建筑装饰材料课件

建築裝飾用基本材料

2.1無機膠凝材料

在建築工程中，將能夠把散粒狀材料（如砂、石等）和塊狀材料（如磚、砌塊等）粘結成為一個整體的材料，統稱為膠凝材料。膠凝材料按化學成分不同分為無機膠凝材料和有機膠凝材料兩大類。無機膠凝材料按其能否在水中凝結硬化、保持和發展強度，又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。

2.1無機膠凝材料

氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結硬化，保持和發展強度。水硬性膠凝材料既能在水中又能在空氣中凝結硬化，保持和發展強度。氣硬性膠凝材料耐水性差，一般只適用於地上或乾燥環境，不適宜用於潮濕環境，更不可用於水中。水硬性膠凝材料耐水性好，既可用於空氣中，也可用於地下或水中。

2.1無機膠凝材料2.1.1建築石膏 石膏是以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。當石膏中含有的結晶水不同時，可形成多種性能不同的石膏，主要有建築石膏（）、無水石膏（）、生石膏（）等。其中建築石膏及其製品具有品質輕、吸聲性好、吸濕性好、保溫隔熱性好、形體飽滿、表面平整細膩、裝飾性好、使用方便、容易加工等優點，是建築裝飾工程中常用的膠凝材料。

2.1無機膠凝材料（1）建築石膏的生產 建築石膏通常是用天然二水石膏礦石(又稱生石膏)經壓蒸或煆燒加熱、磨細而生成的。由於加熱方式和溫度的不同，可生產出不同的建築石膏產品。 將天然二水石膏在常壓下加熱到107℃～170℃時，可生產出生成β型建築石膏：

將天然二水石膏在124℃、0.13MPa壓力的條件下蒸煉脫水，可得到型建築石膏：

2.1無機膠凝材料 （2）建築石膏的凝結硬化 建築石膏與適量的水拌合後，形成可塑性的漿體，很快漿體就失去可塑性並產生強度，並逐漸發展成為堅硬的固體，這一過程稱為石膏的凝結硬化。石膏的凝結硬化實際上是建築石膏與水之間發生了化學反應的結果，反應方程式如下：

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建築石膏的凝結硬化分為凝結和硬化兩個過程。由於二水石膏在水中的溶解度僅為半水石膏溶解度的1/5左右，所以二水石膏首先結晶析出，由於結晶體的不斷生成，造成漿體的塑性開始下降，稱為石膏的初凝；而後，隨著晶體顆粒間摩擦力和黏結力的增大，漿體的塑性急劇下降，直到失去可塑性，稱為石膏的終凝。整個過程稱為石膏的凝結。石膏終凝後，其晶體顆粒仍在不斷長大和相互交錯，使漿體產生強度，並不斷增長。直到水分完全蒸發，形成堅硬的石膏結構，這個過程稱為石膏的硬化。

2.1無機膠凝材料 （3）建築石膏的技術標準和儲運 根據國家標準《建築石膏》（GB9776—88），建築石膏按強度、細度和凝結時間分為優等品、一等品和合格品三個等級，其技術要求見表2-1所示。其中有一項指標不合格，石膏應重新檢驗級別或者報廢。建築石膏在儲運過程中必須防潮防水。儲存三個月後，強度下降30%左右，所以儲存時間不宜過長，一般不超過三個月。

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表2-1建築石膏的技術標準(GB9776—88)

技術指標優等品一等品合格品強度/MPa抗折強度2．52．11．8抗壓強度4．93．92．9細度0．2mm方孔篩篩餘，不大於5%10%15%凝結時間/min初凝時間6終凝時間30

2.1無機膠凝材料（4）建築石膏的技術性質1．凝結硬化快 建築石膏加水後6min可達到初凝，30min可達到終凝。在施工中為了有足夠的時間進行攪拌等操作，常摻入緩凝劑來延長其凝結時間。 2．裝飾性好 石膏漿體凝結硬化後體積不會出現收縮，反而略有膨脹（0.5%～1.0%），而且不開裂。石膏的這一性質使得石膏製品形體飽滿，尺寸精確，加之石膏質地細膩，顏色潔白，特別適合製作建築裝飾品及石膏模型。

2.1無機膠凝材料 3．孔隙率大、品質輕、強度低 在生產石膏製品時，為滿足必要的可塑性，通常要加過量的水。凝結硬化後，由於大量多餘水分蒸發，使石膏製品的孔隙率達50%～60%。由於石膏製品的孔隙率較大，所以石膏製品的表觀密度小，保溫隔熱性好，且吸聲性、吸濕性好，可調節室內溫度和濕度。由於石膏製品的孔隙率較大，使得石膏製品強度低，抗滲性、抗凍性差，通常石膏硬化後的抗壓強度只有3～5MPa。 4．可加工性好 建築石膏硬化後具有微孔結構，硬度也較低，使得石膏製品可鋸、可刨、可釘，易於連接，為安裝施工提供了很大的方便，具有良好的可加工性。

2.1無機膠凝材料 5．防火性好，但耐火性差 石膏製品遇火時，二水石膏中的結晶水蒸發，並能在製品表面形成水蒸氣帶，可有效地阻止火的蔓延，具有良好的防火效果。但二水石膏脫水後，強度下降，故耐火性差。 6．耐水性差 建築石膏可微溶於水，耐水性差，不宜用於潮濕環境和水中。

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（5）建築石膏的應用 1．室內抹灰與粉刷 建築石膏加水、砂拌和成石膏砂漿，可用於室內抹灰。抹灰後的牆面光滑、細膩、潔白美觀，給人以舒適感。建築石膏加水及緩凝劑，拌和成石膏漿體，可作為室內的粉刷塗料。 2．製作石膏板 石膏類板材具有品質輕、保溫、隔熱、吸聲、防火、調濕、尺寸穩定、可加工性好、成本低等優良性能，是一種很有發展前途的新型板材，也是良好的室內裝飾材料。石膏板在內牆板中佔有較大的比例，常用的石膏板有紙面石膏板、纖維石膏板、石膏空心板、石膏刨花板等。

2.1無機膠凝材料 ①紙面石膏板 紙面石膏板是以建築石膏為主要原料，加入適量纖維和外加劑構成芯板，再與兩面特製的護面紙牢固結合在一起的建築板材。護面紙主要起提高板材抗彎、抗衝擊的作用。紙面石膏板按其用途分為普通紙面石膏板（代號P）、耐水紙面石膏板（代號S）、耐火紙面石膏板（代號H）三種。 紙面石膏板常用規格為: 長度：1800mm、2100mm、2400mm、2700mm、3000mm、3300mm。 寬度：900mm、1200mm。 厚度：普通紙面石膏板為9mm、12mm、15mm、18mm；耐火紙面石膏板為9mm、12mm、15mm；耐水紙面石膏板為9mm、12mm、15mm、18mm、21mm、25mm。

2.1無機膠凝材料 紙面石膏板的表觀密度為800～1000kg/m3，導熱係數為0.19～0.21W/（mK），隔聲指數為35～45dB。紙面石膏板表面平整，尺寸穩定，重量輕、隔熱、隔聲、防火、易加工，並且施工簡便，勞動強度低。但紙面石膏板由於用紙量大，因此成本較高。 普通紙面石膏板主要適用於乾燥環境中的室內隔牆、天花板、複合外牆板的內壁板等，不宜用於廚房、衛生間以及空氣相對濕度經常大於70%的場所。耐水紙面石膏板主要用於廚房、衛生間等空氣相對濕度較大的環境，耐火紙面石膏板主要用於對防火要求較高的建築工程中。

2.1無機膠凝材料 ②裝飾石膏板 裝飾石膏板是以建築石膏為膠凝材料，加入適量的增強纖維、膠粘劑等輔料與水拌和，經成型、乾燥而成的不帶護面紙的建築裝飾板材。 裝飾石膏板分為普通板和防潮板兩大類。裝飾石膏板為正方形，板材的規格為500mm500mm9mm、600mm600mm11mm。裝飾石膏板的表面潔白光滑、色彩、花紋圖案豐富，質地細膩，給人以清新柔和之感。裝飾石膏板廣泛應用於各類建築物的室內頂棚、內牆的裝飾，對濕度較大的環境，應採用防潮板。

2.1無機膠凝材料 ③纖維石膏板 纖維石膏板是以建築石膏為主要原料，以玻璃纖維或紙筋等為增強材料，經鋪漿、脫水、成型、烘乾等工序加工而成。纖維石膏板的規格尺寸為：長度2700mm～3000mm，寬度800mm，厚度12mm。纖維石膏板的表觀密度為1100～1230kg/m3，導熱係數為0.18～0.19W/（mK），隔聲指數為36～40dB。 纖維石膏板的抗彎強度和彈性模量均高於紙面石膏板，主要用於非承重內隔牆、天花板、內牆貼面等。

2.1無機膠凝材料 ④石膏空心板 石膏空心板是以石膏為膠凝材料，加入適量輕質材料（如膨脹珍珠岩等）和改性材料（如水泥、石灰、粉煤灰、外加劑等），經攪拌、成型、抽芯、乾燥等工序製成的。石膏空心板的尺寸規格為：長度2500～3000mm，寬度500～600mm，厚度60～90mm。 石膏空心板的表觀密度為600～900kg/m3，導熱係數為0.22W/（mK），隔聲指數大30dB，抗折強度為2～30MPa，耐火極限為1～2.5h。

石膏空心板加工性好，品質輕，顏色潔白，表面平整光滑，石膏空心板主要適用於非承重內隔牆，但用於較潮濕環境中，表面須做防水處理。

2.1無機膠凝材料3．製作石膏浮雕裝飾件 石膏浮雕裝飾件包括裝飾石膏線腳、花飾系列、藝術頂棚、燈圈、藝術柱廊、浮雕壁畫等。石膏裝飾線腳為長條狀裝飾構件，多用高強石膏或加筋建築石膏製作，表面呈雕花形或弧形，線腳的寬度一般為45～300mm，長度一般為1800～2300mm，主要用於建築物室內裝飾。石膏藝術柱廊仿造歐洲建築流派風格造型，多用於營業門面、廳堂及門窗洞口處。

2.1無機膠凝材料2.1.2石灰 石灰是一種傳統的建築材料。由於生產石灰的原材料廣泛，生產工藝簡單，成本低，使用方便，故石灰在建築工程中一直得到廣泛應用。 （1）石灰的生產 生產石灰的原料主要是石灰石（又稱石灰岩），石灰石的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），另外還有少量的碳酸鎂（MgCO3）和黏土雜質。將石灰石在高溫下煆燒，即得塊狀生石灰。生石灰主要成分是CaO，另外還有少量MgO等雜質。(

方程式如下頁）

2.1無機膠凝材料

生產石灰時，由於煆燒時間或煆燒溫度控制不均勻，常會出現欠火石灰或過火石灰。欠火石灰是由於煆燒溫度過低或煆燒時間不足，石灰石中的CaCO3尚未完全分解，生產出的石灰CaO含量低，降低了石灰的利用率。過火石灰是由於煆燒溫度過高或煆燒時間過長，石灰石中的雜質發生熔結，生產出的石灰顆粒粗大、結構緻密，熟化速度十分緩慢，對石灰的利用極為不利。 建築石灰按照MgO含量不同，將生石灰分為鈣質石灰（MgO5%）和鎂質石灰（MgO>5%）。鎂質石灰熟化較慢，但硬化後強度較高。

2.1無機膠凝材料按照成品加工方法的不同，建築工程中常用的石灰類型主要有： ⒈塊狀生石灰

由原料煆燒直接而成的原產品，主要成分為CaO。 ⒉生石灰粉

塊狀生石灰經磨細而成的粉狀產品，其主要成分也為CaO。 ⒊消石灰粉

將生石灰用適量的水消化而成的粉末，也稱熟石灰粉，其主要成分為Ca(OH)2。 ⒋石灰膏（漿）將生石灰加入石灰體積3～4倍的水消化而成。石灰漿在儲灰坑中沉澱，並除去上層水分後，稱為石灰膏。如果水分加得更多，則呈白色懸浮液，稱為石灰漿（或石灰乳）。

2.1無機膠凝材料 （2）石灰的熟化與硬化 生石灰與水發生反應生成熟石灰的過程，稱為石灰的熟化（又稱消解或消化）。熟化後的石灰稱為熟石灰，其主要成分為Ca(OH)2。 CaO+H2OCa(OH)2+64.8kJ 生石灰熟化過程放出大量的熱，且體積迅速膨脹1—2.5倍。煆燒良好、氧化鈣含量高的生石灰熟化快、放熱量多、體積增大多，因此產漿量高。

2.1無機膠凝材料 在建築工程中，生石灰必須經充分熟化後方可使用。這是因為塊狀生石灰中常含有過火石灰，過火石灰熟化十分緩慢。生石灰如果沒有充分熟化而直接使用，生石灰中的過火石灰就會吸收空氣中的水分繼續熟化，體積膨脹使構件表面凸起、開裂或局部脫落，嚴重影響施工品質。為了保證生石灰充分熟化，一般在工地上將塊狀生石灰放在化灰池內，加水經過兩周以上時間的消化，這個過程稱為生石灰的熟化處理，又稱“陳伏”。在陳伏期間，石灰漿表面應保持有一層水覆蓋，使其與空氣隔絕，避免碳化。

2.1無機膠凝材料 石灰漿體的硬化包含乾燥、結晶和碳化三個交錯進行的過程。在石灰漿體中由於多餘水分的蒸發使Ca(OH)2的濃度增加，獲得一定的強度。隨著水分繼續減少，Ca(OH)2逐漸從溶液中結晶出來，使強度繼續增加。Ca(OH)2與潮濕空氣中的CO2反應生成CaCO3（稱為碳化），新生成的CaCO3晶體相互交叉連生或與Ca(OH)2共生，構成緊密交織的結晶網，使漿體的強度進一步提高。由於空氣中的CO2濃度低，且CO2較難深入內部，故碳化過程十分緩慢。從石灰漿體的硬化過程可以看出，石灰漿體硬化速度慢，硬化後強度低，耐水性差。

2.1無機膠凝材料 （3）石灰的技術標準 根據建材標準《建築生石灰》（JC/T479—92）、《建築生石灰粉》（JC/T480—92）、《建築消石灰粉》（JC/T481—92）的規定，將生石灰、生石灰粉、消石灰粉分為優等品、一等品和合格品三個等級。其相應技術指標見表2-2、表2-3、表2-4。

2.1無機膠凝材料表2-2建築生石灰的技術指標（JC/T479—92）

項

目鈣質生石灰鎂質生石灰優等品一等品合格品優等品一等品合格品CaO+MgO含量/%，不小於908580858075未消化殘渣含量（5㎜圓孔篩餘量）/%，不小於5101551015CO2/%，不大於5796810產漿量/（L/kg），不小於2.82.32.02.82.32.0

2.1無機膠凝材料表2-3建築生石灰粉的技術指標（JC/T480—92）項

目鈣質生石灰粉鎂質生石灰粉優等品一等品合格品優等品一等品合格品CaO+MgO含量/%，不小於858075807570CO2含量/%，不大於791181012細度0.90㎜篩篩餘/%，不大於0.20.51.50.20.51.50.125㎜篩篩餘/%，不大於7.012.018.07.012.018.0

2.1無機膠凝材料表2-4建築消石灰粉的技術指標（JC/T481—92）

項

目鈣質消石灰粉鎂質消石灰粉白雲石消石灰粉優等品一等品合格品優等品一等品合格品優等品一等品合格品CaO+MgO含量/%，不小於706560656055656055游離水/%0.4～2.00.4～2.00.4～2.0體積安定性合格合格—合格合格—合格合格—細度0.90㎜篩篩餘/%，不大於000.5000.5000.50.125㎜篩篩餘/%，不大於310153101531015

2.1無機膠凝材料 （4）石灰的技術性質 1．可塑性、保水性好 生石灰熟化為石灰漿時，氫氧化鈣顆粒極其微小，且顆粒間水膜較厚，顆粒間的滑移較易進行，故可塑性、保水性好。用石灰調成的石灰砂漿具有良好的可塑性，在水泥砂漿中加入石灰膏，可顯著提高砂漿的可塑性（和易性）。 2．強度低、耐水性差 石灰漿的凝結硬化緩慢，且硬化後的強度低，如1：3的石灰砂漿28天的抗壓強度通常只有0.2～0.5MPa，受潮後石灰溶解，強度更低。石灰硬化後的主要成分為氫氧化鈣，易溶於水，故石灰的耐水性差，不宜用於潮濕環境和水中。

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3．體積收縮大。 石灰漿在硬化過程中由於大量水分蒸發，使石灰漿體產生顯著的體積收縮而開裂。因此石灰除粉刷外不宜單獨使用，常摻入砂子、紙筋等混合使用。 4．生石灰吸濕性強，是傳統的乾燥劑。 （5）石灰的應用 石灰在建築工程中主要應用於以下幾個方面： 1．石灰乳塗料和砂漿 用消石灰粉或熟化好的石灰膏加水稀釋成為石灰乳塗料，可用於內牆和天棚粉刷；用石灰膏或生石灰粉配製的石灰砂漿或水泥石灰混合砂漿，可用來砌築牆體，也可用於牆面、柱面、頂棚等的抹灰。

2.1無機膠凝材料 2．灰土和三合土 消石灰粉和黏土按一定比例配合稱為灰土，再加入爐渣、砂、石等填料，即成三合土。灰土和三合土經夯實後強度高、耐水性好，且操作簡單、價格低廉，廣泛應用於建築物、道路等的墊層和基礎。石灰土和三合土的強度形成是由於石灰改善了黏土的和易性，在強力夯打之下，大大提高了緊密度。而且，黏土顆粒表面的少量活性氧化矽和氧化鋁與氫氧化鈣起化學反應，生成了不溶性的水化矽酸鈣和水化鋁酸鈣，將黏土顆粒粘結起來，從而提高了黏土的強度和耐水性。

2.1無機膠凝材料 3．矽酸鹽製品 將磨細生石灰或消石灰粉與矽質材料（如粉煤灰、火山灰、爐渣等）按一定比例配合，經成型、養護等工序製造的人造材料，稱為矽酸鹽製品。常用的有粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、灰砂磚、加氣混凝土砌塊等。 （6）石灰和儲運 石灰在運輸和儲存時要防止受潮，且儲存時間不宜過長。否則生石灰會吸收空氣中的水分自行消化成消石灰粉，然後再與二氧化碳作用形成碳化層，失去膠凝能力。工地上一般將石灰的儲存期變為陳伏期，陳伏期間，石灰膏上部要覆蓋一層水，以防碳化。另外，生石灰不宜與易燃、易爆品裝運和存放在一起。這是因為儲運中的生石灰受潮熟化要放出大量的熱且體積膨脹，會導致易燃、易爆品燃燒和爆炸。

2.1無機膠凝材料2.1.3水泥 水泥呈粉末狀，是一種水硬性膠凝材料。水泥與水混合後成為可塑性漿體，經一系列物理化學作用變成堅硬的石狀固體，並能膠結散粒或塊狀材料成為整體。水泥是重要的建築材料之一，廣泛應用於建築工程、道路、橋樑、水利、國防工程等。水泥的種類很多，建築工程中常用的五大水泥是：矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和火山灰質矽酸系水泥。常用的裝飾水泥有：白色矽酸鹽水泥和彩色矽酸鹽水泥。

2.1無機膠凝材料 （1）矽酸鹽水泥 矽酸鹽水泥是由矽酸鹽水泥熟料、0～5%的混合材料、適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料。 1．矽酸鹽水泥的生產 生產矽酸鹽水泥的原料主要有石灰質原料、黏土質原料、校正原料三種。石灰質原料主要提供，可採用石灰石、白堊、石灰質凝灰岩等；黏土質原料主要提供、及少量的，可採用粘土、葉岩等；校正原料主要提供和，可採用鐵礦粉、砂岩等。生產矽酸鹽水泥的過程可簡單概括為“兩磨一燒”，矽酸鹽水泥的生產工藝流程見下頁圖2-1所示。

2.1無機膠凝材料 在矽酸鹽水泥生產中加入適量石膏的目的是延緩水泥的凝結速度，使之便於施工操作。石膏的摻加量一般為水泥品質的3%～5%，可採用建築石膏，天然二水石膏或工業副產品石膏。

2.1無機膠凝材料 矽酸鹽水泥熟料的主要礦物組成是：矽酸三鈣（），簡寫為；矽酸二鈣（），簡寫為；鋁酸三鈣（），簡寫為；鐵鋁酸四鈣（），簡寫為。矽酸鹽水泥各熟料礦物的特性見表2-5。

表2-5矽酸鹽水泥熟料的主要礦物特性

礦物成分含量/%強度28d水化熱凝結硬化速度矽酸三鈣37～60高大快矽酸二鈣15～37早期低、後期高小慢鋁酸三鈣7～15低最大最快鐵鋁酸四鈣10～18低中中

2.1無機膠凝材料 2．矽酸鹽水泥的水化和凝結硬化 水泥熟料礦物成分遇水後，會發生一系列化學反應，生成各種水化物，並放出一定的熱量。水泥具有許多優良的性能，主要是水泥熟料中幾種主要礦物水化作用的結果。

矽酸鹽水泥水化後的產物主要為：水化矽酸鈣（）、氫氧化鈣、水化鐵酸鈣和水化鋁酸鈣。另外還有水化鋁酸鈣與石膏反應生成的高硫型水化硫鋁酸鈣（又稱鈣礬石）。

2.1無機膠凝材料 水泥加水拌合後形成可塑性的水泥漿，隨著水化反應的進行，水泥漿體逐漸變稠失去可塑性，這一過程稱為水泥的凝結；隨著水化反應的繼續進行，失去可塑性的水泥漿逐漸產生強度併發展成為堅硬的水泥石，這一過程稱為水泥的硬化。水泥的凝結、硬化是人為地劃分的，實際上是一個連續的複雜的物理化學變化過程。 水泥的凝結硬化過程，也就是水泥強度的發展過程。為了正確使用水泥，並在生產中採取有效措施改善水泥的性能，必須瞭解影響水泥凝結硬化的因素。影響水泥凝結硬化的因素主要有以下五個因素：(在下頁）

2.1無機膠凝材料 ①水泥的熟料礦物組成和細度水泥熟料中各種礦物組成的凝結硬化速度不同，當各礦物的相對含量不同時，水泥的凝結硬化速度就不同。當水泥熟料中矽酸三鈣、鋁酸三鈣相對含量較高時，水泥的水化反應速率快，凝結硬化速度也快。水泥顆粒越細，水化時與水接觸的表面積越大，水化反應速度和凝結硬化快，早期強度高。 ②水泥漿的水灰比水泥漿的水灰比，是指水泥漿中水與水泥的品質之比。當水灰比較大時，水泥漿的塑性好，水泥的初期水化反應得以充分進行。但當水灰比過大時，由於水泥顆粒間被水隔開的距離較遠，顆粒間相互連接形成骨架結構所需的凝結時間長，所以水泥漿凝結較慢；而且水泥漿中多餘水分蒸發後形成的孔隙較多，造成水泥石的強度較低。

2.1無機膠凝材料 ③環境的溫度和濕度

溫度對水泥的凝結硬化有明顯影響。溫度越高，水泥凝結硬化速度越快；溫度降低，凝結硬化速度減慢。特別是當溫度低於時，凝結硬化停止，並有可能在凍融的作用下，造成已硬化的水泥石破壞。因此，混凝土工程冬季施工要採取一定的保溫措施。 水是水泥水化、硬化的必要條件。周圍環境的濕度越大，水分不易蒸發，水泥水化越充分，水泥硬化後強度高；若水泥處於乾燥環境，水分蒸發快，水泥漿體缺水使水化不能正常進行，甚至水化停止，強度不再增長。因此，混凝土工程在澆注後2～3周內要灑水養護，以保證水化時所必需的水分。

2.1無機膠凝材料

④齡期水泥水化是由表及裏逐步深入進行的。隨著時間的延續，水泥的水化程度不斷增加。因此，齡期越長，水泥的強度越高。一般情況下，水泥加水拌和後的前28d水化速度較快，強度發展也快；28d之後，強度發展顯著變慢。但是，只要維持適當的溫度與濕度，水泥的強度在幾個月、幾年，甚至幾十年後還會繼續增長。工程中常以水泥28d的強度作為設計強度。 ⑤石膏摻量在矽酸鹽水泥生產中摻入適量的石膏會起到良好的緩凝作用，同時由於鈣礬石的生成，還能改善水泥石的早期強度。但如果石膏的摻量過多，不僅不能緩凝。還會在後期引起水泥石膨脹開裂。因此，石膏的摻量應適宜，一般為水泥品質的3%～5%。

2.1無機膠凝材料 3．矽酸鹽水泥的性質 ①細度水泥的細度是指水泥顆粒的粗細程度。水泥顆粒越細，與水反應的表面積越大，水化反應速度快，早期強度高；但在空氣中的硬化收縮大，成本也高。水泥顆粒越粗，則不利於水泥活性的發揮，且硬化後強度低。故水泥顆粒粗細應適中，一般水泥顆粒粗細在7～200

m（0.007～0.2mm）範圍內。國家標準規定矽酸鹽水泥的細度用比表面積表示，矽酸鹽水泥的比表面積應大於300m2/kg。

2.1無機膠凝材料 ②標準稠度及標準稠度用水量水泥淨漿標準稠度是對水泥淨漿以標準方法拌制、測試並達到規定的可塑性程度時的稠度。水泥淨漿標準稠度用水量是指水泥淨漿達到標準稠度時所需的加水量，常以水和水泥品質之比的百分數表示。各種水泥的礦物成分、細度不同，拌和成標準稠度時的用水量也各不相同，水泥的標準稠度用水量一般為24%～33%。測定水泥凝結時間和體積安定時必須採用標準稠度的水泥漿。

2.1無機膠凝材料

③凝結時間水泥的凝結時間分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是指從水泥漿加水拌和起到水泥漿失去可塑性所需的時間；終凝時間是指從水泥漿加水拌和起到水泥漿完全失去可塑性並開始產生強度所需的時間。國家標準規定，矽酸鹽水泥的初凝時間不得早於45min，終凝時間不遲於6h30min。凝結時間不合格的水泥作廢品處理 水泥的凝結時間在工程施工中有重要作用。初凝時間不宜過短，以便有足夠的時間對混凝土進行攪拌、運輸、澆築和振搗。終凝時間不宜過長，以便使混凝土儘快硬化具有一定強度，儘快拆出範本和進行下一工序操作，可提高工作效率，加快施工進度。

2.1無機膠凝材料 （3）建築石膏的技術標準和儲運 根據國家標準《建築石膏》（GB9776—88），建築石膏按強度、細度和凝結時間分為優等品、一等品和合格品三個等級，其技術要求見表2-1所示。其中有一項指標不合格，石膏應重新檢驗級別或者報廢。建築石膏在儲運過程中必須防潮防水。儲存三個月後，強度下降30%左右，所以儲存時間不宜過長，一般不超過三個月。

2.1無機膠凝材料 ④體積安定性

水泥體積安定性是指水泥在凝結硬化過程中體積變化的均勻性。當水泥漿體在硬化過程中體積發生不均勻變化時，會導致水泥製品膨脹、翹曲、產生裂縫等，即所謂體積安定性不良。體積安定性不合格的水泥為廢品，不得用於任何工程。 水泥體積安定性不良的原因是由於水泥熟料中游離氧化鈣、氧化鎂過多或摻入的石膏量過多。上述物質在水泥硬化後開始或繼續進行水化反應，其水化產物體積膨脹使水泥石開裂。因此國家標準規定，矽酸鹽水泥熟料中游離氧化鎂含量不超過5.0%，三氧化硫含量不超過3.5%，石膏的摻量為水泥品質的3%～5%。

2.1無機膠凝材料 ⑤強度及強度等級根據矽酸鹽水泥3d和28d的抗壓強度和抗折強度，將矽酸鹽水泥分為六個強度等級，各齡期的強度值不得低於表2-6中規定的數值。為了滿足某些工程對水泥早期強度的要求，國家標準對某些水泥的早期強度要求較高，並在這些水泥的強度等級符號後附以字母“R”，表示為早強型水泥。一般情況下相同強度等級時，早強型水泥的3d強度要高於非早強型水泥。

2.1無機膠凝材料表2-6矽酸鹽水泥各齡期的強度要求（GB175—1999）

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07,062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0

2.1無機膠凝材料 ⑥水化熱水化熱是指水泥在水化過程中放出的熱量。水泥的水化熱大部分在3～7d內放出，7d內放出的熱量可達總熱量的80%左右。水化熱的大小主要決定於水泥熟料的礦物組成和細度，若水泥熟料中矽酸三鈣和鋁酸三鈣的含量高，水泥細度越細，則水化熱越大。水化熱較大的水泥有利於冬季施工，但對大體積混凝土不利。為了避免由於溫度應力引起水泥石的開裂，在大體積混凝土中不宜採用水化熱較大的矽酸鹽水泥，應採用水化熱較小的水泥，或採取其他降溫措施。

2.1無機膠凝材料 4．矽酸鹽水泥的特性和應用 ①強度高矽酸鹽水泥凝結硬化速度快，早期和後期強度都較高，適用於早期強度有較高要求的工程，也適用於重要結構的高強度混凝土和預應力混凝土工程。 ②水化熱大、抗凍性好矽酸鹽水泥中硫酸三鈣和鋁酸三鈣的含量高，水化時放出的熱量大，有利於冬季施工，但不宜用於大體積混凝土工程。矽酸鹽水泥硬化後的水泥石結構密實，抗凍性好，適用於嚴寒地區遭受反復凍融的工程和抗凍性要求高的工程，如大壩溢流面等。 ③幹縮小、耐磨性好矽酸鹽水泥硬化時幹縮小，不易產生幹縮裂縫，可用於乾燥環境工程。由於幹縮小，表面不易起粉塵，因此耐磨性好，可用於道路工程。

2.1無機膠凝材料 ④耐腐蝕性差

矽酸鹽水泥石中有較多的氫氧化鈣，耐軟水和耐化學腐蝕性差。故矽酸鹽水泥不宜用於經常與流動的淡水接觸和壓力水作用的工程；也不適用於受海水、礦物水等作用的工程。

⑤耐熱性差矽酸鹽水泥石在溫度超過250時水化產物開始脫水，體積產生收縮，強度開始下降。當受熱溫度超過600，水泥石由於體積膨脹而造成破壞。因此，矽酸鹽水泥不宜用於耐熱要求高的工程，如工業窯爐、高爐基礎等，也不宜用來配製耐熱混凝土。

2.1無機膠凝材料 （2）摻混合材料的矽酸鹽水泥 凡在矽酸鹽水泥熟料中，摻入一定量（

5%）的混合材料和適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料稱為摻混合材料的矽酸鹽水泥。在矽酸鹽水泥中摻加一定量的混合材料能改善水泥的性能，增加水泥品種，降低水泥成本，擴大水泥的應用範圍。摻混合材料的矽酸鹽水泥主要有：普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥和火山灰質矽酸系水泥。

2.1無機膠凝材料 1．普通矽酸鹽水泥 由普通矽酸鹽水泥熟料、6%～15%的混合材料和適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料稱為普通矽酸鹽水泥（簡稱普通水泥，代號為PO）。當摻活性混合材料時，不得超過水泥品質的15%，其中允許用不超過5%的窯灰或不超過10%的非活性混合材料來代替；當摻非活性混合材料時，不得超過水泥品質的10%。

2.1無機膠凝材料 普通水泥與矽酸鹽水泥的不同之處有以下幾點：普通水泥的細度為通過0.08mm的方孔篩，篩餘量得超過10%；普通水泥的初凝時間不早於45分鐘，終凝時間不得遲於10小時；普通矽酸鹽水泥按3d和28d的抗壓強度、抗折強度分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R六個強度等級，各齡期的強度不得低於表2-7中規定的數值。除以上所述之外，普通水泥的其他性能要求與矽酸鹽水泥完全相同。普通矽酸鹽水泥由於摻加混合材料的量較少，其性能和用途與矽酸鹽水泥相近，是我國建築工程中用量最大的水泥品種之一。

2.1無機膠凝材料

表2-7普通矽酸鹽水泥各齡期的強度要求（GB175—1999）強度等級抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d28d3d28d32.511.032.52.55.532.5R16.032.53.55.542.516.042.53.56.542.5R21.042.54.06.552.522.052.54.07.052.5R26.052.55.07.0

2.1無機膠凝材料 2.礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥 由矽酸鹽水泥熟料、20%～70%的粒化高爐礦渣和適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料稱為礦渣矽酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥，代號為PS）。礦渣水泥中可由不得超過水泥品質8%的其他材料代替粒化高爐礦渣，替代後水泥中粒化高爐礦渣不得少於20%。 由矽鹽水泥熟料、20%～50%的火山灰質混合材料和適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質矽酸鹽水泥（簡稱火山灰水泥，代號為PP）。

2.1無機膠凝材料 由矽酸鹽水泥熟料、20%～40%的粉煤灰和適量石膏共同磨細製成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰矽酸鹽水泥（簡稱粉煤灰水泥，代號為PF）。 礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的強度等級與普矽酸鹽水泥的強度等級相同，但各齡期的強度不得低於表2-8中規定的數值。這三種水泥對細度，凝結時間，安定性的要求均與普通矽酸鹽水泥相同。

2.1無機膠凝材料表2-8礦渣水泥、火山灰水泥與粉煤灰水泥各齡期的強度要求（GB1344—1999）

強度等級抗壓強度/MPa抗折強度MPa3d28d3d28d32.510.032.52.55.532.5R15.032.53.55.542.515.042.53.56.542.5R19.042.54.06.552.521.052.54.07.052.5R23.052.54.57.0

2.1無機膠凝材料礦渣水泥、火山灰質水泥、粉煤灰水泥的共同特點是：水化熱低，早期強度低，但後期強度發展較快，耐腐蝕性強，蒸汽養護效果好，抗凍性差，抗碳化能力差。這三種水泥除用於一般的混凝土工程和鋼筋混凝土工程外，特別適用於大體積混凝土工程以及蒸汽養護的混凝土構件，也適用於抗硫酸鹽和軟水侵蝕的工程。 另外，由於這三種水泥由於摻混合材料不同，相互間性能也有所差別。礦渣水泥耐熱性好，可用於高溫車間和耐熱要求高的混凝土工程；火山灰水泥的抗滲性好；粉煤灰水泥在硬化過程的幹縮小，抗裂性好。

2.1無機膠凝材料 目前，矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥、粉煤灰矽酸鹽水泥是我國廣泛使用的五種通用水泥。在混凝土結構工程中，這些水泥的使用可參照表2-9選擇。 （3）白色矽酸鹽水泥白色矽酸鹽水泥簡稱白水泥，是以矽酸鈣為主要成分，嚴格控制水泥中氧化鐵含量，加入適量石膏磨細製成的水硬性膠材料。白水泥的生產、礦物組成、性能和普通矽酸鹽水泥基本相同，只是氧化鐵的含量是普通矽酸鹽水泥的1/10。

2.1無機膠凝材料

表2-9（上）常用水泥的選用混凝土工程特點或所處的環境條件優先選用可以使用不宜使用

普通混凝土1．在普通氣候環境中的混凝土普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥

2．在乾燥環境中的混凝土普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥3．在高濕環境中或永遠處在水下的混凝土礦粉渣矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥

4．厚大體積的混凝土煤灰矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰質矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥矽酸鹽水泥快硬矽酸鹽水泥

2.1無機膠凝材料表2-9（下）常用水泥的選用

有特殊要求的混凝土

1．要求快硬的混凝土快硬矽酸鹽水泥矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥2．高強（大於C40級）的混凝土矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥3．嚴寒地區的露天混凝土和處在水位升降範圍內的混凝土普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥4．嚴寒地區處在水位升降範圍內的混凝土普通矽酸鹽水泥

火山灰矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥5．有抗滲性要求的混凝土普通矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥

礦渣矽酸鹽水泥6．有耐磨性要求的混凝土矽酸鹽水泥普通矽酸鹽水泥礦渣矽酸鹽水泥火山灰矽酸鹽水泥粉煤灰矽酸鹽水泥

2.1無機膠凝材料 按照國家標準《白色矽酸鹽水泥》(GB2015—91)規定：白色矽酸鹽水泥的細度要求為0.080mm方孔篩的篩餘量不得超過10%；白色矽酸鹽水泥分為325、425、525和625四個標號，各齡期的強度值不得低於表2-10中規定的數值；白水泥的初凝時間不得早於45min，終凝不得遲於12h；水泥熟料中氧化鎂的含量不得超過4.5%，三氧化硫含量不得超過3.5%。白色矽酸鹽水泥的其他技術要求與普通矽酸鹽水泥相同。 白水泥根據白度分為特級、一級、二級、三級，各級白度不能低於表2-11中規定的數值。白水泥根據標號和白度分為優等品、一等品、合格品三個等級，各產品等級的強度等級和白度要求見表2-12。

2.1無機膠凝材料 白水泥具有潔白的外觀和矽酸鹽水泥的特點，在建築裝飾工程中已得到廣泛應用，主要用於以下方面： ⅰ用於鑲貼淺色陶瓷面磚、白色飾面石材和衛生潔具安裝時的嵌縫等局部處理； ⅱ用於建築物室內外表面膩子或刷漿，進行白色表面處理 ⅲ製作白色仿石裝飾構件，如白色欄杆、柱、雕塑等；ⅳ製作彩色水泥、彩色水磨石、人造大理石、彩色混凝土以及矽酸鹽裝飾製品等。

2.1無機膠凝材料

表2-10白水泥各齡期強度要求（GB2015—91）

水泥標號抗壓強度/MPa抗折強度/MPa3d7d28d3d7d28d32514.020.532.52.53.55.542518.026.542.53.54.56.552523.033.552.54.05.57.062528.042.062.55.06.08.0

2.1無機膠凝材料表2-11白水泥白度等級

等級特級一級二級三級白度/%86848075表2-12白水泥產品等級

產品等級白度級別標號優等品特級625、525一等品一級525、425二級525、425合格品二級325三級425、325

2.1無機膠凝材料 （4）彩色矽酸鹽水泥 彩色矽酸鹽水泥簡稱彩色水泥，是除了白色和灰色以外的其他顏色水泥。常用彩色水泥的顏色有紅、黃、藍、綠、紫、黑等。彩色水泥的著色方法有染色法和直接燒成法。 1．染色法 它是利用白色矽酸鹽水泥熟料或普通矽酸鹽水泥熟料為原料，加入適量的石膏和無機礦物顏料混合在一起共同磨細製成的彩色水泥。有時也可直接利用白色水泥與顏料配製。染色法制作水泥時必須注意水泥顏色的均勻性，應對其進行充分混合，通常還加入分散劑，以提高水泥顏色的均勻程度。

2.1無機膠凝材料 2．直接燒成法 直接燒成法是在白水泥生料中加入少量金屬氧化物，直接燒成彩色水泥熟料，然後再加入適量石膏磨細製成的水泥。這種水泥的顏色具有均勻耐久的特點，是建築裝飾中可靠的彩色裝飾材料。 彩色水泥主要用於製作彩色水泥漿、彩色砂漿和彩色混凝土，用於建築物的內外粉刷、抹灰、面層處理等，也可用來生產人造大理石、水磨石、花崗岩、裝飾砌塊等。在配製彩色砂漿和彩色混凝土時應注意顏料對水泥強度和耐久性的影響、骨料對顏色的影響等，初次使用前最好進行必要的小樣試驗，以防止在工程中出現品質問題。

2.1無機膠凝材料 （5）水泥的儲存和運輸 水泥在儲存和運輸時不得受潮和混入雜質，儲存時間不宜過長，一般不超過三個月。即使儲存條件良好的水泥存放三個月後強度也會明顯降低，儲存期超過三個月的水泥為過期水泥，過期水泥和受潮結塊的水泥，均應重新檢測其強度後才能決定如何使用。 不同品種、強度等級、出廠日期的水泥分開存放，並標誌清楚；袋裝水泥堆放高度一般不超過10袋，散裝水泥應分庫存放，應注意先到先用，避免積壓過期。 不同品種、標號、批次的水泥由於礦物組成不同，凝結時間不同，嚴禁混雜使用。返回

2.2水泥混凝土 水泥混凝土是由膠凝材料（水泥）、水和粗、細骨料按適當比例配合，拌製成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。也可根據工程需要加入外加劑和摻和料。水泥混凝土具有抗壓強度高、可塑性好、耐久性好、原材料豐富、價格低廉、可用鋼筋來加強等優點，廣泛應用於建築工程、水利工程、道路、地下工程、國防工程等，是當代最重要的建築材料之一，也是世界上用量最大的人工建築材料。 水泥混凝土按表觀密度大小分為重混凝土、普通混凝土和輕混凝土。重混凝土是指幹表觀密度大於2800kg/m3的混凝土，重混凝土常用重晶石、鐵礦石、鐵屑等做骨料，主要用作防輻射的遮罩材料；普通混凝土的幹表觀密度在2000～2800kg/m3之間，一般採用天然的砂、石做骨料，普通混凝土在建築工程中用量最大、用途最廣泛，主要用於各種承重結構；輕混凝土是指幹表觀密度小於2000kg/m3的混凝土，主要用於承重、保溫和輕質結構。本節主要講述以水泥為膠凝材料的普通水泥混凝土。

2.2水泥混凝土2.2.1普通水泥混凝土的組成材料 普通混凝土是由水泥、砂子、石子和水按適當比例配合，拌製成拌合物，經一定時間硬化而成的人造石材。在混凝土中，砂子、石子統稱為骨料，主要起骨架作用。水泥與水形成水泥漿，水泥漿包裹在骨料表面並填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥漿主要起潤滑作用，賦予混凝土拌合物一定的流動性，以便於施工；水泥漿硬化後主要起膠結作用，將砂、石骨料膠結成為一個堅實的整體，並使混凝土具有一定的強度。

2.2水泥混凝土 混凝土的技術性質在很大程度上是由原材料的性質及其相對含量決定的，同時也與施工工藝（攪拌、成型、養護等）等有關。因此，要保證混凝土的品質，就必須瞭解組成混凝土原材料的性質和品質要求，做到合理選擇原材料。 （1）水泥 水泥是混凝土中價格最貴、最重要的原材料，它直接影響混凝土的強度、耐久性和經濟性。所以，在混凝土中要合理選擇水泥的品種和強度等級。

2.2水泥混凝土 1．水泥品種的選擇 配製混凝土用的水泥，應根據混凝土的工程特點和所處的環境，結合各種水泥的不同特性進行選用。常用水泥品種的選用詳見2.1中表2-9。 2．水泥強度等級的選擇 配製混凝土所用水泥的強度等級應與混凝土的設計強度等級相適應。原則上是配製高強度等級的混凝土，選用高強度等級水泥；配製低強度等級的混凝土，選用低強度等級水泥。對於一般強度的混凝土，水泥強度等級宜為混凝土強度等級的1.5～2.0倍。如配製C25混凝土，可選用強度等級為42.5的水泥；配製C30混凝土，可選用強度等級為52.5的水泥。

2.2水泥混凝土 （2）細骨料—砂子 粒徑在0.15～4.75mm之間的骨料稱為細骨料（砂子）。砂子分為天然砂和人工砂兩類。天然砂是岩石自然風化後所形成的大小不等的顆粒，包括河砂、山砂及淡化海砂；人工砂是經機械破碎製成的顆粒。目前工程中混凝土多採用天然砂。 拌制混凝土要選用品質良好的砂子，國家標準依據砂子的技術指標分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類：Ⅰ類宜用於強度等級大於C60的混凝土；Ⅱ類宜用於強度等級C30－C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用於強度等級小於C30的混凝土和砂漿。對砂的品質要求主要有以下幾個方面：

2.2水泥混凝土 1．有害雜質的含量 用來配製混凝土的砂要求清潔不含雜質，以保證混凝土的品質。但實際上砂中常含有雲母、硫酸鹽、黏土、淤泥等有害雜質，這些雜質粘附在砂的表面，妨礙水泥與砂的粘結，降低混凝土的強度和耐久性。一些硫酸鹽、硫化物，還對水泥石有腐蝕作用。氯化物容易加劇鋼筋混凝土中鋼筋的銹蝕，也應進行限制。根據國家標準《建築用砂》（GB/T14684—2001）對砂中有害雜質含量做了具體規定，見表2-13。

2.2水泥混凝土表2-13混凝土用砂有害雜質及堅固性要求/%項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類雲母（按品質計），<1.02.02.0輕物質（按品質計），<1.01.01.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3品質計），<0.50.50.5氯化物（按氯離子品質計），<0.010.020.06含泥量（按品質計），<1.53.05.0泥塊含量（按品質計）0<1.0<2.0硫酸鈉溶液幹濕5次迴圈後的品質損失，<8810

2.2水泥混凝土 2．砂子的堅固性與堿活性 砂子的堅固性，是指其抵抗自然環境對其腐蝕或風化的能力。通常用硫酸鈉溶液幹濕迴圈5次後的品質損失來表示砂子堅固性的好壞，對砂子的堅固性要求見表2-13。 砂中若含有活性氧化矽時，可能與水泥中的堿分起作用，產生堿—骨料反應，並使混凝土發生膨脹開裂。因此，通常應選用無活性氧化矽的骨料。

2.2水泥混凝土 3．砂的粗細程度與顆粒級配 砂的粗細程度是指不同粒徑的砂粒混合在一起的平均粗細程度。根據砂的粗細程度，砂可分為粗砂、中砂、細砂和特細砂。在砂用量相同的條件下，若砂子過細，則砂的總表面積就較大，需要包裹砂粒表面的水泥漿的數量多，水泥用量就多；若砂子過粗，雖能少用水泥，但混凝土拌合物粘聚性較差，容易發生分層離析現象。所以，用於拌制混凝土的砂細度應適中。

2.2水泥混凝土 砂的顆粒級配是指大小不同粒徑的砂粒相互間的搭配情況。在混凝土中砂粒之間的空隙是由水泥漿所填充，為了節約水泥和提高混凝土強度，就應儘量減小砂粒之間的空隙。要想減小砂粒間的空隙，就必須要有大小不同粒徑的砂相互搭配。所以混凝土用砂要選用顆粒級配良好的砂。 縱上所述，混凝土用砂應同時考慮砂的粗細程度和顆粒級配。當砂的顆粒較粗且級配良好時，砂的空隙率和總表面積均較小，這樣不僅可以節約水泥，而且還可提高混凝土的強度和密實性。可見，控制砂的粗細程度和顆粒級配有很大的技術經濟意義。

2.2水泥混凝土 砂的粗細程度和顆粒級配常用篩分析的方法進行測定，用細度模數來判斷砂的粗細程度，用級配區來表示砂的顆粒級配。篩分析法是用一套孔徑分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm的標準方孔篩，將500g幹砂試樣依次過篩，然後稱得餘留在各號篩上砂的品質（分計篩餘量），並計算出各篩上的分計篩餘百分率（分計篩餘量占砂樣總品質的百分數）及累計篩餘百分率（各篩和比該篩粗的所有分計百分率之和）。砂的篩餘量、分計篩餘百分率、累計篩餘百分率的關係見表2-14。根據累計篩餘百分率可計算出砂的細度模數和劃分砂的級配區，以評定砂子的粗細程度和顆粒級配。

2.2水泥混凝土表2-14篩餘量、分計篩餘百分率、累計篩餘百分率的關係篩孔尺寸/mm篩餘量/g分計篩餘百分率/%累計篩餘百分率/%4.752.361.180.60.30.15注：500。

2.2水泥混凝土砂的細度模數計算公式為：細度模數越大，表示砂越粗。在3.7～3.1為粗砂，在3.0～2.3為中砂，在2.2～1.6為細砂，在1.5～0.7為特細砂。普通混凝土用砂的細度模數，一般應控制在2.0～3.5之間較為適宜。國家標準《建築用砂》（GB/T14684—2001）對細度模數為3.7～1.6的普通混凝土用砂，根據0.6mm篩孔的累計篩餘百分率分成三個級配區，見表2-15和圖2-2（級配曲線）。混凝土用砂的顆粒級配，應處於表2-15或圖2-2的任何一個級配區內，否則認為砂的顆粒級配不合格。

2.2水泥混凝土

2.2水泥混凝土表2-15砂的顆粒級配區

累計篩餘/%篩孔尺寸級

配

區1234.75mm10～010～010～02.36mm35～525～015～01.18mm65～3550～1025～00.6mm85～7170～4140～160.3mm95～8092～7085～550.15mm100～90100～90100～90注：1.砂的實際顆粒級配與表中所列數字相比，除4.75mm和0.6mm篩孔外，可以略有超出，但超出總量應小於5%。2.1區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～85，2區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～80，3區人工砂中0.15mm篩孔的累計篩餘可以放寬到100～75。

2.2水泥混凝土 一般認為，處於2區級配的砂，其粗細適中，級配較好。1區砂含粗顆粒較多，屬於粗砂，拌制的混凝土保水性差。3區砂屬於細砂，拌制的混凝土保水性、粘聚性好，但水泥用量大，幹縮大，容易產生微裂縫。 （3）粗骨料—石子 粗骨料一般指粒徑大於4.75mm的岩石顆粒，有卵石和碎石兩大類。卵石是由於自然條件作用形成的岩石顆粒，分為河卵石、海卵石和山卵石；碎石是由天然岩石（或卵石）經破碎、篩分而得。

2.2水泥混凝土 根據國家標準《建築用卵石、碎石》（GB/T14685—2001），按卵石、碎石的技術要求將卵石、碎石分為Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅲ類。Ⅰ類宜用於強度等級大於C60的混凝土；Ⅱ類宜用於強度等級C30～C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用於強度等級小於C30的混凝土和砂漿。 卵石形狀多為圓形，表面光滑，與水泥的粘結較差；碎石多棱角，表面粗糙，與水泥粘結較好。當採用相同混凝土配合比時，用用卵石拌制的混凝土拌合物流動性較好，但硬化後強度較低；而用碎石拌制的混凝土拌合物流動性較差，但硬化後強度較高。配製混凝土選用碎石還是卵石，要根據工程性質、當地材料的供應情況、成本等各方面綜合考慮。

2.2水泥混凝土 為了保證混凝土的強度和耐久性，國家標準《建築用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）對卵石和碎石的各項指標做了具體規定，主要有以下幾個方面： 1．有害雜質含量 粗骨料中的有害雜質主要有：粘土、淤泥、硫酸鹽及硫化物和一些有機雜質等，其對混凝土的危害作用與細骨料中的相同。另外粗骨料中還可能含有針狀（顆粒長度大於相應粒級平均粒徑的2.4倍）和片狀（厚度小於平均粒徑的0.4倍）顆粒，針、片狀顆粒易折斷，其含量多時，會降低新拌混凝土的流動性和硬化後混凝土的強度。粗骨料中有害雜質及針片狀顆粒的允許含量應符合表2-16的規定。

2.2水泥混凝土表2-16粗骨料中有害雜質及針片狀顆粒限制值/%項目

指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（按品質計），<0.51.01.5泥塊含量（按品質計）0<0.5<0.7有機物合格合格合格硫化物及硫酸鹽（按SO3品質計），<0.51.01.0針片狀顆粒含量（按品質計），<51525

2.2水泥混凝土 2．強度和堅固性 ①強度為了保證混凝土具有足夠的強度，所採用的粗骨料應，具有足夠的強度。碎石或卵石的強度，可用壓碎指標和岩石立方體強度兩種方法表示。對經常性的生產品質控制常用壓碎指標值來檢驗石子的強度。但當在選擇採石場，或對粗骨料強度有嚴格要求，或對質量有爭議時，宜用岩石立方體強度作檢驗。 壓碎指標是將一定品質氣幹狀態下粒徑為10～20mm的石子裝入一定規格的圓桶內，在壓力機上均勻加荷到200KN，然後卸荷後稱取試樣品質（），再用孔徑為2.36mm的篩篩除被壓碎的碎粒，稱取試樣的篩餘量（）。壓碎指標可用式（2-2）計算：

2.2水泥混凝土壓碎指標值越小，說明石子的強度越高。對不同強度等級的混凝土，所用石子的壓碎指標應滿足表2-17的要求。表2-17碎石及卵石壓碎指標和堅固性指標/%

項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標，<102030卵石壓碎指標，<121616硫酸鈉溶液幹濕5次迴圈後的品質損失，<8812

2.2水泥混凝土 岩石立方體強度，是用母岩製成50mm50mm50mm的立方體（或直徑與高均為50mm的圓柱體），浸泡水中48小時，待吸水飽和後測其極限抗壓強度。岩石立方體抗壓強度與設計要求的混凝土強度等級之比，不應低於1.5。同時，火成岩試件的強度不宜低於80MPa，變質岩不宜低於60MPa，水成岩不宜低於30MPa。 ②堅固性石子的堅固性是指石子在氣候、環境變化和其他物理力學因素作用下，抵抗破碎的能力。堅固性試驗是用硫酸鈉溶液浸泡法檢驗，試樣經5次幹濕迴圈後，其品質損失應滿足規範規定的要求。

2.2水泥混凝土 3．最大粒徑和顆粒級配 ①最大粒徑 粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。例如，當使用5～40mm的粗骨料時，此粗骨料的最大粒徑為40mm。粗骨料最大粒徑增大時，其表面積減小，有利於節約水泥。因此，盡可能選用較大粒徑的粗骨料。但研究表明，粗骨料最大粒徑超過80mm後節約水泥的效果很不明顯。同時，選用粒徑過大的石子，會給混凝土攪拌、運輸、振搗等帶來困難，所以需要綜合考慮各種因素來確定石子的最大粒徑。

2.2水泥混凝土 《混凝土結構工程施工及驗收規範》（GB50204—92）從結構和施工的角度，對粗骨料最大粒徑做了以下規定：粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4，同時不得超過鋼筋間最小淨距的3/4；對混凝土實心板，粗骨料最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不得超過50mm；對於泵送混凝土，粗骨料最大粒徑與輸送管內徑之比要求碎石不宜大於1：3,卵石不宜大於1：2.5。 ②顆粒級配 粗骨料的級配原理與細骨料基本相同，也要求有良好的顆粒級配，以減小空隙率，節約水泥，提高混凝土的密實度和強度。

2.2水泥混凝土 粗骨料的顆粒級配也是通過篩分試驗來測定，用一套孔徑分別為2.36mm、4.75mm、9.5mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm和90.0mm的篩進行篩分，稱得每個篩上的篩餘量，計算出分計篩餘百分率和累計篩餘百分率（分計篩餘百分率和累計篩餘百分率的計算與細骨料相同）。粗骨料的顆粒級配分為連續級配和單粒級配，混凝土用粗骨料的顆粒級配應符合表2-18的規定。 連續級配是石子粒級呈連續性，即顆粒由大到小，每級石子占一定的比例。連續級配的石子顆粒間粒差小，配製的混凝土和易性好，不易發生離析現象。連續級配是粗骨料最理想的級配形式，目前在建築中最最常用。

2.2水泥混凝土

單粒級配是人為剔除某些粒級顆粒，從而使粗骨料的級配不連續，又稱間斷級配。單粒級配大粒徑骨料之間的空隙直接由比它小幾倍的小粒徑顆粒填充，使空隙率達到最小，密實度增加，可以節約水泥。但由於顆粒粒徑相差較大，混凝土拌合物容易產生離析現象，會導致施工困難。單粒級配一般不單獨使用，常組合成連續粒級，也可與連續粒級配合使用。

2.2水泥混凝土表2-18（上）混凝土用碎石或卵石的顆粒級配要求累計篩餘/%

公稱粒徑/mm篩

孔

尺

寸/mm2.364.759.516.019.026.531.537.553.063.075.090.0

連續粒級5～1095～10080～1000～150

5～1695～10085～10030～600～100

5～2095～10090～10040～80—0～100

5～2595～10090～100—30～70—0～50

5～31.595～10090～10070～90—15～45—0～50

5～40—95～10070～90—30～65——0～50

2.2水泥混凝土表2-18（下）混凝土用碎石或卵石的顆粒級配要求單粒粒級5～20

95～10085～100

0～150

16～31.5

95～100

85～100

0～100

20～40

95～100

80～100

0～100

31.5～63

95～100

75～10045～75

0～100

40～80

95～100

70～100

30～600～100累計篩餘/%

公稱粒徑/mm篩

孔

尺

寸/mm2.364.759.516.019.026.531.537.553.063.075.090.0

2.2水泥混凝土 （4）拌合及養護用水 對拌合和養護混凝土用水的品質要求是：不影響混凝土的凝結和硬化；無損於混凝土的強度發展和耐久性，不加快鋼筋的銹蝕；不引起預應力鋼筋脆斷；不污染混凝土表面等。《混凝土結構工程施工及驗收規範》（GB50204—92）規定，混凝土用水宜優先採用符合國家標準的飲用水。若採用其他水源時，水質要求應符合《混凝土拌合用水標准》（JGJ63—89）規定，水中各種雜質的含量應符合表2-19的規定。

2.2水泥混凝土表2-19混凝土用水中物質含量限制值

項目預應力混凝土鋼筋混凝土素混凝土PH值，大於444不溶物/（mg/L）,小於200020005000可溶物/（mg/L）,小於200050001000氯化物（按cl-計）/（mg/L），小於50012003500硫酸鹽（按SO42-計）/（mg/L），小於60027002700硫化物（按S2-計）/（mg/L），小於100——

2.2水泥混凝土 （5）混凝土外加劑 混凝土外加劑是指在拌制混凝土過程中摻入的用以改善混凝土性能的物質，其摻量一般不超過水泥品質的5%。混凝土外加劑的摻量雖然很小，卻能顯著的改善混凝土的某些性能。現今外加劑已成為混凝土除四種基本組分以外的第五種重要組分。 1．減水劑 減水劑是指在保證混凝土坍落度不變的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。減水劑根據減水或增塑效果可分為普通減水劑和高效減水劑。一般普通減水劑的減水率不超過10%，高效減水劑的減水率多在15%～30%之間。

2.2水泥混凝土

減水劑本身不與水泥起化學反應，但可以使水泥的水化過程和內部結構發生變化，從而改善混凝土的一系列性能。減水劑的經濟技術效果有： ①在保持水灰比與水泥用量不變的情況下，可提高混凝土拌合物的流動性。 ②在保證混凝土強度和坍落度不變的情況下，可節約水泥用量。 ③在保證混凝土拌合物和易性和水泥用量不變的條件下，可減少用水量，降低水灰比，從而提高混凝土的強度和耐久性。 ④可減少拌合物的泌水離析現象，延緩拌合物的凝結時間，降低水泥水化放熱速度，顯著地提高混凝土的抗滲性及抗凍性，改善耐久性能。

2.2水泥混凝土 2．早強劑 早強劑是指能提高混凝土早期強度，並對後期強度無顯著影響的外加劑。常用早強劑的品種有氯鹽類、硫酸鹽類、有機氨類及以它們為基礎組成的複合早強劑。早強劑可在常溫和負溫（不小於）條件下加速混凝土的硬化過程，多用於冬季施工和搶修工程。

2.2水泥混凝土 3．引氣劑 引氣劑是指在混凝土拌合物攪拌過程中，能引入大量分佈均勻、穩定而封閉的微小氣泡（直徑在10～100）的外加劑。引氣劑的摻量十分微小，適宜摻量僅為水泥品質的0.005%～0.012%。目前常用的引氣劑主要有松香熱聚物、松香皂和烷基苯磺酸鹽等。其中，以松香熱聚物的效果最好、最常使用，松香熱聚物是由松香與硫酸、石碳酸起聚合反應，再經氫氧化鈣中和而得到的憎水性表面活性劑。 引氣劑能有效減少混凝土拌合物的泌水離析，明顯改善混凝土拌合物的和易性，提高硬化混凝土的抗凍性和抗滲性。引氣劑主要用於抗凍混凝土、防滲混凝土、抗硫酸鹽混凝土等，不宜用於蒸汽養護的混凝土和預應力混凝土。

2.2水泥混凝土 4．緩凝劑 緩凝劑是指能延緩混凝土凝結時間，並對混凝土後期強度發展無不利影響的外加劑。緩凝劑的品種及摻量應根據混凝土的凝結時間、運輸距離、停放時間以及強度要求來確定。緩凝劑的主要品種有有糖類、木質素磺酸鹽類、羥基羧酸鹽類及無機鹽類等。 緩凝劑具有緩凝、減水、降低水化熱等多種功能，適用於大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土、長期停放及遠距離運輸的商品混凝土。

2.2水泥混凝土 5．使用外加劑的注意事項 ①外加劑品種的選擇在選擇外加劑時，必須先瞭解不同外加劑的性能，再根據工程需要、現場的材料條件等進行全面考慮。如有條件應在使用前進行試驗驗證，然後再使用。 ②外加劑摻量的選擇外加劑一般摻入量都很少，有的只占水泥品質的萬分之幾，且外加劑摻量對混凝土性能影響較大，所以必須嚴格而準確地加以控制。摻量過小，往往達不到預期效果；摻量過大，則會影響混凝土品質，甚至造成嚴重事故。在沒有可靠的資料為依據時，盡可能通過試驗來確定最佳摻量。 ③外加劑的摻入方法混凝土外加劑一般不能直接加入攪拌機內。對於可溶於水的外加劑，應先配成合適濃度的溶液，使用時按所需摻量加入拌合水中，再連同拌合水一起加入攪拌機內；對於不溶於水的外加劑，可先於適量的水泥、砂子混合均勻後再加入攪拌機中。

2.2水泥混凝土2.2.2普通水泥混凝土的主要技術性質

普通水泥混凝土的主要技術性質有：混凝土拌合物的和易性；硬化混凝土的強度和變形；混凝土的耐久性。 （1）混凝土拌合物的和易性 1．和易性的概念