建筑材料5课件

石家庄铁路职业技术学院建筑系项目二：水泥性能与检测讨论题：1水泥石的结构及其影响因素

水泥石的结构（多相多孔体系）A—未水化的水泥颗粒B—凝胶体（C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）；C—晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；D—毛细孔、气孔E—凝胶孔

石家庄铁路职业技术学院建筑系影响水泥石结构强度的主要因素

水灰比：水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。水灰比较大，水泥的初期水化反应充分进行；但水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，水泥浆凝结较慢。水灰比较大，多余水分蒸发后形成孔隙较多,造成水泥石的强度较低，因此水泥浆的水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度。环境温度和湿度

温度适当，水泥水化、凝结和硬化速度快，反应物增长快，凝结硬化加速，水化热较多。温度过低，则水化反应减慢，强度增长变缓。高温养护导致水泥后期强度增长慢，甚至下降。

水是水泥水化反应的必要条件。当环境十分干燥时，水泥中的水分蒸发，水泥不能充分水化，硬化停止；反之水泥的水化将得以充分进行，强度正常增长。矿

物

组

成

C3A水化速率最快，放热量最大，早期强度高，而后期强度不高；C2S水化速率最慢，放热量最少，早期强度低，后期强度增长迅速等。

所以水泥的矿物组成是影响水泥凝结硬化速度的最重要的因素。石

膏

掺

量

石膏起缓凝作用：水泥水化时，石膏能很快与铝酸三钙作用生成水化硫铝酸钙（钙矾石），钙矾石很难溶解于水，它沉淀在水泥颗粒表面上形成保护膜，从而阻碍了铝酸三钙的水化反应，控制了水泥的水化反应速度，延缓了凝结时间。施

工

方

法

水泥浇注过程，振捣越密实，孔隙率越小，形成的水泥石强度越高。硅酸盐水泥的主要技术性质细度：水泥颗粒的粗细程度。水泥细度的评定方法：比表面积法和筛析法。筛析法是用0.08mm方孔筛对水泥试样进行筛分试验，用筛余百分率表示细度；比表面积法是指单位质量的水泥粉末所具有的总表面积，以m2/kg

表示。国标规定：硅酸盐水泥的细度为其比表面积大于300m2/kg。

细度测定：在0.08的方形的孔筛上的筛余率不得超过10％

筛析法：水筛法所用仪器凝结时间

初凝时间：从加水至水泥浆开始失去塑性所经历的时间。

终凝时间：从加水至水泥浆完全失去塑性所经历的时间。

水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。国家标准GB175－1999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。

标准稠度用水量的测定体积安定性

体积安定性：指水泥浆体硬化时体积变化的稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。

体积安定性不良的水泥视为“废品”，严禁用于工程中。

水泥安定性不良的原因：熟料中含有过量的游离氧化钙（f－CaO），或含有过量的游离氧化镁（f－MgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。国家标准GB175－1999规定，硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。

强度及强度等级

胶砂强度：国标规定，水泥和标准砂按1：

3.0

质量比混合。

加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。

制成40mm×40mm×160mm的标准试件，在标准条件（1d温度为20±1℃，相对湿度90％以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入20±1℃的水中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。强度等级强度等级：根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为：42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。水泥胶砂强度测定水

化

热

水泥的水化热：指在水化过程中的放热量，单位为kJ/kg。

水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙的水化热较低。因此要降低水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量。水化热主要对大体积混凝土工程有影响。对于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。水泥石的腐蚀及防止水泥石腐蚀的方式1.软水侵蚀（溶出性侵蚀）2.酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）一般酸的腐蚀碳酸水的腐蚀3.硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）4.强碱腐蚀水泥石腐蚀的原因及防腐措施水泥石腐蚀的基本原因1.水泥石中易腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙2.水泥石本身不够密实，侵蚀性介质易于进入3.外界因素的影响：腐蚀性介质存在、温度、

湿度、介质浓度等防止水泥石腐蚀的措施1.根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。2.提高混凝土的密实度。3.在水泥石结构的表面设置保护层。散粒材料堆积体积几个体积单位比较：密实体积：一般以Ｖ表示，材料磨细成粉，排液体法测表观体积：一般以表示，不磨，直接排液法测定自然体积：一般以V0表示，规则，几何体积；不规则，表面涂腊，排液法堆积体积：一般以表示，外观总体积。除开口孔隙外的体积：是指包括内部封闭孔隙和实体体积的体积。工程中砂石材料，直接用排水法测定此体积③表观密度

表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：

式中：ρ0—材料的体积密度,g/cm3或kg/m3；

m—材料的质量，g或kg；

V0—材料的自然体积，cm3或m3。④堆积密度

堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：

式中：—材料的堆积密度,g/cm3或kg/m3；

m—材料的质量，g或kg；—材料的堆积体积，cm3或m3。砂堆积密度的测定将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积几种密度的比较常用各种材料的各种密度（表2.1）比较项目实际密度视密度表观密度堆积密度材料状态绝对密实近似绝对密实状态自然状态堆积状态材料体积VV0计算公式应用判断材料性质用量计算、体积计算

①材料的密实度

密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。反映了材料的致密程度。

密实度D计算：

式中：ρ——密度；ρ0——材料的表观密度。

绝对密实材料，因ρ0=ρ，故密实度D=1或100%。大多数土木工程材料，因ρ0＜ρ，故密实度D＜1或D＜100%。（2）与疏密程度有关的性质

②材料的孔隙率

孔隙率指材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率

。孔隙率P计算：孔隙率与密实度的关系P+D=1P小，f高，孔隙闭口，吸水性小，抗渗性、抗冻性好。③填充率

填充率指散粒材料的堆积体积中，被其颗粒填充的程度（即自然体积占堆积体积的百分率）。填充率计算：④空隙率

空隙率指散粒材料在堆积体积中，空隙体积占堆积体积的百分率。空隙率计算：

空隙率反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。填充率与空隙率的关系：孔隙率与空隙率的区别比较项目孔隙率空隙率适用场合个体材料内部堆积材料之间作用可判断材料性质可进行材料用量计算计算公式（3）材料与水相关的性质①材料的亲水性与憎水性亲水性：与水接触时，材料表面能被水润湿的性质；憎水性：与水接触时，材料表面不能被水润湿的性质。湿润角

亲水性材料憎水性材料砖、石、木、混凝土沥青、石蜡亲水性材料四种状态：干燥、气干、饱和面干、湿润②材料的吸水性与吸湿性吸水性：材料在水中吸收水分的能力。质量吸水率：材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量的百分率。质量吸水率Wm的计算公式为：

mb—材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；

mg—材料在干燥状态下的质量（g或kg）。

体积吸水率：材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。体积吸水率WV的计算公式为：mb—材料吸水饱和状态下的质量（g或kg）；mg—材料在干燥状态下的质量（g或kg）。V0—材料在自然状态下的体积，（cm3或m3）ρw—水的密度,（g/cm3或kg/m3），常温下取

ρ

w=1.0g/cm3。

影响材料吸水性的因素

材料的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔隙特征有关。因为水分是通过材料的开口孔隙吸入并经过连通孔隙渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。材料的吸湿性

材料的吸湿性是指材料在空气中吸收水分的性质。用含水率Ｗh表示，其计算公式为：ms——材料吸湿状态下的质量（g或kg）mg——材料在干燥状态下的质量（g或kg）。当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。吸水率与含水率的区别比较项目吸水率含水率适用场合在水中吸收水分在空气中吸收水分表示方法吸收水分的质量比或体积比吸收水分的质量比吸收水量达到饱和与空气中水分平衡通常小于吸水率③材料的耐水性

材料的耐水性：材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：

KR—材料的软化系数；

fb—材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；

fg—材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。

软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一。软化系数的波动范围在0至1之间。工程中通常将KR＞0.85的材料称为耐水性材料，可以用于水中或潮湿环境中的重要工程。用于一般受潮较轻或次要的工程部位时，材料软化系数也不得小于0.75④抗冻性

抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。

材料的抗冻性用抗冻等级表示，抗冻等级是以试件在冻融后的质量损失和强度损失不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示。抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等。

影响抗冻性的因素A.材料的密实度（孔隙率）密实度越高则其抗冻性越好。B.材料的孔隙特征开口孔隙越多则其抗冻性越差。C.材料的强度强度越高则其抗冻性越好。D.材料的耐水性耐水性越好则其抗冻性也越好。E.材料的吸水量大小吸水量越大则其抗冻性越差。

⑤材料的抗渗性抗渗性：材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示。

A.渗透系数K

K—渗透系数,（cm/h）;Q——渗水量（cm3）A——渗水面积,（cm2）；H——材料两侧的水压差，（cm）；d——试件厚度（cm）；t——渗水时间（h）。B.抗渗等级材料的抗渗等级：用标准方法进行透水试验时，材料标准试件在透水前所能承受的最大水压力，并以字母P及可承受的水压力（以0.1MPa为单位）来表示抗渗等级。如P4、P6、P8、