建筑材料-高琼英.ppt

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1、建筑材料,第一章 绪论 第二章 建筑材料基本性质 第三章 石材 第四章 气硬性胶凝材料 第五章 水泥 第六章 混凝土及砂浆 第七章 墙体与屋面材料 第八章 建筑钢材 第九章 木材 第十章 建筑塑料与涂料 第十一章 防水材料 第十二章 绝热材料和吸声材料 第十三章 建筑装饰材料 老师：夏禹,第一章 绪论,1-1 建筑材料的定义和分类一、定义 建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料及其制品的总称。二、建筑材料的分类 1、按化学成分分类 无机材料：金属材料、非金属材料有机材料：植物材料、沥青材料、合成高分子材料复合材料：有机与无机非金属材料复合、有机与金属材料复合等 2、按使用功能分类 建筑结构材

2、料：如梁、墙、板、柱、基础、框架等 墙体材料：建筑物内、外及分隔墙体所用材料，分承重墙和非承重墙。建筑功能材料：使建筑物获得某些功能的非承重材料。1-2 建筑材料在建筑工程中的地位 1-3 我国建筑材料及建材工业的发展 1-4 本课程的内容和任务,第二章 建筑材料基本性质,2-1 材料的基本物理性质 密度是指物质单位体积的质量。单位为g/cm3或kg/m3。一、材料的实际密度、表观密度与堆积密度 1、实际密度（简称密度）实际密度：是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。=m/V 单位为g/cm3，kg/m3 2、表观密度 表观密度：是指材料在自然状态下，单位体积所具有的质量。0=m/V

3、 0 单位为g/cm3，kg/m3 3、堆积密度 堆积密度：是指粉状、粒状或纤维状在堆积状态下，单位体积所具有的质量。0/=m/V 0/单位为g/cm3，kg/m3二、材料的密实度与孔隙率,1、密实度 密实度（D）：是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。D=V/V0=0/100%2、孔隙率 孔隙率（P）：是指材料体积内，孔隙体积与总体积之比。P=（V0 V）/V0=1 V/V0=（1 0/）100%孔隙率与密实度的关系为：P+D=1三、材料的填充率与空隙率 1、填充率 填充率（D/）：是指散粒材料在某容器的堆积体积中，被颗粒填充的程度称为填充率。D/=V 0

4、/V 0/=0/0 100%2、空隙率 空隙率（P/）：是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例称为空隙率。P/+D/=1 P/=（V 0/V0）/V 0/=1 V 0/V 0/=（1 0/0）100%,四、材料与水有关的性质 1、亲水性与憎水性 亲水性：润湿角900的材料为亲水性材料 憎水性：润湿角900的材料为憎水性材料 2、吸水性 吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力称为吸水性。以吸水率表示 质量吸水率：材料所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分数称为质量吸水率。W质=（m湿m干）/m干100%体积吸水率：材料所吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分数称为体积吸水率

5、。W体=V水/V1=（m湿m干）/V1 1/水100%3、吸湿性 吸湿性：材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的含水率W含=（m含m干）/m干100%4、耐久性 耐久性：材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。,材料的耐水性用软化系数表示：K软=f饱/f 干5、抗渗性 抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性用渗透系数表示：W=Kath/d 6、抗冻性 抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质称为抗冻融性。五、材料的热工性质 1、导热性 导热性是材料传导热量的能力，以导热系数表示（）导

6、热系数：厚度为1m的材料，相对表面的温度差为1K时，单位时间内通过单位面积所传递的热量称为导热系数。=Q/At（T2T1）2、比热容和热容量 热容量：材料加热时吸收热量，冷却时放出热量的性质，称为热容量。比热容：1g材料温度升高1K时所吸收的热量或降低1K时所放出的热量。Q=cm（T2T1）c=Q/m（T2T1）,3、材料的保温隔热性能 热阻R=1/R与是衡量建筑材料保温隔热性能的重要指标。2-2 材料的基本力学性质一、材料的强度、比强度 强度：材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度。材料在建筑物上所受的外力有拉力、压力、弯曲及剪力，材料抵抗这些外力破坏的能力分别称为抗拉、抗压、抗弯和

7、抗剪强度 抗压强度：fc=F/A 抗拉强度：ft=F/A 抗弯强度：fv=F/A 抗剪强度：ftm=3Fl/2bh2二、材料的弹性与塑性 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。弹性模量：E=/塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍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。,三、材料的脆性和韧性 脆性：材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质称为脆性。韧性：材料在冲击、震动载荷作用下，材料能承受很大的变形也不致被破坏的性能称为韧性。四、材料的硬度、耐磨性 硬度：材料表面能抵抗其

8、它较硬物体压入或刻划的能力称为硬度。矿物的硬度分10级（莫氏硬度）：滑石1；石膏2；方解石3；萤石4；磷灰石5；正长石6；石英7；黄玉8；刚玉9；金刚石10。耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力称为耐磨性。2-3 材料的耐久性 耐久性：材料在使用过程中能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不易失去其原有性能的性质称为耐久性。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，还与材料的强度、抗渗性、耐磨性有关。对材料产生破坏作用，影响耐久性的因素有物理作用、化学作用和生物作用等。,第三章 石材,建筑用石材分为天然石材和人造石材两种。3-1 建筑中常用的天然石材 岩石是由各种不同的

9、地质作用所形成的天然固态矿物的集合体。已发现的矿物有3300多种，绝大多数是固态无机物。主要造岩矿物有30多种。单矿岩：由单一矿物组成的岩石称为。如 方解石、石英 多矿岩：由两种或更多的矿物组成的岩石称为。如 花岗岩 按地质分类法可将天然岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩等。一、岩浆岩(又称火成岩)1、岩浆岩的形成和种类 深成岩：地壳深处的岩浆，在受上部覆盖层压力的作用下经缓慢冷凝而形成的岩石。如：花岗岩、正长岩、橄榄岩、闪长岩等。喷出岩：岩浆喷出地表时，在压力降低和冷却较快的条件下而形成的岩石。如：辉绿岩、玄武岩、安山岩等 火山岩：火山爆发时，岩浆被喷到空中而急速冷却后形成的岩石。如：火山灰、火

10、山渣、浮石等。,2、建筑中常用的岩浆岩 花岗岩（深成岩）花岗岩是由长石、石英和少量云母组成，具有致密的结晶结构和块状构造 外感颜色：灰白、微黄、淡红等 特点：结构致密；孔隙率和吸水率很小；表观密度大；抗压强度高；抗冻融性好；耐风化；化学稳定性好等。应用：基础、闸坝、桥墩、台阶、路面、墙石、勒脚、纪念性建筑物等。辉绿岩、玄武岩（喷出岩）暗色矿物，常呈玻璃质或隐晶质结构。特点：硬度高，脆性大，抗风化能力强，表观密度大，抗压强度高 应用：骨料，路面，耐火材料等。火山灰、浮石、火山凝灰岩 轻质、多孔材料。可作填料、保温隔热材料等。二、沉积岩(水成岩)1、沉积岩的形成和种类 是由地表的各类岩石经自然界的

11、风化、搬运、沉积并重新成岩（压实、相互胶结、重结晶等）而形成的岩石。,沉积岩的生成条件分为以下三种；机械沉积岩：松散的岩石或砂经风、雨、冰川、沉积等作用重新形成岩石，如砂岩、页岩等。化学沉积岩：矿物溶解于水经聚积、反应、重结晶等并沉积形成岩石。如石膏、白云石等。有机沉积岩：由各种有机体的残骸沉积形成的岩石。如石灰石、硅藻土2、建筑中常用的沉积岩 石灰岩 主要的化学成分为CaCO3，主要矿物为方解石，常含有白云石、菱镁矿、石英、蛋白石、铁矿石和粘土等。外观颜色：通常为灰白色、浅灰色，因杂质呈深灰、灰黑、浅黄、浅红等 应用：基础、墙身、路面、阶石等，还是生产水泥和石灰的原料。砂岩 主要是由石英砂或

12、石英岩等细小碎经沉积并重新胶结而成的岩石。主要矿物为石英，次要矿物为长石、云母及粘土等。特点：密度大、强度高、硬度大、加工困难、耐酸性好等。应用：基础、踏步、人行道等，也可用于纪念性建筑及耐酸工程。,三、变质岩 1、变质岩的形成及种类 地壳中原有的各类岩石，在地层的压力和温度作用下，原岩石在固体状态下发生再结晶作用，使矿物成分、结构构造及化学成分发生部分或 全部改变而形成的新岩石。一般由岩浆岩变质形成的称正变质岩，如片麻岩等。一般由沉积岩变质形成的称副变质岩，如大理石、石英岩等。2、建筑中常用的变质岩 大理岩（大理石）是由石灰岩和白云石经高压高温作用，重新结晶变质形成。特点：结构致密，密度大、

13、硬度较小、易于分割。外观颜色：纯大理石呈雪白色，含有杂质时呈黑、红、黄、绿等。应用：室内台阶、墙面、扶手、勒脚、纪念性建筑物等 石英岩 是由硅质砂岩变质而成，可作贴面石，骨料等。片麻岩 是由花岗岩变质而成，可作碎石、石块，人行道石板等。,3-2 天然石材的技术性质、加工类型及选用原则 一、技术性质 1、物理性质 表观密度 轻质石材 表观密度1800kg/m3 重质石材 表观密度1800kg/m3 吸水性 低吸水性岩石 吸水率1.5%中吸水性岩石 吸水率1.5%3.0%高吸水性岩石 吸水率 3.0%耐水性 高耐水性岩石 软化系数 0.90 中耐水性岩石 软化系数 0.75 0.90 低耐水性岩石

14、 软化系数 0.60 0.75 岩石的软化系数 0.60，不允许用于重要的建筑物。抗冻性 石材分为5、10、15、25、50、100、200等标号，吸水率0.5%不作实验。,耐热性 耐热性与其化学成分及矿物组成有关。导热性 轻质石材 热导率为2.913.49W/(m K)重质石材 热导率为0.230.70W/(m K)2、力学性质 抗压强度 根据抗压强度的大小，分为九个强度等级：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15、MU10。冲击韧性 与岩石的矿物成分与构造有关，晶体结构较非晶体结构的岩石有较高韧性 硬度 与矿物组成的硬度与构造有关，凡致密、坚硬的矿

15、物组成的石材硬度高。耐磨性 与内部组成矿物的硬度、构造、构造特征、抗压强度、冲击韧性有关。一般组成矿物愈坚硬，构造愈致密以及抗压强度和冲击韧性愈高，则石材的耐磨性愈好。,3、工艺性质 加工性：是对岩石劈解、破碎与凿琢等加工工艺的难易程度。磨光性：指岩石能否磨成光滑表面的性质。抗钻性：指岩石钻孔时难易程度的性质。二、石材的加工类型 1、砌筑用石材 毛石是由爆破直接得到的石块，分为乱毛石和平毛石 乱毛石：形状不规则的毛石，用于砌筑基础、墙身、勒脚、堤坝、挡土墙等。平毛石：形状较整齐，但表面较粗糙，用于墙身、勒脚、堤坝、挡土墙等。料石是由人工或机械开采出的较规则的并略带加凿而成的六面体石块。毛料石：

16、一般不加工或仅稍加修整，大致为方正的石块。粗料石：外形较方正，截面的宽度、高度不应小于200mm的石块。半细料石：外形方正，规格同粗料石。细料石：经过细加工，外形规则，规格同粗料石。2、板材,天然大理石板材 用大理石荒料经锯切、研磨、抛光等加工后的石板。天然大理石板可分为普通型板材(N)、异型板材(S)。按外观质量、镜面光洁度等可分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)。天然花岗石板材 用花岗石荒料经锯切、研磨、抛光等加工后的石板。天然花岗石板可分为普通型板材(N)、异型板材(S)。按表面加工程度可分为细面板材(RB)、镜面板材(PL)、粗面板材(RU)。按尺寸、平面度、外观质量等可分为优

17、等品(A)、一等品(B)、合格品(C)。3、颗粒状石材 碎石：卵石：石渣：三、石材的选用原则 实用性 经济性四、天然石材的破坏及其防护 合理选材 表面处理,3-3 人造石材及制品 人造石材是以大理石碎料、石英砂、石渣等为骨料，以树脂、聚酯、水泥等为胶结材料，经拌和、成型、聚合或养护后，打磨抛光切割而成。一、人造石材的分类 根据人造石材使用的胶结材料可分为四类：1、水泥型人造石材 2、聚酯型人造石材 3、复合型人造石材 4、烧结型人造石材 二、人造石材的性能 1、装饰性 2、物理性能 3、耐久性 4、可加工性,第四章 气硬性胶凝材料,胶凝材料：是指在一定条件下经过自身的一系列物理化学作用后，能将

18、散粒或块状材料粘结成为具有一定强度的整体材料。气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并保持发展其强度。水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持并继续发展其强度。石膏、石灰 气硬性胶凝材料 水玻璃 无机胶凝材料 镁质胶凝材料 胶凝材料 水硬性胶凝材料：水泥 有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶等 4-1 石膏 自然界存在的天然石膏为二水石膏(CaSO42H2O，又称软石膏或生石膏)、天然无水石膏(CaSO4，又称硬石膏)。建筑石膏及其制品具有许多优良的性能，如质轻、耐火、隔音、绝热等因此，主要用于制作各种功能性建筑装饰板材，墙面涂饰、修补等。,一、石膏胶凝材料的生产 1071700C 加热、

19、脱水 CaSO41/2H2O(型半水石膏)建筑石膏 1250C 0.13MPa 蒸压锅 CaSO41/2H2O(型半水石膏)高强石膏 CaSO42H2O 1073600C 加热、脱水 CaSO4 可溶性硬石膏 4007500C CaSO4 不溶性硬石膏 8000C CaSO4 高温煅烧石膏二、建筑石膏的凝结硬化 CaSO41/2H2O(型半水石膏)+3/2H2O=CaSO42H2O+放热三、建筑石膏的等级与技术性质 1、建筑石膏的等级 建筑石膏按强度、细度、凝结时间分为优等品、一等品、合格品三个等级。2、建筑石膏的技术性质 表观密度小，强度较低 凝结硬化快，初凝（6min）与终凝（30min）

20、时间很短。孔隙率大、热导率小。凝固时体积微膨胀。吸湿性强、耐水性差 防火性好,四、建筑石膏的用途 1、室内抹灰及粉刷 2、制作石膏板(纸面石膏板、纤维石膏板、石膏空心条板、装饰板、吸音板)4-2 石灰 石灰一般是不同化学组成和物理形态的生石灰(CaO)、消石灰Ca(OH)2、水硬性石灰的统称。一、生石灰的生产 生石灰的原料有天然石灰岩、白垩、白云质石灰岩等。Ca CO3 9001000 0C CaO（生石灰）+CO2 二、石灰的消化 生石灰的消化是指生石灰与水作用生成氢氧化钙（熟石灰）的化学反应。CaO+H2O Ca(OH)2+64.9kJ 三、石灰的硬化 石灰浆体的硬化包含了干燥、结晶和炭化

21、三个交错进行的过程。Ca(OH)2+CO2+nH2O Ca CO3+（n+1）H2O 四、石灰的品种及技术指标 1、根据石灰中氧化镁的含量分类,钙质石灰 MgO5%镁质石灰 MgO5%钙质消石灰粉 氧化镁含量不大于4%（MgO4%）镁质消石灰粉 4%MgO24%白云石质消石灰粉 24%MgO30%2、根据成品加工方法不同分类 灰块；磨细生石灰粉；消石灰粉；石灰膏；石灰乳。五、石灰的特性 1、可塑性和保水性好；2、吸湿性强；3、凝结硬化慢、强度低；4、体积收缩大；5、耐水性差。六、石灰的用途 1、配制石灰沙浆和石灰乳涂料；2、配制灰土和三合土；3、制作炭化石灰板；4、制作硅酸盐制品；5、配制无熟

22、料水泥。七、石灰的储存 防止受潮，而且不宜久存；石灰受潮消化过程防出大量的热，且体积膨胀，因此在储存和运输石灰时，要注意安全。,4-3 镁质胶凝材料 镁质胶凝材料是以MgO为主要成分的气硬性胶凝材料，如：菱苦土一、镁质胶凝材料的生产 MgCO3 600650 0C MgO+CO2 Ca CO3 MgCO3 650700 0C MgO+CO2+Ca CO3二、菱苦土的水化硬化 菱苦土用水拌和时，生成Mg(OH)2，疏松、胶凝性差。故通常用Mg Cl2、Mg SO4、FaCl3、FaSO4等盐类的水溶液拌和，以改善其性能。菱苦土的水化硬化产物为：xMgO yMg Cl2 zH2O+nMg(OH)2

23、三、菱苦土的应用 在建筑上用于制作木屑地板，木丝板、刨花板等。4-4 水玻璃 一、水玻璃的组成 水玻璃俗称泡花碱，是由金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶于水的一种金属硅酸物质。化学通式为R2O nSiO2 水玻璃的模数n=SiO2 摩尔数/R2O摩尔数 市场上销售水玻璃的模数为1.53.5，建筑上常用水玻璃的模数2.52.8。,二、水玻璃的硬化 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化。R2O nSiO2+CO2+mH2O R2 CO3+nSiO2 mH2O 三、水玻璃的性质 1、粘结力强；2、耐酸性好；3、耐热性好。四、水玻璃的用途 1、配制耐酸砂浆和混凝土；2、

24、配制耐热砂浆和混凝土；3、加固地基；4、刷涂或浸渍材料；5、修补裂缝、堵漏。,第五章 水泥,本章主要内容及学习重点 1、了解水泥熟料的矿物组成及水泥浆凝结硬化过程对水泥硬化体的结构、性能的影响。2、掌握常用水泥的技术性质、质量要求及如何合理选用水泥。3、了解一些专用水泥的组成、性能特点和应用范围。水泥：是一种加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料，并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。5-1 硅酸盐水泥 硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、05%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏细磨制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。型硅酸盐水泥，代号P，水泥熟料粉磨时不掺加混合材料水泥。型硅酸盐水泥，代

25、号P，水泥熟料粉磨时掺加05%混合材料水泥。硅酸盐水泥按强度可分为：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。一、硅酸盐水泥生产简介,以石灰石、粘土质原料和少量铁矿粉为原料，按一定比例配合，经磨细、均化、煅烧、再与适量的石膏共同(活性混合料或非活性混合料)磨细，即为水泥 硅酸盐水泥熟料中的主要矿物：硅酸三钙（3CaOSiO2，简写为C3S），占熟料的36%60%硅酸二钙（2CaOSiO2，简写为C2S），占熟料的15%37%铝酸三钙（3CaOAl2O3，简写为C3A），占熟料的7%15%铁铝酸四钙（4CaOAl2O3 Fe2O3，简写为C4AF），占熟料的10%18%二

26、、硅酸盐水泥的凝结硬化1、水泥的凝结与硬化 初凝：水泥与水拌和形成浆体，失去流动性和部分可塑性，但未具有强度。终凝：水泥与水拌和形成浆体，完全失去可塑性，并具有一定强度。硬化：水化反应进一步进行，水泥浆体网络结构更趋致密，强度大为提高并逐渐变成坚硬岩石状固体水泥石，这一过程称为硬化。2、熟料矿物的水化产物 2（3CaOSiO2）+6 H2O 3CaO2SiO23 H2O+3Ca(OH)2 2（2CaOSiO2）+4 H2O 3CaO2SiO23 H2O+Ca(OH)2 3CaOAl2O3+6 H2O 3CaOAl2O36 H2O,4CaOAl2O3 Fe2O3+7 H2O 3CaOAl2O36

27、 H2O+CaO Fe2O3 H2O 3CaOAl2O36 H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O 3CaOAl2O3 3CaSO4 31 H2O 水泥熟料四种矿物的水化特点：C3S：凝结硬化快，水化时放出大量热，28d内水泥石强度的主要贡献者。C2S：凝结硬化慢，水化时放热小，28d以后，是水泥石强度后期的贡献者。C3A：凝结硬化最快，水化时放热较大，3d天以内水化反应基本完成，是水泥石强度早期的主要贡献者，而对水泥石强度后期的贡献较小。C4AF：凝结硬化较快，水化时放热小，对水泥石强度的贡献居中等。3、熟料矿物组成对水泥性能的影响 表5-1 三、水泥石的结构 水泥石的结构组成：A未水

28、化的水泥颗粒；B凝胶体的水化产物；C结晶体的水化产物；D未被水泥颗粒和水化产物所填满的原充水空间(毛细孔或毛细孔水)；E凝胶体中的孔。4、硅酸盐水泥的技术性质 1)、实际密度、堆积密度、细度 硅酸盐水泥的实际密度为3.053.20g/cm3，通常取3.10g/cm3 硅酸盐水泥的堆积密度为10001100kg/m3，通常取1300kg/m3,硅酸盐水泥的细度以比表面积表示：通常大于300m2/kg。2）氧化镁、三氧化硫、碱及不溶物含量 氧化镁含量(MgO)5%，水泥安定性合格，可以放宽到 6%三氧化硫含量(SO3)3.5%碱含量0.60%不溶物含量：型水泥的不溶物含量0.75%，型水泥的不溶物

29、含量1.5%3）烧失量 型水泥的烧失量3.0%，型水泥的烧失量3.5%4）标准稠度及其用水量 5）凝结时间 凝结时间：水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑状态发展到固体状态所需要的时间。分为初凝时间和终凝时间。初凝时间：水泥从开始加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。终凝时间：水泥从开始加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性，并开始产生强度所需的时间。硅酸盐水泥初凝时间45 min，终凝时间 6.5 h,6）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。7）水泥的强度与等级 42.5 42.5R 52.5 52.5R 62.5 62.5R抗压强度 3h 17.0 22.0 23

30、.0 27.0 28.0 32.0 28h 42.5 42.5 52.5 52.5 62.5 62.5 抗折强度 3h 3.5 4.0 4.0 5.0 5.0 5.5 28h 6.5 6.5 7.0 7.0 8.0 8.0 8）水化热 水化热：是指水泥和水之间发生化学反应放出的热量，J/kg。5、水泥石的腐蚀及防止 1）软水腐蚀（溶出性侵蚀）工业冷凝水、蒸馏水、天然雨水、雪水以及含重碳酸盐很少的河水及湖水，均属于软水。硬化水泥石中的氢氧化钙溶解于水，使水泥石结构被破坏，孔隙增大，强度降低，以致产生裂纹、甚至溃裂。Ca(OH)2+Ca(HCO 3)2 2 Ca CO 3+2 H2O,2）盐类腐蚀

31、 硫酸盐腐蚀 当水泥石受到侵蚀介质作用后生成新的化合物，由于新化合物的体积膨胀而使水泥石破坏的现象称为膨胀性化学腐蚀。4CaOAl2O312 H2O+3CaSO4+20H2O 3CaOAl2O3 3CaSO4 31 H2O（体积膨胀）+Ca(OH)2 镁盐腐蚀 MgSO4+Ca(OH)2+2H2O CaSO42H2O+Mg(OH)2 3CaOAl2O36 H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O 3CaOAl2O3 3CaSO4 31 H2O(体积膨胀)MgCl2+Ca(OH)2 CaCl2+Mg(OH)2 3）酸类腐蚀 碳酸腐蚀 Ca(OH)2+CO2+H2O Ca CO 3+2 H2O

32、 Ca CO 3+CO2+H2O Ca(HCO 3)2 一般酸的腐蚀 Ca(OH)2+HCl CaCl2+H2O Ca(OH)2+H2SO4 CaSO42H2O 4）强碱腐蚀,3CaOAl2O3+6NaOH 3Na2OAl2O3(易溶)+3Ca(OH)2 NaOH+CO2 Na2CO3(体积膨胀)+H2O 5）腐蚀的防止 根据侵蚀环境特点，合理选用水泥品种；提高水泥石的密实度；加强保护层 6）硅酸盐水泥的储存和应用 水泥运输和保管期间，不能受潮和混入杂质；不同品种和等级的水泥应分别储存和运输，不得混杂；袋装水泥堆放高度不应超过10袋；水泥存放期不应超过3个月，超过6个月的水泥必须重新检验水泥各

33、项技术性能。5-2 掺混合材料的硅酸盐水泥 掺混合材料的硅酸盐水泥：凡在硅酸盐水泥熟料中、掺入一定量的混合材料和适量石膏，共同细磨制成的水硬性胶凝材料，称为。掺混合材料的作用：能改善水泥的性能。增加品种，提高产量，节约熟料，降低成本，扩大水泥的使用范围。掺混合材料的硅酸盐水泥品种：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。,一、水泥混合材料 混合材料：在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的矿物质材料称为，分为活性混合材料和非活性混合材料。1、活性混合材料 是具有火山灰性或潜在水硬性，或兼有火山灰性或潜在水硬性的矿物材料 火山

34、灰性：是指磨细的矿物材料和水拌和成浆后，单独不具有水硬性，但是在常温下与外加的石灰一起与水形成浆体，能形成具有水硬性化合物的性能，如火山灰、粉煤灰、硅藻土、凝灰石、浮石等。潜在水硬性：是指该类矿物质材料只需在少量外加剂的激发条件下，即可利用自身溶出的化学成分，生成具有水硬性的化合物，如粒化高炉矿渣 2、非活性混合材料 在水泥中主要起填充作用，而又不损害水泥性能的矿物质材料。如：石英砂、石灰石粉、磨细的块状高炉矿渣、高硅质炉灰。二、掺混合材料的硅酸盐水泥 1、普通硅酸盐水泥（代号PO）是由水泥熟料、6%15%的混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。掺活性混合材料 15%，掺非活性混合材

35、料 10%,2、矿渣硅酸盐水泥（代号PS）是由水泥熟料、掺20%70%的高炉粒化矿渣、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。3、火山灰硅酸盐水泥（代号PP）是由水泥熟料、掺20%50%的火山灰、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。4、粉煤灰硅酸盐水泥（代号PF）是由水泥熟料、掺20%40%的粉煤灰、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。5、复合硅酸盐水泥（代号PC）是由水泥熟料、掺15%50%的混合材料、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。掺合材料为两种或两种以上的混合材料。6、石灰石硅酸盐水泥（代号PL）是由水泥熟料、掺15%25%的石灰石、适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。性能：初

36、凝时间45 min，终凝时间 10 h；氧化镁含量(MgO)5%，水泥安定性合格，可以放宽到 6%；三氧化硫含量(SO3)3.5%,三、通用水泥的质量等级 教材中表5-6四、通用水泥的选用 教材中表5-7、5-8 5-3 其它品种水泥一、铝酸盐水泥（代号CA）凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为。1、分类 铝酸盐水泥按Al2O3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%2、物理性能与强度等级 细度：比表面积 300m2/kg 或45m 20%凝结时间

37、 CA-50、CA-70、CA-80：初凝时间30 min，终凝时间 6h CA-60：初凝时间60 min，终凝时间 18h 强度：教材中表5-11 3、特性及应用,二、快硬型水泥 1、快硬硅酸盐水泥 是由硅酸盐水泥熟料和适量石膏经磨细制成的，以3d抗压强度表示等级的水硬性胶凝材料，称为。2、快硬高强铝酸盐水泥 凡以铝酸钙为主要成分的熟料，加入适量的硬石膏，经磨细制成具有快硬高强性能的水硬性胶凝材料，称为。3、快硬铁铝酸盐水泥 以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙、铁相和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和010%的石灰石，经磨细制成的早期强度的水硬性胶凝材料，称为。4、快硬硫

38、铝酸盐水泥 以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，加入适量石膏和010%的石灰石，经磨细制成的早期强度的水硬性胶凝材料，称为。应用：用于配制早强、高强、快硬、抗渗、抗硫酸盐等混凝土，也可以用于负温、地质固井、抢修、堵漏等工程及一般建筑工程。,三、膨胀型水泥 是指在水化硬化过程中产生体积膨胀的水泥，属于膨胀类水泥。收缩补偿型膨胀水泥（简称膨胀水泥）：水泥在水化硬化过程中产生体积膨胀，在实用上具有补偿收缩的性能，自应力值2.0MPa,一般为0.5MPa。自应力型膨胀水泥(简称自应力水泥)：水泥在水化硬化后的体积膨胀，能使砂浆或混凝土在受约束条件下产生可资应用的化

39、学应力，自应力值2.0MPa。膨胀水泥的基本类型：1、硅酸盐膨胀水泥 以硅酸盐水泥为主，外加铝酸盐水泥和石膏配置而成。2、明矾石膨胀水泥 以硅酸盐水泥熟料为主，外加天然明矾石、石膏和粒化高炉矿渣配置而成。3、铝酸盐膨胀水泥 以铝酸盐水泥熟料为主，外加二水石膏配置而成。4、铁铝酸盐膨胀水泥 以铁铝酸盐水泥熟料为主，外加适量石膏配置而成。5、硫铝酸盐膨胀水泥 以硫铝酸盐水泥熟料为主，外加适量石膏配置而成。应用：用于补偿收缩、抗渗抗裂、补强和防渗抹面等混凝土结构工程，大口径混凝土管及其接缝，梁柱和管道接头，固接机械底座和地脚螺栓等。,四、白色及彩色硅酸盐水泥 1、白色硅酸盐水泥 是由白色硅酸盐水泥熟

40、料加入适量石膏，经磨细制成的，水硬性胶凝材料，称为。性能：初凝时间45 min，终凝时间 12 h；氧化镁含量(MgO)4.5%，水泥安定性合格；80m方孔筛筛余 10.0%；三氧化硫含量(SO3)3.5%2、彩色硅酸盐水泥 是由白水泥的生料中加入少量金属氧化物，直接烧成彩色水泥熟料，然后再加适量石膏经磨细制成的，水硬性胶凝材料，称为。在白色硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏和碱性颜料，经磨细制成的水硬性胶凝材料，称为。应用：建筑物室内外的地面、楼板、门厅的水磨石、水刷石、斩假石等。五、道路水泥 是由道路硅酸盐水泥熟料、010%的活性混合材料和适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。性能：初凝时间 1

41、 h，终凝时间 10 h；MgO含量5.0%；C3A 5.0%C4AF16.0%；80m方孔筛筛余 10.0%；SO3含量3.5%,六、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥 1、中热硅酸盐水泥 以适当成分硅酸盐水泥熟料、加入适量石膏，经磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。2、低热矿渣硅酸盐水泥 以适当成分硅酸盐水泥熟料、加入矿渣、适量石膏，经磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。性能：初凝时间 1 h，终凝时间 12 h；MgO含量5.0%；C3A5.0%C4AF 16.0%；80m方孔筛筛余 10.0%；SO3含量3.5%中热水泥熟料中C3A 6.0%，低热水泥熟料中C3A 8.0%中

42、热水泥熟料或低热水泥熟料中C3S 55.0%应用：适用于大体积混凝土工程，如大坝、大体积建筑物和厚大的基础工程。,第六章 混凝土及砂浆,本章主要内容及学习重点 1、掌握普通混凝土的组成材料，新拌混凝土的工作性能及评定指标 2、掌握硬化混凝土的力学性能、耐久性及其影响因素。3、掌握混凝土配合比设计方法及混凝土质量控制指标。4、了解混凝土外加剂的品种、作用原理和应用。5、了解其它品种混凝土及建筑砂浆的特性和用途。6-1 概述 一、定义、分类 混凝土：是指由胶凝材料，粗、细骨料(或称集料)，水及其它材料，按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形体、强度和耐久性的人造石材。1、按所用胶结材料分类 硅酸盐

43、、沥青、聚合物、聚合物浸渍、石膏、水玻璃等混凝土。2、按表观密度分类 1）重混凝土：表观密度2800kg/m3 骨料为重晶石、铁矿石、钢屑,2）普通混凝土：表观密度20002800kg/m3，骨料为天然砂石。3）轻混凝土：表观密度1950kg/m3，骨料为轻质多孔材料。3、按用途分类 结构、装饰、防水、道路、防辐射、耐热、耐酸、大体积、膨胀等混凝土。4、按强度等级分类 1）普通混凝土：抗压强度60C(中等强度30C60C，低强度30C)2）高强混凝土：抗压强度 60C 100C。3）超高强混凝土：抗压强度 100C。5、按生产和施工方法分类 泵送、喷射、碾压、真空脱水、离心、压力灌浆、预拌（商

44、品）等混凝土。二、混凝土的优点和发展 混凝土材料的优点 组成材料中砂、石等地方材料占80%，符合就地取材和经济原则；易于加工成型；匹配性好；可调整性强；钢筋混凝土结构可代替钢结构、木结构，可节约大量的钢材和木材；耐久性好，维修费用少。,混凝土的发展 随着工程质量要求不断提高和施工技术水平不断发展，混凝土的生产和管理向集中化、工厂化发展。随着混凝土的生产技术不断提高，混凝土制品向高性能混凝土发展。从节约资源、能源、减少工业废料、保护自然环境出发，混凝土制品向绿色高性能混凝土发展。6-2 普通混凝土的组成材料 普通混凝土的组成材料是水泥、水、天然的砂和石子，还常掺入适量的掺合材料和外加剂。如图6-

45、1。一、水泥 水泥在混凝土中起胶结作用，是最重要的材料，正确、合理的选择水泥的品种和强度等级，是影响混凝土强度、耐久性及经济性的重要因素。1、水泥品种的选择 常用水泥品种的选用见本书第五章表5-7。2、水泥强度等级的选择 水泥强度等级的选用，适当与混凝土的设计强度等级相适应。通常以水泥强度等级(MPa)为混凝土强度等级(MPa)的1.52倍为宜，对于高强混凝土可取0.9 1.5倍为宜。,二、细骨料（砂）混凝土用骨料，按粒径大小不同分为细骨料和粗骨料。细骨料的粒径在0.15mm4.75mm。粗骨料的粒径4.75mm。混凝土的细骨料主要采用天然砂或人工砂。天然砂：按产源不同可分为河砂、湖砂、山砂和

46、淡化海砂。人工砂：是将矿石、卵石或尾矿经机械破碎、筛分制成，粒径4.75mm。1、含泥量、石粉含量和泥块含量 含泥量：是指天然砂中粒径小于75m的颗粒含量。石粉含量：是指人工砂中粒径小于75m的颗粒含量。泥块含量：是指砂中粒径大于1.18mm，经水浸洗，手捏后小于600m的颗粒含量。天然砂含泥量和泥块含量见表6.1，人工砂石粉含量和泥块含量见表6.2。2、砂中有害物质含量 砂中有害的物质包括杂物，如草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等。砂中有害的物质包括矿物，如云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐，见表6.3。3、砂的细度模数（Mx）和颗粒级配,颗粒级配：是指不同粒径砂颗粒的分布情况。如图6-

47、2 筛分析的方法：1）仪器：用一套方孔孔径(净尺寸)为9.50mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m的7个标准筛，2）500g 干砂。3）经筛分后，称量余留在各筛上的砂量，并计算出各筛上的分计筛余百分率及累计筛余百分率。分计筛余百分率：各筛上的筛余量占砂样总质量的百分率，如a1、a2、a3、a4、a5、a6 累计筛余百分率：各筛和比该筛粗的所有分计筛余百分率之和，如A1A2A3A4A5A6,细度模数（Mx）=（A2+A3+A4+A5+A6）5A1/（100A1）细度模数范围一般为3.71.6，粗砂：Mx=3.73.1；中砂：Mx=3.02.3；细砂：Mx=

48、2.21.6。4、砂的坚固性 是指砂在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下，抵抗破裂的能力。5、砂的表观密度、堆积密度、空隙率 表观密度2500kg/m3、堆积密度1350kg/m3、空隙率47%。6、碱骨料反应三、粗骨料 普通混凝土常用的粗骨料分为两类卵石和碎石 卵石：河卵石、海卵石、山卵石 碎石：天然岩石经破碎、筛分获得。1、含泥量和泥块含量 卵石和碎石的含泥量：是指粒径小于75m的颗粒含量。泥块含量：是指粒径大于4.75mm,经水浸洗,手捏后小于2.36mm的颗粒含量。2、有害物质 有害的物质包括杂物，如草根、树叶、塑料、煤块、炉渣等。,有害的矿物，有机物、硫化物及硫酸盐，见表6-9。

49、3、针、片状颗粒含量 针、片状颗粒(质量%)：类5%、类15%、类25%。4、颗粒级配 混凝土用粗骨料的最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋最小净距的3/4；对于混凝土实心板，可允许采用最大粒径达1/2板厚的骨料，但最大粒径不得超过50mm；对于泵送混凝土，最大粒径与输送管内径之比碎石1/3，卵石1/2.5。颗粒级配采用筛分析的方法：1）仪器：用一套方孔标准筛为孔径2.36mm、4.75mm、9.50mm、16.0mm、19.0mm、26.5mm、31.5mm、37.5mm、53.0mm、63.0mm、75.0mm、90.0mm共十二个标准筛。2）10kg 石料。3）经筛

50、分后，称量余留在各筛上的石量，并计算出各筛上的分计筛余百分率及累计筛余百分率。5、坚固性 卵石、碎石在自然风化和其它外界物理、化学因素作用下抵抗破裂的能力。,骨料越密实、强度越高、吸水率越小时，其坚固性越好。6、强度 为保证混凝土的强度要求，粗骨料必须具有足够的强度。岩石立方体强度：将碎石的母岩制成直径与高均为5cm的圆柱体试件或边长为5cm的立方体，在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值。压碎指标检测：将一定质量气干状态下粒径9.09.5mm的石子装入标准圆模内，放在压力机上均匀加荷至200kN，卸荷后称取试样质量G1，然后用孔径为2.36mm的筛筛除被压碎的细粒，称出筛上试样质量G2，计算压