《土木工程材料》 教案 柯龍 第1-6章 緒論、土木工程材料的基本性質(zhì)-混凝土

±

木

I

程

材

料

教案

課程信息

課程名稱土木工程材料授課專業(yè)土木工程

必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（V）；

課程類型

選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）

講授（V）；實(shí)踐課（V）；

授課方式考核方式考試（）；考杳（V）

其它（）

課程教學(xué)

32學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分

總學(xué)時數(shù)

學(xué)時分配理論課20時;實(shí)踐課12學(xué)時;

作柯龍；董西安電子科技

教材名稱土木工程材料出版社

者萌；趙影大學(xué)出版社

出版

書號978-7-5606-6993-9

時間2023.09

班級課程名稱土木工程材料

授課教師授課課時2

學(xué)習(xí)課題緒論

教學(xué)基本

對土木工程材料有一個總體的、全貌的了解。

要求

土木工程材料的分類。

教學(xué)重點(diǎn)、

土木工程材料的發(fā)展。

難點(diǎn)

土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)。

教學(xué)方法、手

案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法

段

教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)

參考案例來自教材、相關(guān)參考書

教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案

時間

教學(xué)

分配

授課提綱及重難點(diǎn)分析方法

及旁

設(shè)計

注

1.1土木工程與土木工程材料

土木工程既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測、

設(shè)計、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)活也指工程建設(shè)的對象，

即建造在地上或地下、陸上或水中，直接或間接為人類生

活、生動，產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施,如房屋、

道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運(yùn)河、堤壩、港口、電

站、飛機(jī)場、海洋平臺、給水排水設(shè)施以及防護(hù)工程設(shè)施

等。土木工程的范圍非常寬泛,而土木工程材料的范圍同

樣非常寬泛，泛指用于土木工程建設(shè)的各類材料及制品。

土木工程材料品種繁多，性能各異。在土木工程建造過程狗

中，能夠根據(jù)工程所處環(huán)境和功能要求等條件，正確合理30min

地選用土木工程材料，對于節(jié)約材料、降低工程造價（通

常材料費(fèi)占工程造價的30%?70%）、保障工程質(zhì)量等具

有非常重要的意義。

1.2土木工程材料的分類

土木工程材料種類繁多，其分類方法也多種多樣。按

照使用功能和用途的不同，土木工程材料可以分為結(jié)構(gòu)材

料、裝飾材料和功能材料（防水材料、保溫材料、吸聲

材料、耐火材料等）；按照使用部位的不同，土木工程

材料可以分為墻體材料、屋面材料等。

一般來說，優(yōu)良的土木工程材料必須具備足夠的強(qiáng)

度，能夠安全地承受設(shè)計荷載；自身的重量（表觀密度）

以輕為宜，以減少下部結(jié)構(gòu)和地基的負(fù)荷；具有與使用環(huán)

境相適應(yīng)的耐久性，以便減少維修費(fèi)用；用于裝飾的材

料應(yīng)能美化房屋并能產(chǎn)生一定的藝術(shù)效果；用于特殊部

位的材料應(yīng)具有相應(yīng)的特殊功能（如屋面材料要能隔熱、

防水，樓板和內(nèi)墻材料要能隔聲等）。除此之外，土木工

程材料在生產(chǎn)過程中還應(yīng)盡可能地保證低能耗、低物耗及

環(huán)境友好。

1.3土木工程材料的發(fā)展

作為傳統(tǒng)的土木工程材料，木材、石灰、水泥、瀝青、

混凝土、砌筑材料、鋼筋混凝土等是工業(yè)和民用建筑的基

礎(chǔ)。隨著材料科學(xué)與工程學(xué)的形成和發(fā)展，土木工程材料

的性能和質(zhì)量不斷改善，品種不斷增加。一些具有特殊功

能的新型土木工程材料，如絕熱材料、吸聲隔聲材料、各

種裝飾材料、耐熱防火材料、防水抗?jié)B材料以及耐磨、耐

的

腐蝕、防爆和防輻射材料等應(yīng)運(yùn)而生。土木工程材料從強(qiáng)

調(diào)經(jīng)濟(jì)性和適用性，開始向"可再生、綠色化”方向發(fā)展。40min

建筑材料的綠色發(fā)展融合了綠色建材、清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)

濟(jì)和低碳排放等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)理念，這些理念也對土木

工程材料的進(jìn)一步發(fā)展提出了更高的要求，具體表現(xiàn)為以

下幾方面：

Q）高性能化。研制輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性、高抗震性、

高保溫性、高吸聲性、優(yōu)異裝飾性及優(yōu)異防水性的材料，

實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能一體化。這對提高建筑物的安全性、適用性、

藝術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性及使用壽命等起著非常重要的作用。例如，

現(xiàn)今鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料自重大(重約2500kg/m3)，限

制了建筑物向高層、大跨度方向進(jìn)一步發(fā)展。通過減輕材

料自重及結(jié)構(gòu)物自重，可提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，世界各國

都在大力研究高強(qiáng)混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土、

空心磚、石骨板等工程材料，以適應(yīng)土木工程發(fā)展的需要。

(2)智能化。所謂智能化材料，是指材料本身具有自

感知、自調(diào)節(jié)、自清潔、自修復(fù)等能力，可實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物自

我監(jiān)控的功能，并且具有可重復(fù)利用性。土木工程材料向

智能化方向發(fā)展是人類社會向智能化發(fā)展過程中降低成本

的需要。

⑶復(fù)合化、多功能化。利用復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)多功能材料、

特殊性能材料及高性能材料對增強(qiáng)建筑物的使用功能、提

局其經(jīng)濟(jì)性及加快施工速度等有著十分重要的作用。

(4)工業(yè)化。工業(yè)化生產(chǎn)主要是指應(yīng)用先進(jìn)施工技術(shù)，

改造或淘汰陳舊設(shè)備，以及采用工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)品

規(guī)范化、系列化。

(5)節(jié)能化、綠色化。土木工程材料在使用中的消耗

量很大，而以往材料的生產(chǎn)大多利用天然資源，因此現(xiàn)今

可利用的自然資源、能源已非常有限。綠色建材就是從可

持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，盡可能少用天然資源，充分利用再生

資源，大量使用工業(yè)或城市固體廢棄物，采用低能耗、無

污染的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)和開發(fā)能夠降解有害氣體、抑菌與

殺菌，對人體健康和環(huán)境無害并且可循環(huán)再生利用的新型

材料。

1.4土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是評價土木工程材料質(zhì)量的依據(jù)。目前，

我國絕大多數(shù)土木工程材料都制定由產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些

標(biāo)準(zhǔn)通常包括產(chǎn)品分類、規(guī)格、技術(shù)要求、檢險指標(biāo)和

方法、產(chǎn)品驗(yàn)收以及儲運(yùn)等方面的內(nèi)容。

土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)

準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四大類，分別由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化

管理部門批準(zhǔn)并發(fā)布，代號中帶字母"T"的屬于推薦

性標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬于全國通用標(biāo)準(zhǔn)，地方

標(biāo)準(zhǔn)適用于發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)的省、自治區(qū)或直轄術(shù)，而企

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅適用于企業(yè)內(nèi)部。本書主要參考國家標(biāo)準(zhǔn)和行

業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)的表本方法由產(chǎn)品（或技術(shù)）名稱、部門代號、

編號和批準(zhǔn)年份組成。例如，《普通混凝土配合比設(shè)計

規(guī)程》（JGJ55-2011）,前面為技術(shù)名稱,部門代號為

JGJ,編號為55，批準(zhǔn)年份為2011.

伴隨著〃一帶一路〃倡議的實(shí)施，我國承建的國際，

程會越來越多，很多工程在設(shè)計和建造過程中會參考國際

標(biāo)準(zhǔn)或具他國家的標(biāo)準(zhǔn)，如國際標(biāo)準(zhǔn)（代ISO）,美國國

家標(biāo)準(zhǔn)（代號ANSI）,美國材料與試驗(yàn)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)（代號

ASTM）、歐盟標(biāo)準(zhǔn)（代號EN）、英國標(biāo)準(zhǔn)（代號BS）

等。

1.教師總結(jié)約20

2.課后練習(xí)題鐘

±

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程

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料

教案

課程信息

課程名稱土木工程材料授課專業(yè)土木工程

必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（V）；

課程類型

選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）

講授（V）；實(shí)踐課（V）；

授課方式考核方式考試（）；考杳（V）

其它（）

課程教學(xué)

32學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分

總學(xué)時數(shù)

學(xué)時分配理論課20時;實(shí)踐課12學(xué)時;

作柯龍；董西安電子科技

教材名稱土木工程材料出版社

者萌；趙影大學(xué)出版社

出版

書號978-7-5606-6993-9

時間2023.09

班級課程名稱土木工程材料

授課教師授課課時2

學(xué)習(xí)課題土木工程材料的基本性質(zhì)

教學(xué)基本

對土木工程材料有一個總體的、全貌的了解。

要求

材料的物理性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)概念，表示方法及影響因素。

教學(xué)重點(diǎn)、土木工程材料的密度，與水有關(guān)的性質(zhì)，強(qiáng)度，彈性，黏性與塑

難點(diǎn)性。

對砂石的表觀密度，堆積密度，吸水率和含水率進(jìn)行檢測。

教學(xué)方法、手

案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法

段

教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)

參考案例來自教材、相關(guān)參考書

教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案

時間

教學(xué)

分配

授課提綱及重難點(diǎn)分析方法

及旁

設(shè)計

注

2.1材料的組成與結(jié)構(gòu)

2.1.1材料的組成

材料的組成包括材料的化學(xué)組成、礦物組成和相組

成。它不僅影響材料的化學(xué)穩(wěn)定性，而且也是決定材料物理

及力學(xué)性質(zhì)的重要因素。

1.化學(xué)組成

化學(xué)組成指構(gòu)成材料的基本化合物或化學(xué)元素的種

類和數(shù)量。當(dāng)材料與外界自然環(huán)境及各類物質(zhì)相接觸時，

它們之間必然要按照化學(xué)變化規(guī)律發(fā)生作用，如木材的腐

的

蝕、鋼材的銹蝕等方面的性質(zhì)都是由材料的化學(xué)組成決

定的。30min

2.礦物組成

無機(jī)非金屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特定的物

理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物。礦物組成即構(gòu)成材料的

礦物種類和數(shù)量。材料中的天然石材、無機(jī)膠凝材料等，

其礦物組成是決定材料性質(zhì)的主要因素。例如，硅酸鹽類

的水泥主要由硅酸鈣、鋁酸鈣等熟料礦物組成，決定了水

泥易水化成堿性凝膠體，具有凝結(jié)硬化的性能，司時，當(dāng)

水泥所含的熟料礦物不同或含量不同時，又可形成各種不

同性質(zhì)的水泥。

3.相組成

材料中具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為

相。凡由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材

料。土木工程材料大多數(shù)是多相固體，可看作復(fù)合材料。

例如，混凝土可認(rèn)為是骨料顆粒(骨料相)分散在水泥漿

基體(基相)中所組成的兩相復(fù)合材料。

復(fù)合材料的性質(zhì)與其構(gòu)成材料的相組成和界面特性

有密切關(guān)系。所謂界面，是指多相材料中相與相之間的

分界面0在實(shí)際材料中，界面是一個各種性能(尤其是

強(qiáng)度性能)較薄弱的區(qū)域，它的成分和結(jié)構(gòu)與相內(nèi)的部分

是不一樣的，可作為〃相界面〃來處理。因此，對于土

木工程材料，可通過改變和控制其相組成和界面特性來改

善和提高材料的性能e

2.1.2材料的結(jié)構(gòu)

材料的結(jié)構(gòu)是決定材料性質(zhì)的重要因素。材料的結(jié)

構(gòu)可分為宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。

1.宏觀結(jié)構(gòu)

宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡就可分辨的毫米級組

織。其分類及特點(diǎn)如下：

(1)致密結(jié)構(gòu)。具有致密結(jié)構(gòu)的材料可以看作為無

孔隙的材料，如鋼材、玻璃、塑料、致密大然石材等。

這類材料強(qiáng)度和硬度高、吸水性小、抗凍性和抗?jié)B性好。

(2)多孔結(jié)構(gòu)。多孔結(jié)構(gòu)的材料是指材料內(nèi)部有分

布較均勻的孔隙，其孔隙率高，例如加氣混凝土、泡沫

塑料、燒土制品、石管制品等。這類材料質(zhì)量輕、保

溫隔熱、吸聲隔聲性能好。

(3)纖維結(jié)構(gòu)。纖維結(jié)構(gòu)的材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列具有

方向性，其平行纖維方向、垂直纖維方向的強(qiáng)度和導(dǎo)熱

性等性質(zhì)具有明顯的方向性，即各向異性如木材、石棉、

玻璃纖維、鋼纖維混凝土等。

（4）層狀結(jié)構(gòu)。天然形成或用人工黏結(jié)等方法將材

料疊合形成層狀結(jié)構(gòu)的材料，如膠合板、紙面石膏板、

蜂窩夾心板、各種節(jié)能復(fù)合墻板等。這類結(jié)構(gòu)能提高材

料的強(qiáng)度、硬度、保溫及裝飾等性能，擴(kuò)大了材料的使

用范圍。

2.細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）

細(xì)觀結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡能觀察到的微米組織，如

分析金屬材料的金相組織，觀察木材的木纖維、導(dǎo)管、

髓線、樹脂道等組織，以及觀察混凝土內(nèi)的微裂縫等。

材料內(nèi)部各種組織的性質(zhì)各不相同，這些組織的特

征、數(shù)量、分布及界面之間的結(jié)合情況等都對材料的性

質(zhì)有重要的影響。

3.微觀結(jié)構(gòu)

微觀結(jié)構(gòu)是材料的極小尺度結(jié)構(gòu)，定義為材料在原

子、離子、分子層次上的組成形式。材料（如金屬、

聚合物、陶瓷或復(fù)合材料）的微觀結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)烈影響物理

性能，如強(qiáng)度、韌性、延展性、硬度、耐腐蝕性、

高/低溫行為或耐磨性。這些特性反過來決定了材料在_1_

業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用。

材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體、膠

體。

1）晶體

晶體是質(zhì)點(diǎn)（離子、原子、分子）在空間上按特定

的規(guī)則呈周期性排列時所形成的。晶體具有特定的幾何

外形、各向異性、固定的熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。

根據(jù)組成晶體的質(zhì)點(diǎn)及化學(xué)鍵的不同可分為以下幾

種：

(1)原子晶體：中性原子以共價鍵結(jié)合而成的晶

體。其強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)均較高，而空度小,如石英

等。

(2)離子晶體:止墳離子以離子鍵結(jié)合而成的晶體。

其強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)也較高，密度中等，不耐水，如石

膏等。

(3)分子晶體：以分子間的范德華力即分子鍵結(jié)合

而成的晶體。其強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)較低，密度小，如

有機(jī)化合物等。

(4)金屬晶體：以金屬陽離子為晶格，由自由電

子與金屬陽離子間的金屬鍵結(jié)合而成的晶體。其強(qiáng)度、

硬度變化大，密度大，如鋼材等。

晶體材料在外力作用下具有彈性變形的特點(diǎn)，但因質(zhì)

點(diǎn)的密集程度不同而具有許多滑移面，當(dāng)外力達(dá)到一定限

度時，易沿著滑移面產(chǎn)生塑性變形。

晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的相對密集程度，質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力和晶粒

的大小，對晶體材料的性質(zhì)有著重要的影響。以碳素鋼

材為例，因?yàn)榫w內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)相對密集程度高,質(zhì)點(diǎn)間又以

金屬鍵聯(lián)結(jié)，其結(jié)合力強(qiáng)，所以鋼材具有較高的強(qiáng)度和較

好的塑性變形能力。若再經(jīng)熱處理使晶粒更細(xì)小、均勻，

則鋼材的強(qiáng)度還可以提高。又因?yàn)槠渚Ц耖g隙中存在有自

由運(yùn)動的電子，所以鋼材具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。

2)玻璃體

具有一定的化學(xué)成分的熔融物質(zhì)，經(jīng)急冷，使質(zhì)點(diǎn)來

不及按一定的規(guī)則排列，便凝固成固體，即得玻璃體。

玻璃體的特點(diǎn)：無一定的幾何外形，無熔點(diǎn)而只有軟

化現(xiàn)象，具有各向同性，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定等。例如，水

淬粒化高爐礦渣、火山灰、粉煤灰等均屬玻璃體。在一

定的條件下，玻璃體具有較大的化學(xué)潛能，因此，經(jīng)常

被大量用作硅酸鹽水泥的摻合料，以便改善其性能。

3）膠體

物質(zhì)以極微小的質(zhì)點(diǎn)（粒徑為1~100pm）分散在

連續(xù)相介質(zhì)中形成的分散體系稱為膠體。膠體的總表面

積很大，因而表面能很大，具有很強(qiáng)的吸附力和較強(qiáng)的黏

結(jié)力。

膠體由于脫水作用或質(zhì)點(diǎn)的凝聚而形成凝膠，凝膠具

有固體的性質(zhì),在長期應(yīng)力下，又具有黏性液體流動的性

質(zhì)，如水泥水化物中的凝膠體。

2.1.3材料的構(gòu)造

材料的構(gòu)造是指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的

相互組合搭配情況。構(gòu)造概念與結(jié)構(gòu)概念相比,更強(qiáng)調(diào)

了相同材料或不同材料的搭配組合關(guān)系。

2.1.4材料的孔隙

1.孔隙的分類

按孔隙的大小，可將材料的孔隙分為微小孔隙、細(xì)小

孔隙（毛細(xì)孔）、粗大孔隙等。對于無機(jī)非金屬材料，孔

徑小于20nm的微小孔隙，水或有害氣體難以侵入,可視為

無害孔。按孔隙形狀可將材料的孔隙分為球形孔隙、片

狀孔隙（即裂紋）、管狀孔隙、墨水瓶狀孔隙、帶尖角

的孔隙等。片狀孔隙、管狀孔隙、帶尖角的孔隙對材料

性質(zhì)的影響較大。按常壓下水能否進(jìn)入到孔隙中,將常壓

水可以進(jìn)入的孔隙稱為開口孔隙，而將常壓水不能進(jìn)入

的孔隙稱為閉口孔隙。另外，開口孔中有些孑豚僅與外

界相通，而且彼此貫通，稱為連通孔。開口孔隙對材料

性質(zhì)的影響較閉口孔隙大，往往使材料的大多數(shù)性質(zhì)降

低（吸聲性除外）。

2.孔隙特征對材料性質(zhì)的影響

孔隙特征是指材料內(nèi)部孔隙的大小、形狀、分布、

連通與否等構(gòu)造上的特征，對材料的物理、力然質(zhì)均有

顯著影響。一般情況下，材料的孔隙率越大很1」材料的表

觀密度、堆積密度、強(qiáng)度均越小，耐磨性、抗凍性、抗

滲性、耐腐蝕性、耐水性及其他耐久性越差，而保溫性、

吸聲性、吸水性與吸濕性等越強(qiáng)。

2.2材料的基本性質(zhì)

2.2.1材料的飾積

體積是物體所占有的空間尺寸大小，其度量單位通常

以cm3或m3表小。依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，材料

的體積可以米用不同的參數(shù)來表示O

1）材料的密實(shí)體積

材料在絕對致密狀態(tài)下的體積，或材料內(nèi)不包括孔

隙時的體積，稱為材料的密實(shí)體積，以v表示，自然狀

態(tài)下，除嚴(yán)格控制條件卜生產(chǎn)的鋼材、玻璃等少數(shù)材料

可視為絕對密實(shí)狀態(tài)，絕大多數(shù)材料并非絕對密實(shí)，其

密實(shí)體積也難以直接測定。測定有孔隙材料的密度時，

通常將材料磨成一定紐度的粉末，干燥至恒重后用李氏

瓶測定具體積。

2）材料的表觀體積

整體材料（包括內(nèi)部孔隙）的外觀體積稱為材料的表

觀體現(xiàn)，以vO表示。外形規(guī)則且表面平整材料的表觀

體積，可直接以尺度量后用體積公式計算求得；外形不規(guī)

則材料（如圖2-1（A）所示）的表觀體積，常用排水法

（或排油法）來測定。

3）材料的堆積體積

顆粒材料堆積狀態(tài)下的總體外觀體積稱為材料的堆

積體積，以v表示。顆粒材料的堆積體積中既包含顆

粒內(nèi)部的孔隙體積，也包含顆粒間的間隙體積（如圖2-1

（B）所?。?。堆積體積可以通過測量其所占有容器的容

積，或通過測量其規(guī)則堆積形狀的幾何尺寸計算求得。

根據(jù)上述定義可知，材料的密實(shí)體積僅取決于其微觀

或細(xì)觀結(jié)構(gòu)，而與宏觀結(jié)構(gòu)無關(guān)；材料的表觀體積則與其

宏觀組成結(jié)構(gòu)有關(guān)；堆積體積不僅與材料內(nèi)部的微觀結(jié)

構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與其顆粒間相

互填充和接觸的程度有關(guān)。

2.2.2材料的密度、表觀空度、飾積密度與堆積密

度

1.密度

密度是指材料在絕對密實(shí)狀態(tài)卜單位體積的質(zhì)量

2.表觀密度

表觀密度是指材料單位體積（含材料實(shí)體及閉口孔隙

體積）的質(zhì)量，也稱視密度

3.體積密度

體積密度是指材料在自然狀態(tài)卜單位體積（含材料實(shí)

體及開口孔隙、閉口孔隙體積）的質(zhì)量，俗稱容重

4.堆積密度

堆積密度是指散?；蚍蹱畈牧希ㄈ缟?、石子、水泥

等）在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量

2.2.3材料的密實(shí)度與孔隙率

1.密實(shí)度

材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度稱為空實(shí)度

2.孔隙率

材料體積內(nèi),孔隙體積所占的比例稱為孔隙率

孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度,它對材料

的物理、力學(xué)性質(zhì)均有影響。根據(jù)材料內(nèi)部的構(gòu)造，

可將?L隙分為連通的與封閉的兩種。連通孔隙彼此貫通且

與外界相通，而封閉孔隙則彼此不連通且與外界相隔絕。

孔隙按尺寸又分為極微細(xì)孔隙、細(xì)小孔隙、較粗大孔

隙。孔隙的大小及其分布特征對材料的性能影響較大。

2.2.4材料的填充率與空隙率

1.填充率

散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度稱為填充率

2.空隙率

散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比

例稱為空隙率

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)

材料在使用過程中，經(jīng)常與水接觸，如雨水、雪水、

地下水、生活用水、大氣中的水汽等。不同的固體材

料表面與水之間作用的情況不同，對材料性質(zhì)的影響也不

同，因此要研究材料與水接觸后的有關(guān)性質(zhì)。

1.材料的親水性與憎水性

1）親水性

材料與水接觸時能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性。具

備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料，例如磚、混凝土、

木材等o

2）憎水性

材料與水接觸時不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。具

備這種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料，例如石蠟、瀝青等。

這一概念也可應(yīng)用到其他液體對固體材料的浸潤情

況，相應(yīng)地稱為親液性材料或憎液性材料。

大多數(shù)土木工程材料（如磚、瓦、砂、石、木材、

鋼材、玻璃等）都屬于親水性材料，瀝青、石蠟、某些

油漆、塑料等屬于憎水性材料。

2.材料的吸水性與吸濕性

1）吸水性

材料在水中通過毛細(xì)孔隙吸收并保持水分的性質(zhì)用

吸水率表小

2）吸濕性

材料在一定溫度和濕度下吸附水分的能力用含水率

表示

材料的吸濕性作用一般是可逆的，也就是說材料既可

吸收空氣中的水分，又可向空氣中釋放水分。在一定的

溫度和濕度條件下，材料與空氣濕度達(dá)到平衡時的含水率

稱為平衡含水率。木材的吸濕性特別明顯，它能大量吸

收水汽而增加質(zhì)量、降低強(qiáng)度和改變尺寸。

木門窗在潮濕環(huán)境往往不易開關(guān)，就是由于吸濕而引

起的。保溫材料吸收水分后將降低或喪失其性能，所以

應(yīng)特別注意采取有效的防護(hù)措施。

3.材料的耐水性

材料的軟化系數(shù)在0~1的范圍內(nèi)。用于水中、潮

濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)不低于

0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則軟

化系數(shù)不宜小于0.70~0.85。通常軟化系數(shù)大于0.85

的材料稱為耐水性材料。處于干燥環(huán)境的材料可以不考

慮軟化系數(shù)。

花崗石長期浸泡在水中，強(qiáng)度下降3%,普通黏土

磚和木材所受影響更為顯者。根據(jù)建筑物所處的環(huán)境，

軟化系數(shù)成為選擇材料的重要依據(jù)。

4.材料的抗凍性與抗?jié)B性

1）抗凍性

材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用

而不被破壞，同時也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗凍

性，用抗凍等級表示O

冰凍的破壞作用是由材料孔隙內(nèi)的水分結(jié)冰而引起

的。水分結(jié)冰時體積約增大9%,從而對孔隙產(chǎn)生壓力

而使孔壁開裂?？箖龅燃壉硎静牧辖?jīng)過的凍融循環(huán)次數(shù)，

其質(zhì)量損失、強(qiáng)度卜降均不超過規(guī)定值。例如，混凝

土的抗凍等級為F15,指混凝土所能承受的最大凍融循

環(huán)次數(shù)是15次（在一15乙的溫度卜凍結(jié)后，再在

20℃的水中融化，為1次凍融循環(huán)），這時，強(qiáng)度

損失率不超過25%,質(zhì)量損失不超過5%。

冬季室外溫度低于一15T的地區(qū),其重要工程

材料必須進(jìn)行抗凍性實(shí)驗(yàn)。對材料抗凍性的要求，視

工程類別、結(jié)構(gòu)部位、所處環(huán)境、使用條件以及建筑物

等級而定。

2）抗?jié)B性

材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性，用滲透系

數(shù)表示

2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)

土木工程材料在滿足強(qiáng)度和其他性能的基礎(chǔ)上，還要

考慮材料的熱工性能，以保證室內(nèi)溫度在一定的溫度范

圍內(nèi)，為學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活創(chuàng)造適宜的條件。

1.材料的導(dǎo)熱性

材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性,以導(dǎo)熱系數(shù)表示

材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大，其傳導(dǎo)的熱量就越多。

影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有材料的物質(zhì)構(gòu)成、

微觀結(jié)構(gòu)、孔隙構(gòu)造、溫度、濕度和熱流方向等。

(1)物質(zhì)構(gòu)成。金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大，無機(jī)^

金屬材料次之，有機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)最小。

(2)微觀結(jié)。相同化學(xué)組成的材料,結(jié)晶結(jié)構(gòu)的導(dǎo)

熱系數(shù)最大，微晶結(jié)構(gòu)次之，玻璃體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最

的

小。

40min

(3)孔隙構(gòu)造。由于固體物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣的

導(dǎo)熱系數(shù)大得多，一般來說，材料的孔隙率越大，導(dǎo)熱系

數(shù)越小。在孔隙率相近的情況下，孔徑越大，孔隙相通將

使材料導(dǎo)熱系數(shù)有所提高，這是由于孔內(nèi)空氣流通與對流

的結(jié)果。對于纖維狀材料，導(dǎo)熱系數(shù)還與壓實(shí)程度有關(guān)。

當(dāng)壓實(shí)到某一表觀密度時，其導(dǎo)熱系數(shù)最小，該表觀密度

稱為最佳表觀密度；當(dāng)小于最佳表觀密度時，材料內(nèi)空隙

過大，由于空氣對流作用，導(dǎo)熱系數(shù)將有所提高。

(4)溫度。溫度材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增

大。因此，絕熱材料在低溫下的使用效果更佳。

(5)濕度。由于固體導(dǎo)熱最好，液體次之，氣體最

差，因此，材料受潮會使導(dǎo)熱系數(shù)增大，若水分結(jié)冰，

材料導(dǎo)熱系數(shù)會進(jìn)一步增大，因?yàn)楸膶?dǎo)熱系數(shù)比水的導(dǎo)

熱系數(shù)更大。為了保證保溫效果，絕熱材料要特別注意

防潮。

(6)熱流。對于木材等纖維狀材料，熱流方向與纖

維排列方向垂直時材料的導(dǎo)熱系數(shù)要小于平行時的導(dǎo)熱

系數(shù)。

2.材料的熱容量

材料受熱(或冷卻)時吸收(或放出)熱量的性質(zhì)稱

為材料的熱容量，用比熱容表示

3.耐燃性

建筑物失火時，材料能經(jīng)受高溫與火的作用不被破

壞，強(qiáng)度不嚴(yán)重下降的性能，稱為材料的耐燃性。根據(jù)

耐燃性可將材料分為三大類：

(1)不燃燒類。材料遇火遇高溫不易起火，不陰燃，

不碳化，如普通石材、混凝土、磚、石棉等。

(2)難燃燒類。材料遇火遇高溫不易起火、不陰

燃或不碳化，只有在火源存在時能繼續(xù)燃燒或陰燃，火焰

熄滅后,即停止燃燒或陰燃,如瀝青混凝土、經(jīng)防火處理

的木材等。

(3)燃燒類。材料遇火遇高溫即起火或陰燃，在火

源移去后，能繼續(xù)燃燒或陰燃，如木材、瀝青等O

4.耐火性

材料在長期的高溫作用下，保持不熔性并能工作的性

能稱為材料的耐火性，如砌筑窯爐、鍋爐、煙道等的材

料。按耐火性高低可將材料分為以卜二類：

(1)耐火材料：耐火度不低于158CTC的材料，如耐

火磚中的硅磚、鎂磚、鋁磚、銘磚等。

(2)難熔材料：耐火度為1350~580℃的材料,如

難熔黏土磚、耐火混凝土等。

（3）易熔材料：耐火度低于135CTC的材料，如普

通黏土磚等。

2.2.7材料的吸聲性能

1.吸聲性

當(dāng)聲波傳播到材料的表面時，一部分聲波被

反射，另一部分穿透材料，其余部分則傳遞給

材料。對于含有大量連通孔隙的材料，傳遞給材

料的聲能在材料的孔隙中將引起空氣分子與孔壁

的摩擦和黏滯阻力，使相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能

而被材料吸收或消耗。

2.隔聲性

隔聲與吸聲不同，不能簡單地把吸聲材料作為

隔聲材料使用。

聲波在建筑結(jié)陶中的傳播主要通過空氣和固

體來實(shí)現(xiàn)，因而隔聲可分為隔空氣聲和隔固體

聲兩種，兩者隔聲方法是不同的。

隔聲量R（又稱傳聲損失）表示材料隔絕空

氣聲的能力，是在標(biāo)準(zhǔn)隔聲試驗(yàn)室內(nèi)測出的，其

單位為分貝（dB）。R越大，隔聲效果越好。

2.3材料的力學(xué)性質(zhì)

2.3.1材料的強(qiáng)度

材料在外力（荷載）作用下抵抗破壞的能力稱

為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時，內(nèi)部就產(chǎn)生

應(yīng)力，外力逐漸增加，應(yīng)力相應(yīng)地加大，直到質(zhì)點(diǎn)

間作用力不能夠再承受時，材料即被破壞，此時

的極限應(yīng)力值就是材料的強(qiáng)度。

1.材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度

2.材料抗彎強(qiáng)度

2.3.2材料的彈性與塑性

材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力

后，變形能完全消失的性質(zhì)稱為彈性。這種可

恢復(fù)的變形稱為彈性變形或瞬時變形。

2.3.3材料的脆性與韌性

外力作用于材料，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，

材料突然被破壞，而被破壞時無明顯的塑性變形，

這種性質(zhì)稱為材料的脆性。

2.3.4材料的硬度與耐磨性

1.硬度

硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能

力。土木工程中為保持建筑物的使用性能和外

觀，常要求材料具有一定的硬度，如部分裝飾材

料、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨具等。工程中用于表

示材料硬度的指標(biāo)有很多，對金屬、木材等材料

常以壓入法檢測其硬度，其方法分別有洛氏硬度

（HR,它是以金剛石圓錐或圓球的壓痕深度計算

求得的硬度值）、布氏硬度（HB,它是以壓痕直

徑計算求得的硬度值）等。天然礦物材料的硬度

常用摩氏硬度表示，它以兩種礦物相互對刻的方

法確定礦物的相對硬度，并非材料絕對硬度的等

級。其硬度的對比標(biāo)準(zhǔn)分為十級，由軟到硬依

次分別為滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰

石、正長石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。

磨光天然石材的硬度常用肖氏硬度計檢測（用測得

的撞銷回跳的高度來表示)0

2.耐磨性

材料的耐磨性是指材料表面抵抗磨損的能

力。

材料的磨損率G值越低，表明該材料的耐磨

性越好。-般硬度較高的材料，耐磨性也較

好。土木工程中有些部位經(jīng)常受到磨損的作用，

如路面、地面等。選擇這些部位的材料時，其

耐磨性應(yīng)滿足工程的使用壽命要求。

2.4材料的耐久性

材料在長期使用過程中，抵抗各種自然因素及

有害介質(zhì)的作用，保持其原有性能不變質(zhì)和不被

破壞的能力稱為材料的耐久性。

作用于材料的自然因素和有害介質(zhì)可概括為

以下幾個方面：

(1)物理作用。物理作用指材料經(jīng)干濕、

冷熱、凍融變化等，使材料體積發(fā)生收縮與膨

脹，或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開裂損壞。

(2)化學(xué)作用?；瘜W(xué)作用指材料在大氣和

環(huán)境水中的酸堿鹽等溶液的侵蝕下，逐漸發(fā)生質(zhì)

變而損壞。

(3)生物作用。生物作用指材料在昆蟲或

菌類等的侵害下，發(fā)生蟲蛀、腐朽而損壞。

建筑材料中的磚、石、混凝土等礦物材料，大

多數(shù)是由于物理作用而被破壞的。金屬材料主要

是因化學(xué)作用而被腐蝕的。

木材、植物等天然材料，主要是因生物作用而

被腐蝕的。

為了提高材料的耐久性，延長建筑的使用壽命

和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)使用情況和材料特點(diǎn)采

取相應(yīng)的措施。例如：設(shè)法減輕大氣或周圍介質(zhì)對

材料的破壞作用（降低濕度、排除侵蝕性物質(zhì)

等）；提高材料本身對外界作用的抵抗性（提高材

料的密度、采取防腐措施等），也可用其他材

料保護(hù)主體材料免受破壞（覆面、抹灰、刷涂

料等）。

現(xiàn)代工程對材料的耐久性的要求越來越高，提

出耐久性指標(biāo)的工程設(shè)計也越來越多。對材料的

質(zhì)量評定也應(yīng)逐漸由強(qiáng)度指標(biāo)發(fā)展為耐久性指標(biāo)。

未來工程設(shè)計中將用耐久性設(shè)計取代目前按強(qiáng)

度進(jìn)行的設(shè)計。研究耐久性具有明確的經(jīng)濟(jì)意義：

節(jié)約材料、降低成本；減少維修費(fèi)用；延長土

木工程結(jié)構(gòu)使用壽命。

2.教師總結(jié)約20

2.課后練習(xí)題鐘

±

木

I

程

材

料

教案

課程信息

課程名稱土木工程材料授課專業(yè)土木工程

必修課公共課（）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（V）；

課程類型

選修課限選課（）；任選課（）；專業(yè)拓展課（）

講授（V）；實(shí)踐課（V）；

授課方式考核方式考試（）；考杳（V）

其它（）

課程教學(xué)

32學(xué)時學(xué)分?jǐn)?shù)2學(xué)分

總學(xué)時數(shù)

學(xué)時分配理論課20時;實(shí)踐課12學(xué)時;

作柯龍；董西安電子科技

教材名稱土木工程材料出版社

者萌；趙影大學(xué)出版社

出版

書號978-7-5606-6993-9

時間2023.09

班級課程名稱土木工程材料

授課教師授課課時2

學(xué)習(xí)課題氣硬性膠凝材料

教學(xué)基本

對氣硬性膠凝材料有一個總體的、全貌的了解。

要求

石灰、石膏、水玻璃這三種常用氣硬性膠凝材料的性質(zhì)、技術(shù)要

教學(xué)重點(diǎn)、求和應(yīng)用。

難點(diǎn)石灰、石膏、水玻璃的水化、凝結(jié)、硬化的規(guī)律。

石灰、石骨、水玻璃的原料和生產(chǎn)。

教學(xué)方法、手

案例導(dǎo)入法、講授法、小組討論法

段

教學(xué)過程設(shè)計導(dǎo)入——專題講解——問題分析討論——練習(xí)——?dú)w納總結(jié)

參考案例來自教材、相關(guān)參考書

教具、教材教學(xué)課件PPT、教學(xué)錄像片

教師學(xué)期授課教案

時間

教學(xué)

分配

授課提綱及重難點(diǎn)分析方法

及旁

設(shè)計

注

3.1石灰

石灰是土木工程中最早使用的無機(jī)膠凝材料之一，

石灰的原料-石灰石分布廣泛、生產(chǎn)工乙簡單、成本低

廉、使用方便，在土木工程中被廣泛應(yīng)用。

3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)

生產(chǎn)石灰的原料主要是石灰石或tte石質(zhì)石灰石、

白娶等天然巖石，其主要成分為碳酸鈣（CAC03）,經(jīng)

過城燒，碳酸鈣可分解為生石灰（CAO）和C02氣體。

石灰塘燒窯主要有土窯和立窯。土窯使用間歇式城

的

燒，立窯使用連續(xù)式燃燒。由于機(jī)械化立窯具有操作可

靠、能耗低、生產(chǎn)效率高和成品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn),因而在30min

目刖石灰生產(chǎn)中被較多米用。立窯生產(chǎn)石灰的過程為：

原料和燃料按一定比例從窯頂分層裝入，逐層下降,在

窯中經(jīng)預(yù)熱、燃燒、冷卻等階段后，從窯底卸出成品。

石灰的搬燒需要足夠的溫度和時間。在搬燒過程中，

石灰石在600℃左右開始分解，并隨著溫度的提高，其

分解速度也逐漸加快；當(dāng)溫度達(dá)到900（時，CO2分壓

達(dá)到1x105PA,此時的分解達(dá)到較快的速度，因此，

常將這個溫度作為CACO3的分解溫度。在實(shí)際生產(chǎn)

中為了提局生產(chǎn)效率，可米用更高的城燒溫度以進(jìn)一步

加快石灰石的分解速度，但不得米用過高的溫度，通常

控制在looo?i20（rc之間。

正常燃燒溫度和燃燒時間所得的石灰具有多孔結(jié)

構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，表觀密度較小，晶粒細(xì)小，與水反

應(yīng)迅速，這種石灰稱為正火石灰。若燃燒溫度低或爆燒時

間短時，石灰的表層部分可能為正火石灰，而內(nèi)部會有

未分解的石灰石核心，該核心稱為欠火石灰。含有欠火

石灰的石灰塊與水反應(yīng)時僅表面水化，而其石灰仁核心不

能水化，降彳氐了石灰的利用率，屬于廢品石灰o若城

燒溫度過高或高溫持續(xù)時間過長，則會因高溫?zé)Y(jié)收縮而

使石灰內(nèi)部孔隙率減小，體積收縮，晶粒變得粗大，這

種石灰稱為過火石灰。過火石灰的結(jié)構(gòu)較致密，具表面

常被黏土雜質(zhì)融熔形成的玻璃種狀物所覆蓋而帶有玻璃狀

外殼或產(chǎn)生裂紋，它與水反應(yīng)時速度很慢，往往需要很

長的時間才能產(chǎn)生明顯的水化效果。

原料純凈、燃燒良好的塊狀石灰，質(zhì)輕色白，呈疏

松多孔結(jié)構(gòu),密度為3.1~3.4g/cm3,堆枳密度為

800~1000kg/m3。

由于石灰石中常含有一定量的碳酸鎂（MgCO3）,

在燃燒過程中碳酸鎂分解得到氧化鎂（MgO）

3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化

1.石灰的消解

石灰的消解（又稱熟化或消化）是生石灰與水作用生

成氫氧化鈣的化學(xué)反應(yīng)過程

經(jīng)過消解所得的氫氧化鈣稱為消石灰（又稱熟石灰）o

生石灰具有強(qiáng)烈的水化能力，水化時放出大量的熱，

同時體積增大1~2.5倍。原因可歸結(jié)為如下幾點(diǎn)：

(1)生石灰消化過程吸收24.3%的水分;

(2)生石灰的相對密度由3.35kg/m3降低到熟

石灰的2.34kg/m3;

(3)生石灰的比表面積為0.2?0.4m2/g,而熟

石灰可高達(dá)10~30m2/g。

2.石灰的凝結(jié)硬化

石灰漿體在空氣中凝結(jié)硬化包含了兩個同時進(jìn)行的

過程：結(jié)晶作用和碳化作用。

1)結(jié)晶作用

石灰漿體在干燥過程中多余水分蒸發(fā)或被磚石砌體

吸收從而使石灰粒子緊密接觸，獲得一定強(qiáng)度。這種強(qiáng)

度類似于黏土失水后獲得的強(qiáng)度，強(qiáng)度值不大，而且冉遇

水后又會喪失。隨著游離水分的減少，氫氧化鈣逐漸從

飽和溶液中結(jié)晶析出，形成晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)、使強(qiáng)度繼續(xù)增

加。但由于析出的晶體數(shù)量較少，所以這種結(jié)晶引起的強(qiáng)

度增長并不顯著。

2)碳化作用

氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體，

釋放水分并蒸發(fā)，稱為碳化

3.1.3石灰的技術(shù)性質(zhì)

石灰具有以下的技術(shù)性質(zhì)：

(1)保水性與可塑性好。生石灰消解為石灰漿時，

能自動形成極微細(xì)的呈膠體狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一

層較厚的水膜，由于其顆粒數(shù)量多，總表面積大，可吸附

大量水，因此具有良好的保水性與可塑性。在水泥砂漿

中摻入石灰膏，能使具可塑性和保水性顯著提高。

(2)凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低。由于空氣中CO2的

濃度很低，且與空氣接觸的表層碳化后形成碳酸的硬殼阻

止了C02的持續(xù)滲入，也不利于內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，使

碳酸鈣和氫氧化鈣晶冰生成緩慢且數(shù)量少，因此石灰是

一種硬化緩慢的膠凝材料，硬化后強(qiáng)度也很低。另外，

為使石灰漿具有一定的可塑性以便于使用,同時考慮到

-部分水分因消解時放熱而被蒸發(fā)，故實(shí)際消解用水量

很大，多余水分在硬化后蒸發(fā)，將留下大量孔隙，導(dǎo)致了

硬化石灰密實(shí)度和強(qiáng)度低(如1：3的石灰砂漿，28d抗

壓強(qiáng)度只有0.2?0.5MPa)。

(3)硬化時體積收縮大。石灰漿體硬化的過程中，

由于水分大量蒸發(fā)，引起體積收縮，使其開裂，因此，

除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨(dú)使用。工程上應(yīng)用

時，常在石灰中摻入砂、麻刀、紙筋等，以抵抗收縮

引起的開裂和提高抗拉強(qiáng)度。

(4)耐水性差。由于石灰漿體硬化慢，強(qiáng)度低，

尚未硬化的石灰漿體處于潮濕環(huán)境中，石灰中的水分不易

蒸發(fā)，因此不會硬化；已硬化的石灰中，大部分是尚未

碳化的氫氧化鈣，氫氧化鈣微溶于水(2(rc時,100g水

中的溶解度為0.166g)，石灰硬化體遇水后容易被水軟

化而破壞，縣至產(chǎn)生潰散，因而耐水性差。所以，石灰

不宜用于與水接觸或潮濕的環(huán)境,也不宜單獨(dú)用于建筑物

基礎(chǔ)。

3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

建筑工程中常用的石灰有建筑生石灰和建筑消石

灰，由于生產(chǎn)生石灰的原料中常含有碳酸鎂，因此在建

筑生石灰中也常含有氧化鎂。根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑生

石灰》(JC/T479-2013)規(guī)定,按石從中MgO的含量，

將石從分為鈣質(zhì)和鎂質(zhì)兩大類。根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建

筑消石灰》(JC/T481-2013)規(guī)定，建筑消石灰按扣除

游離水和結(jié)合水后(CAO十MgO)的含量加以分類，分

為鈣質(zhì)消石灰和核質(zhì)循石灰。

鈣質(zhì)石灰(MgO含量三5%)包括鈣質(zhì)石灰90、鈣

質(zhì)石灰85和鈣質(zhì)石灰75。鎂質(zhì)石灰(MgO含量＞5%)

包括鎂質(zhì)石灰85和鎂質(zhì)石灰750

鈣質(zhì)消石灰包括鈣質(zhì)消石灰90、鈣質(zhì)消石灰85和

鈣質(zhì)消石灰75。

鎂質(zhì)消石灰包括鎂質(zhì)消石灰85和鎂質(zhì)消石灰75。

鈣質(zhì)石灰的熱化速度較快，而鎂質(zhì)石灰的消化速度較

慢，但硬化后強(qiáng)度稍高。通常生石灰質(zhì)量好壞與其氧化

鈣和氧化鎂的含量密切相關(guān)。此外，建筑消石灰使用時還

需要注意體積安定性問題。建筑消石灰的體積安定性是

指將一定稠度的清石灰漿做成中間厚邊緣薄的一定直

徑的試餅，然后在100~105℃下烘4h,若尢橫散、裂

紋、鼓包等現(xiàn)象，則為體積安定性合格。

建筑工程中還可能會用到石灰乳和石灰膏。石灰乳

是將生石灰加大量水消化而成的一種乳狀液體，主要成

分為CA(OH)2和H20,石灰膏是由消石灰粉加水

拌合調(diào)制成的具有一定稠度的骨狀物。石灰宵含水約

50%,主要成分為CA(OH)2和H20,表觀密度為

1300~1400kg/m3。

3.1.5石灰的工程應(yīng)用

1.配制砂漿和石灰乳涂料

石灰膏或消石灰粉可以單獨(dú)配制石灰砂漿，也可與水

泥或石膏一起配制成水泥石灰混合砂漿、石膏石灰混合

砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。

將消石灰粉或石灰膏加入大量水，稀釋成石灰乳涂

料，主要用于要求不圖的內(nèi)墻及房屋頂棚的刷白。

2.配制灰土和