下的抗压强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比。强度与材料在绝对干燥状态下的抗压强度之比
18、。与材料在气干状态下的抗压强度无关。与材料在气干状态下的抗压强度无关。93.0178165gbRffK37例1-4 影响材料强度测试结果的试验条件有那些？l解答解答:影响材料强度测试结果的因素影响材料强度测试结果的因素很多。如小尺寸试件测试的强度值高于很多。如小尺寸试件测试的强度值高于大尺寸试件；加载速度快时测得的强度大尺寸试件；加载速度快时测得的强度值高于加载速度慢的；立方体试件的测值高于加载速度慢的；立方体试件的测得值高于棱柱体试件；受压试件与加压得值高于棱柱体试件；受压试件与加压钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润钢板间无润滑作用的（如未涂石蜡等润滑物时），测得的强度值高于有润滑作滑物时）
19、，测得的强度值高于有润滑作用；表面平整试件的测得值高于表面不用；表面平整试件的测得值高于表面不平整的等。平整的等。38例1-5 选择题：选择正确的答案填在括号内。l当材料的润湿边角当材料的润湿边角为（为（）时，）时，称为憎水性材料。称为憎水性材料。la.90a.90 b.90b.90c.c.0 0l解答解答:b:b:9090l 评注评注 材料的润湿边角材料的润湿边角9090为亲水性材料；材料的润湿边角为亲水性材料；材料的润湿边角9090时为憎水性材料。时为憎水性材料。39第2章 气硬性胶凝材料l胶凝材料：在一定条件胶凝材料：在一定条件 下，经自身一下，经自身一系列的物理、化学作用后，能将散粒系
20、列的物理、化学作用后，能将散粒材料或块状材料粘结成具有一定强度材料或块状材料粘结成具有一定强度的整体的材料，统称胶凝材料。的整体的材料，统称胶凝材料。胶胶凝凝材材料料无机胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶：沥青、树脂、橡胶气硬性胶凝材料：石膏、石灰、水玻璃气硬性胶凝材料：石膏、石灰、水玻璃水硬性胶凝材料：各种水泥水硬性胶凝材料：各种水泥40l气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，保持和继续发展其强度，在水硬化，保持和继续发展其强度，在水中不能硬化，也就不具有强度。中不能硬化，也就不具有强度。l水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，水硬性胶
21、凝材料：既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并继续又能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度。发展其强度。41 2.1 2.1石石 灰灰2.1.12.1.1石灰的生产过程石灰的生产过程天然碳酸岩类岩石天然碳酸岩类岩石（石灰石、（石灰石、白云石）经高温煅烧，其主要成分白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCOCaCO3 3分解为以分解为以CaOCaO为主要成分的生石灰，其化为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：学反应可表示如下：29003COCaOCaCOC 生石灰（堆积密度为生石灰（堆积密度为800800 1000 kg/m1000 kg/m3 3)一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎一般
22、为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。磨细即为生石灰粉。42molKJOHCaOHCaO/85.64)(22生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为称为“欠火石灰欠火石灰”。43444546OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(碳化碳化作用实际是二氧化碳与水碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有
23、水分的全干状态下不能在没有水分的全干状态下进行。进行。47二.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见：JC/T479-1992 建筑生石灰）、JC/T480-1992 建筑生石灰粉(P34 表4.3）JC/T481-1992 建筑消石灰粉(P34 表4.4）钙质生石灰 MgO5%；钙质消石灰粉 MgO4%镁质生石灰 MgO5%；镁质消石灰粉 MgO4%4849l2.2.应用应用l将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉
24、价的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。l石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。50l石灰土（灰土）和三合土石灰土（灰土）和三
25、合土l石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉
26、灰），二灰碎石（石（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。51l灰砂砖和硅酸盐制品灰砂砖和硅酸盐制品l石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌均匀，加水搅拌,经压振或压制，形经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。砖、硅酸盐砖、硅酸盐混
27、凝土制品等。5253l（称为水玻璃模数）称为水玻璃模数）l根据水玻璃模数的不同，又分为根据水玻璃模数的不同，又分为“碱性碱性”水玻璃（和水玻璃（和“中性中性”水玻璃（水玻璃（33）。实际上中性水）。实际上中性水玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。的碱性反应。ORSiOn2254l2.2.12.2.1水玻璃的硬化水玻璃的硬化l液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：l由于空气中由于空气中COCO2 2浓度较低，这个过程进行浓度较低，这个过程进行的很慢，为了加速硬
28、化和提高硬化后的的很慢，为了加速硬化和提高硬化后的防水性，常加入氟硅酸钠防水性，常加入氟硅酸钠NaNa2 2SiFSiF6 6作为促作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的钠的适宜用量为水玻璃重量的1212。OHSiOOHSiOOmHnSiOCONaOmHCOnSiOONa22222232222255l4.3 4.3 水玻璃的技术性质水玻璃的技术性质l（）粘结力强。（）粘结力强。水玻璃硬化后具有较高的粘水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬结强度、抗拉强度和抗压强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛
29、细孔隙而防止水分化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。渗透的作用。l（）耐酸性好。（）耐酸性好。硬化后的水玻璃，其主要成硬化后的水玻璃，其主要成分是分是iOiO2 2，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵数无机酸和有机酸的作用。但其不耐碱性介质侵蚀。蚀。l（）耐热性高（）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成水玻璃不燃烧，硬化后形成liOiO2 2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。5657OHSiOCa
30、OSiOnONaOHCanSiOONa2222222)1()(|同时硅酸钠本身硬化所析出的硅同时硅酸钠本身硬化所析出的硅酸凝胶也有利于材料保护。选用不酸凝胶也有利于材料保护。选用不同的耐火填料，还可配制不同耐热同的耐火填料，还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。度的水玻璃耐热涂料。反应式为：反应式为：58l（2 2）配制防水剂）配制防水剂l 以水玻璃为基料，配制防水剂。例以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾如：四矾防水剂是以蓝矾(硫酸铜硫酸铜)、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于和紫矾（铬矾）各份，溶于6060份的份的沸水中，
31、降温至沸水中，降温至，投入，投入400400份水份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在防水剂可以在1min1min内凝结内凝结,适用于堵适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。塞漏洞、缝隙等局部抢修。59l（3 3）加固土壤）加固土壤l 将模数为将模数为.的液体水玻璃和的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用这种方
32、法加固的砂土，抗压强度可达这种方法加固的砂土，抗压强度可达。l(4)(4)配制水玻璃砂浆。配制水玻璃砂浆。l将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆定比例配合成砂浆,可用于修补墙体裂缝。可用于修补墙体裂缝。60612.3 石膏l2.3.1石膏胶凝材料的生产石膏胶凝材料的生产l 生产方法：将原料（二水石膏）生产方法：将原料（二水石膏）在不同压力和温度下煅烧、脱水，再在不同压力和温度下煅烧、脱水，再经磨细而成的。在不同的煅烧条件下，经磨细而成的。在不同的煅烧条件下，所得产品的结构、性质、用途也各不所得产品的结构、性质、用途也各不相同。相同。62CaSO4
33、2H2O二水石膏二水石膏-CaSO41/2H2O（型半水石膏）建筑石膏型半水石膏）建筑石膏-CaSO41/2H2O（型半水石膏）高强石膏型半水石膏）高强石膏CaSO4 可溶性石膏可溶性石膏CaSO4 不可溶性石膏不可溶性石膏CaSO4 高温煅烧石膏高温煅烧石膏107170125170360400750800加热、脱水加热、脱水0.13MP蒸压条件蒸压条件加热、脱水加热、脱水632.3.2 2.3.2 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏的水化与硬化 建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，随着石
34、膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。此后进一步产生和发展强度而硬化。建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。粒自水中析出。随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结
35、晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初初凝凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的终终凝凝。OHCaSOOHOHCaSO2422422112164l2.3.32.3.3建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求l建筑石膏的技术要求有强度、细建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度度和凝结时
36、间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见具体技术要求见GB9776-1988GB9776-1988。65l2.3.42.3.4建筑石膏的技术性质建筑石膏的技术性质l（）凝结硬化速度快（）凝结硬化速度快l 建筑石膏的浆体，凝结硬化速度建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为很快。一般石膏的初凝时间仅为10min10min左右，终凝时间不超过左右，终凝时间不超过30min30min，这对于普通工程施工操作十分方便。这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、
37、亚硫酸的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等。盐酒精废液等。66l（）凝结硬化时的膨胀性（）凝结硬化时的膨胀性l 建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（而且还稍有膨胀（0.2%0.2%1.5%1.5%），这种膨），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。免了普通材料干燥时的开裂。67l（）硬化后的多孔性，重量轻，但强）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低度低
38、l 建筑石膏在使用时，为获得良好的流建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分要比水化所需的水量动性，常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为后的表观密度约为00kg00kg3 31000 kg1000 kg3 3，抗压强度约为，抗压强度约为PaPa5 5PaPa。68l（）良好的隔热和吸音和
39、（）良好的隔热和吸音和“呼吸呼吸”功能功能l石膏硬化体中大量的微孔，使其传热石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，容量和大的孔隙率及开口孔结构，使使石膏具有呼吸水蒸气的功能。石膏具有呼吸水蒸气的功能。69l（）防火性好，但耐水性差（）防火性好，但耐水性差l 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，硬化后石膏的主要成分是二水石膏
40、，当受到高温作用时或遇火后会脱出当受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。具有良好的防火效果。l由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。化体的耐水性较差。70l（6 6）有良好的装饰性和可加工性）有良好的装饰性和可
41、加工性l石膏表面光滑饱满，颜色洁白，石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工可刨、可钉。具有良好的可加工性。性。71l2.3.52.3.5建筑石膏的应用建筑石膏的应用l（1 1）石膏砂浆及粉刷石膏石膏砂浆及粉刷石膏l（2 2）建筑石膏制品：石膏板、建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等石膏砌块等l(3(3）制作建筑雕塑和模型制作建筑雕塑和模型72习题（二）习题（二）73例2-1 根据石灰浆体的凝结硬化过程，试分析硬化石
42、灰浆体有哪些特性？l解解l石灰浆体在空气中凝结硬化过程，是由下石灰浆体在空气中凝结硬化过程，是由下面两个同时进行的过程来完成的：面两个同时进行的过程来完成的：l（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。钙逐渐从饱和溶液中结晶。l（）碳化作用：氢化氧钙与空气中的二（）碳化作用：氢化氧钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：被蒸发：OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(74n由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空由于氢氧化钙结晶速度慢且结晶量少，空气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表
43、气中二氧化碳稀薄，碳化速度慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于二氧化面碳化后，形成紧密外壳，不利于二氧化碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石碳的渗透和碳化作用的深入。因而硬化石灰浆体具有以下特性：灰浆体具有以下特性：l （1 1）凝结硬化慢；）凝结硬化慢；l（2 2）硬化后强度低；）硬化后强度低；l （3 3）硬化时体积收缩大；）硬化时体积收缩大；l（4 4）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成）耐水性差，因为硬化石灰浆体的主要成分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水。分是氢氧化钙，而氢氧化钙可微溶解于水。l 评注评注 石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要石灰浆体在空气中凝结硬化过程主要是依赖于浆
44、体中是依赖于浆体中Ca(OH)Ca(OH)2 2的结晶析出和的结晶析出和Ca(OH)Ca(OH)2 2与空气中的二氧化碳的碳化作用。与空气中的二氧化碳的碳化作用。75例例2-2 2-2 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。试分析上述现象产生的原因。l解解:石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因
45、在于石灰纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。缩的结果。l墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。上述现象。76
46、l 评注评注 透过现象看本质，过火透过现象看本质，过火石灰表面常被粘土杂质融化形石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。如未经过充分的陈伏，当慢。如未经过充分的陈伏，当石灰已经硬化后，过火石灰才石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，开始熟化，并产生体积膨涨，容易引起鼓包隆起和开裂。容易引起鼓包隆起和开裂。77例例2-3 2-3 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？而不适用于室外使用？l解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在
47、凝结硬化后具有以是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：下的优良性质：l（1 1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；l（2 2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。故其保温性、吸声性好。
48、78l（3 3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出受到高温作用时或遇火后会脱出21%21%左右的结左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。l（4 4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。变室内的小气候。l在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等
49、的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差抗冻性差,所以所以不适用于室外使用不适用于室外使用.l 评注评注 本题主要是考查对建筑石膏及其制品技本题主要是考查对建筑石膏及其制品技术性能的了解术性能的了解.79第3章水泥l3.1 概述概述l 水泥，指加水拌和成塑性浆体后，能胶结水泥，指加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。的粉状水硬性胶凝材料。土木建筑工程通土木建筑工程通常采用的水泥主要有：硅酸盐水泥、普通常采用的水泥主要有：硅
50、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、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等品种。硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等品种。l 水硬性：材料磨成细粉并加水半合成浆后，水硬性：材料磨成细粉并加水半合成浆后，能在空气中硬化，并形成具有强度的稳定能在空气中硬化，并形成具有强度的稳定性化合物的能力。性化合物的能力。80l作用：与水拌和成塑料浆体后，能胶作用：与水拌和成塑料浆体后，能胶结砂石等适当材料，并能在空气和水结砂石等适当材料，并能在空气和水中硬化成具有强度的石状固体。中硬化成具有强度的石状固体。l用途：主要的建筑材料。向快硬，高用途：主要的建筑材料。向快硬，高强
