《建筑材料与检测》教学课件(全)

1、绪论学习要点：掌握建筑材料的定义与分类，建筑材料标准的分类及表示方法；了解建筑材料在建筑工程中的地位与作用，以及建筑材料的发展历史和发展方向。一、建筑材料的定义与分类广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成建筑物的材料，而且包括在建筑工程施工中的一些辅助性材料。 建筑工程 是指一般的工业与民用建筑的房屋建筑工程，以及与房屋建筑工程构造形式类似的构筑物。狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。构筑物建筑物一、建筑材料的定义与分类按化学成分分按使用功能分建筑材料非金属材料金属材料复合材料无机非金属材料有机非金属材料黑色金属有色金属建筑材料建筑结构材料墙体材料建筑功能材料如砖、砌块、

2、板材如钢筋、混凝土等如防水、装饰、绝热材料等二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用建筑材料是建筑业的物质基础。在建筑工程总投资中，建筑材料投资占60%以上。建筑艺术的发挥，建筑功能的实现，必须有品种多样质量良好的建筑材料。建筑材料的质量直接关系到建筑工程的质量。三、我国建材及建材工业的发展历史上传统建筑材料的应用建国以来建材及建材工业的发展改革开放以后建材工业的发展我国建材工业的现状及发展方向三、我国建材及建材工业的发展历史上我国建筑材料的应用 我国的建筑材料主要是天然石材、木材、砖、石灰等一些材料。古代劳动人民在建筑材料的生产和使用方面，取得了许多重大成就。例如：建成于公元前7世纪的万里长城；

3、福建泉州的洛阳桥；山西五台山木结构的佛光寺大殿；河北赵州桥。我国古代的建筑成就（选）万里长城福建泉州的洛阳桥建成于公元857年的木结构佛光寺大殿河北赵州桥三、我国建材及建材工业的发展建国以来建材及建材工业的发展 解放后，建材工业的发展随着国民经济的发展而迅猛发展。名 称解放前解放后备注水 泥100万4亿多钢 材几十万吨1000多万建筑陶瓷单一品种上千品种普通玻璃108万标箱1亿多标箱三、我国建材及建材工业的发展改革开放后建材工业的发展 改革开放后，我国建材工业更是得到突飞猛进的发展。在世界建材生产中占的比例大幅度地提高。特别是装饰材料的发展，更是日新月异，见下表。建筑材料的品种花色不断地增加。

4、三、我国建材及建材工业的发展建设具有中国特色的新技术结构，发展新技术、新工艺、新产品；建设高效益的新产业结构，产品的技术含量和档次进一步提高；建立新的现代化管理体制和制度；塑造一支适应现代化建设要求的新队伍。建筑材料向轻质、高强、多功能方向发展。合理利用工业废料生产建筑材料。四、建筑材料技术标准建筑材料的标准及其作用建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、生产，以确保产品质量，生产出合格的产品。建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使用质量合格的材料，使设计、施工标准化，以确保工程质量，加快施工进度，降低工程造价。供需双方，必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。建筑材料的技术标

5、准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等，分别由相应的标准化管理部门批准并颁布。四、建筑材料技术标准各级标准均有相应的代号，其表示方法由标准名称、标准代号、发布顺序号和发布年号组成。例如： 建筑用卵石、碎石GB/T 146852011标准名称：建筑用卵石、碎石标准代号：GB推荐标准：T发布顺序号：14685发布年号：2011年四、建筑材料技术标准各级标准的相应代号 标准级别标 准 代 号 及 名 称国家标准GB国家标准；GB/T推荐国家标准行业标准（部分）JGJ建设部行业标准；JC国家建材局行业标准；JT交通部行业标准；YB冶金部行业标准；SD水电部行业标准；LY林业部行业标准地方标准D

6、B地方标准企业标准QB企业标准五、本课程的作用、内容和学习方法本课程的作用 建筑材料科学与工程，本身是一门科学技术。对于建筑类高等职业学校的各相关专业，建筑材料课程是学好其它专业课的基础。因此，她它是一门必修的专业技术基础课。本课程的内容本课程主要讲述建筑工程中常用建筑材料的原材料及生产工艺、品种与规格、主要技术性质、质量标准、检验方法、应用和保管等基本知识。掌握建筑材料的性能和应用，是学习本课程的重点。必须懂得如何选择和使用建筑材料。五、本课程的作用、内容和学习方法本课程的学习方法坚持理论联系实际的学习方法。认真作好试验和填写试验报告。抓住“一条主线”的学习方法。认真完成作业和搞好课后复习。

7、四川建筑职业技术学院材料教研室第一章 材料的基本性质学习要点：掌握材料三个方面的主要物理性质1、与质量有关的性质：四种密度、孔隙率和密实度、填充率和空隙率；、与水有关的物理性质：亲水性与憎水性、吸湿性与吸水性、耐水性、抗渗性、抗冻性、与热有关的物理性质：导热性、热容量。掌握材料的力学性质： 强度；并会计算材料的各种强度指标；了解其它力学性质： 弹性和塑性、脆性和韧性、硬度和耐磨性；了解材料的耐久性能。一、材料与质量有关的性质材料的体积构成 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。一、材料与质量有关的性质绝对密实体积 干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部

8、固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以表示。 一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。表观体积 对于比较密实、孔隙较少的散粒状材料，不必磨细，直接用排开液体的方法测定的体积。一般以 表示。 材料的自然体积 材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙和水分）。一般以V0 表示。 形状规则的材料可根据其尺寸计算其体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其体积。材料的堆积体积 粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以 表示。一、材料与质量有关的性质（一）材料的密度 1、

9、实际密度 指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算： 式中：实际密度，g/cm3 或 kg/m3； m材料的质量，g 或 kg； V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。2、表观密度 材料单位表观体积的质量。按下式计算：式中： 体积密度， g/cm3 或 kg/m3； m材料的质量，g 或 kg； 材料的自然体积，cm3 或 m3。（一）材料的密度（一）材料的密度 表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。 因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积（一）材料的密

10、度砂表观密度s的测定（kg/m3）式中：m0砂试样的烘干质量，g；m0300g； m1砂试样、水及容量瓶总质量，g; m2水及容量瓶总质量，g。测定瓶+砂+水的质量m1测定瓶+水的质量m23、体积密度 体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算： 式中：0材料的体积密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的质量，g 或 kg； V0材料的自然体积，cm3 或 m3。（一）材料的密度4、堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算： 式中：0材料的堆积密度, g/cm3 或 kg/m3； m 材料的质量，g 或 kg； 材料的堆积体积，cm3 或

11、 m3。（一）材料的密度（一）材料的密度砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积（一）材料的密度几种密度的比较比较项目实际密度表观密度体积密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算（二） 材料的密实度 密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下： 式中：密度； 0材料的表观密度。 对于绝对密实材料， 因 0 = ，故密实度D =1 或100%。对于大多数土木工程材料， 因 0 ，故密实度D 1 或 D 100%。 材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率P按下

12、式计算：式中：V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3； V0材料的表观体积，cm3 或 m3； 0材料的表观密度, g/cm3 或 kg/m3； 密度, g/cm3 或 kg/m3。 （三）孔隙率（四）空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆积体积中, 颗粒之间的空隙体积所占的比例。空隙率 按下式计算： 式中：0材料的体积密度； 材料的堆积密度。 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。 孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作 用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式二、材料与水有关的性质1、材料的亲水性

13、与憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。 具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。（）亲水性材料（）憎水性材料二、材料与水有关的性质2、材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。 吸水性的大小以吸水率来表示。（1） 质量吸水率 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，并以m 表示。质量吸水率m 的计算公式为：式中： mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； m

14、g材料在干燥状态下的质量（g或kg）。（2） 体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：式中: mb材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）； mg材料在干燥状态下的质量（g或kg） V0材料在自然状态下的体积，（cm3 或 m3）；w水的密度,（g/cm3 或 kg/m3）， 常温下取 w =1.0 g/cm3。二、材料与水有关的性质二、材料与水有关的性质（3）影响材料吸水性的因素 材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过材料的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸

15、水率就愈大。二、材料与水有关的性质3、材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率h表示，其计算公式为：式中：ms材料吸湿状态下的质量（g或kg）mg材料在干燥状态下的质量（g或kg）。 当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。二、材料与水有关的性质吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率4、材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显

16、著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数Kp表示：式中：Kp 材料的软化系数； fb材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）； fg 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。二、材料与水有关的性质二、材料与水有关的性质软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将Kp0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较

17、轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75 。 二、材料与水有关的性质5、抗冻性抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融

18、循环。二、材料与水有关的性质影响抗冻性的因素1.材料的密实度（孔隙率） 密实度越高则其抗冻性越好。2.材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。3.材料的强度 强度越高则其抗冻性越好。4.材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。5.材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越差。二、材料与水有关的性质6、材料的抗渗性 抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示。（1）渗透系数 材料的渗透系数K可通过下式计算:式中：K渗透系数,（cm / h）;Q渗水量， （cm3 ）； A渗水面积,（cm2 ）； H材料两侧的水压差，（cm）；d试件厚度 （cm）；t渗水时间 （h）

19、。材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。二、材料与水有关的性质（2） 抗渗等级 材料的抗渗等级是指用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、P10等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水压而不渗透。（3）影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料； 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征 具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。三、材料的热工性质1、导热性 当材料两面存在温度差时，热量

20、通过建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数表示： 式中：导热系数，W/（mK）； Q传导的热量，J； d材料厚度，m； F热传导面积，m2； Z热传导时间，h；（t2t1）材料两面温度差，K。 物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1 m2 ）的热量。三、材料的热工性质（1）材料的导热系数越大，材料的导热性能越好，保温性能越差；（2）材料的导热系数0.25 W/（mK），称为保温绝热材料；（3）导热系数的影响因素： 1）材料的组成 金属非金属；无机材料有机材料； 晶体玻璃体 2）材料的孔隙状况 材料的孔隙率高，闭口气孔多，导热系

21、数越小 3）环境湿度 湿度大，材料含水率高，导热系数增大，故保温材料宜在干燥状态下使用。2、热容量和比热 材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所示：式中：C材料的比热，J/（gK）；Q材料吸收或放出的热量(热容量)； m材料质量，g；（t2 t1）材料受热或冷却前后的温差，K。三、材料的热工性质三、材料的热工性质（1）比热容C越大，材料的热容量越大，温度升高或降低1K 所需热量越多；（2）材料的热容量大小一般以CXM表示，故在建筑工程中通过增大墙体体积达到稳定建筑物温度的目的，但要兼顾成本控制。三、材料的热工性质3、热阻和传热系数

22、 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为： / 式中： R材料层热阻，（m2K）/W； d材料层厚度，m； 材料的导热系数，W/（mK）。 热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围护结构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。三、材料的热工性质4、材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数表示。 L =（t2 t1） L式中：L线膨胀或线收缩量 ，mm 或 cm；（t2t1）材料前后的温度差，K； 材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K； L材料原来的长度，mm或m。 材料的线膨胀系数与材

23、料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。四、材料的力学性质1、材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。抗压抗拉抗剪抗弯四、材料的力学性质抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算：式中：f材料强度， MPa； Fmax材料破坏时的最大荷载，N； A试件受力面积，mm2。抗弯强度的计算： 中间作用一集中荷载，对矩形截面试件，则其抗弯强度用下式计算：式中：fw材料的抗弯强度， MPa； Fmax材料受弯破坏时的最大荷载，N； A试件受力面积，mm2； L 、b 、 h 两支点的间距，试件横截面的宽及高

24、， mm。-四、材料的力学性质2、弹性和塑性（1）弹性 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）。 （2）塑性 材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并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）。四、材料的力学性质3、脆性和韧性（1）脆性 材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在

25、工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。四、材料的力学性质 (2)韧性 在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大的能量，产生一定的变形而不致破坏的性能。 如：钢材、木材等 四、材料的力学性质4、硬度和耐磨性（1）硬度材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，回弹法和压入法测定材料的硬度。刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。（2）耐磨性 耐磨性是

26、材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：式中：G 材料的磨耗率， （g/cm2）； m1材料磨损前的质量，（g）； m2材料磨损后的质量，（g）； A材料试件的受磨面积 （cm2）。四、材料的力学性质五、材料的耐久性材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。五、材料的耐久性物理作用：干湿变化、温度变化及冻融变化等。化学作用：包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有

27、害气体对材料的侵蚀作用。机械作用：包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用：包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。四川建筑职业技术学院材料教研室第二章气硬性胶凝材料学习要点:掌握建筑胶凝材料的定义及分类；掌握气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别；掌握主要气硬性胶凝材料石灰、石膏的主要品种及其特点和应用。胶凝材料的定义和分类胶凝材料的定义 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。胶凝材料的分类如沥青、聚合物等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如：石灰、石膏、水玻璃等通称为“

28、水 泥”无机胶凝材料气硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。水硬性胶凝材料 加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。通称为“水泥”。1 石 灰一、石灰的生产原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。 CaCO3 = CaO + CO2MgCO3= MgO + CO2900700生石灰一、石灰的生产正火石灰： 煅烧温度或煅烧时间

29、适宜而生成；结晶细小，水化活性高。欠火石灰： 煅烧温度过低或煅烧时间过短而生成；欠火石灰中CaO含量低，会降低石灰的质量等级和利用率；过火石灰： 煅烧温度过高或煅烧时间过长而生成；过火石灰结构密实，熟化极其缓慢，当这种未充分熟化的石灰抹灰后，会吸受空气中大量水蒸汽，继续熟化，体积膨胀，致使墙面砂浆隆起、开裂，严重影响工程质量。 二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种生石灰的熟化熟化过程 生石灰+水 熟石灰熟化过程特点放出大量的热；体积膨胀1.53.5倍。 MgO + H2O = Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种熟化方式淋灰

30、法：熟石灰粉 0.5m高生石灰 60-80 再堆放 再淋 熟石灰化灰法：石灰膏 化灰坑 生石灰+2.5-3倍水 石灰乳浆体 移去多余水 石灰膏陈伏： 生产石灰膏时，为消除其中过火石灰在使用中的危害作用，石灰膏应在储灰坑中存放半个月后方可使用，且在存放期间，石灰浆表面应保留一层水以隔绝空气，防止石灰膏碳化。二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种石灰的硬化Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度。Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。石灰的品种按石灰中的氧化镁含量的高低分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

31、。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO5%MgO5%三、石灰的技术性质石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。石灰的特性1.可塑性好，保水性好；2.生石灰吸湿性强；3.凝结硬化慢、强度低 ；4.硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差 。四、石灰的应用配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。五、石灰的储存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”。不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建

32、筑物产生的危害。2 石 膏一、石膏胶凝材料的生产 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。 在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：二水石膏CaSO42H2OCaSO40.5H2OCaSO40.5H2OCaSO4 CaSO4 CaSO4 107170加热、脱水125 0.13MPa蒸压锅170360加热、脱水400750800型建筑石膏型高强石膏可溶性石膏不溶性石膏高温煅烧石膏在常温下不存在在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品。二、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下： CaSO40.5H2O

33、 + 1.5 H2O = CaSO42H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下：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。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。建筑石膏+水浆 体凝 结硬 化三、建筑石膏的等级建筑石膏的质量等级 建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。具体指标见下表：技术指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余）5.010.015.0凝结时间初凝不早

34、于6min，终凝不迟于30min四、建筑石膏的技术性质凝结硬化快；凝结时体积产生微膨胀；孔隙率大，热导率小；表观密度小，强度较低；吸湿性强，耐水性差；具有较好的防火性能。五、建筑石膏的应用室内抹灰与粉刷生产建筑石膏制品生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中3 水玻璃一、水玻璃的硬化和性质 水玻璃又称泡花碱，是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成。是一种能够溶解于水的硅酸盐材料。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，具体反应式如下： Na2OnSiO2+ CO2+mH2ONa2CO3 + nSiO2mH20 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%15%的促硬剂氟

35、硅酸钠。水玻璃的性质 1.粘结力强 2.耐酸性好 3. 耐热性好二、水玻璃的应用涂刷或浸渍材料；加固地基；修补裂缝、堵漏；配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热砂浆和耐热混凝土。四川建筑职业技术学院材料教研室第三章水泥学习要点:了解水泥的特点与分类情况；掌握通用水泥的主要基本知识：硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成及其特点、水泥主要的技术性质、国家标准对通用水泥的具体要求、通用水泥的储存及验收；理解水泥的凝结硬化过程；认识水泥石的结构情况。水泥的特点和适用范围水泥的特点水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构

36、的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。水泥的分类按性能和用途分水 泥通用水泥专用水泥特性水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥石灰石硅酸盐水泥如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等水泥的分类按主要水硬性物质分水泥种类主要水硬性物质主 要 品 种硅酸盐水泥硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥铝酸盐水泥铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸

37、盐水泥等铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥活性二氧化硅活性氧化铝石灰火山灰水泥、石膏矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等1 硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺硅酸盐水泥的概念由硅酸盐水泥熟料，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。硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料 1、石灰质原料 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩等。 2、粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其

38、次为Al2O3和少量Fe2O3。 3、铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。 石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂、普通高炉矿渣等）。硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺石灰石粘 土铁矿粉生 料石 膏硅酸盐水泥混合材料熟 料按比例混合磨细13501450煅烧磨细二、熟料的矿物组成及其特性熟料的矿物组成水泥熟料矿物硅酸二钙铁铝酸四钙游离氧化钙和氧化镁铝酸三钙硅酸三钙碱类

39、及杂质2CaOSiO2，C2S4CaOAl2O3Fe2O3，C4AFfCaO和fMgO3CaOAl2O3，C3A3CaOSiO2，C3S化学式及简写二、熟料的矿物组成及其特性水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应，其特点见上表。矿物名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙含量范围（质量）376715307151018水化反应速度快慢最快快强 度高早期低，后期高低低（含量多时对抗折强度有利）水 化 热较高低最高中三、硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结硬化的概念凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程；硬化：水泥石强度逐渐发展

40、的过程称为硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。三、硅酸盐水泥的凝结和硬化凝结的两个阶段：初凝： 水泥熟料水化反应自由水减少，固体颗粒增加颗粒间距减小，形成连续骨架水泥浆初步失去塑性。终凝： 水泥水化反应持续进行固体颗粒相互共晶，完全形成连续骨架水泥浆完全失去塑性。三、硅酸盐水泥的凝结和硬化熟料矿物的水化反应硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O = 3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O = 3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 铝酸三钙3CaO

41、Al2O3H2O = 3CaOAl2O36H2O (水化反应非常迅速)3CaOAl2O36H2O3（CaSO42H2O）19H2O = 3CaOAl2O33CaSO431H2O 石膏与3CaOAl2O36H2O反应生成难溶于水的3CaOAl2O33CaSO431H2O 覆盖于3CaOAl2O36H2O周围,阻止其继续水化反应，因而延缓了水泥的凝结时间。铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O = 3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O三、硅酸盐水泥的凝结和硬化水化反应产物：凝胶体：3CaO2SiO23H2O（水化硅酸钙）、 CaOFe2O3H2O（水化铁酸一钙）晶体： Ca（O

42、H）2 （氢氧化钙） 、 3CaOAl2O36H2O（水化铝酸三钙）、3CaOAl2O33CaSO431H2O（钙钒石）。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化熟料矿物的水化反应过程水化初期 熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。 水化中期 以水化硅酸钙（CSH）和氢氧化钙的快速形成为特征。水化后期 由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间的空隙不断减小，网

43、状结构不断加强，结构逐渐紧密。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒水泥石的结构1、水泥石主要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化的水泥颗粒等组成，存在固相、液相和气相。因此硬化后的水泥石是一种多相多孔体系。 2、水泥石的结构（水化产物的种类及相对含量、孔的结构）对其性能影响最大。 三、硅酸盐水泥的凝结和硬化影响水泥凝结硬化的因素矿物组成；水泥的细度；养护温度与湿度；加水量。四、硅酸盐水泥的主要技术性质（一）细度1、概念：细度是指水泥颗粒的粗细程度。2、细度对水泥性

44、能的影响：（1）颗粒粗：水泥接近惰性，水化反应不易发生；（2）颗粒细：易发生水化反应，强度高，但水泥易受潮，制品收缩大，另外降低粉磨效率，增加能耗水泥颗粒的粗细。 四、硅酸盐水泥的主要技术性质3、水泥细度检测方法（1）硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥：比表面积法 ， 用比表面积表示；（2）通用水泥其它四个品种：筛分析法：手工干筛法；负压筛法（仲裁标准）；水筛法用80m方孔筛筛余量表示 。四、硅酸盐水泥的主要技术性质4、水泥细度标准（1）硅酸盐水泥：比表面积300m2/kg,（2）通用水泥其它五个品种：80m方孔筛筛余量10%四、硅酸盐水泥的主要技术性质5、手工干筛法检测水泥细度方法（1）取样烘烤：随

45、机抽取适量水泥试样在105110烘箱中烘至恒重，在干燥器内冷却至室温；（2）称样：在烘干的试样中称量50g待测试样，精确到0.05g；（3）筛分：采用80m方孔筛进行筛分，并称量筛余量M；（4）结果计算：=M/50 x100%四、硅酸盐水泥的主要技术性质（二）凝结时间1、定义：凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间： 指从水泥加水调成水泥浆至水泥浆开始失 去可塑性所需的时间。水泥初凝时间不宜 过早，确保施工和易性。 终凝时间： 指从水泥加水调成水泥浆至水泥浆完全失去可塑性所需的时间。终凝时间不宜过迟，确保产生强度，便于脱模。 四、硅酸盐水泥的主要技术性质2、标准规定：初凝时间： 通用水泥六个品

46、种均不早于45min 终凝时间 ： 硅酸盐水泥不迟于390min 通用水泥其它五个品种不迟于10h四、硅酸盐水泥的主要技术性质3、测定方法按标准稠度用水量制备水泥净浆并养护；初凝时间测定：试针沉入净浆并距底板41mm时所需时间；终凝时间测定：试针沉入净浆并距净浆表面不超过0.5mm时所需时间。四、硅酸盐水泥的主要技术性质（三）体积安定性1、定义： 体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。 2、水泥安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙（fCaO）；熟料中含有过量的游离氧化镁（fMgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。四、硅酸盐水泥的主

47、要技术性质3、国家标准GB1752007规定：游离CaO含量：检验体积安定性用沸煮法检验必须合格；游离MgO含量：化学分析 MgO5.0%；压蒸法检验合格则MgO6.0%；石膏掺入量:化学分析SO33.5%。4、体积安定性不良的水泥为废品,严禁用于工程中。 四、硅酸盐水泥的主要技术性质5、体积安定性测定方法： 沸煮法： 饼法；雷氏夹法(仲裁)四、硅酸盐水泥的主要技术性质饼法测定步骤：制备净浆：水泥400g+标准稠度用水量；制备试饼：直径7080mm，中心厚度10mm，边缘渐薄，表面光滑；试饼养护：温度201，相对湿度90%以上，养护时间242 h；试饼检验：试饼表面应无裂纹、扭曲等缺陷；体积安

48、定性检验（沸煮）：在305 min内加热煮沸并恒沸3 h5min；体积安定性判定：试饼目测无裂纹，直尺检查无弯曲，体积安定性合格；若两个试饼结果有矛盾，则体积安定性不合格。四、硅酸盐水泥的主要技术性质雷氏夹法测定步骤：制备净浆：水泥400g+标准稠度用水量；装模：将净浆装满雷氏夹试模，插捣，抹平，盖上涂油玻板；养护：温度201，相对湿度90%以上，养护时间242 h；试样测量：测量试件指针尖端间距A，精确到0.5 mm；体积安定性检验（沸煮）：在305 min内加热煮沸并恒沸3 h5min；体积安定性判定：测量指针尖端间距C，两个试件C-A的平均值5 mm，体积安定性合格；两个试件C-A值相差

49、超过4 mm，不合格。四、硅酸盐水泥的主要技术性质（四）强度及强度等级1、胶砂强度 国家标准规定，水泥和标准砂按1：3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成40mm40mm160mm的标准试件，在标准条件（1d温度为201，相对湿度90以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入201的水中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。四、硅酸盐水泥的主要技术性质2、强度检验（1）标准配比： 水泥：中国ISO标准砂：水=1：3：0.5 一般一副条模即三个试件应称量水泥：4502 g；中国ISO标准砂：1350

50、5g；水：2251 g；先加水，再加水泥制备水泥净浆，最后加入标准砂搅拌成水泥胶砂浆体；（2）标准试件： 40 mm 40 mm 160 mm将制备好的水泥胶砂浆体装入标准试模并振动密实。 四、硅酸盐水泥的主要技术性质（3）标准养护养护箱：温度201，相对湿度 90%，养护时间242 h 水箱：温度201（4）标准龄期 3天、28天（5）标准试验方法A、抗折强度检验： 加荷速度5010N/S 计算公式：fW = 3FL/2bh2 L=100 mm b、h=40mm单位：MPa或N/mm2结果值：以一组三个棱柱体抗折强度的平均值作为试验结果，当强度值与平均值之差超过平均值10%时应剔除，以其余两

51、个数值平均值作为试验结果。若两个试件的测定结果均超过平均值的10%时，应重新做试验。四、硅酸盐水泥的主要技术性质B、 抗压强度检验 1、加荷速度5010N/S 2、计算公式：f=F/A A=4040mm 2 3、单位：MPa或N/mm24、结果：以一组三个棱柱体上得到的六个半块试件抗压强度的算术平均值作为结果，若六个检测值中有一个与平均值之差超过平均值的10%就应剔除，以剩下五个的算术平均值作为结果，若五个检测值中还有超过它们平均值的10%，则试验无效。四、硅酸盐水泥的主要技术性质3、强度等级根据水泥3d和28d龄期的抗压、抗折强度划分强度等级，并按3d龄期的抗压、抗折强度分为普通型和早强型

52、硅酸盐水泥：42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R 普通水泥： 42.5 42.5R 52.5 52.5R 其它四个品种：32.5 32.5R 42.5 42.5R 52.5 52.5RR代表早强型。（ 3d龄期的抗压、抗折强度高）强度等级抗压强度，MPa抗折强度，MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0硅酸盐水泥的强度等级注：R型为早强型，主要是3d强度较高。四

53、、硅酸盐水泥的主要技术性质(五)标准稠度用水量 1、标准稠度的概念(标准法、代用法)标准法：按规定方法拌制的水泥净浆用维卡仪测定标准试杆沉入净浆并距底板61mm时的稠度。代用法：按规定方法拌制的水泥净浆用水泥标准稠度仪测定标准试杆沉入净浆282mm时的稠度。2、标准稠度用水量： 水泥净浆达到标准稠度时的用水量，即水与水泥质量之比。四、硅酸盐水泥的主要技术性质3、影响因素：水泥细度与矿物组成4、标准稠度用水量测定方法 标准法 代用法 （1）调整用水量法（2）固定用水量法四、硅酸盐水泥的主要技术性质5、代用法测定标准稠度用水量的方法调整用水量法（1）制备净浆（2）净浆装模（3）测定试杆沉入深度 （

54、4）计算标准稠度用水量 P=W/500 X100%四、硅酸盐水泥的主要技术性质固定用水量法（1）制备净浆：水泥500g，水142.5ml；（2）测定步骤同上；（3）用水量计算：P=33.4-0.185S S为试杆下沉深度,且S13mm 四、硅酸盐水泥的主要技术性质(六)密度、堆积密度和各成分含量技术性质质 量 标 准密度，kg/m331003200堆积密度，kg/m313001600不溶物型：不溶物不得超过0.75；型：不溶物不得超过1.50烧失量型：烧失量不得大于3.0；型：烧失量不得大于3.5氧化镁水泥中氧化镁含量不宜超过5.0。如果水泥经压蒸法检验安定性合格，则水泥中氧化镁含量可放宽至6

55、.0三氧化硫3.5碱含量水泥中碱含量按Na2O0.658K2O计算值来表示。若使用活性集料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60或由供需双方商定注：表中百分数均为质量百分数。四、硅酸盐水泥的主要技术性质(七)水化热1、定义： 指水泥水化过程中的放热量。2、原因： 水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙的水化热较低。因此要降低水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量。3、作用： 利于一般建筑工程冬期施工； 对大体积混凝土工程有影响。对于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。 五、水泥石的腐

56、蚀及防止（一）腐蚀原因1、水泥石中含有Ca（OH）2和水化铝酸钙晶体；2、水泥石结构不密实。（二）水泥石腐蚀的方式1、软水侵蚀（溶出性侵蚀）2、酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）3、硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）4、强碱腐蚀五、水泥石的腐蚀及防止（三）水泥石腐蚀机理：1、淡水腐蚀（溶解腐蚀）因水泥石中有Ca（OH）2，于流动的水中被水冲走而石块突出来的现象。2、酸类腐蚀（生成物易溶于水或体积膨胀）酸的产生：工业废气、工业污水、SO3等生成水（溶解）或CaSO4.2H2O（体积膨胀）五、水泥石的腐蚀及防止3、盐类腐蚀（膨胀腐蚀）硫酸盐及氯盐2H2O+Ca(OH)2+NaSO4=CaSO4.2H2O3CaO

57、.Al2O3.6H2O+ CaSO4.2H2O+19 H2O =3CaO Al2O3.3 CaSO4.31H2O 3CaO Al2O3.3 CaSO4.31H2O在工程上称为水泥杆菌，危害最大。3CaO.Al2O3.6H2O+ CaCl2+4H2O=3CaO Al2O3. CaCl2.10H2O镁盐MgSO4+ Ca(OH)2+2H2O= CaSO4.2H2O+Mg(OH) 2Mg Cl2+ Ca(OH) 2= Ca Cl2+Mg(OH) 2Mg(OH) 2松软且无粘接力五、水泥石的腐蚀及防止4、强碱腐蚀 3CaO.Al2O3.6H2O+6 NaOH=3Na2O. Al2O3+ 3Ca(OH)

58、 23Na2O. Al2O3+2H2O+CO2= Na2 CO3结晶膨胀，蔬松、开裂。（四）防止水泥石腐蚀的措施1、根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。2、提高混凝土的密实度。3、在水泥石结构的表面设置保护层。六、硅酸盐水泥的特性及应用1、凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。2、抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。3、碱度高、抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度高且不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于钢筋混凝土工程及空气中二氧化碳浓度高的环境。4、耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。5、耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。6

59、、水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。7、耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。2 掺混合材料的硅酸盐水泥混合材料及其分类混合材料 : 为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时掺入的天然或人工矿物质材料。活性混合材料 具有潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潜在水硬性和火山灰特性的混合材料。 1、粒化高炉矿渣； 2、粉煤灰； 3、火山灰质混合材料非活性混合材料 不具有潜在水硬性或活性指标不能达到规定要求的混合材料。 1、磨细石灰石粉； 2、磨细石英砂； 3、普通高炉矿渣。 混合材料及其分类作用：改善水泥性能；扩大水泥强度等级；降低水化热

60、；增加产量，降低成本。作用机理第一步：水泥熟料水化，生成Ca(OH)2和其它水化产物；第二步：Ca(OH)2和石膏共同作为激发剂，激发活性混合材料的活性，Al2O3、SiO2与Ca(OH)2、水化铝酸钙和石膏反应生成水化硅酸钙、水化铝酸钙，促使后期强度增加。一、普通硅酸盐水泥（代号PO）定义硅酸盐水泥熟料620的混合材料适量石膏技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）相同点 MgO含量、SO3含量、细度、初凝时间、安定性的技术要求相同。不同点终凝时间：不迟于10h；烧失量：不得大于5.0%；体积密度：3.03.15g/cm3堆积密度：10001600 kg/cm3不溶物：不作规定强度等级： 42.5、