材料員基礎(chǔ)知識

1、材料員,培訓,建筑材料的分類 1. 通常按材料的組成分為三大類：,,2. 按材料在建筑物中的功能可分為,承重材料保溫隔熱材料吸聲隔聲材料防水材料裝飾材料………,建筑材料,,,結(jié)構(gòu)材料墻體材料屋面材料地面材料飾面材料………,3. 按材料的使用部位分為,建筑材料,,材料的基本性質(zhì),,材料的體積 體積是材料占有的空間尺寸。由于材料具有不同的物理狀態(tài)，因而表現(xiàn)出不同的體積。,,1.密度（干燥狀態(tài)）

2、 指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，按下式計算： 式中：ρ——實際密度，g/cm3 或 kg/m3； m——材料的質(zhì)量，g 或 kg； V——材料的絕對密實體積，cm3 或 m3。每種材料的密度是固定不變的。,2.表觀密度 表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算： 式中：ρ0——材料的表觀密度, g

3、/cm3 或 kg/m3； m ——材料的質(zhì)量，g 或 kg； V0——材料的自然體積，cm3 或 m3。,表觀密度通常是指在氣干狀態(tài)下（長期在空氣中存放的干燥狀態(tài)）的表觀密度，材料在烘干狀態(tài)下測得的表觀密度，稱為干表觀密度；材料在潮濕狀態(tài)下測得的表觀密度，稱為濕表觀密度。,表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量或體積。

4、 因此，材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。,工程中砂石材料，直接用排水法測定其表觀體積,3. 堆積密度 堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計算： 式中：ρ0——材料的堆積密度, g/cm3 或 kg/m3； m ——材料的質(zhì)量，g 或 kg； ——材料的堆積體積，cm3 或 m3。,,由于散粒材

5、料堆放的緊密程度不同，堆積表觀密度又可分為疏松堆積表觀密度、緊密堆積表觀密度二種。 利用材料孔隙率可計算散粒材料的空隙率。其中材料的表觀密度以堆積表觀密度代入，密度以視密度（包括閉口孔隙體積）代入。所得結(jié)果是顆粒之間的空隙和開口孔隙占總體積的百分率。,孔隙率,孔隙率是指材料中孔隙體積與總體積的百分比。 材料的孔隙率可按下式計算：

6、 Vp V0

7、 V 　 孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。 密實度 （壓實度） D ＋ P = 1,空隙率,散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例稱為空隙率。空隙率（P’）可按下式計算： 空隙率的大小反映散粒材料的顆粒相互填充的致密程度。　 空隙率可作

8、為控制混凝土骨料級配與計算含砂率的依據(jù)。,孔隙率與空隙率的區(qū)別,材料與水有關(guān)的性質(zhì),親水性與憎水性 與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；材料表面不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。 具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。親水性材料與水分子之間的分子作用力，大于水分子相互之間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的作用力，小于水分子相互之間的內(nèi)聚力。,材料的四種含水狀態(tài)與含水率,1. 干燥狀態(tài)：材料中所有的孔

9、隙中無水；2. 氣干狀態(tài)：材料中部分的孔隙中含水； （其含水量用平衡含水率來表示，其大小與環(huán)境有關(guān)）3. 飽和面干狀態(tài)：材料中所有的孔隙中充滿水；（其含水量用吸水率來表示，其大小與孔隙率有關(guān)，吸水率的大小可以反映材料的致密程度。）,材料的四種含水狀態(tài)與含水率,4. 濕潤狀態(tài)：除材料中所有的孔隙中充滿水之外，其表面還含有表面水；（其含水量用表面含水率來表示，其大小與濕潤程度有關(guān)，表面含水率可為負值）,吸水性與吸濕性,材料（在水中

10、）吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。 材料（在空氣中）吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性?！?材料中的含水量與其干燥質(zhì)量的百分比稱為含水率 　　材料中的水分與周圍空氣的濕度達到平衡時（材料 處于氣干狀態(tài)）的含水率稱為平衡含水率?！　〔牧显陲柡兔娓蔂顟B(tài)時的含水率稱為吸水率 。 吸水率可用質(zhì)量或體積吸水率兩種方式表達。,質(zhì)量吸水率的計算式為：,式中： mb—材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量； m

11、g—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量。,體積吸水率的計算式為：,式中:mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量；mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量。V0—— 材料在自然狀態(tài)下的體積；ρw—— 水的密度, 常溫下取1.0 g/cm3。,Wv與Wm的關(guān)系為：,式中 G1—材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量； 　　　 G—材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量； 　　　 ρ水—水的密度； 　　　 V 0—材料在自然狀態(tài)下的體積； 　

12、　　 γ—材料的干表觀密度。,吸水率與含水率的區(qū)別,材料的耐水性 材料的耐水性是指材料長期在飽和水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標用軟化系數(shù)KR表示：式中： KR —— 材料的軟化系數(shù)； fb —— 材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度； fg —— 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度。 經(jīng)常位于水中或受潮嚴重的重要結(jié)構(gòu)，其K軟不宜小 于0.85～0.90； 受潮較輕或次

13、要結(jié)構(gòu)，其K軟也不宜小于0.7～0.85。,抗?jié)B性,材料抵抗壓力水滲透的性能稱為抗?jié)B性。材料的抗?jié)B性與材料的孔隙率及孔隙特征有關(guān)?！　〔牧系目?jié)B性可用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級來表示。 式中：K—滲透系數(shù)，ml/（cm2·s）；Q—透水量，ml；d—試件厚度 （cm）；A—透水面積， cm2 ；H—水頭差，㎝； t—透水時間，s。,材料的抗凍性,材料的抗凍性，是指材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融而不產(chǎn)生宏觀破壞，同時微觀

14、結(jié)構(gòu)不明顯劣化、強度也不嚴重降低的性能。2. 材料的抗凍性用抗凍等級來表示,如F153. 抗凍等級，是指材料的標準試件，在水飽和狀態(tài)下，經(jīng)受凍融循環(huán)作用后，其強度不嚴重降低、質(zhì)量不顯著損失、性能不明顯下降時，所經(jīng)受的凍融循環(huán)的次數(shù)。,影響抗凍性的因素材料的密實度（孔隙率）：密實度越高則其抗凍性越好。材料的孔隙特征：開口孔隙越多則其抗凍性越差。材料的強度：強度越高則其抗凍性越好。材料的耐水性：耐水性越好則其抗凍性也越好。材料

15、的吸水量大小：吸水量越大則其抗凍性越差。,材料與熱有關(guān)的性質(zhì),導熱性：材料傳導熱量的性質(zhì)稱為導熱性。材料導熱性的大小用導熱系數(shù)表示：式中 λ—導熱系數(shù)，W／(m·K)； Q—通過材料的熱量，J； d—材料厚度或傳導的距離，m； A—材料傳熱面積，m2； Z—導熱時間，s； Δt—材料兩側(cè)的

16、溫度差，K。,⑴ 孔隙率 材料的孔隙中含有空氣,而空氣的導熱性很小,所以材料的孔隙率愈大,導熱性愈低。 ⑵ 孔隙特征 空氣在粗大和連通的孔隙中較易對流,使導熱性增大,故具有細微或封閉孔隙的材料,比具有粗大或連通孔隙的材料導熱性低。 ⑶ 含水率 水的導熱性大大超過空氣，所以當材料 的含水率增大時其導熱性也相應(yīng)提高。若水結(jié)冰， 其導熱性進一步增大。 ⑷ 對于纖維結(jié)構(gòu)的材料，順纖維方向的導熱性比橫纖維方向的大。,

17、影響材料導熱性的因素,當材料溫度升高(或降低)1K時所吸收(或放出)的熱量，稱為該材料的熱容量(J／K)。l kg材料的熱容量，稱為該材料的比熱[J／(㎏·K)]。表示方法：式中 Q——材料吸收或放出的熱量，J C——材料的比熱，J／(kg·K)； G——材料的質(zhì)量，kg； t2- t1 —材料受熱（或冷卻）前后的溫度差，K。,比熱及熱容量,幾種

18、材料的導熱系數(shù)及比熱,材料的溫度變形性 材料的溫度變形是指溫度升高或降低時材料的體積變化。用線膨脹系數(shù)α表示。 ΔL =（t2 － t1）· α · L式中：ΔL——線膨脹或線收縮量 ，mm 或 cm；（t2－t1）——材料前后的溫度差，K； α——材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)，1/K； L——材料原來的長度，mm或m。 材料的線膨脹

19、系數(shù)與材料的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，常選擇合適的材料來滿足工程對溫度變形的要求。,材料的力學性質(zhì),材料的力學性質(zhì),是指材料在外力作用下有關(guān)變形性質(zhì)和抵抗破壞的能力。 一. 材料的變形性質(zhì) 二. 材料的強度,一、材料的變形性質(zhì),材料的變形性質(zhì), 是指材料在荷載作用下發(fā)生形狀及體積變化的有關(guān)性質(zhì)。主要有彈性變形、塑性變形、徐變與應(yīng)力松弛。（一）彈性變形與塑性變形　　 彈性變形是指在外荷載作用下產(chǎn)生、卸荷后可以自行消失的變形。

20、　 塑性變形是指在外力去除后，材料不能自行恢復到原來的形狀而保留的變形，也稱殘余變形。,彈性與塑性變形,,塑性材料與脆性材料,塑性材料：破壞前的變形 明顯脆性材料：破壞前的變形 不明顯塑性材料的特點：抗壓強度↑、抗拉強度↑脆性材料的特點：抗壓強度↑ 、抗拉強度↓,（二）徐變與應(yīng)力松弛,固體材料在恒定外力作用下，變形隨時間的延長而逐漸增長的現(xiàn)象稱為徐變?！　〔牧显诤愣ê奢d作用下，若所產(chǎn)生的變形因受約束而不能發(fā)

21、展時，其應(yīng)力將隨時間的延長而逐漸減小，這一現(xiàn)象稱為應(yīng)力松弛。,二、材料的強度,材料的強度是指材料抵抗外力（荷載）作用引起的破壞的能力。（一）材料的靜力強度 在靜荷載作用下，材料達到破壞前所承受的應(yīng)力極限值，稱為材料的靜力強度（簡稱材料強度）或極限強度。 根據(jù)作用荷載的不同，材料強度可分為抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度（或抗折強度）和抗剪強度等。,１．材料強度的測定,材料強度的測定常用破壞性試驗方法來進行。即將材料制成試件

22、，置于試驗機上，按規(guī)定的速度均勻地加荷，直到試件破壞，由試件破壞時的荷載值，按相應(yīng)計算公式，可求得材料強度。,抗壓、抗拉及抗剪強度的計算,式中　f —材料強度，MPa； F —破壞時荷載，N； A —試件受力斷面面積，mm2。,抗彎強度的計算,抗彎強度的計算公式分別為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 集中荷載

23、 三分點加荷 式中 fm—抗彎強度，MPa；　　　 F—破壞荷載，N；　　　 L—梁的跨度，mm；　　　 b、h—梁斷面的寬與高，mm。,,（四）材料的持久強度及疲勞極限,材料在承受持久荷載下的強度，稱為持久強度。 靜力強度是材料在承受短期荷載條件下具有的強度，也稱暫時強度。 實際結(jié)構(gòu)物中材料承受的荷載通常既有持久荷載（自重）和又有短期荷載（活荷載）。

24、材料在持久荷載作用下會產(chǎn)生徐變，使塑性變形增加，故材料的持久強度一般低于暫時強度。,疲勞極限,材料承受的荷載隨時間而交替變化時，其應(yīng)力也隨時間而交替變化。這種交替變化的應(yīng)力超過某一極限、且多次反復作用后，即會導致材料破壞，該應(yīng)力極限值稱為疲勞極限。疲勞極限與靜力破壞不同，它常在沒有顯著變形的情況下，突然斷裂。疲勞極限遠低于靜力強度，甚至低于屈服強度。,三、材料的沖擊韌性,材料抵抗沖擊或震動等荷載作用的性能，稱為沖擊韌性。沖擊韌性以試件受

25、沖擊時，單位體積或單位面積內(nèi)所能吸收的沖擊功來表示。　 脆性材料受沖擊后易碎裂；強度低的材料不能承受較大的沖擊荷載。故材料沖擊韌性可反映材料既有一定強度，又有良好受力變形的綜合性能。　 橋梁、路面、樁及有抗震要求的結(jié)構(gòu)所用的材料需考慮沖擊韌性。,四、材料的硬度、磨損及磨耗,材料抵抗其它較硬物體壓入的能力稱為硬度。　 材料受外界物質(zhì)的摩擦作用而造成質(zhì)量和體積損失的現(xiàn)象稱為磨損。用磨耗率表示　　材料同時受到摩擦和沖擊

26、兩種作用而造成的質(zhì)量和體積損耗現(xiàn)象稱為磨耗。,石灰與水泥,,概述,膠凝材料的定義 經(jīng)過一系列的物理和化學變化，能夠產(chǎn)生凝結(jié)硬化，將塊狀或粉狀材料膠結(jié)起來，形成為一個整體的材料。膠凝材料的分類,如瀝青、聚合物等,膠凝材料,無機膠凝材料,有機膠凝材料,氣硬性膠凝材料,水硬性膠凝材料,如：石灰、石膏、水玻璃等,一、石灰的生產(chǎn),原材料 生產(chǎn)石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產(chǎn)品。主要成分為CaCO3。

27、生產(chǎn)工藝——煅燒 石灰生產(chǎn)過程，是石灰石煅燒過程。根據(jù)煅燒程度可分為欠火石灰、正火石灰、過火石灰。,CaCO3 == CaO + CO2,MgCO3== MgO + CO2,900℃,700℃,,生石灰,欠火石灰的中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，形成渣子。過火石灰結(jié)構(gòu)緊密，且表面有一層深褐色的玻璃狀硬殼，故熟化很慢，當被用于建筑物后，能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，從而引起裂縫或局部脫落現(xiàn)象。為消除過火

28、石灰的危害，石灰漿應(yīng)在消解坑中存放兩星期以上(稱為“陳伏”)，使未熟化的顆粒充分熟化?！瓣惙逼陂g，石灰漿表面應(yīng)覆蓋一層水膜，以免石灰漿碳化。,二、石灰的熟化硬化過程,石灰的熟化: CaO+H2O= Ca（OH）2+64.9KJ石灰的硬化Ca（OH）2從飽和溶液中析出，晶體互相交叉連生，從而提高強度——結(jié)晶過程Ca（OH）2空氣中的CO2發(fā)生化學反應(yīng)，形成CaCO3使石灰的強度逐漸提高——碳化過程,石灰的品種按石灰中的氧化鎂含量

29、的高低分按成品的加工方法分 塊狀生石灰、磨細生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。,生石灰,鈣質(zhì)石灰,鎂質(zhì)石灰,,MgO≤5%,,MgO＞5%,三、石灰的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標準,石灰的質(zhì)量等級 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO的含量，可分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。石灰的特性 1.可塑性好；2.生石灰吸濕性強，保水性好；3.凝結(jié)硬化慢、強度低 ；4.硬化后體積收縮大，易開裂；5.

30、耐水性差 。,四、石灰的應(yīng)用,配制石灰砂漿和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生產(chǎn)硅酸鹽制品；生產(chǎn)無熟料水泥。,四、石灰的儲存,生石灰、消石灰用牛皮紙、復合紙、編制袋包裝，袋上應(yīng)標明廠名、產(chǎn)品名稱、商標、凈重、等級和批量編號。生石灰每袋凈重分40±1kg和50±1kg；消石灰分20±0.5kg和40±1kg。堆放生石灰的倉庫應(yīng)密閉，屋面不得漏水，灰堆離墻壁距離70mm,石膏,一

31、、石膏的生產(chǎn)二、建筑石膏的水化與硬化三、建筑石膏的技術(shù)特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用四、高強石膏,一、石膏的生產(chǎn),石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料原材料：天然二水石膏（CaSO4?2H2O)與無水石膏( CaSO4)，其中無水石膏只能生產(chǎn)無水石膏水泥。 生產(chǎn)：主要工序破碎、加熱與磨細。,一、石膏的生產(chǎn),天 然二水石膏,,65～75?C,高強石膏?-半水石膏,建筑石膏?-半水石膏,,107～170?C,開 始 脫

32、 水,,壓蒸鍋,1.3大氣壓127 ?C,β型半水石膏結(jié)晶細小、分散度高、其中雜質(zhì)含量少，白度較高，常用于制作模型合花飾，稱模型石膏，在陶瓷工業(yè)中用做成型的模型。 α型半水石膏結(jié)晶粗大，生成的半水石膏是粗大而密實的晶體，水化后具有較高強度，故稱高強石膏。,二、建筑石膏的水化與硬化,1、水化反應(yīng)方程式： CaSO4?½H2O+1½H2O=CaSO4?2H2O2、漿體的凝結(jié)硬化過程：

33、半水石膏溶解于水以后，很快成為飽和溶液。二水石膏在水中的溶解度小于半水石膏，達到飽和后形成膠體微粒并不斷轉(zhuǎn)變?yōu)榫w析出，破壞溶液的平衡，使半水石膏不斷溶解，同時水分不斷減少，漿體逐漸變稠，晶體逐漸長大，共生和相互交錯，這個過程使?jié){體逐漸產(chǎn)生強度，并不斷增長，直到完全干燥，晶體之間的摩擦力和粘結(jié)力不再增加，強度才停止發(fā)展。,三、建筑石膏的性質(zhì)、要求與應(yīng)用,1、建筑石膏技術(shù)性質(zhì) （1）凝結(jié)硬化速度快，初凝?6min，終凝?30min

34、。 （2）與水泥相比硬化后強度較低(3~6MPa)，表觀密度小。 （3）由于石膏制品的孔隙率大，因而導熱系數(shù)小，吸聲性強，吸濕性大，可調(diào)節(jié)室內(nèi)溫濕度。 （4）石膏凝結(jié)過程中體積膨脹,裝飾性好。 （5）石膏制品的耐水性差抗凍性差，不宜用于潮 濕部位。 （6）具有良好的抗火性能。,三、建筑石膏的性質(zhì)、要求與應(yīng)用,2、質(zhì)量要求建筑石膏的質(zhì)量要求主要有強度、細度和凝結(jié)時間。按強度和細度劃分為優(yōu)等品、一等品和合格品。執(zhí)行標準G

35、B9776-1988。各等級建筑石膏的初凝時間不得小于6min,終凝時間不得大于30min。,三、建筑石膏的性質(zhì)、要求與應(yīng)用,3、應(yīng)用（1）制成石膏抹灰材料（2）各種墻體材料如紙面石膏板、石 膏空心砌塊、石膏空心條板（3）各種裝飾石膏板、石膏浮雕花飾、 雕塑制品。4、使用時應(yīng)注意問題： 在運輸及儲存時應(yīng)防止受潮，一 般儲存三個月后強度降低30%左右。,生石灰儲存

36、時間不宜過長，一般不超過一個月。作到“隨到隨化”。不得與易燃、易爆等危險液體物品混合存放和混合運輸。熟石灰在使用前必須陳伏15d以上，以防止過火石灰對建筑物產(chǎn)生的危害。,水泥的特點和適用范圍,水泥的特點水泥是一種粉末狀材料，加水后拌合均勻形成的漿體，不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或發(fā)展其強度，形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的人造石材。水泥適用范圍不僅適合用于干燥環(huán)境中的工程部位，而且也適合用于潮濕環(huán)境及水中的工程

37、部位。,水泥的分類,按性能和用途分,粉煤灰硅酸鹽水泥,火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥,按主要水硬性物質(zhì)分,一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝,硅酸鹽水泥的原材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原材料石灰質(zhì)原料 天然石灰石。也可采用與天然石灰石化學成分相似的材料如白堊、石灰石等。粘土質(zhì)原料 主要為粘土，其主要化學成分為SiO2，其次為Al2O3和少量Fe2O3。 鐵礦粉 采用赤鐵礦，化學成分為Fe2O3。 石膏主要為天然石膏礦、無

38、水硫酸鈣等 。混合材料 包括活性混合材料（?；郀t礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨細石英砂等）。,硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝——“兩磨一燒”工藝生產(chǎn)水泥的方法主要有干法立窯生產(chǎn)和濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)兩種 ；硅酸鹽水泥分為：Ⅰ型硅酸鹽水泥（不摻混合材料）和Ⅱ型硅酸鹽水泥（摻不超過5%混合材料）。,一、硅酸鹽水泥的原材料和生產(chǎn)工藝,石灰石,粘 土,鐵礦粉,生 料,石 膏,硅酸鹽水泥,混合材料,熟

39、 料,按比例混合,磨細,1350℃～1450℃,煅燒,磨細,二、熟料的礦物組成及其特性,熟料的礦物組成,水泥熟料礦物,硅酸二鈣,鐵鋁酸四鈣,游離氧化鈣和氧化鎂,鋁酸三鈣,硅酸三鈣,堿類及雜質(zhì),2CaO?SiO2，C2S,4CaO?Al2O3?Fe2O3，C4AF,f－CaO和f－MgO,3CaO?Al2O3，C3A,3CaO?SiO2，C3S,化學式及簡寫,二、熟料的礦物組成及其特性,水泥熟料礦物的主要特性 熟料礦

40、物磨細加水，均能單獨與水發(fā)生化學反應(yīng)。,氧化鎂（MgO）：它是一種有害成分，含量多時會使水泥安定性不良。國家規(guī)定：硅酸鹽水泥中MgO的含量一般不得超過5％；若經(jīng)試驗論證其含量允許放寬到6％。MgO含量不符合規(guī)定者，為廢品。 三氧化硫（SO3）：它主要是粉磨熟料時摻入石膏帶來的。當石膏摻量合適時，既可以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，又可以提高水泥的性能；但當石膏摻入量超過一定值時，會使水泥的性能變差。國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥中SO3的含量不得超過

41、3.5％。SO3含量不符合規(guī)定者，為廢品。,游離氧化鈣（f—CaO）：它是在煅燒過程中未能反應(yīng)結(jié)合而殘存下來的過燒并呈游離態(tài)的CaO。如果f—CaO的含量較高，則由于其滯后的水化，產(chǎn)生結(jié)晶膨脹而導致水泥石開裂，甚至破壞，即造成水泥安定性不良。通常熟料中f—CaO含量應(yīng)嚴格控制在1％～2％以下。 堿分（K2O，Na2O）可以增加pH值到13.5，對保護鋼筋有利。然而，太高的堿含量會產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)和引起漿體的收縮變形，因此熟料中堿含量應(yīng)加

42、以限制。,三、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化,凝結(jié)硬化的概念凝結(jié)：水泥加水拌合而成的漿體，經(jīng)過一系列物理化學變化，漿體逐漸變稠失去可塑性而成為水泥石的過程；硬化：水泥石強度逐漸發(fā)展的過程稱為硬化。水泥的凝結(jié)過程和硬化過程是連續(xù)進行的。凝結(jié)過程較短暫，一般幾個小時即可完成；硬化過程是一個長期的過程，在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年,熟料礦物的水化反應(yīng)硅酸三鈣2（3CaO·SiO2）＋6H2O == 3CaO·2SiO2

43、·3H2O＋3Ca（OH）2硅酸二鈣2（2CaO·SiO2）＋4H2O == 3CaO·2SiO2·3H2O＋Ca（OH）2 鋁酸三鈣3CaO·Al2O3＋H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O＋3（CaSO4·2H2O）＋19H2O == 3CaO·Al2O3·3CaSO

44、4·31H2O 鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3＋7H2O == 3CaO·Al2O3·6H2O＋CaO·Fe2O3·H2O,熟料礦物的水化反應(yīng)過程水化初期熟料礦物與水反應(yīng)的速度較快，使水化產(chǎn)物不斷地從液相中析出并聚集在水泥顆粒表面，形成以水化硅酸鈣凝膠為主體的凝膠薄膜，大約在1h左右即在凝膠薄膜外側(cè)及液相中形成粗短的針狀鈣礬石晶體。 水化中期以

45、水化硅酸鈣（C－S－H）和氫氧化鈣的快速形成為特征。水化后期由于新生成的水化產(chǎn)物的壓力，水泥顆粒薄膜的凝膠薄膜破裂，使水進入未水化水泥顆粒的表面，水化反應(yīng)繼續(xù)進行。水化產(chǎn)物之間互相交叉連生，不斷密實，固體之間的空隙不斷減小，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷加強，結(jié)構(gòu)逐漸緊密。,A——凝膠體（C－S－H凝膠，水化硅酸鈣凝膠）；B——晶體（氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣）；C——孔隙（毛細孔、凝膠孔、氣孔等）；D——未水化的水泥顆粒,水泥石

46、的結(jié)構(gòu) 1、水泥石主要由凝膠體、晶體、 孔 隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒 等組成，存在固相、液相 和氣相。2、硬化后的水泥石是一種多相多孔 體系。 3、水泥石的結(jié)構(gòu)（水化產(chǎn)物的種類 及相對含量、孔的結(jié)構(gòu)）對其性 能影響最大。,,,硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì),1.密度：指水泥

47、在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，分松散和緊密狀態(tài)下的密度，分別為900～1300kg/m3和1400～1700kg/m3，通常取1300kg/m3。2.細度細度是指水泥顆粒的粗細程度。水泥顆粒的粗細，直接影響其水化反應(yīng)速度、活性和強度。水泥細度可用篩析法和比表面積法來檢測。篩析法，是以80μm方孔篩的篩余量來表示水泥的細度。比表面積法，是用1kg水泥所具有的總表面積（m2/kg）來表示水泥的細度。國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥的比表面積可用透

48、氣法（勃壓法）測定，其值應(yīng)大于300m2/kg。細度不符合規(guī)定的，為不合格品。,3.標準稠度用水量 由于加水量的多少，對水泥一些技術(shù)性質(zhì)的測定值影響很大，故測定這些性質(zhì)時，必須在一個規(guī)定的漿體稠度下進行。這個規(guī)定的稠度，即稱為標準稠度。水泥凈漿達到標準稠度時，所需的拌和水量（以占水泥質(zhì)量的百分比表示），稱為標準稠度用水量（也稱需水量）。 硅酸鹽水泥的標準稠度用水量一般在24％～30％之間。水泥熟料礦物成分不同時，準稠度用水

49、量亦有差別。此外，水泥磨得越細，標準稠度用水量越大。 水泥標準中，對標準稠度用水量沒有提出具體要求。當其它條件相同時，水泥的標準稠度用水量越小越好。,4.凝結(jié)時間凝結(jié)時間 分為初凝時間和終凝時間。初凝時間是從加水至水泥漿開始失去塑性的時間；終凝時間是從加水至水泥漿完全失去塑性的時間。水泥初凝時間不宜過早，終凝時間不宜過遲。 國家標準GB175－1999規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝不得早于45min，終凝不得遲于6.5h。,5.體積安定性

50、體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。水泥安定性不良的原因：熟料中含有過量的游離氧化鈣（f－CaO），或含有過量的游離氧化鎂（f－MgO）；生產(chǎn)水泥時摻入的石膏過量。 檢驗水泥安定性的方法，有試餅法及雷氏法兩種，通過對試件進行煮沸加速f-CaO熟化，然后檢查是否有不安定現(xiàn)象。國家標準GB175－1999規(guī)定，硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗必須合格。體積安定性不良的水泥嚴禁用于工程中。,6.強度及強度等級（1）膠砂強

51、度 國家標準規(guī)定，水泥和標準砂按1：3.0質(zhì)量比混合，加入規(guī)定量的水（水灰比為0.50），經(jīng)標準試驗方法攪拌成型。制成40mm×40mm×160mm的標準試件，在標準條件（1d溫度為20±1℃，相對濕度90％以上的空氣中帶模養(yǎng)護；1d以后拆模，放入20±1℃的水中養(yǎng)護）下養(yǎng)護。根據(jù)水泥品種不同，分別測定3d、28d的抗折強度和抗壓強度，即為水泥的膠砂強度。,（2）強度等級 根

52、據(jù)水泥的膠砂強度劃分的級別稱為強度等級。硅酸鹽水泥的強度等級劃分為42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六個等級。,注：R型為早強型，主要是3d強度較高。,7.水化熱水泥的水化熱是指在水化過程中的放熱量，單位為kJ/kg。水化熱的高低與熟料礦物的相對含量有關(guān)。鋁酸三鈣、硅酸三鈣的水化熱高，而鐵鋁酸四鈣、硅酸二鈣的水化熱較低。因此要降低水化熱，可適當減少鋁酸三鈣和硅酸三鈣的含量。水化熱主要對大體積混凝土工

53、程有影響。對于大體積混凝土工程，應(yīng)選擇水化熱較低的水泥，或者采取特殊措施降低水化熱的危害。,水泥石的腐蝕及防止,水泥石腐蝕的方式（1）軟水侵蝕（溶出性侵蝕）（2）酸的腐蝕（溶解性化學腐蝕）一般酸的腐蝕碳酸水的腐蝕（3）硫酸鹽腐蝕（膨脹性化學腐蝕）（4）強堿腐蝕,水泥石的腐蝕及防止,防止水泥石腐蝕的措施（1）根據(jù)工程的環(huán)境特點，合理選擇水泥品種。（2）提高混凝土的密實度。（3）在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護層。,硅酸鹽水泥的

54、特性,凝結(jié)硬化快，早期及后期強度均高，適用于有早強要求的工程?？箖鲂院茫m合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。耐腐蝕性差，因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。水化熱高，不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工?？固蓟院谩Ｒ蛩髿溲趸}含量較多，故水泥石的堿度不易降低，對鋼筋的保護作用強。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。,硅酸鹽水泥的特性,耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。耐

55、磨性好，適用于高速公路、道路和地面工程。,摻混合材料的硅酸鹽水泥,混合材料 為了改善水泥性能、提高水泥的產(chǎn)量，在生產(chǎn)時摻入的天然或人工礦物質(zhì)材料?；钚曰旌喜牧希壕哂袧撛谒残曰蚧鹕交姨匦裕蛘呒婢哂袧撛谒残院突鹕交姨匦缘幕旌喜牧?。粒化高爐礦渣；粉煤灰；火山灰質(zhì)混合材料非活性混合材料：不具有潛在水硬性或質(zhì)量活性指標不能達到規(guī)定要求的混合材料。如磨細石灰石粉、磨細石英砂等。,普通硅酸鹽水泥（代號P·O）,定義硅酸鹽

56、水泥熟料＋6％～1５％的混合材料＋適量石膏技術(shù)性質(zhì)要求（與硅酸鹽水泥相比）相同點 MgO含量、SO3含量、初凝時間、安定性的技術(shù)要求相同。不同點細度：80μm方孔篩篩余量不超過10.0%；終凝時間：不遲于10h；燒失量：不得大于5.0%；,強度等級：普通硅酸鹽水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六個強度等級。各齡期的強度不低于下表的規(guī)定。,主要特性（1）早期強度略低，后期強度高。

57、（2）水化熱略低。（3）抗?jié)B性好，抗凍性好，抗碳化能力強。（4）抗侵蝕、抗腐蝕能力稍好。（5）耐磨性較好；耐熱性能較好。應(yīng)用普通硅酸鹽水泥的應(yīng)用范圍和硅酸鹽水泥相同。,礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,定義技術(shù)性質(zhì)要求（與普通水泥相比）相同點MgO含量、細度、凝結(jié)時間、安定性的技術(shù)要求相同。不同點,熟料,＋,適量石膏,＋,,20%～70%?；郀t礦渣,20%～40%粉煤灰,20%～50%火山灰質(zhì)混合材料,礦渣水

58、泥（P·O）,粉煤灰水泥（P·S）,火山灰水泥（P·P）,磨細,磨細,磨細,三氧化硫含量：礦渣水泥不超過4.0％；火山灰質(zhì)水泥、粉煤灰水泥不得超過3.5％。強度等級：強度等級劃分為32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六個等級。密度：水泥的密度為2800～3000kg/m3。,主要特性（與硅酸鹽水泥、普通水泥相比）三種水泥的共同特性凝結(jié)硬化較慢，早強強度較低，后期強

59、度增長較快；水化熱較低，放熱速度慢；抗硫酸鹽腐蝕和抗水性較好；蒸汽養(yǎng)護適應(yīng)性好；抗凍性、耐磨性及抗碳化性能較差。三種水泥各自特性礦渣水泥的抗?jié)B性較差，但耐熱性好，可用于溫度不高于200℃的混凝土工程中?；鹕交宜嗟目?jié)B性好，但干縮較大，不適用于長期處于干燥環(huán)境中的混凝土工程。粉煤灰水泥干縮小，抗裂性好。,復合硅酸鹽水泥和石灰石硅酸鹽水泥,復合硅酸鹽水泥（P·C） 與硅酸鹽水泥相比，由于摻入了兩種或兩種

60、以上的混合材料，復合水泥的水化熱較低；早期強度較高，其強度要求與普通水泥的強度要求相同。 石灰石硅酸鹽水泥（P·L）凡由硅酸鹽水泥熟料和石灰石、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為石灰石硅酸鹽水泥。石灰石硅酸鹽水泥的技術(shù)要求應(yīng)符合相應(yīng)標準的規(guī)定。,鋁酸鹽水泥,鋁酸鹽水泥的特性與應(yīng)用早期強度很高，故適用于工期緊急的工程?？?jié)B性、抗凍性好?？沽蛩猁}腐蝕性好。水化放熱極快且放熱量大，不得應(yīng)用于大體積混凝土工程。耐熱性

61、好。高溫下產(chǎn)生燒結(jié)作用，具有良好的耐高溫性能，較高的強度，故適合耐熱工程。長期強度降低較大，不適合長期承載結(jié)構(gòu)。,通用水泥的驗收,包裝標志和數(shù)量的驗收 包裝標志的驗收：包裝有袋裝和散裝兩種袋裝水泥在包裝袋上應(yīng)清楚地標明產(chǎn)品名稱、代號、凈含量、強度等級、生產(chǎn)許可證編號、生產(chǎn)者名稱和地址、出廠編號、執(zhí)行標準號、包裝年月日等主要包裝標志。摻火山灰質(zhì)混合材料的普通硅酸鹽水泥，必須在包裝上標上“摻火山灰”字樣。包裝袋兩側(cè)應(yīng)印有水泥名稱和

62、強度等級。,通用水泥的驗收,包裝標志和數(shù)量的驗收 包裝標志的驗收印刷字體顏色：硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥——紅色；礦渣硅酸鹽水泥——綠色；火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥——黑色。散裝水泥供應(yīng)時須提交與袋裝水泥標志內(nèi)容相同的卡片。,包裝標志和數(shù)量的驗收 數(shù)量的驗收 袋裝水泥每袋凈含量為50kg，且不得少于標志質(zhì)量的98％；隨機抽取20袋總質(zhì)量不得少于1000kg。質(zhì)量的驗收 檢查出廠合格證和試驗報告；復驗；

63、仲裁檢驗。,廢品及不合格品的規(guī)定 廢品：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任一項不符合相應(yīng)標準規(guī)定的通用水泥，均為廢品。 不合格品：對于通用水泥，凡有下列情況之一者，均為不合格品 硅酸鹽水泥、普通水泥：凡不溶物、燒失量、細度、終凝時間中任一項不符合標準規(guī)定者；礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、復合水泥：凡細度、終凝時間中任一項不符合標準規(guī)定者。摻混合材料硅酸鹽水泥混合材料摻量超過最大限值或強度低于商品強度等級規(guī)定的指標者

64、。水泥出廠的主要包裝標志中水泥品種、強度等級、工廠名稱和出廠編號不全者。,通用水泥的保管,不同品種和不同強度等級的水泥要分別存放，不得混雜。防水防潮，做到“上蓋下墊”。堆垛不宜過高，一般不超過10袋，場地狹窄時最多不超過15袋。儲存期不能過長，通用水泥不超過三個月。水泥儲存期超過三個月，水泥會受潮結(jié)塊，強度大幅度降低，會影響水泥的使用 。,混凝土,,混凝土的分類,按生產(chǎn)和施工工藝分預拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、噴射混凝

65、土、碾壓混凝土、離心混凝土。按強度分普通混凝土 ＜C60。高強混凝土 ≥C60。超高強混凝土≥ 100MPa。,按配筋情況分素混凝土、鋼筋混凝土、預應(yīng)力混凝土、鋼纖維混凝土等。按表觀密度分特重：干表觀密度大于2700重：1900～2500輕：小于1900,混凝土的特點,優(yōu)點抗壓強度高、耐久、耐火、維修費用低 ；原材料豐富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性； 混凝土與鋼筋粘結(jié)良好，一般不會銹蝕鋼筋。缺點

66、抗拉強度低（約為抗壓強度的1/10～1/20）、變形性能差；導熱系數(shù)大〔約為1.8W/（m·K）〕；體積密度大（約為2400kg/m3左右）；硬化較緩慢。,混凝土的結(jié)構(gòu),,混凝土的結(jié)構(gòu) 水泥+水→水泥漿+砂→水泥砂漿+石子→混凝土拌合物→硬化混凝土組成材料的作用,,,混凝土體積構(gòu)成水泥石——25％左右；砂和石子——70％以上；孔隙和自由水——1％～5%。,水泥的選擇,品種的選擇 對一般條件下的普通混凝

67、土，可采用普通硅酸鹽或礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥。水位變化區(qū)的外部、建筑物的溢流面，有耐磨和抗凍性要求的混凝土，應(yīng)優(yōu)先選用中熱硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。大體積建筑物內(nèi)部、水下和基礎(chǔ)混凝土，宜選用低熱水泥、低熱礦渣水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。當環(huán)境水對混凝土有硫酸鹽侵蝕時，應(yīng)選用抗硫酸鹽水泥。受蒸汽養(yǎng)護的混凝土，宜選用礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰

68、硅酸鹽類水泥。,水泥的選擇,強度等級的選擇原則上，配制高強度等級的混凝土，選擇高強度等級的水泥；一般情況下，水泥強度等級為混凝土強度等級的1.5～2.0倍；配制高強混凝土時，可選擇水泥強度等級為混凝土強度等級的1倍左右。,砂的技術(shù)質(zhì)量要求,定義 砂是指粒徑在4.75mm以下的顆粒。 分類按產(chǎn)源分按技術(shù)要求分Ⅰ類 宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類 用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土

69、；Ⅲ類 宜用于強度等級小于C30的混凝土和建筑砂漿。,砂,天然砂,人工砂,機制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海砂等,1.表觀密度、堆積密度及空隙率表觀密度ρs´＞2500kg/m3；松散堆積密度ρso´＞1350kg/m3；空隙率P′＜47%。2.含泥量、泥塊含量及石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指粒徑大于1.18mm，經(jīng)水洗、手捏后小于600μm的顆粒含量；石粉