《建筑材料与智能检测》全套教学课件

《建筑材料》0绪论第1章建筑材料基本性质第2章建筑石材第3章无机胶凝材料第4章水泥第5章.混凝土第6章砂浆第7章建筑钢材全套可编辑PPT课件2绪论

建筑与建筑材料

建筑材料的历史与发展建筑材料的分类建筑材料的标准化学习本课程的目的和方法3建筑与建筑材料[建筑物构筑物建筑材料的地位：建筑的物质基础建筑材料的作用：1、直接影响建筑物的质量，包括安全性、适用性、美观性、耐久性和经济性2、与结构形式、设计理论、施工方法的关系——相互促进、相互依存图片图片建筑上海金茂大厦上海金茂大厦加拿大多伦多鸟瞰图9二.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

罗马园剧场（70-80AC):石材、石灰砂浆1018世纪中叶——钢材、水泥（J.Aspdin,1824）19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；20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

11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，返回12万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆返回13布达拉宫：石材、石灰砂浆返回14罗马斗兽场（70-80AC):石材、石灰砂浆返回15古代时期：泥土、草、木建筑材料的历史与发展石材、砖瓦近现代时期：1824年发明水泥，19世纪中叶开始使用钢材现代时期：大量使用现代材料（钢材、水泥等）和功能材料的运用669520180003630049000图片299发展方向:1、原材料方面：利用再生资源及工农业废料2、生产工艺方面：搞技术改造，节能增效3、性能方面：轻质、高强、耐久、多功能4、产品型式方面：预制化、构件化、单元化图片图表建筑物名称所用建筑材料重量屋盖型式建造年代12000吨砖石直径44m的半球型125年古罗马的万神庙

1500吨吨钢筋混凝土土土土直径65m的肋型拱顶1912年年年波兰布雷劳斯市的世纪大厅100吨吨钢筋混凝土土土

直径32m的双曲抛物面薄壳厚4cm约1940年左右N

墨西哥洛斯马南什斯饭店125吨吨玻璃纤维增钙水泥

直径31m的双曲抛物面薄壳厚1cm1977年N德国斯图加特市联邦园艺展览厅1古今建筑对比返回发展方向返回学习目的墙板吊装已安装好的墙板返回绪论19建筑材料的分类按材料来源按使用部位按建筑功能按化学成分20按材料来源分类返回按使用部位按建筑功能按化学成分按来源可把材料分为天然材料和人造材料，天然材料如石材、木材；人造材料如水泥、钢材按化学成分分类按材料来源按使用部位按建筑功能返回无机材料有机材料复合材料[金属材料非金属材料[黑色金属：钢、铁有色金属：铝、铜及合金[天然石材烧土制品胶凝材：石灰、石膏、水泥混凝土及硅酸盐制品[植物材料：木、竹沥青材料：石油沥青、煤沥青、沥青制品高分子材料：塑料、涂料、胶凝剂、合成橡胶[无机非金属+有机材料：玻璃纤维增强塑料金属+无机非金属：钢纤维混凝土金属+有机材料：轻质金属夹芯板22按建筑功能分类按材料来源按使用部位返回按化学成分按建筑功能可把材料分为结构材料、装饰材料、防水材料和绝热材料。23按使用部位分类按材料来源返回按建筑功能按化学成分按使用部位可把材料分为承重材料、墙体材料、屋面材料和地面材料。24建筑材料的标准化GB—国家标准JC—建材局标准JGJ—建设部标准ASTM—美国国家标准BS—英国国家标准DIN—德国国家标准JIS—日本国家标准ISO—国际标准53240115技术标准的内容：包括产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和贮存等方面。表硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB175—92)矿渣水泥、火山灰及粉煤灰水泥各龄期的强度要求(GB1344—92)返回绪论学习本课程的目的和方法建筑材料科学与其它科学的关系：材料科学是一门由基础科学相互渗透而成的新学科。建筑材料科学为其中的一个分支。10-1610-1410-1210-1010-810-610-410-210102104哲学核物理学材料科学结构工程学固体物理学材料科学在实践工程中的重要作用：（MM）对于实际工程来说，材料科学强调了材料的微观组织结构，而这种结构的性质又决定于材料的制造过程，并决定材料的使用性能材料科学填补了材料的工程性质与原子物理及化学之间的间隙，把物理与化学领域的抽象概念运用到工程界所遇到的技术问题中来新型材料是新设计的物质基础，新型的建筑材料创造了新的设计概念。图表下页27学习本课程的目的和方法学习目的：属于专业基础课。

配合专业课，为专业设计和施工提供合理选择和使用材料的基本知识；

为今后从事建筑材料科学技术的专业研究打下必要的基础。学习方法1、抓重点重点章节：水泥、混凝土、钢材、防水材料材料的组成、结构材料的性质材料的应用2、对比法3、联系实际返回绪论28采用天然材料建造的茅屋29土坯建造的住房30故宫31天安门32圆

明

园33长

城34九龙壁35人民英雄纪念碑36人民大会堂37东方明珠38天坛39永济桥40西安大雁塔41小雁塔42香港中国银行大厦43香港上海汇丰银行44埃菲尔铁塔45法国凡尔赛宫46凯旋门47罗马大角斗场48金字塔及狮身人面像49纽约世界贸易中心50纽约帝国大厦51英国国会大厦第1章建筑材料的基本性质本章主要研究各类建筑材料具有共性的基本性能及其指标。建材的基本性质可归纳为以下几类：物理性质：密度、孔隙、热工性能等化学性质：抗腐蚀性、化学稳定性等力学性质：强度、变形、硬度、耐磨性等耐久性：系综合性质1.1材料的化学组成、结构和构造▲1.2材料的物理性质▲1.3材料的力学性质▲1.4耐久性▲第1章建筑材料的基本性质1.1材料的化学组成、结构和构造

1.1.1材料的化学组成化学组成通常从材料的元素组成和矿物组成两方面分析研究。

1.元素组成——化学元素及化合物的种类与数量。

2.矿物组成——指元素组成相同，但分子团组成形式各异的现象。

3.相——组织均匀的物质。1.1.2材料的微观结构1.微观结构主要指材料在原子、离子、分子层次上的组成形式。其形式主要有晶体、玻璃体和胶体等形式。晶体

——按一定的规则在空间呈有规律的排列。玻璃体——组成物质的微观粒子在空间的排列呈无序混沌状态。化学活性高，力学性质各异等胶体——通常由极细微的固体颗粒均匀分布在液体中所形成，可呈分散相和网状结构两种形式，分别称为溶胶、凝胶。1.1.3材料的构造——材料在宏观可见层次上的组成形式称为构造，按照材料宏观组织和孔隙状态的不同可将材料的构造分为几种：

1.致密状构造：没有或很少孔隙。一般密度较大，导热性较高。

2.多孔状构造：孔隙多、大。通常轻质。保温隔热，隔声吸声。吸水性较高。如刨花板、泡沫塑料、加气混凝土等。

4.颗粒状构造：固体颗粒的聚集体，如石子、蛭石等。可单独以填充状态使用,可由胶凝材料粘结为整体。什么是蛭石？蛭石是一种铁镁铝外加一些矿物质的混合物，其外形有些像云母，他的工业用途

相当广泛。

它超好的特性就是保温隔音，在经过加热以后会一点点地变大，质量也会降低，其保温效果是世界上公认的现金最好的保温材料，用它提取的一种蛭石薄膜的半透膜被广泛用于各种高端的领域，世界上蛭石总量大约是4亿吨左右，我国的蛭石主要分布在我国的北方，自从80年代初发现了第一个蛭石矿以后，我国就进行了大量的研究与开采。3.微孔状构造：有众多直径微小的孔隙，通常密度和导热系数较小，抗渗性较差。如石膏制品、烧结砖。5.纤维状结构：它通常呈力学各向异性，性质与纤维走向有关，一般保温和吸声性能较好。如木材、矿棉等。6.层状构造：最适合于制造复合材料，可综合各层材料的性能优势，往往呈各向异性。如胶合板、复合木地板夹层玻璃1.1.4建筑材料的孔隙孔隙：指材料实体内部被空气所占据的空间。空隙：材料实体之间被空气所占据的空间。孔隙一般由材料自然形成或人工制造过程中各种内、外界因素所产生。其主要形成原因如水的占据作用、焙烧作用等。材料孔隙状况：孔隙率、孔隙连通性、孔隙直径孔隙率：指孔隙在材料体积中所占的比例。其值越大，密度越小、强度越低、保温隔热性越好、吸声隔声能力越高。孔隙按其连通性可分连通孔和封闭孔。连通孔指孔隙之间、孔隙和外界之间都连通的孔隙，对吸水性、吸声性影响较大。1.固体（实体）2.闭口孔隙3.开口孔隙

封闭孔指孔隙之间、孔隙和外界之间都不连通的孔隙，对保温隔热性影响较大。介于两者之间的称为半连通孔或半封闭孔。孔隙按其直径大小可分粗大孔、毛细孔、极细微孔三类。粗大孔指直径大于mm级的孔隙，影响材料的密度、强度。毛细孔指直径在μm~mm级，这类孔隙对水具有强烈的毛细作用，影响材料的吸水性、抗冻性。极细微孔指直径在μm以下，对材料性能影响不大。矿渣、石膏制品、陶瓷锦砖分别以粗大孔、毛细孔、极细微孔为主。1.2材料的物理性质1.2.1材料与质量有关的性质主要指材料的各种密度和描述其孔隙与空隙状况的指标。为更准确学习有关的概念，先介绍一下材料的体积构成。

单体材料体积由三部分组成：绝对密实的体积V、开口孔隙体积V开、闭口孔隙体积V闭。材料与材料之间空隙V空。自然体积V0

：V0＝V＋V开＋V闭表观体积V'＝V＋V闭堆积体积V0'

＝V空＋V01.固体（实体）

2.闭口孔隙

3.开口孔隙

1.几种密度（1）密度(Density)：材料在绝对密实状态下，单位实体体积的干质量。（2）表观密度(Apprentdensity)：材料单位表观体积（闭口+实体）的干质量。

（3）体积密度(Bulkdensity)：材料在自然状态下单位体积的质量，又可分干燥体积密度、气干体积密度几种。自然体积的测量可用测量计算或排水法(须经涂蜡处理)。

三种密度区别：m为材料的烘干质量；

v不同，可为实体体积，表观体积，体积。

密度表观密度体积密度

——反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。用于构件自重、配合比设计、材料用量等的计算（4）堆积密度(适用粉状、颗粒状、纤维状)：

散粒状材料单位堆积体积（开口+闭口+实体+间隙）的质量。可用容积筒测量。几种密度的特点：

相同点：指单位体积质量。（质量/体积）

区别：测试方法不同，获得体积大小不同体积的测试方法：

实体体积——李氏比重瓶法(粉末)

表观体积(实体＋闭口)——排水法(水中重法)

毛体积（实体＋闭口＋开口）

——规则试件：计算法；不规则试件：饱和排水法堆积体积(实体＋闭口＋开口＋间隙)——密度筒法★

2.孔隙率(Porosity)和空隙率(Peecenbageeofvoid)（1）孔隙率与密实度(对应概念)

——单块材料

孔隙率

密实度

（2）空隙率与填充率——散粒状材料

空隙率

填充度

空隙率反映了散粒材料的颗粒之间的相互填充的致密程度。

润湿是水在材料表面被吸附的过程，材料被水润湿的程度可用润湿角θ表示。一般认为，润湿角θ≤90°的材料为亲水性材料。反之，θ＞90°时，表明该材料不能被水润湿，称为憎水性材料。

1.2.2材料与水有关的性质1亲水性与憎水性亲水性材料：水分子间内聚力＜水分子与材料分子间吸引力憎水材料：水分子间内聚力＞水分子与材料分子间吸引力图1.1材料的润湿示意图

(a)亲水性材料；（b）憎水性材料

(1)吸水性

材料在浸水状态下吸入水分的能力称为吸水性。吸水性的大小，以吸水率表示，有两种表示方法：质量吸水率和体积吸水率。

①质量吸水率材料吸水达饱和时，其所吸收水分的质量占材料干燥时质量的百分率，可表示为：2吸水性与吸湿性

②体积吸水率是指材料体积内被水充实的体积。即材料吸水达饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料自然体积的百分率，可按下式计算：质量吸水率与体积吸水率有如下的关系：

(2)吸湿性

材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小可用含水率表示。材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率，称为材料的含水率，可用下式计算：3.耐水性(Waterresistance)——材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质

指标：软化系数fW——材料饱水状态抗压强度，MPaf——材料干燥状态抗压强度，MPa注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。KP>0.85，称为耐水材料

4.抗渗性(Watertightness)

——抵抗压力水或其它液体渗透的性质

（1）渗透系数（2）对混凝土和砂浆材料用抗渗等级表征抗渗性指石料、砼或砂浆所能承受的最大水压力。如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P2，另有P4、P6

等渗透系数：透水量：K的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。5.抗冻性——材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏强度又不显著下降的性质。因素：水、负温度材料在冻融反复作用下，会在材料孔隙内产生100MPa应力。冻融还使墙体材料由于内外温度不均而产生温度应力，加剧破坏。抗冻等级：经受若干次循环后，材料强度下降不大于25%，质量损失不大于5%。能经受冻融循环的最大次数，记为F50、F100、F200、F300(D50)…

材料抗冻性的高低决定于材料的吸水饱和程度和材料对结冰体积膨胀所产生的压力的抵抗能力。抗冻性常作为考查材料耐久性的一个指标。材料的强度愈高，耐水性愈好，其抗冻性愈好。材料传导热量的能力，称为导热性。材料导热能力的大小可以用导热系数（λ）表示。材料传递热量Q可表示如下：导热系数在数值上等于厚度为1m的材料，当其相对两侧表面的温度差为1K时，经单位面积（1m2）单位时间（1s）所通过的热量。1.2.3材料与热有关的性质1.导热性材料的导热系数除与其本身的性质、结构、密度有关外，还与材料的含水率及环境温度等有关。建材导热系数范围0.023～400W/(m.K)。一般把λ小于0.25的材料称为绝热材料。导热系数可用下式表示：材料导热系数影响因素：（1）材料化学组成和物理结构：一般λ金属>λ非金属,λ无机>λ有机，λ晶体>

λ玻璃体或胶体。（2）孔隙状况：孔隙率越高、闭口孔隙越多、孔隙直径越小，导热系数越小。（3）环境的温湿度：因空气、水、冰的导热系数依次加大，故保温材料在受潮受冻后，导热系数加大近100倍。因此，保温材料一定要注意防潮防冻。材料加热或冷却时，吸收或放出热量的性质，称为热容。材料的热容用热容量表示，它等于比热容C与质量m的乘积，单位为kj/k。它对稳定建筑物内部温度的恒定和冬期施工很重要，其值大可缓和室内温度的波动。比热容表示1g材料，温度升高1K时所吸收的热量，或降低1K时放出的热量，可用下式计算：

比热是反映材料的吸热或放热能力大小的物理量。常见建筑材料的热工指标见表1.2。2热容表1.2几种典型材料的热工性质指标

材料导热系数(W/（m·K）)比热容(J/（g·K）)钢材580.48铜材3700.38花岗岩3.490.92混凝土1.510.84烧结普通砖0.80.88松木0.17~0.362.72泡沫塑料0.031.30冰2.202.05水0.64.19密闭空气0.0231.00耐燃性是指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。我国规范据此把材料分为：非燃烧材料、难燃材料、可燃材料。耐火性是材料在火焰或高温作用下，保持其不破坏、性能不明显下降的能力。用耐受时间表示，称为耐火极限。注意：耐燃材料不一定耐火，耐火材料一般都耐燃。3材料的耐燃性和耐火性1.3材料的力学性质

材料的力学性质指材料在外力作用下，抵抗外力破坏的能力和变形方面的性质。

在描述材料的力学性质时，要常用到与受力和变形相对应的两个概念：应力和应变。应力是作用于材料表面或内部单位面积的力，通常以σ表示。应变是材料在外力作用方向上，所发生的相对变形值，用ε表示。一、材料的强度特性1.几种强度可定量描述为材料在外力作用下发生破坏的极限应力值。用f表示。（1）抗压、抗拉、抗剪强度

（MPa）

F——破坏时的最大荷载，NA——受力截面面积，mm2

（2）抗弯强度（抗折强度）

单点加荷：

三分点加荷：

不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲L/2L/22.影响材料试验结果的因素（1）试件的形状和大小。一般大试件强度小于小试件强度。（2）加荷速度：加荷速度越快所测强度越低。（3）温度：试件温度高时强度低。（4）含水状况：含水试件的强度较干燥的试件为低。（5）表面状况：承压板与试件间摩擦越小，测强度值越低。材料强度试验受影响因素较多，试验时必须按相应统一规范或标准进行，不得随意改变试验条件。3.强度等级强度等级是强度的分级，如硅酸盐水泥按1d、28d抗压抗折值划分为42.5、52.5、62.5等强度等级。强度等级是人为划分的，不连续。根据强度划分强度等级时，规定的各指标都合格，才能定为某强度等级，否则要降低级别。而强度具有客观性和随机性，其试验值往往是连续分布的。强度等级与强度间的关系，可简单表述为“强度等级来源于强度，但不等同于强度”。

4.比强度——指材料强度与其表观密度之比。是衡量材料轻质高强性能的指标。

意义：值越大，材料越轻质高强钢材、木材和混凝土的强度比较材料表观密度ρ0（kg/m3）抗压强度fc（MPa）比强度fc/ρ0

普通混凝土240029.40.012低碳钢78604150.053松木50034.3(顺纹)0.0691.3.2材料的弹性和塑性都是材料的变形性能，主要描述材料变形的可恢复特性。1.弹性——外力作用产生变形,外力取消能完全恢复。指标：弹性模量

意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复铸铁拉伸应力应变曲线在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质，称为脆性。脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大的能量，产生一定的变形而不致破坏的性质，称为韧性。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。采用冲击试验测定。韧性值可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示，即：

1.3.4材料的脆性和韧性式中ak-----材料的冲击韧性，J/mm2

Ｗk-----试件破坏时所消耗的功，J；

A-------材料受力截面积。（mm2）硬度是材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。硬度的测定方法有刻划法和压入法。按刻划法，材料的硬度可划分为1~10级(莫氏硬度)。陶瓷、玻璃用前者。木材、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定(布氏硬度HB)。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，常用磨损率表示：

1.3.4材料的硬度和耐磨性

1.3.4硬度和耐磨性

1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。可采用：刻划法测定结果称摩氏硬度（石料、陶瓷等）；压入法指标为布氏、洛氏硬度（金属材料）。

特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。

2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。（路面材料要求）1.4材料的耐久性材料长期抵抗各种内外破坏因素或腐蚀介质的作用，保持其原有性质的能力称为材料的耐久性。材料的耐久性是材料的一项综合性质，一般包括耐水性、抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗老化性、耐热性、耐溶蚀性、耐磨性等多项性能。破坏作用一般可分为物理作用、化学作用和生物作用等。

物理作用包括干湿交替、冻融循环、光、电、热、温度差、湿度差等，这些都将引起材料的膨胀、收缩或产生内应力。化学作用包括各种酸、碱、盐及其水溶液以及各种腐蚀性气体对材料产生的破坏作用。生物作用是指昆虫、菌类等对材料所产生的蛀蚀、腐朽等破坏作用。

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：石子的空隙率P，为：例2某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、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:由于该石材的软化系数为0.93，大于0.85，故该石材可用于水下工程。课后作业：习题1、2、3、41）密度（真实密度）★

——石料在规定条件（105℃烘干，温度20℃）下，单位实体体积的质量。

公式：式中：

t——石料的真实密度，g/cm3；

m——石料矿质实体的质量，g；

vs——石料矿质实体的体积，cm3。试验原理：（1）称量矿粉试样+瓷皿+小匙+漏斗合质量m1。（2）向比重瓶中注入蒸馏水，至刻度0～1mL之间，读取比重瓶中水面的刻度V1。（3）用小匙将矿粉试样通过漏斗徐徐加入比重瓶中，至接近比重瓶最大读数(接近

24mL)止，读取比重瓶的读数V2。（4）准确称取小匙+漏斗+

瓷皿+剩余矿粉的合质量m2。试验方法：采用李氏比重瓶法。式中：m1——牛角匙+瓷皿+漏斗+试验前瓷皿中矿粉的干燥质量，g；

m2——牛角匙+瓷皿+漏斗+试验后瓷皿中矿粉的干燥质量，g；

V1——比重瓶加矿粉以前的初读数，mL；

V2——比重瓶加矿粉以后的终读数，mL；计算公式：矿粉的密度、相对密度——试验温度时水的密度（常数）。

为计算方便，也可以采用相对密度表示，即矿粉密度与同温度水的密度之比。第2章建筑石材

战国时期，石材用作工具、饰物和建筑材料，如石斧、和石壁，宫殿栏杆等；古代桥梁、城池大量使用石材。现代工民建上仍普遍使用石材作基础、墙体、梁柱等和作装饰材料。由于石材有重量大、抗拉和抗弯强度小、连接困难等缺点，现在侧重用于装饰材料和混凝土骨料。第一节岩石的基本知识岩石是矿物的集合体，有一定的地质意义。岩石是由各种不同地质作用所形成的天然固态矿物集合体。这种矿物在地壳中受不同地质作用，形成具有一定化学组成和物理性质的单质或化合物。由单一矿物组成的岩石叫单矿岩，如白色大理石，它是由方解石或白云石组成。由两种及以上的岩石组成的岩石叫多矿岩。主要的造岩矿物是硅酸盐矿物、碳酸盐矿物，其次有非硅酸盐类的造岩矿物。一、造岩矿物造岩矿物又可分主要矿物、次要矿物、副矿物。建筑上常用岩石性质见课本表2－1及后面表格。

深色(或暗色)矿物，如硫铁矿、黑云母等。浅色矿物(硅铝矿物)如石英、长石等造岩矿物（按组成）表2.1主要造岩矿物的组成与特征

矿物组成密度(g/cm3)莫氏硬度颜色其他特性石英结晶SiO2

2.657无色透明至乳白等色坚硬、耐久、具有贝状断口，玻璃光泽长石铝硅酸盐2.5~2.76白、灰、红青等色耐久性不如石英，在大气中长期风化后成为高岭土，解理完全，性脆云母含水的钾镁铁铝硅酸盐2.7~3.12~3无色透明至黑色解理极完全，易分裂成薄片，影响岩石的耐久性和磨光性，黑云母风化后形成蛭石矿物组成密度(g/cm3)莫氏硬度颜色其他特性角闪石辉石橄榄石铁镁硅酸盐3~45~7色暗，统称暗色矿物坚硬、强度高，韧性大，耐久方解石结晶CaCO3

2.73通常呈白色硬度不大，强度高，遇酸分解，晶形呈菱面体，解理完全白云石CaCO3MgCO3

2.94通常呈白色至灰色与方解石相似，遇热酸分解黄铁矿FeS2

56~6.5黄条痕呈黑色，无解理，在空气中氧化铁和硫酸污染岩石是岩石中的有害物质在天然岩石中，有些岩石由单一造岩矿物组成，如由方解石组成的石灰岩。而大多数岩石是由多种造岩矿物组成的。因此岩石没有确定的化学组成和物理力学性质。即使同种岩石，因产地不同，各种矿物含量不同以及结构上的差异，都会引起岩石的颜色、强度、耐久性等的差异。因此造岩矿物的性质及其含量决定着岩石的性质。例如花岗岩是由石英、长石、云母及一些暗色矿物组成。几种造岩矿物的组成比例不同，可使花岗岩在颜色、强度、耐酸性、耐风化性等方面有较大的差异。常见矿物长石：

云母石英辉石角闪石：橄榄石：大理石蛇紋岩石灰石二、岩石的种类及性质1.岩石的种类（1）按岩石的成因分岩浆岩：地球内部岩浆喷出地表冷却形成沉积岩：岩石风化后再沉积胶结而成变质岩：在温度、压力、化学作用下变质而成的新岩石。岩石的成因岩石种类常用岩石特点用途岩浆岩花岗岩表观密度2500-2800Kg/m3、抗压强度120-250MPa、孔隙率小、吸水率低、耐磨性好、耐久性高、呈灰白色建筑物基础、闸坝、台阶、勒脚、路面、混凝土骨料、设备衬里辉率岩表观密度2900-3300Kg/m3、抗压强度200-350MPa、有较高的耐酸性、韧性、抗风化性好、呈绿色饰面材料、混凝土骨料、化工设备衬里玄武岩表观密度2900-3300Kg/m3、抗压强度250-500MPa、结构细密、强度高、硬度大、颜色较深高强混凝土骨料、道路路面沉积岩石灰岩表观密度2600-2800Kg/m3、抗压强度80-160MPa、孔隙率和吸水率大，耐久性差、呈灰白色砌筑基础、桥墩、墙身、阶石及路面、混凝土骨料、生产石灰和水泥原料砂岩由直径0.1-0.2mm砂粒经天然胶结而成，性能波动大、抗压强度5-200MPa，有灰黄褐色、白色建筑物基础、勒脚、墙身、衬面、踏步变质岩大理岩表观密度2600-2700Kg/m3，抗压强度100-310MPa，质地致密而硬度大，容易加工，有雪白、灰、绿、黑、玫瑰、粉红、黄、红色地面、墙面、柱面、柜台、栏杆、踏步石英岩由硅质砂岩变质而成，结构均匀致密，抗压强度250-400MPa,耐久性能好，硬度高、加工困难建筑物基础、勒脚、栏杆、踏步，可作耐酸材料、耐火材料和玻璃的原料片麻岩由花岗岩变质而成，垂直于片理的抗压强度为120-250MPa，沿片理易于开采和加工，易风化碎石、块石、人行道石板花岗岩花岗岩应用大理石外观：是一种变质岩，因盛产于大理而得名，纯大理石为白色，俗称汉白玉，一般常含有杂质，而呈红、黄、棕、黑、绿等斑驳纹理。特点：抗压强度高（100～300MPa），质地坚实但硬度不大，易于加工。由于主要化学成分为碳酸钙，易被酸腐蚀，而失去光泽而变得多孔粗糙，影响美观。应用：用作室内墙面、柱面、地面、楼梯部位。（2）按岩石强度分根据日本JIS标准，岩石按强度分硬石、次硬石、软石。（3）按岩石形状分砌筑：毛石、料石装饰两类：板材2.岩石的性质（1）物理性质1）表观密度

2）吸水率

3）硬度：硬度与强度有很好的相关性。岩石的硬度大，其强度高，耐磨性和抗刻划性好。4）物理风化：在两种情况下发生。A、多种矿物当岩石温度发生明显变化时，体积变化率各不相同，内部产生应力。B、受干湿循环影响，发生反复胀缩而产生微细裂纹。（2）力学性质1）强度：抗压强度大，抗拉强度很小，呈典型脆性，这限制其在结构材料上的使用。比强度较小。非匀质，各向异性。2）岩石受力后的变形：岩石应力－应变曲线不是直线，是弹塑性材料。（3）化学性质风化指岩石在各种因素复合或相互促进下发生的物理或化学变化，直至破坏的复杂现象。1）化学风化：指雨水和大气中的气体与造岩矿物发生化学反应的现象，有水化、氧化、还原、溶解、脱水等反应。石材的劣化指长期日晒夜露及受风雨和气温变化而不断风化的状态。2）化学风化和物理风化是相互促进的。3）耐久性：从抗物理/化学风化的综合性能看，花岗岩耐久性最佳，安山岩次之，软质砂岩和凝灰岩最差。大理石最易风化。4）热学性质：岩石热稳定性相差较大：因各种岩石热膨胀系数不同；有些造岩矿物会发生热解反应。岩石比热大于钢材、混凝土和普通砖，能缓和室内温度波动。第二节常用石材建筑石材指主要用于建筑工程中的砌筑、装饰的天然石材。砌筑用石材：毛石、料石装饰用石材：各类和各种形状的天然石质板材一、毛石（片石、块石）分乱毛石和平毛石一、毛石

它是爆破后直接得到的形状不规则的石块。毛石依其平整程度又分为乱毛石和平毛石。乱毛石形状不规则（见下图）乱毛石示意图一般在一个方向上达30-40cm，质量约为20-30Kg，乱毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝、挡土墙等，也可用于大体积混凝土中（也称毛石混凝土）。将乱毛石略经加工就得到了平毛石，它的形状比乱毛石整齐，基本上有六个面，常用于砌筑基础、勒脚、墙身、桥墩、涵洞等。砌筑石材强度等级分为：MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20、MU15共7个等级。第二节常用石材二、料石

是由人工或机械开采的较规则的六面体石块，经人加工凿磨而成的。按表面加工的平整程度，料石分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种毛料石一般不加工或稍加修整，以便砌筑时相互和缝，厚度不小于20cm，长度为厚度的1.5-3倍；粗料石表面凹凸深度不大于2cm；半细料石不大于1cm；细料石经细加工，表面凹凸深度要求不大于0.2cm。制成长方形的称为条石、长宽大致相等的称为方石，楔形的称为拱石。料石一般有致密均匀的砂岩、石灰岩、花岗岩开凿而成，用于建筑物的基础、勒脚、墙身、踏步、砌拱等。

天然石材天然石材毛料天然石材板材三、石材饰面板用致密岩石凿平或锯解而成的石材。饰面用的石板或地面板要求耐久、耐磨、色彩美观、无裂缝，一般采用花岗岩或大理石板材。花岗岩板材是用花岗岩荒料加工制成的板材石材，其抗压强度高达120-250MPa，耐久性好（75-200年）。根据用途和加工方法，花岗岩石板分为以下四种：（1）剁斧板材表面粗糙，具有规则的条状斧纹。（2）机刨板材表面光滑，具有相互平行的刨纹。（3）粗磨板材表面光滑，无光。（4）磨光板材表面光亮、色泽明显、有镜面感。前三种适用于建筑物外墙面，柱面，台阶，勒脚等；后一种适用于内外墙面、柱面。大理石板材是用大理石荒料经锯切、研磨、抛光及切割而成的石材，常用规格为厚20mm、宽150-195mm、长300-1220mm。大理石板材硬度小，容易加工和磨光，材质均匀，抗压强度为70-110MPa，耐用年限为40-100年，大理石板材主要用于室内装饰，当空气中含有二氧化硫时，大理石面层会因风化而失去光泽和改变颜色并逐渐破损。1.天然大理石板按形状分：普型板(PX)：有正方形和长方形的板材圆弧板(HM)：装饰面轮廓线的曲率半径相同异型板(YX)：2.天然花岗岩板材按形状分：普型板(N)：有正方形和长方形的板材异型板(S)按表面加工程度分：细面板材(RB)镜面板材(PL)粗面板材(RU)建筑石材天然石材人造石材沉积岩变质岩岩浆岩水泥型人造石材聚酯型人造石材复合型人造石材烧结型人造石材

从天然岩体中开采出来的毛料，或经过加工成为板状或块状的饰面材料。

用各种方法加工制造的具有类似天然石材性质、纹理和质感的合成材料。花岗岩花岗岩大理石大理石路面石料标准试件纤道桥低孔桥墩用条石干砌本章讲述了建筑工程中常用的石膏、石灰和水玻璃三种气硬性胶凝材料。要求掌握各种材料的特性及应用，熟悉其生产、凝结硬化原理以及储运、使用中应注意的问题。

第3章气硬性胶凝材料胶凝材料是指在一定条件下通过自身的一系列变化，能把其他材料胶结成具有一定强度的整体的材料，通常分为有机和无机两大类。

有机胶凝材料是指以天然的或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料。无机胶凝材料是指以无机矿物为主要成分，当其与水或水溶液拌和后形成的浆体，经过一系列物理化学变化，而将其他材料胶结成具有强度的整体。无机胶凝材料根据硬化条件不同又分为气硬性和水硬性两种。气硬性胶凝材料一般只能在空气中硬化并保持其强度。如石灰、石膏等。水硬性胶凝材料既能在空气中硬化，又能在水中继续硬化并保持和发展其强度。如水泥等。无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂）

按凝结硬化条件分类

气硬性胶凝材料——只在空气中硬化

（石灰、石膏）

水硬性胶凝材料——空气、水中皆可硬化（水泥）

第一节石灰

一、石灰的生产

1.原料

——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)

富含CaCO3

部分MgCO3

2.煅烧块状生石灰的特点：

CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰应为白色疏松结构。欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）块状生石灰1005644注意过火石灰可以使用，但应陈伏半个月为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

3.石灰分类

2.石灰的存在形成

块状生石灰——煅烧直接获得生石灰粉——块状生石灰磨细

消石灰粉——生石灰消解石灰膏/乳——生石灰+过量水钙质石灰（MgO≤5％）镁质石灰（MgO>5％）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。1.按MgO含量分类CaOCa(OH)2生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。其反应式如下：石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍，熟化后的产物Ca(OH)2称熟石灰或消石灰。

为了保证石灰充分熟化，必须将石灰浆在贮灰坑中存放两星期以上，这一过程叫石灰的“陈伏”。

二.石灰的熟化与硬化生石灰熟化方法有淋灰法和化灰法。淋灰法：在生石灰中均匀加入70％左右的水可成。工地施工法：堆放半米高生石灰粉，淋60～80％的水，再堆放再淋，使之成粉且不结块为止。化灰法：生石灰中加入适量的水，得到石灰乳，它沉淀后除去表层多余水分得到石灰膏。

消解安全措施：分层消解

生石灰熟化速度分类

石灰种类熟化时间快熟石灰中熟石灰慢熟石灰熟化速度在10min以内熟化速度在10~30min之间熟化速度在30min以上石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（１）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（２）碳化作用：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发：碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。三.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、CO2含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体技术要求见：

JC/T479-1992建筑生石灰

JC/T480-1992建筑生石灰粉

JC/T481-1992建筑消石灰粉

钙质生石灰MgO≤5%；钙质消石灰粉MgO≤4%镁质生石灰MgO﹥5%；镁质消石灰粉MgO﹥4%表3.1生石灰的技术标准

项目钙质生石灰

镁质生石灰

优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮908580858075

C02含量/%≯

5796810未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）/%≯5101551015产浆量/L·kg-1≮

2.82.32.02.82.32.0表3.2生石灰粉的技术标准项目钙质生石灰

镁质生石灰

优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮858075807570

C02含量/%≯

791181012细度0.90mm筛筛余/%≯0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余/%≯7.012.018.07.012.018.0表3.3消石灰粉的技术标准项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮706560656055656055游离水/%0.4～２体积安定性合格合格—合格合格—合格合格—细度0.90mm筛筛余/%≯000.5000.5000.50.125mm筛筛余%≯310153101531015四.石灰的技术性质（1）可塑性好

生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细（直径约为1μm）的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。（2）硬化慢、强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化缓慢的材料。

同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（1：3）28天强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用，也不宜用于重要建筑物基础。（3）硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。（4）耐水性差，不易贮存

块状类石灰放置太久，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。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。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。四.石灰的应用（1）石灰乳和石灰砂浆将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性，调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。（2）石灰土（灰土）和三合土石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料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，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土，三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。

石灰土和三合土石灰＋粘土——石灰土(灰土)：用于道路的底基层、基层

拌和

按比例5%～12%

石灰＋粘土＋砂（炉渣/石膏）——三合土：应用历史悠久主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层（3）灰砂砖和硅酸盐制品石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌,经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。硅酸盐砌块灰砂砖工程实例某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？

过程：1.检测石灰中CaO和MgO的含量、二氧化碳的含量、细度。2.根据MgO含量，判定该石灰的类别（钙质/镁质石灰）3.根据表3.1判定该石灰的等级。思考:什么是石灰?

石灰在工程中有什么用途？工程用石灰怎么选择？工地现场石灰堆放工地现场石灰过筛石灰试验石灰有效氧化钙试验试验目的及适用范围

石灰的质量主要取决于有效氧化钙和氧化镁的含量，它们的含量愈高，则石灰粘结力愈好。本方法适用于测定各种石灰的有效氧化钙含量。注：石灰中的有效氧化钙是指游离的氧化钙，它不同于总钙量，因为有效氧化钙不包括碳酸钙、硅酸钙以及其他钙盐中的钙。石灰中氧化钙的含量，以能溶解于蔗糖溶液中，并能与盐酸作用生成蔗糖钙的钙含量占石灰原试样的重量的百分率表示。试验仪器

试验过程石灰有效氧化钙试验仪器1.筛子：O.15mm，1个。2.烘箱：50～250~C，1台。3.干燥器：直径25cm，1个。4.称量瓶：直径30mm×50mm，10个。5.瓷研钵：直径12～13cm，1个。6.分析天平：万分之一，1台。7.架盘天平：感量0.1g，1台。8.电炉：1500W，1个。9.石棉网：20cm×20cm，1块。10.玻璃球：直径3mm，1袋(O.25kg)。11.具塞三角瓶：250mL，20个。12.漏斗：短颈，3个。13.塑料洗瓶，1个。14.塑料桶：20L，1个。15.下口蒸馏水瓶：5000mL，1个。16.三角瓶：300ml，10个。17.容量瓶：250mL、1000ml，各1个。18.量筒：200mL、100ml、50ml、5ml，各1个。19.试剂瓶：250mL、1000ml,各5个。20.塑料试剂瓶：1L，1个。21.烧杯：50mL5个;250ml(或300mL)10个。22.棕色广口瓶：60mL，4个；250ml，5个。23.滴瓶：60mL，3个。24.酸滴定管：50mL，2支。25.滴定台及滴定管夹，各一套。26.大肚移液管：25mL、50ml，各1个。27.表面皿：7cm，10块。28.玻璃棒：8mm×250mm及4mm×180mm各10支。29.试剂勺：5个。30.吸水管：8mm×150mm，5支。31.洗耳球：大、小各1个。返回前页石灰有效氧化钙试验过程试验步骤

1.称取约0.5g(用减量法称准至0.0005g)试样，放人干燥的250ml具塞三角瓶中，取5g蔗糖覆盖在试样表面，投入干玻璃珠15粒；然后迅速加入新煮沸并已冷却的蒸馏水50mL，立即加塞振荡15min(如有试样结块或粘于瓶壁现象，则应重新取样)。

2.打开瓶塞，用水冲洗瓶塞及瓶壁，加人2～3滴酚酞指示剂，以0.5N盐酸标准溶液滴定(滴定速度以每秒2～3滴为宜)，至溶液的粉红色显著消失，并在30s内不再复现即为终点。

3.读出中和后盐酸消耗的滴定管读数，减去初读数，即为实际消耗的盐酸数量(mL)。

4.计算结果。返回前页第二节建筑石膏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。一、石膏的原料、分类及生产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。（2）天然石膏（ＣaSO4·2H2O）：也称生石膏或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，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。建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的。常压下煅烧加热到107℃～170℃，可产生β型建筑石膏：

（二水石膏） （β型半水石膏）124℃条件下压蒸（1.3大气压）加热可产生α型建筑石膏：

（二水石膏） （α型半水石膏）α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。当加热温度超过170℃时，可生成无水石膏，只要温度不超过200℃，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。二、建筑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。建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：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。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磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降，这一现象称为石膏初凝；而后随着晶体颗粒间磨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。三、建筑石膏的技术要求建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见GB9776-1988。四、建筑石膏的技术性质（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）凝结硬化时的膨胀性。

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。（３）硬化后的多孔性，重量轻，但强度低。

建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，常加入的水分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，造成石膏内部的大量微孔，重量减轻，抗压强度也因此下降。通常石膏硬化后的表观密度约800kg/ｍ3～1000kg/ｍ3，抗压强度约为3MPa～5MPa。（４）良好隔热和吸音和“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。（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。（6）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。五、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

(3）制作建筑雕塑和模型空心石膏条板空心隔墙板壁花天花板装饰花装饰石膏制品装饰石膏制品梁托线条拐角、线条艺术镜框罗马柱一、水玻璃的生产与组成

1、定义：水玻璃俗称“泡花碱”，是由碱金属氧化物和二氧化硅组合而成的能容易水的一种金属硅酸盐物质。建筑工程中常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液，可用来配制水玻璃胶泥和砂浆。其化学式为：

Na2O·nSiO2第三节水玻璃2、生产湿制法：石英砂与高温烧碱反应，如下式

nSiO2+Na2CO3=Na2O·nSiO2+CO2干制法：将石英砂或石英岩粉加入Na2CO2或Na2SO4，在玻璃熔炉内融化，在1300℃-1400℃温度下得固态水玻璃。固态水玻璃在0.3-0.4MPa压力的蒸汽锅内，融于水，呈粘稠状的水玻璃溶液。 干制法生产水玻璃的反应式如下：nSiO2+Na2CO3=Na2O·nSiO2+CO2式中：

n为水玻璃模数，即二氧化硅与氧化钠的摩尔数比。其溶解的难易程度与水玻璃模数n的大小有关。n值越大，水玻璃的粘度越大，粘结能力越强，越难溶解，但较易分解、硬化。建筑工程中常用水玻璃的n值一般为2.5-2.8之间。液体水玻璃常含杂质而呈青灰色，绿色或微黄色，以无色透明的液体水玻璃为最好。液体水玻璃可以与水按任意比例配合。使用时仍然可以加水稀释。二、水玻璃的硬化

水玻璃在空气中与二氧化碳作用，析出二氧化硅凝胶，凝胶因干燥而逐渐硬化，其反应式为：水玻璃加入固化剂氟硅酸钠后，水玻璃的初凝时间可以缩短到30-60分钟，终凝时间可以缩短到240-360分钟，7天基本上达到最高强度。氟硅酸钠的适量掺量，为水玻璃重量的12-15%。三、水玻璃的性质1、粘结强度较高水玻璃有良好的粘结能力，硬化时析出的硅酸凝胶，有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用。2、耐热性好水玻璃不燃烧，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加。用于配置水玻璃耐热混凝土，耐热砂浆，耐热胶泥等。3、耐酸性强

水玻璃能经受除氢氟酸、过热（300摄氏度以上）磷酸、高级脂肪酸或油酸以外的几乎所有的无机酸和有机酸的作用，用于配置水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆、耐酸胶泥等。4、耐碱性、耐水性较差水玻璃加入氟硅酸钠后，仍不能完全硬化，仍有一定量的水玻璃。由于水玻璃可溶于碱，且溶于水，所以水玻璃硬化后不耐碱、不耐水。为了提高耐水性，可以采用中等浓度的酸对已硬化的水玻璃进行酸性处理。

四、水玻璃的应用

1、配置快凝防水剂以水玻璃为防水基料，加入两种、三种或者四种矾配置成两矾、三矾、或四矾快凝防水剂。这种防水剂凝结速度一般不超过一分钟。工程上利用它的速凝作用和粘附性，掺入水泥浆、砂浆或混凝土中，用于修补、堵漏、抢修、表面处理用。因为凝结迅速，不宜伴制水泥防水砂浆，用作屋面或地面的刚性防水层。2、水玻璃混凝土

以水玻璃为胶凝材料，氟硅酸钠做促凝剂，耐热或耐酸粗细骨料按一定比例配置而成。水玻璃耐热混凝土的极限使用温度在1200摄氏度以下。水玻璃耐酸混凝土一般用于储酸槽、酸洗槽、耐酸地平及耐酸器材等。3、涂刷建筑材料表面，可以提高材料的抗渗和抗风化能力用水玻璃浸泡处理多孔材料时，可使其密度和强度提高。对粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等，均有良好效果。但不能用以涂刷或浸渍石膏制品，因为硅酸钠与硫酸钙会发生化学反应生产硫酸钠，在制品孔隙中结晶，体积显著膨胀，从而导致制品的破坏。4、加固地基，提高地基的承载力将液体水玻璃和氯化钙溶液轮流交替向地层注入，发生反应生成的硅酸凝胶，将土壤颗粒包裹并填实其孔隙。硅酸胶体为一种吸水膨胀的冻状凝胶，因吸收地下水而经常处于膨胀状态，阻止水分的渗透而使土壤固结。5、水玻璃还可以作为多种建筑涂料的原料。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，着火点降低。196第四章水泥本章学习内容要求、重点与难点

（一）学习内容

硅酸盐水泥为重点，阐述通用六大水泥的组成、特性、质量要求及适用范围；并概要介绍其它品种水泥。（二）学习要求掌握通用水泥基本技术性质和质量要求；矿物成分对水泥性质的影响；凝结硬化过程及其实际意义；硬化水泥浆体结构对水泥石性质的影响；水泥石强度发展及其影响因素；硅酸盐水泥石侵蚀的主要类型与预防。根据工程要求合理地选用水泥。了解一般特种水泥的特性，具有这些特性的原因及应用范围。水泥，指加水拌和成塑性浆体后，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。土木建筑工程通常采用的水泥主要有：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、粉煤灰硅酸盐水泥等品种。（三）重点与难点

本章学习的重点是硅酸盐水泥的组成、特性、质量要求及适用范围，其中水泥组成与特性的关系是本章学习的难点。第一节硅酸盐水泥

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。硅酸盐水泥在国际上分为两种类型：不掺混合材料的称I型硅酸盐水泥，其代号为P·I；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，其代号为Ｐ·

II。一.硅酸盐水泥的生产生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料。为了补充铁质及改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石（氟化钙）等。生产水泥的基本工序可以概括为：“两磨一烧”：先将原材料破碎并按其化学成分配料后，在球磨机中研磨为生料。然后入窑锻烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，配以适量的石膏及混合材料在球磨机中研磨至一定细度，即得到硅酸盐水泥。硅酸盐水泥的生产工艺流程图石灰石粘土旋风收尘器水泥回转窑悬浮预热窑磨机水泥库二.硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成为:（ｌ）硅酸三钙硅酸三钙的化学成分为３ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为Ｃ3S。它是硅酸盐水泥熟料中最主要的矿物成分，约占水泥熟料总量的３６％～６０％。硅酸三钙遇水后能够很快与水产生水化反应，并产生较多的水化热。它对促进水泥的凝结硬化，特别是对水泥３～７天内的早期强度以及后期强度都起主要作用。（２）硅酸二钙硅酸二钙的化学成分为2ＣaＯ·ＳiＯ2，其简写为C2S，约占水泥熟料总量的15％～37％。硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低。它不影响水泥的凝结，对水泥的后期强度起主要作用。（３）铝酸三钙铝酸三钙的化学成分是３CaO·Al2O3，其简写为C3Ａ，约占水泥熟料总量的7～15％。铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量大而且很集中。铝酸三钙对水泥的凝结起主导作用，但其水化产物强度较低，主要对水泥早期强度有所贡献。（４）铁铝酸四钙铁铝酸四钙的化学成分为:４CaO·Al2O3·Fe2O3，其简写为Ｃ4AF，约占水泥熟料总量的10％～18％。铁铝酸四钙遇水时水化反应也很快，水化热较低，水化产物的强度不高，对水泥石的抗压强度贡献不大，主要对抗折强度贡献较大。C3SC2SC3AC3SC3SC3SC2SC2SC2SC3AC4AF3.硅酸盐水泥的水化硅酸盐水泥遇水后，水泥中的各种矿物成分会很快发生水化反应，生成各种水化物。硅酸三钙 水 水化硅酸钙

氢氧化钙硅酸二钙水水化硅酸钙氢氧化钙铝酸三钙水 水化铝酸三钙铁铝酸四钙水水化铝酸三钙水化铁酸钙水泥中的石膏也很快与水化铝酸钙反应生成难溶的水化硫铝酸钙针状结晶体，也称为钙矾石晶体：

三硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）经过上述水化反应后，水泥浆中不断增加的水化产物主要有：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化