建筑材料中职PPT完整全套教学课件

建筑材料

绪论建筑材料的基本性质气硬性胶凝材料水泥混凝土砂浆墙体材料建筑钢材防水材料建筑塑料和胶粘剂绝热材料和吸声材料建筑装饰材料建筑材料试验全套可编辑PPT课件绪论建筑材料的定义与分类建筑材料的发展方向与作用建筑材料的技术标准本课程的性质、内容要求和学习方法0.10.20.30.4绪论学习目标掌握建筑材料的定义与分类。了解建筑材料的发展方向与作用。了解建筑材料的技术标准。0.1建筑材料的定义与分类

0.1.1

建筑材料的定义建筑材料是构成建筑工程结构物的各种材料的总称，是建筑工程不可缺少的物质基础。从地基基础、承重构件（如梁、板、柱等），直到地面、墙体、屋面等所用的材料都属于建筑材料。建筑材料的定义有广义与狭义两种。广义的建筑材料是指建造建筑物和构筑物的所有材料，包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称，如黏土、铁矿石、石灰石、生石膏等。狭义的建筑材料是指直接构成建筑物和构筑物实体的材料，如混凝土、水泥、石灰、钢筋、黏土砖、玻璃等。0.1建筑材料的定义与分类

0.1.2

建筑材料的分类

建筑材料按其化学组成可分为无机材料、有机材料和复合材料。（1）无机材料。无机材料包括金属材料和非金属材料。（2）有机材料。有机材料包括植物材料、合成高分子材料和沥青材料。（3）复合材料。复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料，经恰当组合成为一体的材料。复合材料可以克服单一材料的弱点，而发挥其综合的复合特性。按建筑材料的化学组成分类1.0.1建筑材料的定义与分类按建筑材料的使用功能分类2.建筑材料按其使用功能可分为结构材料和功能材料。

（1）结构材料。结构材料是指用作承重构件的材料，如建筑物的基础、梁、板、柱等所用的材料。

（2）功能材料。功能材料是指具有某些特殊功能的材料，如起防水作用的材料（防水材料）、起装饰作用的材料（装饰材料）、起保温隔热作用的材料（绝热材料）等。0.1建筑材料的定义与分类按建筑物的部位分类3.建筑材料按建筑物的部位可分为主体结构材料、屋面材料、地面材料、外墙材料、内墙材料及吊顶材料。0.2建筑材料的发展方向与作用

0.2.1

建筑材料的发展方向

（1）轻质高强。现今钢筋混凝土结构材料的自重大，限制了建筑物向高层、大跨度方向进一步发展。通过减轻材料自重，以尽量减轻结构物自重，可提高经济效益。

（2）节约能源。建筑材料的生产能耗和建筑物的使用能耗，在国家总能耗中一般占20%～35%，研制和生产低能耗的新型节能建筑材料是构建节约型社会的需要。

（3）智能化。所谓智能化，是指材料本身具有自我诊断和预告破坏、自我修复的功能，以及可重复利用性。建筑材料向智能化方向发展，是人类社会向智能化社会转变的需要。0.2建筑材料的发展方向与作用0.2建筑材料的发展方向与作用

0.2.2

建筑材料的作用正确、节约、合理地使用建筑材料会直接影响到建筑工程的造价和投资。（1）（2）（3）（4）它主要有以下几方面的作用：建筑材料的发展赋予了建筑物时代的特性和风格。建筑设计理论的进步和施工技术的革新不但受到建筑材料发展的制约影响，同时也受到其发展的推动作用。保证建筑工程的质量。0.3建筑材料的技术标准

0.3.1

技术标准的含义与分类

技术标准是在产品生产、工程建设、科学研究及商品流通领域中需要共同遵循的技术依据。建筑材料的技术标准又称为技术规范，包括原料、材料及产品的质量、规格、等级、性质要求，以及检验方法、生产及设计的技术规定等内容。技术标准的含义1.0.3建筑材料的技术标准技术标准的分类2.

（1）国家标准是指对全国经济技术发展有重大意义，根据全国范围内统一的技术要求所制定的标准。国家标准是国内上述四级标准体系中的主体。（2）行业标准是指对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内根据统一的技术要求所制定的标准。（3）地方标准是指对没有国家标准和行业标准，又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的技术标准。（4）企业标准是指在上述三种标准均没有的情况下，企业自行制定的产品标准和在企业内需要协调、统一的技术要求和管理、工作要求所制定的标准或规范（代号QB），作为企业组织生产和经营活动的依据。0.3建筑材料的技术标准

0.3.2

技术标准的表示

技术标准的表示形式：名称+代号+编号。名称——标准的名称。代号——标准的等级或发布单位。代号用汉语拼音首字母表示，如GB（国标）、JT（交通）、JC（建材）等。编号——标准的顺序号和批准/修订年代号，用阿拉伯数字表示。例如，《混凝土质量控制标准》（GB50164—2011）的各部分组成如图0-1所示。0.3建筑材料的技术标准图0-1标准各部分组成示例0.3建筑材料的技术标准0.4本课程的性质、内容要求和学习方法

0.4.1

本课程的性质

对中职院校建筑工程施工专业的学生而言，本课程是一门非常重要的专业基础课。该课程旨在使学生基本掌握常用建筑材料的品种与生产方法、技术性质、工程应用及相关的试验方法，以便在工程实践中能正确合理地选用、检验和管理建筑材料。同时为学习后续专业课程和提高学生自身专业素养奠定基础。与其他课程相比，建筑材料这门课程存在以下特点:范围广，品类繁；综合性强，逻辑性差；实践性强，系统性差；入门易，学好难。为了学好这门课程，应在全盘把握本课程主要内容的基础上，针对不同内容选择合理的学习方法，对症下药，尽力做到学生寓学于乐，教师寓教于乐的理想教学效果。0.4本课程的性质、内容要求和学习方法

0.4.2

本课程的内容要求0.4本课程的性质、内容要求和学习方法

0.4.3

本课程的学习方法（1）点线面结合，突出重点。（2）对比法。（3）理论联系实际。（4）建筑材料试验是本课程的重要教学环节。THANKYOU建筑材料

项目1建筑材料的基本性质材料与质量和体积有关的性质材料与水有关的性质材料与热有关的性质材料的力学性质1.11.21.31.4材料的耐久性1.51.21.1项目1建筑材料的基本性质学习目标掌握建筑材料与质量和体积有关的性质、与水有关的性质、与热有关的性质、力学性质和耐久性。掌握建筑材料的实际密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度、孔隙率和密实度的计算方法。1.1材料与质量和体积有关的性质

1.1.1

材料的微观体积构成如图1-1（a）所示，从微观角度分析，块状材料的体积V包括矿质实体体积、闭口孔隙（不与外界连通）体积和开口孔隙（与外界连通）体积三个部分，分别用Vs、Vn、Vi表示，各部分体积与质量的关系如图1-1（b）所示。图1-1材料微观结构示意图块状材料1.1.1材料与质量和体积有关的性质堆积起来的散粒状或粉状材料的微观体积包括颗粒的实体体积、颗粒的开口孔隙体积、颗粒的闭口孔隙体积和颗粒间间隙体积四个部分。由于颗粒的开口孔隙与颗粒间间隙通常是贯通的，因此，散粒状或粉状材料的堆积体积可以理解为由颗粒的总表观体积与颗粒间总空隙构成，如图1-2所示。散粒状或粉状材料2.图1-2散粒状或粉状材料的堆积体积（堆积体积＝颗粒体积＋空隙体积）1.1材料与质量和体积有关的性质

1.1.2

材料的四种密度密度1.密度是指材料在绝对密实状态下（不含任何孔隙），单位体积的矿质实体所具有的质量。密度用ρ表示，按式（1-1）计算。ρ=m/Vs（1-1）式中，ρ为密度（g/cm3或kg/m3）；m为材料在干燥状态下的质量（g或kg）；Vs为绝对体积或矿质实体体积（cm3或m3）。1.1材料与质量和体积有关的性质表观密度2.表观密度是材料单位表观体积（矿质实体体积+闭口孔隙体积）所具有的质量，用ρa表示，按式（1-2）计算。（1-2）式中，ρa为材料的表观密度（g/cm3或kg/m3）；Vn为材料闭口孔隙的体积（cm3或m3）；其余符号意义同前。1.1材料与质量和体积有关的性质毛体积密度3.材料在自然状态下，单位体积（矿质实体体积+闭口孔隙体积+开口孔隙体积）所具有的质量为毛体积密度，以ρb表示，按式（1-3）计算。（1-3）式中，ρb为材料的毛体积密度（g/cm3或kg/m3）；Vi为材料开口孔隙的体积（cm3或m3）；其余符号意义同前。因为Vs+Vi+Vn＝V，故式（1-3）可以改写为ρb=m/V（1-4）式中,V为材料总体积（cm3或m3）。（1-2）1.1材料与质量和体积有关的性质堆积密度4.堆积密度是指散粒状或粉末状材料在自然堆积状态下单位体积（矿质实体、闭口孔隙、开口孔隙、颗粒间间隙的体积之和）具有的质量，用ρ′0表示，按式（1-5）计算。（1-5）式中，ρ′0为材料的堆积密度（g/cm3或kg/m3）；m为材料的质量（g或kg）；V′0为材料的自然堆积体积（矿质实体体积+闭口孔隙体积+开口孔隙体积+颗粒间间隙体积，见图1-2），也即盛装材料的容器的容积（cm3或m3）。1.1材料与质量和体积有关的性质堆积密度的大小取决于材料的表观密度和材料堆积的紧密程度，由此又将堆积密度分为松装堆积密度和紧装堆积密度。松散堆积时测得的堆积密度值要明显小于紧密堆积时的测定值。工程中通常采用松装堆积密度确定颗粒状材料的堆积空间。在建筑工程中，计算构件的自重、混凝土配合比以及确定材料堆放空间时经常要用到材料的密度、表观密度和堆积密度等物理参数，见表1-1。1.1材料与质量和体积有关的性质表1-1常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度1.1材料与质量和体积有关的性质

1.1.3

材料密实度的参数孔隙率1.孔隙率是指材料中孔隙（闭口孔隙+开口孔隙）体积占材料总体积（矿质实体体积+闭口孔隙体积+开口孔隙体积）的百分率，以P表示，按式（1-6）计算。（1-1）式中，Vs为材料的绝对密实体积（cm3或m3）；V为材料的自然体积（cm3或m3）。1.1材料与质量和体积有关的性质密实度2.密实度是指材料固体部分的体积（矿质实体体积）占材料总体积（矿质实体体积+闭合孔隙体积+开口孔隙体积）的百分率，以D表示，按式（1-7）计算。（1-7）式中，符号意义同前。含有孔隙的材料的密实度均小于1。材料的ρb与ρ越接近，D越趋近于1，材料结构就越密实。1.1材料与质量和体积有关的性质

1.1.4

材料密实度的参数空隙率1.空隙率是指散粒状或粉状材料颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率，用P′表示，按式（1-8）计算。（1-8）式中，V0为材料的表观体积（cm3或m3）；其余符号意义同前。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒间互相填充的紧密程度。空隙率可作为控制混凝土集料级配与计算含砂率的依据。1.1材料与质量和体积有关的性质填充率2.填充率是指散粒状或粉状材料颗粒体积占其自然堆积体积的百分率，用D′表示，即（1-9）式中，符号意义同前。1.2材料与水有关的性质

1.2.1

亲水性和憎水性当水与建筑材料在空气中接触时，会出现两种不同的现象。表面能被水润湿，即水能在其表面铺展开的材料为亲水性材料；表面不能被水润湿，即水不能在其表面铺展开的材料称为憎水性材料。材料的亲水性或憎水性通常以润湿角的大小划分。润湿角是在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。1.2材料与水有关的性质图1-3材料的润湿角润湿角θ≤90°的材料为亲水性材料,如图1-3(a)所示；润湿角θ＞90°的材料为憎水性材料,如图1-3(b)所示。润湿角θ越小，材料越易被水润湿。1.2材料与水有关的性质

1.2.2

亲水性和憎水性吸水性1.材料在浸水状态下吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性通常用质量吸水率表示，即材料在吸水饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率，按式（1-10）计算。（1-10）式中，W质为质量吸水率（%）；m湿为材料在吸水饱和状态下的质量（g）；m干为材料在绝对干燥状态下的质量（g）。1.2材料与水有关的性质实际工程中，对于加气混凝土﹑软木等轻质多孔材料，由于吸入水分的质量往往超过材料干燥时的自重，这时W质大于100%，为了方便表示，则采用体积吸水率表示其吸水性，即材料在吸水饱和时，吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率，按式（1-11）计算。（1-11）式中，W体为体积吸水率（%）；V水为材料吸入水分的体积（cm3）；V0为干燥材料在自然状态下的体积（cm3）；ρ水为水的密度（g/cm3），常温下取1g/cm3。1.2材料与水有关的性质体积吸水率与质量吸水率的关系为W体=W质ρ0（1-12）式中，ρ0为材料在干燥状态下的毛体积密度（g/cm3或kg/m3）。1.2材料与水有关的性质吸湿性2.材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即材料所含水的质量占材料干燥至恒重时质量的百分数，按式（1-13）计算。（1-13）式中，W含为材料的含水率（%）；m含为材料含水时的质量（g）；m干为材料干燥至恒重时的质量（g）。1.2材料与水有关的性质

1.2.3

耐水性耐水性是指材料长期处于水饱和状态下而不被破坏，强度也不显著降低的性质，用软化系数表示。软化系数是指材料在吸水饱和状态下的抗压强度与其在干燥状态下的抗压强度的比值，按式（1-14）计算。（1-10）式中，K软为材料的软化系数；f饱为材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；f干为材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。1.2材料与水有关的性质

1.2.4

抗冻性抗冻性是指材料在含水状态下抵抗多次冻融循环而不被破坏，强度也无显著降低的性质。按照国家标准规定，材料的抗冻性可采取快冻法（用抗冻等级表示其抗冻性能的大小）和慢冻法（用抗冻标号表示其抗冻性能的大小）两种试验方法测定。慢冻试验法是指材料在室内常温（20±2）℃和1个大气压条件下吸水至饱和后，置于-15℃以下冻结4h，然后取出放入（20±5）℃的水中融解4h，如此形成一次冻融循环。材料的抗冻性能用材料的质量损失不超过5%、压力损失不超过25%，且试件表面无剥落、裂缝、分层及掉边等现象时所承受的最大冻融循环次数表示，如D50、D100、D150等。1.2材料与水有关的性质材料的结构越密实、闭口孔隙越多、孔隙的充水程度越小，则抗冻等级越高或抗冻标号越大，抗冻性越好。实际工程中选择材料抗冻等级时要综合考虑工程种类、结构部位、使用条件和气候条件等诸多因素。在冬季室外温度低于-10℃的寒冷地区，建筑物的外墙及露天工程中使用的材料必须进行抗冻性检验。1.2材料与水有关的性质

1.2.5

抗渗性渗透系数1.如图1-4所示，材料在压力水作用下透过水量的多少遵守达西定律。即在一定时间t内，透过材料试件的水量W与试件的渗水面积A及水压差h成正比，与试件厚度d成反比。达西定律可用式（1-15）表示。（1-15）式中，K为渗透系数（cm/h）；W为透过材料试件的水量（cm3）;A为渗水面积（cm2）；h为材料两侧的水压差（cm）；d为试件厚度（cm）；t为透水时间（h）。材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。1.2材料与水有关的性质图1-4材料透水1.2材料与水有关的性质抗渗等级2.1.2材料与水有关的性质材料抗渗性与材料的亲水程度、孔隙率及孔隙特征有关。憎水性材料、孔隙率小而孔隙封闭的材料具有较高的抗渗性；亲水性材料、具有连通孔隙和孔隙率较大的材料的抗渗性较差。地下建筑防水工程通常使用防水混凝土，要求其应具有较高的密实性、憎水性和抗渗性，抗渗等级大于或等于P6，即最小抗渗压力为0.6MPa。1.3材料与热有关的性质

1.3.1

导热性导热性是指材料传导热量的性质，用热导率（导热系数）λ表示，按式（1-16）计算。（1-16）

式中，λ为热导率［W/（m·K）］；Q为传导的热量（J）；a为材料厚度（m）；A为热传导面积（m2

）；t为热传导时间（h）；T2-T1为材料两侧温度差（K）。1.3材料与热有关的性质热导率的取值通常为0.023～400W/（m·K）。热导率值越小，材料的导热性能越差，保温隔热性能越好。材料的热导率受以下因素影响：（1）材料的化学组成和物理结构。一般情况下，金属材料、无机材料、晶体材料的热导率分别大于非金属材料、有机材料、非晶体材料的热导率，即λ金属＞λ非金属，λ无机＞λ有机，λ晶体＞λ非晶体。（2）孔隙率与孔隙特征。材料的孔隙越多，热导率越小。空气的热导率［（λ空气≤0.023W／（m·K）］远远小于固体物质的热导率。1.3材料与热有关的性质当孔隙率相同时，由微小而封闭孔隙组成的材料可以减少或避免材料孔隙内热的对流传导，其热导率低于由粗大而连通孔隙组成的材料。（3）含水状况及导热时的温度。材料受潮后其导热能力将明显增加，因为水的热导率为0.58W／（m·K），比空气的热导率约大25倍；当材料受冻后导热能力更强，因为冰的热导率为2.33W／（m·K），比空气约大100倍。对于除金属外的大多数建筑材料，热导率会随导热时温度的升高而增大。1.3材料与热有关的性质

1.3.2

热容量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。热容量的大小用比热容c表示。比热容为单位质量（1g）材料温度升高或降低（1Ｋ）所吸收或放出的热量，按式（1-17）计算。（1-17）式中，c为材料的比热容［J/（g·K）］；Q为材料吸收或放出的热量（J）；m为材料的质量（g）；T2-T1为材料受热或冷却前后的温度差（K）。1.3材料与热有关的性质表1-2常用建筑材料的热导率和比热容指标1.3材料与热有关的性质

1.3.3

耐火性和耐燃性耐火性1.耐火性又称为耐热性，是指材料在火焰和高温的长时间作用下，保持其结构或形状不破坏、性能不明显下降的性质。通常材料在高温作用下会发生以下两种变化：（1）受热变形。材料受热后要发生热膨胀，导致形状或体积改变，严重时会引起结构的破坏。（2）受热变质。一些材料长期在高温作用下会发生性质的改变。材料的耐火性用耐火极限表示，即材料从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，单位是小时（h）。常见材料的极限耐火温度见表1-3。1.3材料与热有关的性质表1-3常见材料的极限耐火温度1.3材料与热有关的性质耐燃性2.

耐燃性是指在发生火灾时，材料可否燃烧及燃烧的难易程度的性质。按耐燃性的不同将材料分为不燃烧材料、难燃烧材料和燃烧材料三类。耐燃性与耐火性是两个不同的概念，耐燃的材料不一定耐火，耐火的材料一般都耐燃。如钢材是耐燃材料（不燃烧性材料），但为非耐火材料，其耐火极限仅为0.25h，即在高温作用下，在短时间内就会变形、熔融。根据我国《建筑设计防火规范》（GB50016—2014）的规定，建筑物构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表1-4的规定。1.3材料与热有关的性质

（1）不燃烧材料。在空气中受高温作用不起火、不微燃、不炭化的材料称不燃烧材料。

（2）难燃烧材料。在空气中受高温作用难起火、难微燃、难炭化，当火源移走后燃烧会立即停止的材料称为难燃烧材料。

（3）燃烧材料。在空气中受高温作用会自行起火或微燃，当火源移走后仍能继续燃烧或微燃的材料称为燃烧材料，如木材及大部分有机材料。1.3材料与热有关的性质表1-4建筑物构件的耐火极限和燃烧性能1.3材料与热有关的性质续表1.4材料的力学性质

1.4.1

强度、强度等级、比强度强度1.

强度是材料在应力（荷载）作用下抵抗破坏的最大能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压、抗拉、抗剪、抗弯或抗折强度等。工程上，材料的强度值大多在特定条件下,采用标准试件静力破坏试验法来测定。即将预先制作的标准试件放置在材料试验机上，施加外力（荷载）直至试件破坏，根据试件尺寸和破坏时的荷载值计算出材料的强度。材料在各种状态下的受力示意图及计算公式见表1-5。1.4材料的力学性质表1-5材料在各种状态下的受力示意图及计算公式1.4材料的力学性质强度等级2.强度等级是人为地将材料按强度特性所进行的分级。在结构中主要承受压力的材料通常以抗压强度来划分强度等级，如水泥混凝土、建筑砂浆；在建筑物中主要承受拉力的材料通常以屈服强度来划分强度等级。1.4材料的力学性质比强度3.比强度是指按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其表观密度之比。比强度是衡量材料轻质高强的主要指标，比强度大则表明材料轻质高强，优质的材料必须具有较高的比强度。通常在高层建筑结构、大跨度结构、软土地基结构中，宜选用比强度大的建筑材料。工程上几种常用材料的比强度见表1-6。表1-6常用材料的比强度1.4材料的力学性质

1.4.2

弹性和塑性弹性1.

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，在弹性变形范围内产生的变形称为弹性变形或瞬时变形，变形值的大小ε与外力σ成正比，即ε=σ/E（1-18）式中，ε为材料的应变；σ为材料的应力（MPa）；E为材料的弹性模量（MPa）。弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，E值越大，材料越不易变形。1.4材料的力学性质塑性2.材料在外力作用下产生变形，外力取消后仍能够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。不同的材料在外力作用下表现出不同的变形特征，单纯的弹性或塑性变形的材料都是不存在的。具有上述变形特征的材料称为弹塑性材料，其变形曲线如图1-5所示。图中ab段表示可恢复的弹性变形，aO段表示不可恢复的塑性变形。图1-5弹塑性材料变形曲线1.4材料的力学性质

1.4.3

脆性和韧性脆性1.

材料在外力作用下达到一定值时，突然发生破坏并且无明显的塑性变形的性质称为脆性，具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强度通常要高于其抗拉和抗折强度数倍甚至数十倍，抵抗冲击或振动荷载的能力很差。大部分无机非金属材料如天然石材、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等均属于脆性材料，其只适用于承受静压力作用的工程部位，如基础、墙体、墩座等。1.4材料的力学性质韧性2.1.4材料的力学性质

1.4.4

硬度和耐磨性硬度1.

硬度是材料抵抗其他硬物刻划或压入其表面的能力。不同材料的硬度，其测定方法不同。天然矿物的硬度用刻划法确定，并按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石的顺序，划分为10个硬度等级；木材、钢材等材料的硬度是用硬球或硬尖物体（如圆锥或角锥）压入测定的；混凝土、砖、建筑砂浆、金属等材料的硬度使用回弹法测定。1.4材料的力学性质耐磨性2.耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，用磨耗率表示，按式（1-19）计算。（1-19）式中，G为材料的磨耗率（g/cm2）；m1为材料磨损前的质量（g）；m2为材料磨损后的质量（g）；A为材料试件的受磨面积（cm2）。强度较高且密实的材料，其硬度较大，耐磨性较好。在建筑工程中用于道路路面、广场道面、楼梯踏步等工程部位的材料均应考虑其硬度和耐磨性。1.5材料的耐久性

1.5.1

耐久性的定义

材料的耐久性是指用于建筑物的材料，在环境的多种因素作用下不变质、不破坏，长久地保持其使用性能的能力。耐久性是材料的一种综合性质，如抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学腐蚀性等均属于耐久性的范围。工程上通常用材料抵抗使用环境中主要影响因素的能力来评价材料的耐久性。1.5材料的耐久性

1.5.2

环境影响因素1.5材料的耐久性

1.5.3

提高耐久性的措施提高材料的耐久性，对保证建筑物的正常使用，减少使用期间的维修费用，延长建筑物的使用寿命，起着非常重要的作用。对于不同种类的建筑材料，考虑其耐久性的方面应有所侧重。结构材料主要要求材料强度不能显著降低，而装饰材料则主要要求颜色、光泽等不发生显著的变化。金属材料主要易受电化学腐蚀。硅酸盐类材料主要由于氧化、热应力、干湿交替作用等原因而受破坏。所以要根据材料自身的特点和所处环境的具体条件采取相应的措施，确保达到工程所需要的耐久性。常用的提高材料耐久性的措施有：减轻介质对材料的破坏作用,提高材料密实度,对材料进行憎水或防腐处理,在材料表面设置保护层。THANKYOU建筑材料

项目2气硬性胶凝材料石灰石膏2.12.2项目2气硬性胶凝材料学习目标了解各种气硬性胶凝材料的定义和分类。掌握各种气硬性胶凝材料的技术性质和技术指标。了解各种气硬性胶凝材料的应用和选用。2.1石灰

2.1.1

石灰的分类和生产生石灰呈白色或灰色块状，为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。块状生石灰是由原料煅烧而成的原产品，主要成分是氧化钙（CaO）；生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO；消石灰粉是块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末，又称为熟石灰粉，其主要成分是氢氧化钙（Ca（OH）2）；石灰膏是块状生石灰用较多的水（为生石灰体积的3～4倍）熟化而得到的膏状物，也称为石灰浆，其主要成分是Ca（OH）2和H2O。石灰的分类1.1）按石灰的加工方法分类2.1石灰由于生产原料中常含有碳酸镁（MgCO3），因此生石灰中还含有次要成分氧化镁（MgO），根据MgO含量的多少，生石灰分为钙质石灰和镁质石灰，具体成分参数值见表2-1。2）按石灰中氧化镁的含量分类表2-1钙质石灰、镁质石灰成分参数值2.1石灰石灰的生产2.原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料（木材）分层铺放，引火煅烧一周即得石灰。现在则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应缩短，用回转窑生产石灰仅需2～4h，比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。近年来，又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备，燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。2.1石灰凡是以碳酸钙（CaCO3）为主要成分的天然岩石，如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等，都可用来生产石灰。将主要成分为CaCO3的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳（CO2）后，所得到的以氧化钙（CaO）为主要成分的产品即生石灰，又称为正火石灰。在实际生产中，为加快分解，常将煅烧温度提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸较大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的CaCO3未完全分解，使用时缺乏黏结力。过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。正火石灰、欠火石灰和过火石灰的性能比较见表2-2。2.1石灰表2-2正火石灰、欠火石灰、过火石灰的性能比较2.1石灰

2.1.2

石灰的熟化与硬化建筑施工中使用块状生石灰时，通常将生石灰加水使之生成氢氧化钙，这个过程称为石灰的消化或熟化，其化学反应式为CaO+H2O→Ca（OH）2+64.88kJ熟化过程有两大特点：一是放出大量的热；二是产生较大的体积膨胀，煅烧良好的生石灰体积增大1.5～3.5倍，含有杂质或煅烧不良的生石灰体积增大1.5倍左右。根据不同的工程需要，石灰的熟化有以下两种方式：（1）熟化成石灰膏，用于拌制砌筑砂浆或抹灰砂浆。石灰的熟化1.2.1石灰把生石灰放在化灰池中，加入相当于生石灰体积3～4倍的水得到石灰水溶液，即石灰乳。将石灰乳过筛引入储灰池内，进一步沉淀除去上层的水分即得石灰膏。一般情况下，1kg生石灰可熟化成1.5～3L的石灰膏。（2）熟化成熟石灰粉，用于拌制石灰土（石灰、黏土）、三合土（石灰、黏土、砂石或炉渣）。将生石灰加入适量的水后，充分熟化成氢氧化钙，再经磨细、筛分制得熟石灰粉。2.1石灰石灰浆体的硬化2.石灰浆体在空气中的硬化过程包括以下两个同时进行的物理过程和化学过程：（1）干燥、结晶硬化。干燥、结晶硬化是物理硬化过程。石灰浆中的水一部分蒸发到空气中，一部分被周围砌体吸收，使石灰水溶液逐渐达到饱和至过饱和状态，Ca（OH）2结晶逐渐析出。析出后的Ca（OH）2结晶互相靠拢、密集，形成结晶结构网，结构强度逐渐提高。（2）碳化硬化。碳化硬化过程是化学硬化过程，发生的化学反应为Ca（OH）2+CO2+nH2O=CaCO3↓+（n+1）H2O空气中的CO2与H2O反应生成H2CO3，H2CO3再与Ca（OH）2反应生成CaCO3和H2O。CaCO3溶解度非常小而逐渐结晶、硬化，使浆体产生强度。2.1石灰

2.1.3

石灰的技术要求化学成分1.表2-3建筑生石灰的化学成分2.1石灰（1）（CaO+MgO）的含量。（CaO+MgO）的含量是指有化学反应活性的（CaO+MgO）的含量，是石灰产生黏结性的成分，也是评价石灰质量的重要指标；其含量越多，石灰的活性越高，灰质越好。（2）CO2的含量。CO2的含量是指石灰试样在规定条件下被高温煅烧至质量恒定时所产生的质量损失百分率。产生质量损失的一个原因是石灰中含有一定量的欠火石灰，另一个原因是石灰在储存期间受潮。质量损失越多，证明石灰中有效（CaO+MgO）的含量越低，石灰的黏结性能越差。（3）SO3的含量。三氧化硫（SO3）含量影响石灰的体积安定性。安定性不良的石灰在熟化硬化过程中会出现溃散、裂纹、鼓包等现象，导致工程质量不良。度。2.1石灰物理性质2.按照《建筑生石灰》（JC/T479—2013）的规定，建筑生石灰的物理性质见表2-4。表2-4建筑生石灰的物理性质2.1石灰（2）细度。细度是指石灰颗粒的粗细程度。细度影响石灰的黏结性能。（1）石灰的产浆量。产浆量是单位质量（10kg）的生石灰消化后所产石灰浆体的体积。产浆量越高，石灰的质量越好。2.1石灰

2.1.4

石灰的特性良好的保水性1.熟化生成的Ca（OH）2颗粒极其细小，比表面积（材料的总表面积与其质量的比值）很大，使得呈胶体分散状态的Ca（OH）2表面吸附一层较厚的水膜，即石灰的保水性。2.1石灰凝结硬化慢、强度低2.由于碳化作用主要发生在与空气接触的表面，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分向外蒸发，因此硬化速度缓慢。凝结时会形成CaCO3和Ca（OH）2结晶体。因为石灰消化时实际用水量比理论用水量大得多，多余的水在硬化后蒸发，留下空隙，所以硬化后强度变低。2.1石灰耐水性差3.石灰遇水后形成Ca（OH）2结晶体，而Ca（OH）2结晶体易溶于水，故其耐水性较差。水化时放热大，体积增大。2.1石灰硬化时体积收缩大4.硬化时大量水分蒸发，导致毛细管失水收缩，石灰浆体出现干缩裂纹。除调成石灰乳作薄层粉刷外，纯的石灰浆不能单独使用。2.1石灰硬化时体积收缩大5.由于石灰具有很强的吸湿性，因此被用来作传统的干燥剂。2.1石灰

2.1.5

石灰的应用与储运石灰的应用1.（1）（2）（3）用于圬工砌体。用于加固软土地基。用作半刚性材料的结合料。2.1石灰石灰的储运2.（1）建筑生石灰是自热材料，不应与易燃、易爆和液体物品混装。在储存和运输时不应受潮和混入杂物，不宜长期存储。（2）不同类生石灰应分别储存或运输，不得混杂。2.2石膏

2.2.1

石膏的分类和生产石膏的分类1.石膏的主要化学成分是硫酸钙,它在自然界中以两种稳定形态存在于石膏矿石中：一是天然无水石膏（CaSO4）,也称为生石膏、硬石膏；二是天然二水石膏（CaSO4·2H2O）,也称为软石膏。天然无水石膏只可用于生产石膏水泥,而天然二水石膏可制造各种性质的石膏。2.2石膏石膏的生产1.天然二水石膏在加热过程中随着加热温度和加热方式的不同可以得到不同性质的石膏产品。反应式为

2.2石膏

2.2.2

石膏的凝结与硬化建筑石膏凝结硬化的化学反应式为CaSO4·1/2H2O+112H2O→CaSO4·2H2O其硬化过程如图2-1所示。建筑石膏与适量的水混合成可塑的浆体,但很快就失去塑性、产生强度,并发展成为坚硬的固体。石膏的凝结硬化是一个连续的溶解、水化、胶化、结晶的过程。2.2石膏图2-1建筑石膏硬化过程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2.2石膏

2.2.3

石膏的技术要求建筑石膏颜色为白色，密度为2.6～2.75g/cm3，孔隙率一般为50%～60%。建筑石膏的凝结时间一般只需几分钟至二三十分钟。在室内自然干燥的条件下，约需一个星期。半水石膏发生水化反应时，理论上所需水分只占半水石膏质量的18.6%。为使石膏浆具有必要的可塑性，通常须加水60%～80%。与水泥比较，建筑石膏硬化后的强度比较低（一级石膏7d的抗压强度约为10MPa）、表观密度较小、导热性较低、吸声性较强、可钉可锯。技术性质1.2.2石膏物理力学性能2.根据《建筑石膏》（GB/T9776—2008）可将建筑石膏分为不合格品和合格品，其物理力学性能见表2-5。表2-5建筑石膏的技术指标2.2石膏

2.2.4

石膏的特性凝结硬化快1.在常温下，建筑石膏加水拌和后一般3～5min即可初凝，30min内终凝。为了给施工操作留有足够的时间，可以考虑加入适量的缓凝剂（如硼砂、纸浆废液）以延缓石膏的凝结。2.2石膏微膨胀性2.石膏在硬化过程中体积略有膨胀，因此，浇注成型时可以得到尺寸精确、表面光滑致密的构件或装饰图案。2.2石膏孔隙率大3.2.2石膏耐水性、抗冻性差4.石膏属于气硬性胶凝材料，软化系数为0.3～0.5，若长期处于潮湿环境或浸泡于水中，则其晶体微粒间的结合力会减弱，晶体微粒甚至会溶解。因此，硬化石膏不耐水、抗冻性差，不宜用于室外。2.2石膏抗火性好5.建筑石膏硬化后的主要成分为CaSO4·2H2O，遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量，而且生成的无水石膏是良好的热绝缘体。2.2石膏装饰性和加工性好6.石膏制品表面光滑、质地细腻、颜色洁白、装饰性好。此外，硬化石膏可锯、可刨，具有良好的可加工性。2.2石膏

2.2.5

石膏的应用与储运石膏的应用1.（1）室内抹灰及粉刷。建筑石膏特别适用于混凝土顶板、加气混凝土墙面等各种保温材料的表面抹灰，可分为面层粉刷石膏、底层粉刷石膏和保温层粉刷石膏。2.2石膏（2）制作装饰用品。将调配好的石膏浆体注入专用模器中，待石膏硬化后可以制得色彩、花样、形状各异的石膏装饰制品，如平板、多孔板、花纹板、浮雕板等。（3）制作建筑石膏制品。常见的建筑石膏制品有石膏板、纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏条板和装饰石膏板等。2.2石膏石膏的储运2.（2）建筑石膏一般采用袋装，可用具有防潮及不易破损的纸袋或其他复合袋包装。包装袋上应清楚标明产品标记、制造厂名、生产批号和出厂日期、质量等级、商标和防潮标志。建筑石膏在运输与储存时不得受潮和混入杂物。不同等级的建筑石膏应分别储运，不得混杂。建筑石膏自生产之日算起，储存期为三个月。三个月后应重新进行质量检验，以确定其等级。（1）

（3）

（4）THANKYOU建筑材料

项目3水泥水泥概述通用硅酸盐水泥3.13.2其他品种的水泥水泥的验收与保管3.33.4项目3水泥学习目标了解建筑中常见的水泥的性能和应用范围。掌握建筑中常见的水泥的技术指标和特性。了解水泥石腐蚀的原因及防腐措施。了解水泥的验收与保管方法。3.1水泥概述

3.1.1

水泥的分类按用途及性能可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。

（1）通用水泥。通用水泥是一般土木建筑工程通常采用的水泥，主要是指《通用硅酸盐水泥》（GB775—2007）中规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。3.1水泥概述（2）专用水泥。专用水泥是指具有专门用途的水泥，如G级油井水泥、道路硅酸盐水泥等。（3）特性水泥。特性水泥是指某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥等。按水泥的主要水硬性物质划分，水泥可分为硅酸盐类水泥（以硅酸盐为基本组分）、铝酸盐类水泥（以铝酸盐为基本组分）及硫铝酸盐类水泥（以硫铝酸盐为基本组分）等。3.1水泥概述

3.1.2

水泥的命名原则水泥按不同类别分别以水泥的主要水硬性矿物、混合材料、用途和主要特性进行命名，并力求简明准确，名称过长时允许有简称。（1）通用水泥以水泥的主要水硬性物质名称冠以混合材料名称或以其他适当名称命名。（2）专用水泥以其专门用途命名，并可冠以不同型号。（3）特性水泥以水泥的主要水硬性矿物名称冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型号或混合材料名称。3.2通用硅酸盐水泥

3.2.1

通用硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料。石灰质原料，如石灰石等，主要提供氧化钙；黏土质原料（又称为硅质原料），如黏土、黄土、页岩、泥岩等，主要提供氧化硅、氧化铝与氧化铁。有时为了调整化学成分还需加入少量辅助原料（又称为校正原料）。此外，为了改善煅烧条件，提高熟料质量，还常加入少量矿化剂，如氟石、石膏等。硅酸盐水泥的生产过程分为破碎及预均化、制备生料、煅烧生料、粉磨熟料等几个阶段。硅酸盐水泥生产的简要过程如图3-1所示。3.2通用硅酸盐水泥图3-1硅酸盐水泥生产的简要过程3.2通用硅酸盐水泥破碎及预均化1.在生产水泥的过程中，要对大部分原料进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥时用量最大的原料，其开采后的粒度较大、硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥机械的物料破碎中占有比较重要的地位。原料预均化技术就是在原料的存取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备储存与均化的功能。3.2通用硅酸盐水泥制备生料2.

在水泥的生产过程中，每生产1t硅酸盐水泥，设备至少要粉磨3t的物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏）。据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨约占3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理地选择粉磨设备和工艺流程，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。在新型干法水泥生产过程中，稳定入窑生料成分是稳定熟料烧成的前提，生料均化系统起着稳定入窑生料成分的最后一道把关作用。3.2通用硅酸盐水泥煅烧生料2.生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。在碳酸盐回转窑中进一步迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料（见图3-2）中的矿物。熟料烧成后，温度开始降低，最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、储存库和水泥机械所能承受的温度。图3-2水泥熟料3.2通用硅酸盐水泥粉磨熟料4.水泥粉磨是水泥制造的最后一道工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料及胶凝剂、性能调节材料等粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大水化面积，加快水化速度，以满足水泥浆体凝结、硬化的要求。概括地讲，水泥生产主要工艺就是“两磨”（磨细生料和磨细熟料）、“一烧”（将生料煅烧成熟料）。3.2通用硅酸盐水泥表3-1硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成硅酸盐水泥熟料主要由四种矿物组成，其名称、分子式和含量范围见表3-1。3.2通用硅酸盐水泥3.2通用硅酸盐水泥表3-2各种熟料矿物单独与水作用时所表现出的特性3.2通用硅酸盐水泥

3.2.2

通用硅酸盐水泥的水化与凝结硬化硅酸盐水泥的水化1.水泥熟料矿物的结构不稳定，遇水后会发生水解或水化反应而变成水化物，这些水化物按照一定的方式靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构，导致强度产生。水泥熟料中主要矿物的水化过程及产物如下：（1）硅酸三钙的水化。在水泥矿物中，硅酸三钙含量最高，它与水作用时，反应较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙及氢氧化钙。3.2通用硅酸盐水泥（2）硅酸二钙的水化。硅酸二钙的水化产物与硅酸三钙的水化产物相同，但数量不同。其水化反应较慢，水化放热量小。

（3）铝酸三钙的水化。铝酸三钙水化迅速，放热量很大，其水化产物组成和结构受液相CaO浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸三钙。水化铝酸三钙为晶体，易溶于水，它在石灰饱和溶液中能与氢氧化钙进一步反应，生成水化铝酸四钙。3.2通用硅酸盐水泥（4）铁铝酸四钙的水化。铁铝酸四钙的水化速度比铝酸三钙略慢，水化热较低，即使单独水化也不会引起快凝。其水化反应产物为水化铝酸三钙及水化铁酸钙凝胶。为调节凝结时间而掺入的适量石膏，与水化铝酸三钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）和单硫型水化硫铝酸钙。水化硫铝酸钙是难溶于水的针状晶体，它生成后即沉淀在熟料颗粒的周围，阻碍水化的进行，起到缓凝的作用。3.2通用硅酸盐水泥硅酸盐水泥的凝结硬化2.硅酸盐水泥的凝结硬化过程，按水化反应速度和水泥浆体结构（见图3-3）的变化特征可分为四个阶段。1）硅酸盐水泥的凝结硬化过程图3-3水泥浆体结构A—水泥颗粒；B—自由水；C—凝胶C-S-H；D—晶体［Ca（OH）2等］；E—毛细孔；F—气孔3.2通用硅酸盐水泥

（1）初始反应期。水泥加水拌和成水泥浆的同时，水泥颗粒表面上的熟料矿物立即溶于水，并与水发生水化反应，或者固态的熟料矿物直接与水发生水化反应。这时伴有放热反应，此即初始反应期。该阶段时间很短，仅5～10min。这时由于水化物生成的速度很快，来不及扩散，因此便附着在水泥颗粒表面，形成膜层。膜层以水化硅酸钙凝胶为主体，其中分布着氢氧化钙等晶体，所以，通常称为凝胶体膜层。凝胶体膜层的形成，会妨碍水泥的水化。3.2通用硅酸盐水泥

（2）潜伏期。初始反应以后，由于凝胶体膜层的形成，水化反应和放热速度会变慢。在一段时间（30～60min）内，水泥颗粒仍是分散的，水泥浆的流动性基本保持不变。（3）凝结期。经过1～6h，放热速度加快，并达到最大值，说明水泥继续加速水化。原因是凝胶体膜层虽然妨碍水分的渗入，使水化速度减慢，但因为它是半透膜，水分向膜层内渗透的速度大于膜层内水化物向外扩散的速度，所以产生渗透压，导致膜层破裂，使水泥颗粒得以继续水化。3.2通用硅酸盐水泥

（4）硬化期。由于水泥颗粒之间的空隙逐渐缩小为毛细孔，水化生成物进一步填充毛细孔，毛细孔越来越少，使水泥浆体结构更加紧密，逐渐产生强度。在适宜的温度和湿度条件下，水泥强度可继续增长，此即硬化阶段。水泥浆体硬化后形成的石状物称为水泥石。水泥石是由胶凝体、未水化的水泥颗粒内核和毛细孔等组成的非均质体。3.2通用硅酸盐水泥（1）矿物组成。矿物组成是影响水泥凝结硬化的主要内因,如前所述,不同的熟料矿物成分单独与水作用时,水化反应的速度、强度发展的规律及水化放热是不同的,因此改变水泥的矿物组成,其凝结硬化将发生明显的变化。（2）水泥细度。水泥颗粒的粗细程度直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度、干缩及水化发热等。（3）石膏掺量。在水泥中掺入石膏的目的是为了延缓水泥的凝结、硬化速度,调节水泥的凝结时间。2）影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素3.2通用硅酸盐水泥

（4）水胶比。拌和水泥浆时,水与水泥的质量比称为水胶比。从理论上讲,水泥完全水化所需的水胶比为0.22左右。（5）养护湿度和温度。温度对水泥的凝结硬化影响很大,提高温度可加速水泥的水化速度,有利于水泥早期强度的形成。（6）龄期。龄期是指水泥在正常养护条件下所经历的时间。在水泥水化作用的最初几天内强度增长最为迅速,如水化7d的强度可达到28d强度的70%左右,28d以后的强度增长明显减缓,如图3-4所示。3.2通用硅酸盐水泥图3-4硅酸盐水泥强度发展与龄期的关系3.2通用硅酸盐水泥

3.2.3

通用硅酸盐水泥的技术要求化学指标1.表3-3通用硅酸盐水泥的化学指标3.2通用硅酸盐水泥物理指标2.（1）细度（选择性指标）。细度是指水泥颗粒的粗细程度。细度对水泥的水化、凝结硬化以及强度发展均有很大影响。（2）凝结时间。水泥的凝结分为初凝和终凝。自水泥加水拌和算起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间称为初凝时间；自水泥加水拌和算起至水泥浆完全失去可塑性,并开始有一定结构强度所需的时间称为终凝时间。（3）体积安定性。水泥体积安定性是指水泥浆在凝结硬化过程中,体积变化的均匀性。如水泥硬化后产生不均匀的体积变化,即为体积安定性不良。3.2通用硅酸盐水泥①水泥中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁。引起水泥体积安定性不良的原因主要有以下两点：②石膏掺量过多。3.2通用硅酸盐水泥（4）强度与强度等级。水泥的强度是评定其质量的重要指标。《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》（GB/T17671—1999）规定,水泥的强度是由水泥胶砂试件测定的。将水泥、标准砂按质量计以1∶3混合,用0.5的水胶比按规定的方法拌制成塑性水泥胶砂,并按规定方法制成40mm×40mm×160mm的试件,在标准养护条件下（20±1）℃的水中,养护至3d和28d,测定各龄期的抗折强度和抗压强度。不同品种各强度等级的通用硅酸盐水泥,其各龄期的强度值应符合表3-4的规定,否则视为不合格品。3.2通用硅酸盐水泥表3-4不同品种各强度等级的通用硅酸盐3.2通用硅酸盐水泥续表3.2通用硅酸盐水泥（5）碱含量（选择性指标）。水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示,若使用活性集料,用户要求提供低碱水泥时,水泥中的碱含量应不大于0.60%,或由供需双方协商确定。3.2通用硅酸盐水泥

3.2.4

通用硅酸盐水泥的性能和应用硅酸盐水泥的性能和应用1.

（1）强度等级高，强度发展快。硅酸盐水泥因其C3S含量高，强度等级较高，适用于地上、地下和水中重要结构的高强度混凝土和预应力混凝土工程。这种水泥凝结硬化速度较快，还适用于要求早期强度高和冬期施工的混凝土工程。3.2通用硅酸盐水泥

（2）水化热高。硅酸盐水泥中含有大量的C3S和较多的C3A，其水化放热速度快、放热量高。对大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土，由于水化热聚集在内部不易散发，而形成温度应力，可导致混凝土产生裂纹。因此，硅酸盐水泥不得用于大体积混凝土。3.2通用硅酸盐水泥（3）耐腐蚀性差。硅酸盐水泥石中含有较多的易受腐蚀的Ca（OH）2和水化铝酸钙，不宜用于受流动的和有压力的软水作用的混凝土工程，也不宜用于受海水及其他腐蚀性介质作用的混凝土工程。3.2通用硅酸盐水泥（4）抗冻性好。水泥石的抗冻性主要取决于孔隙率和孔隙特征。硅酸盐水泥如采用较小的水灰比，并经充分养护，可获得密实的水泥石。因此，这种水泥适用于严寒地区遭受反复冻融的混凝土工程。3.2通用硅酸盐水泥

（5）抗碳化性好。水泥石中的Ca（OH）2与空气中CO2发生作用称为碳化。碳化使水泥石的碱度（pH值）降低，引起水泥石收缩和钢筋锈蚀。硅酸盐水泥石中含有较多的Ca（OH）2，碳化时碱度不易降低。用这种水泥制成的混凝土抗碳化性好，适用于空气中CO2浓度较高的环境，如翻砂、铸造车间。3.2通用硅酸盐水泥

（6）耐热性差。水泥石受热到300℃时，水泥的水化产物开始脱水、分解，体积收缩，强度下降。温度达到700～1000℃时，水泥石强度降低很多，甚至完全被破坏。可见，硅酸盐水泥是不耐热的，不得用于耐热混凝土工程。但应指出，硅酸盐水泥石在受热温度不高（100～250℃）时，由于内部存在游离水可使水化继续进行，且凝胶脱水使得水泥石进一步密实，水泥石强度反而有所提高。当受到短时间火灾影响时，因混凝土的热导率相对较小，仅表面受到高温作用，内部温度仍很低，故不致发生破坏。3.2通用硅酸盐水泥（7）干缩小。硅酸盐水泥硬化时干缩小，不易产生干缩裂纹，可用于干燥环境下的混凝土工程。（8）耐磨性好。硅酸盐水泥的耐磨性好，且干缩小，表面不易起粉，可用于地面和道路工程。3.2通用硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥的性能和应用2.

普通硅酸盐水泥中掺入少量混合材料的主要作用是扩大强度等级范围，以利于合理选用。由于混合材料掺量较少，其矿物组成的比例仍在硅酸盐水泥的范围内，因此其性能、应用范围与同强度等级的硅酸盐水泥相近。与硅酸盐水泥比较，普通硅酸盐水泥早期硬化速度稍慢、强度略低，抗冻性、耐磨性及抗碳化性稍差，耐腐蚀性稍好，水化热略有降低。3.2通用硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰3.1早期强度低，后期强度增进率大。硬化时对湿热敏感性强，强度发展受温度影响较大。23水化热低。耐腐蚀性好，具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力。45抗冻性及耐磨性较差。6抗碳化能力较差。1）三种水泥的性能和应用的相同点3.2通用硅酸盐水泥2）矿渣硅酸盐水泥的性能和应用（1）泌水性和干缩性较大。由于粒化高炉矿渣是玻璃体，对水的吸附能力差（即保水性差），成型时易泌水而形成毛细通路及粗大的水隙，降低混凝土的密实性及均匀性，同时，增加水分的蒸发，因此其干缩较大，易使混凝土表面产生很多微细裂缝，从而降低混凝土的力学性能和耐久性。矿渣硅酸盐混凝土不宜用于要求抗渗的混凝土工程和受冻融干湿交替作用的混凝土工程。3.2通用硅酸盐水泥（2）耐热性好。由于矿渣硅酸盐水泥硬化后Ca（OH）2的含量低，矿渣本身又是耐火掺料，当受高温（不高于200℃）作用时，强度不致显著降低，因此矿渣硅酸盐水泥适用于受热的混凝土工程，若掺入耐火砖粉等材料可制成耐更高温度的混凝土。在这三种水泥中矿渣硅酸盐水泥的活性混合材料的含量最多，耐腐蚀性最好、最稳定。3.2通用硅酸盐水泥3）火山灰质硅酸盐水泥的性能和应用抗渗性高。由于水泥中含有大量较细的火山灰，泌水性小，当在潮湿环境下或水中养护时，会生成较多的水化硅酸钙凝胶，使水泥石结构致密，因而具有较高的抗渗性，适用于要求抗渗的水中混凝土工程。(1)(2)干缩大，易起粉。火山灰质硅酸盐水泥在硬化过程中的干缩现象较矿渣硅酸盐水泥更显著。若处在干燥的空气中，水泥石中的水化硅酸钙会逐渐干燥，产生干缩裂缝。3.2通用硅酸盐水泥4）粉煤灰硅酸盐水泥的性能和应用

（1）早期强度低。由于粉煤灰呈球形颗粒，表面致密，不易水化，因此粉煤灰活性的发挥主要在后期，这种水泥早期强度的增进率比矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥更低，但后期可以赶上。

（2）干缩小，抗裂性高。由于粉煤灰的吸水能力弱，拌和时需水量较小，因而干缩小，抗裂性高。但球形颗粒保水性差、泌水较快，若养护不当易引起混凝土产生失水裂缝。3.2通用硅酸盐水泥

3.2.5

通用硅酸盐水泥石的腐蚀和防护腐蚀的类型1.1）溶析性侵蚀研究表明，水泥的各种水化产物必须在一定浓度的Ca（OH）2溶液中才能稳定存在，当Ca（OH）2浓度小于某一极限浓度时，水泥的其他水化产物将被溶解或分解，导致水泥石结构被破坏，即水泥石被腐蚀。在江、河、湖水及地下水等作用下，尤其是在不流动的水中，水泥石不会受到明显侵蚀。3.2通用硅酸盐水泥2）酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀。在雨水、工业污水及地下水中，常含有较多的CO2，当其含量超过一定量时，将使水泥石结构遭到破坏。其反应机理为当水中含有较多的CO2并超过平衡浓度时，则反应向右进行，使Ca（OH）2转变为易溶于水的碳酸氢钙而流失。Ca（OH）2浓度降低，还会导致水泥石中其他水化物的分解，使腐蚀作用进一步加剧。3.2通用硅酸盐水泥（2）其他酸的腐蚀。在工业废水、地下水、沼泽水中常含有盐酸、硝酸、氢氟酸等无机酸和醋酸、蚁酸等有机酸；工业窑炉中的废气常含有二氧化硫，遇水后即生成亚硫酸。它们与水泥石中的Ca（OH）2作用后生成的化合物，或易溶于水，或使水泥石体积膨胀，在水泥石内产生内应力而导致水泥石破坏。3.2通用硅酸盐水泥3）盐类的腐蚀（1）硫酸盐的腐蚀。在海水、湖水、地下水、某些工业污水中常含有钾、钠、铵等的硫酸盐，它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应生成硫酸钙。当水中硫酸盐浓度较高时，将会生成体积膨胀的硫酸钙晶体，导致水泥石破坏。同时硫酸钙与水泥石中的固态水化硫铝酸钙作用生成高硫型水化硫铝酸钙（水泥杆菌），对已经硬化的水泥石有极大的破坏作用。3.2通用硅酸盐水泥（2）镁盐的腐蚀。在海水及地下水中，常含有大量的镁盐，如硫酸镁、氯化镁等。它们与水泥石中的氢氧化钙发生的复分解反应为生成的氢氧化镁松软且无胶凝能力，氯化钙易溶于水，二水石膏则引起硫酸盐的破坏作用。因此，硫酸镁对水泥石起到了镁盐和硫酸盐的双重腐蚀作用。3.2通用硅酸盐水泥4）强碱的腐蚀水泥石在一般情况下能够抵抗碱类的腐蚀，但是在长期处于较高浓度的强碱溶液中时，也会受到腐蚀，而且随着温度的升高，腐蚀作用会加快。3.2通用硅酸盐水泥腐蚀的原因2.水泥石的腐蚀过程是一个十分复杂的物理化学作用过程，产生腐蚀的原因有以下几点：水泥石中存在能引起腐蚀的组成成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等。水泥石本身结构不密实，内部有很多毛细孔通道。环境中有腐蚀性介质的存在。3.2通用硅酸盐水泥防腐措施3.（1）根据建筑物所处的环境特点，合理选择水泥品种。选用硅酸三钙含量低的水泥能减少水化产物中氢氧化钙的含量，提高耐溶析侵蚀的能力；在有硫酸盐侵蚀的环境中选用铝酸三钙含量低的抗硫酸盐水泥；通用硅酸盐水泥中的硅酸盐水泥是耐腐蚀性最差的一种，在有腐蚀的情况下，如无可靠防护措施则不宜使用。3.2通用硅酸盐水泥（2）提高水泥石的密实度。①降低水胶比，提高水泥石自身结构的密实度。②提高混凝土结构物的密实度。③敷设耐蚀保护层。3.3其他品种的水泥

3.3.1

铝酸盐水泥铝酸盐水泥的矿物组成1.铝酸盐水泥的主要矿物组成是铝酸一钙（CaO·Al2O3，简写为CA）和其他铝酸盐矿物以及少量的硅酸二钙（2CaO·SiO2）。CA具有很高的水化活性，其凝结正常，但硬化迅速，是铝酸盐水泥的强度来源。CA的水化反应因温度不同而不同，温度低于20℃时，水化产物为水化铝酸一钙（CaO·Al2O3·10H2O）；温度在20～30℃时，水化产物为水化铝酸二钙（2CaO·Al2O3·8H2O）；温度高于30℃时，水化产物为水化铝酸三钙（3CaO·Al2O3·6H2O）。在上述后两种水化物生成的同时有氢氧化铝凝胶（Al2O3·3H2O）生成。3.3其他品种的水泥铝酸盐水泥的技术要求2.根据《铝酸盐水泥》（GB201—2000）的规定，铝酸盐水泥按Al2O3的含量百分数分为四类：CA-50（50%≤Al2O3＜60%）、CA-60（60%≤Al2O3＜68%）、CA-70（68%≤Al2O3＜77%）、CA-80（Al2O3≥77%）。其细度要求为比表面积不小于300m2/kg或0.045mm孔筛筛余不大于20％。铝酸盐水泥胶砂强度和凝结时间见表3-5和表3-6。3.3其他品种的水泥表3-5铝酸盐水泥胶砂强度表3-6铝酸盐水泥凝结时间3.3其他品种的水泥铝酸盐水泥的性能和应用3.（1）早期强度增长快，属快硬型水泥。铝酸盐水泥适用于紧急抢修工程和早期强度要求高的特殊工程，但必须考虑其后期强度的降低。（2）水化热高。铝酸盐水泥水化热放热量大而且集中，因此不宜用于大体积混凝土工程。（3）抗硫酸盐腐蚀性强。由于铝酸盐水泥水化时不生成Ca（OH）2，且水泥石结构致密，因此具有较好的抗硫酸盐及镁盐腐蚀的作用。铝酸盐水泥对碱的腐蚀无抵抗能力。（4）耐热性高。铝酸盐水泥在高温下仍能保持较高的强度，甚至在高达1300℃时尚有50％的强度，因此可作为耐热混凝土的胶结材料。3.3其他品种的水泥

3.3.2

快硬高强水泥快硬硅酸盐水泥1.凡以CaSiO3为主要成分的水泥熟料，加入适量石膏，经磨细制成的具有早期强度增进率较快的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称为快硬水泥。快硬硅酸盐水泥的原料和生产过程与硅酸盐水泥基本相同，只是为了快硬和早强，生产时适当提高了熟料中C3S和C3A的含量，其中C3S的含量达50％～60%，C3A的含量为8％～14％，两者总量应不少于60%～65％，同时适当增加石膏的掺量，并提高水泥的粉磨细度（通常比表面积达450m2/kg）。3.3其他品种的水泥快硬硫铝酸盐水泥2.以适当成分的生料烧成以无水硫铝酸钙［3（CaO·Al2O3）·CaSO4］和β型C2S为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为快硬硫铝酸盐水泥。快硬硫铝酸盐水泥以3d的抗压强度分为42.5、52.5、62.5、72.5四个强度等级。这是一种早期强度很高的水泥，其12h强度即可达3d强度的60％～70％。快硬硫铝酸盐水泥具有快凝、早强、不收缩的特点，可用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀的混凝土，适用于负温施工（冬期施工），浆锚、喷锚支护，抢修、堵漏，水泥制品及一般建筑工程。3.3其他品种的水泥

3.3.3

膨胀水泥膨胀水泥的分类1.（1）膨胀水泥。膨胀水泥的线膨胀系数一般在1％以下，相当于或稍大于一般水泥的收缩率，可以补偿收缩，所以又称为补偿收缩水泥或无收缩水泥。（2）自应力水泥。自应力水泥的线膨胀系数一般为1％～3％，膨胀值较大，在限制条件（如配有钢筋）下，使混凝土受到压应力，这种压应力能避免混凝土内部产生微裂缝，还能抵消一部分因外界因素（如水泥混凝土管道中输送的压力水或压力气体）所产生的拉应力，从而有效地改善混凝土抗拉强度低的缺陷。1）按膨胀值分类3.3其他品种的水泥（1）硅酸盐膨胀水泥。硅酸盐膨胀水泥是以硅酸盐水泥为主要组分，外加高铝水泥和石膏