1、土木工程材料课件二、土木工程材料的分类二、土木工程材料的分类（一）按组成物质和化学成份分类无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料金属与非金属复合无机与有机复合材料复合绪 论（二）按材料来源天然材料人造材料（三）按实用功能分结构材料功能材料绪 论绪 论三、土木工程材料的技术标准三、土木工程材料的技术标准 1、标准：对某项技术实行统一的执行要求。、标准：对某项技术实行统一的执行要求。2、标准的分类、标准的分类（一）我国的土木工程材料技术标准：（一）我国的土木工程材料技术标准：（1）国家标准 强制性标准代号GB,推荐性标准代号GB/T，它表示 也可以执行其他标准，是非强制性的。（2）行业标准 建
2、筑工程行业标准代号JG,土木工程材料行业标准代号JC （3）地方标准（DB）和企业标准（QB）（二）国际标准及其他国家标准：（二）国际标准及其他国家标准：团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公司的 标准。如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。国际标准化组织标准，代号ISO。绪 论例：国家标准（强制性）钢筋混凝土用热轧带肋钢筋GB14991998 建筑行业标准（推荐性）建筑石灰JC/T47992 GB强制性国家标准代号 1499标准发布顺序号 1988 标准发布年代 其他标准只是前面的代号变，表示方式均与例子中表示 一样。绪 论四、土木工程材料的发
3、展及发展趋势四、土木工程材料的发展及发展趋势 1、土木工程材料的发展：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)：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 18世纪中叶钢材、水泥19世纪钢筋混凝土（1890-1892）；中国，1898绪 论 20世纪预应力混凝土、高分子材料 21世纪轻质、高强、节能、高性能绿色建材2、土木工程材料的发展趋势：（1）轻质、高强；（2）发展多功能材料；（3）廉价、低耗能（4）由单一材料向复合材料及制品发展（5）扩大装配式预制构件的工厂化生产；（6）
4、用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。绪 论 第一章 土木工程材料的基本性质 材料的基本性质：材料的基本性质：是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木工程材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。第一章 土木工程材料的基本性质 1-1 材料的物理状态参数 一、一、材料的密度、表观密度及体积密度材料的密度、表观密度及体积密度：1.密度：m-材料在干燥状态下的质量V-材料在绝对密实状态下的体积测定办法：测定办法：1）测质量：烘干
5、（烘箱）称量（天平）；2）测体积：（a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻 璃等;（b）外观不规则的坚硬颗粒，如砂、石等，将其磨成细粉后，可由排水法测得。Vm第一章 土木工程材料的基本性质 表观密度的测定：表观密度的测定：质量测定用天平 体积测定可采用排水法2.表观密度：-材料的质量 -材料在自然状态下的表观体积注意：注意：1.Vb =V+V闭孔闭孔 2.表观密度须注明含水状表观密度须注明含水状 态，常是一个范围内的值。态，常是一个范围内的值。bVmbVm第一章 土木工程材料的基本性质 3.体积密度：-材料的质量 -材料在自然状态下的体积注意：注意：1.V0 =V+V闭孔
6、闭孔+V开孔开孔 00Vm0Vm体积密度的测定：体积密度的测定：1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；2）外形不规则的砂石等，可采用封腊排水法测定体积；第一章 土木工程材料的基本性质 二、二、材料的密实度与孔隙率材料的密实度与孔隙率 1.密实度：2.孔隙率：%100%100%100000mmVVD%100)1(%100)1(%1000000VVVVVP第一章 土木工程材料的基本性质 孔隙大小孔隙状态：孔径 0.01 极细孔隙孔径 1.0 细小孔隙孔径 1.0 粗大孔隙封闭孔隙指常压下吸不到水，当水压太大时可以通过材料内部的毛细通道进入其中第一章 土木工程材料的基本性质 三、三、散粒材料
7、：散粒材料：m-材料的质量 -材料的堆积体积 1.堆积密度：2.填充率：3.空隙率：空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。00Vm 0V%100%100%100000000mmVVD%100)1(%100)1(0000VVP第一章 土木工程材料的基本性质 材料名称 密度g/cm3 表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）孔隙率（）钢材 7.87.9 7850 0 花岗岩 2.73.0 25002900 0.53.0 石灰岩 2.42.6 18002600 14001700（碎石）砂 2.52.6 15001700 粘土 2.52.7 16001800 水泥 2.83.1 120
8、01300 烧结普通砖 2.62.7 16001900 2040 表表1.2 常用土木工程材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率常用土木工程材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率 第一章 土木工程材料的基本性质 例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率。解：密度=干质量/密实状态下的体积 =82.30/40（1-0.24）=2.7g/cm3 开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积 =（89.77-82.3）1/40=0
9、.187 闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053 表观密度=干质量/表观体积=82.3/40（1-0.187）=2.53 第一章 土木工程材料的基本性质 1-2 材料的力学性质一、一、材料的变形性质：材料的变形性质：1、材料的弹性变形和塑 性变形1)1)弹性变形：弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形(或瞬时变形)。材料的力学性质：材料的力学性质：指材料在外力作用下所引起的变化的性质。例：钢筋受力变形2)塑性变形：塑性变形：在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状和尺寸，并
10、且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。第一章 土木工程材料的基本性质 2、1）脆性：当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时并无明显的塑性变形的性质。2）韧性（冲击韧性）：在冲击、震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质。脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受震动作用和抵抗冲击荷载是不利的。在建筑工程中，对于要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，均应具有较高的韧性。第一章 土木工程材料的基本性质 第一章 土木工程材料的基本性质 二、强度、强度等级和比强度二、强度、强度等
11、级和比强度 1、强度：在外力作用下不破坏时能承受的最大应力称为强度。根据外力作用方式的不同，材料的强材料的强度度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等形式。()抗压()抗拉()抗折()抗剪1）抗压强度、抗拉强度、抗剪强度计算公式：2）抗弯强度：APf 223bhPLff2bhPLffPPPPPPP2/P2/P第一章 土木工程材料的基本性质 2、强度等级:大多数土木工程材料根据其极限强度的大小，划分成若干不同等级，即强度等级。将土木工程材料划分若干标号，对掌握材料性质，合理选用材料，正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。塑性和韧性材料一般按照材料的抗拉极限强度进行分级，如钢
12、材分为Q195，215，235，255，275等；脆性材料一般按照材料的极限抗压强度进行分级的，混凝土强度等级：C10、C20、C25、C30、C35、C40。第一章 土木工程材料的基本性质 3、比强度：材料强度与其表观密度之比。是衡量材料是否轻质、高强的指标。钢材、木材和混凝土的强度比较材料表观密度 (kg/m3)抗压强度 (MPa)比强度低碳钢78604150.053松木50034.3(顺纹)0.069普通混凝土240029.40.012ff 可知，木材是轻质高强的高效能材料，而普通混凝土为质量大而强度较低的材料，所以努力促进普通混凝土这一当代最重要的结构材料向轻质、高强方向发展，是一项十
13、分重要的工作。第一章 土木工程材料的基本性质 三、材料的硬度和耐磨性：1、硬度：材料抵抗其他物体压入或刻划的能力称为硬度。即受压时抵抗局部塑性变形的能力。测定法：金属材料等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法，是以单位压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常用刻划法测定。第一章 土木工程材料的基本性质 2、耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。常用耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受磨损的部位，选择材料需考虑其耐磨性）。AmmM10M2/cmg0m耐磨率，磨前质量，1m磨后质量，A试件受磨面积，gg2cm一般硬度越大耐磨性越好，工程上也常用硬度来换算出材料的耐磨性第一章 土木工程材料
14、的基本性质 1-3 材料与水有关的性质一、材料的亲水性与憎水性：材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质。用润湿角判断。润湿角：亲水性材料有：砖、混凝土砌块等。憎水性材料有：沥青、石蜡和塑料等，常用做防水、防 潮材料。90o 180o 憎水材料90o亲水材料第一章 土木工程材料的基本性质 二、材料的吸水性与吸湿性：1、吸水性：材料在水中吸收水分的性质。质量吸水率质量吸水率:体积吸水率体积吸水率:各种材料的吸水率相差很大，如花岗等致密岩石的吸水率（质量吸水率）仅为0.5%0.7，普通混凝土为23，粘土砖为820。而木材或其他轻质材料的吸水率则常大于100。mb吸
15、水饱和后质量吸水饱和后质量mg 干燥状态下质量干燥状态下质量V0干燥时自然体积干燥时自然体积 干燥时体积密度干燥时体积密度%100 ggbmmmmW00%100mWgbVWVmmW0第一章 土木工程材料的基本性质 2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。含水率含水率 吸湿作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收空气中的水分，又可向空气中释放水分。潮湿材料在干燥的空气中会放出水分，此称还湿性。%100 ggshmmmWhW含水率，%ms吸湿状态下的质量mg干燥状态下质量第一章 土木工程材料的基本性质 平衡含水率：平衡含水率：材料中所含水分与空气湿度达到平衡时的含水率。干干燥燥的的材材料料吸收空气中吸
16、收空气中的水分的水分潮潮湿湿的的材材料料平衡含水率平衡含水率释放水分释放水分第一章 土木工程材料的基本性质 第一章 土木工程材料的基本性质 三、耐水性：材料长期处于水的作用下不破坏，其强度 也不严重降低的性质。用软化系数表示。四、抗渗性：材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。软化系数软化系数:材料在吸水饱和状态下的抗压强度fg材料在干燥状态下的抗压强度（软化系数 0.85 的材料，认为是耐水的材料。）混凝土、砂浆等的抗渗性用抗渗等级表示。例如：P4、P6、P8分别表示材料能承受 0.4、0.6、0.8MPa的水压而不透水。抗渗系数越小、抗渗等级越高抗渗性越好。对地下建筑、水工建筑物、压力管等，要
17、求材料具有一定的抗渗性。gbRffK bfAtHQdK 抗渗系数抗渗系数:第一章 土木工程材料的基本性质 1-4 材料的耐久性一、耐久性的概念：材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素作用而不破坏，且能保持原有性质的性能。材料在使用过程中会受到各种外力的作用，还受到环境中各种自然因素的破坏作用如物理作用、化学作用、生物作用。不同材料所处的工作环境不同，耐久性包含的内容不同。所以，要提高材料的耐久性，应根据材料种类特点即建筑物所处的环境条件进行具体分析，选择正确的材料。抗冻性 耐久性是一个综合性质：抗渗性 抗化学侵蚀性 抗碳化性能 等等 第一章 土木工程材料的基本性质 第一章 土木工程材料的基本
18、性质 例：图为莫大楼的外表面，从中可以看见墙壁发黑，在有些地方可见白色流迹线，还有凸凹不平的现象是分析其原因 第一章 土木工程材料的基本性质 1-5 材料的热工性质（了解）一、导热性：三、热容量：指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。二、比热：热容量高的材料，能对室内温度起调节作用。)(12TTAtQd)(12TTCmQ导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。导热系数导热系数：1kg材料温度升高（或降低）1K时所吸收或放出的热量。用 C 表示。材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力。第一章 土木工程材料的基本性质 四、材料的温度变形性 式中:材料在常温下的平均线膨胀系数()线膨胀或线收
19、缩量（mm 或 cm）材料升（降）温前后的温度差（）L材料原来的长度（或）)(12ttLLL12tt 线膨胀系数线膨胀系数:材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。第一章 土木工程材料的基本性质 1-6 材料的装饰性能（了解）一、装饰材料的基本要求 1、颜色 2、光泽 3、质感 4、表面组织及形状尺寸二、装饰材料的选用原则 1、满足使用功能 2、满足装 饰效果 3、材料的安全性 4、有 利于人的身心健康 5、合理的 耐久性 6、经济性原则 7、便 于施工第一章 土木工程材料的基本性质 1-7 材料的组成、结构和构造（了解）化学组成：化学组成：是指构成材料的化学成分。不同化学成分组成的
20、材料其性质不同。矿物组成：矿物组成：是指元素组成相同，单分子团形成形式各异的现象。材料的化学组成不同，则材料的矿物组成就不同。材料的化学组成相同，可以有不同的矿物组成。第一章 土木工程材料的基本性质 第一章 土木工程材料的基本性质 二、材料的结构1、宏观结构：、宏观结构：指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。2、亚微观结构（显微或细观结构）、亚微观结构（显微或细观结构）：指用光学显微镜所看到的结构。其尺寸范围在10-310-6m。3、微观结构：、微观结构：指通过用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。第一章 土木工程
21、材料的基本性质 宏观结构宏观结构 1.散粒结构 由单独的颗粒组成。2.聚集结构 材料中的颗粒通过胶结材料彼此牢固地结 合在一起。3.多孔结构 材料中含有大量的,大的,或微小的均匀分布 的孔隙。4.致密结构 材料在外观上和结构上都是致密的。5.纤维结构 是木材,玻璃纤维制品所特有的结构。6.层状结构 是板材常见的结构。大理石第一章 土木工程材料的基本性质 习题：习题：1、同种材料，如孔隙率越大，则材料的强度越 ，保温性越 ，吸水率越 。2、软化系数表明材料的（）。A、抗渗性 B、抗冻性 C、耐水性 D、吸湿性3、新建的房屋保暖性差，到冬季更甚，这是为什么？(提示：从导热系数的影响因素考虑。)4、
22、破碎的岩石试件经完全干燥后，其质量为482g，将放入盛有水的量筒中，经一定时间石子吸水饱和后，量筒的水面由原来的452cm3上升至630cm3。取出石子，擦干表面水分后称得质量为487g。试求该岩石的表观密度、吸水率？第一章 土木工程材料的基本性质 第一章 土木工程材料的基本性质 解：解：1）体积密度：=2487/1462.8=1.7g/cm3 孔隙率 =37%V孔/1462.8100%=37%故孔的体积：V孔=541.236cm3，求绝对密实体积：V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm3 2）求密度：=2487/921.6=2.7g/cm3 3）求含水率：W=(m2-m
23、1)/m1100%=(2984-2487)/2487100%=20%00VmVm%100)1(%100)1(%1000000 VVVVVP5、烧结普通砖的尺寸为240mm115mm53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的绝对密实体积、密度、吸水率。第二章 气硬性胶凝材料 一、胶凝材料的定义一、胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。二、胶凝材料的分类二、胶凝材料的分类胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料第一节第一节 绪绪 论论无机胶凝材料则以无机化合
24、物为基本成分。(绝大多数的无机化合物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大类)有机胶凝材料以天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分，常用的有沥青、各种合成树脂等。第二章 气硬性胶凝材料 （1）气硬性胶凝材料：）气硬性胶凝材料：只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；（2）水硬性胶凝材料：）水硬性胶凝材料：既能在地上或空气中硬化，又能在水中或地下硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥；在土木工程材料中，胶凝材料是基本材料之一，通过它的胶结作用可配制出各种混凝土及建筑制品，衍生出许多新型材料，不同胶凝材料衍生出材料及制品将会有不同的性质。第二章 气硬性胶凝材料
25、 第二节第二节 石石 灰灰一、石灰的原料及生产：（一）原料：（一）原料：以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常用 的有石灰石，白云石，贝壳等。（二）生产工艺：（二）生产工艺：欠火石灰 过火石灰 正火石灰为了加速分解过程，煅烧温度常提高至10001100左右。9001000 (三三)石灰的另一来源石灰的另一来源 是利用化学工业副产品。如：用电石（碳化钙）制取乙炔时的电石渣（Ca（OH）2）。CaCO3 CaO+CO2石灰岩石灰岩生石灰生石灰第二章 气硬性胶凝材料 二、二、石灰的熟化石灰的熟化(消化、工地称为消化、工地称为“淋灰淋灰”)：（一）石灰熟化原理：（一）石灰熟化原理：注意：1、熟化反应是放热反
26、应 2、熟化反应过程体积膨胀1-2.5倍（二）石灰的陈伏：（二）石灰的陈伏：过火石灰熟化较慢，当石灰已经硬化后才开始熟化，引起隆起和开裂，为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中存放两周以上，使未曾熟化的石灰颗粒充分熟化，这一过程叫做“陈伏”。CaO+H2O=Ca(OH)2十64.9103J第二章 气硬性胶凝材料 （三）石灰的熟化方法及用途：（三）石灰的熟化方法及用途：按石灰用途，我国工地上熟化石灰的方法有两种：消石灰浆法和消石灰粉法（淋灰法和化灰法）。1)用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆时，需将生石灰加水熟化成消石灰浆。生石灰在化灰池中熟化后，通过筛网流入储灰坑储存两周以上。2)用于拌制石灰
27、土(石灰、粘土)、三合土(石灰、粘土、砂石或炉渣等)时，将生石灰加水熟化成消石灰粉。现在多用机械方法在工厂中将生石灰熟化成消石灰粉，在工地调水使用。三、石灰的硬化三、石灰的硬化（一）干燥硬化（一）干燥硬化 浆体中大量水分蒸发，但尚留一部分游离水，水表面张力将石灰粒子紧密连接到一起，具有一定的强度。第二章 气硬性胶凝材料（二）结晶硬化（二）结晶硬化 Ca（OH）2从饱和溶液中析出，逐渐由胶体转变成晶体的过程，主要作用力为分子力，晶体互相交叉连生，从而提高强度。（三）碳化硬化（三）碳化硬化 Ca（OH）2与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。四、石灰的品种四、石灰的品种
28、 1）按石灰中的氧化镁含量的高低分 2）按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%5%MgO24%第二章 气硬性胶凝材料 石灰石块状生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧加适量水熟化磨细加水为石灰质量的2.5-3倍沉淀除去表层多余水分第二章 气硬性胶凝材料 五、石灰的技术标准五、石灰的技术标准 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO及杂质的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见表2.1-2.3。六、石灰的应用及储存六、石灰的应用及储存（一）石灰的特点1、良好的保水性；熟化生成的氢氧化钙颗粒极其细小，
29、比表面积（材料的总表面积与其质量的比值）很大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层较厚的水膜，即石灰的保水性好。2、生石灰水化时水化热大，体积增大；3、凝结硬化慢、强度低；表表2.1 建筑生石灰的技术指标建筑生石灰的技术指标项目 钙质生石灰镁质生石灰优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品CaO+MgO含量(%，不小于）908580858075未消化残渣含量（5mm圆孔筛筛余量）%，不大于5101551015产浆量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.0第二章 气硬性胶凝材料 表表2.2 建筑生石灰粉的技术要求建筑生石灰粉的技术要求项目 钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品 一等品 合
30、格品 优等品 一等品 合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570细度0.90mm筛筛余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0第二章 气硬性胶凝材料 表表2.3 建筑消石灰粉的技术要求建筑消石灰粉的技术要求项目 钙质消石灰粉镁质消石灰粉优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品CaO+MgO含量(%，不小于）706560656055游离水，%0.42 0.420.420.420.420.42细度0.90mm筛筛余(%，不大于）000.5000.50.125mm筛筛余(%，不大于）31
31、01531015第二章 气硬性胶凝材料 第二章 气硬性胶凝材料 4、硬化后体积收缩大，易开裂；5、耐水性差；6、化学稳定性差。（二）石灰的应用 1、配制石灰砂浆和石灰乳涂料 石灰砂浆由石灰膏和砂、水拌合而成，可用作内墙、顶棚的抹面。石灰乳由石灰膏稀释而成，常用作内墙和顶棚的粉刷涂料。2、配制灰土和三合土 灰土：熟石灰粉+粘土。三合土：熟石灰粉+粘土+砂、石或炉渣等填料。（三七灰土、四六灰土）可广泛用作建筑物的基础、路面或地面的垫层。第二章 气硬性胶凝材料 例 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解(1)石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比
32、例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土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，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。(2)再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。第二章 气硬性胶凝材料 3、制作碳化石灰板 碳化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如矿渣）搅拌、成型，然后经人工碳化而成的一种轻质板材，适宜作非承重内墙板、天花板等。4
33、、制作硅酸盐制品 磨细生石灰或消石灰粉与砂或粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等硅质 材料经配料、混合、成型，再经常压或高压蒸汽养护，就可制得密实或多孔的硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖及砌块、加气混凝土砌块等。第二章 气硬性胶凝材料（三）石灰的储存 1、生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。2、生石灰不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。3、熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。工程实例 某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？1.检测石灰中CaO和MgO的含量,细度。2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石
34、灰)3.查表判定该石灰的等级。第二章 气硬性胶凝材料 第三节第三节 石石 膏膏一、建筑石膏的原料及生产一、建筑石膏的原料及生产二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2O107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅型建筑石膏型高强石膏天然的原材料（一）原材料化学工业副产品天然的二水石膏（软石膏）磷石膏和盐田石膏（二）生产过程第二章 气硬性胶凝材料 OHOHCaSOOHCaSOCC22417010724211212常压生石膏生石膏熟石膏熟石膏天然石膏天然石膏建筑石膏建筑石膏第二章 气硬性胶凝材料 二、建筑石膏的水化与硬化二、建筑石膏的水化与硬化 建筑石膏（半水石膏
35、）重新水化放热生成二水石膏的化合反应过程：建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。三、建筑石膏的技术性质三、建筑石膏的技术性质OHCaSOOHOHCaSO24224221121第二章 气硬性胶凝材料 （一）技术指标 建筑石膏色白，密度2.602.75g/cm3,堆积密度8001000kg/cm3,根据国标建筑石膏的规定，按其凝结时间、细度及强度指标分为三级。优等、一等和合格。等级指标优等品一等品合格品强度（MPa）抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度(以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于）5.010.015
36、.0凝结时间(min)初凝时间不小于6终凝时间不大于30 表表2.4 建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求(GB 977688)第二章 气硬性胶凝材料（二）技术特性1、强度低；2、凝结硬化快，初凝6分，终凝30分；3、孔隙率大（5060%），热导率小（0.1210.205W/(m.k)）；4、凝结时体积产生微膨胀（0.05%0.15%）；5、吸湿性强，耐水性差(软化系数为0.20.3)；6、具有较好的防火性能；7、加工性能好；8、隔热、吸声性良好；9、具有一定的调温、调湿性。四、建筑石膏的应用四、建筑石膏的应用1、室内抹灰与粉刷；2、生产建筑石膏制品3、生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中第二章 气
37、硬性胶凝材料 第二章 气硬性胶凝材料 五、高强石膏 1、高强石膏特点 由于高强石膏晶体较粗大，比表面积小(1g固体所占有的总表面积)，拌制石膏浆时，需水量（需水量约为35%-45%）比建筑石膏（需水量高达60%-70%）小，故硬化后有较高的强度，7天的抗压强度可达15-40MPa。2、高强石膏应用（1）强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板（2）掺入防水剂，可用于湿度较高的环境。（3）做粘结剂，须加入聚乙烯醇水溶液。其特点是无 收缩。第二章 气硬性胶凝材料 第四节第四节 水水 玻玻 璃（了解）璃（了解）一、水玻璃（泡花碱）的原料及生产一、水玻璃（泡花碱）的原料及生产 是一种碱金属气硬性胶凝材
38、料。（一）原料 石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料（二）生产二、水玻璃的硬化二、水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，速度较慢。具体反应式如下：Na2OnSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2mH20 13001400Na2CO3+nSiO2 Na2OnSiO2+CO2 第二章 气硬性胶凝材料 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%-15%的促硬剂氟硅酸钠或加热以加快其硬化。三、水玻璃的性质三、水玻璃的性质 1、粘结力强 2、耐酸性好 3、耐热性好四、水玻璃的用途四、水玻璃的用途 1、涂刷或浸渍材料（除浸渍石膏之外，因会生成硫酸钠晶体，体积膨
39、胀，产生破坏），可增加材料的密实度和强度，增强抗风化能力。2、加固地基；将水玻璃和氯化钠溶液交替灌入土壤中，发生化学反应，析出硅酸胶体，起到胶结和填充土壤的作用，并可以阻止水渗入，增加土壤的密实度和强度。3、修补裂缝、堵漏；将水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，可使其急速凝结硬化。4、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；5、配制耐热砂浆和耐热混凝土。第二章 气硬性胶凝材料 例3-0 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？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凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）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，可具有各种
40、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，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2）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。（3）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21%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，具有一定的防火性。第二章 气硬性胶凝材料（4）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，改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用。第二章 气硬性
41、胶凝材料 例3-1 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。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。解解 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，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。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，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。石灰砂浆石灰砂浆A 石灰砂浆石灰砂浆B 第三章 水泥 概概 述述 2、我国
42、水泥工业的现状：、我国水泥工业的现状：我我国国水水泥泥年年产产量量增增长长图图表表1、水泥、水泥水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料9520180003630081204138831.56 第三章 水泥 第三章 水泥 3 3、水泥的分类：、水泥的分类：(1)(1)按照用途与性能分类按照用途与性能分类(2)(2)按主要水硬性物质分类按主要水硬性物质分类第三章 水泥 3-1 硅酸盐水泥 一、硅酸盐水泥：一、硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、凡由硅酸盐水泥熟料、0 5%石灰或粒化高炉矿渣、适石灰或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥硅酸盐水泥（波特
43、（波特兰水泥）兰水泥）二、硅酸盐水泥的分类：二、硅酸盐水泥的分类：第三章 水泥（一）活性混合材料：活性混合材料：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性的水化产物，并能逐步凝结硬化产生强度的混合材料。其主要作用是改善水泥的某些性能，还具有调节水泥强度标号、降低水化热、增加产量和降低成本的作用。如粒化高炉矿渣、粉煤灰等（硅、铝、铁、钙、镁的氧化物）。（二）非活性混合材料：非活性混合材料：它们掺入水泥，不与水泥成分起化学反应或化学反应很弱，主要起填充作用，可调节水泥强度标号，降低水化热及增加水泥产量等。如磨细石英砂、石灰石、粘土等。第三章 水泥 三、硅酸盐水泥的生产工艺三、硅酸盐水泥的生产工
44、艺石灰质原料石灰质原料CaO黏土质原料黏土质原料SiO2、Al2O3、Fe2O3校正原料校正原料(铁粉铁粉)生料生料熟料熟料石膏石膏不超过不超过5%的混合的混合材料材料按比例按比例混合磨细混合磨细煅烧煅烧1450水泥水泥磨细磨细“两磨一烧两磨一烧”第三章 水泥 四、硅酸盐水泥熟料矿物组成四、硅酸盐水泥熟料矿物组成生料生料SiO2CaO化合反应化合反应8001450800左右左右分解反应分解反应Al2O3Fe2O32CaOSiO23CaOSiO23 CaO Al2O34 CaOAl2O3Fe2O3第三章 水泥 硅酸盐水泥熟料矿物组成硅酸盐水泥熟料矿物组成化合物名称化合物名称氧化物成分氧化物成分缩
45、写符号缩写符号含量含量(%)硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S4565硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1530铝酸三钙铝酸三钙3 CaO Al2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4 CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018 在以上的主要熟料矿物中，硅酸三钙和硅酸二钙的总含量在70%以上，铝酸三钙与铁铝酸四钙的含量在25%左右，故称为硅酸盐水泥。第三章 水泥 五、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化五、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 （一）水泥的水化反应（一）水泥的水化反应 （1）2(C3S)+6H2O3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 （2）2(C2S)+4H2O3CaO2SiO23
46、H2O+Ca(OH)2 （3）C3A+6H2O3CaOAl2O36H2O （4）C4AF+7H2O3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O （5）3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+20H2O 3CaO Al2O33CaSO4 32H2O第三章 水泥 凝结：凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的稠失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的“凝结凝结”。硬化：硬化：随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造石石水泥石，这
47、一过程称为水泥的水泥石，这一过程称为水泥的“硬化硬化”。水泥水水泥水（水泥浆）（水泥浆）水泥浆失去水泥浆失去塑性但无强度塑性但无强度水泥石水泥石凝结过程凝结过程硬化过程硬化过程（二）水泥的凝结与硬化（二）水泥的凝结与硬化注意：注意：凝结和硬化是人为地划分的。实际上是一个连续的复杂的物理化学凝结和硬化是人为地划分的。实际上是一个连续的复杂的物理化学 变化过程。变化过程。第三章 水泥 第三章 水泥 水泥凝结硬化过程示意1水泥颗粒 2水份 3凝胶 4晶体 5水泥颗粒的未水化内核 6毛细孔a a）分散在水中未水分散在水中未水 化的水泥颗粒化的水泥颗粒b b）在水泥颗粒表面在水泥颗粒表面 形成水化物膜层
48、形成水化物膜层c c）膜层长大并互相膜层长大并互相 连接（凝结）连接（凝结）d d）水化物进一步发水化物进一步发 展，填充毛细孔展，填充毛细孔 (硬化硬化)第三章 水泥（三）水泥凝结硬化的特点（三）水泥凝结硬化的特点 1放热反应 2凝结硬化速度37 天内较快，大致28 天完成基本部分，完成全过程需几年，甚至几十年时间。第三章 水泥（四）各种熟料矿物单独与水作用的强度变化（四）各种熟料矿物单独与水作用的强度变化AFC4AC3第三章 水泥 性质性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度凝结硬化速度快快慢慢最快最快较快较快水化时放出热量水化时放出热量大大小小最大最大中中强度强度高低高低高高早期低、早
49、期低、后期高后期高低低中中发展发展快快慢慢快快较快较快（五）各种熟料矿物单独与水作用性质（五）各种熟料矿物单独与水作用性质第三章 水泥（六）影响水泥凝结硬化的因素（六）影响水泥凝结硬化的因素 1)1)熟料矿物的组成熟料矿物的组成 C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF的含量不同水泥的性质变化很大。的含量不同水泥的性质变化很大。C C3 3S S、C C3 3A A含量提高，水泥的凝结硬化速度加快，早期强度高，含量提高，水泥的凝结硬化速度加快，早期强度高，同时水化热也增大。同时水化热也增大。2)2)水泥的细度水泥的细度 水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化
50、反应越快越充分，水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化反应越快越充分，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，粉磨能耗大，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，粉磨能耗大，水泥成本高。水泥成本高。第三章 水泥 国家标准规定：硅酸盐水泥的细度比表面积应大于国家标准规定：硅酸盐水泥的细度比表面积应大于300m300m2 2/kg/kg。否则为不合格。否则为不合格。3)3)储存条件储存条件 水泥在运输和贮存过程中应做到水泥在运输和贮存过程中应做到 （1）按标明的标号、类型及出厂日期分别进行贮运。按标明的标号、类型及出厂日期分别进行贮运。（2 2）防潮、防水。）防潮、防水。（3 3）散装水泥应分库存放，袋装
