建筑材料教案(精品)

建筑材料教案(精品) 第三章气硬性胶凝材料概述胶凝材料（结合料）胶凝材料（结合料）经物理、化学作用，能将散粒状或块经物理、化学作用，经物理状材料粘结为整体的材料。 状材料粘结为整体的材料。 2气硬性胶凝材料无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）以无机化合物为基本成分）按凝结硬化条件分类只在空气中硬化（石灰、石膏）石灰、石膏）水硬性胶凝材料空气、水中皆可硬化空气、空气（水泥）水泥）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂）沥青、树脂）33.13.1.1石灰的生产1.原料石灰以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)以为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)富含CaCO富含CaCO3部分MgCO部分MgCO342.煅烧2.煅烧CaCO3100块状生石灰的特点块状生石灰的特点正火石灰质优、色白、结构疏松。 正火石灰质优、色白、结构疏松。 欠火石灰温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,欠火石灰温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰温度过高/时间过长/颜色深（过火石灰温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）900?1100o CCaO+CO2?Q块状生石灰56445工程实例在放置不久的新建房内墙壁抹灰层中，表面出现“壁抹灰层中，表面出现“鼓泡”或“开裂”现象，试分析原开裂现象，现象因。 注意过火石灰可以使用，过火石灰可以使用，但应陈伏半个月陈伏半个月63.1.2石灰分类钙质石灰（钙质石灰（MgO5）1.按MgO含量分类1.按MgO含量分类2.石灰的存在形式2.石灰的存在形式块状生石灰煅烧直接获得煅烧直接获得生石灰粉熟石灰粉石灰膏/石灰膏/乳块状生石灰磨细块状生石灰磨细生石灰+适量水生石灰+生石灰生石灰+过量水生石灰+生石灰Ca(OH)2CaO镁质石灰（镁质石灰（MgO5）73.1.3石灰的熟化与硬化石灰的熟化（消化）1.石灰的熟化（消化）64.KJ）CaO+H2OCa(OH)2+Q（64.9KJ）注意注意熟化安全措施措施分层熟化82.硬化1）干燥硬化干燥硬化石灰浆体中的水分蒸发，石灰浆体中的水分蒸发，使氢氧化钙达到饱和从溶液中析出晶体，从溶液中析出晶体，同时干燥使浆体紧缩而产生强度。 强度。 2）碳化硬化Ca（OH）2CO2nH2OCaCO3碳化硬化Ca（OH）+(n+1)H2O碳化强度9石灰的生产、熟化、硬化小结石灰的生产、熟化、过火石灰存在,过火石灰存在,陈伏半个月左右常见实例陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂常见实例陈伏时间不够，常见实例熟化为石灰膏/乳的注意点熟化为石灰膏/水层隔绝空气，避免发生碳化水层隔绝空气，水层隔绝空气熟化安全分层熟化，热量较快散失分层熟化，分层熟化103.1.4石灰的技术要求?建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种建筑生石灰、建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。 建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。 根据我国建材行业标准JC/T479-92建筑生石灰根据我国建材行业标准JC/T479-92建筑生石灰与JC/T479JC/T480-92建筑生石灰粉、JC/T481-92建筑消石灰粉JC/T480-92建筑生石灰粉、JC/T481-92建筑消石灰粉、JC/T481的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。 的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。 生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表3. 1、3.2。 生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表3. 1、3.2。 3.111表3.1项目生石灰的技术标准钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%CaO+MgO含量/%含量含量/%C02含量/%未消化残渣含量mm圆孔筛余圆孔筛余）（5mm圆孔筛余）/%产浆量/kg产浆量/Lkg-190552.8857102.3809152.085652.8808102.37510152.012表3.2项目生石灰粉的技术标准钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%CaO+MgO含量/%含量含量/%C02含量/%8570.27.08090.575111.58080.27.075100.570121.5细度0.90mm筛筛余/%0.90mm筛筛余/%mm筛筛余0.125mm筛筛余/%0.125mm筛筛余/%筛筛余12.018.012.018.013工程实例某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？该石灰的品质？1.检测石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。 检测石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。 CaO的含量2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰)根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰)MgO含量3.根据表3.1判定该石灰的等级。 根据表3判定该石灰的等级。 143.1.5石灰的应用1.石灰乳、涂料2.砂浆、石灰砂浆、石灰水泥混合砂浆砂浆、石灰砂浆、3.石灰土和三合土石灰粘土石灰土(灰土)用于道路的底基层、基层石灰石灰土(灰土)用于道路的底基层、拌和按比例5%5%12%石灰粘土三合土石灰粘土砂（炉渣/石膏）三合土应用历史悠久炉渣/石膏）三合土主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层15第三章气硬性胶凝材料3.2石膏石膏CaSO4为主要成分。 CaSO为主要成分。 石膏分为建筑石膏和高强度石膏两种。 分为建筑石膏和高强度石膏两种。 天然二水石膏化工石膏CaSO4H2O HCaSO4H2O与CaSO4混合废渣H石膏的存在形式天然无水石膏建筑石膏高强石膏CaSO4H2O，硬H-CaSO41/2H2O1-CaSO41/2H2O1163.2.1建筑石膏的水化13CaSO4?H2O+H2O=CaSO4?2H2O22特点极快,全过程约特点极快,全过程约712min。 3.2.2建筑石膏的凝结硬化自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠凝结凝结晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥硬化硬化173.2.3建筑石膏的技术性质和要求1.技术性质密度和堆积密度小，密度和堆积密度小，属轻质材料凝结硬化快凝结硬化时体积略膨胀硬化后孔隙率高防火性能好耐水性和耐冻性差182.技术要求2h强度等级抗压优等品4.93.92.9抗折2.52.11.8细度0.2mm mm方孔筛筛余0.2mm方孔筛筛余/%5.010.015.0630凝结时间/min凝结时间/初凝终凝一等品合格品193.2.4建筑石膏的应用制备石膏砂浆和粉刷石膏石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰，石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰，石膏表面坚硬常用于室内高级抹灰和粉刷。 常用于室内高级抹灰和粉刷。 石膏板及装饰件石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工，石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工，石膏板质轻广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。 广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。 常用制品纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、常用制品纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。 石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。 20第三章气硬性胶凝材料3.3水硬性胶凝材料水泥即能在水中凝结，又能在空气中即能在水中凝结，水泥即能在水中凝结凝结的胶凝材料。 凝结的胶凝材料。 213.3.1水泥分类按化学成分硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥? (2)按性能和用途分类通用水泥专用水泥特性水泥?223.3.2硅酸盐水泥1.硅酸盐水泥的生产工艺概述2.硅酸盐水泥的组成材料3.硅酸盐水泥的水化和硬化4.硅酸盐水泥的技术性质5.硅酸盐水泥的技术标准6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止231.硅酸盐水泥的生产工艺概述 （1）生产工艺两磨一烧生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程生料制备、两磨一烧生料制备 （2）生产原料石灰石质原料石灰石、白垩等石灰石、石灰石质原料石灰石粘土质原料粘土、页岩等粘土、粘土质原料粘土校正原料（少量）校正原料（少量）铁粉铁粉CaO SiO 2、Al2O 3、Fe2O3Fe2O3242.硅酸盐水泥的组成材料 （1）硅酸盐水泥熟料 （2）石膏 （3）混合材料25 （1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成分子式3CaOSiO2CaO SiO主要矿物组成2CaOSiO2CaO SiO3CaOAl2O3CaO Al名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙分子简式C3S C2S C3A C4AF4CaOAl2O3Fe2O3铁铝酸四钙CaO AlFe26注水泥中的其它成分水泥中的其它成分意游离CaO和MgO原因原因石灰石质原料富含CaCO3和MgCO3煅烧水泥中反应煅烧水泥中反应CaCO3CaO+CO2MgCO3MgO+CO2危害影响水泥体积安定性危害影响水泥体积安定性潜在危害非常严重272）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性硅酸三钙C3S含量/%水化速度水化热强度耐化学侵蚀干缩性较快中高中中硅酸二钙C2S慢低早期低后期高矿物组成铝酸三钙C3A715少快高低差大铁铝酸四钙C4AF101018少中中中（抗折强度）抗折强度）优小2837153760最多1537次之良小实例快硬水泥抗压强度高，熟料中含量高。 快硬水泥3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。 、含量高适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。 适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。 紧急抢修工程道路水泥抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、道路水泥抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。 AF、S含量高含量高。 干缩性小。 C4AF、C2S含量高。 适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。 适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。 道路路面大坝水泥大坝水泥简称中热水泥低热矿渣水泥低热矿渣水泥加入矿渣水化放热较低，水化放热较低，C2S含量高，C3A含量低含量高，含量高含量低适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。 适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。 大坝工程29 （2）石膏作用缓凝剂作用水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。 加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利加入适量的石膏会延缓凝结时间，于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。 石膏品种主要采用天然石膏、工业副产石膏。 石膏品种主要采用天然石膏、工业副产石膏。 30 （3）混合材料1）活性混合材料2）非活性混合材料311）活性混合材料系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。 系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料炼钢厂冶炼生铁时的副产品。 炼钢厂冶炼生铁时的副产品。 粒化高炉矿渣主要成分CaO、主要成分CaO、Al2O 3、SiO2。 具有较高的化学潜能，但稳定性差。 具有较高的化学潜能，但稳定性差。 山灰质混合材料天然的人工的主要成分主要成分Al2O 3、SiO2。 本身不硬化，石灰+水起胶凝作用。 本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。 火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。 火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。 主要成分较多的SiO和少量的CaO主要成分较多的SiO 2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。 具有较高的活性。 32粉煤灰2）非活性混合材料定义定义在水泥中主要起填充作用，在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。 或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。 目的目的调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。 调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。 常用种类磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、常用种类磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。 高硅质炉灰等。 33五大品种硅酸盐水泥不掺混合材+少量混合材少量混合材（水泥量5%水泥量5%）PPPO OPS S粒化高炉矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料+适量石膏+少量混合材少量混合材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（水泥量6%15%）水泥量6%15%）6%+多量混合材多量混合材PP P火山灰PF F粉煤灰343.硅酸盐水泥的水化硬化 （1）水化）短纤维状C3S+H2OC?S?H+C a(OH)2C2S同上长纤维状6立方板状结晶C3A+H2OC3AH水化速度快针状结晶缓凝机理缓凝机理C3AH6+CaSO4?2H2OAFt当石膏耗尽时，转化为AmtC4AF+H2O水化硫铝酸钙+水化铁铝酸钙35 （2）水泥的硬化第一阶段第一阶段大约在水泥拌水起至初凝时止，大约在水泥拌水起至初凝时止，C3S迅速反应生成Ca(OH)石膏和C迅速反应生成Ca(OH)2。 石膏和C3A反应生成钙矾石晶体。 生成钙矾石晶体。 水泥浆呈塑性状态。 水泥浆呈塑性状态。 第二阶段第二阶段大约从初凝起至2424h大约从初凝起至24h止，水泥水化加生成较多的Ca(OH)钙矾石晶体、速，生成较多的Ca(OH) 2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。 水化硅酸钙凝胶。 水化产物大量生成，水泥凝结。 水化产物大量生成，水泥凝结。 第三阶段第三阶段24h以后直到水化结束。 指24h以后直到水化结束。 所有水化产物生成，数量不断增加，产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。 致密，强度不断提高。 36水泥硬化研究理论水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。 不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。 37第4章 （1）化学性质）无机胶凝材料 4、硅酸盐水泥的技术性质不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣影响水泥的粘结质量。 影响水泥的粘结质量。 烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加水泥煅烧不理想或者受潮后，烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。 因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。 氧化镁三氧化硫MgO+H2OMg(OH)2SO3+C3AH6AFt水化慢、体积膨胀水化慢、体积膨胀,影响安定性限制发生碱值计。 碱限制发生碱-集料反应，按（Na2O+0.658K2O）值计。 限制发生碱集料反应，38 （2）物理力学性质）细度比表面积m2/kg，cm2/g比表面积/kg，a.指标a.指标勃氏法（适用于硅酸盐水泥）勃氏法适用于硅酸盐水泥）0.08mm方孔筛筛余量:0.08mm方孔筛筛余量:mm方孔筛筛余量%负压筛法（适用于其它水泥）负压筛法适用于其它水泥）39b.试验方法b.试验方法1.筛析试验前调节负压至40006000Pa范围内。 2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。 3.筛毕，称量筛余物ms。 4.结果计算F (1)水泥试样筛余百分数=ms100m筛余结果的修正:FC=CF C修正系数，0.801.2040凝结时间a.定义水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,定义水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,失去可塑性所需的时间称为凝结时间。 称为凝结时间。 初凝状态水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性初凝状态水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性b.两种状态所需的时间初凝时间。 初凝时间。 所需的时间初凝时间终凝状态水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性终凝状态水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性所需的时间终凝时间。 终凝时间。 所需的时间终凝时间c.凝结时间的测定 （1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；凝结时间的测定）采用凝结时间测定仪（维卡仪） （2）采用水泥标准稠度净浆。 ）采用水泥标准稠度净浆。 41d.水泥标准稠度净浆d.水泥标准稠度净浆1.目的试验结果具有可比性，目的试验结果具有可比性，用于测定凝结时间和安定性。 用于测定凝结时间和安定性。 2.测定测定试验仪器试验仪器维卡仪试验方法标准法/试验方法标准法/调整水量法3.标准稠度净浆标准:标准稠度净浆标准:mmmm。 试杆距底板距离为6mm1mm。 4.标准稠度用水量:标准稠度用水量:达到标准稠度净浆时的用水量。 达到标准稠度净浆时的用水量。 42e.凝结时间测定初凝时间初凝时间试杆距底板距离为4mmmm。 试杆距底板距离为4mm1mm。 终凝时间终凝时间当试针沉入试体0mm时当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。 留下痕迹时。 43安定性a.定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 b.安全性不良的因素安全性不良的因素 （1）MgO过量；MgO过量；过量 （2）石膏掺量过多；石膏掺量过多； （3）水泥中游离过多CaO。 水泥中游离过多CaO。 CaO试饼法c.试验方法:试验方法:发生争议以雷氏法为主雷氏法发生争议以雷氏法为主44d.雷氏法d.雷氏法 （1）雷氏夹试件的成型雷氏夹试件的成型标准稠度水泥净浆。 标准稠度水泥净浆。 （2）测量A取下试件，取下试件，测量雷氏夹指针尖端间的距离A。 （3）沸煮 （4）测量C沸煮后，冷却，取出试件测量雷氏夹指沸煮后，冷却，针尖端的距离C针尖端的距离C。 （5）结果判定当两个试件煮后增加距离C平均值当两个试件煮后增加距离C-A平均值mm时安定性合格；5.0mm时，安定性合格；当两个试件C值相差超过4mm时当两个试件C-A值相差超过4.0mm时，应重做一次试验。 再如此，重做一次试验。 再如此，则认为该水泥安定性不合格。 安定性不合格。 45雷氏夹强度a.检验方法（ISO法）检验方法（ISO法水泥:标准砂:制成40mm40mm160mm40mm mmmm棱柱体试件水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm40mm160mm棱柱体试件,标准养护328d分别测定抗折强度、抗压强度。 标准养护3d、28d，分别测定抗折强度、抗压强度。 b.强度等级fce,k强度等级fce,k (1)以水泥28d抗压强度确定以水泥28d28 (2)为强度范围的下限fce=c (3)水泥实际强度fce=cfce,kc水泥富裕系数，c水泥富裕系数，1.01.5水泥富裕系数c.分类普通型、早强型分类普通型、465.硅酸盐水泥的技术标准 （1）技术标准技术性质指标强度等级42.542.5R52.552.5R62.562.5R度细比面表积初2-1mkg凝300凝结时间/min终凝安定MgO SO3性沸煮含量含量法/%型型型型/%1.505.0不溶物/%不溶物/%烧失量/%碱含量/%必须45390合格0.75抗压强度/MPa3天28天17.042.522.042.523.052.527.027.052.528.062.562.532.00.603.53.03.5抗折强度/MPa3天28天3.56.54.06.54.07.05.07.05.08.08.05.547 （2）废品水泥和不合格水泥GB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥规定GB175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥规定175凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、本标准规定时，均为废品。 本标准规定时，均为废品。 废品凡细度、凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。 量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。 不合格品水泥包装标志中水泥品种、强度等级、水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。 不全的也属于不合格品。 不合格品486.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 （1）腐蚀）1）软水侵蚀溶出Ca(OH)溶出Ca(OH)2降低碱度22）硫酸盐腐蚀SO4?+Ca(OH)2CaSO4?2H2O3）镁盐腐蚀4）一般的腐蚀5）碳酸腐蚀6）强碱腐蚀Mg2+Ca(OH)2Mg(OH)2+Ca2+中和反应Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2C3A+6NaOH=3Na2O?Al2O3+Ca(OH)249 （2）防止）1）根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种2）提高水泥石的密实度3）敷设耐蚀保护层当腐蚀作用较强时，当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层。 不透水的保护层。 通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。 通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。 50第4章无机胶凝材料4.3.3其他通用水泥1.技术性质物理力学性质同硅酸盐水泥,技术指标基本相同，物理力学性质同硅酸盐水泥,技术指标基本相同，但细度试验方法不同，采用负压筛析法。 但细度试验方法不同，采用负压筛析法。 512.技术标准2.技术标准 （1）普通水泥的技术标准技术性质指标强度等级32.532.5R42.542.5R52.552.5R细度8080m方孔筛筛余量/%10.0凝结时间初凝终凝/min/h4510安定性沸煮法)(沸煮法)