《建筑材料与检测》教学教案172

模块一建筑材料与检测基本知识学习单元单元一建筑材料概述【知识目标】1、了解材料定义、分类；2、了解材料在工程中的地位、作用及发展趋势。一、建筑材料的定义及分类1、定义：建筑材料是在建筑工程、水利工程、交通工程、地下工程、基础工程等各种土木工程中建造的建筑物、构筑物所使用的各种原材料、半成品、建筑构件及零配件的总称。2、分类1）按组成：无机材料、有机材料和复合材料三大类。无机材料——钢材、石材。有机材料——木材塑料涂料。复合材料——钢纤维混凝土、水泥砂浆、钢筋混凝土沥青混合料。2）按工程项目（1）主体材料——建造主体工程的材料，水泥及其制品、混凝土及其预制构件、砌块、墙体保温材料等。（2）装修材料——用于建筑物室内、室外，起装饰和美化作用的材料，内外墙装饰+室内顶棚装饰+室内装饰+配套设备、零配件（灯具、卫生洁具、管件）。3）按主要性能（1）结构性材料——构成建筑物受力构件和结构所用的材料。（2）围护性材料——用于建筑物围护结构的材料。（3）功能性材料——担负建筑物某些非承重功能的材料。（4）装饰性材料——起装饰和美化作用的材料。防水防腐涂料、外墙饰面砖、彩色涂料、水磨石、玻璃和陶瓷等。二、建筑材料在建筑工程中的地位和作用1、是建筑工程的物质基础，是工程质量保障的前提。2、影响或决定工程造价。一般工程的材料费占工程总造价的50%～60%，重要工程可达70%～80%。3、保障建筑物各种使用功能顺利实现。4、带动和推进新技术、新工艺的发展，使建筑设计水平和施工工艺水平有新突破。三、建筑材料的发展趋势1、轻质高强方向提高比强度，减小截面尺寸，降低自重，提高抗震性，实现高层化、大跨化和轻量化。2、高性能方向高性能长寿命建筑，降低材料消耗，如高性能混凝土——易浇捣、易密实、不离析。3、绿色、生态、节能、环保方向单元二建筑材料检测的意义及相关规定【知识目标】1、了解检测工作的法律法规及相关制度；2、掌握质量标准体系的分类及表示方法，能读懂技术规范；3、熟悉见证取样和送检工作流程。一、建筑材料检测的意义1、检测是实施工程科学化、规范化管理的重要手段和途径。2、检测数据，是质量的真实记录，是指导、控制、评定质量的必要依据，是评价工程质量缺陷、鉴定和预防工程质量事故的手段。二、建筑材料检测的相关规定1、检测机构的条件同时具备两个条件，一是要通过“计量认证”，二是要具有“检测资质证书”。2、相关的法律法规（1）《中华人民共和国建筑法》（2）《建设工程质量管理条例》（3）《实验室和检查机构资质认定管理办法》（4）《建设工程质量检测管理办法》3、见证取样送检制度（1）取样，按照有关技术标准、规范，从检验（或检测）对象中抽取实验样品的过程。取样工作必须由“见证人+取样人”共同完成。（2）送检，将样品从现场移交有检测资格的单位承检的过程。送检工作必须由“见证人+送检人”共同完成。检测工作，必须遵循“见证取样送检制度”。见证单位——是建设单位或建设单位授权委托的本工程的监理单位；见证人——建设单位书面授权委派的本工程监理单位的现场监理人员1～2名担任；取样人—施工单位的从事试验检测的工作人员。4、见证取样范围及送检程序（1）见证取样和送检的范围涉及结构安全的试块、试件和材料，见证取样和送检的比例不得低于规定取样数量的30%，下列试块、试件和材料必须实施见证取样和送检①用于承重结构的混凝土试块；②用于承重墙体的砌筑砂浆试块；③用于承重结构的钢筋及连接接头试件；④用于承重墙的砖和混凝土小型砌块；⑤用于拌制混凝土和砌筑砂浆的水泥；⑥用于承重结构的混凝土中使用的掺加剂；⑦地下、屋面、厕浴间使用的防水材料；⑧国家规定必须实行见证取样和送检的其他试块、试件和材料。（2）送检程序①)送检之前，建设单位应向质量监督站和工程检测单位递交“见证单位和见证人员授权书”。②取样人员在见证人的全程见证下，完成在施工现场的取样和制作试件工作，并送至检测机构检测。③送检单位填写检测试验委托单。④检测单位按委托单的有关要求实施检测，完成检测后，应在检验报告单备注栏中注明见证单位和见证人姓名。⑤当出现不合格项目时，检测机构要及时通知工程质量监督站和见证单位。影响结构安全的项目，应在24小时内报告。5、见证人员的基本要求和职责1）见证人员的资格认证（1）见证人员应由建设单位或该工程监理单位中具备建筑施工专业初级以上技术职称和具有建筑施工专业知识的人员担任。（2）见证人员必须持证上岗。见证人员必须参加建设行政主管部门组织的见证取样人员资格考核，考核合格后经建设行政主管部门审核颁发“见证取样员”证书。（3）见证人员对工程实行见证取样、送检时应有该工程建设单位签发的见证人书面授权书。见证人书面授权书由建设单位和见证单位书面通知施工单位、检测单位和负责该项工程的质量监督机构。（4）见证人员的基本情况由当地建设行政主管部门备案，每隔3～5年换证一次。2）见证人员的职责（1）制定送检计划。（2）必须现场见证，做好见证记录，对见证工作负法律责任。（3）见证人员必须对试样进行监护，并和送样人员一起将试件送至检测单位。（4）见证人员必须在送验委托单上签字，以备检测单位核验。（5）见证人员应具有良好的职业道德。廉洁奉公，秉公办事，一经发现见证人员有违规行为，发证单位有权吊销“见证取样员”证书。三、建筑材料的技术标准体系1、技术标准的分类（1）国家标准—需要在全国范围内统一的技术要求。是国内的最高标准。（2）行业标准—全国性的某行业范围内的技术标准。当国家有相应标准颁布实施时，该项行业标准即废止。（3）地方标准—没有国家标准和行业标准，又需要在省、自治区、直辖市范围内统一的技术标准。在公布国家或者行业标准之后，该地方标准即应废止。（4）企业标准—当企业生产的产品，没有国家标准和行业标准依据时，企业应当制定企业标准（代号“QB”），以作为组织生产的依据。2、技术标准的表示GB175---2007通用硅酸盐水泥代号顺序号批准年代号名称编号代号+编号+名称。强制性和推荐性两种。强制性标准是国家要求对其规定的各项内容必须无条件遵照执行的标准。（2）推荐性标准是国家鼓励自愿采纳、具有指导作用而又不宜强制执行的标准。3、建筑材料检测常用的技术标准（1）产品标准—如《钢筋混凝土用钢第2部分；热轧带肋钢筋》（GB1499.2—2007）。（2）方法标准—如《水泥取样方法》。（3）基础标准—如《水泥命名定义和术语》。单元三建筑材料检测误差及数据修约规则一、建筑材料检测误差1、检测误差——测定值与被测对象的真实数值之间的差异。2、误差的主要原因：（1）检测人员误差个体感官鉴别能力、反应敏感程度、生理变化、检测技术熟练程度、固有习惯等因素。（2）仪器设备误差测量精度，不同材质仪器设备的使用条件，仪器在设计、制造、安装、校正等方面的误差。（3）环境误差环境因素与要求的标准环境不符所带来的误差。（4）方法误差试验方法选择不尽合理或经验公式中各种系数的近似值选定不当等引起的误差。二、减小检测误差的途径1、取样（1）取样方式：全样检测+抽样检测，常规检查——抽样检查方式。（2）代表性+随机性。代表性——指保证抽取的子样应代表母体的质量状况；随机性——指保证抽取的子样应由随机因素决定而并非人为因素决定。（3）抽样操作方法因检测对象而异，抽取样品的数量视检测内容而异。样品的真实性和代表性直接影响到检测数据的准确性和公正性。2、制备试件处理试样、加工或成型，制备成标准试样或试件。3、选择仪器设备选取满足一定精度要求的仪器设备，确保称量或测量的准确性，减小试验误差。4、选择测试条件（1）温度考虑：检测对象+所用仪器（2）湿度湿度应控制在规定的范围内。如湿度越大，测得的强度越低。（3）试件形状、尺寸及表面状态抗压强度测定：同一待测对象，形状相同的小试件强度比大试件强度为高；当受压面相同时，高宽比大的比高宽小的强度值小；当受荷面粗糙不平整时，测定强度降低。加荷速度越慢，测得的强度值越低：受荷面有油或湿存水时，测定的强度值偏低。二、检测试验数据的记录及修约（一）有效数字及数据记录1、有效数字（1）可靠数字直接能从仪器设备上读取的准确数字叫做可靠数字；（2）存疑数字通过估读得到的那部分数字叫做存疑数字。（3）有效数字带有一位存疑数字的全部数字叫有效数字。在有效数字中，从最左一位非零数字向右数而得到的位数就是有效位数；有效数字的位数代表测量仪具的精度。例如，若记录液体体积为15.00ml，则其有效数字的位数是四位，表明是用精度为0.1ml的滴定管或吸管量取的，估读至0.01ml。若写成15.0ml，则有效数字是三位，通常是用精确度为1ml的小量筒量取，估读至0.1ml。2、试验数据的记录（1）读取及记录试验数据——按照所用仪器设备的测量精度及数字修约规则进行，应当也只允许保留一位可疑数字，绝不可随意增加或减少数字的位数。（2）检测报告——要按数字修约规则，对记录的试验数据进行整理、处理或计算，而不可以直接把原始的记录结果报告出来。（二）数值修约及统计1、数值修约规则修约规则——“四舍六入五留双”。即拟舍去数字小于5即舍去、大于5则进1；恰好等于5时，若5后有非零数字则进1；若5后皆为零时则看5前，5前为偶应舍去，5前为奇则进1”。具体应用举例说明如下：(1)进舍规则1)拟舍弃数字的最左一位数字小于5时，则舍去，保留其余各位数字不变。例如：将15.2431修约到个位数。最左一位数2小于5，则直接舍去“2431”，修约结果为15；同理，将15.2431修约到一个小数，得15.2。2)拟舍弃数字的最左一位数字大于5，则进1，即保留数字的末位数字加1。例如：将26.4843修约成三位有效数字。其最左一位数字8大于5，则向前进1，修约结果为26.5。3)拟舍弃数字的最左一位数字是5，且其后有非“零”数字时进一，即保留数字的末位数字加1。例如：将10.5001修约到个位数。其拟舍弃数字自左至右依次为“5001”，最左一位数字是5，且其后有非“零”数字1，这时进1，得修约结果11。4）拟舍弃数字的最左一位数字是5，且其后皆为“零”时，若所保留的末位数字为奇数则进1；若所保留的末位数字为偶数（含0），则舍去。5）负数修约时，先将它的绝对值按上述规定进行修约，然后在修约值的前面加上负号。6)所拟舍弃的数字，若为两位以上的数字,不得连续修约。应根据保留数后边（右边）第一个数字的大小，按上述规定“一次修约”出结果。7)0.5单位修约0.5单位修约指修约间隔为指定位数的0.5单位。修约规则是先将拟修约数值乘以2，按指定位数依照进舍规则修约，所得数值再除以2。例：将下列数字修约到个位数的0.5单位。拟修约数值（A）乘以2（2A）2A修约值A修约值60.25120.5012060.0-60.75-121.50-122-61.02、数值统计(1)算术平均值当试验次数极大地增加时，算术平均值接近真值。算术平均值的计算式：χ1+χ2+χ1+χ2+χ3+…+χnn=(2)标准差σ=（1-2）通常情况下，标准差值越大，表明试验数据的分散性越大，或离散性大，精密度越小。单元四材料的基本性质一材料的物理性质（一）与质量有关的性质1、材料的微观体积构成（1）块状材料矿质实体、闭口孔隙（不与外界连通）和开口孔隙（与外界连通）三部分组成。(a)(b)(a)(b)图1－1材料微观结构示意图(a)材料微观结构组成示意图；(b)材料质量与结构体积关系图开口孔隙闭口孔隙实体开口孔隙闭口孔隙实体VsV图1—2图1—2堆积体积示意图(堆积体积＝颗粒体积＋空隙体积)如图1-2所示：堆积体积=颗粒的实体体积+颗粒的闭口孔隙体积+颗粒的开口孔隙体积+颗粒间的空隙体积。2、反映质量和体积关系的参数——密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度（1）密度——材料在绝对密实状态下（不含任何孔隙），单位体积（矿质实体）具有的质量。=（2）表观密度——在干燥状态下，材料单位表观体积（实体体积+闭口孔隙体积）所具有的质量。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。（3）毛体积密度——材料在自然状态下，单位体积（矿质实体+闭口孔隙+开口孔隙）所具有的质量。（4）堆积密度——指散粒或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积（矿质实体+闭口孔隙+开口孔隙+颗粒间空隙的体积）具有的质量。堆积密度用于计算材料用量、构件的自重、配料及确定堆放空间。3、孔隙率和密实度、空隙率和填充率（1）孔隙率——材料中孔隙体积（闭合孔+开口孔）占材料总体积（矿质实体+闭口孔隙+开口孔隙）的百分率。（2）密实度——材料体积内被固体物质所充实的程度。即固体物质的体积占总体积的比例。（3）空隙率——散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占总体积的百分率。（4）填充率——散粒或粉状材料颗粒体积占其自然堆积体积的百分率。二、与水有关的性质1、材料的亲水性与憎水性材料的亲水性或憎水性——润湿角大小划分。润湿角是在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。（a（a)亲水性材料(b)憎水性材料图1-3材料润湿示意图θ≤90˚——亲水性；θ＞90˚——憎水材料。润湿角θ愈小，材料愈易被水润湿。2、吸水性（1）含义：材料在浸水状态下吸收水分的能力称为吸水性。（2）表示方法：①质量吸水率：材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率。②体积吸水率：材料吸水饱和时，吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率。2、吸湿性（1）含义：材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。（2）表示：含水率。含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分数。计算：3、耐水性（1）含义：材料长期在饱和水作用下而不破坏，强度也不显著降低的性质。（2）表示：软化系数。即材料在吸水饱和状态下的抗压强度与其在干燥状态下的强度的比值。计算。K软取值0~1，值越大，耐水性越好。常位于水中或潮湿环境中的重要建筑物，K软≥0.85；受潮较轻或次要结构，K软允许稍有降低但不宜小于0.75。K软大于0.80的材料为耐水材料。4、抗冻性（1）含义：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）表示：以抗冻标号或抗冻等级表示。抗冻等级——D20、D25、D50、D100、D200、＞D200等，分别表示此材料可承受20次、25次、50次、100次、200次及多于200的冻融循环。抗冻标号越高，其抗冻性越好，材料可经受的冻融循环次数越多，耐久性越好。（3）影响因素图1—4材料透水示意图材料的孔隙率及孔隙特征图1—4材料透水示意图5、抗渗性（1）含义：材料在液体（水、油、酒精）的压力作用下抵抗水渗透的性能。（2）表示方式：①渗透系数渗透系数越小，抗渗性越强。一些防水材料(如油毡)其防水性常用渗透系数表示。②抗渗等级抗渗等级——P4、P6、P8、P10……等，分别表示试件能承受0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa……的水压而不渗透。抗渗等级越高，抗渗性越好。二、材料的力学性质1、强度和比强度（1）强度强度是材料在应力（荷载）作用下抵抗破坏的（最大）能力。（2）比强度比强度是指按单位质量计算的材料强度，其值等于材料的强度与其体积密度之比，。2、弹性和塑性（1）弹性在弹性变形范围内，弹性模量为常数，其值等于应力与应变的比值，即弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，越大，材料越不易变形。(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)。3、脆性和韧性（1）脆性材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，而不出现塑性变形就突然产生破坏的性质称为脆性。（2）韧性材料在冲击或动力荷载作用下，能吸收较大能量产生一定的塑性变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。三、材料的耐久性耐久性——抗冻性、抗渗性、抗化学侵蚀性、抗碳化性能、大气稳定性、抗老化、耐磨性等多种性质。（二）耐久性的影响因素常用建筑材料的耐久性影响因素和评价指标如表1-9所示。表1-9影响材料耐久性的因素建筑材料耐久性破坏因素破坏原因评价指标水泥混凝土压力水渗透抗渗等级水冻融抗冻等级酸、碱、盐水泥石化学腐蚀CO2、H2O碳化碳化深度水、过量碱、活性SiO2碱-骨料反应膨胀率建筑钢材H2O、O2、CL-电化学腐蚀电位锈蚀率建筑石材机械力、流水、泥沙磨损磨耗值、磨光值沥青阳光、空气、水、紫外线老化——防水卷材压力水渗透渗透系数沥青混合料水渗透残留稳定度（三）耐久等级的指标耐久等级是衡量建筑物耐久程度的指标，具体用耐久年限表示。在《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）中对建筑物的耐久年限做如表1-10的规定：表1-10建筑物的耐久年限规定耐久等级耐久年限适用范围一级100年以上重要的建筑和高层建筑二级50～100年一般性建筑三级25～50年次要的建筑（如住宅）四级15年以下临时性或简易建筑工作单元任务一砂石取样及试样处理一、取样批的确定1、在一列火车、一批货船或一批汽车上取样——产地和规格均相同的砂石为一批，总数不宜超过400m3或600t。2、在料堆上取样——以400m3或600t为一批。3、以人工生产或用小型工具(如拖拉机等)运输的砂——以产地和规格均相同的200m3或300t为一批。二、取样方法1、料堆上取样，取样部位应均匀分布。取样前铲除表层部分料，由各部位抽取大致相等的试样，砂共取8份，石子为16份，组成各自一组试样。2、从皮带运输机上取样时，应在皮带运输机机尾的出料处，用接料器定时抽取砂4份、石8份组成各自一组试样。3、从火车、汽车、货船上取样时，应从不同部位和深度抽取大致相等的砂8份，石16份组成各自一组样品。三、取样数量对每一单项试验；应不小于最少取样的数量。须作几项试验时，如确能保证试样经一项试验后；不致影响另一项试验的结果，可用同一组试样，进行几项不同的试验。表1-11是砂常规单项试验的最小取样量。表1-11单项试验取样数量序号试验项目最少取样数量/㎏1颗粒级配4.42含泥量4.43泥块含量20.04表观密度2.65松散堆积密度与空隙率5.0四、试样的处理1、试样的缩分：将试样置于平板上，潮湿状态下拌匀，堆成厚度约为2cm的“圆饼”，沿互相垂直的两条直径，把“圆饼”分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再堆成“圆饼”。若为石子试样，在自由状态下拌混均匀，并堆成锥体，然后沿相互垂直的两条直径，把锥体分成大致相等的4份。取其对角的两份重新拌匀，再堆成锥体。重复上述过程直至缩分后材料的质量，略多于进行试验所必须的质量为止。2、试样的包装：每组试样应采用能避免细料散失及防止污染的容器包装，并附卡片标明试样编号、产地、规格、质量、要求检验项目及取样方法等。任务二砂石表观密度测定一、砂表观密度的测定（容量瓶法）（一）试验仪具与材料1、容量瓶：500。2、烧杯：500。3、天平：称量1Kg，感量不大于0.1g。4、烘箱：能控温在105℃±5℃。5、冷开水。6、其它：搪瓷盘、干燥器、温度计、滴管、毛刷等。（二）试样制备按规定取样，并拌匀，四分法缩分至约660g，在105℃±5℃烘干至恒重，置于干燥器中冷却至室温，分成大致相等的两份备用。（三）试验步骤1、称取烘干的试样约300g（m0），装入容量瓶，注入冷开水至接近500ml的刻度处。2、用手旋转摇动容量瓶，使砂样充分摇动，排除瓶内气泡。塞紧瓶塞，静置24h。3、用滴管小心加水至容量瓶500ml刻度线处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量m1（g）。4、倒出瓶内水和试样，洗净容量瓶，再向容量瓶内注水（水温控制在15℃～25℃范围内，且与上述水温相差不超过2℃）至500ml刻度处，塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质量（）。（四）结果计算及要求1、砂表观相对密度按式1-23计算（计算至小数点后3位）：（1-23）2、以两次平行试验结果的算术平均值作为测定值，如两次结果之差值大于0.02g/cm3，应重新取样进行试验。表1-13细集料表观密度试验数据记录及结果处理试验次数砂烘干质量（g）砂+水+容量瓶质量（g）水+容量瓶质量（g）水的密度（g/m3）砂表观密度（g/m3）个别值平均值12二）石子表观密度测定（网篮法）（一）试验仪器1、液体天平：可悬挂吊篮测定石子的水中质量，称量应满足试样数量称量要求，称量5㎏，感量5g。如图1-97所示图1-9网篮试验装置2、吊篮：耐锈蚀的金属材料制成，直径和高为150mm左右，四周及底部用孔径为1mm～2mm的筛网编制成，具有密集的孔眼。3、溢流水槽：在称量水中质量时能保持水面高度一定。4、烘箱：能控温105℃±5℃。5、试验筛：孔径为4.75mm的筛一只。其它用具：盛水容器（有溢流孔）、温度计（0℃～100℃，分度为1℃）、刷子、毛巾（纯棉、洁净）等。（二）试样制备按规定取样，并筛除公称粒径为4.75㎜以下的颗粒，并缩分至每份略大于表1-14中规定的数量（共取两份），风干后筛除小于4.75mm的颗粒，冲洗干净备用。表1-14石子表观密度实验所需试样最小质量公称最大粒径（mm）4.759.5161926.531.537.56375每一份试样的最小质量（Kg）0.81111.51.5233（三）试验步骤1、试样装入干净的搪瓷盘中，注入洁净的水，水面至少应高出试样50㎜，轻轻搅动石料，使附着在石料上的气泡完全逸出，在室温下保持浸水24h。2、将吊篮挂在天平的吊钩上，浸入溢流水槽中，向溢流水槽中注水，水面高度至水槽的溢流孔，将天平调零。（吊篮的筛网应保证集料不会通过筛孔流失，对2.36mm～4.75mm粗集料应更换更小孔的筛网；或在网篮中放入一个浅盘）。3、调节水温在15℃～25℃内，将试样移入吊篮中（并用上下升降吊篮的方法排除气泡，每秒升降1次，升降高度为30～50mm），称取试样在水中的质量（溢流水槽中的水面高度由水槽的溢流孔控制维持不变）。4、提起吊篮，将试样倒入浅搪瓷盘中，放入105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重。5、取出浅盘，在干燥器中冷却至室温，称取石子的烘干质量ma（一般，在烘箱中烘烤的时间不得少于4h～6h。6、取另一份石子进行平行试验，取两次平均值作为试验结果。（四）结果计算及要求1、石子的表观密度按式1-24计算：（1-24）2、以两次试验结果的算术平均值作为测定值，两次结果相差不得超过20Kg/m3。否则应重新进行试验，对颗粒材质不均匀、两次试验结果超过规定误差者，可取4次试验的算术平均值作为试验结果。3、试验数据记录及结果处理见表1-15。表1-15石子表观密度试验数据记录及结果处理试验次数石子的烘干质量(g)集料的水中的质量(g)石子表观密度（g/cm3）备注个别值平均值任务三砂石松装堆积密度测定一、砂的松装堆积密度测定（一）试验仪器设备1、容量筒：圆柱形金属筒，容积约为1L。2、台秤：称量10Kg，感量1g。3、烘箱：能控制温度在105℃±5℃。4、方孔筛：孔径为4.75mm筛一只。5、漏斗。如图1-10所示。6、其它：直尺、浅搪瓷盘、料勺、带三脚架的金属漏斗、铁铲。（二）试验准备工作1、试样的制备按规定取样，用搪瓷盘装取试样约3L，放在干燥箱中于105℃±5℃下烘干至恒重，待冷却至室温后，筛除大于4.75mm的颗粒，分成大致相等的两份备用。2、容量筒容积的校正将温度为20℃±2℃的饮用水装满容量筒，用一玻璃板沿筒口推移，使其紧贴水面。擦干筒外壁水分，然后称取容量筒、水、玻璃板的合重。容量筒容积按式1-25计算：/ρw（1-25）（三）试验方法步骤1、称取容量筒的质量m0，g。；2、取试样一份，用料勺或漏斗将试样从容量筒中心上方50㎜处徐徐倒入，让试样以自由落体下落，当容量筒上部试样呈锥体，且容量筒四周溢满时，即停止加料。然后用直尺沿筒口中心线向两边把多余的试样去掉（实验中严禁触动容量筒）。3、称取容量筒及试样的总质量（）（）。（四）试验结果计算及要求1、松装密度按式1-26计算：（1-26）以两次试验结果的算术平均值作为测定值（精确至0.01/cm3）。2、空隙率按式1-27计算（精确至0.1%）:（1-27）3、试验数据记录及结果处理见表1-16。表1-16砂松装密度试验数据记录及结果处理试验内容试验次数容量筒容积（L）容量筒质量（g）试样+容量筒质量（或）（g）试样质量（g）松装密度（g/cm3）平均值（g/cm3）备注松装堆积密度（g/cm3）12二、碎石或卵石的堆积密度测定（一）试验仪具与材料1、天平或台秤：称量10Kg，感量10g。2、容量筒：金属铁圆筒，根据石子的最大粒径，参考表1-17选取。表1-17石子堆积密度实验容量筒的规格要求石子的最大粒径（mm）容量筒的容积（L）容量筒的规格筒壁厚度（mm）内径（mm）净高（mm）Dmax≤26.510208294231.5、37.520294294353、63、753036029443、烘箱：能控温在105℃±5℃内。4、其它：直尺、平头铁锹、玻璃板等。（二）试样准备按规定取样，用缩分法取具有代表性的试样（质量应符合试验要求），在105℃±5℃下的烘箱中烘干，或摊在清洁的地面上风干，拌匀后分成大致相等的两份备用。（三）试验方法步骤1、取料：取试样一份置于平整干净的水泥地上（或铁板上）。2、装料：取试样一份，用平头铁锹将试样铲起，使石子自由落入容量筒内。此时，从铁锹的齐口至容量筒上口的距离应保持为50mm左右。装满容量筒除去凸出筒口表面的颗粒，并以合适的颗粒填入凹陷部分，使表面稍凸部分和凹陷部分的体积大致相等，称取试样和容量筒的总质量m2，精确至10g。3、容量筒容积的标定：同砂（此处略）。（四）试验结果计算及要求1、计算容量筒的容积：同砂（此处略）。2、松装密度的计算：按式1-28计算，保留至小数点后两位。（1-28）3、试验数据记录及结果处理见表1-18。表1-18石子松装密度试验记录表试验次数容量筒容积（L）容量筒质量（Kg）容量筒和试样质量（Kg）试样质量（Kg）堆积密度（Kg/cm3）备注个别值平均值

模块二无机胶凝材料及其性能检测【模块概述】1、胶凝材料——又称胶结材料，是指能通过自身的物理和化学作用，把其他材料（散粒状、块状、粉状、纤维状1等）胶结成为具有一定强度的整体的材料。2、按化学成分——有机胶凝材料+无机胶凝材料。有机胶凝材料——以天然或合成高分子化合物为基本组成的一类胶凝材料（如沥青）；无机胶凝材料——以无机化合物为只要成分的一类胶凝材料。气硬性胶凝材料——只能在空气中凝结硬化、保持并继续发展其强度，适用于地上或相对干燥的环境中，如石灰、石膏、水玻璃等；水硬性胶凝材料——既能在空气中，又能更好地在水中凝结硬化、保持并继续发展其强度，可广泛地用于地上、地下潮湿的环境或水中，如各种水泥。学习单元单元一水硬性胶凝材料一、通用硅酸盐水泥（一）通用硅酸盐水泥的定义及分类1、定义——以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。2、分类——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、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。（二）通用硅酸盐水泥的生产1、原料原料：石灰质（石灰石、白垩、石灰质凝灰岩）：提供CaO黏土质（黏土、黄土、黏土质页岩）：提供SiO2、Al2O3、Fe2O3校正原料（黄铁矿渣等）：补充上述化学成分。工艺概述：两磨一烧——即生料的磨细、生料的煅烧和熟料的磨细。1）适当比例原料磨细2）高温下（1450℃）煅烧生料熟料3）熟料+3%左右石膏，磨细（三）通用硅酸盐水泥的组分与材料1、组分1）组分通用硅酸盐水泥的组分详见表3-2的规定。2、材料（1）硅酸盐水泥熟料水泥熟料是指由磨细的原料（又称生料）在窑体中经高温煅烧所形成的煅烧产物。表2-3硅酸盐水泥熟料的主要矿物名称矿物名称化学式简式含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36%～60%硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15%～38%铝酸三钙3CaO·Ai2O3C3A7%～15%铁铝酸四钙4CaO·Ai2O3·Fe2O3C4AF10%～18%（2）石膏生产水泥时加入适量石膏，可以起到延缓水泥凝结时间的缓凝作用。（3）活性混合材料活性混合材料——粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等工业废料。（4）非活性混合材料非活性混合材料是指不具有活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，如石英砂、石灰石、干粘土等。（四）通用硅酸盐水泥的水化、凝结和硬化一）水泥熟料的水化1、水化特性水泥熟料与水发生的反应称为水化。表2-4各种熟料矿物单独与水作用的性质矿物组成性质硅酸三钙（C3S）硅酸二钙（C2S）铝酸三钙（C3A）铁铝酸四钙（C4AF）水化速度较快慢快中水化热中低高中强度早期高低较高较高后期高高较高较高耐化学腐蚀中良差优干缩性中小大小2、水化产物表2-5硅酸盐水泥熟料的水化产物水化产物结构形态性能水化硅酸钙(CSH)（70%）凝胶体凝胶性强，强度高，不溶于水水化铁酸钙(CFH)凝胶体呈絮凝状，凝胶性差，强度低，难溶于水氢氧化钙(CH)（20%）板状晶体强度较高，溶于水水化铝酸钙(C3AH6)立方晶体强度低，溶于水水化硫铝酸钙(AFt)（7%）针状晶体强度高，不溶于水，能提高水泥石早期强度3、水化热伴随着水化反应放出的热量称为水化热。同一种熟料矿物在不同龄期的水化热不同；四种熟料矿物在同一龄期的水化热也各不相同，其中以C2S的放热量最低。4、活性混合材料的二次水化水化反应的特点是“二次水化”。二）凝结与硬化水泥加水拌和后，水化逐渐变稠开始失去可塑性的过程称为初凝；当浆体稠度增大至完全失去可塑性并开始产生强度时称为终凝。三）影响水泥凝结硬化的主要因素1、水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥各矿物成分的强度增长情况如图2-3所示。图2-3四种熟料矿物龄期-强度曲线图2-4A线-70%的C3S+10%的C2S；B线-30%的C3S+50%的C2S2、水泥细度细度_水泥颗粒的粗细程度。越细，平均粒径越小，比表面积越大，水化越迅速、越充分，凝结硬化速度越快，早期强度越高。一般地，颗粒小于40μm时具有较高的活性，而大于100μm时，活性较小。3、拌和用水量水泥水化的理论需水量一般约占水泥质量的15%～25%，实际加水量占水泥质量的40%～70%。4、石膏的掺量延缓水泥水化进程。掺量过少，缓凝效果不明显；掺量过大，生成大量的体积膨胀的钙矾石晶体，导致水泥安定性不良。5、混合材料掺量混合材料的掺量越多，水泥水化反应速度越慢，早期强度越低。6、养护条件条件——温度+湿度。湿度大，利于水化硬化，利于强度增长；湿度小干燥的环境，不能充分水化，硬化也将停止，严重时会发生水泥石裂缝。7、养护龄期龄期是指从水泥加水拌和时起所经历的养护时间。（五）通用硅酸盐水泥的技术要求和技术标准一）技术要求1、物理性质（1）细度水泥细度影响水化反应的活性。水泥颗粒越细，水化反应越快越完全，早期强度越高。（2）凝结时间①标准稠度用水量标准稠度——标准维卡仪的试杆在水泥净浆中下落，距离玻璃底板（6±1）㎜时的净浆稠度。标准稠度用水量——达到标准稠度时，所需的拌和水质量占水泥质量的百分比称为标准稠度用水量。②初凝时间和终凝时间凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是由水泥全部加入水中至水泥浆呈现初凝状态所经历的时间；终凝时间是由水泥全部加入水中至水泥浆呈现终凝状态所经历的时间。初凝状态——维卡仪的标准试针沉入标准稠度的水泥净浆中至距玻璃底板3㎜～5㎜时的状态；终凝状态——维卡仪的标准试针沉入标准稠度净浆制成的水泥试体不大于0.5㎜，即终凝试针上的环形附件开始不能在试体上留下痕迹时的状态。凝结时间可用于合格性检验，用于指导混凝土施工。国标（GB175—2007）规定：硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于390min。其他五种通用硅酸盐水泥初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。凝结时间不合格的水泥为不合格品水泥。测定凝结时间的工程意义——混凝土施工中，要求水泥初凝时间不能过短，以保证有足够的时间在水泥初凝之前完成混凝土的搅拌、运输、浇捣和砌筑等各施工工序；但终凝时间又不宜过长，以便混凝土在浇捣完毕后，尽快硬化，产生强度，以利于下一道施工工序的进行。（3）体积安定性体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性和稳定性。引起安定性不良的因素包括过量游离的CaO、过量游离的MgO和过量的石膏。安定性不良的水泥为不合格品水泥。用沸煮法只能检验出游离CaO引起的安定性不良；游离MgO产生的危害与游离CaO相似，但由于其过烧程度更为严重，因此水化反应速度更慢，必须用压蒸法才能检验出来；石膏产生的体积安定性不良则需长时间在温水中浸泡才能发现。（4）密度与堆积密度硅酸盐水泥的密度通常在3.0～3.2g/㎝3之间，水泥的松散堆积密度在900～1300㎏/m3之间；紧密堆积状态下的密度在1400～1700㎏/m3之间。2、化学性质（1）MgO和SO3含量MgO不得超过5%（若水泥经压蒸法快速检验合格，游离MgO含量可放宽到6%），石膏水泥重量的3%～5%，保证SO3不超过3.5%。（2）烧失量成品水泥再次煅烧时质量损失的百分率。（3）不溶物煅烧过程中存留的残渣。3、力学性质硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥的强度，以水泥胶砂强度的方法确定。即以1：3的水泥和标准砂，按0.5的水灰比，用标准方法制作成40mm×40mm×160mm的标准试件。在标准养护条件下（20℃±1℃的水中或20℃±1℃、大于90%的相对湿度）达规定的龄期（3d、28d），分别测定其3d和28d的抗压和抗折强度，按国标（GB/175—2007）规定的各龄期的抗压强度和抗折强度划分水泥强度等级。（六）水泥石的腐蚀和防护一）腐蚀的类型1、软水腐蚀（溶析性腐蚀）不含或含有较少量的碳酸氢钙和碳酸氢镁的水称为软水。生活中常见的雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等都是软水。水泥石的软水腐蚀又称溶析性腐蚀。2、酸类腐蚀（1）碳酸腐蚀（2）其它酸的腐蚀以盐酸、硫酸与水泥石中的氢氧化钙作用为例，其反应式如下：3、盐类的腐蚀（1）硫酸盐的腐蚀（2）镁盐的腐蚀4、强碱的侵蚀（二）腐蚀的原因氢氧化钙和水化铝酸钙等水化产物；水泥石本身结构的不密实性。三)防腐措施1、合理选择水泥品种2、提高水泥石3、敷设耐蚀保护层（七）通用硅酸盐水泥的特点及工程应用一）硅酸盐水泥和普通水泥1、凝结硬化快，早期和后期强度均高。2、水化热大、抗冻性好。3、碱度高、抗碳化能力强。4、耐腐蚀性差。5、耐热性较差。6、湿热养护效果差二）粉煤灰、火山灰、矿渣、复合硅酸盐水泥1、共性及应用（1）早期强度低，后期强度高。（2）水化热低，抗冻性差。（3）抵抗软水、海水和硫酸盐腐蚀能力较强，2、特性及应用⑴矿渣水泥①耐热性较强。②泌水性和干缩性大，抗渗性差。⑵火山灰水泥①抗渗性好，耐水性强。颗粒细、泌水小，对湿热反应敏感。②干燥环境中收缩大，易产生裂缝。⑶粉煤灰水泥①干缩性小，抗裂性好。②泌水快，易失水产生裂缝。⑷复合水泥模块二无机胶凝材料及其性能检测单元一水硬性胶凝材料二、专用水泥【知识目标】了解几种常用的专用水泥的技术特点及工程应用专用水泥——适应某些专门用途的水泥。如砌筑水泥、大坝水泥、道路水泥、油井水泥等。（一）砌筑水泥（GB/T3183—2003）1、定义由一种或一种以上的水泥混合材料（矿渣、粉煤灰、煤矸石、沸腾炉渣和沸石等），加入适量硅酸盐水泥熟料和石膏，经磨细制成的工作性能较好的水硬性胶凝材料，代号为M。2、技术要求按国家标准《砌筑水泥》（GB/T3183-2003）规定，砌筑水泥的技术要求如下：（1）三氧化硫：不大于4.0%。（2）细度：80μm方孔筛筛余量不大于10%。（3）凝结时间：初凝时间不早于60min，终凝时间不迟于12h。（4）体积安定性：用沸煮法检验必须合格。（5）保水率：保水率不低于80%。（6）强度：分12.5级和22.5级两个等级。3、性能及应用强度低、硬化慢，和易性好。用于砌筑砂浆、内墙抹面砂浆和基础垫层的混凝土。（二）大坝水泥1、定义——低水化热的硅酸盐水泥，专门用于要求水化热较低的大坝和大体积混凝土工程的水泥品种。中热硅酸盐水泥——中热水泥，由硅酸盐水泥熟料+适量石膏磨细制成。代号P·MH。低热硅酸盐水泥——低热水泥，硅酸盐水泥熟料+适量石膏磨细制成。代号为P·LH。（3）低热矿渣硅酸盐水泥——低热\o"矿渣水泥"矿渣水泥，硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣+适量石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。代号P·SLH。2、技术要求（1）MgO和SO3含量MgO不宜大于5%，如安定性合格，放宽到6.0%；SO3含量不得超过3.5%。（2）细度、凝结时间比表面积不应低于250㎡/㎏，初凝不早于60min,终凝不迟于12h。（3）安定性三种水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。（4）水化热和强度氧化镁、三氧化硫、初凝时间和安定性中有一项不符合国家标准的为不合格品。3、技术特性及工程应用（1）中热水泥水化热低，抗硫酸盐性能强，干缩率低，耐磨性能好等优点（2）低热水泥绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低35℃；干缩小，自生体积变形为微膨胀。可以减少大坝混凝土的裂缝，提高其抗裂性及耐久性。（3）低热矿渣水泥低热矿渣水泥具有水化热低，抗硫酸盐性能良好，干缩小的性能。主要适用于大坝或大体积混凝土建筑物内部及水下工程。（三）道路硅酸盐水泥1、定义以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分和较多量铁铝酸盐的硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。以道路硅酸盐水泥熟料，0～10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥，代号为P·R。2、矿物组成道路硅酸盐水泥熟料应占90%以上，活性材料0～10%；水泥熟料中C4AF含量不得小于16.0%，C3A含量不得大于5.0%。3、技术标准凡是氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合本标准规定时，均为废品。凡比表面积、终凝时间、烧失量、干缩率和耐磨性任一项不符合本标准规定，或强度低于商品等级规定的指标时，均为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、等级、出厂名称和出厂编号不全的，也属于不合格品。4、技术性质⑴耐磨性好与同强度等级的硅酸盐水泥相比，其磨耗率低20%～40%。⑵强度高，特别是抗折强度高⑶干缩率低道路水泥干缩率低于硅酸盐水泥约10%以上。干缩稳定期短，施工时可减少路面预留缝的数量，从而提高了路面平整度和行车舒适度。⑷水化热低，耐久性好水化热可以达到中热硅酸盐水泥的要求，在冻融交替环境下，具有良好的耐久性。⑸抗硫酸盐腐蚀能力较强由于熟料中C3A含量较少，因此抗硫酸盐腐蚀能力较强。5、工程应用适用于公路路面、机场道面、车站及城市广场等工程的面层混凝土，可减少混凝土路面的裂缝和磨耗等病害，减少维修费用，延长路面的使用年限。三、特性水泥【学习目标】了解特性水泥的含义；掌握工程中常用的几种特性水泥的性质及应用。（一）快硬硅酸盐水泥1、定义凡是以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成的、以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。2、矿物组成熟料中C3A和C3S的含量较高，其C3S含量约为50%～60%，C3A含量约为8%～14%；石膏含量较硅酸盐水泥增多。3、技术指标（1）细度比表面积在330～450㎡/Kg。采用80微米方孔筛筛余量不得大于10%。（2）凝结时间初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。（3）体积安定性熟料中MgO含量不得大于5.0%，如压蒸实验安定性合格，MgO含量允许放宽至6.0%；SO3含量不得超过4.0%。（4）强度以3d强度表示强度等级。各龄期强度不得低于表2-16规定的强度值。4、技术特性及工程应用（1）技术特性快硬硅酸盐水泥具有凝结硬化快、早期强度高的特点，3d强度可达到强度等级，后期强度有一定程度增长，28d强度只作为供需双方参考指标。不透水性和抗冻性优于硅酸盐水泥。（2）工程适用性快硬硅酸盐水泥主要用于早期强度要求高的工程，如紧急抢修工程、军事工程、冬季施工及预应力钢筋混凝土构件制作等工程。（3）工程不适用性快硬硅酸盐水泥不适用于蒸汽养护、蒸压养护的混凝土工程，不适用于大体积混凝土和耐腐蚀要求高的工程。（二）膨胀水泥1、定义及分类膨胀水泥是硬化过程中能产生一定程度体积膨胀的水泥。⑴按胶凝材料分①硅酸盐膨胀水泥由适当比例的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、高铝水泥和二水石膏共同磨细制成的，硬化后具有体积膨胀性的水硬性胶凝材料。②铝酸盐膨胀水泥⑵按膨胀值分①收缩补偿水泥收缩补偿水泥是膨胀性能较弱，膨胀时所产生的压应力能大致抵消干缩时引起的拉应力，可防止混凝土产生干缩裂缝的膨胀性水泥。②自应力水泥自应力水泥指膨胀值较大，用其所配制的混凝土膨胀变形稳定后的自应力不小于2Mpa的膨胀水泥。3、技术特性及工程应用（1）膨胀水泥在硬化过程中，形成大量膨胀性物质，如水化硫铝酸钙等，使水泥石结构密实，抗渗性强。适用于制作砂浆防水层和防水抗渗混凝土、加固结构、填塞孔洞、修补缝隙等工程；适应于浇筑机器底座或固结地脚螺栓、浇注装配式构件的接头或建筑物之间的连接等。（2）自应力水泥膨胀过程中，产生较大的自应力，有效地改善混凝土抗拉强度差的性能。用于制造自应力钢筋混凝土压力管道及其配件。四、水泥的验收、运输及保管（一）水泥的验收一）检验报告水泥进场时，必须提供检验报告。报告内容包括出厂检验项目、细度、混合材料品种和掺加量、石膏和助磨剂的品种及掺加量，属旋窑或立窑生产及合同约定的其他技术要求。二）外观包装验收1、袋装水泥（1）袋上——应清楚标明执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志（QS）及编号、出厂编号、包装日期、净含量；掺火山灰质混合材料的矿渣水泥还应注明“掺火山灰”字样。（2）袋两侧——应印刷水泥名称和强度等级。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。2、散装水泥散装水泥发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。三）数量验收水泥可以散装或袋装，通用硅酸盐袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于1000kg。四）质量验收现场交货需进行质量验收。一是采取抽取实物试样的检验结果为依据，二是以生产者同编号水泥的检验报告为依据。1、以抽取实物试样的检验结果为验收依据以抽取实物试样的检验结果为验收依据时，买卖双方应在发货前或交货地共同取样和签封。取样方法按GB12573进行，取样数量为20kg，缩分为二等份。一份由卖方保存40d，一份由买方按标准规定的项目和方法进行检验。2、以生产者同编号水泥的检验报告为验收依据以生产者同编号水泥的检验报告为验收依据时，在发货前或交货时买方在同编号水泥中取样，双方共同签封后由卖方保存90d，或认可卖方自行取样、签封并保存90d的同编号水泥的封存样。（二）运输和保管1、水泥在运输和保管期间，应注意防雨、防潮，避免混入杂质，避免水泥受潮风化而结块失效。2、袋装水泥应按品种、强度等级（标号）、出厂日期及生产厂家等分别堆放，不得混杂，先到先用。散装水泥应按品种、强度等级及出厂日期分库存放，同时应密封良好，严格防潮。3、袋装水泥码垛时，地面垫板要离地30cm左右，四周离墙30cm左右；堆放高度以10袋为宜，最多不得超过15袋。4、一般情况下，袋装水泥不宜露天堆放。确因受库房限制需库外堆放时，下面应有防潮垫板，上有防雨蓬布。5、水泥储存期不宜过长，以免受潮强度降低。自出厂日期算起，通用水泥有效的储存期为3个月，快硬硅酸盐水泥的储存期为1个月，高铝水泥的储存期为2个月。（三）使用注意事项1、安定性不合格的水泥在放置一段时间后可能变为合格。安定性不合格的水泥，如果存放一段时间后，游离CaO会吸收空气中的水分消解，使其含量减少，安定性有可能变为合格了。2、新出厂的水泥不能立即使用。新出厂的水泥，出厂后存放10天左右方可使用，存放的这段时间称为“水泥安定期”。3、水泥会产生“假凝”现象水泥在加水搅拌后不久，水泥浆即出现凝结固化现象，但通过强烈搅拌凝结固化现象消失，水泥浆重新具有流动性能的现象称为水泥假凝。4、复检按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2002）以及工程质量管理的有关规定，用于承重结构的水泥，用于试验部位有强度等级要求的混凝土用水泥，或水泥出厂超过3个月（砌筑水泥为2个月，快硬硅酸盐水泥为1个月），在使用前必须进行复检，复检抽样应符合建筑材料见证取样送检的相关规定。水泥复检的项目包括不溶物、氧化镁、三氧化硫、烧失量、碱含量、细度或比表面积、凝结时间、安定性、抗折和抗压强度。实际工程中，通常主要复检凝结时间、安定性和水泥胶砂抗折抗压强度。5、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的水泥。6、不合格水泥的处理不合格的水泥可以根据不合格的项目具体分析，也可以按复试结果使用或降级使用。7、过期水泥以及虽未过期但有受潮结块现象的水泥必须重新试验，确定其实际强度后方可使用。受潮水泥的鉴别和处理见表2-17。单元二气硬性胶凝材料一、石灰石灰广泛应用于土木建筑工程中。建筑上所用石灰,又称建筑石灰,包括建筑生石灰和建筑消石灰。1、建筑生石灰（1）生石灰的生产生石灰是由石灰石（钙质石灰石、镁质石灰石）焙烧而成，主要化学反应为：在原料中含有少量的菱镁矿等杂质,故在煅烧中伴随着下列副反应：“正火灰”、“欠火灰”和“过火灰”比较见表2-18。过火石灰的缓慢水化，生产物的体积膨胀，导致已经硬化的结构体局部鼓包、脱落或开裂，影响工程质量。（2）生石灰的分类=1\*GB3①按成品的加工方式分类，见表2-19表2-19生石灰按产品状态分类（JC/T479—2013）产品的名称产品状态加工方式主要成分块状生石灰块状原料焙烧CaO生石灰粉粉状块状生石灰磨细CaO=2\*GB3②按化学成分分类见表2-20。表2-20生石灰按化学成分分类（JC/T479—2013）类别定义名称代号备注钙质石灰主要由氧化钙或氢氧化钙组成，而不添加任何水硬性或火山灰质的材料。钙质石灰90CL90CL-钙质生石灰；90（或85、75）-（CaO+MgO）百分含量；钙质石灰85CL85钙质石灰75CL75镁质石灰主要由氧化钙和氢氧化镁（MgO＞5%）或氢氧化钙和氢氧化镁组成，而不添加任何水硬性或火山灰质的材料。镁质石灰85ML85ML-镁质生石灰；85（或75）-（CaO+MgO）百分含量；镁质石灰80ML80二、石灰的熟化及硬化1、石灰的熟化其化学反应式为CaO+H2OCa（OH）2+64.88KJ。产生大量的热体积膨胀。煅烧良好质纯的生石灰体积增大1.5～3.5倍。（1）熟化成石灰膏生石灰放在化灰池中，加入相对于生石灰体积3～4倍的水，得到石灰水溶液，即石灰乳。陈伏——为了消除过火石灰（生石灰中少量的被烧焦的氧化钙、氧化镁颗粒）的危害，石灰膏必须在灰池内保存两周以上，称为“陈伏”。（2）熟化成熟石灰粉当用作拌制石灰土（石灰、粘土）、三合土（石灰、粘土、砂石或炉渣）时，将生石灰加入适量的水，充分熟化成氢氧化钙，再经磨细、筛分制得熟石灰粉，也称消石灰粉。2、石灰浆体的硬化（1）干燥、结晶硬化石灰浆中游离水一部分蒸发掉，一部分被周围砌体吸收，使逐渐从饱和溶液中结晶析出。析出后的固相颗粒互相靠拢、密集，形成结晶结构网，强度逐渐提高。（2）碳化硬化碳化作用是从与空气接触的石灰浆体表面开始，逐渐深入到内部的过程。（三）石灰的特性1、可塑性、保水性好石灰熟化后生成的氢氧化钙呈胶体状态，吸附水形成水膜，使浆体具有良好的塑性。2、硬化缓慢，强度低空气中的二氧化碳含量低，且较难进入石灰浆体内部，故石灰硬化速度很慢。3、硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中因蒸发掉大量的水分而产生较大的体积收缩而致开裂，所以，石灰不能单独使用。4、耐水性差由于易溶解于水，因此已硬化的石灰长期受潮后而使强度降低，在水中还会溃散，故石灰不宜用于潮湿环境中。5、吸湿性强生石灰极易吸收空气中的水分熟化成熟石灰粉，所以生石灰尤其是生石灰粉长期存放必须在密闭条件下，并应防潮防水（四）石灰的技术要求和技术指标(1)技术要求=1\*GB3①有效（）含量石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁，它们的含量是评价石灰质量的重要指标，含量愈多，石灰的活性愈高，灰质愈好。=2\*GB3②产浆量产浆量是生石灰消化后所产石灰浆体的体积，按dm3/10Kg计。=3\*GB3③CO2含量CO2含量是石灰试样在规定条件下焙烧至质量恒定时，所产生的质量损失百分率。=4\*GB3④细度细度指石灰颗粒的粗细程度。=5\*GB3⑤三氧化硫（SO3）含量三氧化硫（SO3）含量影响石灰的体积安定性。安定性不良的石灰，消化硬化过程中会出现溃散、裂纹、鼓包等现象，导致工程质量不良。（2）技术标准1）化学成分按照JC/T479-2013的规定，建筑生石灰的化学成分见表2-21。2）物理性质按照JC/T479-2013的规定，建筑生石灰的物理性质见表2-22。当某产品各项技术指标均达到相应表内某个等级规定的指标时，则评为该等级。若有一项低于合格品指标时，评为不合格品。2、建筑消石灰以下介绍的建筑消石灰，是指以建筑生石灰为原料，经水化和加工所制得的建筑消石灰粉。（1）分类按JC/T481—2013《建筑消石灰》规定，建筑消石灰按扣除游离水和结合水后（CaO+MgO）的百分含量加以分类，见表2-23。（2）技术要求①建筑消石灰的化学成分②建筑消石灰的物理性质表2-25建筑消石灰的物理性质名称游离水%细度安定性0.2mm筛余量%90μm筛余量%HCL-90≤2≤2≤7合格HCL-85HCL-75HML-85HML-80（五）石灰的贮运及工程应用一）石灰的贮运1、运输石灰时应采取严格的防水防潮措施，同时不宜与易燃易爆物品及液体共存、同运，以免发生火灾，引起爆炸。2、在施工现场，石灰应按类别、等级分别贮存在干燥的仓库内，且不宜长期存储。一般粉状石灰的有效储存期为一个月。3、如需较长时间储存生石灰，最好将其消解成石灰浆，并使表面隔绝空气，以防碳化。过期石灰在使用前应重新检验其有效成分含量。二）石灰的应用1、用于圬工砌体拌制石灰砂浆、石灰水泥砂浆、石灰粉煤灰砂浆等，广泛用于桥梁工程的圬工砌体和建筑墙体砌筑及抹灰等工程。2、加固软土地基在软土地基中打入生石灰桩，一方面生石灰吸水产生膨胀对桩周围的土壤起挤密作用，另一方面生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到提高地基承载力的目的。3、用作半刚性材料的结合料石灰稳定土构成——石灰、黏土与粉煤灰拌制成石灰粉煤灰稳定土、利用石灰与粉煤灰、砂、碎石拌制成粉煤灰碎石土（石灰稳定工业废渣）等。特性——强度高、水稳定性好、板体性好、造价低。应用——广泛应用于建筑物基础、地面、路面基层或底基层，地基的换土处理等。目前主要的干线公路几乎全部采用了这种半刚性的基层材料。单元二气硬性胶凝材料二、建筑石膏石膏定义——是以硫酸钙为主要成分的传统气硬性胶凝材料。工程应用——在建筑领域，石膏主要用于生产各种建筑制品，还可用于水泥、水泥制品及硅酸盐制品的生产。石膏品种——建筑石膏、高强石膏、高温煅烧石膏等，建筑工程中最常用的是建筑石膏。（一）建筑石膏的生产将天然二水石膏在11O～170℃温度下煅烧所得到的以β型半水硫酸钙，再经磨细制得的石膏称为建筑石膏。反应如下：建筑石膏呈白色粉末，密度为2.60～2.75g/cm3，堆积密度为800～1000㎏/m3。(二)建筑石膏的凝结与硬化水化——初凝——水化不断进行，石膏浆体逐渐变稠，可塑性逐渐减小——“初凝”终凝——晶体颗粒的增多，颗粒间的摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体的塑性很快下降直至消失——“终凝”。硬化——浆体中自由水因水化和蒸发逐渐减少，浆体继续变稠，逐渐凝聚成为晶体，晶体逐渐长大、共生和相互交错，产生强度直到形成坚硬的石膏固体。结论——建筑石膏初凝时间不小于6min，终凝时间不超过30min。(三)建筑石膏的特性1、凝结硬化快一般只需要数分钟至二、三十分钟即可凝结。在室内自然干燥的条件下，大约完全硬化的时间需一星期。2、硬化后体积微膨胀硬化时产生0.5％～1％的膨胀，硬化体表面光滑，尺寸精准，造型棱角清晰饱满，装饰性好，特别适宜于制造复杂图案的装饰制品或艺术配件。3、孔隙率大、密度小、强度低建筑石膏水化的理论需水量为18.6%，施工时，为使石膏浆体具有必要的可塑性，通常加60%～80%的水。硬化后，多余水分蒸发，留下很大的孔隙率（约占总体积的50～60%），使体积密度减小（约为800～1000kg/m3），强度较低，7天抗压强度为8～12MPa。4、耐水性、抗冻性差制品的孔隙率大，且微溶于水，遇水后晶体溶解而引起破坏，软化系数为0.3～0.5，是不耐水材料。5、具有一定的调温、调湿性建筑石膏的热容量大，吸湿性强，故能调节室内温度和湿度，保持室内温湿度处于相对均衡的状态。6、防火性好，但耐火性差石膏的结晶水含量多，遇火时，结晶水吸收热量产生蒸发，形成蒸汽幕，阻止火势蔓延，起到防火的作用；同时表面生成的无水物为良好的绝缘体，起到防火作用。7、保温性和吸声性好导热系数较小，隔热保温性能良好，同时，大量的毛细孔对吸声有一定的作用，因此具有较强的吸声能力。8、可装饰性好石膏呈白色，可装饰干燥环境的室内墙面或顶棚，但若受潮后颜色变黄会失去装饰性。(四)建筑石膏的主要技术要求和质量标准（GB/T9776-2008）1、分类按原材料种类不同分成三类，见表2-24。表2-24建筑石膏分类类别天然建筑石膏脱硫建筑石膏磷建筑石膏代号NSP2、质量等级建筑石膏按zh强度（抗折）不同，分为3.0、2.0和1.6三个等级。3、标记按产品名称、代号、等级及标准编号的顺序标记。如：等级为3.0的天然建筑石膏标记为建筑石膏N3.0GB/T9776-2008.4、技术要求建筑石膏组分中半水硫酸钙的含量（质量分数）应不小于60.0%。建筑石膏的物理力学性能应符合表2-25要求。(五)建筑石膏的应用1、室内抹灰及粉刷将建筑石膏加水及缓凝剂拌合成石膏浆体，可用作内墙粉刷材料。2、建筑装饰制品凝结快、体积稳定，常用于制造建筑雕塑和花样、形状不同的装饰制品，而且具有不污染、不老化、对人体健康无害等优点。3、石膏板石膏板材具有轻质、隔热保温、吸声、不燃以及施工方便等性能，其应用日渐广泛。装饰隔板、吊顶或保温、隔声、防火等材料使用。(六)建筑石膏的运输和保管运输建筑石膏时要注意防雨防潮。存储石膏时应分类分级存储于干燥的仓库内，存储期一般不宜超过3个月。三、水玻璃水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的碱金属硅酸盐，其化学通式为R2O.nSiO2，R2O——碱金属氧化物，通常指K2O或Na2O。N——水玻璃模数，n值越大，水玻璃的粘性越大，溶解越困难，硬化越快，我国生产的水玻璃模数一般在2.4～3.3范围内。（一）水玻璃的硬化化学反应式为：（二）水玻璃的主要技术指标水玻璃的主要技术指标应符合表2-26的要求。表2-26水玻璃的主要技术指标项目指标项目指标密度（20℃）/（g/㎝3）1.44～1.47二氧化硅/%≥25.7氧化钠/%≥10.2模数n2.6～2.9（三）水玻璃的技术特性1、粘结力大、强度高硬化的水玻璃具有较高的强度，配制的水玻璃混凝土，抗压强度可达到15～40MPa。2、耐酸性好硬化后的水玻璃的主要成分是硅酸凝胶，可以抵抗除氢氟酸、过热磷酸以外的几乎所有无机酸和有机酸的侵蚀。3．耐热性好水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥得更加彻底，强度并不降低，甚至有所增加。4、耐碱性、耐水性差可溶于碱，且溶于水。（四）水玻璃在建筑工程中的应用1、涂刷材料表面，提高抗风化能力浸渍或涂刷在粘土砖、水泥混凝土等多孔材料表面，可使其密实度和强度提高，增加材料的不透水性、抗风化能力和耐久性。2、加固土壤将水玻璃和氯化钙溶液交替压注到土壤中，两种溶液反应如下反应：3、配制防水堵漏材料在水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，可使去急速凝结硬化，用于结构物的修补堵漏。4、配置水玻璃矿渣砂浆液体水玻璃与粒化高炉矿渣粉、砂和硅氟酸钠按一定的质量比配合，压入砖墙裂缝可进行裂缝的修补。5、其它用途用水玻璃可配制耐酸砂浆和耐酸混凝土、耐热砂浆和耐热混凝土；将液体水玻璃与耐火填料等调成糊状的防火漆涂于木材表面可抵抗瞬间火焰。模块二工作单元任务一水泥的取样及细度测定一、水泥取样——依据GB/T12573—2008《水泥取样方法》进行。（1）散装水泥取样条件——五同（同厂、同期、同品种、同强度、同一出场编号）取样批——500t/取样批。取样方法——随机，不少于三个车罐中，用槽型管在适当位置插入水泥一定深度(不超过2m)。取样量——不少于12kg，2份试样保存——1份置于标准的干燥密封容器中，另1份封样保存。（2）袋装水泥取样条件——五同（同厂、同期、同品种、同强度等级，以一次进场的同一出场编号）取样批——200t/批，取样方法——重量检查，每袋重量允许偏差1kg。:随机从20袋中各取等量的水泥，取样量——搅拌均匀后取12kg两份，密封好，一份送检，一份封样保存3个月。注意——无论用什么方法取样，所取的试样都应充分搅拌均匀，通过0.9㎜方孔筛，并记录筛余百分率及筛余物情况。二水泥细度测定一、实验仪器设备1、负压筛析仪，图2-8所示2、水泥负压筛如图2-9所示3、天平二、实验方法步骤1、检查控制系统——负压筛放在筛座上，盖上筛盖，接通电源，调节负压至4000～6000Pa范围内。图2-8水泥负压筛析仪2、称试样——25g，置于洁净的负压筛中。图2-8水泥负压筛析仪3、筛分——开动筛析仪连续筛析2min，4、称量筛余物。5、当工作负压小于4000Pa时，清理吸尘器内水泥，使负压恢复正常。三、试验结果计算

图2-9水泥负压筛水泥细度按试样筛余百分数（精确至0.1%）计算。图2-9水泥负压筛2-1式中

——水泥试样的筛余百分数（%）；——水泥筛余物的质量（g）；——水泥试样的质量（g）。试验数据记录及结果处理见表2-27.表2-27水泥细度试验数据记录及结果处理水泥细度试验筛析用试样重(g)筛余物重(g)筛余(%)筛余平均值（%）备注任务二水泥标准稠度用水量测定（GB/T1346-2011）【试验条件】1、试验室温度为20℃±2℃，相对湿度应不低于50%；水泥、拌合水、仪器和用具的温度应与试验室一致；2、试验用水应是洁净的饮用水，如有争议时应以蒸馏水为准。一、测定用仪具1、水泥净浆搅拌机：如图2-10所示。2、标准法维卡仪：主要由铁座、金属圆棒、标准试杆、标准试针。如图2-11所示。图2-10水泥净浆搅拌机图2-10水泥净浆搅拌机2-11标准维卡仪3、试摸底板：每个试模应配备一个边长或直径约100㎜、厚度为4～5㎜的平板玻璃底板或金属底板。二、测定步骤和方法1、仪器调试（1）调整维卡仪的金属棒能自由滑动。（2）调整试杆接触玻璃板时指针对准零点。（3）净浆搅拌机运行正常。2、制备净浆（1）用湿布将净浆搅拌锅和搅拌叶片擦净、擦湿。（2）将一定量的拌和水倒入搅拌锅内，再将称好的500g水泥在5～10s内小心加入水（避免水和水泥溅出）。（3）将锅放在搅拌机的锅座上、拧紧，升至搅拌位置，启动搅拌机，低速搅拌120s，停15s，同时将叶片和锅壁上的水泥浆刮入锅中间，接着高速搅拌120s停机。3、测定（1）装模一次性将拌合均匀的水泥浆其装入已置于玻璃底板上的试模中，浆体超过试模上端。抹平用宽约25㎜的直边刀轻轻拍打超出试模部分的浆体5次以排除浆体中的孔隙，然后在试模上表面约1/3处，略倾斜于试模分别向外轻轻锯掉多于净浆，再从试模边沿轻抹顶部一次，使净浆表面光滑。在锯掉多余净浆和抹平的操作过程中，注意不要压实净浆。（3）测试抹平后迅速将试模和底板移到维卡仪上，并将其中心定在试杆下，调整试杆使其和净浆表面刚好接触，拧紧螺丝1S～2S后，突然放松，使试杆垂直自由地沉入水泥净浆中。在试杆停止沉入或释放试杆30S时记录试杆距底板之间的距离，升起试杆后立即擦净，整个操作在搅拌后1.5min内完成。以标准试杆沉入净浆并距底板6㎜±1㎜（即5～7）的水泥净浆为标准稠度净浆，其拌和用水量为该水泥的标准稠度用水量（P），按水泥质