建筑材料课件

建筑材料

于海霞主讲1第三章气硬性胶凝材料

概述胶凝材料（结合料）——经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。2

无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂）

按凝结硬化条件分类

气硬性胶凝材料——只在空气中硬化

（石灰、石膏）

水硬性胶凝材料——空气、水中皆可硬化（水泥）

33.1石灰

3.1.1石灰的生产

1.原料

——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)

富含CaCO3

部分MgCO34

2.煅烧块状生石灰的特点：正火石灰：质优、色白、结构疏松。欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）

块状生石灰10056445注意过火石灰可以使用，但应陈伏半个月工程实例在放置不久的新建房内墙壁抹灰层中，表面出现“鼓泡”或“开裂”现象，试分析原因。6

3.1.2石灰分类2.石灰的存在形式

块状生石灰——煅烧直接获得生石灰粉——块状生石灰磨细

熟石灰粉——生石灰+适量水石灰膏/乳——生石灰+过量水钙质石灰（MgO≤5％）镁质石灰（MgO>5％）1.按MgO含量分类CaOCa(OH)273.1.3石灰的熟化与硬化

1.石灰的熟化（消化）

CaO+H2O——Ca(OH)2+Q（64.9KJ）注意：

熟化安全措施：分层熟化8

2.硬化

1）干燥硬化：石灰浆体中的水分蒸发，使氢氧化钙达到饱和，从溶液中析出晶体，同时干燥使浆体紧缩而产生强度。2）碳化硬化：

Ca（OH）2＋CO2＋nH2O——CaCO3+(n+1)H2O

碳化强度9石灰的生产、熟化、硬化小结过火石灰存在,陈伏半个月左右

——常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂熟化为石灰膏/乳的注意点

——水层隔绝空气，避免发生碳化熟化安全

——分层熟化，热量较快散失103.1.4石灰的的技术要求求根据我国建建材行业标标准JC/T479-92《建筑生石灰灰》与JC/T480-92《建筑生石灰灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰灰粉》的规定，按照技术术指标分为为优等品、、一等品、、合格品三三个等级。。生石灰、生生石灰粉及及消石灰的的技术指标标见表3.1、3.2。建筑工程中中所使用的的石灰通常常分为三个个品种：建建筑生石灰灰、建筑生石灰灰粉和建筑筑消石灰粉粉。11表3.1生生石石灰的技术术标准项目钙质生石灰

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/%≮908580858075

C02含量/%≯

5796810未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）/%≯5101551015产浆量/L·kg-1≮

2.82.32.02.82.32.012表3.2生生石石灰粉的技技术标准项目钙质生石灰

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/%≮858075807570

C02含量/%≯

791181012细度0.90mm筛筛余/%≯0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余/%≯7.012.018.07.012.018.013工程实例某工地要使使用一种生生石灰粉，，现取试样样，应如何何判该石灰的品品质？1.检测石灰中中CaO和MgO的含量,二二氧化碳的的含量,细细度。2.根据MgO含量，判定定该石灰的的类别(属属钙质/镁镁质石灰)3.根据表3.1判定该该石灰的等等级。143.1.5石灰的的应用1.石灰乳乳、涂涂料2.砂浆、、石灰砂浆浆、石灰水水泥混合砂砂浆3.石灰土土和三合土土石灰＋粘土土——石石灰土(灰土)：用于道路的的底基层、、基层拌和按比例5%～12%石灰＋粘土土＋砂（炉炉渣/石膏膏）——三三合土：应用历史悠悠久主要用于建建筑物的地地基、基础础，也用于于道路的基基层、垫层层15第三章气气硬性胶胶凝材料3.2石石膏石膏——CaSO4为主要成分分。分为建筑石石膏和高强强度石膏两两种。石膏的存在在形式天然二水石石膏化工石膏天然无水石石膏建筑石膏高强石膏CaSO4·H2OCaSO4·H2O与CaSO4混合废渣CaSO4·H2O，硬β-CaSO4·1/2H2Oα-CaSO4·1/2H2O163.2.1建建筑石膏膏的水化化特点：极极快,全全过程约约7～12min。。3.2.2建建筑石膏膏的凝结结硬化自由水水水化和蒸蒸发，石石膏浆体体可塑性性减小，，浆体变变稠———凝结晶体逐渐渐长大，，浆体产产生强度度，直到到干燥———硬化173.2.3建建筑石膏膏的技术术性质和和要求1.技术性质质密度和堆堆积密度度小，属属轻质材材料凝结硬化化快凝结硬化化时体积积略膨胀胀硬化后孔孔隙率高高防火性能能好耐水性和和耐冻性性差182.技术要求求等级2h强度细度0.2mm方孔筛筛余/%≯凝结时间/min抗压抗折初凝终凝优等品4.92.55.0≮6≯30一等品3.92.110.0合格品2.91.815.0193.2.4建建筑石膏膏的应用用制备石膏膏砂浆和和粉刷石石膏——石膏膏表面坚坚硬、光光滑细腻腻、不起起灰，便便于再装装饰，常用于室室内高级级抹灰和和粉刷。。石膏板及及装饰件件——石膏膏板质轻轻、保温温隔热、、吸声防防火、尺尺寸稳定定、便于于施工，，广泛用于于高层建建筑和大大跨度建建筑隔墙墙。常用制品品：纸面面石膏板板、纤维维石膏板板、空心心石膏板板、穿孔孔石膏板、、装饰石石膏板、、石膏角角线等装装饰件。。20第三章气气硬硬性胶凝凝材料3.3水水硬硬性胶凝凝材料水泥——即能能在水中中凝结，，又能在在空气中中凝结的胶胶凝材料料。213.3.1水水泥分分类硅酸盐水水泥铝酸盐水水泥硫酸盐水水泥铁铝酸盐盐水泥(2)按按性能能和用途途分类通用水泥泥专用水泥泥特性水泥泥⑴按按化学成成分∆∆223.3.2硅硅酸盐盐水泥1.硅硅酸盐水水泥的生生产工艺艺概述2.硅硅酸盐水水泥的组组成材料料3.硅硅酸盐水水泥的水水化和硬硬化4.硅硅酸盐水水泥的技技术性质质5.硅硅酸盐水水泥的技技术标准准6.硅硅酸盐水水泥石的的腐蚀与与防止▲▲▲231.硅硅酸盐水水泥的生生产工艺艺概述（1）生生产工艺艺两磨一烧烧——生料料制备、、熟料煅煅烧和水水泥粉磨磨三个过过程（2）生生产原料料石灰石质质原料———石灰灰石、白白垩等粘土质原原料———粘土、、页岩等等校正原料料（少量量）——铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3242.硅硅酸盐水水泥的组组成材料料（1）硅硅酸盐水水泥熟料料（2）石石膏（3）混混合材料料25（1）硅硅酸盐水水泥熟料料（简称为熟熟料）1）硅酸酸盐水泥泥熟料的的矿物组组成硅酸三钙钙主要矿物物组成分子式分子简式式3CaO··SiO2C3SC2SC3AC4AF2CaO··SiO23CaO··Al2O34CaO··Al2O3·Fe2O3硅酸二钙钙铝酸三钙钙铁铝酸四四钙名称26注意意水泥中的的其它成成分：原因：煅烧水泥泥中反应应：危害：影响水泥泥体积安定定性石灰石质质原料富富含潜在危害害非常严严重272）硅酸酸盐水泥泥熟料矿矿物组成成的反应应特性矿物组成

硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙

铁铝酸四钙

C3SC2SC3AC4AF含量/%

37～60

最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度

较快慢快中水化热

中低高中强度

高早期低后期高低中（抗折强度）耐化学侵蚀

中良差优干缩性

中小大小28实例例快硬水泥泥：3d抗压强度度高，熟熟料中C3A、C3S含量高。。适用于紧急抢修修工程、、军事工工程、冬冬季施工工工程。。道路水泥泥：抗折强度度高，耐耐磨、抗抗冲击、、抗冻和和抗硫酸酸性好、、干缩性小小。C4AF、C2S含量高。。适用于道路路面面、机场场道面、、城市广广场等工工程。大坝水泥泥：简称中热热水泥低热矿渣渣水泥：：加入矿渣渣适用于大坝工程程、大型型构筑物物、大型型房屋的的基础等等大体积积工程。。水化放热热较低，，C2S含量高，，C3A含量低29（2）石石膏作用：缓缓凝剂水泥熟料料磨成细细粉与水水相遇会会很快凝凝结，无无法施工工。加入适量量的石膏膏会延缓缓凝结时时间，同同时还有有利于提提高水泥泥早期强强度、降降低干缩缩变形等等性能。石膏品种种：主要要采用天天然石膏膏、工业业副产石石膏。30（3）混混合材料料1）活性性混合材材料2）非活活性混合合材料311）活性性混合材材料——系指指具有火火山灰性性或潜在在水硬性性的混合合料。炼钢厂冶冶炼生铁铁时的副副产品。。主要成分分：CaO、、Al2O3、SiO2。具有较高的的化学潜能能，但稳定定性差。粒化高炉矿矿渣山灰质混合合材料粉煤灰火力发电厂厂煤粉燃料料排出的细细颗粒废渣渣。主要成分：：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的的活性。天然的人工的主要成分：：Al2O3、SiO2。本身不硬化化，+石灰+水起胶凝凝作用。322）非活性性混合材料料定义：在水泥中主主要起填充充作用，本本身不具有有（或具有微微弱的）潜潜在的水硬硬性或火山山灰性。目的：调节水泥强强度，增加加水泥产量量，降低水水化热。常用种类：：磨细的石灰灰石、石英英岩、粘土土、慢冷矿矿渣、高硅质炉灰灰等。33五大品种硅硅酸盐水泥泥硅酸盐水泥泥普通硅酸盐盐水泥矿渣硅酸盐盐水泥火山灰硅酸酸盐水泥粉煤灰硅酸酸盐水泥不掺混合材材+少量混混合材（≤水泥量5%）硅酸盐水泥泥熟料+适量石膏+多量混合合材P·ⅠP·Ⅱ+少量混合合材（水泥量6%～15%）P·O粒化高炉矿矿渣P·PP·FP·S火山灰粉煤灰343.硅酸盐盐水泥的水水化硬化（1）水化化①②③水化速度快快④长纤维状短纤维状六方板结晶晶缓凝机理：：同上针状结晶立方板状结结晶35第一阶段：：大约在水泥泥拌水起至至初凝时止止，C3S迅速反应生生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成钙钙矾石晶体体。水泥浆呈塑塑性状态。。第二阶段：：大约从初凝凝起至24h止，水泥水水化加速，，生成较多多的Ca(OH)2、钙矾石晶体体、水化硅硅酸钙凝胶胶。水化产物大大量生成，，水泥凝结结。第三阶段：：指24h以后直到水水化结束。。所有水化化产物生成成，数量不不断增加，，结构更加加致密，强强度不断提提高。（2）水泥泥的硬化36水泥硬化研研究理论水化过程在在不同的情情况下会有有不同的水水化机理；；不同同的的矿矿物物在在不不同同的的阶阶段段，，水水化化机机理理也也会会不不完完全全相相同同。。374、、硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的技技术术性性质质（1））化化学学性性质质①不不溶溶物物————主要要指指煅煅烧烧过过程程中中存存留留的的残残渣渣，，不不溶溶物物的的含含量量会会影响响水水泥泥的的粘粘结结质质量量。。②烧烧失失量量————水泥泥煅煅烧烧不不理理想想或或者者受受潮潮后后，，会会导导致致烧烧失失量量增增加加因此此，，烧烧失失量量是是检检验验水水泥泥质质量量的的一一项项指指标标。。③氧氧化化镁镁第4章章无无机机胶胶凝凝材材料料水化化慢慢、、体体积积膨膨胀胀,影响响安安定定性性④三三氧氧化化硫硫⑤碱碱————限限制制发发生生碱碱-集集料料反反应应，，按按（（Na2O+0.658K2O））值计计。。38（2））物物理理力力学学性性质质①细细度度0.08mm方孔孔筛筛筛筛余余量量:%———负负压压筛筛法法（适适用用于于其其它它水水泥泥）比表表面面积积：：m2/kg，，cm2/g———勃勃氏氏法法（适适用用于于硅硅酸酸盐盐水水泥泥）a.指标标▲39b.试验验方方法法1.筛筛析析试试验验前前：：调调节节负负压压至至4000～～6000Pa范围围内内。。2.称称取取试试样样25g，，置于于负负压压筛筛，，筛析析2min。3.筛筛毕毕，，称称量量筛筛余余物物ms。4.结结果果计计算算(1)水水泥泥试试样样筛筛余余百百分分数数：：筛余余结结果果的的修修正正:C——修正系数数，0.80～～1.2040②凝凝结时间间a.定义：水水泥加水水拌和起起至水泥泥浆失去可塑塑性所需的时时间,称为凝结结时间。。初凝状态态：水泥加水水起至水水泥浆刚刚失去去可塑性性所需的时时间———初凝时间间。终凝状态态：水泥泥加水起起至水泥泥浆完全失去去可塑性性所需的时时间———终凝时间间。c.凝结时间间的测定定：b.两种状态态（1）采采用凝结结时间测测定仪（（维卡仪）；（2）采采用水泥泥标准稠稠度净浆浆。41d.水泥标准准稠度净净浆1.目的的：试验结果果具有可可比性，，用于测定定凝结时时间和安安定性。。2.测定定：试验仪器器：维卡卡仪试验方法法：标准准法/调调整水量量法3.标准准稠度净净浆标准准:试杆距底底板距离离为6mm±1mm。。4.标准准稠度用用水量:达到标准准稠度净净浆时的的用水量量。42初凝时间间：试杆距底底板距离离为4mm±1mm。。终凝时间间：当试针沉沉入试体体0.5mm时，即环形附件件开始不不能在试试体上留下痕迹迹时。e.凝结时间间测定43③安安定性性a.定义:指水泥泥在凝凝结硬硬化过过程中中体积积变化化的均均匀性性。b.安全性性不良良的因因素：：（1））MgO过量；；（2））石膏膏掺量量过多多；（3））水泥泥中游游离过过多CaO。c.试验方方法:试饼法法雷氏法法▲——发发生争争议以以雷氏氏法为为主44d.雷氏法法（1））雷氏氏夹试试件的的成型型：标准稠度度水泥净净浆。（2）测测量A取下试件件，测量量雷氏夹夹指针尖尖端间的的距离A。（3）沸煮（4）测测量C沸煮后，，冷却，，取出试试件测量量雷氏夹夹指针尖尖端的距距离C。（5）结结果判定定当两个试试件煮后后增加距距离C-A平均值≯≯5.0mm时，安定定性合格格；当两个试试件C-A值相差超超过4.0mm时，应重重做一次次试验。。再如此此，则认认为该水水泥安定定性不合合格。雷氏夹45④强度a.检验方法法（ISO法）水泥:标标准砂:水=1:3:0.5，制成成40mm×40mm×160mm棱柱柱体体试试件件,标准准养养护护3d、、28d，，分别别测测定定抗抗折折强强度度、、抗抗压压强强度度。。b.强度度等等级级fce,k(1)以以水水泥泥28d抗压压强强度度确确定定(2)为为强强度度范范围围的的下下限限(3)水水泥泥实实际际强强度度fce=γγc·fce,kγc————水泥泥富富裕裕系系数数，，1.0～～1.5c.分类类：：普普通通型型、、早早强强型型465.硅酸酸盐水泥的的技术标准准