建筑材料课件第二章和第三章

1、第一章 绪论 一、建筑材料定义和分类 1、定义：直接构成建筑实体的材料。 2、分类：按化学成份、使用功能分类。（1）按照化学成份分类：无机材料、有机材料、复合材料 金属材料 钢、铜及合金 无机材料 天然石材砂、石子 非金属材料 烧土制品砖、陶瓷、玻璃 胶凝材料石灰、石膏、水泥、水玻璃 混凝土及硅酸盐制品砂浆、混凝土 植物材料木材 有机材料 沥青材料石油沥青、煤沥青 合成高分子材料塑料、涂料 复合材料 金属与非金属复合钢筋混凝土 有机与无机复合聚合物混凝土、沥青混凝土（2）按使用功能分类1、结构材料：构成建筑的受力构件或结构部位(如：梁、板、柱、地基、基础、框架等)所使用的材料。如传统的砖、木材

2、以及现在常用的混凝土、钢材等。2、围护材料：用于建筑物维护部位的材料，如墙体、门窗、屋面等部位所用的材料。常见的围护材料有砖、砌块、混凝土以及各种墙板、屋面板。3、功能材料：具有某种特殊建筑功能的材料。例如：防水材料、绝热材料、吸声材料、隔声材料、装饰材料、智能化材料。这类材料是建筑材料发展的亮点，随着现代建筑功能要求的提高，新型材料不断出现，品种丰富二、建筑材料在工程建设中的地位 建筑材料与建筑、结构、施工之间存在着互相促进、相互依存的关系。1、建筑材料是加速建筑革新的一个重要因素，因为一种新型建筑材料的出现，必将促使建筑形式的进一步创新。 建筑材料 建筑、结构设计、施工2、随着社会的发展和

3、人民生活水平的提高，对土建工程在功能方面提出各种各样的新要求，这反过来有促进建筑材料的发展 土建工程功能要求 建筑材料 现代高层建筑和大跨度结构需要高强轻质材料 化学工业厂房、港口工程、海洋工程需要耐化学腐蚀材料 建筑地下结构、地铁和隧道需要高抗渗防水材料 建筑节能需要高效保温隔热材料 严寒地区的工程需要高抗冻材料 核工业发展需要防核辐射材料 为使建筑物装修得更美观，需要各种绚丽多彩的装饰材料三、建筑材料的发展第二章 建筑材料的基本性质2.1材料的物理性质 与质量有关 物理性质 与水有关 与热有关 力学性质 化学性质 耐久性2.1.1 材料与质量有关的性质 一、密度、表观密度和堆积密度 (一)

4、密度 密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：(2-1)式中 ：密度（g/cm3）； m材料在绝对干燥状态下的质量（g）； V材料在绝对密实状态下的体积（cm3）； 图1-2 材料自然状态下体积示意图1-固体；2-闭口孔隙；3-开口孔隙 (二)表观密度 表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：(2-2) 式中：0表观密度（kg/m3）； m材料的质量（kg）； V0材料的表观体积（m3） (三)堆积密度 堆积密度是指散粒状或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：(2-3)0堆积密度（kg/m3）m 材料的质量（kg）V0材料堆积体积（m3）按照装填的疏密

5、程度分为自然堆积状态（松堆积状态）和紧密堆积状态。自然堆积状态下成为松堆积密度，在振实、压实状态下为紧堆积密度。松堆积密度小于紧堆积密度。二、孔隙率与密实度(一)孔隙率 孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料在自然状态下体积的百分率。 (2-4)孔隙率分为开口孔隙率PK,闭口孔隙率Pb,总孔隙率P。P= PK + Pb材料的孔隙率直接反映材料的致密程度，其大小直接影响材料的组成、结构以及加工工艺。(二)密实度 构成材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分数，称为材料的密实度D，按下式计算：(2-5) 密实度D反映材料的密实程度，即材料中被固体物质所充实的程度。D越大，材料越致密，含有孔隙的材料，密实

6、度均小于1。 D+P=1三、空隙率和填充率(一)空隙率堆积状态下，散粒状或粉状材料颗粒之间的空隙体积占自然堆积体积的百分率，称为材料的空隙率。(2-6) 空隙率的大小反映了散粒状材料颗粒之间互相填充的紧密程度。空隙率在配置混凝土时刻作为控制混凝土粗、细骨料配料和计算混凝土含砂率的依据。 (二)填充率 散粒材料在堆积状态下颗粒的体积占堆积体积的百分率，称为材料的填充率。 (2-7)2.1.2材料与水有关的性质一、材料的亲水性与憎水性 当材料与水接触时，如果水可以在材料表面铺展开，即材料表面可以被水所润湿，则称材料具有亲水性，这种材料称为亲水性材料。 若水不能在材料的表面铺展开，即材料表面不能被水

7、所润湿，则称材料具有憎水性，此种材料称为憎水性材料。 材料的亲水(或憎水)程度可用润湿角来表示。如图1-7与图1-8所示。 图1-7亲水材料的润湿与毛细现象 图1-8憎水材料的润湿与毛细现象 润湿角900时，材料表现为亲水性；润湿角900时，材料表现为憎水性。润湿角越小，亲水性越强，憎水性越弱。 憎水性材料具有较好的防水性、防潮性，常用作防水材料，也可用于对亲水性材料进行表面处理，以降低吸水率，提高抗渗性。 大多数建筑材料属于亲水性材料，如混凝土、钢材、砖石等； 大部分有机材料属于憎水性材料，如沥青、石蜡、塑料、有机硅等。二、吸水性 材料在水中吸收水分的能力称为材料的吸水性，常用吸水率表示，有

8、质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。 材料的质量吸水率是材料吸收水分的质量与材料在干燥状态下的质量之比，按下式计算： (2-8) 式中 W材料的质量吸水率，%； m干材料在干燥状态下的质量，g； m湿材料在浸水饱和状态下的质量，g 材料的体积吸水率是材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积与干燥材料总体积之比，按下式计算：(2-9)式中W0材料的体积吸水率，； V0材料在自然状态下的体积。 疑问：材料吸收的水分的体积从哪里体现？ 材料的质量吸水率与体积吸水率的关系推导： (2-10)三、吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。 （2-11） W含材料的含水率，%；

9、 m干材料干燥状态下的质量，g； m湿材料吸湿状态下的质量，g。材料吸湿的危害: 1.材料吸水或吸湿后，可削弱材料内部质点间的结合力或吸引力，引起强度下降; 2.使材料的容重和导热性增加; 3.几何尺寸略有增加; 4.使材料的保温性、吸声性下降; 5.加剧材料的冻害、腐蚀等。 由此可见，含水使材料的绝大多数性质下降或变差四、耐水性 材料长期在水的作用下保持原有性质(不发生破坏，强度也不显著降低)的能力称为材料的耐水性。结构材料的耐水性用软化系数来表示，定义式如下：(2-12) 式中 Kp材料的软化系数； f饱材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa； f干材料在绝干状态下的抗压强度，MPa。 一

10、般来说，材料吸水后，材料内部的结合力削弱，造成强度不同程度的降低。 不同材料的耐水性差别很大，钢的软化系数为1，粘土的软化系数为0，土木工程材料的软化系数在01之间波动。 对于经常受到潮湿或水作用的结构，软化系数是选材的一项重要指标。参考指标如下: 1.用于长期处于水中或潮湿环境中的重要结构的材料，软化系数应大于0.85； 2.用于受潮较轻或次要结构物的材料，软化系数应大于0.75。五、抗渗性 抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。抗渗性可用渗透系数表示，指一定厚度的材料，在单位压力水头作用下，在单位时间内透过单位面积的水量。 (2-13) 式中： K材料的软化系数 W渗透水量(cm3

11、) d材料的厚度（cm） A渗水面积（cm2） t渗水时间（h） H静水压力水头（cm） 渗透系数K越小，材料的抗渗性越好。 影响因素: 1.材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关，开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。 2.材料的抗渗性与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。 抗渗性的应用 1.地下建筑 2.水工建筑等 所用材料应具有一定的抗渗性。对于防水材料则应具有很好的抗渗性。抗渗性的意义 材料的抗渗性与材料的耐久性(抗冻性、耐腐蚀性等)有着非常密切的关系，一般而言，材料的抗渗性越高，水及各种腐蚀性液体或气体越不容易进入材料内部，则材料的耐久性越高

12、。六、抗冻性 材料在吸水后，如果在负温下受冻，水在材料毛细孔内结冰，体积膨胀约9%，冰的冻胀压力将造成材料的内应力，使材料遭到局部破坏，随着冻结和融化的循环进行，冰冻对材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融的作用(冻融循环)而不破坏，强度也不显著降低的性能。 材料的抗冻性的表示方法 材料的抗冻性用抗冻等级表示。 抗冻等级是材料在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，强度损失和质量损失均不超过规定值时，所能经受的最大冻融循环次数，用“Fn”表示，如F25，F50 ，F100 ，F150等分别表示在经受25，50，100，150次的冻融循环后，材料

13、仍可满足使用要求。材料的抗冻性的一般要求 抗冻等级要根据结构物的种类、使用条件及气候条件来决定。 1.轻混凝土、砖、面砖等墙体材料一般要求抗冻等级为F15，F25 ，F35 。 2.用在桥梁和道路的混凝土抗冻等级应为F50，F100 ，F200 。 3.水工混凝土的抗冻等级要求高达F500 。 贴在建筑物表面的瓷砖统称面砖面砖是用难熔粘土压制成型后焙烧而成。抗冻性与耐久性的关系 抗冻性良好的材料，抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力也较强。即抗冻性是土木工程材料耐久性的一项重要指标。 对于受大气和水的风化作用以及处于寒冷与严寒地区的结构物，材料的耐久性往往决定于它的抗冻性。 2.1.3材

14、料与热有关的物理性质一、 导热性 材料传导热量的能力称为导热性。当固体材料两侧表面存在温度差时，热量会从高温的一侧传向低温的一侧。 材料的导热性用热导率表示： （ 2-14） 式中热导率，W/(mK)； ； Q传热量，J; a材料的厚度，m； (T2T1)材料两侧面的温度差，K； A材料传热面的面积，m2； t传热的时间，h。 导热系数()是表征材料导热能力的热物理参数，在物理意义上，导热系数为单位厚度的材料，两面温差为1 K时，在单位时间内通过单位面积的热量。 导热系数越小，则材料的绝热保温性越好。大多数土木工程材料的导热系数介于0.0293.49 w/(mK)之间。土木工程中，一般把导热系

15、数小于0.23 w/(mK)的材料称为绝热材料。 热量传递有三种方式：导热、对流和热辐射。除了密实材料的传热是靠导热外，多孔材料的传热是导热、对流和热辐射三种方式同时存在，因此，其导热系数是一种名义导热系数。 大多数土木工程材料是多孔材料，影响多孔材料导热系数的主要因素有： 1.材料的组成与结构 通常金属材料、无机材料、晶体材料的导热系数分别大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。 2.材料的孔隙率 在孔隙率相同的条件下，孔隙尺寸越大，导热系数越大；互相连通型的孔隙比封闭型孔隙的导热系数高，封闭孔隙率越高，则导热系数越低 孔隙的大小和连通程度对导热系数也有影响，细小孔隙、封闭孔隙与粗大孔隙、开口

16、孔隙相比，减少和降低了对流传热。 强调：含细小、封闭孔隙的材料的导热系数较低。 3.含水率 材料中含水或冰时，导热系数会急剧增加。 强调：绝热保温材料在施工和使用过程中，应注意防水、防潮。4.温度 材料的导热系数随温度的升高而增大。二、热容量 材料容纳热量的能力成为热容量，大小用比热容表示。比热容指单位质量的材料，温度每升高或降低1K时所吸收或放出的热量 （2-15） C材料的比热容，J/(kgK)； Q材料吸收或放出的热量，J； m材料质量，g； (T2T1)材料受热或冷却前后的温差，K。 比热容与材料质量的乘积称为材料的热容量，它表示材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。 材料的热容量

17、对保持建筑物内部温度稳定有很大意义，热容量较大的材料或构件，能在热流变动或采暖空调工作不均衡时，缓和室内的温度波动。 暖水袋？2.2材料的力学性质 (一)材料的强度 材料抵抗外力破坏的能力称为强度。 根据外力施加方式的不同，材料的强度可分为静力强度和动力强度。 静力强度是在外力逐渐增加的条件下所测得的强度，通常用于承受静荷载作用的结构计算。 动力强度是在单位时间内外力增量很大的条件下所测得的强度，在承受动荷载的结构或构件设计中，应考虑材料的动力强度，如抗疲劳强度、抗冲击强度等。 根据外力引起内应力的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度及抗弯强度。材料的抗压强度、抗拉强度和抗剪强度可按

18、下式计算： (2-16) 材料的抗弯强度与试验方法有关，一般是采用简支的梁形试件进行试验，当采用两支点间的中点单一集中荷载时，抗弯强度的极限值按下式计算：(2-17) 当采用在两支点间的三分点作用对称集中荷载时，抗弯强度的极限值按下式计算： (2-18) b试件宽度（mm）h试件高度（mm） 材料的强度主要取决于材料的组成和结构，不同种类的材料，强度差别甚大；同类材料，受力形式或受力方向不同，强度也不相同。 例如，砖、砂浆、混凝土等的抗压强度较高，而抗拉和抗弯强度较低。 木材和玻璃纤维增强塑料的顺纤维抗拉强度高于抗压强度。钢材的抗拉强度和抗压强度都很高。 因此，应根据材料的受力特点选择和使用土

19、木工程材料。 材料强度的应用:1.划分等级 为便于生产和使用，结构材料均按强度值划分等级。例如，普通水泥按抗压强度和抗折强度分为：32.5，42.5，52.5，62.5等4个强度等级； 普通混凝土按抗压强度分为C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75和C80等14个强度等级； 钢筋按机械性能(屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能等)划分等级。 2.设计依据规范规定了土木工程材料的强度取值，这些强度值是结构设计的依据。如： 混凝土C15含义：混凝土在标准养护28d后，其抗压强度达到15MPa以上。材料强度等级的意义 土木工程材料按强度划

20、分等级，对于掌握材料性能，合理选用材料，正确进行设计；精心组织施工和控制工程质量都是十分重要的。强调： 材料的强度是在一定条件下测试得到的，试验条件对测试所得的数据影响很大，如取样方法，试件的形状、尺寸、表面状况，加荷速度，环境的温度和湿度等，均不同程度地影响测试结果。 对于各种土木工程材料，必须严格遵照有关标准规定的试验方法进行检验。（二） 材料的变形性能1、弹性变形与塑性变形 材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，能够完全恢复原来形状的性能称为弹性。这种能完全恢复的变形称为弹性变形(如图15a)。 材料在外力作用下产生显著变形，但不断裂破坏，外力取消后，仍保持变形后的形状的性质称为塑性。

21、这种不可恢复的残余变形称为塑性变形(如图15b)。 在土木工程材料中，几乎没有完全的弹性材料或塑性材料。有的材料在受力不大时，呈弹性性质；当应力超过某一数值后，则呈塑性性质，如低碳钢。 有的材料在受力后，弹性变形和塑性变形同时发生，当外荷载除去后，弹性变形恢复，而塑性变形则残留下来，成为残余变形，如混凝土。材料的弹塑性变形如图1-6所示。2、徐变 材料在恒定外力作用下，随时间缓慢增长的不可恢复的变形称为徐变变形，简称徐变。它属于塑性变形。 材料的徐变与应力成正比，即作用的外力越大，则徐变越大。徐变过大将使材料趋于破坏。当应力不大时，材料在受力初期的徐变速度较快，后期逐步减慢，直至趋于稳定。晶体

22、材料(如某些岩石)的徐变很小，而非晶体材料及合成高分子材料(如木材、塑料等)的徐变较大。 （三）材料的脆性与韧性 脆性是材料在外力作用下，在破坏前无明显的塑性变形而突然破坏的性质。脆性材料的特点是塑性变形很小，且抗压强度与抗拉强度的比值较大(550倍)，无机非金属材料多属于脆性材料。 如:砌体材料、石膏、混凝土、砂浆等。 韧性是指材料在外力的作用下，能够吸收较大的能量，同时产生一定的变形而不致破坏的性能。 材料在冲击、振动荷载作用下，能够吸收较大能量，产生一定的变形而不致破坏的性质称为冲击韧性。 韧性材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，抗拉强度与抗压强度接近，木材、建筑钢材、橡胶等属于韧性材

23、料。 在土木工程中，对于承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等，在选材时需要考虑材料的韧性。2.3 材料的耐久性 含义：材料在使用过程中，抵抗各种内在或外部破坏因素的作用，保持其原有性能，不变质、不破坏的性质。 材料的耐久性是一项综合性质。它包括抗冻性、抗渗性、抗风化性、耐化学腐蚀性等内容。 影响材料耐久性的因素： 1.物理作用：温度、湿度的交替变化使材料发生膨胀收缩或产生应力，长期的反腐作用将使材料逐渐破坏。比如混凝土的热胀冷缩、湿胀干缩等。 2.机械作用：荷载的持续作用，交变荷载对材料引起的疲劳、冲击、磨损等。 3.化学作用：大气和环境酸、碱、盐等溶液或其他有害物质对材料的

24、侵蚀作用。比如建筑钢材的锈蚀。 4.生物作用：菌类、昆虫的侵害作用导致材料发生腐朽、虫蛀等破坏。比如木材的腐蚀。应用：土木工程材料耐久性与破坏因素的关系名 称 破坏因素分类 破坏因素抗渗性机械、物理压力水、静水抗冻性物理、化学、机械水、冻融作用冲磨气蚀物理、机械流水、泥砂碳 化化 学C02、H20化学侵蚀化 学酸、碱、盐及其溶液老 化化 学阳光、空气、水、温度交替钢筋锈蚀物理、化学H20、02、氯离子、电流碱集料反应物理、化学H20 、活性集料腐 朽生 物H20、02 、菌虫 蛀生 物昆 虫耐 热物理、化学冷热交替、晶型转变耐 火物 理高温、火焰耐久性的判断方法： 对耐久性进行可靠地判断需要很

25、长的时间，一般采用快速检验方法（模拟实际使用条件，将材料在实验室进行快速试验，根据试验结果对材料的耐久性做出判定。） 在实验室进行快速试验的项目见课本P15页。如何提高材料的耐久性： 材料的耐久性直接关系到建筑物的安全性和经济性。（1）依据工程的重要性合理选材、用材。（2）采取相应的保护措施，提高材料的表面密实度，增加保护层提高耐久性的意义： 节约建筑材料、保证建筑物的长期使用、减少维修费用、延长建筑物使用寿命复习思考题 1.什么是材料的密度、表观密度、体积密度和堆积密度?如何根据这些参数计算材料的孔隙率和散粒状材料的空隙率和间隙率? 2.质量为3.4kg，容积为10.0L的容量筒装满绝干石子

26、后的质量为18.4kg。若向量筒内注入水，待石子吸水饱和后，为注满此桶共注入水4.27kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6kg（含桶重）。求该石子的表观密度、堆积密度、吸水率和开口孔隙率？ 3.当某一建筑材料的孔隙率增大时，下表中的性质将如何变化(用符号填写：增大；下降；不变；?不定)?为什么? 第三章 气硬性胶凝材料 在土木工程中，能通过自身的物理、化学作用，把散粒状或块状材料粘接成为整体，并具有一定强度的材料称为交接材料。 水硬性胶凝材料:水泥 无机胶凝材料胶 气硬性胶凝材料:石膏、石灰、水玻璃凝材料 石油沥青 有机胶凝材料 各种合成树脂 3.1 石灰 石灰是人类使用较

27、早的无机胶凝材料之一。它是具有不同化学成分和物理形态的生石灰、消石灰、水硬性石灰的统称。由于其原料分布广，生产工艺简单，成本低廉，在土木工程中应用广泛。 一、石灰的原料及生产 凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等，都可用来生产石灰。 石灰石 将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。其反应式为： 煅烧过程中由于煅烧温度或保温时间的控制不同会出现：正火石灰、欠火石灰、过火石灰正火石灰是正常温度下控制的产品，具有多孔结构、表观密度小、熟化速度快，是合格品。欠火石灰：煅烧温度过低或

28、煅烧时间过短，造成石灰石分解不充分，降低生石灰的质量和利用率。过火石灰：煅烧温度过高或煅烧时间过长，使得内部结构致密，生石灰颗粒大，与水反应速度慢。 欠火石灰和过火石灰是不合格品，应该尽量减少其含量，否则会增加工程的费用。过火石灰的危害：过火石灰颗粒比较大，与水反应速度慢，所以熟化不充分，在实际工程使用过程中施工部位硬化完毕以后吸水继续熟化，从而导致体积膨胀或鼓泡现象，影响工程质量。为了消除过火石灰对工程的危害，可将石灰膏在储灰池中存放 生石灰呈白色或灰色块状，为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。 生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO； 消石灰粉是

29、块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末，又称熟石灰，其主要成分是Ca(OH)2； 石灰膏是块状生石灰用较多的水(约为生石灰体积的34倍)熟化而得到的膏状物，也称石灰浆，其主要成分也是Ca(OH)2。 二、石灰的熟化和陈伏 生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。石灰熟化的反应式为： CaO+H2OCa(OH)2+64.85 kJ 生石灰水化特点：（1）反应可逆 常温下反应向右进行，在547oC下，反应向左进行，因此为使消化过程顺利进行，温度不要升的太高。（2）水化热大，水化速度快 1kg生石灰消化放热1160KJ，最初1h放热量约

30、为硅酸盐水泥1d放热量的9倍，28d放热量的3倍。（3）水化过程体积增大 消化过程中体积可增大1.52倍。石灰的陈伏目的：消除过烧石灰的危害 原因：过烧石灰表面包裹一层玻璃质釉状物，致使其水化速度极慢，它要在石灰使用硬化后才开始慢慢熟化，此时产生体积膨胀，会将已硬化的石灰体胀裂，引发工程事故。方法：将熟化后的石灰浆置于消化池中储存23周以上，在此期间，石灰浆表面保持一层一定厚度的水，以隔绝空气，防止碳化。三、石灰的硬化 石灰浆体在空气中逐渐硬化，是干燥、结晶、碳化三个交错进行的过程。1、干燥：多余的水分挥发或被砌体吸收，在浆体内的孔隙网中，产生毛细管压力，使石灰颗粒更加紧密而获得强度。 2、结

31、晶：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶析出。3、碳化：Ca(OH)2+CO2+nH2OCaCO3+(n+1)H2O四、石灰的技术性质及应用 (一)石灰的特征1、良好的保水性和可塑性：石灰熟化形成的Ca(OH)2晶体极细，总表面积很大，使颗粒表面吸附一层较厚的水膜，即具有良好的保水性，同时，水膜使颗粒间的摩擦力减小，因而其可塑性好。2、硬化缓慢：空气中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸钙层结构较致密，会阻碍二氧化碳的进一步渗入，因此，碳化过程是十分缓慢的。3、硬化强度低：硬化石灰体密实度小，强度低。4、硬化时体积收缩大：石灰在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干缩裂

32、缝。5、耐水性差：石灰属于气硬性胶凝材料，只能在空气中产生并发展强度，遇水则溃散。 石灰具有较强的碱性，在常温下，能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结。因此，石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。 用途之二(三)石灰的应用 石灰在土木工程中应用范围很广，主要用途如下： 产品1.石灰乳和混合砂浆 用途： 消石灰粉或石灰膏掺加大量水，可配成石灰乳涂料，用于内墙及顶棚的粉刷。 用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。 产品2.拌制灰土或三合土 灰土：生石灰粉和粘土按1：24的比例，加水拌合夯实而成。 三合土：生石灰粉、粘土和砂子按1：2：

33、3的比例，加水拌合夯实而成。 三合土和灰土在强力夯打之下，密实度大大提高，因为粘土中少量活性氧化硅与石灰粉水化产物氢氧化钙作用，生成水硬性矿物，具有一定抗压强度、耐水性和抗渗性 用途：广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。产品3.硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰灰砂砖等。用途： 用于承重墙、填充墙墙体材料石灰非建筑用途干燥剂 以上二者都是采用高压来成型的，成型后的产品需要通过高温高压蒸汽养护来提

34、高产品强度。产品的强度主要是通过原材料的化学反映来增加。 适用于各类民用建筑、公用建筑和工业厂房的内、外墙，以及房屋的基础 3.2 石膏 石膏胶凝材料的应用历史悠久，是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。建筑中使用最多的石膏胶凝材料是建筑石膏，其次是高强石膏，此外还有硬石膏水泥等。 石膏制品具有质轻、强度较高、防火等许多优良的性质，且原材料来源广泛，生产能耗较低，在建筑工程中有广泛的应用。一、石膏胶凝材料的原料 生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏，也可采用化工石膏。 天然二水石膏又称生石膏，主要成分为含有两个结晶水的硫酸钙(CaSO42H2O)，常被用作硅酸盐系列水泥中的调凝剂。 天

35、然无水石膏又称硬石膏，主要成分是无水硫酸钙(CaSO4)，质地较硬，只可用于生产无水石膏水泥或作硅酸盐系列水泥中的调凝剂。 化工石膏是含有二水石膏的化工副产品及废渣，如氟石膏、磷石膏和排烟脱硫石膏等。 二、石膏的生产 石膏胶凝材料的生产有原料破碎、加热和磨细等工序，根据加热方式与加热温度的不同，可生产出不同品种的石膏胶凝材料。 将二水石膏(天然或化工石膏)在107170下煅烧，脱水生成型半水石膏，磨细后成为以型半水石膏为主要成分的建筑石膏。 二水石膏在加压蒸汽(0.13 MPa，1240C)中加热处理或置于某些盐溶液中沸煮，将脱水形成型半水石膏，经干燥磨细后，成为以型半水石膏为主要成分的高强石

36、膏。 二水石膏加热脱水的反应如下： 建筑石膏中的型半水石膏多为片状、有裂隙的晶体，晶粒细小，比表面积大，拌制石膏浆体时，需水量达6080，因此硬化后的孔隙率大，强度较低。 型半水石膏结晶良好、晶粒粗大，比表面积小，调制成可塑性浆体时，需水量约为3545，硬化后的孔隙率较小，因而具有较高的强度。 天然或人工制造的硬石膏在600700下煅烧的二水石膏与激发剂共同磨细可制得无水石膏水泥。 将天然二水石膏或天然硬石膏在80010000C下煅烧，使部分CaSO4分解成CaO，磨细后可制成高温煅烧石膏。由于硬化后有较高的强度，耐磨性高，抗水性好，适宜作地板，故又称地板石膏。 结论：加工方式不同，产品也不同

37、. 图21建筑石膏凝结硬化示意图(a)胶化； (b)结晶开始； (c)晶体长大与互生1半水石膏；2二水石膏胶体；3二水石膏晶体；4互生的晶体三、建筑石膏的技术性质、质量要求和应用 (一)建筑石膏的技术性质 与其他无机胶凝材料相比较，建筑石膏有如下特点： 1.凝结硬化快 建筑石膏加水拌和后，浆体的初凝和终凝时间都很短，一般初凝时间为几分钟至十几分钟，终凝时间在半小时以内，大约一星期左右完全硬化。 初凝时间较短，不便于使用，为延长凝结时间，可加入缓凝剂。常用的缓凝剂有硼砂、酒石酸钠、柠檬酸、动物胶等。 2.尺寸稳定，装饰性好 石膏在凝结硬化时，不像其他胶凝材料(如石灰、水泥)那样出现收缩，反而略有

38、膨胀(膨胀率为0.050.15)，使石膏硬化体表面光滑饱满，可制作出纹理细致的浮雕花饰。 石膏硬化后的湿胀干缩也较小，尺寸稳定，干燥时不开裂。同时石膏制品的质地洁白细腻，典雅美观，是一种较好的室内装饰材料。 3.孔隙率高 石膏浆体硬化后，多余的自由水将蒸发，内部将留下大量孔隙，孔隙率可达50%60%，因而表观密度较小，并使石膏制品具有导热系数小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度和湿度的特点。4.防火性好 石膏制品在遇火灾时，二水石膏将脱出结晶水，吸热蒸发，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层，有效地减少火焰对内部结构的危害，具有较好的防火性能。5.耐水性和抗冻性差 建筑石膏硬化体的吸湿性强

39、，吸收的水分会削弱晶体粒子间的粘结力，使强度显著降低，其软化系数仅为0.30.45； 若长期浸水，还会因二水石膏晶体溶解而引起破坏。 吸水饱和的石膏制品受冻后，会因孔隙中的水结冰而开裂崩溃。所以，建筑石膏的耐水性和抗冻性都较差。6.良好的隔热、吸声和“呼吸”功能 石膏硬化体中含有大量的微孔，使其传热性、对声音传递或反射的能力显著下降。同时，微孔结构在环境空气的相对湿度较大时可吸收水分，当湿度降至60%以下时，所吸收的水分又可以自然地释放出来，这种特性称为“呼吸作用”。(二)建筑石膏的质量要求 作为胶凝材料，建筑石膏的质量要求有强度、细度、凝结和时间。GB 97761988建筑石膏标准中，按强度、细度、凝结和时间将建筑石膏分为优等品、一等品和合格品3个等级(见表2-1)。表21 建筑石膏的技术要求(GB 97761988)(三)建筑石膏的应用 建筑石膏在建筑工程中可用作室内粉刷、制造建筑石膏制品等。 1.室内粉刷 由建筑石膏或由建筑石膏与无水石膏混合后再掺人外加剂、细集料等可制成粉刷石膏。 按用途分为面层粉刷石膏(M)、底层粉刷石膏(D)和保温层粉刷石膏(W)三类。 粉刷石膏是一种新型室内抹灰材料，既具有建筑石膏快硬早强、尺寸稳定、吸湿、防火、轻质等优点，又不会产生开裂、空鼓和起皮现象。不仅可在水泥砂浆或混合砂浆上罩面，