土木工程材料课件(复习材料)(版)

土木工程材料

Civilengineeringmaterials土木工程材料前言

建筑材料是一切建筑工程的物质基础。建筑材料工业推动着建筑业的发展，是国民经济的重要基础工业之一。《建筑材料》是房屋建筑工程专业的一门专业基础课。本课程主要讲解建筑材料的品种、组成、性能与应用及技术标准、检验方法等知识。理论联系实际，重点突出水泥、普通混凝土及材料基本性质的基础上，广泛地介绍目前国内已有的各种建筑材料及发展中的新材料、新技术，合理选择建筑材料。尽量引用了最新技术标准和规范。前言前言

建筑材料是一切建筑工程的物质基础。建筑材目录1.绪论2.建筑材料的基本性质3.气硬性胶凝材料4.水泥5.混凝土6.建筑砂浆7.砌筑材料8.沥青及沥青混合物9.金属材料10.木材及其制品11.建筑功能材料12.土木工程材料试验目录1.绪论绪论绪论一.建筑材料的分类用于土建工程的材料总称为建筑材料或土木工程材料。1.按化学成分分类：1.1无机材料：金属材料： 黑色金属材料——钢、铁 有色金属材料——铝、铜、合金非金属材料：天然石材——大理石、花岗石 陶瓷和玻璃——砖、瓦、卫生陶瓷、玻璃

一.建筑材料的分类无机胶凝材料——石灰、石膏、水玻璃 砂浆、混凝土——水泥、砂浆、混凝土1.2有机材料：木材、沥青、塑料、涂料、油漆1.3复合材料：金属与非金属复合——

钢筋混凝土、钢纤维混凝土 有机与无机复合——

玻璃钢、沥青混凝土、聚合物混凝土土木工程材料课件(复习材料)(版)

2.按用途分类结构材料：砖、石材、砌块、钢材、混凝土防水材料：沥青、塑料、橡胶、金属、 聚乙烯胶泥饰面材料：墙面砖、石材、彩钢板、 彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、 膨胀珍珠岩绝热材料:塑料、橡胶、泡沫混凝土卫生工程材料：金属管道、塑料、陶瓷2.按用途分类二.建筑材料的发展：随生产力发展而发展原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代——

金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏 万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆 布达拉宫：石材、石灰砂浆 罗马圆形剧场（70-80AC):石材、石灰砂浆二.建筑材料的发展：随生产力发展而发展18世纪中叶——钢材、水泥(J.Aspdin,1824）19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；中国，189820世纪——预应力混凝土、高分子材料21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材

18世纪中叶——钢材、水泥(J.Aspdin,1824胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230多万块、每块重2.5T的岩石砌成，胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆罗 马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆罗 马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆土木工程材料课件(复习材料)(版)三.建筑材料在国民经济中的地位和作用1.建筑材料是发展建筑业的物质基础 材料费用一般占建筑工程总造价的50-70%；

“十五”期间我国全社会固定资产投资总规模为22～24万亿元。固定资产投资的60％～70％将用于建筑设施建设或工程安装，从而转化为建筑业的产值，而建筑业产值中的30％～40％又要转化为对建材业的需求，尤其是对水泥产品的需求。2002年，我国共生产水泥约70000万吨，比2001年大幅增长了12.7%，占世界产量的三分之一左右，超过亚洲产量的50%强。我国水泥行业，为我国经济持续、快速发展做出了重要贡献。

三.建筑材料在国民经济中的地位和作用

2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观经济形势密切相关。今年我国经济增长速度将达到8％，GDP将突破10万亿元大关。建筑材料工业在国民经济建设中意义重大2.必须恰当选择和合理使用原材料

材料质量的优劣，配制是否合理，选用是否恰当直接影响建筑工程质量3.发展绿色建材2002年水泥产量的大幅度增长与我国持续快速稳定增长的宏观四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法

1.作用1.1为后续课程的学习提供必要的知识1.2为今后从事专业技术工作时，合理选择和使用建筑材料打下基础

2.任务 2.1了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.2了解常用材料的生产、成分和构造2.3掌握常用材料的技术性质，以及影响材料性质的主要因素及其相互关系2.4掌握常用材料的标准，熟悉其分类、分等和规格

四.建筑材料课程的作用、任务和学习方法2.5熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。2.6掌握常用材料的选用原则和方法。2.7掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材 料的施工注意事项

3.学习方法3.1重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能常用材料——水泥、砼、石灰、石膏、砂石、玻璃、钢材、木材、沥青、高分子材料主要的——水泥、（混凝土）砼、钢材、砂石2.5熟悉常用材料的测试仪器，掌握测试方法和技术。每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应用——检验——储存以及它们之间的相互关系重点：性质和应用，质检的基本原理（引起材性变化的内因和外因）3.2学习材料的技术标准:国家标准、行业标准、企业标准GB-国家标准 GBJ-建筑工程国家标准 JGJ-建设部行业标准 JC-国家建材局行业标准YB-冶金部行业标准 JTJ-交通部行业标准SD-水电行业标准 ZB-国家级专业标准每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应例：国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1999标准名称——部门代号——编号——批准年份ASA-AmericanStandardAssociation美国标准ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterialsBS-BritishStandard英国标准DIN–DeutschIndustrieNormen德国标准ISO-InternationalStandardOrganization

国际标准协会例：国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》GB175-1993.2重视学好试验学习常用建筑材料的检验方法——合格性判断和验收对实验数据、试验结果进行分析判别培养从事科学研究的能力

3.2重视学好试验2023/8/222第1章材料的基本性质2023/7/3122第1章材料的基本性质一、材料与质量有关的性质材料的体积构成体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。一、材料与质量有关的性质材料的体积构成材

料

内

部

体

积

构

成闭口孔隙（体积为Vb）开口孔隙(体积为Vk)材料内部固体物质体积（V）材料单位总体积V0

=V+VP（VP为材料孔隙总体积）（VP=Vb+Vk）材

料

内

部

体

积

构

成闭口孔隙（体积为Vb）开口干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物质的体积，或不包括内部孔隙的材料体积。一般以Ｖ

表示。

一般将材料磨成规定细度的粉末，用排开液体的方法得到其体积。

实际工程中所使用的钢材、玻璃等材料一般情况下认为是绝对密实状态。绝对密实体积一、材料与质量有关的性质干燥材料在绝对密实状态下的体积。即材料内部固体物

材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观体积（含内部孔隙）。一般以V0

表示。形状规则的材料可根据其尺寸计算其自然体积；形状不规则的材料可先在材料表面涂腊，然后用排开液体的方法得到其自然体积。

材料的自然体积一、材料与质量有关的性质材料在自然状态下的体积，即整体材料的外观材料的自土木工程材料课件(复习材料)(版)材料的堆积体积定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下的总体外观体积。特征：松散堆积状态下的体积较大，密实堆积状态下的体积较小。一般以V1

表示。一、材料与质量有关的性质材料的堆积体积一、材料与质量有关的性质

几种密度的比较比较项目密度表观密度堆积密度材料状态绝对密实自然状态堆积状态材料体积VV0V1计算公式ρ=m/Vρ0=m/V0ρ1=m/V1应用判断材料性质用量计算、体积计算一、材料与质量有关的性质几种密度的比较比较项目密度表观密度堆积密度材料状态绝对密吸水

率强度

耐久

性表观密度

孔隙率二、材料的孔隙率和空隙率孔隙对材料性能的影响吸水强度耐久表观孔隙二、材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据。二、材料的孔隙率和空隙率材料的孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料二、材料的孔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三、材料与水有关的性质1、材料的亲水性与憎水性与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；

材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。三、材料与水有关的性质1、材料的亲水性与憎水性（ａ）亲水性材料（ｂ）憎水性材料θθ三、材料与水有关的性质（ａ）亲水性材料（ｂ）憎水性材料θθ材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。三、材料与水有关的性质材料具有亲水性或憎水性的根本原因在于材三、材料与水有2、材料的吸水性

材料在水中吸收水分的能力，称为材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率来表示。（1）质量吸水率质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水量占材料在干燥状态下的质量百分比，并以Wm表示。三、材料与水有关的性质2、材料的吸水性三、材料与水有关的性质

（2）体积吸水率体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸水的体积占材料自然体积的百分率，并以WV表示。三、材料与水有关的性质（3）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吸入并经过连通孔渗入内部的。材料内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。（2）体积吸水率三、材料与水有关的性质（3）影响材3、材料的吸湿性材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率Ｗh表示

三、材料与水有关的性质

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。3、材料的吸湿性三、材料与水有关的性质当空气中湿度在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三、材料与水有关的性质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4、

材料的耐水性材料的耐水性是指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：式中：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）。三、材料与水有关的性质4、材料的耐水性三、材料与水有关的性质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。一般材料吸水后，水分会分散在材料内微粒的表面，削弱其内部结合力，强度则有不同程度的降低。当材料内含有可溶性物质时（如石膏、石灰等），吸入的水还可能溶解部分物质，造成强度的严重降低。三、材料与水有关的性质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0.75。三、材料与水有关的性质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

5、抗冻性

（1）抗冻性是指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。（2）材料吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力增大，会使材料遭到局部破坏。

随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加剧，这种破坏称为冻融破坏。

三、材料与水有关的性质5、抗冻性三、材料与水有关的性质

（3）抗冻性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，或称为抗冻等级。

（4）材料的抗冻等级可分为F15、F25、F50、F100、F200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。

三、材料与水有关的性质（3）抗冻性以试件在冻融后的质量损失和强度损影响抗冻性的因素

1、密实度（孔隙率）密实度越高则其抗冻性越好。2、孔隙特征开口孔隙越多则其抗冻性越差。3、材料的强度强度越高则其抗冻性越好。4、材料的耐水性耐水性越好则其抗冻性也越好。5、材料的吸水量大小吸水量越大则其抗冻性越差。三、材料与水有关的性质影响抗冻性的因素三、材料与水有关的性质6、材料的抗渗性抗渗性是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。

（1）渗透系数K

:式中：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）。材料的渗透系数越小，说明材料的抗渗性越强。三、材料与水有关的性质6、材料的抗渗性三、材料与水有关的性质（2）抗渗等级

材料的抗渗等级是指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、P10…等，表示试件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水压而不渗透。三、材料与水有关的性质（2）抗渗等级三、材料与水有关的性质（3）影响材料抗渗性的因素

材料亲水性和憎水性通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料；

材料的密实度密实度高的材料其抗渗性也较高；

材料的孔隙特征

具有开口孔隙的材料其抗渗性较差。三、材料与水有关的性质（3）影响材料抗渗性的因素三、材料与水有关的性质四、材料的热工性质

1、导热性

当材料两面存在温度差时，热量通过建筑材料传递的性质，称为材料的导热性。导热性用导热系数λ表示：式中：λ——导热系数，W/（m·K）；Q——传导的热量，J；

a——材料厚度，m；Z——热传导时间，h；

（t2－t1）——材料两面温度差，K；A——材料传热面积，m²四、材料的热工性质1、导热性导热系数的物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面温度差为1K时、在单位时间（1s）内通过单位面积（1m2

）的热量。导热系数越小表明材料越不易导热，通常将导热系数λ≤0.23的材料称为绝热材料。四、材料的热工性质导热系数的物理意义：单位厚度（1m）的材料、两面四、材料的热建筑工程中常用的保温珍珠岩板四、材料的热工性质建筑工程中常用的保温珍珠岩板四、材料的热工性质石膏板因其具有良好的保温隔热、吸音阻燃等功能在建筑中广泛使用石膏板因其具有良好的保温隔热、吸音阻燃等功能在建筑中广泛2、热容量和比热

材料在受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。用热容量系数或比热表示。比热的计算式如下所示：式中：C——材料的比热，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的热量(J)；

m——材料质量，g；（t2－t1）——材料受热或冷却前后的温差，K。四、材料的热工性质2、热容量和比热四、材料的热工性质3、热阻和传热系数

热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：

式中：R——材料层热阻，（m2·K）/W；

d——材料层厚度，m；

λ——材料的导热系数，W/（m·K）。四、材料的热工性质3、热阻和传热系数四、材料的热工性质热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围结构）的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1Ｋ时，在单位时间内通过单位面积的热量。四、材料的热工性质热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围结构）四、材料的热工性质4、材料的温度变形性

材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数α表示。

ΔL=（t2－t1）·α·L

式中：ΔL——线膨胀或线收缩量，mm或cm；

（t2－t1）——材料前后的温度差，K；

α——材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K

L——材料原来的长度，mm或m。四、材料的热工性质4、材料的温度变形性四、材料的热工性质

材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。如钢筋和混凝土的结合。四、材料的热工性质材料的线膨胀系数与材料的组成和结四、材料的热1、材料的强度材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯（抗折）强度等。五、材料的力学性质1、材料的强度五、材料的力学性质

（1）弹性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形（或瞬时变形）。

2.弹性和塑性弹性材料的σ-ε曲线图εσ123σ1ε1ε2ε3五、材料的力学性质（1）弹性2.弹性和塑性弹性材料的σ-ε曲线图εσ123σ（2）塑性材料在外力作用下产生变形，如果外力取消后，仍能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。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。

ba变形荷载0Aab—弹性变形ob—塑性变形五、材料的力学性质（2）塑性

大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧结普通砖、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂浆等。

脆性材料的另一特点是抗压强度高而抗拉、抗折强度低。在工程中使用时，应注意发挥这类材料的特性。3.脆性和韧性材料受力达到一定程度时，突然发生破坏，并无明显的变形，材料的这种性质称为脆性。荷载A变形五、材料的力学性质大部分无机非金属材料均属脆性材料，如天然石材，烧

（1）硬度材料的硬度是材料表面的坚硬程度，是抵抗其它硬物刻划、压入其表面的能力。通常用刻划法，

回弹法和压入法测定材料的硬度。4.硬度和耐磨性五、材料的力学性质（1）硬度4.硬度和耐磨性五、材料的力学性质

刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄晶、刚玉、金刚石的顺序，分为10个硬度等级。

回弹法用于测定混凝土表面硬度，并间接推算混凝土的强度；也用于测定陶瓷、砖。砂浆、塑料、橡胶、金属等的表面硬度并间接推算其强度。五、材料的力学性质刻划法用于天然矿物硬度的划分，按滑石、石膏、方五、材（2）耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，计算公式如下：式中：G——材料的磨耗率，（g/cm2）；

m1——材料磨损前的质量，（g）；

m2——材料磨损后的质量，（g）；

A——材料试件的受磨面积，（cm2）。五、材料的力学性质（2）耐磨性五、材料的力学性质六、材料的耐久性与环境协调性材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。材料在建筑物之中，除要受到各种外力的作用之外，还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用。这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。六、材料的耐久性与环境协调性材料的耐久性是泛指材料在使用条件物理作用有干湿变化、温度变化及冻融变化等。化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀作用。机械作用包括使用荷载的持续作用，交变荷载引起材料疲劳，冲击、磨损、磨耗等。生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。六、材料的耐久性与环境协调性物理作用有干湿变化、温度变化及冻融变化等。六、材料的耐久性环境协调性

——对资源和能源消耗少，对环境污染小，循环再生利用率高。目前，提倡“绿色建材”六、材料的耐久性与环境协调性环境协调性六、材料的耐久性与环境协调性1、材料的组成对性质的影响

化学组成——化学元素及化合物的种类与数量。

矿物组成——天然的，人工烧制的。

相——组织均匀的物质。七、材料的组成、结构、构造及其对性能的影响1、材料的组成对性质的影响七、材料的组成、结构、构造及其对性2、材料的结构对性质的影响

（1）宏观结构

（2）亚微观结构包括纳米微观结构

（3）微观结构

晶体

——按一定的规则在空间呈有规律的排列。

非晶体

——不定形。原因：熔融物质急冷，来不及成晶而成。如玻璃体(粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰)，化学潜能大，一定条件下发生化学反应。七、材料的组成、结构、构造及其对性能的影响2、材料的结构对性质的影响七、材料的组成、结构、构造及其对性3、材料的构造对性能的影响

——具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。

与结构的区别：构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。如材料的孔隙、层理、纹理、疵病等。七、材料的组成、结构、构造及其对性能的影响3、材料的构造对性能的影响七、材料的组成、结构、构造及其对性土木工程材料课件(复习材料)(版)2023/8/273第2章气硬性胶凝材料2023/7/3173第2章气硬性胶凝材料2023/8/274掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、石膏技术要求、性质熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和应用了解：石灰的生产、石灰的品种

本章教学目标2023/7/3174掌握：胶凝材料的定义、分类；建筑石灰、2023/8/275胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，能够由浆体变成固体，并在变化过程中把一些散粒材料或块状材料胶结成具有一定强度的整体的材料。定义与分类2023/7/3175胶凝材料：指经过自身的物理化学作用后，2023/8/276胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶等气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料：各种水泥石灰石膏水玻璃2023/7/3176胶无机胶凝材料有机胶凝材料：沥青、树脂2023/8/277气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，保持并发展其强度的胶凝材料。水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度的胶凝材料。2023/7/3177气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，2023/8/278气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别水硬性胶凝材料不仅可以在凝结硬化，还可以

得到更好的凝结硬化。气硬性胶凝材料在凝结硬化。只能空气中空气中在水中2023/7/3178气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料的区别水胶凝材料的发展史1、石灰-石膏时期2023/8/2792、石灰-火山灰时期3、水泥时期胶凝材料的发展史1、石灰-石膏时期2023/7/31792、2023/8/2802.1

石膏2023/7/31802.1石膏2023/8/281石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。2.1.1石膏的原料、生产及品种1.石膏的原料根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为：（1）无水石膏（CaSO4）：也称硬石膏，它结晶紧密，质地较硬，是生产硬石膏水泥的原料。2023/7/3181石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏2023/8/282（2）天然石膏（CaSO4·2H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分天然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。（３）建筑石膏（CaSO4·1/2H2O）也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为α型半水石膏和β型半水石膏。

（4）化工石膏：指含有CaSO4·2H2O成分的化学工业副产品。

2023/7/3182（2）天然石膏（CaSO4·2H2O）2023/8/283天然二水石膏2023/7/3183天然二水石膏2023/8/284脱硫石膏2023/7/3184脱硫石膏2023/8/2851）.建筑石膏2）.高强石膏2.石膏的生产与品种β型半水石膏α型半水石膏2023/7/31851）.建筑石膏2）.高强石膏2.石膏的2023/8/286α型半水石膏与β型半水石膏相比，结晶颗粒较粗，比表面积较小，强度高，因此又称为高强石膏。3）.可溶性硬石膏当加热温度升高到170～200℃时，半水石膏继续脱水，生成可溶性硬石膏（CaSO4Ⅲ）。此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。当加热温度升高到200～250℃时，石膏中残留的水很少，凝结硬化非常缓慢，但遇水后还能逐渐生成半水石膏直至二水石膏。2023/7/3186α型半水石膏与β型半水石膏相比，结晶颗2023/8/2874）.死烧石膏当加热温度高于400℃时，石膏完全失水，成为不溶性硬石膏（CaSO4Ⅱ）。此无水石膏就失去了凝结硬化性能。但当加入激发剂混合磨细后，又可恢复水化硬化能力，成为无水石膏水泥。它可制作石膏灰浆、石膏板和其它石膏制品。5）.高温煅烧石膏温度高于800℃时，部分硬石膏分解出中CaO，磨细后的产品即为高温煅烧石膏。2023/7/31874）.死烧石膏2023/8/2881.石膏的水化2.1.2石膏的水化与硬化建筑石膏与适量水拌合后，能形成可塑性良好的浆体，随着石膏与水的反应，浆体的可塑性很快消失而发生凝结，此后进一步产生和发展强度而硬化。

此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反应总体表现为向右进行，二水石膏以胶体微粒自水中析出。2023/7/31881.石膏的水化2.1.2石膏的水化2023/8/2892.石膏的凝结硬化

干燥硬化和结晶硬化两个过程交错进行，随着二水石膏沉淀的不断增加，就会产生结晶，结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了摩擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏的初凝；而后随着晶体颗粒间摩擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失，这种现象为石膏的终凝。石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生，形成相互交错且孔隙率逐渐减小的结构，其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的。2023/7/31892.石膏的凝结硬化干燥硬化和结2023/8/290（１）凝结硬化速度快

建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min，这对于普通工程施工操作十分方便。有时需要操作时间较长，可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐、酒精废液等。2.1.3石膏的性质1.石膏的特性2023/7/3190（１）凝结硬化速度快2.1.3石膏2023/8/291（２）凝结硬化时体积微膨胀

建筑石膏凝结硬化是石膏吸收结晶水后的结晶过程，其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0.2%～1.5%），这种膨胀不会对石膏造成危害，还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。2023/7/3191（２）凝结硬化时体积微膨胀2023/8/292（3）硬化后孔隙率大，表观密度和强度较低

建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，通常加入的水要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部形成大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约为800kg/ｍ3～1000kg/ｍ3，抗压强度约为３ＭPa～5ＭPa。2023/7/3192（3）硬化后孔隙率大，表观密度和强度较2023/8/293（４）良好的隔热、吸音和“呼吸”功能

石膏硬化体中大量的微孔，使其传热性显著下降，因此具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构，使石膏具有呼吸水蒸气的功能。2023/7/3193（４）良好的隔热、吸音和“呼吸”功能2023/8/294（５）防火性好，但耐水性差

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力，遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差。2023/7/3194（５）防火性好，但耐水性差2023/8/295（6）具有一定的调温调湿性

主要是因为其导热系数小、热容量大和孔隙率大。（7）耐水性和抗冻性差

主要是因为其孔隙率大、吸水性强。

（8）有良好的装饰性和可加工性

石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性。2023/7/3195（6）具有一定的调温调湿性（7）耐水性2023/8/2962.石膏的技术要求1）.强度:抗折强度、抗压强度2）.细度：0.2mm方孔筛筛余（≤10%）3）.凝结时间:初凝时间（≥3min）、终凝时间（≤30min）见表2－1（P12）2023/7/31962.石膏的技术要求1）.强度:抗折建筑石膏产品的标记顺序为：

产品名称，抗折强度，标准号

2023/8/297eg:建筑石膏2.5GB9776建筑石膏产品的标记顺序为：

产品名称，抗折强度，标准号

2023/8/2982.1.4建筑石膏的应用（1）

石膏砂浆及粉刷石膏。（2）

建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等:如纸面石膏板、装饰石膏板、吸声用穿孔石膏板。

(3）制作石膏艺术制品建筑雕塑和模型。2023/7/31982.1.4建筑石膏的应用（1）

2023/8/299纸面石膏板2023/7/3199纸面石膏板2023/8/2100装饰石膏板2023/7/31100装饰石膏板2023/8/2101吸声用穿孔石膏板2023/7/31101吸声用穿孔石膏板2023/8/2102吸声用穿孔石膏板2023/7/31102吸声用穿孔石膏板2023/8/2103石膏艺术制品

2023/7/31103石膏艺术制品2023/8/2104石膏艺术制品

2023/7/31104石膏艺术制品2023/8/21052.2

石灰2023/7/311052.2石灰2023/8/2106大型石灰窑2023/7/31106大型石灰窑2023/8/2107小石灰窑2023/7/31107小石灰窑2023/8/2108生石灰2023/7/31108生石灰2023/8/2109生石灰粉2023/7/31109生石灰粉2023/8/2110温度在900℃左右时温度过高时温度过低时正火石灰欠火石灰过火石灰因煅烧温度过高使粘土杂质融化并包裹石灰，从而延缓石灰的熟化，导致已硬化的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象碳酸钙没有完全分解，降低了生石灰的产量如何解决它的危害？2.2.1石灰的生产氧化钙含量高、表观密度小，孔隙率高。煅烧石灰石、白云石、或白垩,内含CaCO32023/7/31110温度在900℃左右时温度过高时温度过

在煅烧过程中，质量损失44%，体积损失10～15%，所以生石灰是一种多孔状、比表面积大，晶格畸变大的物质，水化活性非常大。

将煅烧成的块状生石灰经过不同的加工，还可得到石灰的另外三种产品：

1）、生石灰粉

2）、消石灰粉

3）、石灰膏2023/8/2111在煅烧过程中，质量损失44%，体积损失10～15%，2023/8/2112水化过程中体积增大1～2.5倍，迅速放出大量热2.2.2石灰的水化与硬化1、生石灰的熟化生石灰+水熟石灰工程上使用的石灰大都是熟石灰，有时需要使用石灰膏，有时使用熟石灰粉。2023/7/31112水化过程中体积增大1～2.52.2.2023/8/2113熟化为石灰膏：将生石灰放入水中，注意水要过量池中透明液体为氢氧化钙饱和溶液，下部沉淀即为熟石灰生石灰要在水中放置两周以上，此过程即为“陈伏”。在这段时间里生石灰会完全和水反应，不会因含有过火石灰造成熟化推迟而导致墙面鼓泡的现象。2023/7/31113熟化为石灰膏：将生石灰放入水池中透明2023/8/2114将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉（消石灰粉）。熟化为熟石灰粉（水要适量）：

生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。

由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂。2023/7/31114将生石灰块淋水，使石灰充分熟化，又熟2023/8/2115包含结晶、碳化两个过程2、石灰的硬化结晶：石灰浆体在干燥过程中，游离水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。碳化：2023/7/31115包含结晶、碳化两个过程2、石灰的硬化2023/8/2116

结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。原因

空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。2023/7/31116结晶和碳化两个过程同时进行，2023/8/2117a、可塑性好和保水性好b、水化时水化热大，体积增大c、吸湿性好d、凝结硬化慢Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜2.2.3石灰的性质1.石灰的特性生石灰可以用来做干燥剂2023/7/31117a、可塑性好和保水性好Ca(OH)22023/8/2118石灰硬化收缩产生的裂缝石灰砂浆墙面因受潮而脱落e、强度低f

、体积收缩大g、耐水性差2023/7/31118石灰硬化收缩产生的裂缝石灰砂浆墙面因2023/8/21192、石灰的技术要求见表2－2、2－3（P15）见表2－4（P15）2023/7/311192、石灰的技术要求见表2－2、2－32023/8/21202.2.4石灰的应用1、常用建筑石灰的品种2023/7/311202.2.4石灰的应用2023/8/2121石灰岩生石灰块熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧加适量水熟化磨细加过量水进行陈伏加水稀释多用来拌制灰土和三合土使用时可以不进行陈伏用来拌制砌筑砂浆或抹面砂浆粉刷墙壁2023/7/31121石灰岩生石灰块熟石灰粉生石灰粉石灰膏2023/8/21222.石灰的应用三合土用作铺筑步道砖的垫层三合土桩灰土桩

配制石灰砂浆、石灰乳配制石灰土、三合土生产碳化石灰板加固含水的软土地基2023/7/311222.石灰的应用三合土用作铺筑步道砖的2023/8/21233、石灰的储存1.防潮、防水;2.不宜久存;3.防火,注意安全.2023/7/311233、石灰的储存1.防潮、防水;2023/8/2124（2）过火石灰膨胀裂纹（1）石灰网状收缩裂纹原因：（1）石灰在凝结硬化过程中产生较大收缩而引起的。可以通过增加砂用量、润湿墙体基层、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善。（2）石灰中含有过火石灰。在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸气继续熟化，体积膨胀，从而出现上述现象。2023/7/31124（2）过火石灰膨胀裂纹（1）石灰网状2023/8/21252.3

水玻璃2023/7/311252.3水玻璃2023/8/2126水玻璃:俗称泡花碱,是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶于水的一种硅酸盐物质.碱金属氧化物水玻璃模数2023/7/31126水玻璃:俗称泡花碱,是由不同比例的碱2023/8/21272023/7/311272.3.1水玻璃的生产2023/8/2128

生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种。湿法生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生成液体水玻璃。干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在熔炉中于1300～1400˚C温度下熔化，按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：其中，氧化硅与氧化钠的分子比ｎ为水玻璃的模数，一般在1.5～3.5，模数越大，其水溶性越差。2.3.1水玻璃的生产2023/7/31128生2023/8/21292.3.2水玻璃的硬化因上述过程反应慢,常需加入促硬剂氟硅酸钠,适宜掺量为12%～15%.

液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化：2023/7/311292.3.2水玻璃的硬化因上述过程2023/8/21302.3.3水玻璃的性质1.粘结力强;2.耐酸能力强;3.耐热性能好；4.耐碱性和耐水性差。2023/7/311302.3.3水玻璃的性质1.粘结力2023/8/21312.3.4水玻璃的应用1.配制耐酸砂浆和混凝土;2.配制耐热砂浆和混凝土;3.涂刷于材料表面，提高抗风化能力;4.加固地基;5.修补裂缝、堵漏；6.配制速凝防水剂2023/7/311312.3.4水玻璃的应用1.配制耐镁质胶凝材料菱苦土，又称镁质胶凝材料，是以天然菱镁矿（MgCO3）为主要原料，经700~850°C煅烧后再经磨细而得的以氧化镁（MgO）为主要成分的气硬性胶凝材料。

MgCO3

700~850°C

MgO+CO22023/8/2132镁质胶凝材料菱苦土，又称镁质胶凝材料，是以天然菱镁矿（MgC菱苦土的应用1.菱苦土能与植物纤维及矿物纤维很好的结合，因此可与刨花、木丝等复合成刨花板、木丝板等，作内、隔墙、天花板等用。

2.与木屑、颜料等配制成的板材，称为菱苦土地板，具有保温、防火、防爆及一定的弹性。

3.掺入一定的泡沫，可制成泡沫菱苦土，是一种多孔轻质的保温材料。2023/8/2133菱苦土的应用1.菱苦土能与植物纤维及矿物纤维很好的结合思考：1.某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面,数月后,墙面上出现了许多不规则的网状裂纹,同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹,试分析上述现象产生的原因.2023/8/2134思考：1.某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面,2023/8/2135解：

石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。

墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。2023/7/31135解：

石灰砂浆抹面的墙面上出2.既然石灰不耐水,为什么由它配制成的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位?2023/8/21362.既然石灰不耐水,为什么由它配制成的灰土或三合土却2023/8/2137解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。2023/7/31137解：2023/8/21383.建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？

2023/7/311383.建筑石膏及其制品为什么2023/8/2139解：

建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：

（1）

石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；

（2）

硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。

2023/7/31139解：

建筑石膏及其制品适用于2023/8/2140

（3）

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。

（4）

建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。

在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用。

2023/7/31140（3）

硬化后石膏的主要成分2023/8/21414.水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响？2023/7/311414.水玻璃的化学组成是什么2023/8/2142解：

通常使用的水玻璃都是Na2O·nSiO2的水溶液，即液体水玻璃。一般而言，水玻璃的模数n越大时，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干缩越大，硬化后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性越好。其主要原因是硬化时析出的硅酸凝胶ｎSiO2·mH2O较多。

水玻璃的模数n为氧化硅和氧化钠的分子比。同一模数的水玻璃，密度越大，则其有效成分Na2O·nSiO2的含量越多，硬化时析出的硅酸凝胶也多，粘结力愈强。然而如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。2023/7/31142解：

通常使用的水玻璃都是Na2O作业1.简述气硬性胶凝材料的特点及使用环境.2.石膏制品有哪些特点?建筑石膏可用于哪些方面?3.什么是欠火石灰和过火石灰?各有何特点?施工过程中如何防止其危害?4.何谓陈伏,石灰在使用前为什么要进行陈伏?2023/8/2143作业1.简述气硬性胶凝材料的特点及使用环境.20232023/8/2144第3章水泥2023/7/31144第3章水泥

1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）获得英国第5022号“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人。

强生确定了水泥制造的两个基本条件：第一是烧窑的温度必须高到足以使烧块含一定量玻璃体并呈墨绿色；第二是原料比例必须正确而固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”质量，解决了阿普斯丁无法解决的质量不稳定问题。从此，现代水泥生产的基本参数已被发现。1824年，英国石匠阿斯浦丁偶然发现粘土+石灰+水——人造石（波特兰水泥）特点：强度高、耐久性好、防水、防火。

1824年10月21日，英国利兹（Leeds）城的水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂石等材料胶结成具有一定强度的整体。（水泥是水硬性胶凝材料。）水泥

硅酸盐水泥铝酸盐水泥系列硫铝酸盐水泥铁铝酸盐水泥硅酸盐水泥系列——是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，经共同磨细而成。我是建筑业的粮食！水泥：是一种多组分的人造矿物粉料，它与水拌和后成为塑性胶体，

硅酸盐水泥（0~5%）普通水泥（6%~15%）矿渣水泥（20～70%）火山灰水泥（20～50%）粉煤灰水泥（20～40%）复合水泥（15～50%）专用水泥——专门用于某些工程的水泥,如道路水泥、中低热水泥、砌筑水泥等。特性水泥——某种性能较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、高铝水泥、彩色水泥、膨胀水泥等。水泥系列通用水泥下述百分含量为混合材料的掺量

按水泥的用途分类

在土木建筑工程中大量使用的水泥

按水泥的用途分类

类别

简称混合材掺量（%）通用水泥

硅酸盐水泥0～5

普通硅酸盐水泥

普通水泥6～15

矿渣硅酸盐水泥

矿渣水泥20～70火山灰质硅酸盐泥

火山灰水泥20～50粉煤灰硅酸盐水泥

粉煤灰水泥20～40

复合硅酸盐水泥

复合水泥15～50

专用水泥

专门用于某些工程的水泥特性水泥

某种性能较突出的水泥按水泥的用途分类类别彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥[国外通称的波特兰水泥（Portlandcement）]。2.类型及代号硅酸盐水泥Ⅰ型硅酸盐水泥：不掺混合材料的，代号P·Ⅰ。

Ⅱ型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5%

的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P·Ⅱ。硅酸盐水泥的定义、类型及代号硅酸盐水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R

六个强度等级（R代表早强型水泥）第一节硅酸盐水泥1.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣、生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。熟料煅烧：将生料在水泥窑内经1450℃高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。水泥粉磨：将熟料加适量石膏和0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成

生产工艺概述硅酸盐水泥的生产及主要矿物组成1.原料

（1）石灰质原料：主要提供CaO。采用石灰岩、凝灰岩和贝壳等。（2）粘土质原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黄土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。主要原料（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用。如：铁矿粉的铁质原料补充氧化铁的含量。砂岩的硅质原料增加二氧化硅的成分等。硅酸盐水泥的生产1.原料主要原料（3）校正原料（辅助原料）：为满足成分要求用两磨一烧：制备生料（一磨）

煅烧熟料（一烧）粉磨水泥（二磨）2.生产过程石灰石粘土按比例混合—生料进窑————熟料辅助原料

煅烧磨细磨细石膏1450℃水泥成品两磨一烧：2.生产过程石灰石煅烧磨细磨细石膏1450℃水泥成3.生料

CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%

生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷却

3.生料生料在窑内经历：干燥——预热——分解——烧成——冷硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉磨煅烧粉磨

原料采掘原料磨细原料混合反应物＋产物＋中间产物预热器＋回转窑产物熟料冷却熟料储存硅酸盐水泥熟料制造工艺流程硅质钙质1450℃调节石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥土木工程材料课件(复习材料)(版)φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工艺

φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工艺熟料煅烧工艺

五级旋风预热器CDC窑外分解系统电收尘器熟料煅烧工艺五级旋风预热器CDC电收尘器φ3.3×50m旋转窑φ3.3×50m旋转窑水泥粉磨及包装

φ3.8×13m水泥磨水泥粉磨及包装φ3.8×13m水泥磨水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥皮带输送机八嘴回转式微机包装机水泥库水泥库组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37

熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

次要成分游离氧化钙CaO

游离氧化镁MgO

含碱矿物及玻璃体

硅酸盐水泥熟料的矿物组成1.主要成分：主要由四种矿物化学组成组成矿物名称分子式简称含量（%）硅酸盐硅酸三硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量组成矿物名称分子式简称水泥中的含量（%）普通水泥低热水泥早强水泥超早强水泥耐硫酸盐水泥硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S5241656857硅酸二钙2CaO·SiO2C2S24341023熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A96892铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF969813次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO含碱矿物及玻璃体

硅酸盐水泥熟料的矿物组成及在水泥中的相对含量水泥中的含量（%2.其它成分:

游离CaO（＜=5%）

、MgO（＜=5%）及SO3（1%-2%）

，其含量过高将造成水泥安定性不良。

碱矿物及玻璃体等，其中的Na2O和K2O含量较高时，遇到活性骨料时，易产生碱——骨料反应，影响混凝土的质量。3.石膏辅助作用—主要是缓凝作用，含量：2%~5%。

硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）硅酸盐水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥浆凝结硬化流动性水化水泥和水拌合——表面的熟料矿物立刻与水发生化学反应——各组分开始逐渐溶解——放出一定热量——固相体积也逐渐增加。其反应式如下：2.其它成分:游离CaO（＜=5%）、MgO（＜=2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

铝酸三钙水化铝酸钙4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

铁铝酸四钙水化铁酸一钙3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化铝酸钙石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫铝酸钙或单硫型水化硫铝酸钙2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：

水化硅酸钙70%（凝胶）氢氧化钙

20%（晶体）水化铝酸钙（晶体）水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7%是水泥石形成强度的最主要化合物水化反应为放热反应，其放出的热量称为水化热。其水化热大，放热的周期也较长，但大部分（50%以上）热量是在3天以内。特别是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。主要水化产物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸钙（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程分为：早、中、晚三个时期1.水化早期，初始反应期（凝胶膜的生成期）（诱导期）

20℃，3h（二）硅酸盐水泥的凝结硬化过程3.水化后期，硬化更长时间水化反应减慢——水化产物填充由水占据的空间——晶体相互搭接——整体——水泥石——硬化硬化：浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体——水泥石2.水化中期，凝结

20~30h，30%的水泥已经水化——包裹膜——增厚凝结：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程。3.水化后期，硬化2.水化中期，凝结水泥