《墙体与屋面材》PPT课件.ppt

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1、项目二 土建工程材料,第一节 建筑块材教学目的与要求：掌握石材、烧结普通砖的技术性能及其应用；掌握砖的强度等级评定方法；了解粘土空心砖的品种，规格和性能；了解墙体材料的发展方向；教学重点难点：普通粘土砖的主要技术性质与应用；教学课时安排：2课时,概 述,（1）墙体材料的定义：墙体材料是指用来砌筑、拼装或用其他方法构成承重或非承重墙的材料。（2）墙体材料的作用：承重、传递重力的作用；围护、分隔的作用,（3）墙体材料的地位：,墙体材料的用量占整个房屋建筑材料的首位，价值占建筑物总成本的30%左右；（4）墙体材料的种类：主要有砖、砌体和板材等，目前我国墙体材料中，砖的用量约占90%左右；（5）屋面材

2、料的定义：是建筑物最上层的防护结构，起着防风雨、隔热保温的作用；（6）本模块重点：普通粘土砖的主要技术性质与应用；,2.1.1 砌筑石材,（1）岩石的形成与分类（2）天然石材的技术性质（3）建筑砌筑石材,2.1.2 烧结普通砖,（1）定义：烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰主要原料，经制备、成型、干燥和焙烧而成的普通实心砖。,（2）标准尺寸：,2.1一块普通粘土砖，其尺寸符合标准尺寸，烘干恒定质量为2500g,吸水饱和质量为2900g,再将该砖磨细，过筛烘干后取50g,用密度瓶测定其体积为18.5cm3。试求该砖的吸水率、密度、表观密度及孔隙率？,解：密度为：50/18.5=2.7g/c

3、m3;表观密度为：2500/（24*11.5*5.3）=1.71g/cm3吸水率为：（2900-2500）/2500=16%；孔隙率为：1-（1.71/2.7）*100%=36.7%；,课堂练习：,（3）烧结普通砖的分类：,根据使用的原料不同，烧结普通砖可分为：烧结粘土砖（符号为N）；烧结页岩砖（符号为Y）；烧结煤矸石砖（符号为M）；烧结粉煤灰砖（符号为F）；,（4）烧结砖的生产简介：,其中焙烧是关键，所以一定要控制好的温度（950oC1050oC），否则容易产生欠火砖和过火砖。,？思考：欠火砖和过火砖的简单鉴定方法。,欠火砖和过火砖的简单鉴定方法如下：,欠火砖的特点：色浅、断面包心（黑色或白

4、色）、声哑、孔隙率大、强度低、耐久性差；国标规定欠火砖为不合格品；过火砖的特点：色深、声脆而响、较密实、强度高、耐久性好，但容易出现弯曲变形；国标规定过火砖中的变形砖为不合格品；,（5）烧结普通砖的技术要求：,根据规范（GB5101-2003）规定，烧结普通砖的技术要求主要包括外观指标、强度性能和耐久性能三方面的内容；根据不同的技术要求，把砖分为:优等品（A）、一等品（B）和合格品（C）；a)外观指标：尺寸偏差、弯曲程度、缺棱掉角和裂纹等。各种产品的外观质量应满足规范要求,烧结普通砖尺寸允许偏差表（mm),表2-1,b)强度等级：,按抗压强度分为五个等级：,MU30、MU25、MU20、MU1

5、5、MU10,强度等级的评定方法与步骤：,1)测定10块砖样的抗压强值,2)计算10块砖样抗压强度的平均值,3)计算10块砖样的抗压强度标准差s，精确到0.01MPa:,4)计算变异系数，精确到0.01：,5)若变异系数 0.21，则首先计算强度的标准值,6）若变异系数 0.21，则根据强度的平均值 以及单块砖样的最小抗压强度值 查表7.2判断强度等级；,再根据强度的平均值 以及强度的标准值,查P114表7.2判断强度等级,表2-2,烧结砖的耐久性除了砖的泛霜和石灰爆裂性外，还包括抗风化性能。砖的抗风化性能用抗冻融试验或吸水率试验来衡量。标准GBS101一2000规定，黑龙江、吉林、辽宁、内蒙

6、古、新疆等五省、区必须进行冻融试验；其他地区，砖的吸水率满足表64的，可不做冻融试验。,c)耐久性：主要指砖的抗风化性能，即砖能抵抗干湿变化、温度变化、冻融变化等气候作用的性能；,抗风化能力：指砖在干湿变化、温度变化、冻融变化等气候条件作用下抵抗破坏的能力；泛霜：也称起霜，是砖在使用过程中的盐析现象，砖内过量的可溶盐受潮吸水而溶解，随水分蒸发而沉积在砖的表面，形成白色粉末附着物，影响建筑物的美观。石灰爆裂：石灰爆裂是指砖坯中夹杂有石灰石，焙烧后转变成生石灰，砖吸水后，由于石灰逐渐熟化而膨胀产生的爆裂现象。,(6)烧结普通砖的产品标记：,采用产品名称、规格、品种、强度等级、质量等级和标准号的顺序

7、来编写的：如：,（7）烧结普通砖的应用：,作为传统的墙体材料，可用来砌筑建筑物的内外墙体、柱、拱以及烟囱等；烧结普通砖的缺点：毁坏耕田；耗能；由于普通烧结砖具有毁田制砖、耗能等缺点，随着我国人口的增加，耕地的减少，我国对实心粘土砖的生产将有所限制。思考：采用的解决办法是什么？办法：转而重视空心砖、空心砌块的生产、使用。,2.1.3 烧结多孔砖、空心砖和空心砌块,空心砖的优点：节约粘土原料，减轻墙体的自重，适合高层建筑的使用；节约燃料，降低成本；改善墙体的绝热和吸声性能，提高了建筑物的综合性能；提高工效可达40%；,1 烧结多孔砖定义：大面（240mm 115mm的面）有孔洞的砖；,特点：孔的尺

8、寸较小，孔洞率15%应用：1）孔洞多，可保温、吸声；2）孔洞小，抗压强度较高，主要用于建筑物的承重部位，如外墙等；标记：,2 烧结空心砖和空心砌块指顶面（115mm 53mm的面）有孔洞的砖；,特点：孔的尺寸大，孔洞率30%应用：（1）孔洞大而少，可用于保温、吸声功能；（2）孔洞大、强度低，主要用于建筑物的非承重部位，如多层建筑的内墙或框架结构的填充墙等；,2.1.4 砌 块,砌块是一种用于砌筑的、且形体大于砌墙砖的人造板材，是一种新型墙体材料；常见的砌块有蒸压加气混凝土砌块、粉煤灰砌块、混凝土小型空心砌块和混凝土中型空心砌块等；常见砌块的主要特性与应用：,结论：*建筑砌块的优点：可以提高施工

9、效率；减轻自重；改善建筑物功能；降低工程造价；是墙体技术改革的方向；,本章重点：,烧结普通砖的尺寸？烧结普通砖的强度等级的评定方法？如何用简易的方法鉴别欠火砖和过火砖？了解墙体材料的发展方向？,课后思考题,1，烧结普通砖的尺寸？,答：24011553,2，如何用简易的方法鉴别欠火砖和过火砖？,欠火砖的特点：色浅、断面包心（黑色或白色）、声哑、孔隙率大、强度低、耐久性差；国标规定欠火砖为不合格品；过火砖的特点：色深、声脆而响、较密实、强度高、耐久性好，但容易出现弯曲变形；国标规定过火砖中的变形砖为不合格品；,第二节 无机胶凝材料,教学目标与要求：掌握胶凝材料（cementing material

10、）的定义和分类；掌握石膏的生产、硬化、技术性质与应用；掌握石灰的生产、石灰的熟化与熟化、技术性质与应用；了解水玻璃和菱苦土的应用；重点：掌握石膏和石灰的技术性质及应用；教学课时安排：2课时,基本概念：,1，什么叫胶凝材料？胶凝材料是指在建筑工程中，能将散粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如砖、石块）粘合为一个整体的材料。2，分类：胶凝材料一般分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。,有机胶凝材料,无机胶凝材料,（1）有机胶凝材料以天然或人工合成的高分子化合物为基本组分的一类胶凝材料，如沥青、树脂和橡胶等；,（2）无机胶凝材料以有机矿物为主要成分，当其与水拌和后所产生的浆体，经过一系列的物理化学变化后，

11、产生胶结力而把其他材料胶结成为一个具有强度的整体,无机胶凝材料分气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。,简述气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料的区别？答：（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水；（2）水硬性胶凝材料：既能在空气中（干燥条件下）硬化，又能在水中继续硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥；,2.2.1 建筑石膏,石膏胶凝材料是一种理想的高效节能材料重点发展的新型材料；具有质轻、强度较高、绝热、防火、质地细腻美观优良的装饰材料；我国已经探明的天然石膏矿储量为52亿吨，化学石膏储量约100万吨以上；易于加工、成品多样各类石

12、膏线；在美国，目前80%的住宅使用石膏板作为内墙和吊顶；石膏的品种很多，主要有建筑石膏、高强石膏、无水石膏水泥、高温煅烧石膏；,2.2.1.1 建筑石膏生产简介,（1）主要原料：天然石膏,（2）主要成分：,建筑石膏是指由二水石膏（CaSO4.2H2O)经过加工而成的半水石膏（CaSO4.H2O）故又称熟石膏。,破碎、加热和磨细,（3）化学反应式：,天然二水石膏在加热过程中，随着加热温度和加热方式的不同，可以得到不同性质的石膏产品。,二水石膏,1071700,煅烧,（建筑石膏）,1250C，0.13MPa,（高强石膏）,2.2.1.2 建筑石膏的性质和技术要求,（1）性质：颜色为白色；密度：2.

13、62.75g/cm3;孔隙率大：50%60%；（2）等级标准：具体参见 P21表3.1 建筑石膏的技术指标；（3）石膏产品的标记：,2.2.1.3 建筑石膏的硬化机理（自学）,建筑石膏的特性*：1）凝结硬化快：在常温下一般几分钟（6分钟）即可初凝，30分钟内终凝；2）微膨胀性：石膏硬化过程中体积略有膨胀，因此，浇注成型时可以得到尺寸精确、表面光滑致密的构件，或装饰图案；3）孔隙率大：轻质、隔热、吸声性好；但是强度低、吸水率大；,4）耐水性、抗冻性差：,软化系数为0.20.3，不宜用于室外5）抗火性好：建筑石膏硬化后的主要成分为CaSO4.2H2O，遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量，而且生成的

14、无水石膏是良好的热绝缘体。6）塑性变形大：石膏制品有明显的塑性变形性能，因此，一般不能用于承重构件；,2 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？,解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；,（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。,（3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结

15、晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。,（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。,(5)在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用.,分析讨论：其原因有两个方面，可有针对性地解决。建筑石膏拌水后一般于数分钟至半小时左右凝结，后来粘贴石膏饰条的石膏浆已初凝，粘结性能差。可掺入缓凝剂，延长凝结时间；或者分多次配制石膏浆，即配即用。在光滑的天花板上直接贴石膏条，粘贴难以牢固，宜对表面予以打刮，以利粘贴。或者在粘结的石

16、膏浆中掺入部分粘结性强的粘结剂,与普通水泥砂浆比较,粉刷石膏的特点:一，是黏结力强,不易脱落,克服了传统的水泥砂浆经常出现的空鼓、开裂现象;二，是具有呼吸功能,可调节室内空气湿度。三，是无毒无味,其配料注重健康环保;四，是凝结度快,体质轻,减少了楼层重量;五，是为新型的绿色生态建材,防火性能良好;六，是施工工序简便,落地灰少,操作快捷。,石膏用途1：室内抹灰及粉刷 特别适用于砼顶板、加气砼墙面各种保温材料的表面抹灰。,2.2.1.5 建筑石膏的应用,用途2：装饰制品如石膏像等；,用途3：建筑石膏制品：石膏板、石膏砌块等.如上图的石膏板造型天花 主要有纸面石膏板、石膏空心条板、石膏装饰板、纤维石

17、膏板等；,2.2.2 石 灰,石灰广泛应用于建筑工程中；优点：（1）原材料丰富，分布广；（2）生产工艺简单，成本低1 生产简介：主要原料是天然岩石（以碳酸钙为主要原料）。常用的有石灰石，白云石等；CaCO3 C aO+H2O,生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。,第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，熟化很慢。当石灰已经硬化后，过火石灰才开始熟化，并产生体积膨涨，

18、引起隆起鼓包和开裂。,2 石灰的种类（1）石灰按加工方法分以下四种：,块状的生石灰：即由天然岩石原料煅烧而得到的产品,主要成分是CaO；磨细生石灰：把块状生水灰磨细而得到的粉末材料，主要成分为Cao消水灰粉：将生石灰加适量的水熟化而得到的粉末，也叫熟水灰；Ca(OH)2;消石灰浆：加多量的水（34倍的水）而得的浆体,主要成分为Ca(OH)2+水,（2）石灰按氧化镁（MgO)含量分类：,钙质生石灰：氧化镁（MgO)含量5%;,3 石灰的熟化,生石灰（CaO)加水生成Ca(OH)2过程，称为石灰的熟化或消解过程。,热量,体积膨胀,开裂或裂缝等,思考题：工地上使用石灰时，为什么要先 进行熟化处理？,

19、思考题答案如下：*工地上使用石灰时，为什么要先进行熟化处理？,答：在建筑或抹面工程中，石灰必须先充分进行熟化后才能够使用，若有未熟化的颗粒，使用后未熟化的颗粒将继续熟化，放出大量的热量，产生体积膨胀，使得表面凸起，开裂，或局部脱落而影响施工的质量。故。,例3 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。,解：引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过

20、火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。,陈伏：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。,4 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：（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（）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：,5 建筑工程用石灰,（1）建筑生石灰（2）建筑生石灰粉（3）建筑消石灰粉具体技术指标参见

21、：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,6 石灰的特性,良好的保水性；凝结硬化慢，强度低；（对比：建筑石膏硬化快）耐水性差；（对比：与建筑石膏相同）体积收缩率大；（对比：建筑石膏是微膨胀性）,7.石灰的应用（1）石灰乳和石灰砂浆A）石灰乳：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。B）石灰砂浆：是将石灰膏、

22、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 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。,（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

23、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。,8 石灰的保存,（1）防潮；（与空气中的CO2发生反应）（2）防火。（硬化时产生大量的热量）,例4 既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实

24、，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。,2.2.3 菱苦土-镁质胶凝材料,1 主要成分：MgO 白色或黄色粉末；2 生产：3 硬化：,4 思考题：为什么菱苦土在使用的时候，不单独用水拌和？,答：（1）Mg(OH)2结构疏松，胶凝性差；,（2）一般采用氯化镁（MgCl2.6H2O)液体来拌和，拌和后凝结速度快，硬化强度高。,4 思考题：为什么菱苦土在使用的时候，不单独用水拌和？,试验证明，用水调拌菱苦土时将生成Mg(OH)2，浆体凝结很慢，硬化后强度很低。若以氯化镁水溶液来调制 gO时，可以加速其水化反应，并

25、且能形成新的水化产物。这种新的水化产物硬化后的强度较高（4060Pa）。水化反应如下：,水化产物是针状结晶，彼此机械咬合，并相互连生、长大，形成致密的结构，使浆体凝结硬化。,5 菱苦土的应用,地板：保温性，无噪声，耐磨，是民用建筑和纺织车间的地板材料；内墙、天花板和隔墙；一般用于机械设备的 包装构件，可节约大量的木材；耐水性差，不宜使用于易受潮的部位；,2.2.4 水 玻 璃,1 定义：水玻璃是碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能够溶解于水的一种硅酸盐材料最常用的碱金属氧化物：Na2O,K2O最常用的水玻璃：硅酸钠：Na2O.nSiO2 硅酸钾:K2O.nSiO2等其中n称为水玻璃的模数，n=1

26、.53.5,2 水玻璃的应用,（）用作涂料;涂刷材料表面直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高。这是因为水玻璃与材料中的a（OH）2反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。,（2）配制防水剂：以水玻璃为基料，配制防水剂。例如：四矾防水剂是以蓝矾(硫酸铜)、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各份，溶于60份的沸水中，降温至，投入400份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在1min内凝结,适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。,（3）加固土壤 将模数为.的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向

27、地层压入，两种溶液发生化学反应，可析出吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结。用这种方法加固的砂土，抗压强度可达。,(4)配制水玻璃砂浆。将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆,可用于修补墙体裂缝。,（）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土 用水玻璃作为胶凝材料，选择耐酸骨料，可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料，可配制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。,课后思考题,解：,1、某房屋内墙抹灰的石灰砂浆，使用后出现裂纹，试分析其原因。,解：石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程

28、中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。,2 建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？,解：建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1）石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细

29、致，装饰性好；,（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。,（3）硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。,（4）建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。,(5)在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用.,4、石膏硬化时体积（），硬化后孔隙率（）,3、建筑石膏在使用时，通常掺入一定量的动物胶，目的是（）A.缓凝 B.提高强

30、度 C.促凝 D.提高耐久性,详细参见教材P22,详细参见教材P22,A,略有膨胀,增大,自1824年波特兰水泥问世以来，水泥和水泥基材料已成为当今世界最大宗的人造材料。至2005年，我国水泥总需求量达到了7亿吨左右，占世界水泥用量的1/3,水泥混凝土的总需求量也达到了50亿吨。,课外知识：波特兰水泥的发明,1824年由英国建筑工人阿斯普丁发明,通过煅烧石灰石与粘土的混合料得出一种胶凝材料,它制成砖块很像由波特兰半岛采下来的波特兰石,由此将这种胶凝材料命名波特兰水泥,Portland Cement.,2.2.5 水 泥,教学目标与要求：了解水泥在建筑中的地位、水泥品种及发展趋势；掌握硅酸盐水泥

31、：生产过程、水泥熟料的矿物组成及水化性能、水泥凝结硬化机理、技术性质及质量要求、使用和储运要求；掌握掺混合料的硅酸盐水泥的技术性质及应用；重点、难点：六大水泥的特性与选用课内讲授课时：2课时,水泥工业生产“窑”的发展：水泥从投入工业生产以来，以烧成技术为代表的生产技术的发展可以分为以下4个阶段：第一阶段：立窑。在1824年，英国人阿斯普丁第一个获得波特兰（硅酸盐）水泥的专利，一直到20世纪初，波特兰水泥工业在英国历时76年；第二阶段：普通干法旋窑。1896年由德国人建造了第一台回转窑，生产的水泥称做旋窑水泥，以区别于立窑水泥；第三阶段：湿法旋窑。20世纪初，丹麦人史密斯发明了湿法回转窑；第四阶

32、段：新型干法旋窑。（我国仅35）50年代初由西德人发明，成为60、70年代的主导窑型。80年代以来，成为一套具有现代高科技特征和优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方法，即“新型干法水泥生产”方法。,砂浆、混凝土,课外知识：水泥基材料的发展历程：,水泥的定义、发展趋势及分类,水泥的定义：水泥是一种水硬性的胶凝材料，呈粉末状，加水拌和后成浆体后，能胶结砂、石等散粒材料，并能在空气和水中硬化并保持、发展其强度。发展趋势：在水泥品种方面，将加速发展快硬、高强、低热等特种和多用途的水泥；大力发展水泥外加剂；大力发展高标号水泥；,分类：,（占我国水泥产量的90）,2.2.5.1 硅酸盐

33、水泥,定义:由硅酸盐水泥熟料、05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Portland Cement.,一、硅酸盐水泥熟料的烧成：,生产硅酸盐水泥熟料的原料：石灰石：主要提供CaO;粘土：主要提供SiO2,Al2O3,Fe2O3;铁矿石；,硅酸盐水泥熟料的定义:煅烧时由生料脱水和分解出的CaO,AL2O3,SiO2,Fe2O3,在约1450度的高温下相互间产生化学反应,生成一些以硅酸盐为主的新的化合物,称为水泥熟料.,石灰石,粘 土,铁矿石,配料、,磨细、,均化,生料,窑,煅烧（14500C）,熟料,磨细,成品水泥,水泥的生产：“两磨一烧“,水泥“窑”的发展：水泥从投入

34、工业生产以来，以烧成技术为代表的生产技术的发展可以分为以下4个阶段：第一阶段：立窑。在1824年，英国人阿斯普丁第一个获得波特兰（硅酸盐）水泥的专利，一直到20世纪初，波特兰水泥工业在英国历时76年；第二阶段：普通干法旋窑。1896年由德国人建造了第一台回转窑，生产的水泥称做旋窑水泥，以区别于立窑水泥；第三阶段：湿法旋窑。20世纪初，丹麦人史密斯发明了湿法回转窑；第四阶段：新型干法旋窑。（我国仅40）50年代初由西德人发明，成为60、70年代的主导窑型。80年代以来，成为一套具有现代高科技特征和优质、高效、节能、环保以及大型化、自动化的现代水泥生产方法，即“新型干法水泥生产”方法。,二、硅酸盐

35、水泥主要熟料的矿物组成如下：,（1）硅酸三钙3CaO.SiO2：37%60%；（2）硅酸二钙 2CaO.SiO2：15%37%；（3）铝酸三钙 3CaO.Al2O3：715%；（4）铁铝酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O3：10%18%,四种矿物的比例对水泥性质的影响:(1)提高C3S的含量,可得到高强硅酸盐水泥;(2)提高C3S和C3A的含量,可制得快硬硅酸盐泥;(3)降低C3S和C3A的含量,提高的含量可的低热或中热硅酸盐水泥.,三、水泥熟料矿物的水化特性,例：现有甲、乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物成分如下表，试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的性能有何差异？,解 由甲厂硅酸盐水泥

36、熟料配制的硅酸盐水泥的强度发展速度、水化热、d时的强度均高于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥但耐腐蚀性则低于由乙厂硅酸盐水泥熟料配制的硅酸盐水泥。,工程实例分析 挡墙开裂与水泥的选用 现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：,分析讨论：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。,水化物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。凝结水泥加水

37、拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。硬化此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。,四、影响硅酸盐水泥凝结硬化因素,影响硅酸盐水泥凝结硬化因素,主要介绍石膏的作用：石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%左右）的石膏，石膏与凝结速度最快的铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量,五、硅酸盐水泥的技术性质,1 密度、堆积密度：在进行混凝土配

38、合比的设计中，一般水泥密度取3.1g/cm3,堆积密度取1300kg/m3;2 细度：是指水泥颗粒的粗细程度。细度对水泥的影响：细度直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度和水化热；一般水泥颗粒限制在7200um范围内。,水泥细度的测定方法：,方法一：比表面积法（适合硅酸盐水泥）以1kg水泥所具有的总的表面积（m2/kg)表示；（一般硅酸盐水泥300 m2/kg）方法二：筛析法（适合其他种类水泥）包括负压筛析法（0.045mm筛)、水筛法(0.08mm筛)和手工干筛法(0.08mm筛)。,3 凝 结 时 间,凝结时间：是指水泥从加水开始到失去流动性所用的时间，即从可塑状态到固体状态所需要的时间，分初

39、凝时间、终凝时间；初凝时间：是指水泥从加水到水泥浆开始失去流动性所用的时间；终凝时间；是指水泥从加水到水泥浆完全失去流动性所用的时间；,水泥凝结时间的测定,国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h；原因：初凝时间过早，下一道工序无充足的施工时间，终凝时间过迟，会拖延整个工程的施工工期；水泥凝结时间的测定：凝结时间测定仪,例：现有四种白色粉末，已知其为建筑石膏、生石灰粉、白色石灰石粉和白色硅酸盐水泥，请加以鉴别（化学分析除外）。解:取相同质量的四种粉末，分别加入适量的水拌合为同一稠度的浆体。放热量最大且有大量水蒸气产生的为生石灰粉；在分钟内凝结硬化并具有一定

40、强度的为建筑石膏；在分钟到小时内凝结硬化的为白色水泥；加水后没有任何反应和变化的为白色石灰石粉。,鉴别这四种白色粉末的方法有很多，主要是根据四者的特性来区分。生石灰加水，发生消解成为消石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”，又称“熟化”，同时放出大量的热；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。一般石膏的初凝时间仅为10min左右，终凝时间不超过30min。白色硅酸盐水泥的性能和硅酸盐水泥基本项同，其初凝时间不早于45min，终凝时间不超过6h30min。石灰石粉与水不发生任何反应。,4 强度和强度等

41、级,水泥强度是采用软练胶砂法测定：该方法是由按质量计的一份水泥、三份ISO标准砂，用0.5的水灰比拌制成40mm*40mm*160mm的试件，分别测定试件3d和28d的抗压强度及抗折强度，根据测定结果，按P38 表4.2确定水泥的强度等级：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。R表示该水泥的早期强度。,5 废品、不合格品的定义,废品：凡氧化镁(5%)、三氧化硫（3.5%)、安定性、初凝时间中任一项不符合标准规定的，均为废品；不合格品：凡细度、终凝时间、强度低于规定指标时称为不合格品；废品水泥在工程中严禁使用，若仅强度低于规定指标时，可降级使用。,六、水泥石的腐蚀与防

42、止,腐蚀的原因：（1）软水腐蚀；（2）耐酸腐蚀；（3）盐类腐蚀；（4）强碱腐蚀。,2.2.5.2 掺混合材料的硅酸盐水泥,定义：凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料的硅酸盐水泥。分类：根据掺入混合材料的数量和品种的不同，如下分类：（1）普通硅酸盐水泥；（2）矿渣硅酸盐水泥；（3）火山灰质硅酸盐水泥；（4）粉煤灰硅酸盐水泥；（5）复合硅酸盐水泥。,非活性混合材料：有磨细石英砂、石灰石、粘土、缓冷矿渣等。它们掺入水泥，不与水泥成分起化学反应或化学反应很弱，主要起填充作用，可调节水泥强度，降低水化热及增加水泥产量等。,凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的水泥熟料加入61的混合材料

43、和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号P.O.,一、普通硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。各等级水泥在不同龄期的强度要求见下表。,2-3,普通硅酸盐水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（5）耐磨性较好；耐热性能较好。,普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。,二、矿渣硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和的粒化高炉矿渣及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣

44、水泥），代号PS.,矿渣硅酸盐水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较好的耐热性能。（4）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力（5）泌水性大，干缩较大。（6）抗渗性差，抗冻性较差，抗碳化能力差。,三、火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和的火山灰质混合材料及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号。,火山灰水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力（4）需水性大，干缩率较大。

45、（5）抗渗性好，抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。,四、粉煤灰硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和的粉煤灰及适量石膏混合磨细而成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号。,粉煤灰水泥的主要性能特点如下：（1）早期强度低，后期强度高。对温度敏感，适宜于高温养护。（2）水化热较低，放热速度慢。（3）具有较强的抗侵蚀、抗腐蚀能力（4）需水量低，干缩率较小，抗裂性好。（5）抗冻性较差，抗碳化能力差，耐磨性差。,五、复合硅酸盐水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的强度等级：矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5

46、R、六个强度等级。各等级水泥在不同龄期的强度要求见表4-4(P55)。,表2-4,六大水泥的特性与选用*,六大水泥的特性，见表,2.2.5.3 其他品种水泥,（1）特种水泥：具有特种用途的水泥。高铝水泥：水化热大，适合冬季施工；快硬硅酸盐水泥：适合紧急工程的抢修；抗硫酸盐水泥：适合水利、港口、地下隧道 等工程；膨胀水泥：大口径输水管、输油、输气管；白色或彩色水泥:装饰工程中的雕塑艺术和各种装饰部件，如配置各类混凝土、水泥砂浆等。,（2）专用水泥：是指具有专门用途的水泥。,道路水泥：道路路面和飞机跑道；中、低热水泥：用于大体积混凝土工程，如水坝或厚大的基础等工程；砌筑水泥：用做工业和民用建筑的砌

47、筑 砂浆与内墙的抹面砂浆。,本章重点和难点：,六大水泥的特性与选用,作业：,第三节 建筑骨料,一、细集料的技术性质 在沥青混合料中，细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑；在水泥混疑土中，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。细集料技术性质主要包括物理性质、颗粒级配和粗度。1物理常数2级配3粗度4含泥量和泥块含量,二、粗集料的技术性质 粗集料的技术性质包括物理性质和力学性质。粗集料物理性质有物理常数(表观密度、毛体积密度、堆积密度种空隙率等)、级配和坚固性。路用粗集料的力学性质有集料压碎值、集料磨光值、集料冲击值和集料磨耗率四项指标。1物理性质2粗集料的力学性质,细集料

48、的物理常数：主要有表观密度、堆积密度和空隙率等，其含义与粗集料完全相同，具体数值可通过试验测定。细集料的物理常数计算方法与粗集料相同，详见“粗集料技术性质”。级配：集料各级粒径颗粒的分配情况。砂的级配可通过砂的筛分试验确定。筛分试验是将预先通过9.5mm孔径的干砂，称取500g置于一套孔径为分别为4.75、2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、0.075mm（方孔筛）的标准筛上，分别求出试样存留在各筛上的质量，然后按下述方式计算其级配有关参数。,（1）分计筛余百分率 某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率，按下式计算：式中：ai 某号筛上的分计筛余（%）mi 存留在某号筛上的质量（g）

49、M 试样的总质量（g）（2）累计筛余百分率 某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛的分计筛余百分率之总和，可按下式计算：,Ai=a1+a2+ai,式中：Ai 累计筛余（%）；a1、a2、ai 4.75mm、2.36 mm至计算的某号筛的分计筛余（%）。（3）通过百分率 通过某号筛的试样质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛累计筛余百分率之差，按式(1-11)计算：Pi=100-Ai(1-11)式中：Pi 通过百分率（%）Ai 累计筛余（）,粗度：评价砂粗细程度的一种指标。通常用细度模数表示。细度模数亦称细度模量。对水泥混凝土用砂，可按下式计算细度模数，准确至0.01。,例题：分析某水泥混

50、凝土用细集料的级配组成并计算其细度模数。,解:取集料试样500g进行筛分试验，各号筛上的筛余质量见下表。分别计算该集料分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率，将结果列入下表。,将0.154.75mm累计筛余百分率代入式（1-12）得该集料的细度模数为：MX=(15.6+35.4+56.4+79.4+94.4)53/(100 3)=2.74 属于中砂。,含泥量和泥块含量：存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度，也会妨碍集料与水泥（或沥青）间的粘结能力，显著影响混合料的整体强度与耐久性，应对其含量加以限制。,1物理性质1)物理常数（1）表观密度（2）毛体积密度（3）堆积