土木工程材料VIP

土木工程材料,建筑材料是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。建筑材料工業(yè)推動(dòng)著建筑業(yè)的發(fā)展，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一。建筑材料是房屋建筑工程專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程主要講解建筑材料的品種、組成、性能與應(yīng)用及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)方法等知識(shí)。理論聯(lián)系實(shí)際，重點(diǎn)突出水泥、普通混凝土及材料基本性質(zhì)的基礎(chǔ)上，廣泛地介紹目前國(guó)內(nèi)已有的各種建筑材料及發(fā)展中的新材料、新技術(shù)，合理選擇建筑材料。盡量引用了最新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。,前言,1.緒論 2.建筑材料的基本性質(zhì) 3.氣硬性膠凝材料 4.水泥 5.混凝土 6.建筑砂漿 7.砌筑材料 8.瀝青及瀝青混合物 9.金屬材料 10.木材及其制品 11.建筑功能材料 12.土木工程材料試驗(yàn),緒論,一.建筑材料的分類(lèi) 用于土建工程的材料總稱為建筑材料或土木工程材料。 1.按化學(xué)成分分類(lèi)： 1.1 無(wú)機(jī)材料：金屬材料： 黑色金屬材料鋼、鐵 有色金屬材料鋁、銅、 合金 非金屬材料：天然石材大理石、花崗石 陶瓷和玻璃磚、瓦、衛(wèi)生陶瓷、 玻璃,無(wú)機(jī)膠凝材料石灰、石膏、水玻璃 砂漿、混凝土水泥、砂漿、混凝土 1.2 有機(jī)材料： 木材、瀝青、塑料、涂料、油漆 1.3 復(fù)合材料：金屬與非金屬?gòu)?fù)合 鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土 有機(jī)與無(wú)機(jī)復(fù)合 玻璃鋼、瀝青混凝土、聚合物混凝土,2. 按用途分類(lèi) 結(jié)構(gòu)材料：磚、石材、砌塊、鋼材、混凝土 防水材料：瀝青、塑料、橡膠、金屬、 聚乙烯膠泥 飾面材料：墻面磚、石材、彩鋼板、 彩色混凝土 吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、 膨脹珍珠巖 絕熱材料: 塑料、橡膠、泡沫混凝土 衛(wèi)生工程材料：金屬管道、塑料、陶瓷,二.建筑材料的發(fā)展： 隨生產(chǎn)力發(fā)展而發(fā)展 原始時(shí)代天然材料：木材、巖石、竹、粘土 石器、鐵器時(shí)代 金字塔（2000-3000 BC)：石材、石灰、石膏 萬(wàn)里長(zhǎng)城 （200 BC):條石、大磚、石灰砂漿 布達(dá)拉宮 ：石材、石灰砂漿 羅馬圓形劇場(chǎng) （70-80 AC):石材、石灰砂漿,18世紀(jì)中葉鋼材、水泥 (J.Aspdin,1824） 19世紀(jì)鋼筋混凝土（1890-1892）； 中國(guó)，1898 20世紀(jì)預(yù)應(yīng)力混凝土、高分子材料 21世紀(jì)輕質(zhì)、高強(qiáng)、節(jié)能、高性能綠色建材,胡夫金字塔，高146.59m, 底部232m建方，用 230多萬(wàn)塊、每塊重2.5T的巖石砌成，,萬(wàn)里長(zhǎng)城 （200 BC):條石、大磚、石灰砂漿,布達(dá)拉宮 ：石材、石灰砂漿,羅 馬斗獸場(chǎng) （70-80 AC):石材、石灰砂漿,三. 建筑材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用 1.建筑材料是發(fā)展建筑業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ) 材料費(fèi)用一般占建筑工程總造價(jià)的50-70%； “十五”期間我國(guó)全社會(huì)固定資產(chǎn)投資總規(guī)模為2224萬(wàn)億元。固定資產(chǎn)投資的6070將用于建筑設(shè)施建設(shè)或工程安裝，從而轉(zhuǎn)化為建筑業(yè)的產(chǎn)值，而建筑業(yè)產(chǎn)值中的3040又要轉(zhuǎn)化為對(duì)建材業(yè)的需求，尤其是對(duì)水泥產(chǎn)品的需求。2002年，我國(guó)共生產(chǎn)水泥約70000萬(wàn)噸，比2001年大幅增長(zhǎng)了12. 7%，占世界產(chǎn)量的三分之一左右，超過(guò)亞洲產(chǎn)量的50%強(qiáng)。我國(guó)水泥行業(yè)，為我國(guó) 經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。,2002年水泥產(chǎn)量的大幅度增長(zhǎng)與我國(guó)持續(xù)快速穩(wěn)定增長(zhǎng)的宏觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)密切 相關(guān)。今年我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度將達(dá)到 8，GDP將突破10萬(wàn)億元大關(guān)。建筑材料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中意義重大 2.必須恰當(dāng)選擇和合理使用原材料 材料質(zhì)量的優(yōu)劣，配制是否合理，選用是否恰當(dāng)直接影響建筑工程質(zhì)量 3.發(fā)展綠色建材,四.建筑材料課程的作用、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 1.作用 1.1 為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)提供必要的知識(shí) 1.2 為今后從事專業(yè)技術(shù)工作時(shí)，合理選擇和使用建筑材料打下基礎(chǔ) 2.任務(wù) 2.1 了解材料在建筑物上所起的作用和要求 2.2 了解常用材料的生產(chǎn)、成分和構(gòu)造 2.3 掌握常用材料的技術(shù)性質(zhì)， 以及影響材料性質(zhì)的主要因素及其相互關(guān)系 2.4 掌握常用材料的標(biāo)準(zhǔn)，熟悉其分類(lèi)、分等和規(guī)格,2.5 熟悉常用材料的測(cè)試儀器，掌握測(cè)試方法和技術(shù)。 2.6 掌握常用材料的選用原則和方法。 2.7 掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解這些材 料的施工注意事項(xiàng) 3.學(xué)習(xí)方法 3.1 重點(diǎn)掌握材料的基本理論、基本知識(shí)、基本技能 常用材料水泥、砼、石灰、石膏、砂石、玻璃、鋼材、木材、瀝青、高分子材料 主要的水泥、（混凝土）砼、鋼材、砂石,每種材料：原料生產(chǎn)工藝組成成分構(gòu)造性質(zhì)應(yīng)用檢驗(yàn)儲(chǔ)存以及它們之間的相互關(guān)系 重點(diǎn)：性質(zhì)和應(yīng)用， 質(zhì)檢的基本原理（引起材性變化的內(nèi)因和外因） 3.2 學(xué)習(xí)材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GB-國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GBJ-建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) JGJ-建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JC-國(guó)家建材局行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YB-冶金部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JTJ-交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SD-水電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ZB-國(guó)家級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),例：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥GB175-1999 標(biāo)準(zhǔn)名稱部門(mén)代號(hào)編號(hào)批準(zhǔn)年份 ASA- American Standard Association 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM American Society for Testing Materials BS- British Standard 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN Deutsch Industrie Normen 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ISO-International Standard Organization 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì),3.2 重視學(xué)好試驗(yàn) 學(xué)習(xí)常用建筑材料的檢驗(yàn)方法合格性判斷和驗(yàn)收 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判別 培養(yǎng)從事科學(xué)研究的能力,2019/9/26,22,第1章材料的基本性質(zhì),一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的體積構(gòu)成 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。,材 料 內(nèi) 部 體 積 構(gòu) 成,閉口孔隙（體積為Vb ）,開(kāi)口孔隙 (體積為Vk),材料內(nèi)部固體物質(zhì)體積（V）,材料單位總體積V0 = V + VP （VP為材料孔隙總體積）（VP = Vb + Vk）,干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。即材料內(nèi)部固體物 質(zhì)的體積，或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。一般以 表 示。 一般將材料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排開(kāi)液體的方法得 到其體積。 實(shí)際工程中所使用的鋼材、玻璃等材料一般情況下認(rèn)為 是絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)。,絕對(duì)密實(shí)體積,一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料在自然狀態(tài)下的體積，即整體材料的外觀 體積（含內(nèi)部孔隙）。一般以V0 表示。 形狀規(guī)則的材料可根據(jù)其尺寸計(jì)算其自然體 積；形狀不規(guī)則的材料可先在材料表面涂臘，然 后用排開(kāi)液體的方法得到其自然體積。,材料的自然體積,一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),材料的堆積體積 定義：粉狀或粒狀材 料，在堆積狀態(tài)下的 總體外觀體積。 特征：松散堆積狀態(tài) 下的體積較大，密實(shí) 堆積狀態(tài)下的體積較 小。一般以 V1 表示。,一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),幾種密度的比較,一、材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì),二、材料的孔隙率和空隙率,孔隙對(duì)材料性能的影響,材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料 總體積的百分率。 空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛?的致密程度?？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與 計(jì)算砂率的依據(jù)。,二、材料的孔隙率和空隙率,孔隙率與空隙率的區(qū)別,1、材料的親水性與憎水性 與水接觸時(shí)，材料表面能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性； 材料表面不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。,（）親水性材料 （）憎水性材料,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材 料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子 作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性 材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之 間的內(nèi)聚力。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),2、材料的吸水性 材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。 吸水性的大小以吸水率來(lái)表示。 （1） 質(zhì)量吸水率 質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比，并以Wm表示。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),（2） 體積吸水率 體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占 材料自然體積的百分率，并以WV表示。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),（3）影響材料吸水性的因素 材料的吸水率與其孔隙率有關(guān)，更與其孔隙特征有關(guān)。因?yàn)樗质峭ㄟ^(guò)材料的開(kāi)口孔吸入并經(jīng)過(guò)連通孔滲入內(nèi)部的。材料內(nèi)與外界連通的細(xì)微孔隙愈多，其吸水率就愈大。,3、材料的吸濕性 材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的 性質(zhì)。用含水率h表示,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí)，材料的吸濕和 干燥過(guò)程處于平衡狀態(tài)，此時(shí)材料的含水率保持不 變，其含水率稱為平衡含水率。,吸水率與含水率的區(qū)別,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),4、 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞， 強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù) KR表示： 式中： KR 材料的軟化系數(shù)； fb 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）； fg 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),軟化系數(shù)反映了材料飽水后強(qiáng)度降低的程度，是材料吸水后性質(zhì)變化的重要特征之一。 一般材料吸水后，水分會(huì)分散在材料內(nèi)微粒的表面，削弱其內(nèi)部結(jié)合力，強(qiáng)度則有不同程度的降低。當(dāng)材料內(nèi)含有可溶性物質(zhì)時(shí)（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質(zhì)，造成強(qiáng)度的嚴(yán)重降低。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),軟化系數(shù)的波動(dòng)范圍在0至1之間。工程中通常將KR0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟化系數(shù)也不得小于0.75 。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),5、抗凍性 （1）抗凍性是指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性能。 （2）材料吸水后，在負(fù)溫作用條件下，水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰，體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力 增大，會(huì)使材料遭到局部破壞。 隨著凍融循環(huán)的反復(fù)，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),（3）抗凍性以試件在凍融后的質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來(lái)表示，或稱為抗凍等級(jí)。 （4）材料的抗凍等級(jí)可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),影響抗凍性的因素 1、密實(shí)度（孔隙率） 密實(shí)度越高則其抗凍性越好。 2、孔隙特征 開(kāi)口孔隙越多則其抗凍性越差。 3、材料的強(qiáng)度 強(qiáng)度越高則其抗凍性越好。 4、材料的耐水性 耐水性越好則其抗凍性也越好。 5、材料的吸水量大小 吸水量越大則其抗凍性越差。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),6、材料的抗?jié)B性 抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲 透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示。 （1）滲透系數(shù)K : 式中：K滲透系數(shù)（cm / h）; Q滲水量（cm3 ）; A滲水面積(cm2)； H材料兩側(cè)的水壓差（cm） d試件厚度 （cm）；t滲水時(shí)間 （h）。 材料的滲透系數(shù)越小，說(shuō)明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),（2） 抗?jié)B等級(jí) 材料的抗?jié)B等級(jí)是指用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)時(shí)，材 料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母 P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來(lái)表示抗?jié)B等 級(jí)。如P4、P6、P8、P10等，表示試件能承受逐步增 高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa的水壓而 不滲透。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),（3）影響材料抗?jié)B性的因素 材料親水性和憎水性 通常憎水性材料其抗?jié)B性優(yōu) 于親水性材料； 材料的密實(shí)度 密實(shí)度高的材料其抗?jié)B性也較高； 材料的孔隙特征 具有開(kāi)口孔隙的材料其抗?jié)B性較 差。,三、材料與水有關(guān)的性質(zhì),1、導(dǎo)熱性 當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，熱量通過(guò)建筑材料傳遞的 性質(zhì)，稱為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù) 表示： 式中：導(dǎo)熱系數(shù)，W/（mK）；Q傳導(dǎo)的熱量，J； a材料厚度，m； Z熱傳導(dǎo)時(shí)間，h； （t2t1）材料兩面溫度差，K； A材料傳熱面積，m,導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義：?jiǎn)挝缓穸龋?m）的材料、兩面 溫度差為1K時(shí)、在單位時(shí)間（1s）內(nèi)通過(guò)單位面積（1 m2 ）的熱量。 導(dǎo)熱系數(shù)越小表明材料越不易導(dǎo)熱，通常將導(dǎo)熱系數(shù) 0.23的材料稱為絕熱材料。,四、材料的熱工性質(zhì),四、材料的熱工性質(zhì),石膏板因其具有良好的保溫隔熱、吸音阻燃等功能在建筑中廣泛使用,2、熱容量和比熱 材料在受熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱 為材料的熱容量。用熱容量系數(shù)或比熱表示。比熱的 計(jì)算式如下所示： 式中：C材料的比熱，J/（g K）； Q材料吸收或放出的熱量( J )； m材料質(zhì)量，g； （t2t1）材料受熱或冷卻前后的溫差，K。,四、材料的熱工性質(zhì),3、熱阻和傳熱系數(shù) 熱阻是材料層（墻體或其它圍護(hù)結(jié)構(gòu)）抵抗熱流通 過(guò)的能力，熱阻的定義及計(jì)算式為： 式中： R材料層熱阻，（m2 K）/W； d材料層厚度，m； 材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/（m K）。,四、材料的熱工性質(zhì),熱阻的倒數(shù)稱為材料層（墻體或其它圍結(jié)構(gòu)） 的傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)是指材料兩面溫度差為1 時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。,四、材料的熱工性質(zhì),4、材料的溫度變形性 材料的溫度變形是指溫度升高或降低時(shí)材料的體積 變化。用線膨脹系數(shù)表示。 L =（t2 t1） L 式中：L線膨脹或線收縮量 ，mm 或 cm； （t2t1）材料前后的溫度差，K； 材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)，1/K L材料原來(lái)的長(zhǎng)度，mm或m。,四、材料的熱工性質(zhì),材料的線膨脹系數(shù)與材料的組成和結(jié) 構(gòu)有關(guān)，常選擇合適的材料來(lái)滿足工程對(duì) 溫度變形的要求。如鋼筋和混凝土的結(jié)合。,四、材料的熱工性質(zhì),1、材料的強(qiáng)度 材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的 能力。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有 抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度等。,五、材料的力學(xué)性質(zhì),（1）彈性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形（或瞬時(shí)變形）。,2.彈性和塑性,彈性材料的-曲線圖,1,2,3,1,1,2,3,五、材料的力學(xué)性質(zhì),（2）塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形(或永久變形)。,b a 變形,荷載,0,A,ab彈性變形,ob塑性變形,五、材料的力學(xué)性質(zhì),大部分無(wú)機(jī)非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結(jié)普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。 脆性材料的另一特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折強(qiáng)度低。在工程中使用時(shí)，應(yīng)注意發(fā)揮這類(lèi)材料的特性。,3.脆性和韌性,材料受力達(dá)到一定程度時(shí)，突然發(fā)生破壞，并無(wú)明顯的變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。,荷載,A,變形,五、材料的力學(xué)性質(zhì),（1）硬度 材料的硬度是材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其它硬物刻 劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法， 回彈法和壓入法測(cè)定材料的硬度。,4.硬度和耐磨性,五、材料的力學(xué)性質(zhì),刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方 解石、螢石、磷灰石、長(zhǎng)石、石英、黃晶、剛玉、金剛石 的順序，分為10個(gè)硬度等級(jí)。 回彈法用于測(cè)定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土 的強(qiáng)度；也用于測(cè)定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬 等的表面硬度并間接推算其強(qiáng)度。,五、材料的力學(xué)性質(zhì),（2）耐磨性 耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性 用磨耗率表示，計(jì)算公式如下： 式中：G 材料的磨耗率， （g/cm2）； m1 材料磨損前的質(zhì)量，（g）； m2 材料磨損后的質(zhì)量，（g）； A材料試件的受磨面積 ，（cm2）。,五、材料的力學(xué)性質(zhì),材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內(nèi)在或外來(lái)自然因素及有害介質(zhì)的作用，能長(zhǎng)久地保持其使用性能的性質(zhì)。 材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學(xué)、機(jī)械及生物的作用。,物理作用 有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。 化學(xué)作用 包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對(duì)材料的侵蝕作用。 機(jī)械作用 包括使用荷載的持續(xù)作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。 生物作用 包括菌類(lèi)、昆蟲(chóng)等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。,六、材料的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,環(huán)境協(xié)調(diào)性 對(duì)資源和能源消耗少，對(duì)環(huán)境污染小，循環(huán)再生利用率高。 目前，提倡“綠色建材”,六、材料的耐久性與環(huán)境協(xié)調(diào)性,1、材料的組成對(duì)性質(zhì)的影響 化學(xué)組成化學(xué)元素及化合物的種類(lèi)與數(shù)量。 礦物組成天然的，人工燒制的。 相組織均勻的物質(zhì)。,七、材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,2、材料的結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的影響 （1）宏觀結(jié)構(gòu) （2）亞微觀結(jié)構(gòu) 包括納米微觀結(jié)構(gòu) （3）微觀結(jié)構(gòu) 晶 體 按一定的規(guī)則在空間呈有規(guī)律的排列。 非晶體 不定形。 原因：熔融物質(zhì)急冷，來(lái)不及成晶而成。 如玻璃體(粉煤灰、?；郀t礦渣、火山灰)， 化學(xué)潛能大，一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,七、材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,3、材料的構(gòu)造對(duì)性能的影響 具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的相互組合搭配情況。 與結(jié)構(gòu)的區(qū)別： 構(gòu)造更強(qiáng)調(diào)相同材料或不同材料間的搭配組合關(guān)系。 如材料的孔隙、層理、紋理、疵病等。,七、材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及其對(duì)性能的影響,2019/9/26,73,第2章 氣硬性膠凝材料,2019/9/26,74,掌握：膠凝材料的定義、分類(lèi)；建筑石灰、 石膏技術(shù)要求、性質(zhì),熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和應(yīng)用,了解：石灰的生產(chǎn)、石灰的品種,本章教學(xué)目標(biāo),2019/9/26,75,膠凝材料：指經(jīng)過(guò)自身的物理化學(xué)作用后，能夠由漿體變成固體，并在變化過(guò)程中把一些散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體的材料。,定義與分類(lèi),2019/9/26,76,膠 凝 材 料,無(wú)機(jī)膠凝材料,有機(jī)膠凝材料：瀝青、樹(shù)脂、橡膠等,氣硬性膠凝材料,水硬性膠凝材料：各種水泥,石灰 石膏 水玻璃,2019/9/26,77,氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結(jié)硬化， 保持并發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料。,水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能 更好地在水中硬化，保持 并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度的膠凝材料。,2019/9/26,78,氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的區(qū)別,水硬性膠凝材料不僅可以在 凝結(jié)硬化，還可以 得到更好的凝結(jié)硬化。,氣硬性膠凝材料 在 凝結(jié)硬化。,只能,空氣中,空氣中,在水中,1、石灰-石膏時(shí)期,2019/9/26,79,2、石灰-火山灰時(shí)期,3、水泥時(shí)期,2019/9/26,80,2.1 石 膏,2019/9/26,81,石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當(dāng)石膏中含有結(jié)晶水不同時(shí)可形成多種性能不同的石膏。 2.1.1 石膏的原料、生產(chǎn)及品種 1.石膏的原料 根據(jù)石膏中含有結(jié)晶水的多少不同可分為： （1）無(wú)水石膏（CaSO4）：也稱硬石膏，它結(jié)晶緊密，質(zhì)地較硬，是生產(chǎn)硬石膏水泥的原料。,2019/9/26,82,（2）天然石膏（CaSO42H2O）：也稱生石膏或二水石膏，大部分天然石膏礦為生石膏，是生產(chǎn)建筑石膏的主要原料。 （）建筑石膏 （CaSO41/2 H2O） 也稱熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同可分為型半水石膏和型半水石膏。 （4）化工石膏：指含有CaSO42H2O成分的化學(xué)工業(yè)副產(chǎn)品。,2019/9/26,83,天然二水石膏,2019/9/26,84,脫硫石膏,2019/9/26,85,1）.建筑石膏,2）.高強(qiáng)石膏,2.石膏的生產(chǎn)與品種,型半水石膏,型半水石膏,2019/9/26,86,型半水石膏與型半水石膏相比，結(jié)晶顆粒較粗，比表面積較小，強(qiáng)度高，因此又稱為高強(qiáng)石膏。,3）.可溶性硬石膏 當(dāng)加熱溫度升高到170200時(shí)，半水石膏繼續(xù)脫水，生成可溶性硬石膏（CaSO4）。此無(wú)水石膏就具有良好的凝結(jié)硬化性能。當(dāng)加熱溫度升高到200250時(shí)，石膏中殘留的水很少，凝結(jié)硬化非常緩慢，但遇水后還能逐漸生成半水石膏直至二水石膏。,2019/9/26,87,4）.死燒石膏 當(dāng)加熱溫度高于400時(shí)，石膏完全失水，成為不溶性硬石膏（CaSO4）。此無(wú)水石膏就失去了凝結(jié)硬化性能。但當(dāng)加入激發(fā)劑混合磨細(xì)后，又可恢復(fù)水化硬化能力，成為無(wú)水石膏水泥。它可制作石膏灰漿、石膏板和其它石膏制品。 5）.高溫煅燒石膏 溫度高于800時(shí)，部分硬石膏分解出中CaO，磨細(xì)后的產(chǎn)品即為高溫煅燒石膏。,2019/9/26,88,1.石膏的水化,2.1.2 石膏的水化與硬化 建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應(yīng)，漿體的可塑性很快消失而發(fā)生凝結(jié)，此后進(jìn)一步產(chǎn)生和發(fā)展強(qiáng)度而硬化。,此反應(yīng)實(shí)際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應(yīng)，因?yàn)槎嗳芙舛缺劝胨嗟娜芙舛刃〉枚啵源朔磻?yīng)總體表現(xiàn)為向右進(jìn)行，二水石膏以膠體微粒自水中析出。,2019/9/26,89,2.石膏的凝結(jié)硬化,干燥硬化和結(jié)晶硬化兩個(gè)過(guò)程交錯(cuò)進(jìn)行，隨著二水石膏沉淀的不斷增加，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，結(jié)晶體的不斷生成和長(zhǎng)大，晶體顆粒之間便產(chǎn)生了摩擦力和粘結(jié)力，造成漿體的塑性開(kāi)始下降，這一現(xiàn)象稱為石膏的初凝；而后隨著晶體顆粒間摩擦力和粘結(jié)力的增大，漿體的塑性很快下降，直至消失，這種現(xiàn)象為石膏的終凝。 石膏終凝后，其晶體顆粒仍在不斷長(zhǎng)大和連生，形成相互交錯(cuò)且孔隙率逐漸減小的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度也會(huì)不斷增大，直至水分完全蒸發(fā)，形成硬化后的石膏結(jié)構(gòu)，這一過(guò)程稱為石膏的硬化。石膏漿體的凝結(jié)和硬化，實(shí)際上是交叉進(jìn)行的。,2019/9/26,90,（）凝結(jié)硬化速度快 建筑石膏的漿體，凝結(jié)硬化速度很快。一般石膏的初凝時(shí)間僅為10min左右，終凝時(shí)間不超過(guò)30min，這對(duì)于普通工程施工操作十分方便。有時(shí)需要操作時(shí)間較長(zhǎng)，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動(dòng)物膠、亞硫酸鹽、酒精廢液等。,2.1.3 石膏的性質(zhì) 1. 石膏的特性,2019/9/26,91,（）凝結(jié)硬化時(shí)體積微膨脹 建筑石膏凝結(jié)硬化是石膏吸收結(jié)晶水后的結(jié)晶過(guò)程，其體積不僅不會(huì)收縮，而且還稍有膨脹（0.2%1.5%），這種膨脹不會(huì)對(duì)石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時(shí)的開(kāi)裂。,2019/9/26,92,（3）硬化后孔隙率大，表觀密度和強(qiáng)度較低 建筑石膏在使用時(shí)，為獲得良好的流動(dòng)性，通常加入的水要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過(guò)程中由于水分的蒸發(fā)，使原來(lái)的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內(nèi)部形成大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強(qiáng)度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為800kg/31000 kg/3，抗壓強(qiáng)度約為Pa5Pa。,2019/9/26,93,（）良好的隔熱、吸音和“呼吸”功能 石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對(duì)聲音傳導(dǎo)或反射的能力也顯著下降，使其具有較強(qiáng)的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開(kāi)口孔結(jié)構(gòu)， 使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。,2019/9/26,94,（）防火性好，但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有良好的防火效果。 由于硬化石膏的強(qiáng)度來(lái)自于晶體粒子間的粘結(jié)力，遇水后粒子間連接點(diǎn)的粘結(jié)力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產(chǎn)生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。,2019/9/26,95,（6）具有一定的調(diào)溫調(diào)濕性 主要是因?yàn)槠鋵?dǎo)熱系數(shù)小、熱容量大和孔隙率大。,（7）耐水性和抗凍性差 主要是因?yàn)槠淇紫堵蚀?、吸水性?qiáng)。,（8）有良好的裝飾性和可加工性 石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。微孔結(jié)構(gòu)使其脆性有所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。,2019/9/26,96,2. 石膏的技術(shù)要求,1）.強(qiáng)度:抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度 2）.細(xì)度：0.2mm方孔篩篩余（10%） 3）.凝結(jié)時(shí)間:初凝時(shí)間（3min）、終凝時(shí)間（30min） 見(jiàn)表21（P12）,2019/9/26,97,eg:建筑石膏2.5GB9776,2019/9/26,98,2.1.4 建筑石膏的應(yīng)用,（1） 石膏砂漿及粉刷石膏。 （2） 建筑石膏制品：石膏板、石膏砌塊等:如紙面石膏板、裝飾石膏板、吸聲用穿孔石膏板。 (3） 制作石膏藝術(shù)制品建筑雕塑和模型。,2019/9/26,99,紙面石膏板,2019/9/26,100,裝飾石膏板,2019/9/26,101,吸聲用穿孔石膏板,2019/9/26,102,吸聲用穿孔石膏板,2019/9/26,103,石膏藝術(shù)制品,2019/9/26,104,石膏藝術(shù)制品,2019/9/26,105,2.2 石 灰,2019/9/26,106,大型石灰窯,2019/9/26,107,小石灰窯,2019/9/26,108,生石灰,2019/9/26,109,生石灰粉,2019/9/26,110,正火石灰,欠火石灰,過(guò)火石灰,因煅燒溫度過(guò)高使粘土雜質(zhì) 融化并包裹石灰，從而延緩 石灰的熟化，導(dǎo)致已硬化的 砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象,碳酸鈣沒(méi)有完全 分解，降低了生 石灰的產(chǎn)量,如何解決它的危害？,2.2.1 石灰的生產(chǎn),氧化鈣含量高、表觀密度小，孔隙率高。,煅燒石灰石、白云石、或白堊,內(nèi)含CaCO3,將煅燒成的塊狀生石灰經(jīng)過(guò)不同的加工，還可得到石灰的另外三種產(chǎn)品： 1）、生石灰粉 2）、消石灰粉 3）、石灰膏,2019/9/26,111,2019/9/26,112,水化過(guò)程中體積增大12.5 倍，迅速放出大量熱,2.2.2 石灰的水化與硬化 1、生石灰的熟化,生石灰+水,熟石灰,工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時(shí)需要使用 石灰膏，有時(shí)使用熟石灰粉。,2019/9/26,113,熟化為石灰膏：,將生石灰放入水 中，注意水要過(guò)量,池中透明液體為氫氧 化鈣飽和溶液，下部 沉淀即為熟石灰,生石灰要在水中放置兩周以上，此過(guò)程 即為“陳伏”。在這段時(shí)間里生石灰會(huì)完 全和水反應(yīng)，不會(huì)因含有過(guò)火石灰造成 熟化推遲而導(dǎo)致墻面鼓泡的現(xiàn)象。,2019/9/26,114,將生石灰塊淋水，使石灰充分熟化，又 不會(huì)過(guò)濕成團(tuán)，此時(shí)得到的產(chǎn)品就是熟 石灰粉（消石灰粉）。,熟化為熟石灰粉（水要適量）：,生石灰燒制過(guò)程中，往往由于石灰石原料的尺寸過(guò)大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內(nèi)核，這種石灰稱為“欠火石灰”。,由于燒制的溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使得石灰表面出現(xiàn)裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過(guò)火石灰”。過(guò)火石灰表面常被粘土雜質(zhì)融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。當(dāng)石灰已經(jīng)硬化后，過(guò)火石灰才開(kāi)始熟化，并產(chǎn)生體積膨漲，引起隆起鼓包和開(kāi)裂。,2019/9/26,115,包含結(jié)晶、碳化兩個(gè)過(guò)程,2、石灰的硬化,結(jié)晶：石灰漿體在干燥過(guò)程中，游離水分蒸 發(fā)，使Ca(OH)2從飽和溶液中逐漸結(jié)晶析出。,碳化：,2019/9/26,116,結(jié)晶和碳化兩個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，但極為緩慢。碳化過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間只限于表面，結(jié)晶過(guò)程主要在內(nèi)部發(fā)生。,原因,空氣中CO2含量稀薄，使碳化反應(yīng)進(jìn)展緩慢，同時(shí)表面的石灰漿一旦硬化就形成外殼，阻止了CO2的滲入，同時(shí)又使內(nèi)部的水分無(wú)法析出，影響硬化過(guò)程的進(jìn)行。,2019/9/26,117,a、可塑性好和保水性好 b、水化時(shí)水化熱大，體積增大 c 、吸濕性好 d 、凝結(jié)硬化慢,Ca(OH)2粒子表 面可以吸附水膜,2.2.3 石灰的性質(zhì),1.石灰的特性,生石灰可以用來(lái)做干燥劑,2019/9/26,118,e、強(qiáng)度低 f 、體積收縮大 g、耐水性差,2019/9/26,119,2、石灰的技術(shù)要求,見(jiàn)表22、23（P15）,見(jiàn)表24（P15）,2019/9/26,120,2.2.4 石灰的應(yīng)用 1、常用建筑石灰的品種,2019/9/26,121,石灰?guī)r,生石灰塊,熟石灰粉,生石灰粉,石灰膏,石灰乳,多用來(lái)拌制灰土和三合土,使用時(shí)可以不進(jìn)行陳伏,用來(lái)拌制砌筑砂漿或抹面砂漿,粉刷墻壁,2019/9/26,122,2.石灰的應(yīng)用,三合土用作鋪筑步道磚的墊層,三合土樁,灰 土 樁,配制石灰砂漿、石灰乳 配制石灰土、三合土 生產(chǎn)碳化石灰板 加固含水的軟土地基,2019/9/26,123,3、石灰的儲(chǔ)存,1.防潮、防水; 2.不宜久存; 3.防火,注意安全.,2019/9/26,124,（2）過(guò)火石灰膨脹裂紋,（1）石灰網(wǎng)狀收縮裂紋,原因：（1）石灰在凝結(jié)硬化過(guò)程中產(chǎn)生較大收縮而引起的?？梢酝ㄟ^(guò)增加砂 用量、潤(rùn)濕墻體基層、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善。 （2）石灰中含有過(guò)火石灰。在砂漿硬化后，過(guò)火石灰吸收空氣中的水蒸 氣繼續(xù)熟化，體積膨脹，從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。,2019/9/26,125,2.3 水玻璃,2019/9/26,126,水玻璃:俗稱泡花堿,是由不同比例的堿金 屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的 可溶于水的一種硅酸鹽物質(zhì).,堿金屬氧化物,水玻璃模數(shù),2019/9/26,127,2.3.1 水玻璃的生產(chǎn),2019/9/26,128,生產(chǎn)水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。 濕法生產(chǎn)硅酸水玻璃是將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內(nèi)用蒸汽加熱。直接反應(yīng)生成液體水玻璃。 干法生產(chǎn)硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細(xì)拌勻，在熔爐中于13001400C溫度下熔化，按下式反應(yīng)生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。其反應(yīng)式為：,其中，氧化硅與氧化鈉的分子比為水玻璃的模數(shù)，一般在1.53.5，模數(shù)越大，其水溶性越差。,2019/9/26,129,2.3.2 水玻璃的硬化,因上述過(guò)程反應(yīng)慢,常需加入促硬劑氟硅酸鈉 ,適宜摻量為12%15%.,液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無(wú)定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化：,2019/9/26,130,2.3.3 水玻璃的性質(zhì),1.粘結(jié)力強(qiáng); 2.耐酸能力強(qiáng); 3.耐熱性能好； 4.耐堿性和耐水性差。,2019/9/26,131,2.3.4 水玻璃的應(yīng)用,1.配制耐酸砂漿和混凝土; 2.配制耐熱砂漿和混凝土; 3.涂刷于材料表面，提高抗風(fēng)化能力; 4.加固地基; 5.修補(bǔ)裂縫、堵漏； 6.配制速凝防水劑,菱苦土，又稱鎂質(zhì)膠凝材料，是以天然菱鎂礦（MgCO3）為主要原料，經(jīng)700850C煅燒后再經(jīng)磨細(xì)而得的以氧化鎂（MgO）為主要成分的氣硬性膠凝材料。 MgCO3 700850C MgO+CO2,2019/9/26,132,1.菱苦土能與植物纖維及礦物纖維很好的結(jié)合，因此可與刨花、木絲等復(fù)合成刨花板、木絲板等，作內(nèi)、隔墻、天花板等用。 2.與木屑、顏料等配制成的板材，稱為菱苦土地板，具有保溫、防火、防爆及一定的彈性。 3.摻入一定的泡沫，可制成泡沫菱苦土，是一種多孔輕質(zhì)的保溫材料。,2019/9/26,133,1.某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面,數(shù)月后,墻面上出現(xiàn)了 許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋,同時(shí)在個(gè)別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出的放射狀裂紋,試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因.,2019/9/26,134,2019/9/26,135,解： 石灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過(guò)程中，蒸發(fā)大量的游離水而引起體積收縮的結(jié)果。 墻面上個(gè)別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時(shí)所用的石灰中混入了過(guò)火石灰。這部分過(guò)火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過(guò)火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。,2.既然石灰不耐水,為什么由它配制成的灰土或三合土卻可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位?,2019/9/26,136,2019/9/26,137,解： 石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，適于在潮濕環(huán)境中使用。 再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實(shí)或夯實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位。,2019/9/26,138,3. 建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？,2019/9/26,139,解： 建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性質(zhì)： （1） 石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好； （2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。,2019/9/26,140,（3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當(dāng)受到高溫作用時(shí)或遇火后會(huì)脫出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的蔓延，具有一定的防火性。 （4） 建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度和濕度，改變室內(nèi)的小氣候。 在室外使用建筑石膏制品時(shí)，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗?jié)B性差、 抗凍性差, 所以不適用于室外使用。,2019/9/26,141,4. 水玻璃的化學(xué)組成是什么？水玻璃的模數(shù)、密度（濃度）對(duì)水玻璃的性能有什么影響？,2019/9/26,142,解： 通常使用的水玻璃都是Na2OnSiO2的水溶液，即液體水玻璃。 一般而言，水玻璃的模數(shù)n越大時(shí)，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干縮越大，硬化后的粘結(jié)強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等越高、耐水性越好、抗?jié)B性及耐酸性越好。其主要原因是硬化時(shí)析出的硅酸凝膠SiO2mH2O較多。 水玻璃的模數(shù)n為氧化硅和氧化鈉的分子比。同一模數(shù)的水玻璃，密度越大，則其有效成分Na2OnSiO2的含量越多，硬化時(shí)析出的硅酸凝膠也多，粘結(jié)力愈強(qiáng)。 然而如果水玻璃的模數(shù)或密度太大，往往由于粘度過(guò)大而影響到施工質(zhì)量和硬化后水玻璃的性質(zhì)，故不宜過(guò)大。,1.簡(jiǎn)述氣硬性膠凝材料的特點(diǎn)及使用環(huán)境. 2.石膏制品有哪些特點(diǎn)?建筑石膏可用于哪些方面? 3.什么是欠火石灰和過(guò)火石灰?各有何特點(diǎn)?施工過(guò)程中如何防止其危害? 4.何謂陳伏,石灰在使用前為什么要進(jìn)行陳伏?,2019/9/26,143,2019/9/26,144,第3章 水泥,1824年10月21日，英國(guó)利茲（Leeds）城的泥水匠阿斯普?。↗.Aspdin）獲得英國(guó)第5022號(hào)“波特蘭水泥”專利證書(shū)，從而一舉成為流芳百世的水泥發(fā)明人。,強(qiáng)生確定了水泥制造的兩個(gè)基本條件：第一是燒窯的溫度必須高到足以使燒塊含一定量玻璃體并呈墨綠色；第二是原料比例必須正確而固定，燒成物內(nèi)部不能含過(guò)量石灰，水泥硬化后不能開(kāi)裂。這些條件確保了“波特蘭水泥”質(zhì)量，解決了阿普斯丁無(wú)法解決的質(zhì)量不穩(wěn)定問(wèn)題。從此，現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的基本參數(shù)已被發(fā)現(xiàn)。,1824年，英國(guó)石匠阿斯浦丁偶然發(fā)現(xiàn) 粘土+石灰+水人造石（波特蘭水泥） 特點(diǎn)：強(qiáng)度高、耐久性好、防水、防火。,我是建筑業(yè)的糧食！,水泥系列,通用水泥,下述百分含量為混合材料的摻量,按水泥的用途分類(lèi),在土木建筑工程中大量使用的水泥,按水泥的用途分類(lèi),彩色水泥,彩色水泥,彩色水泥,普通水泥,硅酸鹽水泥的定義、類(lèi)型及代號(hào),硅酸鹽水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R 六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)（R代表早強(qiáng)型水泥）,第一節(jié) 硅酸鹽水泥,生產(chǎn)工藝概述 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝可概括為三個(gè)階段： 生料制備：以石灰石、粘土和鐵礦粉為主要原料（有時(shí)需加入校正原料），將其按一定比例配合、磨細(xì)，制得具有適當(dāng)化學(xué)成分、質(zhì)量均勻的生料。 熟料煅燒：將生料在水泥窯內(nèi)經(jīng)1450高溫煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。 水泥粉磨：將熟料加適量石膏和05的石灰石或?；郀t礦渣共同磨細(xì)得到硅酸鹽水泥。,硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及主要礦物組成,1.原料 （1）石灰質(zhì)原料：主要提供CaO。采用石灰?guī)r、凝灰?guī)r和貝殼等。 （2）粘土質(zhì)原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黃土、頁(yè)巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。,主要原料,（3）校正原料（輔助原料）：為滿足成分要求用。 如：鐵礦粉的鐵質(zhì)原料補(bǔ)充氧化鐵的含量。 砂巖的硅質(zhì)原料增加二氧化硅的成分等。,硅酸鹽水泥的生產(chǎn),兩磨一燒： 制備生料（一磨） 煅燒熟料（一燒） 粉磨水泥（二磨）,2.生產(chǎn)過(guò)程,石灰石 粘土 按比例混合生料進(jìn)窯熟料 輔助原料,煅燒,磨細(xì),磨細(xì),石膏,1450,水泥成品,3.生料 CaO： 62% 67% SiO2 : 20% 24% Al2O3 : 4% 7% Fe2O3： 2.5%6.0%,生料在窯內(nèi)經(jīng)歷： 干燥預(yù)熱分解燒成冷卻,硅質(zhì) (粘土),鈣 質(zhì) (石灰石),1450,調(diào)節(jié) 原料,石膏,石膏,水 泥,生 料,熟 料,混合材,水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程,粉 磨,煅 燒,粉 磨,原料采掘,原料磨細(xì),原料混合,反應(yīng)物產(chǎn)物中間產(chǎn)物,預(yù)熱器 回轉(zhuǎn)窯,產(chǎn) 物,熟料冷卻,熟料儲(chǔ)存,3.510m中卸烘干磨（生料粉磨 ）,生料粉磨工藝,熟料煅燒工藝,3.350m旋轉(zhuǎn)窯,水泥粉磨及包裝,3.813m水泥磨,水泥皮帶輸送機(jī),八嘴回轉(zhuǎn)式微機(jī)包裝機(jī),水泥庫(kù),硅酸鹽水泥熟料的礦物組成,1.主要成分：主要由四種礦物化學(xué)組成,硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及在水泥中的相對(duì)含量,2.其它成分: 游離CaO （=5%） 、MgO（=5%）及SO3 （1%-2%） ，其含量過(guò)高將造成水泥安定性不良。 堿礦物及玻璃體等，其中的Na2O和K2O含量較高時(shí)，遇到活性骨料時(shí)，易產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，影響混凝土的質(zhì)量。 3.石膏 輔助作用主要是緩凝作用，含量：2%5%。,硅酸鹽水泥的水化與凝結(jié)硬化,（一）硅酸鹽水泥的水化,水泥和水拌合表面的熟料礦物立刻與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)各組分開(kāi)始逐漸溶解放出一定熱量固相體積也逐漸增加。其反應(yīng)式如下：,2(3CaOSiO2)+6H2O=3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)2 硅酸三鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 2(2CaOSiO2)+4H2O=3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2 硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 3CaOAl2O3+6H2O=3CaOAl2O36H2O 鋁酸三鈣 水化鋁酸鈣 4CaOAl2O3Fe2O3+7H2O=3CaOAl2O36H2O+CaOFe2O3H2O 鐵鋁酸四鈣 水化鐵酸一鈣 3CaOAl2O36H2O + CaSO43CaOAl2O33CaSO431H2O 水化鋁酸鈣 石膏 或3CaOAl2O3CaSO412H2O 水化硫鋁酸鈣或單硫型水化硫鋁酸鈣,主要水化產(chǎn)物（在完全水化的水泥石中 ）：,水化硅酸鈣 70%（凝膠） 氫氧化鈣 20%（晶體） 水化鋁酸鈣（晶體） 水化硫鋁酸鈣晶體（也稱鈣礬石）7%,是水泥石形成強(qiáng)度的最主要化合物,水化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，其放出的熱量稱為水化熱。其水化熱大，放熱的周期也較長(zhǎng)，但大部分（50%以上）熱量是在3天以內(nèi)。特別是在水泥漿發(fā)生凝結(jié)、硬化的初期放出。,（二）硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程 分為：早、中、晚 三個(gè)時(shí)期 1.水化早期，初始反應(yīng)期（凝膠膜的生成期）（誘導(dǎo)期） 20，3h,3.水化后期，硬化 更長(zhǎng)時(shí)間 水化反應(yīng)減慢水化產(chǎn)物填充由水占據(jù)的空間晶體相互搭接整體水泥石硬化 硬化：漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅(jiān)硬的石狀固體水泥石,2.水化中期，凝結(jié) 20 30h，30%的水泥已經(jīng)水化 包裹膜增厚 凝結(jié)：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過(guò)程。,水泥熟料礦物的水化是放熱反應(yīng)，C3S和C3A放熱最大，最快；而C2S放熱最小，最慢。 水泥水化放熱有明顯的四個(gè)階段： 初始放熱水泥與水一接觸，立即放熱，放熱速度dQ/dt 很快，表明反應(yīng)激烈。 放熱停滯期 放熱很慢，接近停滯，表明反應(yīng)停頓。 放熱加速期 放熱速度逐漸加快，達(dá)到放熱峰值，表明反應(yīng)逐漸加快。 放熱減速期 放熱達(dá)到峰值后，放熱速度逐漸減慢，表明反應(yīng)逐漸減速。,加水,初凝,終凝,凝結(jié),硬化,誘導(dǎo)期,稠硬不流動(dòng)漿體,剛性固體隨時(shí)間增強(qiáng),塑性流動(dòng)漿體,初凝時(shí)間,終凝時(shí)間,水泥凝結(jié)時(shí)間與水泥漿體狀況的關(guān)系,水泥石的結(jié)構(gòu) A-未水化水泥顆粒； B-膠體粒子（C-S-H等）； C-晶體粒子（Ca(OH)2等）; D-毛細(xì)孔（毛細(xì)孔水）； E-凝膠孔,水泥石的組成： 凝膠體（水化硅酸鈣凝膠和氫氧 化鈣晶體） 未水化的水泥顆粒內(nèi)核 毛細(xì)孔及凝膠孔 它們?cè)诓煌瑫r(shí)期相對(duì)數(shù)量的變化，使水泥石的性質(zhì)隨之而改變。,水泥石的結(jié)構(gòu)及影響其強(qiáng)度發(fā)展的因素,水泥石的結(jié)構(gòu),水泥石的工程性質(zhì)(強(qiáng)度和耐久性)決定于水泥石的結(jié)構(gòu)組成，即 水化物的類(lèi)型 水化物的相對(duì)含量（可用水化程度表示） 孔的大小、形狀和分布,水灰比即拌和時(shí)用水量與水泥用量之比表示,水泥石的結(jié)構(gòu),不同水化程度水泥石的組成,1.水灰比相同時(shí)，水化程度愈高，則水化物愈多，而毛細(xì)孔和未水化水泥的量相對(duì)減少。水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好。 2.水化程度相同而水灰