建筑材料教材

1、第一章、建筑材料的基本性质§2、1材料的基本物理性质一、 材料的密度、表观密度与堆积密度1、密度：密度是材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。密度 自身体积（不含孔隙） 磨成细粉消除内部孔隙，材料的排水体积 V计算式 = m/v式中 - 材料的密度，g/3 。m - 材料在干燥状态下的质量，g 。v - 材料在绝对密实状态下的体积，3 。2、表观密度和容积密度：表观密度 （又称为视密度、近似密度）表示材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量，容积密度 （又称为体积密度、表观毛密度、容重）表示材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量。

2、表观密度 细观外形体积9（含闭口孔） 干燥材料浸入水中，待吸水饱和后，测量排开水的体积 V计算式 '= m /v ' 式中 '- 材料的表观密度，g/cm3 。 m - 材料在干燥状态下的质量，g 。 v '- 材料不含开口孔隙的 体积，cm3 。3、堆积密度：堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。堆积密度 自然堆积体积 (含材料间空隙) 颗粒材料正好装满容器，测量该容器的容积V计算式 0'= m/ v0 ' =m /(V+ VP + Vv ) 式中 0'- 材料的堆积密度，kg/ m3 。 VP -

3、颗粒内部孔隙的体积，m3 。 Vv - 颗粒间空隙的体积，m3 。 注意 ：自然堆积状态下的体积含颗粒内部的孔隙积及颗粒之间的空隙体积。二、 材料的密实度与孔隙率1、密实度（D）即材料体积内被固体物质充实的程度， D1P。表达式 D =V/V0×100 % =（0 /）×100 % 2、孔隙率（P）指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。表达式 P=(V0-V)/V0 =1-V/V0 =(1-P0 /P)×100 % 孔隙率和密实度的关系 D + P= 1材料孔隙率或密实度大小直接反映材料的密实程度。材料的孔隙率高，则表示密实程度小。计算式 P0'

4、= m/ V0 ' =m /(V+ VP + Vv ) 式中 P0'- 材料的堆积密度，kg/ m3 。 VP - 颗粒内部孔隙的体积，m3 。 Vv - 颗粒间空隙的体积，m3 。三、 材料的填充率与孔隙率9 1、填充率（D1P）是散粒状材料在某堆积体积中被其颗粒填充的程度。2、空隙率（P）是指在某堆积体积中，散粒状材料颗粒之间的空隙体积所占的百分率。孔隙率的大小反映了散以及填充率和孔隙率的定义、关系。要求能够进行简单的计算。粒材料的颗粒之间互相填充的致密程度。表达式 P'=Vv /V0'=(V0'-V0 )/ V0' =(1-P0'/

5、P0 )×100 % 注意：对致密材料，如天然砂、石，可用表观密度近似代替干燥时体积密度0 。9总结：建筑材料与质量有关的性质密度、表观密度、堆积密度之间的关系；材料密实度、孔隙率的定义和关系复习：1、 材料的密度、表观密度、堆积密度的定义以计算方法2、 材料的密实度与孔隙率3、 材料的填充率与孔隙率§2、2材料与水有关的性质一、 亲水性与憎水性材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。材料的亲水性与憎水性可用润湿边角来说明。愈小，表明材料易被水润湿。当90°时，该材料被称为亲水性材料；当90°时，称为憎水性材

6、料。二、 吸水性吸水性：材料在水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以下两种表示方法： 质量吸水率（Wm）：指材料吸水饱和时，所吸水量占材料绝干质量的百分率。 体积吸水率（WV）：  指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占绝干材料自然体积的百分率。体积吸水率在数值上等于开口孔隙率。表达式 用质量吸水率m 或体积吸水率v 表示。表达式分别如下。 m = mSw / m×100% = ( msw'- m )/ m ×100% v =VSw /v0×100% = ( msw - m )/v0 /w ×100% 式中

7、 msw - 材料吸水饱和时所吸水的质量，g 或 kg 。 Sw - 材料吸水饱和时材料的质量，g 或 kg 。 VSw - 材料吸水饱和时所吸水的体积，cm3 或 m3 。 w - 水的密度，g/cm3 或 kg/m3 。 质量吸水率和体积吸水率的关系 v = 0×m注意 ： 对多孔吸水材料，其质量吸水率往往超过100，此时用体积 吸水率表示；材料受潮后导热性增大，故保温隔热材料需保持干燥状态。 三、吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性常以含水率（W含）表示，含水率等于含水量占材料绝干质量的百分率。含水率随环境温度和空气湿度的变化而改变。当与空气温湿度相平衡

8、时的含水率称为平衡含水率。用含水率'm 表示 'm = mw /m×100% 式中 mw - 材料在空气中吸收水分的量, kg 。 m -材料干燥时的质量, kg 。注意 ：材料在与空气湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率, 建筑材料在正常状态下, 均处于平衡含水率状态。 材料的亲水性越大，连通微细孔越多，则吸水率、含水率越大。四、耐水性材料长期在饱和水作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数（K软f软f干）表示。软化系数愈小，表示材料的耐水性愈差。工程上，通常将K软0.85的材料称为耐水性材料。表达式： 用软化系数KP 表示 。 KP

9、 = fsw / fd 式中 fsw- 材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa 。 fd - 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。五、抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性（不透水性）。材料的抗渗性可用渗透系数K或抗渗等级S或P表示。渗透系数愈小或抗渗等级愈大，表示材料的抗渗性愈好。材料抗渗性好坏，与其孔隙率和孔隙特征有关。绝对密实的材料和具有闭口孔隙的材料，或具有极细孔隙的材料，可以认为是不透水的。开口大孔材料抗渗性最差。此外，亲水性材料的毛细孔由于毛细作用而有利于水的渗透六、抗冻性材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性。材料的抗冻性用抗

10、冻等级（D或F）表示，即在一定条件下能够经受的冻融循环次数。材料的孔隙率低、孔径小、开口孔隙少，则抗冻性好。另外还与材料吸水饱和的程度、材料本身的强度以及冻结条件等有关。§2、3材料的力学性质一、 理论强度 材料受外力作用而引起破坏的原因：由于拉力造成质点间结合键断裂，或由于剪力或切应力而造成的破坏。二、 强度、比强度强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。比强度：比强度是按单位体积的质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其容积密度之比。比强度是评价材料是否轻质高强的重要指标。选用比强度大的材料对增加建筑高度、减轻结构自重、降低工程造价等具有重大意义 。三、 材料的变形性质弹性

11、：材料受力就发生变形，外力撤除后变形可完全恢复的性质塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，材料仍保留一部分残余变形、且不产生裂缝的性质称为塑性。脆性：外力作用于材料并达到一定限度后，材料无明显塑性变形而发生突然破坏的性质称为脆性。韧性：在冲击或震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，同时产生较大变形，而不发生突然破坏的性质称为材料的冲击韧性（简称韧性）。§2、4材料的热工性质一、 导热性导热性：材料传导热量的性质称为导热性。大小用导热系数表示导热系数：评价材料导热能力的指标。其物理意义为单位面积、单位厚度的材料，在单位温差下，单位时间内传导的热量。表达式 用导热系数表示 。 =

12、Q a / ( T1 - T2 ) A t 式中 - 导热系数，w/(m .k ) 。 Q - 传递的热量，J 。 a - 材料的厚度，m 。 T1 - T2 - 材料两侧的温差，k 。 A - 材料传热面的面积，。 t -传热的时间，s 或 h 。 意义：通常把<0.23 w/(m·k) 的材料称为绝热材料，在运输、存放、施工及使用过程中，须保持干燥状态 。导热系数越小，材料的绝热性越好材料含水，导热系数会明显增大；高温下比常温下大；顺纤维方向导热系数也会大些。二、 热容量热容量：材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量，其值为比热C与材料重量m的乘积。表达式 用

13、比热C 表示,又称比热容或热容量系数,其表达式为： C = Q / m ( T2 - T1 ) 式中 C - 材料的比热容，J / (kg . K ) 。 Q - 材料吸收（或放出）的热量，J 。 m - 材料的质量，kg 。 (T2 -T1)- 材料受热（或冷却）前后的温度差，K 。比热：单位质量的材料温度变化一度吸收或放出的热量。材料的热容量对保持建筑物内部温度稳定有重要意义，能在热流变动或采暖设备供暖不均匀时，缓和室内温度的波动。§2、5材料的耐久性定义：材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏的性质，称为耐久性。内容：材料的耐久性是一项综合性能,包括有抗渗性、抗冻

14、性、耐腐性、抗老化性、 耐磨性、耐光性等。影响因素：内部因素是造成材料耐久性下降的根本原因。内部因素包括材料的组成、结构与性质等。外部因素是影响耐久性的主要因素。第二章 石材三、变质岩沉积岩变质，性质提高，如石灰岩变质的大理石。深成岩变质，性质下降，如花岗岩变质的片麻岩。§32 天然石材的技术性质一、表观密度分为轻质石材和重质石材，分界点1800kg/m3二、吸水性波动很大，岩石吸水后强度降低，抗冻性、耐久性下降，分为低、中、高三类吸水性的岩石。三、耐水性含有粘土或易溶于水的物质耐水性低，分为低、中、高三类耐水性的岩石。软化系数小于0.8的石材不允许用于重要结构。四、抗冻性是衡量石材

15、耐久性的重要指标，室外饰面石材，抗冻次数大于25次。五、耐热性造岩矿物高温分解变质，各种矿物热膨胀系数不同，产生崩裂。六、强度采用边长为70mm的立方体试块测试，饰面石材可采用50mm的试块测试。代码为MU。七、硬度取决于矿物成分和构造八、耐磨性石材的强度越高，耐磨性能越好。分为耐磨损性和耐磨耗性。九、抗风化性由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程称为风化。十、放射性若超过相应标准对人体不利。§33建筑中常用岩石的特性与应用一、花岗岩其品质决定于矿物组成和晶体结构。按晶粒大小分为粗晶、细晶、微晶三种。结晶颗粒细而均匀的强度高,达120150MPa。其名称以产地及颜色命名,如泰山青

16、、墨玉、黑色等。花岗石板外观稳重大方、抗压强度高，耐磨性，耐水、耐风化、耐腐蚀及抗冻性均较好，适于内外墙面、地面及柱面的装饰。使用年限达75-200年。耐火性差，800以上晶格转化，体积膨胀，开裂。二、大理岩 天然大理石又称云石。大理石质地密实，强度可达300MPa，具有灰色、绿色、红色、白色、黑色等多种色彩，而且带有花纹。纯大理岩为白色，常称为汉白玉。因空气中的二氧化硫遇水生成亚硫酸，与大理石中的碳酸钙反应，生成易溶于水的硫酸钙，使表面失去光泽，变得粗糙多孔，故大理石不宜用于室外装饰。三、石灰岩天然石灰石板又称“灰岩”或“青石”，主要化学成分为碳酸钙。常呈灰白或浅灰色，有时因杂质而呈现灰黑、

17、浅黑、浅红等色。表面具有自然纹理，抗压强度较前两种低（为20120MPa），不属高档饰面材料。工程上可用作建筑物墙面或路面装饰，并可作建材生产原料。四、砂岩分为硅质、钙质、铁质、泥质砂岩，纯白色砂岩俗称白玉石，可用于雕刻及作装饰。§34 石材的加工类型与选用原则一、石材的加工类型1、 块状石材（1）毛石：分为乱毛石和平毛石，一般用于砌筑，配混凝土或铺路。（2）料石：至少有一个边角整齐，便于合缝，分为毛料石、粗细料石、半细料石、细料石，可用于砌筑及装饰。2、板材（1）天然花岗石板，分为剁斧板材、机刨板材、粗魔板材、磨光板材，分有为普通板材(N)和异形板材(S)；按表面加工程度分为细面(

18、RB)、镜面(PL)、粗面(RU)三种。（2）天然大理石板 天然大理石分为普通板材（N）和异形板材（S）两种。3、散粒石材主要有碎石、卵石、色石渣二、石材的选用原则1、力学指标承重石材强度是选材依据，地面用石材考虑硬度和耐磨性。2、耐久性室外石材考虑抗风化性能，处于高温、高湿或严寒条件下的岩石，考虑耐热、抗冻及耐化学侵蚀性。 3、质感与色彩4、经济性就地取材，降低成本5、环保性尤其室内装饰用石材，注意放射性指标§35 人造石材定义：用人工方法加工制造的具有天然石材的花纹和纹理的合成石。人造石材是以大理石碎料、石英砂、石渣等为骨料，树脂、聚脂或水泥为胶结料，经拌和、成型、聚合或养护后，

19、经打磨抛光切割制成的仿天然石材。主要产品：人造花岗石、大理石、水磨石和玉石合成饰面板等。缺点：色泽、纹理不及天然石材自然、柔和。一、人造石材的类型1、树脂型人造石材2、水泥型人造石材3、复合型人造石材4、烧结型人造石材二、树脂型人造石材的性能花纹仿真性强，轻质高强，耐侵蚀，抗污染性好，可加工性能好，但易老化。第四章 无机气硬性胶凝材料1、胶凝材料 在建筑工程中，将两种材料或散粒状材料胶结在一起的材料，称为胶凝胶结材料。通常将无机胶凝材料称为胶凝材料，将有机胶凝材料称为胶结材料。2、种类 按凝结硬化条件的不同可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，保持或继续发展其强

20、度(石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等)。水硬性胶凝材料在凝结后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持并继续发展其强度(如水泥) 。§41 石灰较早使用的胶凝材料，成本低廉，生产简便。一、 石灰的原料及生产原料：石灰岩，主要成分是碳酸钙并夹杂碳酸镁和粘土杂质（8%以内）石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰岩煅烧 (10001100)而成。煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁( 称为生石膏）和二氧化碳气体, 反应式如下 ： CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO +CO2 氧化钙、氧化镁称为生石灰。 注意：按生产中窑内温度和煅烧时间的控制不同分为欠火石灰、过火

21、石灰和正火石灰。过火石灰的危害大，与水反映缓慢，在石灰浆体硬化后，反映体积膨胀，产生崩裂隆起现象。欠火石灰影响石灰的利用率。 二、 石灰的熟化 1、概念 生石灰加水生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化或消解。反应如下 ： CaO + H2O = Ca(OH )2 + 64.9 kJ MgO + H2O = Mg(OH)2 + 64.9 kJ 氢氧化钙、氢氧化镁称为熟石灰。2、熟化时的现象 (1) 石灰熟化 过程中水化热较大。 (2) 外观体积约增加 1.52 倍 。3、结论：生石灰使用前必须熟化。方式：“ 陈伏 ”或分层喷淋法得到消石灰粉。4、熟化时注意事项 为了消除过火石灰的危害，须将石灰在化灰

22、池内放置两周以上，称为“ 陈伏 ” ；“ 陈伏” 期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化 。 5、消除过火石灰危害的措施（1）块灰进行陈伏（2）采用磨细的生石灰粉三、石灰的硬化1、干燥硬化与结晶硬化，形成氢氧化钙的晶体析出2、碳化硬化，与空气中二氧化碳和水产生碳酸钙晶体。注意：由于二氧化碳浓度低，且表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳继续深入，并影响水分蒸发，所以石灰硬化很慢。四、石灰的技术要求和技术标准1、技术要求（1）有效氧化钙和氧化镁含量：决定粘结力大小（2）生石灰产浆量和未消化残渣含量：与质量相关（3）二氧化碳含量：控制煅烧中欠火的现象（4）消石灰粉游离水含量：过多会造成碳化现象。

23、（5）细度2、技术标准按氧化镁含量的多少建筑石灰粉为钙质和镁质两类，建筑消石灰粉分为钙质、镁质和白云石质。五、石灰的应用及储存1、石灰的特性 （1）良好的保水性 于氢氧化钙粒子极细(直径约1m)，数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。利用保水性好的特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆 。（2）凝结硬化慢、强度低 石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以深入，内部水分又不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。硬化后的强度也不高, 1:3 的石灰砂浆28天的抗压强度为 0.20.5 MPa。（3）耐水性差 石灰浆体在潮湿环境中，难以晶体析出，凝结硬化不会进行。而硬化后的石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新

24、溶于水，使硬化的石灰溃散 。（4）硬化后体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积极大的收缩。 2、 石灰的应用 （1） 砂浆 常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。（2） 粉刷 石灰膏加水拌合，可配制成石灰乳，用于粉刷墙面。（3）石灰土和三合土 石灰土由石灰、粘土组成 , 三合土由石灰粘土和碎料(砂、石渣、碎砖等)组成。石灰土或三合土其耐水性和强度均优于纯石灰。广泛用于建筑物的基础垫层和临时道路。 （4）水泥和硅酸盐建筑制品 石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或墙用板材等的主要原料。也是各种水泥的主要原料。（5） 碳化石灰板 在磨细生石灰中掺

25、加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。3、石灰的储存防潮、防爆、随到随用，及时进行陈伏§42 石膏制作粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、石膏水泥、各种石膏墙板、天花板、装饰吸声板、石膏砌块、纸面石膏板、嵌缝石膏、粘结石膏、自流平地板石膏及其它装饰部件等，是一种在建筑工程上应用广泛的建筑材料。主要应用于作为轻质墙体材料和建筑装饰制品，是高效节能材料。一、石膏的原料及生产(一)原料：（我国石膏资源极其丰富，年产石膏总量约1000多万吨）90%1. 天然二水石膏 又称生石膏（CaSO4 ·2H2O) , 是

26、由含两个结晶水的硫酸钙所组成的沉积岩石。2.天然硬石膏 又称为无水石膏，主要是由无水硫酸钙（CaSO4 ) 组成的沉积岩石。3.工业副产石膏 系指某些化工生产过程中，所产生的以硫酸钙为主要成分的副产品，经适当处理后，作为石膏胶凝材料的原料。常见品种有磷石膏和氟石膏。107170(二)生产：CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O 半水石膏空气中 （建筑石膏）190CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2O + CaSO4+H2O 模型石膏空气中 124CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2

27、O + 2/3H2O 半水石膏1.3个大气压 （高强石膏）二、建筑石膏的水化硬化CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O CaSO4 ·2H2O生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。三、建筑石膏的技术性质及特性技术性质：密度、表观密度、分类、产品名称（产品名称、抗折强度和标准号）特性： 1.凝结硬化快 石膏加水拌和后，在610 min便开始失去可塑性,终凝不超过30 min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂 。2.硬化后体积微膨胀 石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.51.0%)，这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建

28、筑装饰制品 。3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低 水化需水18.6%，石膏硬化后具有很大孔隙率（约5060%)，因而强度低(7d为812 Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点 。同样体积的石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。美国108层的摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相当于我国2030层的楼房。石膏建材由于自身轻、厚度小，同时大大降低了高层建筑的地基施工费用，缩短了工期，又增加了房屋的使用面积。4.具有良好的保温隔热和吸声性能（石膏吸收电磁波的作用、无毒害），一般80mm厚的石膏砌块相当于240mm厚实心砖的保温隔热能力。微孔吸声能力强。

29、5.具有一定的调节温度、湿度性能 具有呼吸功能，房间内过量湿气可很快吸收：当气候变化湿度减小能再次放出湿气，而不影响墙体牢固程度：也即具有调节室内大气湿度功能，可调节室内小气候。墙面在空气湿度较高时也无冷凝水。6.防火性能优良 遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，水蒸气在表面形成水蒸汽膜，还能起到阻火的作用。如墙厚80mm的石膏砌块墙体，火灾时每平方米要蒸发出约15kg水份，墙体才能进一步升温。一般1kg的结晶水全部挥发需要126KJ左右的热量。40的办公室相当于要蒸发1t左右的水，将消耗掉大量的热量。石膏与混凝土相比，其耐火性能要高5倍。极限抗火时间520min。 7.耐水性差 微溶于水

30、。8.具有良好的装饰性和可加工性 用石膏建材建造的房屋洁白如霜，十分美观。石膏制品，具有可锯、可刨、可钉性 。§43水 玻 璃定义：俗称泡化碱，分为钾水玻璃和钠水玻璃，主要为硅酸钠 Na2O n SiO2 。一、水玻璃的生产 1生产简介 水玻璃原料是石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料, 加热 至13001400, 熔融, 冷却即为固态水玻璃硅酸钠，反应式如下： Na2 CO3 + n SiO2 = Na2O n SiO2 + CO2 固态水玻璃在蒸压锅内加热、溶解，即成液态水玻璃。氧化钠与二氧化硅的分子比n为水玻璃的模数。二、水玻璃的硬化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，失水后

31、硬化，反应式如下 ： Na2O n SiO2 + CO2 + m H2O = Na2CO3 + n SiO2 n H2O二氧化碳少，上述过程很慢，将水玻璃加热或掺加适量促硬剂，如氟硅酸钠（ Na2SiF6）。氟硅酸钠也能提高水玻璃耐水性 。 三、水玻璃的性质 水玻璃能溶解于水。模数大，其粘度大，较易硬化。一般为23。常用的水玻璃模数为 2.62.8 。无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体。抗渗性、耐酸腐蚀性、耐热性好。四、水玻璃的用途1. 水玻璃与粒状高炉矿渣粉配制的砂浆，可作补缝材料。2. 涂料 水玻璃溶液喷涂在建筑材料表面，如天然石料、粘土砖、混凝土等，能提高材料的密实度、强度、耐水性和抗风

32、化能力。石膏制品不能用水玻璃溶液喷涂。钢筋阻锈。3.灌浆材料 水玻璃溶液与氯化钙溶液交替灌入土壤内，是加固建筑地基的一种灌浆材料。此外，水玻璃能加速水泥的凝结、硬化，可作为水泥的促凝剂。4.作防水剂 与多种矾配制5.耐酸、耐热制品 水玻璃是一种耐酸材料。用水玻璃、胶凝材料与耐酸骨料等可制成耐酸砂浆及耐酸混凝土; 水玻璃耐热性良好，能长期承受高温作用而强度不降低。用其作胶凝材料，与耐热骨料等可配制成耐热砂浆及耐热混凝土。第四章 水泥概念：具有拌水后的粘结性能，能在空气和水中硬化，将散粒和纤维材料胶结在一起形成强度的材料称为水泥。分类：水泥的种类按水硬性物质分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐水

33、泥，按用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。§5.1 通用水泥硅酸盐水泥，分为六大类型5.1.1硅酸盐水泥又称波特兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。分为 不掺入混合材的称为型硅酸盐水泥,代号P·加入不超过5混合材料的称为型硅酸盐水泥 ,代号P·规范：GB175-1999分为六个强度等级一、硅酸盐水泥的原料与生产硅酸盐水泥生产的原材料、主要工艺流程如下：生料按比例配合、磨细铁矿粉粘土石灰石磨细煅烧，1450水泥硅酸盐熟料石膏“两磨一烧”二、硅酸盐水泥的组成材料（一）硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥熟料由硅酸三钙

34、、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种矿物组成硅酸钙(包括硅酸三钙和硅酸二钙)约占70%以上，对硅酸盐水泥的性能具有重要影响。也是“ 硅酸盐水泥 ” 这一名称由来的原因。不同熟料矿物与水作用时表现的性能是不同：C3S水化速度快、水化热多，早期强度和最终强度高 强度的来源C2S水化速度慢、水化热少，早期强度低，最终强度高C3A水化速度最快、水化热最多，强度低，与C4AF同属“熔媒矿物”改变水泥熟料组成的相对含量，水泥的技术性能会随之变化。例如：提高硅酸三钙的含量，可以制得快硬高强的优质水泥 。（二）石膏在水泥生产过程中加入 适量石膏起缓凝作用。掺量3%-5%，过多导致水泥石膨胀性破坏。（水化硫铝酸

35、钙）（三）混合材料1、定义：在水泥生产时, 所掺入的天然或人工矿物材料, 称为混合材料 2、作用：（1）改善性质（2）增产，降水化热、降强度、降成本3、分类：混合材料按其是否可发生化学反应可分为活性混合材和非活性混合材料。非活性混合材料与水泥不能或很少反应生成水化物，在水泥中仅起填充作用。例如石英砂、粘土、石灰岩等。活性混合材料与水泥能生成具有胶凝性的水化物，它可改善水泥的某些性能, 提高水泥产量，降低水泥成本，扩大使用范围，还能充分利用工业废渣。这类混合材料常用的有粒化高炉矿渣、火山灰与粉煤灰等。主要成分为活性的氧化硅、氧化钙、三氧化二铝。窑灰是从水泥回窑窑尾废气中收集下的粉尘。窑灰的性能介

36、于非活性混合材料和活性混合材料之间 。三、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化 （一）水化 硅酸盐水泥遇水后，各熟料矿物与水发生化学反应, 这一过程称为水化，其反应式如下 ： 3( CaO·SiO2 )+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3 H2O (胶体) +3 Ca(OH)2 (晶体) 2( 2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体) 3 CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体） 4 CaO·Al

37、2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O (胶体) 石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶体。水化硫铝酸钙的存在，延缓了水泥的凝结时间。 （钙矾石） 综上所述，硅酸盐水泥水化反应后，生成的水化产物有胶体和晶体，其结构称为水泥凝胶体。水化产物水化硅酸钙、水化铁酸钙的胶体和水化铝酸钙、水化铁酸钙、水化硫铝酸钙、氢氧化钙的晶体，主要水化产物水化硅酸钙的胶体。（二）凝结与硬化 塑性失去，强度产生，洛赫尔三阶段理论来解释：1、加水至初凝：水化产物小，数量少，呈可塑状态。2、初凝至24h

38、：水化加快，水化物大量形成，各颗粒交错连接成网，水泥凝结。3、24h至水化结束：石膏耗尽，结构致密，强度提高。水泥的水化和硬化过程是连续的。水化是凝结硬化的前提, 而凝结硬化是水化的结果。凝结标志着水泥浆失去流动性而具有了塑性强度，硬化则表示水泥浆固化后的网状结构具有了机械强度 。 四、硅酸盐水泥的技术性质和技术标准（一）化学性质与标准1、氧化镁含量 水泥中氧化镁水化慢，生成物体积膨胀，含量不宜超过5.0% 。2、三氧化硫含量 水泥中三氧化硫（石膏掺入或含于原料中）的含量不得超过3.5% 。3、烧失量 锻烧不理想或受潮，型硅酸盐水泥3.0%，型硅酸盐水泥3.5% 。4、不溶物 残渣，影响粘结质

39、量（二）物理、力学性质1、 细度 硅酸盐水泥比表面积勃氏法测定值应大于300m2/kg ，细度是指水泥颗粒的粗细程度。颗粒愈细，表面积愈大，因而水化较迅速，凝结硬化快，早期强度高，但硬化后体积收缩大。而水泥颗粒过粗，不利于强度的发展 。2、标准稠度用水量 指将水泥净浆调制成标准稠度时所需的水量。标准稠度用水量是作为测定水泥的凝结时间和安定性等所用拌和水量的依据。测试结果具有可比性。各种水泥其值在 2331 % 之间 。采用试杆法测试，以试杆沉入净浆深度距底板6mm±1mm为水泥浆的用水量，旧标准试锥法。3、凝结时间（从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间） 硅

40、酸盐水泥初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h 。分为初凝和终凝。初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间 。 初凝不宜过早，以便有足够的时间完成混凝土和砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等施工操作；国家标准规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min。水泥的终凝不宜过迟，以使混凝土施工完毕后，尽快达到规定的强度，以利下一步施工的进行，国家标准规定硅酸盐水泥终凝时间390min。4、体积安定性危害：在硬化中产生不均匀的体积变化，使水泥石产生膨胀裂纹、疏松、崩溃，影响工程质量，甚至引起事故。原因

41、：过量的游离氧化镁和氧化钙或掺入过多的石膏所致。控制措施：（1）氧化镁和石膏由生产配料控制（2）氧化钙由炉温控制，不易控制，用试验检测。测试方法：沸煮法旧标准规定可用试饼法，也可用雷氏夹法。新标准规定用雷氏夹法：养护24±2h，30min±5min加热至沸，恒沸3h±5min，测张口张开小于5mm，合格规定：六种通用水泥中MgO的含量不大于5.0%，SO3的含量不大于3.5%（矿渣水泥4.0%），安定性试验合格，则为合格品，否则为废品。（GB/T13462001）5、强度和强度等级（标号）重要性：一项重要的技术指标。标准：GB/T176711999测试方法：水泥：

42、标砂：水=1：3：0.5制成160mm×40mm×40mm的试件，标准养护（20±1，湿度大于90%）测3d、28d的抗压和抗折强度注意问题：（1）任一强度不得低于标准规定，否则为不合格，降级使用。（2）等级中字母“R”代表早强型。（3）标准规定的是这一强度按一定保障率的低值。6、水化热 水泥在凝结硬化过程中放出的热量（化学热）称为水泥的水化热。水化放热对大体积混凝土会有内热外凉的温度裂缝产生, 是有害的，对建筑的冬期施工则是有利的 。废品与不合格品1.、废品 水泥中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合国家标准规定的均视为废品。 2、不合格品 水泥

43、出厂后，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合国家标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于规定时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产单位名称和出厂编号不全的也属于不合格品 。第五章 水泥§5.1 通用水泥 掺混合材料的硅酸盐水泥要求：1、增产降成本（普通水泥）2、改善某些方面的性质（水化热大、耐热差）措施：掺混合材料一、六种通用水泥的组成成份注意：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及复合水泥的替代材料的规定二、六种通用水泥的性质比较顶目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰质水泥粉煤灰水泥复合水泥主要性质区分1、早期、后期强度高2、耐腐蚀差3、水化热高4、抗碳化好

44、5、抗冻性好6、耐磨性好7、耐热性差1、早期强度稍低，后期强度高2、耐蚀性稍好3、水化热略小4、抗碳化好5、抗冻性好6、耐磨性较好7、耐热性稍好8、抗渗性好早期强度低，后期强度高早期强度较高1、对温度敏感，适于高温养护；2、耐蚀性好；3、水化热小；4、抗冻性差；5、抗碳化性较差1、泌水性大，抗渗性差2、耐热性较好3、干缩性较大1、保水性好、抗渗性好2、干缩大3、耐磨性差1、泌水性大（快），易产生失水裂纹，抗渗性差2、干缩小、抗裂性好3、耐磨性差1、干缩较大强度等级42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R，32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R，

45、32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R区分主因水化后Ca(OH)2多，抗蚀性差，但抗碳化能力强，反应快，高温易分解掺料只降标号，缓合性质二次反应，早期强度低，熟料少，水化热低，温度敏感性强，Ca(OH)2少，耐蚀好，抗碳化能力差加水量大，易泌水，有连通孔隙，吸附性差，用水量多，Ca(OH)2少有微细孔隙，用水量大吸附性差，粉煤灰比表面积小，用水量少用水量大三、六种通用水泥的适用范

46、围比较项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰质水泥粉煤灰水泥复合水泥应用优先使用早期强度要求的砼，有耐磨要求的砼，严寒地区反复受冻融作用的砼，抗碳化要求高的砼，掺混料砼水下砼、海港砼、大体积砼、耐腐蚀性要求的砼，高温下养护的砼高强度砼普通气候及干燥环境中的砼，有抗渗要求的砼，受干湿交替作用的砼有耐热要求的砼有抗渗要求的砼受载较晚的砼可以使用一般工程高强度砼，水下砼，高温养护砼，耐热砼普通气候环境中的砼抗冻性要求的砼，有耐磨要求的砼早期强度要求较高的砼不宜或不得使用大体积砼，耐腐蚀性要求高的砼早期强度要求较高的砼抗冻性要求高的砼，掺混料的砼，低温或冬季施工砼，抗碳化要求高的砼耐热砼、高温养护的砼抗

47、渗要求高的砼干燥环境中的砼，有耐磨要求的砼有抗渗要求的砼 水泥石的腐蚀与防止一、水泥石的腐蚀水泥石腐蚀的几种类型：1、软水腐蚀（溶出性腐蚀）含重碳酸盐少的水如雨水、雪水、冷凝水及部分江湖水。原因：氢氧化钙溶于水+流水作用（特别是压力水）+渗透性大的砼 氢氧化钙溶水，浓度下降 水化产物分解，溶出，破坏特点：发展慢。2、酸和酸性水腐蚀（酸性腐蚀）多为工业废水和地下水落石出中碳酸的腐蚀。原因：氢氧化钙+碳酸 碳酸钙+碳酸 碳酸氢钙（溶解）3、盐类腐蚀（多为镁盐和硫酸盐腐蚀）海水、地下水、式业废水等中常见原因：硫酸盐与氢氧化钙反应生成盐溶出，镁盐发生置换反应溶出。第一种反应是硫酸盐介质与水泥水化物中的

48、铝酸钙作用，生成硫铝酸钙，其结晶物含有31个结晶水，固相体积较反应前的物质体积增加227%。第二种反应是硫酸盐介质与水泥水化物中的氢氧化钙产生反应，生成石膏，固相体积较反应前的物质体积增加124%。特点：钙钒石（白色针状）膨胀破坏（水泥杆菌）；硫酸镁破坏是双重破坏作用，尤为严重。4、碱性腐蚀（强碱）原因：化学侵蚀（溶析，失胶结能力）和物理析晶作用（胀裂）5、糖、铵类、动物脂肪、石油产品也有腐蚀作用，很多因素共同作用。二、水泥石腐蚀的防止1、内因：氢氧化钙和水化铝酸钙、孔隙的存在。2、外因：液态腐蚀介质较固态更严重，较高温度、较快的流速、较高的压力、适宜的湿度及干湿交替等均可加速腐蚀过程。3、防

49、止措施：（1）根据腐蚀环境特点，合理选择水泥品种；（2）提高密实性；（3）设置保护层。 通用水泥的包装、标志和储运1、包装：袋装（质量要求）和散装：袋装水泥每袋净含量，且不少于标志质量的，随机抽取袋，总质量不得少于。其他包装形式由供需双方协商确定，但有关袋装质量要求必须符合上述原则。2、标志：袋装：名称、代号、净含量、等级、许可证编号、生产者、地址、出厂编号、执行标准号、生产日期和混料名称。（字体颜色）掺火山灰质混合材料的普通水泥还应标上“掺火山灰”字样。包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。散装：相同的标志卡片。3、储运中注意：（1）防潮；（2）防混合：水泥不得和石灰、石膏、化肥等粉状物混存同

50、一仓库内；（3）储存分类；（4）环境要求；（5）时间限制。4、受潮处理：受潮程度处理方法使用场合只有粉块，手捏可成粉压碎粉块通过试验，按实际强度使用部分结成硬块筛除硬块，压碎粉块通过试验，按实际强度使用于非重要部位或用于砂浆大部分结成硬块粉碎磨细不做为水泥，做为混料掺入砂浆（25%）水泥的验收基本内容：1、核对包装及标志是否相符2、校对出厂检验报告：7d强度、安定性、凝结时间，32d补28d强度。3、复检：重点部位使用的水泥或可疑、过期或保存不当水泥。4、仲裁检验：水泥交货时质量验收依据，分为抽取实物和水泥厂同编号水泥两种方式。§5 . 2 专用水泥定义：有专门用途的水泥，举例一、砌

51、筑水泥1、 定义、代号：强调和易性，代号为M2、 技术要求：（GB/T31831997）（1）细度 （2）凝结时间：初凝时间不早于60min（晚）（3）安定性：SO3含量不超过4.0%（多） （4）强度：175、225号（低）（5）流动性：灰砂比1：2.5，水灰比为0.45，流动度125mm。泌水率不得超过2%3、 特点和用途：（1）特点：利用工业废渣，降低成本；节约水泥。（2）用于工业与民用建筑的砌筑砂浆和内墙抹面砂浆，不用于钢筋混凝土。二、道路水泥1、定义：道路水泥是专用于水泥混凝土路面工程的专用特种水泥，它是由以硅酸钙为主要成分和多量的铁铝酸钙的道路水泥熟料，010%活性混合材料和适量石

52、膏组成，经磨细而制得的水硬性胶凝材料，为道路硅酸盐水泥（道路水泥）2、技术要求：（GB1369392）（1）化学性质：MgO含量不超过5.0% SO3含量不超过3.5% 烧失量不超过3.0% CaO含量旋窑不大于1%，立窑不大于1.8% 碱含量合格（Na2O+0.625K2O0.6% （2）矿物组成：C3A5% C4AF16%（3）物理和力学性质：细度 凝结时间（初凝时间不早于60min，终凝不迟于10 h）安定性 干缩性（28d干缩率不大于0.1%）耐磨性(磨损率不大于3.6kg/m2强度：425、525、625号3、特点和用途： （1）特点：用道路水泥配制的路面混凝土具有早强、高抗折强度、低抗折弹性模量、耐磨、低收缩、抗冻融、抗硫酸盐侵蚀等优良性能，能满足不同等级道路路面工程的技术要求。它适用于公路路面、城市及工矿企业道路路面、机场路面及码头、货场、广场等水泥混凝土面板工程，也可用于地面砖等面板制品的生产。道路水泥的应用与推广，对提高我国水泥混凝土路面的质量，延长水泥混凝土路面的使用寿命，促进国内水泥混凝土路面的技术进步，都具有现实与长远的技术经济意义，有着广阔的发展前景。（2）用于道路路面、机场道面、城市广场等（耐磨、耐用久、裂缝和磨耗少）。道路水泥也可用于其他建筑工程，且能取得优于通用水泥的使用效果。三、大坝