建筑材料概论总复习

1建筑材料概论总复习2期末考试安排(闭卷)

第17周周五(6月20日)

时间：

地点:3一、名词解释（2×5=10）二、填空题（1×20=20）二、判断题

（2×10=20

）三、选择题（2×10=20）四、问答题（5×6=30）考试题型4第1章建筑材料的基本性质主要内容：建筑材料的组成与结构，建筑材料的物理性质、力学性质，与水有关的性质、热工性能、声学性能、光学性能。重点和难点：建筑材料的力学性质及与水有关的性质、热工性能、声学性能和建筑光学性能。51、密度、表观密度与堆积密度(1)密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。式中，ρ—材料密度(g/cm3

或kg/m3)；

m—材料的质量(g或kg)；

V—材料在绝对密实状态下的体积(cm3或m3)。材料的绝对密实体积，指不包括材料开口和闭口孔隙在内的体积。6材料的绝对密实体积V和表观体积V0

VV0闭口孔隙开口孔隙固体7(2)表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。

式中，ρ0—材料的表观密度(g/cm3或kg/m3)；

m—材料的质量(g或kg)；

V0—材料在自然状态下的体积，或称表观体积(cm3或m3)。材料在自然状态下的体积，指包含材料内部孔隙的体积(闭口孔隙+开口孔隙+实体)。表观密度一般指材料在气干状态下(长期在空气中干燥)的测定值。干表观密度指材料在烘干状态下的测定值。8(3)堆积密度：散粒或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。式中，ρ’0—材料的堆积密度(kg/m3)；

m—材料的质量(kg)；

V’0—材料的堆积体积(m3)。测试方法：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体积(开口孔隙+闭口孔隙+实体+空隙)。92、密实度与孔隙率(1)密实度①定义：材料体积内被固体物质所充实的程度。②公式：

式中，D—材料的密实度(％)③意义：密实度反映材料的密实程度，D越大，材料越密实，含有孔隙的材料，密实度均小于1。10(2)孔隙率①定义：材料自然体积内孔隙体积所占整个体积的百分率。②公式：孔隙率与密实度的关系：P+D=1孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。孔隙率大，材料的表观密度小、强度降低。材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料的密实程度，通常采用孔隙率表示。11二、材料与水有关的性质1、材料的亲水性与憎水性材料与水接触时，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材料，如砖、石、木材、混凝土等。因为亲水性材料与水分子的亲合力大于水分子自身的内聚力。材料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材料，如石蜡、沥青、油漆、塑料等。用于防水的材料一般应是憎水材料。12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≤900时，这种材料称为亲水材料，如图(a)所示；当θ≥900时，这种材料称为憎水材料，如图(b)所示。132、材料的吸水性与吸湿性(1)吸水性材料浸入水中吸收水分的能力称为材料的吸水性。表达方式：质量吸水率和体积吸水率。①质量吸水率材料在吸水饱和时，吸水量占材料干质量的百分率。式中，Wm—材料的质量吸水率(%)；

m1—材料吸水饱和状态下的质量(g或kg)；

m—材料在干燥状态下的质量(g或kg)。14②体积吸水率材料在吸水饱和时，吸水的体积占自然体积的百分率。质量与体积吸水率的关系：式中，ρ0—表观密度(g/cm3)；

ρw—水的密度(g/cm3)。15(2)吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质，一般用质量含水率Wh表示。式中，mh—材料在吸湿状态下的质量(g或kg)；

m—材料在干燥状态下的质量(g或kg)。一般来说，吸水性和吸湿性大均会对材料的性能产生不利影响。材料吸水或吸湿后质量增加，体积膨胀，产生变形，强度和抗冻性降低，绝热性能变差。163、材料的耐水性耐水性：材料长期在饱和水作用下，保持其原有的功能，抵抗破坏的能力。耐水性用软化系数(KR)表示。式中，fb—材料饱水状态下的抗压强度(MPa)；

fg—材料干燥状态下的抗压强度(MPa)。通常将软化系数大于0.85的材料称为耐水性材料。用于水中或潮湿环境中的重要结构，KR>0.85~0.90；用于受潮较轻或次要结构时，材料的KR>0.70~0.85。174、材料的抗渗性抗渗性指材料抵抗压力水渗透的性质。渗透系数K(cm/h)：式中，Q—渗水量(cm3)；d—试件厚度(cm)；

A—渗水面积(cm2)；t—渗水时间(h)；

H—静水压力水头(cm)。渗透系数越小，则表示材料的抗渗性越好。185、材料的抗冻性材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，保持其原有性质，抵抗破坏的能力。材料的抗冻性常用抗冻等级Fn表示。Fn表示材料标准试件在按规定方法进行冻融循环后，其质量损失不超过5%或强度降低不超过25%时，能经受的最大冻融循环次数为n次，如F25表示能经受25次冻融循环而不破坏。影响因素：孔隙率、孔特征、吸水性及抵抗胀裂的强度有关。19三、材料与热有关的性质材料与热有关的性质主要包括材料的导热性、热容量、比热量、温度变形性等。1、导热性导热性指材料将热量由温度高的一侧向温度低的一侧传递的能力，其大小用导热系数λ表示。202、热容量与比热容(1)热容量材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。

Q=cm(T2－T1)式中，Q—材料的热容量(J)；

c—材料的比热容[J/(g·K)]；

m—材料的质量(g)；

T2－T1—材料受热或冷却前后的温度差(K)。21(2)比热容质量为1g的材料，在温度每改变1K(或℃)时所吸收或放出的热量。比热容是反映材料吸热或放热能力大小的物理量，比热容的大小与其组成和结构有关。223、温度变形性温度升高或降低，材料的体积会有膨胀或收缩的性能，用线膨胀系数(△L)表示。

ΔL＝(T2－T1)αL式中，ΔL—线膨胀或线收缩量(mm或cm)；

T2－T1—材料升(降)温前后的温度差(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cm)。234、耐燃性与耐火性(1)耐燃性材料抵抗燃烧的性质，分四级。非燃烧材料(A级)：如钢铁、砖、石、混凝土。难燃材料(B1级)：如水泥刨花板、硬PVC塑料板等。可燃材料(B2级)：如木材、胶合板等。易燃材料(B3级)：如油漆、纤维织物等。(2)耐火性材料抵抗高热或火的作用，保持原有性质的能力。耐火极限用时间(h或min)表示。245、耐急冷急热性材料抵抗急冷急热的交替作用，并能保持其原有性质的能力。在急冷急热作用下，易开裂或炸裂，如玻璃、瓷砖等。四、与声学有关的性质1、吸声性声能穿透材料和被材料消耗的性质，用吸声系数表示。式中，α—材料的吸声系数；

E0—传递给材料的全部入射声能；

E—被材料吸收(包括透过)的声能。25材料的平均吸声系数≥0.2的材料为吸声材料。影响因素：表观密度、孔隙特征、厚度及表面的条件有关外，还与声波的入射角及频率有关。2、隔声性材料能减弱或隔断声波传递的性能。(1)隔空气声材料单位面积的质量越大或材料的密度越大，隔声效果越好。(2)隔固体声由于振源撞击固体材料，引起固体材料受迫振动而发声，并向四周辐射声能。选用具有弹性的衬垫材料，如软木、橡胶、毛毡、地毯等，能阻止或减弱固体声波的传播。26第2章天然石材主要内容：1、了解天然石材的形成，掌握天然石材的分类及特性——岩浆岩、沉积岩、变质岩。2、理解天然石材的技术性质，掌握天然石材抗压强度测试条件。重点和难点：石材的性质及选用原则。27岩石是构成地壳的主要物质。它是由地壳的地质作用形成的固态物质，具有一定的结构构造和变化规律。一、岩石的组成岩石是由一种或数种主要矿物所组成的集合体。所谓矿物即是存在于地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物。构成岩石的矿物，称为造岩矿物。岩石中的主要造岩矿物有：石英、长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石等。2.1天然岩石的组成及分类28二、岩石的分类岩石按地质形成条件可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。

岩浆岩沉积岩变质岩291、岩浆岩岩浆岩是由地壳深处上升的岩浆冷凝结晶而成的岩石，其成分主要是硅酸盐矿物，是组成地壳的主要岩石。按地壳质量计，岩浆岩占89％，储量极大。根据冷却条件不同，岩将岩可分为深成岩、喷出岩和火山岩三类。2、沉积岩沉积岩是地表岩石经长期风化作用、生物作用或某种火山作用后，成为碎屑颗粒状或粉尘状，经风或水的搬运，通过沉积和再造作用而形成的岩石。按地壳质量计，仅占5％，但在地表分布很广，约占地壳表面积的75％，因而开采方便，使用量大。303、变质岩岩石由于强烈的地质活动，在高温和高压作用下，矿物再结晶或生成新矿物，使原来岩石的矿物成分、结构及构造发生显著变化而成为一种新的岩石，称为变质岩。变质岩大多是结晶体，构造、矿物成分都较岩浆岩、沉积岩更为复杂而多样。根据原岩种类，分为正变质岩和副变质岩。变质岩如花岗岩变质后形成的片麻岩，石灰岩和白云岩变质后形成的大理岩，砂岩变质后形成的石英岩等。一般沉积岩变质后，结构更为密实，性能提高；而深成岩变质后，性能变差。31石材的技术性质可分为物理性质、力学性质和工艺性质。一、物理性质(1)表观密度石材的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。在一般情况下，同种石材的表观密度越大，强度越高，吸水率越小，抗冻性和耐久性越好，导热性也好。花岗岩和大理岩等致密程度高，表观密度接近于密度。火山凝灰岩、浮石等由于孔隙率大，表观密度较小。石材根据表观密度可分为：轻质石材和重质石材。轻质石材表观密度小于1800kg/m3，一般用于墙体材料；重质石材表观密度大于1800kg/m3，可作为承重、装修和装饰用材料。2.2天然石材的技术性质32(2)吸水性石材的吸水性与其孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材，孔隙率越大，吸水率也越高。吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石，吸水率介于1.5%~3.0%的岩石称为中吸水性岩石，吸水率高于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。石材吸水后，强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性和耐久性下降。表观密度大的石材，孔隙率小，吸水率也小。如花岗岩的吸水率通常小于0.5%，而多孔贝类石灰岩的吸水率可高达15%。33(3)耐水性石材的耐水性以软化系数来表示。当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和状况下，强度会明显下降。根据软化系数大小，可将石材分为高、中、低三个等级。软化系数>0.90者为高耐水性；软化系数在0.75~0.90之间者为中耐水性；软化系数在0.60~0.75之间者为低耐水性。软化系数<0.60者则不允许用于重要建筑物中。34(4)抗冻性抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指标。石材的抗冻性与吸水率大小有密切关系。一般，吸水率大的石材，抗冻性也差。另外，抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结温度和冻融次数有关。石材的抗冻性用石材在水饱和状态下所能经受的冻融循环次数(强度降低不超过25%，质量损失不超过5%，无贯穿裂缝)表示。35(5)耐火性石材遇到高温时，将会受到损害。热胀冷缩，体积变化不一致，将产生内应力而导致破坏。各种造岩矿物热膨胀系数不同，受热后产生内应力以致崩裂。在高温下，造岩矿物会产生分解或变质。如含有石英的石材，在700℃时受热膨胀而破坏。(6)导热性导热性主要与石材的致密程度有关。重质石材的导热系数可达2.91~3.49W/(m.K)；轻质石材的导热系数则在0.23~0.7W/(m.K)之间。具有封闭孔隙的石材，导热性较差。36二、力学性质(1)抗压强度石材的强度取决于造岩矿物及岩石的结构和构造。如花岗岩的主要造岩矿物有石英、长石、云母和少量暗色矿物。若石英含量高，则强度高，若云母含量高，则强度低。当岩石中有矿物胶结物质存在，则胶结物质对强度也有一定影响，如砂岩。硅质砂岩强度高于钙质砂岩，粘土质砂岩强度最低。结晶质石材强度高于玻璃质石材强度，细颗粒构造强度高于粗颗粒构造，层片状、气孔状构造强度低，构造致密的岩石强度高。37(2)冲击韧性石材的冲击韧性取决于矿物成分与构造。石英岩、硅质砂岩脆性较大。含暗色矿物较多的辉长岩、辉绿岩等具有较高的韧性，通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。(3)硬度石材的硬度主要取决于矿物组成、结构和构造。由强度、硬度高的造岩矿物所组成的岩石，其硬度较高；结晶质结构硬度高于玻璃质结构；构造紧密的岩石硬度也较高。岩石的硬度以莫氏硬度来表示。38(4)耐磨性石材抵抗摩擦、边缘剪切以及撞击等复杂作用下的性质，称为耐磨性。耐磨性包括耐磨损性和耐磨耗性两个方面。耐磨损性是石材受摩擦作用其单位摩擦面积所产生的质量损失的大小，以磨损度表示。耐磨耗性是石材同时受摩擦与冲击作用其单位质量所产生的质量损失的大小，以磨耗度表示。石材的耐磨性与岩石中造岩矿物的硬度及岩石的结构和构造有一定的关系。一般而言，岩石强度高，构造致密，则耐磨性也较好。用于建筑工程上，例如台阶、人行道、地面、楼梯踏步等的石材，应具有较好的耐磨性。

39一、砌筑用石材1、毛石：又称片石或块石，由爆破直接得到的石材。(1)乱毛石形状不规则，主要用于砌筑基础、堤坝、挡土墙等。(2)平毛石乱毛石略微加工，主要用于基础、墙体、桥墩、涵洞等。2、料石：又称条石，由人工或机械加工而成。分为毛料石、粗料石、半细料石、细料石。主要用于砌筑基础、墙身、柱头、柱脚等。2.3石材的加工类型及选用40第3章气硬性胶凝材料主要内容：胶凝材料的定义及分类，石膏的生产、硬化、性质及应用，石灰的生产、熟化、硬化、性质及应用，菱苦土的组成、硬化及性能特点，水玻璃的组成、硬化、性能及应用。重点和难点：石灰的熟化与硬化，石膏的凝结与硬化。41(1)胶凝材料概念经过自身的物理、化学作用后，能由液体或半固体(泥膏状)变为坚硬的固体，并能把块状或散粒状材料胶结成整体的材料称为胶凝材料。(2)分类胶凝材料根据化学组成分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类。无机胶凝材料根据硬化条件又可分为气硬性与水硬性胶凝材料两类。①气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，并保持或继续增长强度，如石灰、石膏、水玻璃等。气硬性胶凝材料宜用于地面上干燥环境的建筑物，不宜用于潮湿环境及水中。42②水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中凝结硬化，并保持或继续增长强度，如水泥等。水硬性胶凝材料可用于地上、地下、水下的建筑物。胶凝材料有机胶凝材料如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、水玻璃各种水泥43石灰是应用较早的胶凝材料，它成本低、生产工艺简单，在建筑工程中应用较广。一、石灰的原料及烧制石灰主要有两个来源：一是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。另一个来源是化工副产品，如用碳化钙(电石)制取乙炔时产生的电石渣，其主要成分是Ca(OH)2，即熟石灰。3.1石灰44煅烧石灰石温度一般以900℃为宜。①温度过低时，则产生有效成分少，表观密度大，核心为不能熟化的欠火石灰。欠火石灰中CaO含量低，降低石灰利用率。②温度过高时，CaO与原料所带杂质(粘土)中的某些成分反应，生成熟化速度很慢的过火石灰。过火石灰如用于建筑上，会在已经硬化的砂浆中吸收水分而继续熟化，产生体积膨胀，引起局部爆裂或脱落，影响工程质量。有些石灰岩中含有碳酸镁MgCO3(如白云质石灰岩)，烧成的生石灰中含氧化镁MgO。当MgO含量≤5%时，称为钙质石灰；当MgO含量>5%时，称为镁质石灰。镁质石灰熟化较慢，但硬化后强度稍高。4546二、石灰的熟化与硬化1、熟化生石灰在使用前，一般要加水使之消解成膏状或粉末状的消石灰，此过程称为石灰的熟化。其反应式为：

CaO+H2O→Ca(OH)2+64.9KJ/mol

石灰熟化时，放出大量的热，体积膨胀1~2.5倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快，放热量与体积膨胀也较多。石灰熟化方法根据熟化时加水量不同一般有两种：(1)制石灰膏在化灰池或熟化机中加入2.5~3倍生石灰质量的水，生石灰熟化成的Ca(OH)2经滤网流入储灰池，在储灰池中沉淀成石灰膏。石灰膏在储灰池中储存(陈伏)两周以上，使熟化慢的颗粒充分熟化，然后使用。陈伏期间，石灰膏上应保留一层水，使石灰膏与空气隔绝，避免碳化。47石灰膏可用来拌制砌(qi)筑砂浆或抹面砂浆。石灰膏的表观密度为1300~1400kg/m3，1kg生石灰可熟化成1.5~3L石灰膏。(2)制消石灰粉用喷壶在生石灰上分层淋水，使其消解成消石灰粉。制消石灰粉的理论用水量为生石灰质量的31.2%，由于熟化时放热，部分水分蒸发，故实际加水量常为生石灰质量的60%~80%。加水量以既能充分熟化、又不过湿成团为度。消石灰粉也需放置一段时间，使其进一步熟化后使用。消石灰粉可用于拌制灰土(石灰、粘土)及三合土(石灰、粘土、砂石或炉渣等)，因其熟化不一定充分，一般不宜用于拌制砂浆及灰浆。482、硬化石灰浆在空气中逐渐硬化，硬化过程是结晶与碳化两个同时进行的物理与化学变化过程：(1)石灰浆的干燥硬化(结晶过程)石灰膏中的游离水分蒸发或被砌体吸收，使石灰粒子密实，蒸发后使Ca(OH)2溶液饱和，Ca(OH)2从饱和溶液中以胶体析出，胶体逐渐变浓，使Ca(OH)2逐渐结晶析出，促进石灰浆体的硬化。49(2)石灰浆的碳化(碳化过程)石灰膏表面的Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3晶体，析出的水分则逐渐被蒸发，反应式为：这个反应必须在有水的条件下进行，而且反应从石灰膏表层开始，进展逐趋缓慢。当表层生成CaCO3结晶的薄层后，阻碍了CO2的进一步深入，同时也影响水分蒸发，所以石灰硬化速度变慢，体积收缩大，强度与硬度都不太高。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。以上两个变化过程，只能在空气中进行，且Ca(OH)2溶于水，故石灰是气硬性的，不能用于水下或长期处于潮湿环境下的建筑物中。50三、石灰的特性(1)可塑性好生石灰熟化成的石灰浆，是一种表面吸附水膜的高度分散的Ca(OH)2胶体，能降低颗粒之间的摩擦，因此具有良好的可塑性。利用这一性质，将其掺入水泥浆中，可显著提高砂浆的可塑性和保水性。(2)凝结硬化慢、强度低石灰浆在空气中的凝结硬化速度慢，使得Ca(OH)2和CaCO3结晶很少，最终硬化后的强度很低。(3)放热量大，腐蚀性强生石灰的熟化是放热反应，放出大量的热；熟石灰中的Ca(OH)2具有较强的腐蚀性。51(4)硬化时体积收缩石灰在硬化过程中要蒸发掉大量的游离水分，使得体积显著地收缩，易出现干缩裂缝。故石灰浆不宜单独使用，一般要掺入其他材料混合使用，如砂、麻刀、纸筋等，以抵抗收缩引起的开裂。(5)吸湿性强，耐水性差生石灰会吸收空气中的水分而熟化；硬化后的石灰，如长期处于潮湿环境或水中，Ca(OH)2就会逐渐溶解而导致结构破坏，故耐水性差。52(6)石灰的储存磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措施。块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久，一般储存期不超过一个月。如要存放，可熟化成石灰膏，上覆砂土或水与空气隔绝，以免硬化。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。53石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，具有轻质、高强、保温隔热、耐火、吸音等良好性能，石膏制品作为高效节能的新型材料，已得到快速发展并得到广泛应用。常用的石膏胶凝材料种类有建筑石膏、高强石膏、高温煅烧石膏等。一、石膏的生产及品种生产石膏的主要原料是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，也可采用各种工业副产品(化工石膏)。将天然二水石膏或化工石膏经加热、煅烧、脱水、磨细可得石膏胶凝材料。随着加热的条件和程度不同，可得到性质不同的石膏产品。3.2石膏5455一、水玻璃的生产及性质土建工程中常用的水玻璃是硅酸钠Na2O·nSiO2的水溶液，俗称泡花碱。将石英砂或石英岩粉加入Na2CO3或Na2SO4在玻璃熔炉内熔化，在1300~1400℃温度下，得固态水玻璃。

nSiO2+Na2CO3=Na2O·nSiO2+CO2

固态水玻璃在0.3~0.4MPa压力的蒸汽锅内，溶于水成粘稠状的水玻璃溶液。其分子式中的n为SiO2与Na2O的分子比，称为水玻璃的模数。3.3水玻璃56第4章水泥主要内容：硅酸盐水泥的生产、组成、特性与应用，铝酸盐水泥的水化、凝结与硬化。重点和难点：各种水泥的特性及应用，各种水泥的水化、凝结与硬化。57(1)水泥的定义水泥是一种细磨成粉末状，加入适量水后成为可塑性的浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结成具有一定强度的整体的水硬性胶凝材料。(2)按用途和性能分类水泥在土木建筑工程中应用十分广泛，是三大主要建筑材料(钢材、木材、水泥)之一。在建筑工程中，水泥常用于拌制砂浆及混凝土，也常用作灌浆材料。水泥品种繁多，根据规范规定：按其主要水硬性物质名称(化学成分)分为硅酸盐水泥(即波特兰水泥)、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥及以火山灰性以及其他活性材料为主要组成成分的水泥。58水泥按其用途及性能分为通用水泥、专用水泥、特种水泥等三类。①通用水泥：用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。②专用水泥：具有专门用途水泥，如道路水泥、大坝水泥、油井水泥、砌筑水泥等。③特种水泥：某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、膨胀水泥等。虽然水泥品种繁多，分类方法各异，但我国水泥产量的90%左右属以硅酸盐为主要水硬性矿物的硅酸盐水泥。使用水泥时，必须根据具体情况合理选择品种及强度等级，以保证工程质量、节约水泥。

59硅酸盐水泥是硅酸盐类水泥的一个基本品种，其他品种的硅酸盐类水泥都是在它的基础上加入一定量的混合材料或适当改变熟料中的矿物成分的含量而制成的。根据国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175—1999)硅酸盐水泥的定义是：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(即波特兰水泥)。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P·I。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。

4.1硅酸盐水泥60一、硅酸盐水泥的生产及成分1、硅酸盐水泥原料及生产过程(1)原料：生产硅酸盐水泥的原料分为主要原料与辅助原料两类。主要原料有石灰质原料(石灰石、白垩等，主要成分为CaO)及粘土质原料(粘土、页岩等，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3)。若主要原料虽经配合，但某些化学成分仍不足时，可加入适量的辅助原料。如含氧化铁的黄铁矿渣，含氧化铝的铁矾土废料及含氧化硅的砂岩、石英砂、硅藻土、硅藻石、硅质渣等。经过适当的配料，使生料中的CaO含量为64%～68%，SiO2的含量为21%～23%，Al2O3的含量为5%～7%，Fe2O3的含量为3%～5%。此外，为改善煅烧条件，常加少量矿化剂如萤石等。61(2)生产工艺概述硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：①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。②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。③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。62硅酸盐水泥的生产过程可归结为“两磨一烧”，其生产工艺过程如图所示。

各种原料按比例配合，磨细成生料，生料可制备成生料浆(加水磨细)或生料球(加无烟煤磨细后成球)。煅烧是水泥生产的关键环节，可在立窑或回转窑中进行。生料入窑后被加热，水分逐渐蒸发。632、硅酸盐水泥熟料的成分生料中所含的CaO、SiO2、Al2O3及Fe2O3等四种氧化物经高温煅烧后，生成硅酸盐水泥熟料中的四种主要矿物成分，它们的名称、分子式及含量见下表。组成矿物名称分子式简写符号含量%硅酸盐矿物硅酸三钙3CaO·SiO2C3S33~62硅酸二钙2CaO·SiO2C2S17~41熔剂矿物铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A

6~12铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18次要成分游离氧化钙CaO游离氧化镁MgO64硅酸盐和熔剂矿物这四种矿物成分有各自不同的特性，当它们单独与水作用时，表现的特性如下表所示。性质矿物名称凝结硬化速度(与水反应速度)强度水化放热量抗侵蚀干缩硅酸三钙快高大中中硅酸二钙慢早期低后期高最小最好中铝酸三钙最快增长快但不高最大差大铁铝酸四钙快低中好小65二、硅酸盐水泥的凝结与硬化水泥加水拌成可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，开始产生强度，这一过程称为凝结。随后，开始产生强度并逐渐提高，变为坚硬的水泥石，这一过程称为硬化。水泥的凝结硬化是一个连续的复杂的物理化学变化过程。1、硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥遇水后，熟料中各矿物成分与水发生水化反应，生成新的水化产物，并放出热量。(1)硅酸三钙与水反应，生成水化硅酸钙并析出氢氧化钙：

2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)266(2)硅酸二钙与水反应，生成水化硅酸钙并析出少量氢氧化钙：

2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

(3)铝酸三钙与水反应，生成水化铝酸钙：

3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O(4)铁铝酸四钙与水反应，生成水化铝酸钙及水化铁酸钙：

4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

生成的水化硫铝酸钙难溶于水，沉积在水泥颗粒表面，阻碍水泥颗粒与水接触，使水泥水化延缓，达到调节水泥凝结之目的。它生成的柱状或针状结晶，起骨架作用，对水泥的早期强度是有利的。67经过上述水化反应后，主要水化产物为：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。此外，在空气中，水泥表层的氢氧化钙还会与空气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙，被称为碳化。2、硅酸盐水泥的凝结硬化水泥在水化同时，发生着一系列连续复杂的物理化学变化，水泥浆逐渐失去塑性，形成具有一定强度的石状体，这个过程叫水泥的凝结硬化。一般可将水泥凝结硬化过程划分为四个阶段，即初始反应期、潜伏期、凝结期、硬化期。68(1)初始反应期：水泥加水拌成水泥浆。在水泥浆中，水泥颗粒与水接触，并与水发生水化反应，生成的水化产物溶于水中，水泥颗粒暴露出新的表面，使水化反应继续进行。这个时期称为“初始反应期”，即初始的溶解与水化，一般可持续5～10min。(2)潜伏期：由于开始阶段水泥水化很快，生成的水化产物很快使水泥颗粒周围的溶液成为水化产物的饱和溶液。继续水化生成的氢氧化钙、水化铝酸钙及水化硫铝酸钙逐渐结晶，而水化硅酸钙则以大小为10~1000Å(1Å=10-10m)的微粒析出，形成凝胶。水化硅酸钙凝胶中夹杂着晶体，它包在水泥颗粒表面形成半渗透的凝胶体膜。这层膜减缓了外部水分向内渗入和水化物向外扩散的速度，同时膜层不断增厚，使水泥水化速度变慢。此阶段称为“潜伏期”或“诱导期”，持续时间一般1h。69(3)凝结期：由于水分渗入膜层内部的速度大于水化物向膜层外扩散的速度，产生的渗透压力使膜层向外胀大，并终于破裂。这样，周围饱和程度较低的溶液能与未水化的水泥颗粒内核接触，使水化反应速度加快，直至新的凝胶体重新修补破裂的膜层为止。水泥凝胶膜层向外增厚和随后的破裂伸展，使原来水泥颗粒间被水所占的空间逐渐变小，包有凝胶体膜的颗粒逐渐接近，以至相互粘结。水泥浆的粘度提高，塑性逐渐降低，直至完全失去塑性，开始产生强度，水泥凝结。这个阶段称为“凝结期”，持续时间一般6h。(4)硬化期：继续水化生成的各种水化产物，特别是大量的水化硅酸钙凝胶进一步填充水泥颗粒间的毛细孔，使浆体强度逐渐发展，而经历“硬化期”，持续时间一般6h。703、凝结时间水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间，凝结时间分初凝时间与终凝时间。(1)初凝时间：从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所需的时间，为水泥的初凝时间。(2)终凝时间：从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间，为水泥的终凝时间。水泥的初凝时间不宜过短，以保证在初凝前完成各施工过程；水泥的终凝时间不宜过长，以保证施工完毕后能尽早凝结硬化。国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175—1999)规定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。硅酸盐系其他五类水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。714、体积安定性(1)体积安定性：水泥在凝结硬化过程中，体积均匀变化的性质称为体积安定性。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称为水泥的体积安定性不良。(2)原因：造成水泥体积安定性不良的原因是水泥中含过多的游离氧化钙(f-CaO)或过多的氧化镁及三氧化硫。725、水泥石腐蚀的基本原因(1)水泥石中存在着引起腐蚀的成分氢氧化钙和水化铝酸钙。(2)水泥石本身不密实，内部有大量的毛细通道和裂隙。(3)水泥石外部存在着侵蚀性介质。为了防止水泥石被侵蚀、保证建筑物的耐久性，可采取以下6、防止措施(1)根据侵蚀环境特点，选择合适的水泥品种。(2)提高水泥石的密实程度，减少水的渗透，以减轻侵蚀的程度或减慢侵蚀的速度。(3)侵蚀作用较强时，可考虑在建筑物表面用耐腐蚀不透水材料做保护层，如沥青防水层、水泥喷浆、塑料防水层等。73三、硅酸盐水泥的储存与运输1、硅酸盐水泥在储存和运输过程中，应按不同品种、不同强度等级及出厂日期分别储运，不得混杂。2、要注意防潮、防水。3、水泥的有效储存期是3个月。一般水泥在储存3个月后，强度降低约10%～20%，6个月后降低15%～30%。存放超过6个月的水泥必须经过检验后才能使用。7475第5章混凝土主要内容：混凝土的定义、分类、特点、主要技术性质，混凝土的强度、耐久性及其影响因素和提高措施；混凝土配合比设计的方法、步骤及实例，混凝土对其组成材料的基本要求；外加剂的定义、分类、作用机理与使用效果；混凝土质量控制的原理、措施以及原材料对其性能产生波动的原因。重点和难点：混凝土的配合比设计与计算，外加剂的种类和适用范围。76混凝土简称为“砼(tóng)”，是由胶凝材料、粗细骨料、水按适当比例配合，搅拌成混凝土拌和物，再经一定时间养护硬化而成的人造石材。5.1概述77普通混凝土(简称为混凝土)是由水泥、水、砂及石子四种主要材料组成。水泥是胶凝材料；水的作用是使水泥水化并使混凝土具有流动性；在混凝土中，砂、石起骨架作用，称为骨料。砂是细骨料，石子是粗骨料，构成混凝土骨架。水泥与水组成水泥浆，水泥浆填充砂子空隙并包裹砂子形成砂浆，砂浆填充石子空隙并包裹石子成为混凝土。硬化后，水泥浆成为水泥石，将砂、石胶结成一个整体。5.2普通混凝土的组成材料78一、胶凝材料(水泥)水泥的品种应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理选择。配制一般的混凝土可以选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等通用水泥。例如：路面抢修工程——硅酸盐水泥高温车间路面和抗硫酸盐——矿渣水泥水库大坝——火山灰水泥79二、细骨料(砂)粒径0.16～5mm之间的骨料称为细骨料。细骨料一般用天然砂，在天然砂缺乏的条件下，也可采用天然石料粉碎制成的人工砂。天然砂有河砂、海砂、山砂之分，以洁净的河砂为优。海砂经洗去盐分筛去贝壳等轻物质后，也可使用。山砂风化较强烈，含泥量大，必须经充分论证后方可使用。人工砂颗粒粗糙且含一定量的石粉，故拌制的混凝土不仅强度高，而且和易性也容易得到保证。选择砂的品种时一定要因地制宜，以保证优质经济。80三、粗骨料(石子)骨料中粒径大于5mm的颗粒为粗骨料，普通混凝土常用卵石或碎石作粗骨料。卵石和碎石按技术要求分为三类：I类宜用于强度等级>C60的混凝土；II类宜用于强度等级C30~C60的混凝土及有抗冻抗渗或其他要求的混凝土；III类宜用于强度等级<C30的混凝土。81混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。一、和易性的概念和易性是指在一定的施工条件下，混凝土拌和物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。5.3混凝土拌和物的和易性82(1)流动性流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。流动性的大小，反映混凝土拌合物的稀稠，直接影响着浇捣施工的难易和混凝土的质量。碾压混凝土泵送混凝土83(2)粘聚性粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象，使混凝土保持整体均匀的性能。分层——指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。离析——指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。粘聚性差的混凝土拌和物，在施工过程中的振动、冲击下及转运、卸料时，砂浆与石子易分离，振捣后出现蜂窝、空洞等缺陷，影响工程质量。8485(3)保水性保水性是指混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保持内部水分的能力，不致产生严重的泌水现象。泌水——从水泥浆中泌出部分拌合水的现象。保水性差的混凝土拌合物，混凝土拌和物在振动下，水分泌出并上升至表面，使水分经过之处形成毛细通道。水分浮于表面后，在上下层混凝土间形成疏松的夹层。使混凝土的密实性变差，降低其的强度和耐久性。86泌水的危害当泌水层出现混凝土表面时，使表面水灰比过大，表面疏松出现裂缝；泌水过程中形成泌水通道，导致强度与耐久性降低；泌水发生在钢筋底部，形成泌水区域，水分蒸发后留下孔隙，使钢筋与混凝土粘结强度下降，钢筋也容易被锈蚀；泌水发生在混凝土中集料下部，也引起混凝土强度与耐久性下降；在混凝土泵送施工中，容易泌水的混凝土也容易发生泵送管道堵塞的情况。混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性之间互相联系又存在矛盾。如粘聚性好则保水性往往也好，但当流动性增大时，粘聚性和保水性往往变差，反之亦然。87二、碱－骨料反应是指水泥中的碱与某些碱活性骨料(SiO2)发生化学反应，在骨料表面生成碱－硅酸凝胶，这种凝胶吸水膨胀，引起混凝土产生膨胀、开裂甚至破坏，这种现象称为碱－骨料反应。

Na2O+SiO2Na2O·SiO2·nH2O混凝土发生碱—骨料反应必须具备以下三个条件：水泥中碱含量高。以等当量Na2O计，即

(Na2O+0.658K2O)％>0.6％。砂、石集料中含有活性二氧化硅成分。含活性二氧化硅成分的矿物有蛋白石、玉髓、磷石英等。有水存在。无水时，混凝土不可能发生碱－骨料反应。nH2O88抑制碱—骨料反应的措施：尽量选择非活性骨料；使用含碱量小于0.6％的水泥，并控制混凝土总的含碱量；掺用活性混合材料，如粉煤灰，可抑制碱－骨料反应的发生或减小其膨胀率；在混凝土中渗入引气剂，使其中含有大量均匀分布的微小气泡，可减小其膨胀破坏作用；在条件允许时，采取防止外界水分渗入混凝土内部的措施，如加强土表面防护等。89三、提高混凝土耐久性的措施(1)根据混凝土所处的部位及使用条件，选择合适的水泥品种及强度等级。(2)使用杂质含量少、质量优良、级配良好的砂石料。在允许的最大粒径范围内，尽量选用较大粒径的粗骨料。(3)水灰比是影响混凝土耐久性的主要因素，保证足够的水泥用量，同样能提高混凝土的密实性和耐久性，因此严格控制水灰比及水泥用量是提高耐久性的主要措施。(4)掺减水剂可减少用水量，有利于提高混凝土的密实度和耐久性；掺引气剂可改变混凝土内部孔隙结构，提高混凝土的抗渗性、抗冻性，但强度及抗磨性有所降低。

(5)在混凝土施工中，要加强质量控制，注意拌透、浇匀、振实，并加强养护，以提高混凝土的质量，提高其耐久性。90混凝土在荷载作用下产生弹性与非弹性变形，在硬化过程和干燥或冷却作用下也要产生变形，当变形受约束时常会引起开裂。一、混凝土在非载荷作用下的变形1、化学收缩指由于水泥水化产物的固体体积小于水化前水和水泥的体积，导致混凝土在凝结硬化过程中内部产生体积的收缩。化学收缩是不可避免的，也是不可恢复的。化学收缩值很小，一般对混凝土结构不产生破坏作用。在混凝土中掺入膨胀剂时，可部分抵消化学、干缩、温降引起的收缩变形。5.4混凝土的变形912、干湿变形(1)混凝土因内部毛细管水和凝胶粒子表面的吸附水发生变化时，产生湿胀干缩的现象，称为混凝土的干湿变形。(2)原因：混凝土在干燥过程中，由于毛细孔水的蒸发，使毛细孔中形成负压，随着空气湿度的降低负压逐渐增大，产生收缩力，导致混凝土收缩。同时，凝胶体颗粒的吸附水也发生部分蒸发，凝胶体因失水而产生紧缩。(3)影响干缩率的主要因素混凝土单位用水量越大，干缩率越大；水灰比越大，干缩率越大；水泥越细，干缩率也越大。干缩变形是由表及里逐渐进行，会产生表面收缩大内部收缩小，混凝土表面受到拉力，导致表面产生裂缝。923、温度变形定义：混凝土随着温度变化产生热胀冷缩的变形。温度变形的大小可用温度变形系数α表示，公式如下：式中：L——试件长度，mm

ΔT——温度变化，K或℃

ΔL——温度变化ΔT时，试件长度的变化，mm混凝土的温度线膨胀系数为(0.7～1.4)×10-5/℃，它与骨料性质有关。α越小，混凝土的抗裂性能越好。温度变形对大体积混凝土及大面积混凝土工程极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。93第6章建筑砂浆主要内容：建筑砂浆的组成材料、技术性质要求以及建筑砂浆配合比，砂浆的种类及强度等级。重点和难点：建筑砂浆的组成材料、技术性质要求以及建筑砂浆配合比计算。94(1)建筑砂浆由胶凝材料、细骨料、掺加料和水配制而成的建筑工程材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用，是建筑工程中用途和用量均较大的一种材料。(2)分类①按胶凝材料的不同可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆、石灰砂浆、石膏砂浆和聚合物砂浆等。②按用途的不同可分为砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆及耐酸防腐、保温、吸声等特种用途砂浆。建筑工程中使用较多的是砌筑砂浆和抹面砂浆。6.1砌筑砂浆95一、砌筑砂浆凡用于砌筑砖、石砌体或各种砌块、混凝土构件接缝等的砂浆称为砌筑砂浆。其作用主要是把块状材料胶结成为一个坚固的整体，从而提高砌体的强度、稳定性，并使上层块状材料所受的荷载能均匀地传递到下层。同时，砌筑砂浆填充块状材料之间的缝隙，提高建筑物保温、隔音、防潮等性能。1、砌筑砂浆的组成材料(1)胶凝材料①水泥：常用品种水泥均可以配制砂浆，其强度等级应根据砂浆强度等级进行选择。水泥砂浆采用的水泥强度等级不宜大于32.5级；水泥混合砂浆采用的水泥强度等级，不宜大于42.5级。严禁使用废品水泥。96施工时，通常在砂浆中掺加适量石灰膏或电石渣等胶凝材料代替部分水泥。②石灰在配制砌筑砂浆时，石灰常用作水泥砂浆的掺合料，在非承重结构部位，也可用石灰膏或磨细生石灰粉作为拌制石灰砂浆的胶凝材料，这种砂浆具有良好的和易性，但硬化较慢。(2)细骨料①砂子砌筑砂浆用砂应符合建筑用砂的技术性质要求，使用前一般须经过筛分，以去除一些较粗颗粒及树根、草皮等杂质。砖砌体用砂浆宜选用中砂，毛石砌体宜选用粗砂，砂中含泥量不应超过5％。97②工业废渣燃烧完全或未燃烧煤分及有害杂质含量较小的工业废渣(如炉渣)、铸造工业的废砂、石屑经筛选后可用作砂浆细骨料，但应经试验后才能大量使用。(3)掺加料为改善砂浆的和易性和节约水泥所掺入的物质，如石灰、粘土、电石膏、粉煤灰、微沫剂等。①石灰生石灰熟化成石灰膏，熟化时间不得少于7d，并用孔径不大于3mm×3mm的网过滤。沉淀池中贮存的石灰膏，应采取防止干燥、冻结和污染的措施。严禁使用脱水硬化的石灰膏。采用磨细生石灰粉时，熟化时间不得少于2d，其细度用0.08mm筛的筛余量不应大于15%。消石灰粉不得直接使用于砌筑砂浆中。98②粘土采用粘土或亚粘土制备粘土膏时，应去除杂物、草根等，宜用搅拌机加水搅拌，通过孔径不大于3mm×3mm的网过筛。粘土中的有机物含量用比色法鉴定应浅于标准色。石灰膏和粘土膏试配时的稠度，应为(120±5)mm。③粉煤灰粉煤灰的品质指标应符合国家现行有关标准的要求。④微沫剂微沫剂是一种憎水性的有机表面活性物质，掺入砂浆中后，会吸附在水泥颗粒表面，形成皂膜，降低水的表面张力，经机械强力搅拌后，形成大量的泡沫，增大了水泥的分散性，使颗粒之间的摩擦阻力降低，提高砂浆的和易性。99砂浆中所掺入的微沫剂等有机塑化剂，应经砂浆性能试验合格后，方可使用。(4)水拌制砂浆的水应符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定，采用不含有害物质的洁净水或饮用水。(5)外加剂为了改善或提高砂浆的某些性能，更好地满足施工和使用的要求，可在砂浆中掺入一定量的外加剂。比如为提高砂浆的和易性并节约石膏，可渗入保塑剂、木钙粉、微沫剂等。砌筑砂浆中掺入的砂浆外加剂，应具有法定检测机构出具的该产品砌体强度形式检验报告，并经砂浆性能试验合格后，方可使用。100抹面砂浆又称为抹灰砂浆，主要以薄层涂抹于建筑物表面，对建筑物既可起到保护作用，又可以起到一般装饰作用，使其表面平整，光洁美观。抹面砂浆按功能不同可分为普通抹面砂浆、防水砂浆、装饰砂浆和具有某些特殊功能的砂浆。一、普通抹面砂浆普通抹面砂浆主要是为了保护建筑物，并使表面平整美观。与砌筑砂浆不同，对抹面砂浆的主要技术要求不是抗压强度，而是和易性以及基底材料的粘接力。为了保证抹灰面表面平整，避免开裂脱落，通常抹面砂浆施工时分为三层，即底层、中层和面层。6.2抹面沙浆和特种沙浆101抹面砂浆示意图1021、流动性(1)底层砂浆：主要起与基底粘结的作用，因此，要求底层的砂浆应具有良好的和易性及较高的粘结力，依据基底材料的不同，选用不同种类的砂浆。如底层抹灰多用石灰砂浆，有防水、防潮要求时用水泥砂浆。(2)中层砂浆：主要作用是找平，多用混合砂浆或石灰砂浆。(3)面层砂浆：主要是起保护装饰作用保护装饰作用，达到表面平整、光洁、美观的效果，砂浆中宜用细砂。另外，砖墙及混凝土墙、梁、柱、顶板等底层、面层多用混合砂浆，在容易碰撞或潮湿的地方如墙裙、踢脚板、地坪、窗台等处则采用水泥砂浆。103普通抹面砂浆流动性及砂子最大粒径表。抹面层名称人工抹灰时要求砂浆沉入度(mm)砂的最大粒径(mm)底层100~1202.6中层79~902.6面层70~801.22、保水性抹面砂浆的保水性仍用分层度表示。其大小应根据施工条件选定，一般情况下要求分层度在10~20mm之间。分层度接近于0的砂浆易产生干缩裂缝，不宜作抹面用。分层度大于20mm的砂浆，容易离析，施工不便。1043、粘结力粘结力即砂浆与基层材料之间的粘结强度，它与砂浆的成分、水灰比、基层的温度、基层表面的洁净及粗糙程度、操作技术和养护等因素有关。有的高级抹面施工常掺入乳胶或107胶，以增大砂浆的粘结力。二、防水砂浆防水砂浆是水泥砂浆中掺入防水剂，用于制作刚性防水层的砂浆。这种防水层仅适用于不受振动和具有一定刚度的混凝土及砖石砌体工程。对于变形较大或可能发生不均匀沉降的建筑物，不宜采用防水砂浆。常用的防水砂浆有以下三种：1051、水泥砂浆普通水泥砂浆多层抹面可用作简单防水层。宜采用强度等级不低于32.5，骨料宜采用中砂或粗砂，质量应符合混凝土用砂标准，使用洁净水，水灰比范围为0.40~0.50。2、水泥砂浆+防水剂在水泥砂浆中掺入防水剂，提高砂浆自防能力。常用的防水剂的品种主要有水玻璃类、金属皂类和氯化物金属盐类等。(1)水玻璃防水剂：是以硅酸钠(即水玻璃)为基料，掺入砂浆中会与水泥水化过程中析出的氢氧化钙反应生成不溶性硅酸盐，填充毛细孔管道及砂浆孔隙，从而提高砂浆的抗渗性。106常用的水玻璃防水剂有二矾、三矾、四矾、五矾等，由于该防水剂含有一定量的可溶性氧化物会降低砂浆的密实度和强度，因此，工程上一般只利用它的速凝作用和粘附性作修补堵漏和表面处理用。(2)金属皂类防水剂：是由硬脂酸、氨水、氢氧化钾(或碳酸钠)和水按一定比例混合加热皂化而成的有色浆状物。掺入水泥砂浆中，可使水泥颗粒和骨料间形成憎水性吸附层及不溶性物质，起填充微细毛孔和堵塞毛细孔的作用。(3)氯化物金属盐类防水剂：是用氯化铁、氯化钙、氯化铝等金属盐和水按一定比例配制而成的有色液体，掺入水泥砂浆中，在凝结硬化过程中能形成不透水的复盐，起到填充密实作用，从而提高砂浆的抗渗作用。1073、膨胀水泥砂浆这种砂浆的抗渗性主要是由于水泥具有膨胀或补偿收缩性能，提高了砂浆的密实性，具有良好的防水效果。防水砂浆的防水效果除与原材料有关外，还受施工操作的影响。一般要求在涂抹前先将清洁的底面抹一层纯水泥浆，然后再抹一层5mm厚的防水砂浆，在初凝前用木抹子压实一遍，第二、三、四层同样操作，共4~5层，约20~30mm厚，最后一层要压光，抹完后要加强养护。木抹子108三、装饰砂浆装饰砂浆用于室内外装饰，是以增加建筑物美感为主要目的的，同时使建筑物具有特殊的表面形式及不同的色彩和质感。装饰砂浆所采用的胶结材料有普通水泥、矿渣水泥、白水泥、各种彩色水泥及石膏等；骨料则常用浅色或彩色的天然砂、大理石、花岗石的石屑或陶瓷的碎粒等。装饰砂浆的表面可进行各种艺术处理，以达到不同风格及不同的建筑艺术效果：如水磨石、水刷石、斩假石、拉毛灰及人造大理石等。109第7章沥青及沥青混凝土主要内容：石油沥青的组分、主要技术性能及衡量方法；沥青的分类和简易鉴别方法；煤沥青与石油沥青的性能区别；沥青的改性方法及沥青混凝土的配合比设计。重点和难点：沥青混凝土的配合比设计。1101、定义沥青是一种有机胶结材料，是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的混合物。它们几乎完全溶解于二硫化碳等有机溶剂中，在常温下为液态、半固态或固态，颜色呈黑色至黑褐色。沥青原始状态沥青7.1概述111沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的混合物。1122、分类：沥青按照其来源可分为地沥青和焦油沥青两类。(1)地沥青：有天然沥青及石油沥青之分。地壳中的石油，在各种自然因素的作用下，经过轻质油分蒸发、氧化和缩聚作用，最后形成的天然产物，称“天然沥青”。石油经炼制加工而得到的沥青称“石油沥青”。(2)焦油沥青：是对从干馏各类有机燃料，如煤、木材等所得的焦油进行再加工得到的沥青。如干馏煤得到煤焦油，对煤焦油进行再加工而得到煤沥青(俗称柏油)。地沥青焦油沥青沥青天然沥青石油沥青煤沥青页岩沥青1133、沥青建筑材料沥青是一种有机的胶结材料，具有粘性、塑性、耐腐蚀及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及其他防水工程、防腐工程以及道路工程。(1)改性沥青指按工程需要的物理特性，对沥青材料进行人工改造，使其满足工程要求的沥青材料。一般有掺配法(将几种不同标号的沥青掺配在一起，改善其针入度和软化点)、填充(将橡胶、树脂和矿物等加入到沥青中，改善沥青的塑性、粘性和抗老化性)、乳化(将沥青分散在乳化剂水溶液中构成的乳状液)等方法。114石油沥青是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固体或粘性液体状态，颜色为褐色或黑褐色。7.2石油沥青115石油沥青三组分分析法的各组分性状性状外观特性平均分子量碳氢化含量%物化特性油分淡黄色透明液体200~7000.5~0.745~60几乎溶于大部分有机溶剂，常发现有荧光树脂红褐色粘稠半固体800~30000.7~0.815~30温度敏感性高，熔点低于100℃沥青质深褐色固体微粒1000~50000.8~1.05~30加热不熔化而碳化116二、煤沥青煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。烟煤在干馏过程中的挥发物质，经冷凝而成黑色粘性液体称为煤焦油，煤焦油经分馏加工提取轻油、中油、重油、蒽油以后，所得残渣即为煤沥青。煤沥青化学组成的试验研究方法与石油沥青相同，采用选择性溶解方法将煤沥青划分为几个化学性质相近的组，如图所示。1171、改性沥青的分类改性沥青是在沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使其性能得以改善后的一种沥青。7.3改性沥青118道路改性沥青及改性沥青混合料技术119一、概述1、定义沥青混合料是将石子、砂(5~0.15mm)和矿粉(<0.15mm)经人工合理选择级配组成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和所组成的混合物。将沥青混合料经摊铺后碾压成型，即成为各种类型的沥青混合料路面。沥青混合料主要包括沥青混凝土混合料和沥青碎（砾）石混合料两类，一般经碾压密实后前者的剩余空隙率不大于10%称为沥青混凝土，后者的剩余空隙率大于10%的称为沥青碎（砾）石混合料。7.4沥青混合料120(1)沥青混凝土混合料：由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料，与沥青结合料拌和而制成的符合技术标准的沥青混合料，简称AC（采用圆孔筛时用LH表示）。(2)沥青碎石混合料：由适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料）与沥青拌和的沥青混合料（压实后剩余空隙率大于10%的沥青混合料），简称AM（采用圆孔筛时用LS表示）。2、沥青混合料的特点沥青混合料作为高等级公路最主要的路面材料，是因为它具有许多其它建筑材料无法比拟的优越性。121第8章金属材料主要内容：钢的分类、性能及应用，化学成分对钢性能的影响，钢的冷加工与热处理；铝合金的组成及分类。重点和难点：化学成分对钢性能的影响，钢的冷加工与热处理的作用，钢的技术要求与选用。122金属材料是一种或多种金属元素或金属与非金属元素组成的合金的总称，分为黑色金属和有色金属两大类。黑色金属是以铁元素为主要成分的铁和铁合金，主要包括各种钢和铁。有色金属是除黑色金属以外的其他金属，如铝、铜、铅、锌等金属及其合金。国家体育馆123一、钢材的生产铁元素在地壳中占4.7%，通常以化合物质形式存在于铁矿石中。钢和铁的主要成份都是铁和碳元素，含碳量为2.11%~6.69%，且杂质含量较多的铁碳合金称为生铁；含碳量在2.11%以下，且含少量其他元素的铁碳合金称为钢。1、钢的冶炼(1)炼铁将铁矿石、焦碳、石灰石和少量锰矿石按一定比例装入高炉内，在高温条件下，焦碳中的碳与铁矿石中的铁化物发生还原反应生产出生铁。8.1钢材的生产和分类124生铁的含碳量大于2.11%，同时含有较多的硫、磷等杂质，因而生铁表现出强度较低、性脆、韧性较差等特点，且不能采用轧制或煅压等方法来进行加工。生铁的品种有白口铁、灰口铁、铁合金等，其中白口铁为炼钢用铁。生铁铁矿石125(2)炼钢炼钢是对熔融的生铁进行高温氧化，使其中含碳量降低到2.11%以下，同时使其他杂质的含量降低到允许范围内。在炼钢后期投入脱氧剂，除去钢液中的氧，这个过程称为“脱氧”。钢材126根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢、电炉炼钢三种。①平炉炼钢它以熔融状或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料。利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。可用于炼制优质碳素钢和合金钢等。②氧气转炉炼钢以熔融的铁水为原料，由转炉顶部吹入高纯度氧气，能有效地去除有害杂质，并且冶炼时间短(20~40min)，生产效率高，所以氧气转炉钢质量好，成本低，应用广泛。③电炉炼钢以电为能源迅速将废钢、生铁等原料熔化，并精炼成钢。电炉又分为电弧炉、感应炉和电渣炉等。127平炉转炉电弧炉1282、钢的铸锭经冶炼后的钢液须经过脱氧处理后才能铸锭，因钢冶炼后含有以FeO形式存在的氧，对钢质量产生影响。通常加入脱氧剂如锰铁、硅铁、铝等进行脱氧处理，将FeO中的氧去除，将铁还原出来。根据脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢三种。(1)沸腾钢炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时，会有大量的CO气体从钢水中外逸，引起钢水呈沸腾状，故称沸腾钢。129沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，强度和韧性较低。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。(2)镇静钢炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模冷却凝固，故称镇静钢。镇静钢成本较高，但组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要的结构工程。(3)半镇静钢脱氧程度和质量介于沸腾钢和镇静钢之间，为质量较好的钢。130冶炼后的钢除少数直接铸成铸件外，大部分先浇铸成钢锭，然后再经轧制、煅压、冷拔、冲压等方法加工成各种钢材。建筑钢材多为热轧钢材。3、钢材的加工(1)目的：通过压力加工，去除铸锭过程中所出现的偏析、气泡、晶粒粗大、组织不致密等缺陷。(2)分类：①热加工：将钢锭加热至呈塑性状态，再施加压力改变其形状，并使钢锭内部气泡焊合、疏松组织密实。钢锭——型钢、钢筋。②冷加工：是指钢材在常温下进行的压力加工。如冷拉、冷拔、冷扭。冲压和挤压等。131二、钢材的分类根据不同的需要，钢材可分为下列几类。1、按冶炼设备分为：①平炉钢；②转炉钢；③电炉钢。2、按脱氧程度分为：①沸腾钢；②半沸腾钢；③镇静钢；④特殊镇静钢。3、按化学成分可分为：(1)碳素钢碳素钢的化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁碳合金。其含碳量为0.0218%～2.11%。此外尚含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。132(2)合金钢是指在炼钢过程中，有意识地加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。常用合金元素有：硅、锰、钛、钒、铌、铬等。按合金元素总含量的不同，合金钢可分为：①低合金钢：合金元素总含量小于3.5%。②中合金钢：合金元素总含量为3.5%~10%。③高合金钢：合金元素总含量大于10%。4、按用途可分为：(1)碳素结构钢①普通碳素结构钢：也称为碳素结构钢，含碳量不超过0.38%，广泛用于结构工程中的型钢和钢筋。133②优质碳素结构钢：比普通碳素结构钢的杂质含量少，具有较好的综合性能，广泛用于机械制造、工具、弹簧等。(2)合金结构钢①普通低合金结构钢：也称为低合金结构钢，在普通碳素结构钢的基础上添加少量合金元素而成，具有高强度、高韧性和可焊性，是工程中大量使用的结构钢材。②合金结构钢：其品种繁多，包括合金弹簧钢、滚珠轴承钢、锰钢、铬钢、镍钢、硼钢等，主要用于机械制造和设备的制造。(3)工具钢①碳素工具钢：通常含碳量为0.65%~1.35%，根据S、P含量分优质和高级两种，钢钎和部分中空钢钎杆制品。134②合金工具钢：含碳量较高，硬度大、耐磨、热处理变形小，具有在较高温度下工作的热硬性，如量具、刀具用钢、冷作模具钢、热作模具钢等。③高速工具钢：也称锋钢，是高合金钢，质量优于一般工具钢，但价格较贵，主要用于钻头、刃具等。(4)特殊性能钢特殊性能钢大多是高合金钢，主要有不锈钢、耐热钢、抗磨钢、电工硅钢等。(5)专门用途钢指专门用于专门领域的特殊钢材，如钢筋钢、桥梁钢、钢轨钢、锅炉钢、铅用钢、压力容器钢等。135一、钢的显微组织1、金属的晶体结构(1)晶体结构的类型①概念晶体内部质点在三维空间按一定的规律周期性地排列的固态物质，称为晶体(如金刚石、石墨和一切固态金属及其合金)。特性：原子在三维空间呈有规则的周期性重复排列；有固定的熔点；晶体的性能随着原子的排列方位而改变，即单晶体具有各向异性。8.2钢材的晶体结构与化学成分136非晶体内部质点无规则的堆积在一起的物质称为非晶体(如:塑料、玻璃、沥青)。特性：与晶体相反，没有固定的熔点；表现出各向同性。晶体与非晶体在一定条件下可互相转化。晶格为了形象描述晶体内部原子排列的规律，将原子抽象为几何点，并用一些假想连线将几何点连接起来，这样构成的空间格子称为晶格。晶胞晶体中原子排列具有周期性变化的特点，通常从晶格中选取一个能够完整反映晶格特征的最小几何单元称为晶胞，它具有很高对称性。137③典型的金属晶格在金属元素中，除少数具有复杂的晶体结构外，大多数具有简单的晶体结构，常见的晶格类型有以下三种：体心立方晶格

体心立方晶格的晶胞如图所示。它是一个立方体，在体心立方晶胞中，原子位于立方体的八个顶角和中心。属于这类晶格的金属有α-Fe、Cr、V、W、Mo、Nb等。

(a)模型(b)晶胞(c)晶胞原子数138面心立方晶格

面心立方晶胞如图所示。它的形状也是一个立方体。在面心立方晶胞中，原子位于立方体的八个顶角和六个面