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第一章建筑材料的基本性质第一章建筑材料的基本性质第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质第三节材料的耐久性第三节材料的耐久性第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料与质量有关的性质材料与质量有关的性质材料与质量有关的性质主要是指材料的各种密度和描述其孔材料与质量有关的性质主要是指材料的各种密度和描述其孔隙与空隙状况的指标，在这些指标的表达式中都有质量这一隙与空隙状况的指标，在这些指标的表达式中都有质量这一参数。参数。根据材料所处状态的不同，材料的密度可分为密度、表观密根据材料所处状态的不同，材料的密度可分为密度、表观密度和堆积密度。度和堆积密度。密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。密度()的的计算公式为计算公式为:下一页返回第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量。表观密度表观密度是材料在自然状态下单位体积的质量。表观密度 的计算公式为的计算公式为:堆积密度是指粉块状材料在堆积状态下单位体积的质量。堆堆积密度是指粉块状材料在堆积状态下单位体积的质量。堆积密度积密度 的计算公式为的计算公式为:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度D的的计算公式为计算公式为:孔隙率是指材料中孔隙体积所占整个体积的百分率。孔隙率孔隙率是指材料中孔隙体积所占整个体积的百分率。孔隙率P的计算公式为的计算公式为:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质对于松散颗粒状态材料，如砂、石子等，可用填充率和空隙对于松散颗粒状态材料，如砂、石子等，可用填充率和空隙率表示互相填充的疏松致密的程度。率表示互相填充的疏松致密的程度。填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。填充率填充率D的计算公式为的计算公式为:空隙率是指散粒状材料在堆积体积内颗粒之间的空隙体积所空隙率是指散粒状材料在堆积体积内颗粒之间的空隙体积所占的百分率。空隙率占的百分率。空隙率P的计算公式为的计算公式为:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料的压实度是指散粒状材料被压实的程度。即散粒状材料材料的压实度是指散粒状材料被压实的程度。即散粒状材料经压实后的干堆积密度经压实后的干堆积密度 与该材料经充分压实后的干堆积密与该材料经充分压实后的干堆积密度度 值的比率百分数。压实度值的比率百分数。压实度 的计算公式为的计算公式为:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料与水有关的性质材料与水有关的性质亲水性与憎水性亲水性与憎水性(疏水性疏水性)当水与建筑材料在空气中接触时，会出现两种不同的现象。当水与建筑材料在空气中接触时，会出现两种不同的现象。图图1-1(a)中水在材料表面易于扩展，这种与水的亲合性称为亲中水在材料表面易于扩展，这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合力较强的材料称为亲水性材料。水性。表面与水亲合力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料亲水性材料(大多数的无机硅酸盐材料和石膏、石灰等大多数的无机硅酸盐材料和石膏、石灰等)有较多有较多的毛细孔隙，对水有强烈的吸附作用。而像沥青一类的憎水的毛细孔隙，对水有强烈的吸附作用。而像沥青一类的憎水性材料则对水有排斥作用，故常用作防水材料。性材料则对水有排斥作用，故常用作防水材料。下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质吸湿性与吸水性吸湿性与吸水性材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的能力。吸湿材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的能力。吸湿性常以含水率表示，即吸入水分与干燥材料的质量比。含水性常以含水率表示，即吸入水分与干燥材料的质量比。含水率率W的计算公式为的计算公式为 :材料的含水率材料的含水率(%);:材料吸湿后的质量材料吸湿后的质量(g);:材料在绝对干燥状态下的质量材料在绝对干燥状态下的质量(g)下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料的吸水性是指材料在水中吸收水分达到饱和的能力，吸材料的吸水性是指材料在水中吸收水分达到饱和的能力，吸水性有质量吸水率和体积吸水率两种表达方式，分别用水性有质量吸水率和体积吸水率两种表达方式，分别用 和和 表示表示:对于质量吸水率大于对于质量吸水率大于100%的材料，如术材等通常采用体积吸的材料，如术材等通常采用体积吸水率，而对于大多数材料，经常采用质量吸水率。两种吸水水率，而对于大多数材料，经常采用质量吸水率。两种吸水率存在着以下关系率存在着以下关系:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料长期在水的作用下不被损坏，其强度也不显著降低的性材料长期在水的作用下不被损坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。质称为耐水性。材料含水后，将会以不同方式来减弱其内部结合力，使强度材料含水后，将会以不同方式来减弱其内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示为有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示为:抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。地下建抗渗性是指材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。地下建筑物、水工建筑物或屋面材料都需要具有足够的抗渗性，以筑物、水工建筑物或屋面材料都需要具有足够的抗渗性，以防止渗水、漏水现象。抗渗性可用渗透系数表示。根据水力防止渗水、漏水现象。抗渗性可用渗透系数表示。根据水力学的渗透定律，在一定的时间学的渗透定律，在一定的时间t内内,透过材料试件的水量透过材料试件的水量Q与渗与渗水面积水面积A及材料两侧的水头差及材料两侧的水头差H成正比，而与试件厚度成正比，而与试件厚度d成反成反比，而其比例数比，而其比例数k.即定义为渗透系数即定义为渗透系数.下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料在使用环境中，经受多次冻融循环而不破坏，强度也无材料在使用环境中，经受多次冻融循环而不破坏，强度也无显著降低的性质称为抗冻性。显著降低的性质称为抗冻性。材料与热有关的性质材料与热有关的性质导热性是指材料传导热量的能力。材料导热能力的大小可用导热性是指材料传导热量的能力。材料导热能力的大小可用导热系数导热系数 表示。导热系数的计算公式为表示。导热系数的计算公式为:热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。热容量热容量Q的计算公式为的计算公式为:下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质几种常用建筑材料的导热系数和比热值见几种常用建筑材料的导热系数和比热值见表表1-2 耐燃性是指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。耐燃性是指材料在火焰或高温作用下可否燃烧的性质。耐火性是指材料在火焰或高温作用下，保持其不破坏、性能耐火性是指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。用其耐受时间不明显下降的能力。用其耐受时间(h)来表示，称为耐火极限。来表示，称为耐火极限。要注意耐燃性和耐火性概念的区别，耐燃的材料不一定耐火，要注意耐燃性和耐火性概念的区别，耐燃的材料不一定耐火，耐火的一般都耐燃。如钢材是非燃烧材料，但其耐火极限仅耐火的一般都耐燃。如钢材是非燃烧材料，但其耐火极限仅有有0.25 h，故钢材虽为重要的建筑结构材料，但其耐火性却，故钢材虽为重要的建筑结构材料，但其耐火性却较差，使用时须进行特殊的耐火处理。较差，使用时须进行特殊的耐火处理。下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料的声学性能材料的声学性能吸声性是指声能穿透材料和被材料消耗的性质。材料吸声性吸声性是指声能穿透材料和被材料消耗的性质。材料吸声性能用吸声系数能用吸声系数 表示。吸声系数是指吸收的能量与声波原先表示。吸声系数是指吸收的能量与声波原先传递给材料的全部能量的百分比。吸声系数的计算公式为传递给材料的全部能量的百分比。吸声系数的计算公式为:隔声与吸声是两个不同的概念。隔声是指材料阻止声波的传隔声与吸声是两个不同的概念。隔声是指材料阻止声波的传播，是控制环境中噪声的重要措施。播，是控制环境中噪声的重要措施。下一页返回上一页第一节材料的物理性质第一节材料的物理性质材料的光学性能材料的光学性能透光率透光率光透过透明材料时，透过材料的光能与人射光能之比称为透光透过透明材料时，透过材料的光能与人射光能之比称为透光率光率(透光系数透光系数)。玻璃的透光率与其组成及厚度有关。厚度越。玻璃的透光率与其组成及厚度有关。厚度越厚，透光率越小。普通窗用玻璃的透光率约为厚，透光率越小。普通窗用玻璃的透光率约为0.75-0.90。光泽度光泽度材料表面反射光线能力的强弱程度称为光泽度。它与材料的材料表面反射光线能力的强弱程度称为光泽度。它与材料的颜色及表面光滑程度有关，一般来说，颜色越浅，表面越光颜色及表面光滑程度有关，一般来说，颜色越浅，表面越光滑其光泽度越大。光泽度越大，表示材料表面反射光线能力滑其光泽度越大。光泽度越大，表示材料表面反射光线能力越强。光泽度用光泽计测得。越强。光泽度用光泽计测得。返回上一页第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质材料的强度、强度等级及比强度材料的强度、强度等级及比强度材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。材料的强度是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪、抗弯抗弯(抗折抗折)强度等，如强度等，如图图1-2所示。所示。对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划对于以强度为主要指标的材料，通常按材料强度值的高低划分成若干等级，称为强度等级。分成若干等级，称为强度等级。比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比与其表观密度之比 ,反映材料轻质高强的力学参数，是反映材料轻质高强的力学参数，是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标，比强度越大，材料衡量材料轻质高强性能的一项重要指标，比强度越大，材料的轻质高强性能越好。的轻质高强性能越好。下一页返回第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质材料的弹性和塑性材料的弹性和塑性弹性弹性材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原材料在外力作用下产生变形，当外力取消后能够完全恢复原来形状、尺寸的性质称为弹性。这种能够完全恢复的变形称来形状、尺寸的性质称为弹性。这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。材料在弹性范围内变形符合胡克定律，并用弹为弹性变形。材料在弹性范围内变形符合胡克定律，并用弹性模量性模量E来反映材料抵抗变形的能力。来反映材料抵抗变形的能力。E值愈大，材料受外力值愈大，材料受外力作用时越不易产生变形。作用时越不易产生变形。塑性塑性材料在外力作用下产生不能自行恢复的变形，且不破坏的性材料在外力作用下产生不能自行恢复的变形，且不破坏的性质称为塑性。这种不能自行恢复的变形称为塑性变形质称为塑性。这种不能自行恢复的变形称为塑性变形(或称不或称不可恢复变形可恢复变形)。下一页返回上一页第二节材料的力学性质第二节材料的力学性质材料的韧性和脆性材料的韧性和脆性在冲击、振动荷载作用下，材料可吸收较大的能量产生一定在冲击、振动荷载作用下，材料可吸收较大的能量产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。材料在外力作用下，直至断裂前只发生弹性变形，不出现明材料在外力作用下，直至断裂前只发生弹性变形，不出现明显的塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。显的塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。材料的硬度和耐磨性材料的硬度和耐磨性材料的硬度是指材料表面耐较硬物体刻划或压入而产生塑性材料的硬度是指材料表面耐较硬物体刻划或压入而产生塑性变形的能力。木材、金属等韧性材料的硬度，往往采用压入变形的能力。木材、金属等韧性材料的硬度，往往采用压入法来测定。法来测定。耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率表示，它等耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率表示，它等于试件在标准试验条件下磨损前后的质量差与试件受磨表面于试件在标准试验条件下磨损前后的质量差与试件受磨表面积之商。磨损率越大，材料的耐磨性越差。积之商。磨损率越大，材料的耐磨性越差。返回上一页第三节材料的耐久性第三节材料的耐久性影响材料耐久性的因素影响材料耐久性的因素物理作用包括干湿变化、温度变化、冻融循环、磨损等，这物理作用包括干湿变化、温度变化、冻融循环、磨损等，这些都会使材料遭到一定程度的破坏，影响材料的长期使用。些都会使材料遭到一定程度的破坏，影响材料的长期使用。化学作用包括受酸、碱、盐类等物质的水溶液及有害气体作化学作用包括受酸、碱、盐类等物质的水溶液及有害气体作用，发生化学反应及氧化作用、受紫外线照射等使材料变质用，发生化学反应及氧化作用、受紫外线照射等使材料变质或遭损。或遭损。生物作用是指昆虫、菌类等对材料的蛀蚀及腐朽作用。生物作用是指昆虫、菌类等对材料的蛀蚀及腐朽作用。材料的耐久性是一项综合性能，不同材料的耐久性往往有不材料的耐久性是一项综合性能，不同材料的耐久性往往有不同的具体内容。如混凝土的同的具体内容。如混凝土的下一页返回第三节材料的耐久性第三节材料的耐久性材料耐久性的测定材料耐久性的测定材料耐久性的测定需长期的观察和测定，而这样往往满足不材料耐久性的测定需长期的观察和测定，而这样往往满足不厂工程的即时需要。因此通常根据使用要求，用一些实验室厂工程的即时需要。因此通常根据使用要求，用一些实验室可测定又能基本反映其耐久特性的短时试验指标来表达。如可测定又能基本反映其耐久特性的短时试验指标来表达。如常用软化系数来反映材料的耐水性常用软化系数来反映材料的耐水性;用实验室的冻融循环用实验室的冻融循环(数小数小时一次时一次)试验得出的抗冻等级来说明材料的抗冻性试验得出的抗冻等级来说明材料的抗冻性;采用较短时采用较短时间的化学介质浸渍来反映实际环境中的水泥石长期腐蚀现象间的化学介质浸渍来反映实际环境中的水泥石长期腐蚀现象等，并据此对耐久性做出测定和评价。等，并据此对耐久性做出测定和评价。返回上一页图图1-1材料润湿边角材料润湿边角返回表表1-2几种常用建筑材料的热性质指标几种常用建筑材料的热性质指标返回图图1-2材料承受各种外力示意图材料承受各种外力示意图返回第二章天然石材第一节岩石基本知识第二节常用建筑石材第一节岩石基本知识造岩矿物造岩矿物主要是指组成岩石的矿物，造岩矿物大部分是硅酸盐、碳酸盐矿物，根据其在岩石中的含量，造岩矿物又可分为主要矿物、次要矿物和副矿物。一般造岩矿物按其组成可分为两大类。一类是深色(或暗色)矿物，其内部富Fe,Mg等元素，如硫铁矿、黑石母等;另一类称为浅色矿物，其内部富含Si,川等元素，又称硅铝矿物，它们的颜色较浅，如石英、长石等。下一页返回第一节岩石基本知识岩石的种类按岩石的成因分类自然界的岩石以其成因可分为三类。由地球内部的岩浆上升到地表附近或喷出地表，冷却凝结而成的岩石称为岩浆岩;由岩石风化后再沉积，胶结而成的岩石称为沉积岩;岩石在温度、压力作用或化学作用下变质而成的新岩石称为变质岩。按岩石强度分类根据日本JIS标准，岩石按抗压强度可分为硬石、次硬石和软石三类。硬石包括花岗岩、安山岩、大理岩等;次硬石包括软质安山岩、硬质砂岩等;软石为凝灰岩。按岩石形状分类石材用于建筑工程，按岩石形状可分为砌筑和装饰两类。砌筑用石材分为毛石和料石;装饰用石材主要为板材。下一页返回上一页第一节岩石基本知识岩石的性质岩石的性质主要包括物理性质、力学性质、化学性质和热学性质。表2-2列出了岩石的主要性质。物理性质工程上一般主要对石材的体积密度、吸水率和耐水性等有要求。力学性质岩石的抗压强度很大，而抗拉强度却很小，后者约为前者的1/10-1/20,岩石是典型的脆性材料。这是岩石区别于钢材和木材的主要特征之一，也是限制石材作为结构材料使用的主要原因。下一页返回上一页第一节岩石基本知识化学性质通常认为岩石是一种非常耐久的材料，然而按材质而言，其抵抗外界作用的能力是比较差的。石材的劣化现象是指长期日晒夜露及受风雨和气温变化而不断风化的状态。风化是指岩石在各种因素的复合或者相互促进下发生的物理或化学变化，直至破坏的复杂现象。热力学性质岩石属于不燃烧材料，但从其构造可知，岩石的热稳定性不一定很好。这是因为各种岩石的热膨胀系数不相同。当岩石温度发生大幅度升高或降低时，其内部会产生内应力，导致岩石崩裂;其次，有些造岩矿物(如碳酸钙)因热的作用会发生分解反应，导致岩石变质。返回上一页第二节常用建筑石材常用的天然石材岩石按地质形成条件分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类，它们具有显著不同的结构、构造和性质。岩浆岩岩浆岩由地壳内部熔融岩浆上升冷却而成，又称火成岩。岩浆在地表深处缓慢冷却结晶而成的岩石称为深成岩，其结构致密，晶粒粗大，体积密度大，抗压强度高，吸水性小，耐久性高。建筑中常用的有花岗岩、正长岩、辉长岩、闪长岩等属于深成岩。下一页返回第二节常用建筑石材沉积岩地表的各种岩石在外力地质作用下经风化、搬运、沉积成岩作用(压固、胶结、重结晶等)，在地表或地表不太深处形成的岩石，又称水成岩。沉积岩的主要特征是呈层状构造，各层岩石的成分、构造、颜色、性能均不同，且为各向异性。与深成岩、火成岩相比，沉积岩的体积密度小，孔隙率和吸水率较大，强度和耐久性较低。变质岩变质岩是岩石由于岩浆等的活动(主要为高温、高湿、压力等)发生再结晶，使它们的矿物成分、结构、构造以至化学组成都发生改变而形成的岩石。下一页返回上一页第二节常用建筑石材建筑石材的常用规格毛石毛石(又称片石或块石)是由爆破直接获得的石块。依据其平整程度又分为乱毛石和平毛石两类。乱毛石形状不规则，一般在一个方向的尺寸达300-400mm，质量为20-30 kg，其中部厚度一般不宜小于150 mm。乱毛石主要用来砌筑基础、勒角、墙身、堤坝、挡土墙壁等，也可作毛石混凝土的骨料。平毛石由乱毛石略经加工而成，形状较乱毛石整齐，其形状基本上有六个面，但表面粗糙，中部厚度不小于200 mm。常用于砌筑基础、墙身、勒角、桥墩、涵洞等下一页返回上一页第二节常用建筑石材石的抗压强度取决于其母岩的抗压强度，它以三个边长为70 mm的立方体试块的抗压强度的平均值表示。根据抗压强度的大小，石材共分为九个强度等级:MU100,MU80,MU60,MU50,MU40,MU30,MU20,MUlS,MU10。抗压试件也可采用表2-3所列各种边长的立方体，但对其试验结果要乘以相应的换算系数予以校正。下一页返回上一页第二节常用建筑石材料石料石(又称条石)是由人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略经加工凿琢而成。按其加工后的外形规则程度，分为毛料石、粗料石、半细料石和细料石四种。毛料石外形大致方正，一般不加工或仅稍加修整，高度不应小于200 mm,叠砌面凹入深度不大于25mm。粗料石其截面的宽度、高度应不小于200 mm，且不小于长度的1/4,叠砌面凹入深度不大于20mm。半细料石规格尺寸同上，但叠砌面凹入深度不应大于l5mm。细料石通过细加工，外形规则、规格尺寸同上，叠加面凹入深度不大于10mm。下一页返回上一页第二节常用建筑石材石材饰面板天然花岗石板材花岗石板按形状分为普形板(N)和异形板(s)。普形板包括正方形和长方形;异形板包括除正方形和长方形以外的其他形状。按表面加工程度分为:细面板材(代号RB)，其表面平整光滑;镜面板材(代号PL)，其表面平整，具有镜面光泽;粗面板材(代号RU)，其表面平整、粗糙，包括具有较规则加工条纹的机刨板、剁斧板、锤击板、烧毛板等。按板材的规格尺寸、平面度、角度允许偏差和外观质量将花岗石板材质量分为:优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级。下一页返回上一页第二节常用建筑石材天然大理石板材大理石板材按形状可分为普形板(PX),圆弧板(HM)、异形板(YX)三大类。普型板材是指有正方形和长方形的板材;圆弧板是指装饰面轮廓线的曲率半径相同的装饰石板材。常用普通板材的厚度，不管其长度和宽度如何变化，一般为20 mm。天然大理石板材根据规格尺寸允许偏差、平面度允许极限公差、角度允许极限公差、外观质量及镜面光泽度等标准，分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三个等级。下一页返回上一页第二节常用建筑石材青石装饰板材常用青石板的色泽为豆青色和深豆青色以及青色带灰自结晶颗粒等多种。青石板根据加工工艺的不同分为粗毛面板、细毛面板和剁斧板等多种。还可根据建筑意图加工成光面(磨光)板。青石板的主要产地有浙江台州、江苏吴县等。天然大理石、花岗石板材采用“平方米(mz)”计量，出厂板材均应注明品种代号标记、商标、生产厂名。配套工程用材料应在每块板材侧面标明其图纸编号。包装时应将光面相对，并按板材品种规格、等级分别包装。运输搬运过程中严禁滚摔碰撞。板材直立码放时，倾斜角不大于150;平放时地面必须平整，垛高不超过1.2m.青石板以“立方米(m3)”或“平方米(m2)”计量。包装、运输、贮存条件类似于花岗石板材。下一页返回上一页第二节常用建筑石材建筑石材的放射性污染及控制石材的放射性是指石材中含有镭、仕、铀三种放射性元素，它们在衰变过程中产生厂放射性物质，主要为氡气，因此石材的放射性最终是由氡气产生的。如可衰变物质的含量过大，即放射性物质的“比活度”太高，则对人体是有害的。为厂消除石材放射性对人体可能产生的危害，世界各国都制定厂相应的石材放射性标准，比较而言，日前中国和波共的标准最为严格。装饰石材按照国家无机非金属装饰材料放射性指标限量标准划分为A,B,C三类。其中A类使用范围不受限制;B类不可用于类民用建筑工程的内部饰面，可用于其他部位饰面;C类只可用于建筑物的外饰面及室外其他用途。石材的放射性是石材内部的品质指标，返回上一页表2-2岩石的主要性质返回表2-3石材强度等级的换算系数返回第三章气硬性胶凝材料第一节石膏第二节石灰第三节水玻璃第四节菱苫土第一节石膏石膏的原料与生产生产石膏的原料主要为含硫酸钙的二水天然石膏(又称生石膏)或含硫酸钙的化工副产品和废渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏等)，化学式为CaSO2H2O，因含两个结晶水而得名。又由于其质地较软，也被称为软石膏。天然二水石膏在不同的压力和温度下锻烧，可以得到结构和性质均不相同的石膏产品建筑石膏建筑石膏是将二水石膏(生石膏)加热至107 0C-1700C时，部分结晶水脱出后得到半水石膏(熟石膏)，再经磨细得到粉状的建筑中常用的石膏品种，故称“建筑石膏”。下一页返回第一节石膏地板石膏当锻烧温度超过800 0C时，部分CaSO分解出Ca，磨细后的石膏称为高温锻烧石膏，硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性较好，所以也称其为地板石膏。高强度石膏将二水石膏置于蒸压釜中，在127 kPa的水蒸气中(1240C)脱水，则得到晶粒比 型半水石膏粗大、使用时拌合用水量少的半水石膏，称为 型半水石膏。将此熟石膏磨细得到的白色粉末称为高强度石膏。总的来说石膏的品种很多，各品种的石膏在建筑中均有应用，但是用量最多、用途最广的是建筑石膏。下一页返回上一页第一节石膏石膏的水化、凝结与硬化水化反应建筑石膏与适量的水混合后，起初形成均匀的石膏浆体，但紧接着石膏浆体失去塑性成为坚硬的固体。主要是建筑石膏加水拌和后，与水发生水化反应凝结与硬化浆体的凝结硬化过程是一个连续进行的过程。将浆体开始失去可塑性的状态称为浆体初凝，从加水至初凝的这段时间称为初凝时间;浆体完全失去可塑性，并开始产生强度称为浆体终凝，从加水至终凝的时间称为浆体的终凝时间。下一页返回上一页第一节石膏石膏的性质及应用与石灰等胶凝材料相比，石膏具有如下的性质特点:凝结硬化快建筑石膏在加水拌和后，浆体在10 min内便开始失去可塑性，30 min内完全失去可塑性而产生强度，而在室温自然干燥条件下，约1周时间可完全硬化。因初凝时间较短，为满足施工的要求，一般均须加入缓凝剂，以延长凝结时间。常掺人建筑石膏用量的0.1%一0.2%的动物胶(经石灰处理)，或掺人1%的亚硫酸酒精废液，也可使用硼砂或柠檬酸。掺缓凝剂后，石膏制品的强度将有所降低。下一页返回上一页第一节石膏孔隙率大建筑石膏水化反应的理论需水量仅为其质量的18.6%，但施工中为厂保证浆体有必要的流动性，其加水量常达60%80%多余水分蒸发后，将形成大量孔隙，硬化体的孔隙率可50%60%。由于硬化体多孔结构的特点，使建筑石膏制品具有表观密度小、质轻，保温隔热性能好和吸声性强等优点。但因石膏制品的孔隙率大，且二水石膏可微溶于水，故石膏的抗渗性、抗冻性和耐水性差。石膏的软化系数只有0.2%0.3%下一页返回上一页第一节石膏凝固时体积微膨胀石膏浆体在凝结硬化初期会产生微膨胀，膨胀率为0.05%0.15%。这一特性使石膏制品的表面光滑、尺寸精确、形体饱满，装饰性好，干燥时不产生收缩裂缝，加之石膏制品洁自、细腻，特别适合制作建筑装饰制品。具有一定的调温、湿性由于多孔结构的特点，建筑石膏制品的比热较大，吸湿性较强，当室内温度产生变化时由于制品的“呼吸”作用，使环境温度、湿度有所变化，因而具有一定的调节作用。下一页返回上一页第一节石膏耐水性、抗冻性差建筑石膏是气硬性胶凝材料，吸水性大，长期在潮湿环境中，其晶体粒子间的结合力会削弱，直至溶解，因此不耐水、不抗冻。防火性好、耐火性差建筑石膏制品的导热系数小，传热慢，二水石膏遇火后，结晶水蒸发，形成蒸汽幕，可阻止火势蔓延，能起到防火作用。当建筑石膏长期在650C以上的高温部位使用时，二水石膏缓慢脱水分解，强度降低，因而不耐火。下一页返回上一页第一节石膏建筑石膏的应用由于品种不同，石膏的性质各异，用途也不一样。二水石膏可以作为石膏工业的原料水泥的调节剂等;锻烧的硬石膏可用来浇筑地板和制造人造大理石，也可以作为水泥的原料;建筑石膏(半水石膏)在建筑工程中可用作室内抹灰、粉刷、油漆打底等材料，还可以制造建筑装饰制品、石膏板，以及水泥原料中的调凝剂和激发剂。室内抹灰和粉刷由于建筑石膏的优良特性，常被用于室内高级抹灰和粉刷。建筑石膏加水、砂及缓凝剂拌和成石膏砂浆，用于室内抹灰或作为油漆打底使用。下一页返回上一页第一节石膏建筑装饰制品以模型石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体。将浆体注人各种各样的金属(或玻璃)模具中，就获得厂花样、形状不同的石膏装饰制品。如平板、多孔板、花纹板、浮雕板等。石膏板近年来随着框架轻板结构的发展，石膏板的生产和应用也迅速地发展起来。石膏板具有轻质、隔热保温、吸声、防火、尺寸稳定及施工方便等性能，在建筑中得到广泛的应用，是一种很有发展前途的新型建筑材料。返回上一页第二节石灰石灰的原料与生产石灰的原料主要是将以碳酸钙(CaCO3)为主要成分的天然岩石，如石灰岩、自乎、自石质石灰岩等，经适当锻烧、分解、排出二氧化碳(CO2)而制得的块状材料。其主要成分为氧化钙(CaO)，其次为氧化镁(MgO)，通常把这种自色轻质的块状物质称为块灰;以块灰为原料经粉碎、磨细制成的生石灰称为磨细生石灰粉或建筑生石灰粉。石灰的生产石灰岩锻烧即成生石灰。锻烧时，石灰岩中碳酸钙和少量碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁和二氧化碳气体。下一页返回第二节石灰石灰的熟化与硬化石灰的熟化石灰的熟化是指生石灰(CaO)与水发生作用生成熟石灰Ca(OH)2的过程.生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。淋灰法就是在生石灰中均匀加入70%左右的水(理论值为32.1%)便可得到颗粒细小、分散的熟石灰粉。工地上调制熟石灰粉时，每堆放半米高的生石灰块，淋60%80%的水，再堆放再淋，使之成粉且不结块为止。化灰法是在生石灰中加入适量的水(约为块灰质量的2.53.0倍)，得到的浆体称为石灰乳，石灰乳沉淀后除去表层多余水分后得到的膏状物称为石灰膏。调制石灰膏通常在化灰池和储灰坑中完成。下一页返回上一页第二节石灰石灰的硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化、结晶硬化和碳化硬化。石灰浆体在干燥过程中，毛细孔隙失水，浆体中大量水分向外蒸发，或为附着基面吸收，使浆体中形成大量彼此相通的孔隙网，尚留于孔隙内的自由水，由于水的表面张力，产生毛细管压力，使石灰粒子更加紧密，因而获得强度，同时也产生明显的体积收缩。石灰浆体中高度分散的胶体粒子，为粒子间的扩散水层所隔开，当水分逐渐减少时，扩散水层逐渐减薄，因而胶体粒子在分子力的作用下互相钻结，形成凝聚结构的空间网，从而获得强度。在存在水分的情况下，由于氢氧化钙能溶解于水，故胶体凝聚结构逐渐通过由胶体逐渐变为晶体的过程，转变为较粗晶粒的结晶结构网，从而使强度提高。下一页返回上一页第二节石灰碳化硬化氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体的过程称为碳化。生成的碳酸钙具有相当高的强度。由于空气中二氧化碳的浓度很低，因此碳化过程极为缓慢。当石灰浆体含水量过少，处于干燥状态时，碳化反应几乎停止。石灰浆体含水过多时，孔隙中几乎充满水，二氧化碳气体难以向内部渗透，即碳化作用仅限于在表面进行。当碳化生成的碳酸钙达到一定厚度时，则阻碍二氧化碳向内部渗透，也阻碍内部水分向外蒸发，从而减慢碳化速度。上述硬化过程中的各种变化是同时进行的。在内部，对强度增长起主导作用的是结晶硬化，干燥硬化也起一定的附加作用。下一页返回上一页第二节石灰石灰的技术要求生石灰的质量是以石灰中活性氧化钙和氧化镁含量高低、过火石灰和欠火石灰及其他杂质含量的多少作为主要指标来评价其质量优劣的。按石灰中氧化镁的含量，将生石灰分为钙质石灰(MgO5%)和镁质石灰(MgO5%);将消石灰粉分为钙质消石灰粉(MgO4%)、镁质消石灰粉(4%MgO24%)和白云石消石灰粉(24%MgO30%)。建筑生石灰的技术要求包括有效氧化钙和有效氧化镁含量、未消化残渣含量(即欠火石灰、过火石灰及杂质的含量)、二氧化碳含量(欠火石灰含量)及产浆量(指1kg)生石灰制得石灰膏的体积数)，并由此划分为优等品、一等品和合格品。下一页返回上一页第二节石灰石灰的性质与应用石灰与其他胶凝材料相比具有以下特性:良好的保水性与可塑性凝结硬化慢、强度低耐水性差吸湿性强化学稳定性较差下一页返回上一页第二节石灰石灰的应用石灰乳和砂浆石灰膏可用来粉刷墙壁和配制石灰砂浆或水泥混合砂浆。灰土与三合土熟石灰粉主要用来配制灰土和三合土等填料。一般来说，消石灰粉和钻土拌和后称为灰土或石灰土，再加砂或石屑、炉渣等即成三合土。灰土和三合土广泛用于建筑物的基础和道路的垫层。下一页返回上一页第二节石灰硅酸盐混凝土及其制品以石灰与硅质材料(如石英砂、粉煤灰、矿渣等)为主要原料，经磨细、配料、拌和、成型、养护(蒸汽养护或压蒸养护)等工序常用来生产无熟料水泥、硅酸盐制品和碳化石灰板。常用的硅酸盐制品有蒸汽养护和压蒸养护的各种粉煤灰砖及砌块、灰砂砖及砌块、加气混凝土等。返回上一页第三节水玻璃水玻璃的组成、生产及种类水玻璃俗称泡花碱，是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。其化学通式为R2O.nSiO2 水玻璃的生产制造水玻璃的方法很多，大体分为湿制法和干制法两种。其主要原料是以含SiO2:为主的石英岩、石英砂、砂岩、无定形硅石及硅藻土等，以及含Na2O为主的纯碱、小苏打、硫酸钠及苛性钠等。下一页返回第三节水玻璃湿制法根据石英砂能在高温烧碱中溶解生成硅酸钠的原理进行。干制法干制法是根据原料的不同分为碳酸钠法、硫酸法等。最常用的碳酸钠法生产是根据纯碱(Na2CO3)与石英砂(SiO2)在高温的(1350)熔融状态下反应后生成硅酸钠的原理进行。生产工艺主要包括配料、锻烧、浸溶、浓缩几个过程。下一页返回上一页第三节水玻璃水玻璃的种类液体水玻璃水化玻璃水化玻璃是指含有化合水的水玻璃，它在水中的溶解度比无水水玻璃要大。固体水玻璃块状、粉状的固体水玻璃由熔炉中排出的硅酸盐冷却而得，不含水分。下一页返回上一页第三节水玻璃水玻璃的硬化水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为二氧化硅而硬化。若在水玻璃中加入硬化剂则硅胶析出速度大大加快，从而加速厂水玻璃的凝结硬化。水玻璃的性质以水玻璃为胶凝材料配制的材料，硬化后，变成以SiO2为主的人造石材。其特性包括以下三个方面:黏结力强、强度较高耐酸性与耐热性好耐碱性和耐水性差下一页返回上一页第三节水玻璃水玻璃的应用水玻璃除用作耐热和耐酸材料外，还有以下主要用途:涂刷材料表面，提高抗风化能力，加固土壤配制速凝防水剂水玻璃混凝土返回上一页第四节菱苫土菱苫土的制备天然菱镁矿的主要成分碳酸镁一般在400 时开始分解，600650时分解反应剧烈进行，实际锻烧温度约为750850。其反应式如下:菱苫土的硬化及性质菱苫土与水拌和后迅速水化并放出大量的热，但其凝结硬化很慢，强度很低。菱苫土硬化后的主要产物为 ，其吸湿性大、耐水性差。遇水或吸湿后易产生翘曲变形，表面泛霜(俗称“返卤”)，且强度大大降低。因此菱苫土制品不宜用于潮湿环境。下一页返回第四节菱苫土菱苫土的应用菱苫土与各种纤维的粘接良好，且碱性较低，对各种纤维和植物的腐蚀较弱。建筑上常用菱苫土与木屑1，(l.53)及氯化镁溶液密度为1.21.25制作菱苫土木屑地面。它具有保温、防火、防爆(碰撞时不产生火星)及一定的弹性。表面刷漆后，使用于纺织车间、教室、办公室、影剧院等，但不宜用于经常潮湿的环境。使用玻璃纤维增强的菱苫土制品具有很高的抗折强度和抗冲击能力，其主要产品为玻璃纤维增强菱苫土波瓦。可用于非受冻地区、一般仓库及临时建筑等的屋面防水。配竹筋的菱苫土制品可作为设备等的包装材料。返回上一页第四章水泥第一节硅酸盐水泥第二节掺混合材料的硅酸盐水泥第三节复合硅酸盐水泥第四节专用水泥第五节特性水泥第一节硅酸盐水泥硅酸盐类水泥的分类硅酸盐类水泥是以硅酸钙为主要成分的各种水泥的总称。这类水泥品种最多、生产量最大、应用最广。硅酸盐类水泥的分类见表4-1。硅酸盐水泥的生产过程硅酸盐水泥是硅酸盐类水泥品种中最重要的一种。生产硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和钻土质原料。石灰质原料，如石灰石、白垩等，主要提供氧化钙(CaO);黏土质原料，如黏土、页岩等，主要提供氧化硅(SiO2)氧化铝(Al2O3)与氧化铁(Fe2O3)。有时为调整化学成分还需加入少量辅助原料，如铁矿石。为调整硅酸盐水泥的凝结时间，在生产的最后阶段还要加入石膏。其工艺流程如图4-1所示。下一页返回第一节硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料的矿物组成、含量及特性硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸盐水泥中，硅酸三钙、硅酸二钙一般占总量的75%以上;铝酸三钙、铁铝酸四钙占总量的25%左右。硅酸盐水泥熟料除上述主要组成外，尚含有少量以下成分:游离氧化钙。其含量过高将造成水泥安定性不良，危害很大。游离氧化镁。若其含量高、晶粒大时也会导致水泥安定性不良。含碱矿物以及玻璃体等。上一页下一页返回第一节硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料的矿物含量及特性水泥在水化过程中，四种矿物组成表现出不同的反应特性，表4-2所示为改变熟料中的矿物成分之间的比例关系，可以使水泥的性质发生相应变化。硅酸盐水泥的水化及凝结硬化硅酸盐水泥加水拌和后成为既有可塑性又有流动性的水泥浆，同时产生水化反应，随着水化反应的进行，逐渐失去流动能力达到“初凝”。待完全失去可塑性，开始产生强度时，即为“终凝”。随着水化、凝结的继续，浆体逐渐转变为具有一定强度的坚硬固体水泥石，这一过程称为水泥的硬化。由此可见，水化是水泥产生凝结硬化的前提，而凝结硬化则是水泥水化的结果。上一页下一页返回第一节硅酸盐水泥硅酸盐水泥的凝结硬化硅酸盐水泥的凝结硬化过程是一个连续的复杂的物理化学变化过程。当前常把硅酸盐水泥凝结硬化看作是由如下几个过程来完成的，见图4-2。影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素水泥的熟料矿物组成及细度养护龄期石膏的掺量水灰比外加剂的影响上一页下一页返回第一节硅酸盐水泥硅酸盐水泥的技术性质及要求硅酸盐水泥的物理力学性质细度。水泥细度是指水泥颗粒粗细的程度，细度是影响水泥性能的重要指标。水泥细度通常采用筛析法或比表面积法进行测定。凝结时间。水