《土木工程材料》 课件全套 柯龙 第1-14章 绪论、土木工程材料的基本性质-土木工程材料试验

绪论第一章目录01土木工程与土木工程材料02土木工程材料的分类03土木工程材料的发展04土木工程材料的技术标准学习目标的速度入文字1.了解土木工程材料的分类2.了解土木工程材料的发展3.了解土木工程材料的标准案例引入的速度入文字在卫星云图上能够清晰地看到万里长城这条东方巨龙，因此被称为世界第8大奇迹，不光因为它的长度和高度，最重要的是它被认为是人类不可能完成的工程，但在中国古人的手中完成了。长城包含了古代历史上所有的建筑智慧，但更多的是血与火、情与泪的交织，今天的人们只有真正登上长城，用手触摸每一块方方正正的巨石，仿佛立刻就回到了2000年前，感受历史的温度。案例引入的速度入文字思考：1、万里长城作为中国古代最具代表性的建筑之一并保存至今，它所采用的主要建筑材料有哪些？01土木工程与土木工程材料的速度入文字土木工程既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水工程以及防护工程等。土木工程的指代非常宽泛，而土木工程材料的指代同样非常宽泛，泛指用于土木工程建设的各类材料及制品。土木工程与土木工程材料的速度入文字土木工程材料品种繁多，性能各异。在土木工程建造过程中，能够根据工程所处环境和功能要求等条件，正确合理地选用土木工程材料，对于节约材料、降低工程造价（材料费占30~70%）、保障工程质量等具有非常重要的意义。土木工程与土木工程材料02土木工程材料的分类的速度入文字土木工程材料种类繁多，其分类方法也多种多样。按照土木工程材料的使用功能和用途，可以分为以下三种：土木工程材料的分类结构材料装饰材料功能材料详见表1-1(表1-1请见本书第2页)的速度入文字按照土木工程材料使用部位不同，可以分为:土木工程材料的分类土木工程材料屋面材料墙体材料详见表1-1(表1-1请见本书第2页)的速度入文字按照土木工程材料的化学成分来分类，土木工程材料可以分为：土木工程材料的分类有机材料复合材料无机材料详见表1-1(表1-1请见本书第2页)的速度入文字一般来说，优良的土木工程材料必须具备足够的强度,能够安全地承受设计荷载；自身的重量(表观密度)以轻为宜，以减少下部结构和地基的负荷；具有与使用环境相适应的耐久性，以便减少维修费用；用于装饰的材料，应能美化房屋并能产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，如：屋面材料要能隔热、防水，楼板和内墙材料要能隔声等。除此之外，土木工程材料在生产过程中还应尽可能保证低能耗、低物耗及环境友好。土木工程材料的分类03土木工程材料的发展的速度入文字作为传统的土木工程材料，木材、石灰、水泥、沥青、混凝土、砌筑材料、钢筋混凝土等构筑了工业和民用建筑的基础。随着材料科学与工程学的形成发展，土木工程材料性能和质量不断改善，品种不断增加。一些具有特殊功能的新型土木工程材料，如绝热材料、吸声隔声材料、各种装饰材料、耐热防火材料、防水抗渗材料以及耐磨、耐腐蚀、防爆和防辐射材料等应运而生。土木工程材料从强调经济性和适用性，开始向强调“可再生、绿色化”发展。土木工程材料的发展的速度入文字建筑材料的绿色发展融合了绿色建材、清洁生产、循环经济和低碳排放等诸多领域的先进理念，这也对土木工程材料的发展提出了更高的要求。具体表现为以下几方面：土木工程材料的发展高性能化智能化工业化节能化、绿色化复合化、多功能化的速度入文字将研制轻质、高强、高耐久性、高抗震性、高保温性、高吸声性、优异装饰性及优异防水性的材料，实现结构―功能一体化。这对提高建筑物的安全性、适用性、艺术性、经济性及使用寿命等有着非常重要的作用。例如，现今钢筋混凝土结构材料自重大（每立方米重约2500kg)，限制了建筑物向高层、大跨度方向进一步发展。通过减轻材料自重，及尽量减轻结构物自重，可提高经济效益。目前，世界各国都在大力发展高强混凝土、加气混凝土、轻骨料混凝土、空心砖、石膏板等材料，以适应土木工程发展的需要。土木工程材料的发展(1)高性能化的速度入文字所谓智能化材料，是指材料本身具有自感知、自调节、自清洁、自修复，实现构筑物自我监控的功能，以及可重复利用性。土木工程材料向智能化方向发展，是人类社会向智能化发展过程中降低成本的需要。土木工程材料的发展（2)智能化的速度入文字利用复合技术生产多功能材料、特殊性能材料及高性能材料，这对提高建筑物的使用功能、经济性及加快施工速度等有着十分重要的作用。土木工程材料的发展(3)复合化、多功能化(4)工业化工业化生产主要是指应用先进施工技术，改造或淘汰陈旧设备，采用工业化生产技术，使产品规范化、系列化。的速度入文字由于材料在土木工程中消耗量很大，而以往材料生产大多利用天然资源，因此现今可利用的自然资源、能源已非常有限。绿色建材就是从可持续发展角度出发，尽可能少用天然资源，充分利用再生资源，大量使用工业或城市固体废弃物，采用低能耗，无污染的生产技术，生产和开发能够降解有害气体、抑菌与杀菌，对人体健康和环境无害并且可循环再生利用的新型材料。土木工程材料的发展(5)节能化、绿色化04土木工程材料的技术标准的速度入文字技术标准是评价土木工程材料质量的依据。目前，我国绝大多数土木工程材料都制定有产品技术标准，这些标准通常包括产品分类、规格、技术要求、检验指标和方法、产品验收以及储运等方面的内容。土木工程材料的技术标准的速度入文字土木工程材料的技术标准分为四大类:土木工程材料的技术标准添加标题行业标准国家标准地方标准企业标准的速度入文字这些标准分别由相应的标准化管理部门批准并发布，各类标准代号参见表1-2，代号中带字母“T”的属于推荐性标准。国家标准和行业标准属于全国通用标准，地方标准适用于发布该标准的省、直辖市或自治区，而企业标准仅适用于企业内部。(表1-2请见本书第4页)土木工程材料的技术标准的速度入文字标准的表示方法由产品(或技术)名称、部门代号、编号和批准年份组成。例如《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2011)，前面为技术名称，部门代号为JCJ，编号为55，批准年份为2011。伴随着“一带一路”倡议的实施，我国承建的国际工程会越来越多，很多工程在设计和建造过程中会参考国际标准或其他国家的标准，如国际标准(代号ISO)，美国国家标准(代号ANSI)，美国材料与试验学会标准(代号ASTM)，欧盟标准(代号EN)，英国标准(代号BS)，等等。土木工程材料的技术标准的速度入文字像素大楼—澳洲绿色之星建筑像素大楼占地250㎡，建筑面积约1000㎡，旨在为开发团队和销售人员提供一座六星级绿色标准、碳中和的建筑，并为未来该地段的开发建设和销售提供展示区域和绿色景观空间。“碳中和”的说法最早起源于英国，意味着在一年中建筑产生的能量能够自给自足，并且将剩余的能量回馈电网以平衡建造过程中产生的碳排放。知识拓展的速度入文字像素大楼的屋顶是澳大利亚第一个节水型花园，超过75%的建筑屋顶面积由维多利亚草地原生物种所覆盖。该物种由墨尔本大学专家基于维多利亚土植被资源挑选而得，代表着墨尔本居住区的优势物种。该屋顶草原植被增加了墨尔本地区生态多样性，将吸引当地一度盛行的野生动物（尤其是昆虫、鸟类和蝴蝶）在此繁衍，同时起到过滤雨水并对建筑起到隔热保温的作用。知识拓展1、绿色屋顶的速度入文字像素大楼具有先进的水循环利用系统，其设计目标是，如果墨尔本维持在10年（1999～2009年）降雨量的平均值水平，像素大楼可实现水资源的自我供给。从可收集雨水的原生态绿色屋顶到建筑外立面的种植阳台，像素大楼绝非仅仅汇集了可持续设计的概念，而是一座共生系统整体覆盖的实验室，其中包括最显而易见的元素——像素表皮。在澳大利亚，像素大楼将首次采用独特的芦苇基系统对灰水进行回收利用，该系统同时也可作为窗户遮阳。由于主要供给水源为回收雨水，在建筑中仅需利用极少量的饮用水。滴落到像素大楼的每一滴雨水都能得到充分运用。知识拓展2、水循环利用系统的速度入文字像素大楼独具一格、五彩斑斓的“像素”表皮让人过目不忘，它们是由种植植被、遮阳百叶、双层玻璃幕墙以及太阳能遮阳共同组成的综合系统。505工作室研发的该系统构造复杂但形象简洁，可根据建筑功能、ESD需求和材料的不同，使立面肌理在人的尺度下呈现不同的视觉感受，并具有流动感和一致性。“像素”可在过滤阳光的同时为室内提供自然采光，会重复利用3次。知识拓展3、建筑表皮的速度入文字这些彩色的翼片是固定在表皮上的（不能旋转），具有3个功能：首先赋予建筑独特的视觉效果；其次，作为遮阳百叶系统在夏天起遮阳作用，减少空调系统的负荷；第三是照明调节，经过设计的叶片可以100%地允许自然光进入办公区域，同时避免眩光的影响。因此室内光线非常温和，主要窗户上不需设置遮阳百叶，各区域均可使用笔记本电脑。知识拓展3、建筑表皮图1-2像素大楼1.国家标准的代号是()A.DB

B.GB

C.JT

D.JC2.下列哪种材料属于有机材料？()A.天然石材

B.石墨

C.木材

D.普通玻璃3.材料按其化学组成可以分为哪几种?()A.无机材料、有机材料B.金属材料、非金属材料C.植物质材料、高分子材料、新青材料、金属材料D.无机材料、有机材料、复合材料本章习题一、选择题4.某栋普通楼房建筑造价1000万元，据此估计建筑材料费用大约为下列哪一项?()A.250万元B.100万元C.450万元D.800万元本章习题一、选择题二、填空题1.在我国，技术标准分为4级：_____、_____、_____、______。2.石灰、石膏属于______材料。本章习题三、简答题的速度入文字1.土木工程材料有哪些种类？哪些标准？2.结合自己专业，谈一谈土木工程材料未来发展趋势。感/谢/观/看THANKYOUFORWATCHING土木工程材料的基本性质第二章目录01材料的组成与结构02材料的基本性质03材料的力学性质04材料的耐久性学习目标的速度入文字1.了解材料的物理性质，力学性质的相关概念，表示方法及影响因素。2.了解土木工程材料的密度，与水有关的性质，强度，弹性，黏性与塑性。3.了解对砂石的表观密度，堆积密度，吸水率和含水率进行检测。案例引入的速度入文字土木工程涉及范围极为广泛，在土木工程建造过程中，如何选择适宜的土木工程材料，不仅需要考虑工程性质，使用环境和结构部位，还要考虑耐久性和成本等诸多因素。因此，认识和熟悉土木工程材料，首先应了解土木工程材料的基本性质，如结构材料的力学性质和耐久性，以及围护材料的防水防潮.隔声吸声和保温隔热等功能。案例引入的速度入文字熟悉土木工程材料的基本性质，不仅有利于更好地理解胶凝材料，混凝土，墙体材料，金属和高分子材料等诸多材料的性能特点，也有利于更好地将土木工程材料教材中的诸多知识点融会贯通，如结构材料必须具备良好的力学性质；墙体材料应具备良好的保温隔热性能，隔声吸声性能；屋面材料应具备良好的抗渗防水性能；地面材料应具备良好的耐磨损性能等等，从而更容易掌握土木工程材料繁杂的知识点。01材料的组成与结构的速度入文字材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。它不仅影响材料的化学稳定性，而且也是决定材料物理及力学性质的重要因素。2.1.1材料的组成化学组成矿物组成相组成的速度入文字化学组成指构成材料的基本化合物或化学元素的种类和数量。当材料与外界自然环境及各类物质相接触时，它们之间必然要按照化学变化规律发生作用，如木材的腐蚀.钢材的锈蚀等材料有关这方面的性质都是由材料的化学组成决定的。2.1.1材料的组成1.化学组成2.1.1材料的组成的速度入文字无机非金属材料中具有特定的晶体结构和特定的物理力学性能的组织结构称为矿物。矿物组成指构成材料的矿物种类和数量。材料中的天然石材.无机胶凝材料等，其矿物组成是决定材料性质的主要因素。例如，硅酸盐类的水泥主要由硅酸钙.铝酸钙等熟料矿物组成，决定了水泥易水化成碱性凝胶体具有凝结硬化的性能，同时当水泥所含的熟料矿物不同或含量不同时又可形成各种不同性质的水泥。2.矿物组成的速度入文字材料中具有相同物理.化学性质的均匀部分称为相。凡由两相或两相以上物质组成的材料称为复合材料。土木工程材料大多数是多相固体，可看作复合材料。例如，混凝土可认为是骨料颗粒（骨料相）分散在水泥浆基体（基相）中所组成的两相复合材料。两相之间称为界面，即“界面相”，影响这类材料的主要因素是原材料的品质及配合比例。由胶凝材料.粗骨料.细骨料.水及其他外加剂或掺合料组成的。2.1.1材料的组成3.相组成2.1.1材料的组成的速度入文字复合材料的性质与其构成材料的相组成和界面特性有密切关系。所谓界面是指多相材料中相与相之间的分界面。在实际材料中，界面是一个各种性能尤其是强度性能较薄弱的区域，它的成分和结构与相内的部分是不一样的，可作为“相界面”来处理。因此，对于土木工程材料，可通过改变和控制其相组成和界面特性来改善和提高材料的。3.相组成的速度入文字材料的结构和构造是决定材料性质的重要因素。材料的结构可分为:2.1.2材料的结构细观结构微观结构宏观结构的速度入文字宏观结构是指用肉眼或放大镜就可分辨的毫米级组织。有以下四个分类：2.1.2材料的结构1.宏观结构致密结构多孔材料纤维结构层状结构的速度入文字具有致密结构的材料可以看作为无孔隙的材料，如钢材.玻璃.塑料.致密天然石材等，这类材料强度和硬度高.吸水性小.抗冻性和抗渗性好。2.1.2材料的结构1.宏观结构(1）致密结构多孔材料是指材料内部有分布较均匀的孔隙，孔隙率高。例如，加气混凝土.泡沫塑料.烧土制品.石膏制品等。这类材料质量轻.保温隔热.吸声隔声性能好。(2）多孔材料2.1.2材料的结构1.宏观结构的速度入文字材料内部质点排列具有方向性，其平行纤维方向.垂直纤维方向的强度和导热性等性质具有明显的方向性，即各向异性，如木材.石棉.玻璃纤维.钢纤维混凝土等。（3）纤维结构天然形成或用人工黏结等方法将材料叠合而成层状的材料结构，如胶合板.纸面石膏板.蜂窝夹心板.各种节能复合墙板等。这类结构能提高材料的强度.硬度.保温及装饰等性能，扩大材料使用范围。（4）层状结构的速度入文字细观结构是指用光学显微镜能观察到的微米组织，如分析金属材料的金相组织，观察木材的木纤维、导管、髓线、树脂道等组织，以及观察混凝土内的微裂缝等。材料内部各种组织的性质各不相同，这些组织的特征.数量.分布及界面之间的结合情况等，都对材料性质有重要的影响。2.1.2材料的结构2.细观结构（亚微观结构）的速度入文字微观结构是材料的极小尺度结构，定义为材料制备表面的结构，如放大25倍以上的光学显微镜所显示的。材料（如金属、聚合物、陶瓷或复合材料）的微观结构可以强烈影响物理性能，如强度.韧性.延展性.硬度.耐腐蚀性.高/低温行为或耐磨性。这些特性反过来决定了这些材料在工业实践中的应用。2.1.2材料的结构3.微观结构的速度入文字材料在微观结构层次上可分为晶体、玻璃体、胶体。2.1.2材料的结构3.微观结构晶体胶体玻璃体2.1.2材料的结构3.微观结构的速度入文字晶体是质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的。晶体具有特定的几何外形，各向异性，固定的熔点和化学稳定性等特点。根据组成晶体的质点及化学键的不同可分为：(1）原子晶体:中性原子以共价键结合而成的晶体。其强度.硬度.熔点均较高，而密度小，如石英等。(2）离子晶体:正负离子以离子键结合而成的晶体。其强度.硬度.熔点也较高，密度中等，不耐水，如石膏等。1）晶体的速度入文字(3）分子晶体:以分子间的范德华力即分子键结合而成的晶体。其强度.硬度.熔点较低.密度小，如有机化合物等。(4）金属晶体:以金属阳离子为晶格，由自由电子与金属阳离子间金属键结合而成的晶体。其强度.硬度变化大，密度大，如钢材等。2.1.2材料的结构3.微观结构1）晶体2.1.2材料的结构3.微观结构的速度入文字晶体材料在外力作用下具有弹性变形的特点，但因质点的密集程度不同而具有许多滑移面，当外力达到一定限度时，则易沿着滑移面产生塑性变形。1）晶体的速度入文字晶体内质点的相对密集程度，质点间的结合力和晶粒的大小，对晶体材料的性质有着重要的影响。以碳素钢材为例，因为晶体内的质点相对密集程度高，质点间又以金属键联结，其结合力强，所以钢材具有较高的强度，较大的塑性变形能力。若再经热处理使晶粒更细小、均匀，则钢材的强度还可以提高。又因为其晶格间隙中存在有自由运动的电子，所以使钢材具有良好的导电性和导热性。2.1.2材料的结构3.微观结构2.1.2材料的结构3.微观结构的速度入文字具有一定的化学成分的熔融物质，经急冷，使质点来不及按一定的规则排列，便凝固成固体，即得玻璃体。玻璃体的特点：无一定的几何外形，无熔点而只有软化现象，各向同性，化学性质不稳定等，如水淬粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等均属玻璃体。在一定的条件下，具有较大的化学潜能，因此，大量用做硅酸盐水泥的掺合料，改善其性能。2）玻璃体的速度入文字物质以极微小的质点（粒径为1～100μm）分散在连续相介质中形成的分散体系称为胶体。胶体的总表面积很大，因而表面能很大，有很强的吸附力，所以具有较强的黏结力。胶体由于脱水作用或质点的凝聚而形成凝胶，凝胶具有固体的性质，在长期应力下，又具有黏性液体流动的性质，如水泥水化物中的凝胶体。2.1.2材料的结构3.微观结构3）胶体2.1.3材料的构造的速度入文字材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。构造概念与结构概念相比，更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。例如，节能墙板就是具有不同性质的材料经特定组合搭配而成的一种复合材料，使其具有良好的保温隔热、吸声隔声、防火抗震等性能。的速度入文字按孔隙的大小,可将材料的孔隙分为微小孔隙、细小孔隙（毛细孔）、粗大孔隙等。对于无机非金属材料,孔径小于20nm的微小孔隙,水或有害气体难以侵入,可视为无害孔。按孔隙形状可将材料的孔隙分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。片状孔隙、管状孔隙、带尖角的孔隙对材料性质的影响较大。按常压下水能否进入到孔隙中,将常压水可以进入的孔隙称为开口孔隙,而将常压水不能进入的孔隙称为闭口孔隙。另外,开口孔中有些孔不仅与外界相通,而且彼此贯通,称为连通孔。开口孔隙对材料性质的影响较闭口孔隙大,往往使材料的大多数性质降低（吸声性除外）。2.1.4材料的孔隙1.孔隙的分类的速度入文字孔隙特征是指材料内部孔隙的大小、形状、分布、连通与否等构造上的特征,对材料的物理、力学性质均有显著影响。一般情况下,材料的孔隙率越大,则材料的表观密度、堆积密度、强度均越小,耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其他耐久性越差,而保温性、吸声性、吸水性与吸湿性等越强。2.1.4材料的孔隙2.孔隙特征对材料性质的影响02材料的基本性质的速度入文字体积是物体所占有的空间尺寸大小，其度量单位通常以cm3或m3表示。依据不同的结构状态，材料的体积可以采用不同的参数来表示。材料在绝对致密状态下的体积，或材料内不包括孔隙时的体积，并以Ｖ表示。自然状态下，除严格控制条件下生产的钢材、玻璃等少数材料可视为绝对密实状态，绝大多数材料并非绝对密实，其密实体积也难以直接测定。测定有孔隙材料的密度时，通常将材料磨成一定细度的粉末，干燥至恒重后用李氏瓶测定其体积。2.2.1材料的体积1）材料的密实体积的速度入文字整体材料（包括内部孔隙）的外观体积，并以V0表示。外形规则且表面平整材料的表观体积，可直接以尺度量后用体积公式计算求得；外形不规则材料（图2-1（a））的表观体积，常用排水法（或排油法）来测定。2.2.1材料的体积2）材料的表观体积的速度入文字颗粒材料堆积状态下的总体外观体积，并以V´0表示。颗粒材料的堆积体积中既包含颗粒内部的孔隙，也包含颗粒间的间隙体积（图2-1（b））。堆积体积可以通过测量其所占有容器的容积，或通过测量其规则堆积形状的几何尺寸计算求得。2.2.1材料的体积3）材料的堆积体积的速度入文字根据上述定义可知，材料的密实体积仅取决于其微观或细观结构，而与宏观结构无关；材料的表观体积则与其宏观组成结构有关；堆积体积不仅与材料内部的微观结构、细观结构、宏观结构有关，而且还与其颗粒间相互填充与接触的程度有关。2.2.1材料的体积的速度入文字密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算:2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度1.密度（2-1）

的速度入文字材料在绝对密实状态下的体积，指不包括材料孔隙在内的体积。钢材、玻璃等少数密实材料可根据外形尺寸求得体积，按上式求得密度。大多数有孔隙的材料，在测定材料的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测定其体积。材料磨得越细，测得的密度数值就越精确。砖、石等块状材料的密度即用此法测得。2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度1.密度的速度入文字表观密度是指材料单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）的质量，也称视密度。按下式计算：2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度2.表观密度（2-2）

的速度入文字多孔材料内部的孔隙包括开口孔隙和闭口孔隙。在测量表观密度时，可以直接采用排水法或水中称重法测出材料不含开口孔隙的体积，再按上式计算表观密度。2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度2.表观密度2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度的速度入文字体积密度是指材料在自然状态下单位体积（含材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重。按下式计算：3.体积密度

（2-3）

的速度入文字外形规则的材料，可直接按外形尺寸计算出体积，按上式求得表观密度。外形不规则的材料可加工成规则外形后求得体积。当材料孔隙内含有水分时，其质量和体积均有所变化，故测定体积密度时，须注明其含水情况。干体积密度指材料在烘干状态下的测定值。2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度3.体积密度的速度入文字堆积密度是指散粒或粉状材料（如砂、石子、水泥等）在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度4.堆积密度

（2-4）

2.2.2材料的密度、表观密度与堆积密度的速度入文字测定散粒材料的堆积密度时，按一定的方法将散粒材料装入一定的容器中，则堆积体积为容器的容积。在土木工程中，材料的密度、表观密度与堆积密度，经常用来计算材料的用量，构件的自重、配料、运输、堆放等。4.堆积密度的速度入文字材料体积内被固体物质充实的程度。按下式计算：2.2.3材料的密实度与孔隙率1.密实度（2-5）或（2-6）的速度入文字材料体积内，孔隙体积所占的比例按下式计算：2.2.3材料的密实度与孔隙率2.孔隙率（2-7）即D+P=1（或密实度+孔隙率=1）。2.2.3材料的密实度与孔隙率的速度入文字孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它对材料的物理、力学性质均有影响。材料内部孔隙的构造，可分为连通的与封闭的两种。连通孔隙不仅彼此贯通且与外界相通，而封闭孔隙则不仅彼此不连通且与外界相隔绝。孔隙按尺寸又分为极微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙。孔隙的大小及其分布特征对材料的性能影响较大。2.孔隙率

散粒材料堆积体积中，颗粒填充的程度。按下式计算：2.2.4材料的填充率与空隙率1.填充率（2-8）

或的速度入文字散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例。用下式计算:2.2.4材料的填充率与空隙率2.空隙率

（2-10）

2.2.4材料的填充率与空隙率的速度入文字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含砂率的依据。常用材料的密度、表观密度、堆积密度及孔隙率见表2-1。(表2-1请见本书第13页)2.空隙率的速度入文字【例1】某工地所用卵石材料的密度为2.65g/cm3;表观密度为2.61g/cm3堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率。【解】石子的孔隙率P为：2.2.4材料的填充率与空隙率2.空隙率

的速度入文字

2.2.4材料的填充率与空隙率2.空隙率

2.2.5材料与水有关的性质的速度入文字材料在使用过程中，经常与水接触，如雨水、雪水、地下水、生活用水、大气中的水汽等。不同的固体材料表面与水之间作用的情况不同，对材料性质的影响也不同，因此要研究材料与水接触后的有关性质。的速度入文字下面将用以下四种有关的性质来讲解：2.2.5材料与水有关的性质材料的吸水性与吸湿性材料的亲水性与憎水性材料的抗冻性与抗渗性材料的耐水性的速度入文字材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。具备这种性质的材料称为亲水性材料，例如砖、混凝土、木材等。2.2.5材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性1）亲水性材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。具备这种性质的材料称为憎水性材料，例如石蜡、沥青等。2）憎水性的速度入文字材料的亲水性与憎水性可用润湿角θ来说明。当材料与水接触时，在材料、水、空气三相的交点处，作沿水滴表面的切线，该切线与固体、液体接触面的夹角称为润湿角θ。θ越小，表明材料越易被水润湿。实验证明，当润湿角θ≦90°时，这种材料称为亲水性材料，如图2-2（a）所示；当润湿角θ>90°时，这种材料称为憎水性材料，如图2-2（b）所示。(图2-2见本书第14页)2.2.5材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性2）憎水性的速度入文字这一概念也可应用到其他液体对固体材料的浸润情况，相应地称为亲液性材料或憎液性材料。大多数土木工程材料（如砖、瓦、砂、石、木材、钢材、玻璃等）都属于亲水性材料，沥青、石蜡、某些油漆、塑料等属于憎水性材料。2.2.5材料与水有关的性质1.材料的亲水性与憎水性2）憎水性的速度入文字材料在水中通过毛细孔隙吸收并保持水分的性质用吸水率表示，即2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性1）吸水性

（2-7）式中：W——材料质量吸水率（%）；

m——材料干燥状态下的质量（g）；

m1-——材料吸水饱和状态下的质量（g）。的速度入文字吸水性也可以用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积占材料自然状态体积的百分率。材料吸水率的大小主要取决于材料孔隙的大小和特征。孔隙率越大，吸水性越强。但因封闭孔隙水分不易渗入，粗大孔隙水分不易保留，故有些材料尽管孔隙率大，但吸水率却较小。只有孔隙连通而微小的材料，其吸水率才较大。2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性1）吸水性的速度入文字材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力用含水率表示，即2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性2）吸湿性

(2-12）式中：W含——材料含水率（%）；

m含——材料含水时的质量（g）；

m——材料干燥状态下的质量（g）。的速度入文字材料的吸湿性作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收空气中的水分，又可向空气中释放水分。在一定的温度和湿度条件下，材料与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。木材的吸湿性特别明显，它能大量吸收水汽而增加质量、降低强度和改变尺寸。木门窗在潮湿环境往往不易开关，就是由于吸湿而引起的。保温材料吸收水分后将降低或丧失其性能，所以应特别注意采取有效的防护措施。2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性2）吸湿性

2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性

2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性

2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性

2.2.5材料与水有关的性质2.材料的吸水性与吸湿性

材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性,用软化系数表示,即2.2.5材料与水有关的性质3.材料的耐水性

（2-13）式中:KP——材料的软化系数；

fw

——材料在吸水饱和状态下的强度（MPa）；

f——材料在干燥状态下的强度（MPa）。

材料的软化系数在0~1的范围内。用于水中、潮湿环境中的重要结构材料,必须选用软化系数不低于0.85的材料；用于受潮湿较轻或次要结构的材料,则软化系数不宜小于0.70~0.85。通常软化系数大于0.85的材料称为耐水性材料。处于干燥环境的材料可以不考虑软化系数。花岗石长期浸泡在水中,强度下降3%,普通貓土砖和木材所受影响更为显著。根据建筑物所处的环境,软化系数成为选择材料的重要依据。2.2.5材料与水有关的性质3.材料的耐水性

【例2-3】某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174MPa、178MPa、165MPa,求该石材的软化系数,并判断该石材可否用于水下工程。【解】该石材的软化系数为2.2.5材料与水有关的性质3.材料的耐水性

该石材的由于软化系数为0.93,大于0.85,故该石材可用于水下工程

材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不被破坏,同时也不严重降低强度的性质称为抗冻性,用抗冻等级表示。冰冻的破坏作用是由材料孔隙内的水分结冰而引起的。水分结冰时体积约增大9%,从而对孔隙产生压力而使孔壁开裂。抗冻等级表示材料经过的冻融循环次数,其质量损失、强度下降均不超过规定值。2.2.5材料与水有关的性质4.材料的抗冻性与抗渗性1）抗冻性的速度入文字材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性,用渗透系数表示,即2.2.5材料与水有关的性质（2-14）4.材料的抗冻性与抗渗性2）抗渗性

式中:K——渗透系数（cm/h）；

Q——透水量（cm3）；

d——试件厚度（cm）；

A——透水面积（cm2）；

t——渗水时间（h）；

H-——静水压力水头（cm）。

渗透系数越小，则表示材料的抗渗性越好。对于防潮、防水材料（如沥青、油毡、沥青混凝土、瓦等），常用渗透系数表示其抗渗性。对于砂浆、混凝土等材料，常用抗渗等级表示其抗渗性，即2.2.5材料与水有关的性质4.材料的抗冻性与抗渗性

（2-15）式中：P——抗渗等级；

H——试件开始渗水时的水压力（MPa）。2）抗渗性

抗渗等级越高，则表示材料的抗渗性能越好。材料抗渗性的好坏与材料的孔隙率和孔隙特征有密切关系。孔隙率很低而且是封闭孔隙的材料具有较高的抗渗性能。对于地下建筑及水下构筑物，因为常受到压力水的作用，所以对材料的抗渗性有较高的要求。对于防水材料，则要求具有更高的抗渗性。材料抵抗其他液体渗透的性质也属于抗渗性。例如，对于储油罐，则要求材料具有良好的不渗油性。2.2.5材料与水有关的性质4.材料的抗冻性与抗渗性2）抗渗性

土木工程材料在满足强度和其他性能的基础上，还要考虑材料的热工性能，以保证室内温度在一定的温度范围内，为学习、生产和生活创造适宜的条件。材料与热有关的性质有以下四种：2.2.6材料与热有关的性质材料的导热性材料的热容量材料的耐燃性材料的耐火性的速度入文字材料传导热量的性质称为导热性，以导热系数表示，即2.2.6材料与热有关的性质（2-16）1.材料的导热性

式中：λ——导热系数（W/（m.K））；

Q——总传热量（J）；

a-——材料厚度（m）；

A——热传导面积（m2）；

t——热传导时间（h）；

T2

—T1——材料两面温度差（K）。

材料的导热系数越大，其传导的热量就越多。影响材料导热系数的主要因素有材料的物质构成、微观结构、孔隙构造、温度、湿度和热流方向等。（1）物质构成。金属材料的导热系数最大，无机非金属材料次之，有机材料的导热系数最小。（2）微观结。相同化学组成的材料，结晶结构的导热系数最大，微晶结构次之，玻璃体结构的导热系数最小。2.2.6材料与热有关的性质1.材料的导热性

(3）孔隙构造。由于固体物质的导热系数比空气的导热系数大得多，一般来说，材料的孔隙率越大，导热系数越小。在孔隙率相近的情况下，孔径越大，孔隙相通将使材料导热系数有所提高，这是由于孔内空气流通与对流的结果。对于纤维状材料，导热系数还与压实程度有关。当压实到某一表观密度时，其导热系数最小，该表观密度称为最佳表观密度；当小于最佳表观密度时，材料内空隙过大，由于空气对流作用，导热系数将有所提高。2.2.6材料与热有关的性质1.材料的导热性

（4）温度。温度材料的导热系数随温度升高而增大。因此，绝热材料在低温下的使用效果更佳。（5）湿度。由于固体导热最好，液体次之，气体最差，因此，材料受潮会使导热系数增大，若水分结冰，材料导热系数会进一步增大，因为冰的导热系数比水的导热系数更大。为了保证保温效果，绝热材料要特别注意防潮。（6）热流。对于木材等纤维状材料，热流方向与纤维排列方向垂直时材料的导热系数要小于平行时的导热系数。2.2.6材料与热有关的性质1.材料的导热性

材料受热（或冷却）时吸收（或放出）热量的性质称为材料的热容量，用比热容表示，即2.2.6材料与热有关的性质2.材料的热容量

式中：C——材料比热容（J/（g.K））；

Q——材料吸收或放出的热量（J）

m——材料的质量（g）；

T2-T1——材料受热或冷却前后温差（K）。（2-17）

比热容指质量为1g的材料，当温度升高（或降低）1K时所吸收（或释放）的热量。比热容与材料质量之积称为材料的热容量值，它表示材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。热容量值大的材料，其本身能吸入或储存较多的热量，对于保持室内温度有良好的作用，并减少能耗。材料中热容量最大的是水，其比热容C=4.19J/（g•K），因此蓄水的平屋顶能使室内冬暖夏凉。2.2.6材料与热有关的性质2.材料的热容量

建筑物失火时，材料能经受高温与火的作用不被破坏，强度不严重下降的性能，称为材料的耐燃性。根据耐燃性可将材料分为三大类：2.2.6材料与热有关的性质3.耐燃性

难燃烧类不燃烧类燃烧类

（1）不燃烧类：材料遇火遇高温不易起火，不阴燃，不碳化，如普通石材、混凝土、砖、石棉等。（2）难燃烧类：材料遇火遇高温不易起火、不阴燃或不碳化，只有在火源存在时能继续燃烧或阴燃，火焰熄灭后，即停止燃烧或阴燃，如沥青混凝土、经防火处理的木材等。（3）燃烧类：材料遇火遇高温即起火或阴燃，在火源移去后，能继续燃烧或阴燃，如木材、沥青等。2.2.6材料与热有关的性质3.耐燃性

材料在长期的高温作用下，保持不熔性并能工作的性能称为材料的耐火性，如砌筑窑炉、锅炉、烟道等的材料。按耐火性高低可将材料分为以下三类：2.2.6材料与热有关的性质4.耐火性耐火材料难熔材料易熔材料

（1）耐火材料：耐火度不低于1580节的材料，如耐火砖中的硅砖、钱砖、铝砖、铭砖等。（2）难熔材料：耐火度为1350~580节的材料，如难熔貓土砖、耐火混凝土等。（3）易熔材料：耐火度低于1350节的材料，如普通貓土砖等。2.2.6材料与热有关的性质4.耐火性

当声波传播到材料的表面时，一部分声波被反射，另一部分穿透材料，其余部分则传递给材料。对于含有大量连通孔隙的材料，传递给材料的声能在材料的孔隙中将引起空气分子与孔壁的摩擦和貓滞阻力，使相当一部分声能转化为热能而被材料吸收或消耗。2.2.7材料的吸声性能1.吸声性

隔声与吸声不同，不能简单地把吸声材料作为隔声材料使用。声波在建筑结构中的传播主要通过空气和固体来实现，因而隔声可分为隔空气声和隔固体声两种，两者隔声方法是不同的。隔声量R（又称传声损失）表示材料隔绝空气声的能力，是在标准隔声试验室内测出的，其单位为分贝（dB）。R越大，隔声效果越好。2.2.7材料的吸声性能2.隔声性

声能穿透材料和被材料消耗的性质称为材料的吸声性，评定材料的吸声性能好坏的主要指标称为吸声系数α，即2.2.7材料的吸声性能1.吸声性

（2-18）式中：Ea——穿透材料的声能；

Eτ——材料消耗的声能；

E0——入射到材料表面的全部声能；

E——被吸收的声能。吸声系数α值越大，表示材料吸声效果越好。03材料的力学性质

材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度。当材料承受外力作用时，内部就产生应力，外力逐渐增加，应力相应地加大，直到质点间作用力不能够再承受时，材料即被破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，如图2-3所示。（图2-3请见本书第20页）2.3.1材料的强度

材料的抗压、抗拉及抗剪强度按下式计算：2.3.1材料的强度1.材料的抗压、抗拉及抗剪强度

（2-19）式中：f——材料的强度（MPa）；

Fmax——破坏时最大荷载（N）；

A——受力截面面积（mm2）。

一般试验方法是将条形试件放在两支点上,中间作用一集中荷载,对于矩形截面试件,其抗弯强度按下式计算：2.3.1材料的强度2.材料抗弯强度（2-20）

式中：fm

——抗弯强度（MPa）；

Fmax——弯曲破坏时最大荷载（N）；

b,h——试件横截面的宽及高（mm）；

L——两支点间的距离（mm）。

另外的试验方法是在等跨度的试件三分点上作用两个相等的集中荷载,则抗弯强度按下式计算：2.3.1材料的强度（2-21）2.材料抗弯强度

式中：fm

——抗弯强度（MPa）；

Fmax——弯曲破坏时最大荷载（N）；

b,h——试件横截面的宽及高（mm）；

L——两支点间的距离（mm）。

材料的强度与组成、结构和构造有关。不同组成的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同组成的材料的强度也会因结构及构造的不同而有较大的差异。例如,石材、砖、混凝土等非匀质材料的抗压强度较高,而抗拉及抗折强度却很低,因此多用于房屋的墙体和基础等承压部位。例如,木材内部为纤维结构,顺纹方向的抗拉强度高于横纹方向的抗拉强度,可按顺纹方向用作梁、屋架等构件。例如,钢材为匀质的晶体材料,其抗拉、抗压强度都很高,适合用作承受各种外力的结构和构件。常用材料的强度值见表2-2。(表2-2请见本书第20页)2.3.1材料的强度2.材料抗弯强度

材料在外力作用下产生变形,当取消外力后,变形能完全消失的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形或瞬时变形。材料在外力作用下产生变形,当取消外力后,仍保持变形后的形状,并不产生裂缝的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形或永久变形。2.3.2材料的弹性与塑性

实际上,纯的弹性材料是没有的。有的材料在受力不大的情况下,表现为弹性变形,但受力超过一定限度后,则表现为塑性变形。钢材就属于这种类型的材料。有的材料在受力后,弹性变形及塑性变形同时产生,如图2-4所示。如果取消外力,则弹性变可以恢复,而其塑性变形则不能恢复。混凝土就属于这种类型的材料。2.3.2材料的弹性与塑性

外力作用于材料,当外力达到一定限度后,材料突然被破坏,而被破坏时无明显的塑性变形,这种性质称为材料的脆性。脆性材料的变形曲线如图2-5所示。因为脆性材料的抗压强度比抗拉强度往往要高很多倍,而达到破坏荷载时的变形值很小,所以承受冲击和震动荷载的能力很差。例如,混凝土、砖、石材、陶瓷、玻璃、铸铁等都属于脆性材料。2.3.3材料的脆性与韧性2.材料抗弯强度

材料在冲击、震动荷载作用下,能够吸收较大的能量,同时也能产生一定的变形而不被破坏的性质称为冲击韧性或韧性。因为韧性材料的变形值较大,而抗拉强度接近或高于抗压强度,所以它承受冲击和震动荷载的能力强。例如,材料中的低碳钢、低合金钢等属于韧性材料,可用于有冲击、震动荷载的厂房、铁路、桥梁等。2.3.3材料的脆性与韧性2.材料抗弯强度

硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。土木工程中为保持建筑物的使用性能和外观，常要求材料具有一定的硬度，如部分装饰材料、预应力钢筋混凝土锚具等。工程中用于表示材料硬度的指标有很多，对金属、木材等材料常以压入法检测其硬度，其方法分别有洛氏硬度（HR，它是以金刚石圆锥或圆球的压痕深度计算求得的硬度值）、布氏硬度（HB，它是以压痕直径计算求得的硬度值）等。2.3.4材料的硬度与耐磨性1.硬度

天然矿物材料的硬度常用摩氏硬度表示，它以两种矿物相互对刻的方法确定矿物的相对硬度，并非材料绝对硬度的等级。其硬度的对比标准分为十级，由软到硬依次分别为滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、正长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。磨光天然石材的硬度常用肖氏硬度计检测（用测得的撞销回跳的高度来表示）。2.3.4材料的硬度与耐磨性1.硬度

材料的耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性常以磨损率G表示，其计算公式为2.3.4材料的硬度与耐磨性2.耐磨性

（2-22）式中：G——材料的磨损率（g/cm2）；

m1—m2材料磨损前后的质量损失（g）；

A——材料试件受磨面积（cm2）。

材料的磨损率G值越低，表明该材料的耐磨性越好。一般硬度较高的材料，耐磨性也较好。土木工程中有些部位经常受到磨损的作用，如路面、地面等。选择这些部位的材料时，其耐磨性应满足工程的使用寿命要求。材料的硬度和耐磨性均与其内部结构、组成、孔隙率、孔特征、表面缺陷等有关。2.3.4材料的硬度与耐磨性2.耐磨性04材料的耐久性

材料在长期使用过程中，抵抗各种自然因素及有害介质的作用，保持其原有性能不变质和不被破坏的能力称为材料的耐久性。作用于材料的自然因素和有害介质可概括为以下几个方面：2.4材料的耐久性化学作用生物作用物理作用

（1）物理作用:物理作用指材料经干湿、冷热、冻融变化等，使材料体积发生收缩与膨胀，或产生内应力而开裂损坏。（2）化学作用

:化学作用指材料在大气和环境水中的酸碱盐等溶液的侵蚀下，逐渐发生质变而损坏。（3）生物作用

:生物作用指材料在昆虫或菌类等的侵害下，发生虫蛀、腐朽而损坏。2.4材料的耐久性

建筑材料中的砖、石、混凝土等矿物材料，大多数是由于物理作用而被破坏的。金属材料主要是因化学作用而被腐蚀的。木材、植物等天然材料，主要是因生物作用而被腐蚀的。2.4材料的耐久性

为了提高材料的耐久性，延长建筑的使用寿命和减少维修费用，可根据使用情况和材料特点采取相应的措施。例如：设法减轻大气或周围介质对材料的破坏作用（降低湿度、排除侵蚀性物质等）；提高材料本身对外界作用的抵抗性（提高材料的密度、采取防腐措施等），也可用其他材料保护主体材料免受破坏（覆面、抹灰、刷涂料等）。2.4材料的耐久性

现代工程对材料的耐久性的要求越来越高，提出耐久性指标的工程设计也越来越多。对材料的质量评定也应逐渐由强度指标发展为耐久性指标。未来工程设计中将用耐久性设计取代目前按强度进行的设计。研究耐久性具有明确的经济意义：节约材料、降低成本；减少维修费用；延长土木工程结构使用寿命。2.4材料的耐久性

随着现代科技的发展以及民众对居住环境要求的不断提高，我国开发出各类新型土木工程材料，相关新型土木工程材料的研发技术也越来越成熟。与传统的土木工程材料相比，新型土木工程材料具有显著的优势，如使用寿命更长，性能更优，能耗更低，更抗水、防火、防辐射、防菌等。常见的新型土木工程材料种类较多，包括高分子类、金属类、无机类等，这些新型材料作为高科技产品很好地弥补了传统土木工程材料的缺陷，实现了功能多样化，不仅能满足民众的日常使用要求，而且能提升结构整体质量，更加环保、绿色、健康。知识拓展

高分子材料的多样性结构特征赋予其不同的特性和功能，且高分子材料可以与其他助剂融合，制备出功能各异且性能优异的复合材料，为土木工程领域的应用提供了更全面的选择性。再生混凝土在原材料组成、配合比设计方面存在较大的差异，传统的普通混凝土的相关标准、规范文件不能适用于特殊材料组成的再生混凝土，针对各类再生混凝土制定相关标准及规范具有重大的意义。知识拓展

超高性能混凝土（UltrA-HighperformAnceConcrete，UHPC）材料是水泥基材料发展的主要方向之一，并且向着更加环保、绿色的方向发展。UHPC材料势必会对我国未来的土木工程行业发展发挥巨大优势，对节能减排、可持续发展的战略作出贡献知识拓展1.亲水性材料的润湿角θ≦（）。A.45°B.75°

C.90°

D.115°2.受水浸泡或处于潮湿环境中的重要建筑物所选用的材料，其软化系数应（）。A.>0.5B.>0.75C.>0.85D.>13.对于同一材料，各种密度参数的大小排列为（）。A.密度>堆积密度>体积密度B.密度>体积密度>堆积密度C.堆积密度>密度>体积密度D.体积密度>堆积密度>密度本章习题一、选择题本章习题二、填空题1.材料的密度是指材料在___________状态下单位体积的质量；材料的表观密度是指材料在___________状态下单位体积的质量。2.材料的吸水性大小用___________表示，吸湿性大小用___________表示。3.材料的耐水性是指在长期___________作用下，___________不显著降低的性质。本章习题三、计算题的速度入文字1.普通貓土砖进行抗压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183kN，干燥状态的破坏荷载为207kN（受压面积为115mm×120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位。2.某岩石的密度为2.75g/cm3，孔隙率为1.5%。今将该岩石破碎为碎石，测得碎石的堆积密度为1560Kg/m3，试求此岩石的体积密度和碎石的空隙率。感/谢/观/看THANKYOUFORWATCHING气硬性胶凝材料第三章目录01石灰02石膏03水玻璃04镁质胶凝材料学习目标的速度入文字1.掌握石灰、石膏、水玻璃这三种常用气硬性胶凝材料的性质、技术要求和应用。2.了解石灰、石膏、水玻璃的水化、凝结、硬化的规律。3.了解石灰、石膏、水玻璃的原料和生产。案例引入的速度入文字千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。—于谦《石灰吟》这首诗是明朝的卓越政治家于谦所写的，运用拟人的手法，赞扬了石灰的不怕艰难、不畏牺牲的精神，同时也是借石灰这种材料表现自己坚守清白、为国尽忠的决心。最早古希腊人把石灰用在建造房屋上，在此之后的很长一段时间石灰只是被用作建筑材料。随着科技经济的发展，工业生产的工具和传统生产工艺结合在一起并不断地改进和创新，使得石灰的应用更加广泛。石灰是在建筑中使用历史最长的胶凝材料之一。案例引入的速度入文字在物理、化学作用下，由块状、颗粒状或纤维状材料黏结为整体并具有一定力学强度的材料，称为胶凝材料，又称胶结材料。胶凝材料按其化学组成可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。无机胶凝材料是自身经过一系列物理、化学作用，或与其他物质（水或适量的盐类水溶液）混合后，由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒材料（如砂、石等）或块、片状材料（如砖、石块等）胶结成整体的物质。有机胶凝材料是以天然或合成的高分子化合物（如沥青、树脂、橡胶等）为基本组分的胶凝材料。案例引入的速度入文字无机胶凝材料按硬化条件的不同可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料是只能在空气中凝结、硬化、保持和发展强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；水硬性胶凝材料是既能在空气中硬化，又能在水中凝结、硬化、保持和发展强度的胶凝材料，如各种水泥。01石灰的速度入文字生产石灰的原料主要是石灰石或白云石质石灰石、白垩等天然岩石，其主要成分为碳酸钙（CaCO3），经过煅烧，碳酸钙可分解为生石灰（CaO）和CO2气体。3.1.1石灰的原料与生产

的速度入文字石灰煅烧窑主要有土窑和立窑。土窑使用间歇式煅烧，立窑使用连续式煅烧。由于机械化立窑具有操作可靠、能耗低、生产效率高和成品质量好等优点，因而在目前石灰生产中被较多采用。立窑生产石灰的过程为：原料和燃料按一定比例从窑顶分层装入，逐层下降，在窑中经预热、煅烧、冷却等阶段后，从窑底卸出成品。3.1.1石灰的原料与生产的速度入文字石灰的煅烧需要足够的温度和时间。在煅烧过程中，石灰石在600℃左右开始分解，并随着温度的提高，其分解速度也逐渐加快；当温度达到900℃时，CO2分压达到1X105Pa，此时的分解达到较快的速度，因此，常将这个温度作为CaCO3的分解温度。在实际生产中，为了提高生产效率，可采用更高的煅烧温度，以进一步加快石灰石的分解速度，但不得采用过高的温度，通常控制在1000~1200℃之间。3.1.1石灰的原料与生产的速度入文字正常煅烧温度和煅烧时间所得的石灰具有多孔结构，内部孔隙率大，表观密度较小，晶粒细小，与水反应迅速，这种石灰称为正火石灰。若煅烧温度低或煅烧时间短时，石灰的表层部分可能为正火石灰，而内部会有未分解的石灰石核心，该核心称为欠火石灰。含有欠火石灰的石灰块与水反应时仅表面水化，而其石灰石核心不能水化，降低了石灰的利用率，属于废品石灰。3.1.1石灰的原料与生产的速度入文字若煅烧温度过高或高温持续时间过长，则会因高温烧结收缩而使石灰内部孔隙率减小，体积收缩，晶粒变得粗大，这种石灰称为过火石灰。过火石灰的结构较致密，其表面常被黏土杂质融熔形成的玻璃种状物所覆盖而带有玻璃状外壳或产生裂纹，它与水反应时速度很慢，往往需要很长的时间才能产生明显的水化效果。3.1.1石灰的原料与生产的速度入文字原料纯净、煅烧良好的块状石灰，质轻色白，呈疏松多孔结构，密度为3.1~3.4g/cm3，堆积密度为800~1000kg/m3。由于石灰石中常含有一定量的碳酸镁（MgCO3），在煅烧过程中碳酸镁分解得到氧化镁（MgO），其反应式为：3.1.1石灰的原料与生产

的速度入文字由于MgO的烧成温度比CaO低，当石灰烧成时，MgO已达到过火状态，结构致密，水化速度很慢。因此，当MgO含量过多时，对于石灰的使用将会产生不利影响。生石灰中氧化镁的含量不大于5%的称为钙质生石灰，大于5%的称为镁质生石灰。镁质石灰熟化较慢，但硬化后强度较高。3.1.1石灰的原料与生产的速度入文字石灰的消解（又称熟化或消化）是生石灰与水作用生成氢氧化钙的化学反应过程,其反应式如下：3.1.2石灰的消解与凝结硬化1.石灰的消解

的速度入文字经过消解所得的氢氧化钙称为消石灰（又称熟石灰）。生石灰具有强烈的水化能力,水化时放出大量的热,同时体积增大1~2.5倍。原因可归结为如下几点：（1）生石灰消化过程吸收24.3%的水分；（2）生石灰的相对密度由3.35kg/m3降低到熟石灰的2.34kg/m3；（3）生石灰的比表面积为0.2~0.4m2/g,而熟石灰可高达10~30m2/g。3.1.2石灰的消解与凝结硬化1.石灰的消解的速度入文字建筑工程中使用更多的是消石灰,煅烧良好、有效氧化钙含量高、杂质少的生石灰在消解过程中不但消解速度快,放热量大,而且体积膨胀也大。根据消解时加水量的不同,消石灰主要有消石灰粉和石灰膏。消石灰粉目前主要是由专业化工厂生产,消解时首先将生石灰块破碎成一定粒度,然后放入消化器内进行消解,最后得到消石灰粉。生石灰在专业化工厂消解时消化率可以达到98%以上,与传统的采用化灰池人工熟化生石灰相比,工厂化生产消石灰解决了石灰消化过程中的环境污染问题,生石灰消化率和消石灰质量也显著提高。3.1.2石灰的消解与凝结硬化1.石灰的消解的速度入文字当石灰中含有欠火石灰时,由于欠火石灰不能完全消解,导致消石灰的有效氧化钙和氧化镁含量低,降低了石灰利用率,同时消石灰缺乏黏结力,但不会带来危害。当石灰中含有过火石灰时,由于过火石灰消解很慢,在石灰浆体硬化以后才发生水化反应,会产生体积膨胀而引起隆起或开裂等破坏现象。为了消除过火石灰的危害,消解后的石灰膏应在储灰池中熟化至少15d（即“陈伏”）,使过火石灰颗粒充分消解,当石灰膏用于罩面抹灰砂浆时熟化时间不应少于30d,并应用孔径不大于3mm×3mm的网过滤。“熟化”期间,为防止石灰碳化,可以在其表面保存一定厚度的水,以隔绝空气。3.1.2石灰的消解与凝结硬化1.石灰的消解的速度入文字石灰浆体在空气中凝结硬化包含了两个同时进行的过程：3.1.2石灰的消解与凝结硬化2.石灰的凝结硬化结晶作用碳化作用的速度入文字石灰浆体在干燥过程中多余水分蒸发或被砖石砌体吸收从而使石灰粒子紧密接触,获得一定强度。这种强度类似于黏土失水后获得的强度，强度值不大，而且再遇水后又会丧失。随着游离水分的减少，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶析出，形成晶体结构网、使强度继续增加。但由于析出的晶体数量较少，所以这种结晶引起的强度增长并不显著。3.1.2石灰的消解与凝结硬化1）结晶作用2.石灰的凝结硬化的速度入文字氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体，释放水分并蒸发，称为碳化，其反应式如下：3.1.2石灰的消解与凝结硬化2）碳化作用2.石灰的凝结硬化

的速度入文字生成的碳酸钙晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，构成较紧密的结晶网，使硬化浆体的强度进一步提高。但是，空气中CO2含量很低，且表面形成碳化层后，CO2不易深入内部，还阻碍了内部水分蒸发，故自然状态下的碳化干燥过程很缓慢。3.1.2石灰的消解与凝结硬化2）碳化作用2.石灰的凝结硬化的速度入文字石灰具有以下的技术性质：3.1.3石灰技术性质硬化时体积收缩大保水性与可塑性好耐水性差凝结硬化慢、强度低的速度入文字（1）保水性与可塑性好生石灰消解为石灰浆时，能自动形成极微细的呈胶体状态的氢氧化钙，表面吸附一层较厚的水膜，由于其颗粒数量多，总表面积大，可吸附大量水，因此具有良好的保水性与可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰膏，能使其可塑性和保水性显著提高。3.1.3石灰技术性质的速度入文字（2）凝结硬化慢、强度低由于空气中CO2的浓度很低，且与空气接触的表层碳化后形成碳酸钙硬壳阻止了CO2的持续渗入，也不利于内部水分向外蒸发，使碳酸钙和氢氧化钙晶体生成缓慢且数量少，因此石灰是一种硬化缓慢的胶凝材料，硬化后强度也很低。另外，为使石灰浆具有一定的可塑性以便于使用，同时考虑到一部分水分因消解时放热而被蒸发，故实际消解用水量很大，多余水分在硬化后蒸发，将留下大量孔隙，导致了硬化石灰密实度和强度低（如1:3的石灰砂浆，28d抗压强度只有0.2~0.5MPa）。3.1.3石灰技术性质的速度入文字（3）硬化时体积收缩大石灰浆体硬化的过程中，由于水分大量蒸发，引起体积收缩，使其开裂，因此，除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。工程上应用时，常在石灰中掺入砂、麻刀、纸筋等，以抵抗收缩引起的开裂和提高抗拉强度。3.1.3石灰技术性质的速度入文字（4）耐水性差由于石灰浆体硬化慢，强度低，尚未硬化的石灰浆体处于潮湿环境中，石灰中的水分不易蒸发，因此不会硬化；已硬化的石灰中，大部分是尚未碳化的氢氧化钙，氢氧化钙微溶于水（20节时，100g水中的溶解度为0.166g），石灰硬化体遇水后容易被水软化而破坏，甚至产生溃散，因而耐水性差。所以，石灰不宜用于与水接触或潮湿的环境，也不宜单独用于建筑物基础。3.1.3石灰技术性质的速度入文字建筑工程中常用的石灰有建筑生石灰和建筑消石灰，由于生产生石灰的原料中常含有碳酸镁，因此在建筑生石灰中也常含有氧化镁。3.1.4石灰的分类与技术标准的速度入文字根据建材行业标准《建筑生石灰》（JC/T479-2013）规定，按石灰中MgO的含量，将石灰分为钙质和镁质两大类。钙质石灰（MgO含量≦5%）包括钙质石灰90、钙质石灰85和钙质石灰75。镁质石灰（MgO含量>5%）包括镁质石灰85和镁质石灰75。3.1.4石灰的分类与技术标准的速度入文字根据建材行业标准《建筑消石灰》（JC/T481-2013）规定，建筑消石灰按扣除游离水和结合水后（CaO十MgO）的含量加以分类，分为钙质消石灰和核质循石灰。钙质石灰（MgO含量三5%）包括钙质石灰90、钙质石灰85和钙质石灰75。镁质石灰（MgO含量>5%）包括镁质石灰85和镁质石灰75。3.1.4石灰的分类与技术标准的速度入文字钙质石灰的热化速度较快，而镁质石灰的消化速度较慢，但硬化后强度稍高。通常生石灰质量好坏与其氧化钙和氧化镁的含量密切相关。此外，建筑消石灰使用时还需要注意体积安定性问题。建筑消石灰的体积安定性是指将一定稠度的清石灰浆做成中间厚边缘薄的一定直径的试饼，然后在100~105节下烘4h，若无横散、裂纹、鼓包等现象，则为体积安定性合格。3.1.4石灰的分类与技术标准的速度入文字建筑工程中还可能会用到石灰乳和石灰膏。石灰乳是将生石灰加大量水消化而成的一种乳状液体，主要成分为CA（OH）2和H2O，石灰膏是由消石灰粉加水拌合调制成的具有一定稠度的膏状物。石灰膏含水约50%，主要成分为CA（OH）2和H2O，表观密度为1300~1400kg/m3。3.1.4石灰的分类与技术标准的速度入文字各类石灰在建筑上的主要用途见表3-1。3.1.5石灰的工程应用类别主要用途生石灰调制石灰膏；磨细成生石灰粉生石灰粉配制石灰砌筑砂浆或抹面砂浆；配制无熟料水泥；拌制石灰土和三合土；生产硅酸盐制品（如蒸压加气混凝土、灰砂砖、粉煤灰砖及砌块）；制作碳化石灰板；加固含水软土地基（即石灰桩）消石灰粉拌制石灰土和三合土；调制石灰膏或石灰乳；生产硅酸盐制品石灰膏配制石灰砂浆或抹面砂浆；稀释成石灰乳涂料，用于内墙和天棚刷白表3-1各类石灰的主要用途的速度入文字石灰膏或消石灰粉可以单独配制石灰砂浆，也可与水泥或石膏一起配制成水泥石灰混合砂浆、石膏石灰混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。将消石灰粉或石灰膏加入大量水，稀释成石灰乳涂料，主要用于要求不高的内墙及房屋顶棚的刷白。3.1.5石灰的工程应用1.配制砂浆和石灰乳涂料的速度入文字灰土（石灰+黏土）和三合土（石灰+黏土+砂石或炉渣等填料）的应用，在我国有很长的历史。经夯实后的灰土或三合土广泛用作建筑物的基础、路面或地面的垫层，其强度和耐水性比石灰或黏土都高。其原因是黏土颗粒表面的少量活性氧化硅、氧化铝与石灰反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙等不溶于水的水化产物。另外，石灰改善了黏土的可塑性，在强力夯打下密实度提高，也是强度和耐水性改善的原因之一。在灰土和三合土中，石灰的用量为灰土总质量的6%~12%。3.1.5石灰的工程应用2.配制灰土和三合土的速度入文字生石灰可直接用来加固软土地基（称为石灰桩），石灰桩是以生石灰为主要固化剂，与粉煤灰或火山灰、炉渣、矿渣、黏土等掺合料按一定的比例均匀混合后，在桩孔中经机械或人工分层振压或夯实所形成的密实桩体。为提高桩身强度，还可掺加石膏、水泥等材料。其做法是：在桩孔内灌入以生石灰为主的固化剂，利用生石灰吸水熟化时体积膨胀的性能产生膨胀压力，以及石