土木工程材料第二章气硬性胶凝材料

土木工程材料第二章气硬性胶凝材料第1页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料的强度：外力作用下不破坏时能承受的最大应力。按外力作用方式：抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度。抗压抗拉抗弯抗剪一、强度、比强度

第2页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料强度的计算公式（1）抗拉、抗压、抗剪强度：f—材料的强度，N/mm2或MPa；Fmax—材料破坏时的最大荷载，N；A—受力截面面积；（2）抗弯强度：单点集中加荷：三分点加荷：f—材料的抗弯强度

N/mm2或MPa；Fmax—破坏时的最大荷载N；L—两支点的间距mm；b、h—试件横截面的宽与高mm。

第3页，共62页，2023年，2月20日，星期六常用土木工程材料的强度（N/mm2或MPa

）材料抗压强度抗拉强度抗弯强度花岗岩100～2505～810～14普通粘土砖10～30—2.6～5.0混凝土10～1001～83.0～10.0松木（顺纹）30～5080～12060～100建筑钢材240～1500240～1500—材料强度的影响因素：材料组成、孔隙率、含水率、尺寸、加载速度、表面状况。

第4页，共62页，2023年，2月20日，星期六比强度材料强度与表观密度之比。衡量材料轻质高强性能的主要指标。钢材、木材和混凝土的强度比较材料表观密度/kg·m-3抗拉强度/MPa比强度低碳钢78004200.053松木50035（顺纹）0.070普通混凝土2400300.012

第5页，共62页，2023年，2月20日，星期六1.弹性：弹性变形：可完全恢复的变形材料的弹性变形曲线外力作用→变形外力除去→

变形保持塑性变形：不能恢复的变形材料的塑性变形曲线二、弹性与塑性外力作用→变形外力除去→变形完全恢复2.塑性：

第6页，共62页，2023年，2月20日，星期六真实材料中，完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在。3.弹塑性变形：材料的弹塑性变形曲线外力作用→变形；卸载后→弹性变形恢复，塑性变形保留。

第7页，共62页，2023年，2月20日，星期六1.脆性：外力达到一定限度→材料突然破坏（无明显塑性变形）脆性材料的变形曲线常见脆性材料：砖、玻璃、生铁、混凝土、陶瓷、石材、砂浆2.韧性：冲击、振动荷载作用→材料吸收较大的能量而不发生破坏三、脆性和韧性

第8页，共62页，2023年，2月20日，星期六1.硬度：材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力。回弹法测混凝土的抗压强度。2.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。四、硬度和耐磨性莫氏硬度（刻划，测定天然矿物）布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度（压入法）

第9页，共62页，2023年，2月20日，星期六评价材料是否轻质高强的指标是______,它等于_______，其值越大，表明材料_______.软化系数指__________________，大于_____________的材料认为是耐水的。第10页，共62页，2023年，2月20日，星期六

1.绪言

1.2

材料的基本状态参数1.3

材料的力学性质1.4

材料耐久性1.1

概述第11页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性能而不变质、不破坏的性质。土木工程材料耐久性与破坏因素有关。破坏因素包括物理作用、化学作用和生物作用。如抗渗性、抗冻性、冲磨气蚀、碳化、化学侵蚀、老化、钢筋锈蚀、碱集料反应、腐朽、虫柱、耐热、耐火等。1.4材料的耐久性

材料的耐久性：第12页，共62页，2023年，2月20日，星期六

西直门立交桥承台的破坏离岸式码头钢筋混凝土柱的腐蚀第13页，共62页，2023年，2月20日，星期六外墙面砖的腐蚀混凝土中钢筋的锈蚀

第14页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。水分分散于材料内微粒的表面削弱结合力降低强度一、耐水性耐水性用软化系数KR表示：fb——材料在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

。0＜KR＜1;常位于水中或潮湿环境的重要结构：

KR≥0.85（耐水材料）；受潮较轻或次要结构：

KR≥0.75。

第15页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料抵抗压力水（或液体）渗透的性质。压力水的渗透影响工程的使用带入腐蚀性介质带出某些成分常用渗透系数（K）或抗渗等级（P）来评价。二、抗渗性

第16页，共62页，2023年，2月20日，星期六材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。材料吸水负温作用水冻结成冰，体积膨胀材料局部破坏冻融循环破坏逐步加剧（冻融破坏）常用抗冻等级（F）来评价。三、抗冻性

第17页，共62页，2023年，2月20日，星期六现代工程中，对耐久性的要求愈来愈高，提出耐久性指标的工程设计也愈来愈多。对材料的质量评定也应逐渐由强度指标发展为耐久性指标。未来工程设计中将用耐久性设计取代目前按强度进行的设计。本章结束！

第18页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.气硬性胶凝材料2.1石膏2.2石灰2.3水玻璃概述：胶凝材料的定义与分类

第19页，共62页，2023年，2月20日，星期六1.胶凝材料胶凝材料：经过自身的物理化学作用后，能够由液态或半固态变成坚固的物质

。如：水泥、石膏、石灰、沥青等。概述：胶凝材料的定义与分类

第20页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.胶凝材料的分类胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料基本成分为天然的或合成的有机高分子化合物，如沥青、树脂。基本成分为无机化合物。气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料只能在空气中硬化、保持或发展强度如：石膏、石灰、水玻璃等。能在空气和水中硬化、保持和发展强度。如：水泥。

第21页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.1石膏

建筑石膏生产简介石膏的技术要求建筑石膏的应用建筑石膏的特性第22页，共62页，2023年，2月20日，星期六一、建筑石膏生产简介1.生产原理：2.原材料：天然二水石膏。又称生石膏、软石膏。分子式。天然硬石膏。主要由无水硫酸钙组成，又名无水石膏。工业副产石膏。如磷石膏、氟石膏、盐石膏、苏打石膏。

第23页，共62页，2023年，2月20日，星期六天然二水石膏

第24页，共62页，2023年，2月20日，星期六3.在系统中公认的石膏相有5种形态、7个变种。二水石膏α型与β型半水石膏α与βⅢ型硬石膏Ⅱ型硬膏石Ⅰ型硬石膏，只在1180℃以上才存在。为建筑石膏，又称熟石膏。

为高强石膏。

第25页，共62页，2023年，2月20日，星期六4.石膏的脱水转变图试验室理想条件高温脱水难溶或者不溶

第26页，共62页，2023年，2月20日，星期六工业生产条件

第27页，共62页，2023年，2月20日，星期六二、石膏的技术要求产品标准：《建筑石膏》（GB9776-88），分为优等品、一等品和合格品。建筑石膏技术指标技术指标优等品一等品合格品抗折强度，MPa，≥2.52.11.8抗压强度，MPa，≥4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余，%），≤5.010.015.0凝结时间

初凝时间≥6min；终凝时间≤30min。

第28页，共62页，2023年，2月20日，星期六1.凝结硬化快。常温下完全水化的时间为5～15min，终凝时间不超过30min，7d左右完全硬化。三、建筑石膏的特性凝结硬化原理：

的溶解度很小，约半水石膏的1/5，很快达到饱和析出晶体，晶体长大、连生、交错，并产生强度。

第29页，共62页，2023年，2月20日，星期六建筑石膏凝结硬化示意图石膏缓凝剂：硼砂、酒石酸钾钠、柠檬酸、聚乙烯醇、石灰活化动物骨胶或皮胶等。作用：降低半水石膏的溶解度和溶解速度。1－半水石膏；2－二水石膏胶粒；3－二水石膏晶体；4－交错的晶体胶化结晶开始结晶长大与交错

第30页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.硬化时体积微膨胀膨胀率约为1%；注模后能真实反映模子的细致纹理；石膏制品表面光滑饱满、棱角清晰，表面洁白细腻，适用于浇注各种建筑花饰和雕塑；干燥时不开裂。

第31页，共62页，2023年，2月20日，星期六5.防火性好石膏制品遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层。不宜长期靠近65℃以上高温的部位，以免脱水分解。3.孔隙率大，表观密度小，强度低。半水石膏水化，理论需水量18.6%，实际加水量约为60~80%，多余水分硬化后蒸发，留下孔隙。4.隔热、吸声性良好。孔隙率高，且为微细的毛细孔。

第32页，共62页，2023年，2月20日，星期六7.耐水性和抗冻性差。潮湿条件→晶粒间的结合力减弱，强度下降；水中浸泡→水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏；吸水受冻→空隙中水分会结冰膨胀破坏。提高石膏耐水性加入水硬性材料，如水泥、矿渣。加入水溶性树脂氨基、密胺、聚乙烯醇等加入有机乳液，如沥青、石蜡6.具有一定的调温调湿性。热容量大，吸湿性强，可以保持室内“小气候”均衡状态。8.加工性能好。可锯，可刨，可钉，可打眼。

第33页，共62页，2023年，2月20日，星期六四、建筑石膏的应用1.制备粉刷石膏。2.石膏砂浆。抹灰；3.建筑石膏制品。如石膏墙板、石膏砌块；4.艺术装饰石膏。如装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品；

第34页，共62页，2023年，2月20日，星期六第35页，共62页，2023年，2月20日，星期六石膏制品第36页，共62页，2023年，2月20日，星期六建筑石膏板第37页，共62页，2023年，2月20日，星期六建筑石膏粉第38页，共62页，2023年，2月20日，星期六石膏应用实例第39页，共62页，2023年，2月20日，星期六问题：为什么说建筑石膏是一种很好的内墙装饰材料？第40页，共62页，2023年，2月20日，星期六要点：①强度低，不能用于承重。②不耐水，不能用外墙。③孔隙高，可用隔声、隔热保温、防火，调节室内空气相对湿度。④体积膨胀，表面光滑、细腻，无裂缝。第41页，共62页，2023年，2月20日，星期六问题2.某材料重100g，其中含水3g，放入水中吸入5g水后达到饱和，该材料吸水率为：①5/100②5/97③8/100④8/97第42页，共62页，2023年，2月20日，星期六建筑石膏产品标记教材25页第43页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.2石灰

石灰生产简介石灰的技术要求石灰的应用石灰的特性第44页，共62页，2023年，2月20日，星期六一、石灰生产简介1.生产原理：煅烧时间过长或温度过高→过火石灰；温度过低或煅烧时间不足→欠火石灰→降低产量。

第45页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.石灰的品种生石灰（块灰）：石灰石煅烧而成。

生石灰粉（磨细生石灰）:块灰破碎、磨细而成。消石灰粉（熟石灰）：块灰淋水消解而得。石灰膏：块灰加入足量的水，淋制熟化而成（膏状）。石灰乳（石灰水）：石灰膏用水冲淡而成（浆液状）。自行消解：热量促硬化，膨胀促致密；磨细：过火石灰消解加快，混合均匀；若条件许可，尽可能采用。石灰的“熟化”或“消化”；自身粉化，不需磨细；大量放热，不断搅拌，减少逆反应；防潮，防火防爆；体积增大，注意容器匹配；

第46页，共62页，2023年，2月20日，星期六二、石灰的技术要求1.建筑生石灰产品标准：《建筑生石灰》（JC/T479-92）钙质生石灰（MgO≤5%），镁质生石灰（MgO＞5%）。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≥，（%）908580858075CO2含量≤，（%）5796810未消解残渣含量（5mm圆孔筛余）≤，（%）5101551015产浆量≥，（L/kg）2.82.32.02.82.32.0

第47页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.建筑生石灰粉产品标准：《建筑生石灰粉》（JC/T480-92）；分类：钙质生石灰粉（MgO≤5%），镁质生石灰粉（MgO＞5%）。建筑生石灰粉的技术指标项目钙质生石灰粉镁质生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≥,（%）

858070807570CO2含量≤,（%）791181012细度0.90mm筛的筛余≤,（%）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛的筛余≤,（%）7.012.018.07.012.018.0

第48页，共62页，2023年，2月20日，星期六3.建筑消石灰粉

产品标准：《建筑消石灰粉》（JC/T481-92）；分类：钙质消石灰粉（MgO＜4%），镁质消石灰粉（4%≤MgO＜24%），白云石消石灰粉（24%≤MgO＜30%）。建筑消石灰粉的技术指标项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量≥,（%）706560656055656055游离水（%）0.4~2体积安定性合格合格—合格合格—合格合格—细度0.90mm筛的筛余≤,(%)000.5000.5000.50.125mm筛的筛余≤,(%)310153101531015

第49页，共62页，2023年，2月20日，星期六三、石灰的特性1.可塑性和保水性较好。高度分散的Ca(OH)2胶体表面吸附较厚水膜。2.生石灰水化时水化热大，体积增大（增大1.0～2.5倍）。石灰的“熟化”或“消化”

过火石灰：硬化后慢慢水化膨胀→局部隆起和开裂→需“预水化”（陈状）二周左右。

第50页，共62页，2023年，2月20日，星期六根据《砌筑砂浆配合比设计规程》（JGJ98-2000）：生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mm×3mm的网过滤，熟化时间不得小于7d；磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2d。石灰的陈伏《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50203-2001）规定：抹灰用的石灰膏的熟化期不应小于15d；罩面用的磨细石灰粉的熟化期不应小于3d。

第51页，共62页，2023年，2月20日，星期六3.硬化缓慢。石灰浆的硬化过程：结晶作用。水分蒸发，Ca(OH)2逐渐结晶析出。碳化作用。表层以CaCO3为主，内层以Ca(OH)2晶体为主，内部水分脱出缓慢，因而石灰凝结硬化缓慢。4.硬化时体积收缩大。

游离水分蒸发所致。除调成石灰乳做薄层粉刷外，不宜单独使用。施工时常加入骨料或纤维材料（如麻刀、纸筋）。

第52页，共62页，2023年，2月20日，星期六6.耐水性差。大部分尚未碳化的Ca(OH)2易溶于水所制。石灰不宜用于潮湿环境。7.吸湿性强，是传统的干燥剂。5.硬化后强度低。生石灰消化理论需水量32.13%，实际消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸发留下大量孔隙。1:3石灰砂浆28d抗压强度只有0.2~0.5MPa。

第53页，共62页，2023年，2月20日，星期六四、石灰的应用品种适用范围生石灰配置石灰膏；磨细成生石灰粉。生石灰粉（磨细生石灰粉）调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；配置无熟料水泥（石灰矿渣水泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等）；制作硅酸盐制品（如灰砂砖等）；制作碳化制品（如碳化石灰空心板）；石灰土（灰土）和三合土。消石灰粉制作硅酸盐制品；石灰土和三合土。石灰膏调制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；稀释成石灰乳（石灰水）涂料。石灰乳用于内墙和平顶刷白抹面砂浆。

第54页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.气硬性胶凝材料2.1

石灰2.2

石膏2.3水玻璃概述：胶凝材料的定义与分类

第55页，共62页，2023年，2月20日，星期六3.气硬性胶凝材料2.1

石膏2.2

石灰2.3水玻璃概述：胶凝材料的定义与分类

第56页，共62页，2023年，2月20日，星期六2.3水玻璃

概述水玻璃的生产水玻璃的应用水玻璃的特性第57页，共62页，2023年，2月20日，星期六概述水玻璃俗称泡花碱，化学通