建筑工程通用知识讲座(建筑工程材料).ppt

建筑工程通用知建筑工程通用知识讲座座 常德常德职业技技术学院土建系学院土建系 陈贤清清 2012012012012 2 2 2年年年年6 6 6 6月月月月.第一篇第一篇 建筑工程材料建筑工程材料 2.第一章材料基本性质一、材料与一、材料与质质量有关的性量有关的性质质1、密度：、密度：是指材料在是指材料在绝对绝对密密实实状状态态下下单单位体位体积积的的质质量。量。质质量量是指是指材料在干燥状材料在干燥状态态下的下的质质量量。体体积积是指是指干燥材料在干燥材料在绝对绝对密密实实状状态态下的体下的体积积，是是指材料不包括材料内部孔隙体指材料不包括材料内部孔隙体积积在内的固体物在内的固体物质质所占的体所占的体积积。（建筑材料中，除了钢材、玻璃等材料可近似地直接量取其密实体积外，其它绝大多数材料都含有一定的孔隙，如砖石、木材、混凝土及其制品等）3.2、表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。材料的表观密度可按下式计算：材料在自然状材料在自然状态态下的体下的体积积，是指包括孔隙，是指包括孔隙体体积积在内的材料体在内的材料体积积。表。表观观密度又根据其开密度又根据其开口孔分口孔分为为体体积积密度和密度和视视密度密度。4.3、散粒材料的堆积密度散粒材料在散粒材料在自然堆自然堆积积状状态态下下单单位体位体积积的的质质量，称量，称为为堆堆积积密度。自然堆密度。自然堆积积状状态态下的体下的体积积，包括，包括颗颗粒之粒之间间的空隙体的空隙体积积在内，通常在内，通常用容器的用容器的标标定容定容积积表示。材料的堆表示。材料的堆积积密度密度可按下式可按下式计计算：算：5.工程上常用的砂、石材料，其工程上常用的砂、石材料，其颗颗粒内部孔隙粒内部孔隙极少，用排水法极少，用排水法测测出的出的颗颗粒体粒体积积与其与其实实体体积积基本基本相同，所以，砂、石的表相同，所以，砂、石的表观观密度可近似地密度可近似地视视作其作其密度，常称密度，常称视视密度。密度。材料表材料表观观密度的大小与含水量的关。当材料的密度的大小与含水量的关。当材料的孔隙中含有水分孔隙中含有水分时时，其，其质质量（包括水的量（包括水的质质量）和量）和体体积积均会均会发发生生变变化，影响材料的表化，影响材料的表观观密度，故所密度，故所测测的表的表观观密度必密度必须须注明其含水状注明其含水状态态。通常材料的。通常材料的表表观观密度是指材料在气干状密度是指材料在气干状态态（长长期在空气中的期在空气中的干燥状干燥状态态）下的表）下的表观观密度。材料在烘干状密度。材料在烘干状态态下的下的表表观观密度称密度称为为干表干表观观密度。密度。6.4、密实度与孔隙率1）密实度：是指材料体是指材料体积积内被固体物内被固体物质质所所充充实实的程度。密的程度。密实实度度D可表示可表示为为：2）孔隙率）孔隙率：是指材料中孔隙体是指材料中孔隙体积积占材料占材料总总体体积积的百分数。孔隙率可表示的百分数。孔隙率可表示为为：7.5、填充率与空隙率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程度。1）填充率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。2）空隙率）空隙率散粒状材料散粒状材料颗颗粒之粒之间间的空隙体的空隙体积积占材料堆占材料堆积积状状态态下下总总体体积积的百分数，称的百分数，称为为散粒材料的空隙率散粒材料的空隙率。8.二、与水有关的性二、与水有关的性质质 1 1、亲亲水性与憎水性水性与憎水性建筑材料在使用建筑材料在使用过过程中常与水或水蒸气接触。材料在空气中与水接触程中常与水或水蒸气接触。材料在空气中与水接触时时，根据其表面能否被水根据其表面能否被水润润湿，可分湿，可分亲亲水性材料水性材料与与憎水性材料憎水性材料两种。两种。材料的材料的亲亲水性与憎水性可用水性与憎水性可用润润湿角来湿角来说说明，如明，如图图1111中所示中所示。在材料、水、空气三相交点在材料、水、空气三相交点处处，沿水滴表面所作切，沿水滴表面所作切线线与材料表面的与材料表面的夹夹角，称角，称为润为润湿角。湿角。润润湿角愈小，表明材料愈易被水湿湿角愈小，表明材料愈易被水湿润润，润润湿角湿角=0=0时时，材，材料完全被水浸料完全被水浸润润；润润湿角愈大，表明材料愈湿角愈大，表明材料愈难难被水湿被水湿润润。9.2 2、吸水性与吸湿性、吸水性与吸湿性 1 1）吸水性）吸水性：材料材料在水中吸收水分在水中吸收水分的性的性质质称称为为吸水性吸水性。由。由于材料的于材料的亲亲水性及开口孔隙的存在，大多数材料具有吸水水性及开口孔隙的存在，大多数材料具有吸水性。吸水性的大小常以性。吸水性的大小常以吸水率吸水率表示，可用表示，可用质质量吸水率和体量吸水率和体积积吸水率来表示：吸水率来表示：2 2）吸湿性）吸湿性：材料材料吸收空气中水分吸收空气中水分的性的性质质称称为为吸湿性吸湿性。材。材料的吸湿性可用料的吸湿性可用含水率含水率表示，表示，材料的吸湿性主要与材料的材料的吸湿性主要与材料的组组成、孔隙率，成、孔隙率，特特别别是孔是孔隙特征有关隙特征有关，还还与周与周围环围环境的温度与湿度有关。一般，境的温度与湿度有关。一般，环环境中温度越高，湿度越低，含水率越小。材料吸湿后，除境中温度越高，湿度越低，含水率越小。材料吸湿后，除了本身了本身质质量增加外，量增加外，还还会降低其会降低其绝热绝热性、性、强强度及耐久性，度及耐久性，对对工程工程产产生不利的影响。生不利的影响。10.3 3、耐水性、耐水性 材料材料长长期在水的作用下不破坏，期在水的作用下不破坏，强强度也不度也不显显著降低的性著降低的性质质称称为为耐水性耐水性：材料的耐水性以材料的耐水性以软软化系数化系数表示：表示：软软化系数的取化系数的取值值范范围围在在0101之之间间，其，其值值越大，表明材越大，表明材料的耐水性越好。料的耐水性越好。软软化系数的大小，有化系数的大小，有时时被作被作为选择为选择材料材料的依据。的依据。长长期期处处于水中或潮湿于水中或潮湿环环境的重要建筑物或构筑物，境的重要建筑物或构筑物，必必须选须选用用软软化系数大于化系数大于0.850.85的材料的材料。用于受潮湿。用于受潮湿较轻较轻或次或次要要结结构的材料，构的材料，则软则软化系数不宜小于化系数不宜小于0.700.70。通常。通常认为软认为软化化系数大于系数大于0.850.85的的材料是耐水性材料。材料是耐水性材料。11.第二章无机胶凝材料1.1无机胶凝材料的种类和特性 土木工程中常常需要将散粒材料（如砂和石子）或块状材料（如砖和石块）粘结成为整体，具有这种粘结作用的材料，统称为无机胶结材料或无机胶凝材料。胶凝材料，确切地说是指经过自身的物理化学作用后，能够由液态或半固态变成坚硬固体的物质。胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度，如各种水泥。12.1.2通用硅酸盐水泥一、水泥的主要技术性质1.密度与堆堆积积密度密度:(前面前面讲了了)2.2.细度度:是指水泥是指水泥颗粒的粗粒的粗细程度。程度。对水泥的性水泥的性质有很大的有很大的影响。影响。颗粒越粒越细水泥的表面水泥的表面积就越大，因而水化就越大，因而水化较快也快也较充分，水泥的早期充分，水泥的早期强度和后期度和后期强度都度都较高。但磨制特高。但磨制特细的的水泥将消耗水泥将消耗较多的粉磨能量，成本增高，而且在空气中硬多的粉磨能量，成本增高，而且在空气中硬化化时收收缩也也较大。水泥的大。水泥的细度既可用度既可用筛余量表示，也可用余量表示，也可用比表面比表面积来表示。来表示。国家国家标准（准（GB1751999GB1751999）规定，硅酸定，硅酸盐水泥水泥细度以度以比表面比表面积表示，其比表面表示，其比表面积须大于大于300m2/kg300m2/kg；普通水泥；普通水泥细度用度用筛析法析法检验，要求在，要求在0.0800.080毫米方孔毫米方孔筛余量不得超余量不得超过10.0%10.0%。凡水泥。凡水泥细度不符合度不符合规定者定者为不合格品不合格品。13.3.标准稠度用水量标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示），也称需水量。由于用水量多少对水泥的一些技术性质（如凝结时间）有很大影响，所以测定这些性质必须采用标准稠度需水量，这样测定的结果才有可比性。硅酸盐水泥的标准稠度需水量与矿物组成及细度有关，一般在21%28%之间。14.4.凝结时间:水泥的凝水泥的凝结时间结时间分分初凝初凝和和终终凝凝。初凝。初凝时间为时间为自水自水泥加水拌合泥加水拌合时时起，到水泥起，到水泥浆浆（标标准稠度）准稠度）开始失去开始失去可可塑性塑性为为止所需的止所需的时间时间。终终凝凝时间为时间为自水泥加水拌合自水泥加水拌合时时起，至水泥起，至水泥浆浆完全失去完全失去可塑性并开始可塑性并开始产产生生强强度所需的度所需的时间时间。水泥的凝。水泥的凝结时间结时间在施工中具有重要意在施工中具有重要意义义。初凝。初凝的的时间时间不宜不宜过过快，以便有足快，以便有足够够的的时间对时间对混凝土混凝土进进行行搅搅拌、运拌、运输输和和浇浇注。当施工完注。当施工完毕毕之后，之后，则则要求混凝土尽要求混凝土尽快硬化，快硬化，产产生生强强度，以利下一步施工工作的度，以利下一步施工工作的进进行。行。为为此，水泥此，水泥终终凝凝时间时间又不宜又不宜过迟过迟。15.水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和温度条件下，用凝 结时间测定仪进行。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。实际上，硅酸盐水泥的初凝时间一般为13小时，终凝 时间为58小时。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。16.5.体积安定性:水泥的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。使用安定性不良的水泥，能使构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。安定性的测定方法可以用试饼法也可用雷氏法。试饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化，雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮后膨胀值。当试饼法与雷氏法有争议时以雷氏法为准。国家标准规定,水泥安定性必须合格。安定性不良的水泥应作废品处理,不得用于工程中。17.6.强度:强度是选用水泥的主要技术指标。由于水泥在硬化过程中强度是逐渐增长的，所以常以不同龄期强度表明水泥强度的增长速率。目前我国测定水泥强度的试验按照GB/T17671进行。该法是将水泥、标准砂及水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4416cm的试件，在标准温度（201）的水中养护，测定其抗折及抗压强度。按国家标准（GB1751999）的规定，根据3、28天的抗折强度及抗压强度将硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个强度等级，42.5、52.5、62.5按早期强度大小又分为两种类型，冠以“R”的属早强型。18.7.水化热:水泥在水化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。大部分的水化热是在水化初期（7天内）放出的，以后则逐步减少。水泥放热量大小及速度，首先取决于水泥熟料的矿物组成和细度。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的。因积聚在内部的水化热不易散的。因积聚在内部的水化热不易散出，常使内部温度高达5060。由于混凝土表面散热很快，内外温差引起的应力，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥。19.8.不溶物和烧失量不溶物是指水泥经酸和碱处理后不能被溶解的残余物。烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。9.碱含量碱含量高时，会发生碱骨（集）料反应，所以水泥碱含量一般不得大于0.6%，20.二、硅酸盐水泥的特性 1.强度高 2.水化热高 3.抗冻性好 4.碱度高，抗碳化能力强 5.干缩小 6.耐磨性好 7.耐腐蚀性差 8.耐热性差 9.湿热养护效果差21.三、普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、615混合材料、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PO。普通水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰（水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘）或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10%。普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R等三个等级两种类型（普通型和早强型）。22.普通水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。对体积安定性要求与硅酸盐水泥相同。普通硅酸普通硅酸盐盐水泥中水泥中掺掺入少量混合材料的作用，主要是入少量混合材料的作用，主要是调节调节水泥水泥强强度等度等级级，因此它的，因此它的强强度等度等级级比硅酸比硅酸盐盐水泥多两个等水泥多两个等级级，有利于合理，有利于合理选选用。由于混合材料用。由于混合材料掺掺加量加量较较少，其少，其矿矿物物组组成的比例仍在硅酸成的比例仍在硅酸盐盐水泥范水泥范围围内，所以其性能、内，所以其性能、应应用范用范围围与同与同强强度等度等级级硅酸硅酸盐盐水泥相近。但普通水泥相近。但普通硅酸硅酸盐盐水泥早期硬化速度稍慢，其水泥早期硬化速度稍慢，其3 3天天强强度度较较硅酸硅酸盐盐水泥稍低，抗水泥稍低，抗冻冻性及耐磨性也性及耐磨性也较较硅酸硅酸盐盐水泥稍差。普通硅酸水泥稍差。普通硅酸盐盐水泥被广泛水泥被广泛应应用于各种用于各种混凝土工程中，是我国主要水泥品种之一。混凝土工程中，是我国主要水泥品种之一。23.四、矿渣硅酸盐水泥 凡由硅酸凡由硅酸盐盐水泥熟料和粒化高炉水泥熟料和粒化高炉矿矿渣、适量石膏磨渣、适量石膏磨细细制制成的水硬性胶凝材料称成的水硬性胶凝材料称为矿为矿渣硅酸渣硅酸盐盐水泥（水泥（简简称称矿矿渣水泥），渣水泥），代号代号P P S S。根据国家根据国家标标准，准，矿矿渣硅酸渣硅酸盐盐水泥中粒化高炉水泥中粒化高炉矿矿渣渣掺掺加量加量按按质质量百分比量百分比计为计为202070%70%。允。允许许用火山灰用火山灰质质混合材料（包混合材料（包括粉煤灰）、石灰石、窑灰来替代括粉煤灰）、石灰石、窑灰来替代矿矿渣，但替代的数量不得渣，但替代的数量不得超超过过水泥水泥质质量的量的8%8%。替代后水泥中的粒化高炉。替代后水泥中的粒化高炉矿矿渣不得少于渣不得少于20%20%。24.矿矿渣水泥渣水泥的的特点：特点：1 1）早期）早期强强度低，后期度低，后期强强度高度高 2 2）具有）具有较强的抗溶出性侵的抗溶出性侵蚀及抗硫酸及抗硫酸盐侵侵蚀的能力的能力 3 3）水化）水化热低低 五、火山灰五、火山灰质硅酸硅酸盐水泥水泥 凡由硅酸凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称制成的水硬性胶凝材料称为火山灰火山灰质硅酸硅酸盐水泥（水泥（简称火山灰称火山灰水泥），代号水泥），代号P P P P。水泥中火山灰水泥中火山灰质混合材料混合材料掺加量按加量按质量百分比量百分比计为202050%50%。火山灰水泥和火山灰水泥和矿矿渣水泥在性能方面有渣水泥在性能方面有许许多共同点多共同点：如早期如早期强强度度较较低，后期低，后期强强度增度增长长率率较较大，水化大，水化热热低，耐低，耐蚀蚀性性较较强强，抗，抗冻冻性性差等差等。25.火山灰水泥常因所掺混合材料的品种、质量及硬化环境的不同而有其本身的特点。1、抗渗性及耐水性高2、在干燥环境中易产生裂缝3、耐蚀性较强六、粉煤灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制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PF。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为2040%。粉煤灰水泥各龄期的强度要求与矿渣水泥和火山灰水泥相同。细度、凝结时间、体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同。粉煤灰本身就是一种火山灰质混合材料，因此实质上粉煤灰水泥就是一种火山灰水泥。1、早期强度低2、干缩小，抗裂性高26.七、复合七、复合硅酸硅酸盐盐水泥水泥 凡由硅酸凡由硅酸盐盐水泥熟料水泥熟料、两种或两种以上混合、两种或两种以上混合材料材料、适量石膏磨、适量石膏磨细细制成的水硬性胶凝材料称制成的水硬性胶凝材料称为为粉煤灰硅酸粉煤灰硅酸盐盐水泥（水泥（简简称称复合复合水泥），代号水泥），代号P PC C。27.1.3 1.3 特性水泥特性水泥一、高一、高铝水泥水泥 高高铝水泥也称水泥也称矾土水泥，是以土水泥，是以铝矾土和石灰土和石灰石石为原料，原料，经高温煅高温煅烧得到以得到以铝酸酸钙为主要成分主要成分的熟料，的熟料，经磨磨细而成的水硬性胶凝材料。而成的水硬性胶凝材料。这种水种水泥与上述的硅酸泥与上述的硅酸盐水泥不同，属于水泥不同，属于铝酸酸盐系列的系列的水泥。它是一种耐腐水泥。它是一种耐腐蚀、耐、耐热的水泥。的水泥。28.高高铝水泥的特性与水泥的特性与应用：用：1 1、快硬、早、快硬、早强 2 2、水化、水化热大大 3 3、抗硫酸、抗硫酸盐侵侵蚀性性强 4 4、耐碱性差、耐碱性差 5 5、耐、耐热性高性高29.二、二、快硬硅酸快硬硅酸盐盐水泥水泥 凡以适当成分的生料，凡以适当成分的生料，烧烧至部分熔融，所得以至部分熔融，所得以硅酸硅酸钙为钙为主要成分的硅酸主要成分的硅酸盐盐水泥熟料，加入适量石水泥熟料，加入适量石膏，磨膏，磨细细制成具有早期制成具有早期强强度增度增长长率率较较高的水硬性胶高的水硬性胶凝材料，称凝材料，称为为快硬硅酸快硬硅酸盐盐水泥，水泥，简简称快硬水泥。快称快硬水泥。快硬硅酸硬硅酸盐盐水泥的水泥的细细度要求在度要求在0.0800.080毫米方孔毫米方孔筛筛上的上的筛筛余量不得超余量不得超过过10%10%。凝。凝结时间结时间初凝初凝规规定不得早于定不得早于4545分分钟钟，终终凝不得凝不得迟迟于于1010小小时时。30.快硬硅酸快硬硅酸盐盐水泥水泥特点：特点：凝凝结结硬化快，早期硬化快，早期强强度增度增长长率率高，高，适用于适用于紧急急抢修工程，修工程，军事工程，事工程，冬季施工的工程及冬季施工的工程及预应力力钢筋混凝土构件。筋混凝土构件。快硬水泥在运快硬水泥在运输及及储存存过程中容易程中容易风化、受化、受潮，因此潮，因此须特特别注意防潮注意防潮。一般保存期不。一般保存期不应超超过一个月，否一个月，否则应重新重新进行行检验，合格后方可使用。，合格后方可使用。31.三、膨胀水泥在水泥硬化过程中产生体积膨胀的水泥属膨胀类水泥。一般硅酸盐水泥在空气中硬化时，通常都表现为收缩，收缩的数值随水泥的品种、熟料的矿物组成、水泥的细度、石膏的加入量及用水量的多少而定。由于收缩，水泥混凝土制品内部会产生微裂缝，这样，不但使水泥混凝土的整体性破坏，而且会使混凝土的一系列性能变坏。例如，抗渗性和抗 冻性下降，使外部侵蚀性介质（腐蚀性气体、水汽）透入，直接接触钢了锈蚀。在浇注构件的接头或建筑物之间的连接处以及填塞孔洞、修缝隙时，由于水泥石的干缩，也不通达到预期的效果。当用膨胀水泥配制混凝土 时，在硬化过程中产生一定数值的膨胀，就可以克服或改善上述缺点。32.1.4 石灰石灰一、石灰的品种一、石灰的品种1、生石灰石灰按氧化镁的含量不同：钙质生石灰石灰 氧化镁的含量小于5%镁质生石灰石灰 氧化镁的含量5%-24%2、建筑用石灰：石灰：生石灰（石灰（块灰）、灰）、生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏石灰粉、熟石灰粉、石灰膏 33.二、石灰的熟化与硬化1、石灰的熟化生石灰加水之后水化为熟石灰的过程称为熟化（消解）其反应如下：CaO+H2O=Ca（OH）2熟化时放出大量热量，体积增大12.5倍。生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。熟石灰有两种形式：石灰膏和熟石灰粉。34.石灰熟化成石灰浆使用时为何要陈伏?石灰在烧制过程中，往往由于煅烧温度过高或时间过长，会使石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体密度大，消化缓慢，这种石灰叫“过火石灰”。它用在建筑结构中仍能继续缓慢的消化，基于上述原因从而引起体积膨胀，导致墙面鼓胀、地基胀裂等破坏现象，危害极大。所以生石灰在使用前要经过消解，并在洗灰池中“陈伏”14天以上35.2、石灰的硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化和碳化硬化两部分：1）干燥硬化石灰浆体在干燥过程中，因水分蒸发形成孔隙网，这时，留在孔隙内的自由水，由于水的表面张力，在孔隙最窄处具有凹形弯月 面，从而产生毛细管压力，使石灰颗粒更加紧密而获得强度。这种强度类似粘土失水后而获得的强度，其值不大，而且，当再遇水时又会丧失。在干燥过程中，因水分蒸发还会引起Ca（OH）2溶液过饱和而结晶析出，并产生强度，但因析出的晶体数量很少，所以强度不高。36.2）碳化硬化氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，并释出水份，称为碳化，其反应如下：a(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O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，如果含水量过小，处于干燥状态时，碳化反应几乎停止。若含水过多，孔隙中几乎充满水，二氧化碳气体渗透量少，碳化作用只在表层进行，所以碳化作用只有在孔壁充水，而孔中无水时，碳化作用才能进行较快，当材料表面形成碳酸钙达到一定厚度时，碳化作用极为缓慢，并且阻止了内部水分的脱出，使氢氧化钙结晶速度缓慢，这是石灰凝结硬化慢的原因。37.三、石灰的特性：1保水性好2凝结硬化慢，强度低，3耐水性差4体积收缩大5、吸湿性强6、化学稳定性差38.四、石灰的应用1石灰乳涂料和砂浆熟石灰粉或石灰膏掺加大量水，可配成石灰乳涂料，用于内墙及天棚的粉刷。2灰土和三合土熟石灰粉与粘土配合称为灰土，再加入砂即成三合土，广泛用作建筑物基础或地面的垫层。3硅酸盐制品（以石灰（熟石灰粉或磨细的生石灰）与硅质材料（如砂、粉煤灰、火山灰、煤矸石等）为主要原料，经过配料、拌合、成型、养护（常压蒸汽养护或高压蒸汽养护）等工序制得的制品，因其内部的胶凝物质基本上是水化硅酸钙，所以统称为硅酸盐制品，常用的有：蒸养粉煤灰砖及砌块、蒸压灰砂砖及砌块等）39.1.5石膏一、石膏的原料、生产及品种石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。是一种传统的胶凝材料，由于它的资源丰富，其制品具有一系列的优良性质，所以得到很快的发展，其中发展最快的是纸面石膏板、纤维石膏板、建筑饰面板及隔音板等新型建筑材料。生产石膏的主要原料为天然石膏、或称生石膏，属于沉积岩，其化学式为CaSO4。2H2O也称二水石膏。化学工业副产物的石膏废渣（如磷石膏、氟石膏、硼石膏）其成分也是二水石膏，也可作为生产石膏的原料。采用化工石膏时应注意，如废渣（液）中含有酸性成分时，须预先用水洗涤或用石灰中和后才能使用。40.二、建筑石膏的特征（1）凝结硬化快。（2）硬化时体积微膨胀。石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩，而建筑石膏却略有膨胀（膨胀率约为1%），这能使石膏制品表面光滑饱满，棱角清晰，干燥时不开裂。（3）硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。（4）隔热吸声性能良好。（5）防火性能良好。遇火石，石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水蒸发并吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延。（6）具有一定的调温调湿性（7）耐水性和抗冻性差。（8）加工性能好。石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼。41.第二章混凝土2.1水泥混凝土的应用与分类什么是混凝土？混凝土是由胶凝材料、水和粗、细集料及具有特定性能的外加剂或混合材按适当比例配合、拌制成拌合物。经一定时间硬化而成具有一定强度的人造石材。一、混凝土的分类1.按胶凝材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、合物混凝土。42.2.按体积不同分：特重混凝土、重混凝土、轻混凝土、特轻混凝土3.按性能特点分：抗渗混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土4.按施工方法分：现浇混凝土、预制混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土43.二、混凝土的主要技术性质1、材料来源广泛（水泥混凝土组成材科中，砂石等地方材料占80以上，符合就地取材和经济性原则）2、性能可调范围大（在一定范围内，通过调整混凝土的配合比，可以很方便的配制出具有不同强度、流动性、抗渗性等性能的混凝土）3、在凝结前具有良好的可塑性（可以浇注成各种形状和尺寸的构件或结构物，与现代施工机械及施工工艺具有较好的适应性）4、可用钢筋增强（水泥混凝土与钢筋有牢固的粘结力，能制成坚固耐久的钢筋混凝土构件，进一步扩大了水泥混凝土的使用范围）44.5、有较高的强度和耐久性（现投入工程使用的已有抗压强度达到135MPa的混凝土，而实验室内可以配制出抗压强度超过300MPa的混凝土，能满足现代土木工程对材料的要求）6、施工工艺简易、多变（可人工浇筑，也可泵送、喷射、水下浇筑）三、混凝土应用的基本要求 1、强度要求 2、工作性要求 3、耐久性要求 4、经济性要求45.2.2普通混凝土的组成材料及主要技术要求一、一、普通混凝土的普通混凝土的组组成材料成材料及要求及要求普通混凝土的组成材料主要包括四种：水泥、水、石子（粗集料）、砂（细集料）（一）水泥水泥是决定混凝土成本的主要材料，同时又起到黏结、填充等重要作用，水泥的选用主要考虑水泥的品种和标号（强度等级）（二）细集料（砂）细集料（砂）一般是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒。46.1、砂的种类和分级砂按生产过程分：天然砂、人工砂2、砂的主要技术要求(1)粗细程度和颗粒级配 （2）砂的含水状态 （3）含泥量、泥块含量和石粉含量 （4）砂的有害物质（三）粗集料粗集料（石子）（石子）粗集料粗集料（石子）一般是指粒径大于（石子）一般是指粒径大于4.75mm的岩石的岩石颗粒，粒，分碎石（人工破碎）和卵石（天然形成），分碎石（人工破碎）和卵石（天然形成），47.粗集料粗集料的技的技术性能：性能：1、最大、最大粒径与颗粒级配2、强度3、坚固性4、针片状颗粒5、含泥量、泥块含量6、有害物质48.（四）拌合用水拌合用水一般有：饮用水、地表水、地下水、海水。拌合用水所含物质不能产生以下有害作用。（1）影响混凝土的工作性能及凝结。（2）有碍于混凝土强度的发展。（3）降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致预应力钢筋脆断。（4）污染混凝土表面。49.二、硬化硬化混凝土混凝土的技的技术性性质 （一）（一）混凝土混凝土的的强度度 混凝土混凝土的的强度有抗度有抗压强度、抗拉度、抗拉强度、抗剪度、抗剪强度、疲度、疲劳强度等多种。以抗度等多种。以抗压强度最重要。抗度最重要。抗压强度是判定度是判定混凝土混凝土质量的主要依据。量的主要依据。1 1、普通、普通混凝土混凝土受受压破坏的特点破坏的特点 三种破坏形式：一是骨料先破坏；二是水泥石先三种破坏形式：一是骨料先破坏；二是水泥石先破坏；三是水泥石与破坏；三是水泥石与粗粗骨骨料料的的结合面合面发生生破坏。破坏。50.2、混凝土混凝土的抗的抗压强度及度及强度等度等级 （1 1）立方体抗）立方体抗压强度度 以以边长为150mm150mm的立方体的立方体试件，在件，在标准条件准条件(温度温度2020土土33，相，相对温度温度9090以上以上)下，养下，养护到到28d28d龄期，期，测得的抗得的抗压强度度值为混凝土立方体混凝土立方体试件抗件抗压强度度(简称立方抗称立方抗压强度度)，以，以fc,cfc,c表示表示 (2)(2)轴心抗心抗压强度度 为了使了使测得的混凝土得的混凝土强度接近于混凝土度接近于混凝土结构的构的实际情情况，在况，在钢筋混凝土筋混凝土结构构计算中算中计算算轴心受心受压构件构件(例如例如柱子、衍架的腹杆等柱子、衍架的腹杆等)时，都是采用混凝土的，都是采用混凝土的轴心抗心抗压强度度fc,pfc,p作作为依据。依据。测轴心抗心抗压强度，采用度，采用150mm150mm300mm150mm150mm300mm棱柱体作棱柱体作为标准准试件。件。51.(3)立方体抗压强度标准值和强度等级用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5(即具有95保证率的抗压强度)，以Nmm2即MPa计。立方体抗压强度标准值以fcu,k表示。立方体抗压强度(fcu)只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计、保证率的概念，或者说，只有50的保证率。而立方体抗压强度标准值(fcu,k)是按数理统计方法确定，具有不低于95保证率的立方体抗压强度。采用了以立方体抗压强度标准值来表征混凝土的强度，对于实际工程来讲，大大提高了安全性。52.混凝土“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。强度等级表示方法是用符号“C”（Concrete的缩写）和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示。例如“C30”即表示立方体抗压强度标准值fcu,k30MPa的混凝土。普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12个强度等级。混凝土强度等级是混凝土结构设计时强度计算取值的依据，不同的工程部位常采用不同强度等级的混凝土。53.3、影响混凝土强度的因素(1)材料组成(水泥强度和水灰比、粗集料的表面特征、浆集比）(2)养护条件（温度、湿度）(3)龄期(4)施工质量（搅拌、运输、振捣、现场养护）4、提高混凝土强度的措施(1)采用高标号水泥和快硬早强类水泥(2)减小水灰比和单位体积用水量(3)采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护)(4)龄期调整(5)改进施工工艺（采用机械搅拌和振捣)(6)掺加混凝土外加剂和掺合料54.（二）混凝土混凝土的耐久性的耐久性 混凝土的耐久性是指混凝土在所混凝土的耐久性是指混凝土在所处环境及使用条件下境及使用条件下经久耐用的久耐用的性能。混凝土的耐久性是一个性能。混凝土的耐久性是一个综合性概念，包含的内容很多，如：合性概念，包含的内容很多，如：抗抗渗性、抗渗性、抗冻性、抗侵性、抗侵蚀性、碳化反性、碳化反应、碱集料反、碱集料反应等等，等等，这些性能都些性能都决定着混凝土决定着混凝土经久耐用的程度，故久耐用的程度，故统称称为耐久性。耐久性。1 1、抗渗性：、抗渗性：是指混凝土抵抗水、油等液体在是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。力作用下渗透的性能。2 2、抗、抗冻性：性：是指混凝土在水是指混凝土在水饱和状和状态下，下，经受多次受多次冻融循融循环作用，能作用，能保持保持强度和外度和外观完整性的能力。完整性的能力。3 3、抗侵、抗侵蚀性：性：当混凝土所当混凝土所处环境中含有侵境中含有侵蚀性介性介质时，混凝土便会遭，混凝土便会遭受侵受侵蚀，通常有，通常有软水侵水侵蚀、硫酸、硫酸盐侵侵蚀、镁盐侵侵蚀、碳酸侵、碳酸侵蚀、一般、一般酸侵酸侵蚀与与强碱侵碱侵蚀等，等，55.4 4、碳化：、碳化：是二氧化碳与水泥石中的是二氧化碳与水泥石中的氢氧化氧化钙作用，生成碳作用，生成碳酸酸钙和水。碳化和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的散的过程。程。碳化对混凝土性能既有有利的影响，也有不利的影响。碳化使混凝土碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。碳化将显著增加凝凝土的收缩，碳化使混凝土的抗压强度增大。5、碱集料反应(简称AAR)碱集料反应是指混凝土内水泥中的碱性氧化物(此处专指氧化钠和氧化钾)含量较高时它会与集料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在集料表面生成一层复杂的碱硅酸凝胶，凝胶吸水后，会产生很大的体积膨胀(约增大3倍以上)，从而导致泥凝土胀裂这种现象称为碱集料反应。56.2.3混凝土的配合比设计一、配合比设计的基本要求虽然不同性质的工程对混凝土的具体要求有所不同，但通常情况下，混凝土配合比设计，应满足下列四项基本要求：1、满足结构物设计强度的要求水泥的强度、水灰比2、满足施工工作性的要求单位体积用水量3、满足环境耐久性的要求最大水灰比、最小水泥用量4、满足经济的要求水泥用量57.二、混凝土配合比设计的三参数 1、水灰比w/c2、砂率Sp3、用水量w三、配合比设计的基本资料主要是混凝土工程的具体性质和原材料，以及施工工艺和水平等方面的资料。(1)混凝土强度设计要求根据混凝土结构设计要求，确定混凝土强度等级，以便计算配制混凝土过程中应控制的配制强度。(2)混凝土耐久性要求根据混凝土所处环境条件或要求的抗冻等级及抗渗等级，确定混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。58.(3)原材料情况根据混凝土对各种原材料性能的基本要求，确定，现有原材料是否适合在此混凝土工程中使用，并测定原材料的基本技术数据，以备配合比设计中计算使用。原材料的情况主要包括以下内容：a水泥品种、标号和实际强度、密度、生产日期等；b砂、石品种、表现密度及堆积密度、及含水率、级配、最大粒径、压碎值等；c拌合用水水质及水源；d外加剂品种、名称、特性、适宜剂量。(4)施工条件及工程性质搅拌和振捣方法、要求的坍落度、施工单位的施工及管理水平、构件形状及尺寸、以及钢筋的疏密程度等。59.2.5常用外加剂的性能和使用一、外加剂的作用与分类1、外加剂的作用(1)能改善混凝土拌合物的和易性、减轻体力劳动强度、有利于机械化作业，这对保证并提高混凝土的工程质量很有好处。(2)能减少养护时间、或缩短预制构件厂的蒸养时间；也可以使工地提早拆除模板，加快模扳周转；还可以提早对预应力钢筋混凝上的钢筋放张、剪筋。总之，掺用外加剂可以加快施工进度，提高建设速度。(3)能提高或改善混凝土质量。有些外加剂掺入到混凝土中后，可以提高温凝土的强度，增加混凝土的耐久性、密实性、抗冻性及抗渗性，并可改善混凝土的干燥收缩及徐变性能。有些外加剂还能提高温凝土中钢筋的耐锈蚀性能。60.(4)在采取一定的工艺措施之后，掺加外加剂能适当地节约水泥而不致影响混凝土的质量。(5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能，如产生膨胀或可以进行低温施工等性能。2、外加剂的分类：按其主要功能分为四类：(1)改善混凝土拌合物流变性能的外加刘。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。(2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂相速凝剂等。(3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。(4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂61.二、减水剂是指在不影响新拌混凝土工作性的条件下，能使用水量减少；或在不改变用水量的条件下，可改善混凝上的工作性；或同时具有以上两种效果；同时又不显著改变新拌混凝土含气量的外加剂。有普通减水剂和高效减水剂两类。三、早强剂能提高混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。早强剂能加速水泥的水化和硬化过程，缩短养护周期，使混凝土在短期内即能达到拆模强度，从而提高了模板和场地的周转率，加快了施工进度。早强剂可用于常温、低温和负温(不低于5)条件下施工的混凝土，多用于冬期施工和抢修工程。早强剂按其化学成分可分为无机物和有机物两大类。62.四、引气剂引气剂是指在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。在每1m3混凝土中可生成500一3000个直径为50一1250m(大多在200m以下)的独立气泡。其作用：改善混凝土拌合物的和易性显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性强度有所下降、变形能力增大63.五、缓凝剂缓凝剂是能延长混凝土凝结时间，又不明显影响混凝土后期强度的外加剂。64.第三章建筑砂浆建筑砂浆是由胶结料、细集料、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。按胶结材料的不同可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆、石灰砂浆等；按用途的不同可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆、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灰砂浆。65.一、砌筑砂浆砌筑砂浆是将砖、石、砌块等粘结成砌体的砂浆。一）砌筑砂浆的组成材料1水泥水泥应用采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。其强度等级应根据