土木工程材料

Civilengineeringmaterials土木工程材料前言

建筑材料是一切建筑工程的物質基礎。建筑材料工業推動著建筑業的發展，是國民經濟的重要基礎工業之一。《建筑材料》是房屋建筑工程專業的一門專業基礎課。本課程主要講解建筑材料的品種、組成、性能與應用及技術標準、檢驗方法等知識。理論聯系實際，重點突出水泥、普通混凝土及材料基本性質的基礎上，廣泛地介紹目前國內已有的各種建筑材料及發展中的新材料、新技術，合理選擇建筑材料。盡量引用了最新技術標準和規范。前言前言

建筑材料是一切建筑工程的物質基礎。建筑材目錄1.緒論2.建筑材料的基本性質3.氣硬性膠凝材料4.水泥5.混凝土6.建筑砂漿7.砌筑材料8.瀝青及瀝青混合物9.金屬材料10.木材及其制品11.建筑功能材料12.土木工程材料試驗目錄1.緒論緒論緒論一.建筑材料的分類用于土建工程的材料總稱為建筑材料或土木工程材料。1.按化學成分分類：1.1無機材料：金屬材料： 黑色金屬材料——鋼、鐵 有色金屬材料——鋁、銅、合金非金屬材料：天然石材——大理石、花崗石 陶瓷和玻璃——磚、瓦、衛生陶瓷、玻璃

一.建筑材料的分類無機膠凝材料——石灰、石膏、水玻璃 砂漿、混凝土——水泥、砂漿、混凝土1.2有機材料：木材、瀝青、塑料、涂料、油漆1.3復合材料：金屬與非金屬復合——

鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土 有機與無機復合——

玻璃鋼、瀝青混凝土、聚合物混凝土土木工程材料課件(復習材料)(版)

2.按用途分類結構材料：磚、石材、砌塊、鋼材、混凝土防水材料：瀝青、塑料、橡膠、金屬、 聚乙烯膠泥飾面材料：墻面磚、石材、彩鋼板、 彩色混凝土吸音材料：多孔石膏板、塑料吸音板、 膨脹珍珠巖絕熱材料:塑料、橡膠、泡沫混凝土衛生工程材料：金屬管道、塑料、陶瓷2.按用途分類二.建筑材料的發展：隨生產力發展而發展原始時代——天然材料：木材、巖石、竹、粘土石器、鐵器時代——

金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏 萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿 布達拉宮：石材、石灰砂漿 羅馬圓形劇場（70-80AC):石材、石灰砂漿二.建筑材料的發展：隨生產力發展而發展18世紀中葉——鋼材、水泥(J.Aspdin,1824）19世紀——鋼筋混凝土（1890-1892）；中國，189820世紀——預應力混凝土、高分子材料21世紀——輕質、高強、節能、高性能綠色建材

18世紀中葉——鋼材、水泥(J.Aspdin,1824胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230多萬塊、每塊重2.5T的巖石砌成，胡夫金字塔，高146.59m,底部232m建方，用230萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿萬里長城（200BC):條石、大磚、石灰砂漿布達拉宮：石材、石灰砂漿布達拉宮：石材、石灰砂漿羅 馬斗獸場（70-80AC):石材、石灰砂漿羅 馬斗獸場（70-80AC):石材、石灰砂漿土木工程材料課件(復習材料)(版)三.建筑材料在國民經濟中的地位和作用1.建筑材料是發展建筑業的物質基礎 材料費用一般占建筑工程總造價的50-70%；

“十五”期間我國全社會固定資產投資總規模為22～24萬億元。固定資產投資的60％～70％將用于建筑設施建設或工程安裝，從而轉化為建筑業的產值，而建筑業產值中的30％～40％又要轉化為對建材業的需求，尤其是對水泥產品的需求。2002年，我國共生產水泥約70000萬噸，比2001年大幅增長了12.7%，占世界產量的三分之一左右，超過亞洲產量的50%強。我國水泥行業，為我國經濟持續、快速發展做出了重要貢獻。

三.建筑材料在國民經濟中的地位和作用

2002年水泥產量的大幅度增長與我國持續快速穩定增長的宏觀經濟形勢密切相關。今年我國經濟增長速度將達到8％，GDP將突破10萬億元大關。建筑材料工業在國民經濟建設中意義重大2.必須恰當選擇和合理使用原材料

材料質量的優劣，配制是否合理，選用是否恰當直接影響建筑工程質量3.發展綠色建材2002年水泥產量的大幅度增長與我國持續快速穩定增長的宏觀四.建筑材料課程的作用、任務和學習方法

1.作用1.1為后續課程的學習提供必要的知識1.2為今后從事專業技術工作時，合理選擇和使用建筑材料打下基礎

2.任務 2.1了解材料在建筑物上所起的作用和要求2.2了解常用材料的生產、成分和構造2.3掌握常用材料的技術性質，以及影響材料性質的主要因素及其相互關系2.4掌握常用材料的標準，熟悉其分類、分等和規格

四.建筑材料課程的作用、任務和學習方法2.5熟悉常用材料的測試儀器，掌握測試方法和技術。2.6掌握常用材料的選用原則和方法。2.7掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解這些材 料的施工注意事項

3.學習方法3.1重點掌握材料的基本理論、基本知識、基本技能常用材料——水泥、砼、石灰、石膏、砂石、玻璃、鋼材、木材、瀝青、高分子材料主要的——水泥、（混凝土）砼、鋼材、砂石2.5熟悉常用材料的測試儀器，掌握測試方法和技術。每種材料：原料——生產工藝——組成成分——構造——性質——應用——檢驗——儲存以及它們之間的相互關系重點：性質和應用，質檢的基本原理（引起材性變化的內因和外因）3.2學習材料的技術標準:國家標準、行業標準、企業標準GB-國家標準 GBJ-建筑工程國家標準 JGJ-建設部行業標準 JC-國家建材局行業標準YB-冶金部行業標準 JTJ-交通部行業標準SD-水電行業標準 ZB-國家級專業標準每種材料：原料——生產工藝——組成成分——構造——性質——應例：國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1999標準名稱——部門代號——編號——批準年份ASA-AmericanStandardAssociation美國標準ASTM–AmericanSocietyforTestingMaterialsBS-BritishStandard英國標準DIN–DeutschIndustrieNormen德國標準ISO-InternationalStandardOrganization

國際標準協會例：國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》GB175-1993.2重視學好試驗學習常用建筑材料的檢驗方法——合格性判斷和驗收對實驗數據、試驗結果進行分析判別培養從事科學研究的能力

3.2重視學好試驗2023/8/222第1章材料的基本性質2023/7/3122第1章材料的基本性質一、材料與質量有關的性質材料的體積構成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，因而表現出不同的體積。一、材料與質量有關的性質材料的體積構成材

料

內

部

體

積

構

成閉口孔隙（體積為Vb）開口孔隙(體積為Vk)材料內部固體物質體積（V）材料單位總體積V0

=V+VP（VP為材料孔隙總體積）（VP=Vb+Vk）材

料

內

部

體

積

構

成閉口孔隙（體積為Vb）開口干燥材料在絕對密實狀態下的體積。即材料內部固體物質的體積，或不包括內部孔隙的材料體積。一般以Ｖ

表示。

一般將材料磨成規定細度的粉末，用排開液體的方法得到其體積。

實際工程中所使用的鋼材、玻璃等材料一般情況下認為是絕對密實狀態。絕對密實體積一、材料與質量有關的性質干燥材料在絕對密實狀態下的體積。即材料內部固體物

材料在自然狀態下的體積，即整體材料的外觀體積（含內部孔隙）。一般以V0

表示。形狀規則的材料可根據其尺寸計算其自然體積；形狀不規則的材料可先在材料表面涂臘，然后用排開液體的方法得到其自然體積。

材料的自然體積一、材料與質量有關的性質材料在自然狀態下的體積，即整體材料的外觀材料的自土木工程材料課件(復習材料)(版)材料的堆積體積定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態下的總體外觀體積。特征：松散堆積狀態下的體積較大，密實堆積狀態下的體積較小。一般以V1

表示。一、材料與質量有關的性質材料的堆積體積一、材料與質量有關的性質

幾種密度的比較比較項目密度表觀密度堆積密度材料狀態絕對密實自然狀態堆積狀態材料體積VV0V1計算公式ρ=m/Vρ0=m/V0ρ1=m/V1應用判斷材料性質用量計算、體積計算一、材料與質量有關的性質幾種密度的比較比較項目密度表觀密度堆積密度材料狀態絕對密吸水

率強度

耐久

性表觀密度

孔隙率二、材料的孔隙率和空隙率孔隙對材料性能的影響吸水強度耐久表觀孔隙二、材料的孔隙率材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料總體積的百分率。空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算砂率的依據。二、材料的孔隙率和空隙率材料的孔隙率是指材料內部孔隙的體積占材料二、材料的孔孔隙率與空隙率的區別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內部堆積材料之間作用可判斷材料性質可進行材料用量計算計算公式孔隙率與空隙率的區別比較項目孔隙率空隙率適用場合個體材料內部三、材料與水有關的性質1、材料的親水性與憎水性與水接觸時，材料表面能被水潤濕的性質稱為親水性；

材料表面不能被水潤濕的性質稱為憎水性。三、材料與水有關的性質1、材料的親水性與憎水性（ａ）親水性材料（ｂ）憎水性材料θθ三、材料與水有關的性質（ａ）親水性材料（ｂ）憎水性材料θθ材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結構。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聚力。三、材料與水有關的性質材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材三、材料與水有2、材料的吸水性

材料在水中吸收水分的能力，稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。（1）質量吸水率質量吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水量占材料在干燥狀態下的質量百分比，并以Wm表示。三、材料與水有關的性質2、材料的吸水性三、材料與水有關的性質

（2）體積吸水率體積吸水率是指材料在吸水飽和時，所吸水的體積占材料自然體積的百分率，并以WV表示。三、材料與水有關的性質（3）影響材料吸水性的因素

材料的吸水率與其孔隙率有關，更與其孔隙特征有關。因為水分是通過材料的開口孔吸入并經過連通孔滲入內部的。材料內與外界連通的細微孔隙愈多，其吸水率就愈大。（2）體積吸水率三、材料與水有關的性質（3）影響材3、材料的吸濕性材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質。用含水率Ｗh表示

三、材料與水有關的性質

當空氣中濕度在較長時間內穩定時，材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態，此時材料的含水率保持不變，其含水率稱為平衡含水率。3、材料的吸濕性三、材料與水有關的性質當空氣中濕度在吸水率與含水率的區別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水分在空氣中吸收水分表示方法吸收水分的質量比或體積比吸收水分的質量比吸收水量達到飽和與空氣中水分平衡通常小于吸水率三、材料與水有關的性質吸水率與含水率的區別比較項目吸水率含水率適用場合在水中吸收水4、

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。材料耐水性的指標用軟化系數KR表示：式中：KR——材料的軟化系數；

fb——材料吸水飽和狀態下的抗壓強度（MPa）；

fg

——材料在干燥狀態下的抗壓強度（MPa）。三、材料與水有關的性質4、材料的耐水性三、材料與水有關的性質軟化系數反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質變化的重要特征之一。一般材料吸水后，水分會分散在材料內微粒的表面，削弱其內部結合力，強度則有不同程度的降低。當材料內含有可溶性物質時（如石膏、石灰等），吸入的水還可能溶解部分物質，造成強度的嚴重降低。三、材料與水有關的性質軟化系數反映了材料飽水后強度降低的程度，是材料吸水后性質變化軟化系數的波動范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的材料稱為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時，材料軟化系數也不得小于0.75。三、材料與水有關的性質軟化系數的波動范圍在0至1之間。工程中通常將KR＞0.85的

5、抗凍性

（1）抗凍性是指材料在吸水飽和狀態下，能經受反復凍融循環作用而不破壞，強度也不顯著降低的性能。（2）材料吸水后，在負溫作用條件下，水在材料毛細孔內凍結成冰，體積膨脹所產生的凍脹壓力造成材料的內應力增大，會使材料遭到局部破壞。

隨著凍融循環的反復，材料的破壞作用逐步加劇，這種破壞稱為凍融破壞。

三、材料與水有關的性質5、抗凍性三、材料與水有關的性質

（3）抗凍性以試件在凍融后的質量損失和強度損失不超過一定限度時所能經受的凍融循環次數來表示，或稱為抗凍等級。

（4）材料的抗凍等級可分為F15、F25、F50、F100、F200等，分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環。

三、材料與水有關的性質（3）抗凍性以試件在凍融后的質量損失和強度損影響抗凍性的因素

1、密實度（孔隙率）密實度越高則其抗凍性越好。2、孔隙特征開口孔隙越多則其抗凍性越差。3、材料的強度強度越高則其抗凍性越好。4、材料的耐水性耐水性越好則其抗凍性也越好。5、材料的吸水量大小吸水量越大則其抗凍性越差。三、材料與水有關的性質影響抗凍性的因素三、材料與水有關的性質6、材料的抗滲性抗滲性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數或抗滲等級表示。

（1）滲透系數K

:式中：K——滲透系數（cm/h）;

Q——滲水量（cm3

）;

A——滲水面積(cm2)；H——材料兩側的水壓差（cm）d——試件厚度（cm）；t——滲水時間（h）。材料的滲透系數越小，說明材料的抗滲性越強。三、材料與水有關的性質6、材料的抗滲性三、材料與水有關的性質（2）抗滲等級

材料的抗滲等級是指用標準方法進行透水試驗時，材料標準試件在透水前所能承受的最大水壓力，并以字母P及可承受的水壓力（以0.1MPa為單位）來表示抗滲等級。如P4、P6、P8、P10…等，表示試件能承受逐步增高至0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa…的水壓而不滲透。三、材料與水有關的性質（2）抗滲等級三、材料與水有關的性質（3）影響材料抗滲性的因素

材料親水性和憎水性通常憎水性材料其抗滲性優于親水性材料；

材料的密實度密實度高的材料其抗滲性也較高；

材料的孔隙特征

具有開口孔隙的材料其抗滲性較差。三、材料與水有關的性質（3）影響材料抗滲性的因素三、材料與水有關的性質四、材料的熱工性質

1、導熱性

當材料兩面存在溫度差時，熱量通過建筑材料傳遞的性質，稱為材料的導熱性。導熱性用導熱系數λ表示：式中：λ——導熱系數，W/（m·K）；Q——傳導的熱量，J；

a——材料厚度，m；Z——熱傳導時間，h；

（t2－t1）——材料兩面溫度差，K；A——材料傳熱面積，m2四、材料的熱工性質1、導熱性導熱系數的物理意義：單位厚度（1m）的材料、兩面溫度差為1K時、在單位時間（1s）內通過單位面積（1m2

）的熱量。導熱系數越小表明材料越不易導熱，通常將導熱系數λ≤0.23的材料稱為絕熱材料。四、材料的熱工性質導熱系數的物理意義：單位厚度（1m）的材料、兩面四、材料的熱建筑工程中常用的保溫珍珠巖板四、材料的熱工性質建筑工程中常用的保溫珍珠巖板四、材料的熱工性質石膏板因其具有良好的保溫隔熱、吸音阻燃等功能在建筑中廣泛使用石膏板因其具有良好的保溫隔熱、吸音阻燃等功能在建筑中廣泛2、熱容量和比熱

材料在受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質稱為材料的熱容量。用熱容量系數或比熱表示。比熱的計算式如下所示：式中：C——材料的比熱，J/（g·K）；

Q——材料吸收或放出的熱量(J)；

m——材料質量，g；（t2－t1）——材料受熱或冷卻前后的溫差，K。四、材料的熱工性質2、熱容量和比熱四、材料的熱工性質3、熱阻和傳熱系數

熱阻是材料層（墻體或其它圍護結構）抵抗熱流通過的能力，熱阻的定義及計算式為：

式中：R——材料層熱阻，（m2·K）/W；

d——材料層厚度，m；

λ——材料的導熱系數，W/（m·K）。四、材料的熱工性質3、熱阻和傳熱系數四、材料的熱工性質熱阻的倒數稱為材料層（墻體或其它圍結構）的傳熱系數。傳熱系數是指材料兩面溫度差為1Ｋ時，在單位時間內通過單位面積的熱量。四、材料的熱工性質熱阻的倒數稱為材料層（墻體或其它圍結構）四、材料的熱工性質4、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，1/K

L——材料原來的長度，mm或m。四、材料的熱工性質4、材料的溫度變形性四、材料的熱工性質

材料的線膨脹系數與材料的組成和結構有關，常選擇合適的材料來滿足工程對溫度變形的要求。如鋼筋和混凝土的結合。四、材料的熱工性質材料的線膨脹系數與材料的組成和結四、材料的熱1、材料的強度材料的強度是材料在應力作用下抵抗破壞的能力。根據外力作用方式的不同，材料強度有抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強度等。五、材料的力學性質1、材料的強度五、材料的力學性質

（1）彈性材料在外力作用下產生變形，當外力取消后能夠完全恢復原來形狀的性質稱為彈性。這種完全恢復的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。

2.彈性和塑性彈性材料的σ-ε曲線圖εσ123σ1ε1ε2ε3五、材料的力學性質（1）彈性2.彈性和塑性彈性材料的σ-ε曲線圖εσ123σ（2）塑性材料在外力作用下產生變形，如果外力取消后，仍能保持變形后的形狀和尺寸，并且不產生裂縫的性質稱為塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變形(或永久變形)。

ba變形荷載0Aab—彈性變形ob—塑性變形五、材料的力學性質（2）塑性

大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒結普通磚、陶瓷、玻璃、普通混凝土、砂漿等。

脆性材料的另一特點是抗壓強度高而抗拉、抗折強度低。在工程中使用時，應注意發揮這類材料的特性。3.脆性和韌性材料受力達到一定程度時，突然發生破壞，并無明顯的變形，材料的這種性質稱為脆性。荷載A變形五、材料的力學性質大部分無機非金屬材料均屬脆性材料，如天然石材，燒

（1）硬度材料的硬度是材料表面的堅硬程度，是抵抗其它硬物刻劃、壓入其表面的能力。通常用刻劃法，

回彈法和壓入法測定材料的硬度。4.硬度和耐磨性五、材料的力學性質（1）硬度4.硬度和耐磨性五、材料的力學性質

刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、長石、石英、黃晶、剛玉、金剛石的順序，分為10個硬度等級。

回彈法用于測定混凝土表面硬度，并間接推算混凝土的強度；也用于測定陶瓷、磚。砂漿、塑料、橡膠、金屬等的表面硬度并間接推算其強度。五、材料的力學性質刻劃法用于天然礦物硬度的劃分，按滑石、石膏、方五、材（2）耐磨性耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性用磨耗率表示，計算公式如下：式中：G——材料的磨耗率，（g/cm2）；

m1——材料磨損前的質量，（g）；

m2——材料磨損后的質量，（g）；

A——材料試件的受磨面積，（cm2）。五、材料的力學性質（2）耐磨性五、材料的力學性質六、材料的耐久性與環境協調性材料的耐久性是泛指材料在使用條件下，受各種內在或外來自然因素及有害介質的作用，能長久地保持其使用性能的性質。材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經常要受到環境中許多自然因素的破壞作用。這些破壞作用包括物理、化學、機械及生物的作用。六、材料的耐久性與環境協調性材料的耐久性是泛指材料在使用條件物理作用有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。化學作用包括大氣、環境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。機械作用包括使用荷載的持續作用，交變荷載引起材料疲勞，沖擊、磨損、磨耗等。生物作用包括菌類、昆蟲等的作用而使材料腐朽、蛀蝕而破壞。六、材料的耐久性與環境協調性物理作用有干濕變化、溫度變化及凍融變化等。六、材料的耐久性環境協調性

——對資源和能源消耗少，對環境污染小，循環再生利用率高。目前，提倡“綠色建材”六、材料的耐久性與環境協調性環境協調性六、材料的耐久性與環境協調性1、材料的組成對性質的影響

化學組成——化學元素及化合物的種類與數量。

礦物組成——天然的，人工燒制的。

相——組織均勻的物質。七、材料的組成、結構、構造及其對性能的影響1、材料的組成對性質的影響七、材料的組成、結構、構造及其對性2、材料的結構對性質的影響

（1）宏觀結構

（2）亞微觀結構包括納米微觀結構

（3）微觀結構

晶體

——按一定的規則在空間呈有規律的排列。

非晶體

——不定形。原因：熔融物質急冷，來不及成晶而成。如玻璃體(粉煤灰、粒化高爐礦渣、火山灰)，化學潛能大，一定條件下發生化學反應。七、材料的組成、結構、構造及其對性能的影響2、材料的結構對性質的影響七、材料的組成、結構、構造及其對性3、材料的構造對性能的影響

——具有特定性質的材料結構單元間的相互組合搭配情況。

與結構的區別：構造更強調相同材料或不同材料間的搭配組合關系。如材料的孔隙、層理、紋理、疵病等。七、材料的組成、結構、構造及其對性能的影響3、材料的構造對性能的影響七、材料的組成、結構、構造及其對性土木工程材料課件(復習材料)(版)2023/8/273第2章氣硬性膠凝材料2023/7/3173第2章氣硬性膠凝材料2023/8/274掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石灰、石膏技術要求、性質熟悉：石灰的、石膏的的熟化、硬化和應用了解：石灰的生產、石灰的品種

本章教學目標2023/7/3174掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石灰、2023/8/275膠凝材料：指經過自身的物理化學作用后，能夠由漿體變成固體，并在變化過程中把一些散粒材料或塊狀材料膠結成具有一定強度的整體的材料。定義與分類2023/7/3175膠凝材料：指經過自身的物理化學作用后，2023/8/276膠凝材料無機膠凝材料有機膠凝材料：瀝青、樹脂、橡膠等氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料：各種水泥石灰石膏水玻璃2023/7/3176膠無機膠凝材料有機膠凝材料：瀝青、樹脂2023/8/277氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結硬化，保持并發展其強度的膠凝材料。水硬性膠凝材料：既能在空氣中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并繼續發展其強度的膠凝材料。2023/7/3177氣硬性膠凝材料：只能在空氣中凝結硬化，2023/8/278氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的區別水硬性膠凝材料不僅可以在凝結硬化，還可以

得到更好的凝結硬化。氣硬性膠凝材料在凝結硬化。只能空氣中空氣中在水中2023/7/3178氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料的區別水膠凝材料的發展史1、石灰-石膏時期2023/8/2792、石灰-火山灰時期3、水泥時期膠凝材料的發展史1、石灰-石膏時期2023/7/31792、2023/8/2802.1

石膏2023/7/31802.1石膏2023/8/281石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當石膏中含有結晶水不同時可形成多種性能不同的石膏。2.1.1石膏的原料、生產及品種1.石膏的原料根據石膏中含有結晶水的多少不同可分為：（1）無水石膏（CaSO4）：也稱硬石膏，它結晶緊密，質地較硬，是生產硬石膏水泥的原料。2023/7/3181石膏是以硫酸鈣為主要成分的礦物，當石膏2023/8/282（2）天然石膏（CaSO4·2H2O）：也稱生石膏或二水石膏，大部分天然石膏礦為生石膏，是生產建筑石膏的主要原料。（３）建筑石膏（CaSO4·1/2H2O）也稱熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根據其內部結構不同可分為α型半水石膏和β型半水石膏。

（4）化工石膏：指含有CaSO4·2H2O成分的化學工業副產品。

2023/7/3182（2）天然石膏（CaSO4·2H2O）2023/8/283天然二水石膏2023/7/3183天然二水石膏2023/8/284脫硫石膏2023/7/3184脫硫石膏2023/8/2851）.建筑石膏2）.高強石膏2.石膏的生產與品種β型半水石膏α型半水石膏2023/7/31851）.建筑石膏2）.高強石膏2.石膏的2023/8/286α型半水石膏與β型半水石膏相比，結晶顆粒較粗，比表面積較小，強度高，因此又稱為高強石膏。3）.可溶性硬石膏當加熱溫度升高到170～200℃時，半水石膏繼續脫水，生成可溶性硬石膏（CaSO4Ⅲ）。此無水石膏就具有良好的凝結硬化性能。當加熱溫度升高到200～250℃時，石膏中殘留的水很少，凝結硬化非常緩慢，但遇水后還能逐漸生成半水石膏直至二水石膏。2023/7/3186α型半水石膏與β型半水石膏相比，結晶顆2023/8/2874）.死燒石膏當加熱溫度高于400℃時，石膏完全失水，成為不溶性硬石膏（CaSO4Ⅱ）。此無水石膏就失去了凝結硬化性能。但當加入激發劑混合磨細后，又可恢復水化硬化能力，成為無水石膏水泥。它可制作石膏灰漿、石膏板和其它石膏制品。5）.高溫煅燒石膏溫度高于800℃時，部分硬石膏分解出中CaO，磨細后的產品即為高溫煅燒石膏。2023/7/31874）.死燒石膏2023/8/2881.石膏的水化2.1.2石膏的水化與硬化建筑石膏與適量水拌合后，能形成可塑性良好的漿體，隨著石膏與水的反應，漿體的可塑性很快消失而發生凝結，此后進一步產生和發展強度而硬化。

此反應實際上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反應，因為二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多，所以此反應總體表現為向右進行，二水石膏以膠體微粒自水中析出。2023/7/31881.石膏的水化2.1.2石膏的水化2023/8/2892.石膏的凝結硬化

干燥硬化和結晶硬化兩個過程交錯進行，隨著二水石膏沉淀的不斷增加，就會產生結晶，結晶體的不斷生成和長大，晶體顆粒之間便產生了摩擦力和粘結力，造成漿體的塑性開始下降，這一現象稱為石膏的初凝；而后隨著晶體顆粒間摩擦力和粘結力的增大，漿體的塑性很快下降，直至消失，這種現象為石膏的終凝。石膏終凝后，其晶體顆粒仍在不斷長大和連生，形成相互交錯且孔隙率逐漸減小的結構，其強度也會不斷增大，直至水分完全蒸發，形成硬化后的石膏結構，這一過程稱為石膏的硬化。石膏漿體的凝結和硬化，實際上是交叉進行的。2023/7/31892.石膏的凝結硬化干燥硬化和結2023/8/290（１）凝結硬化速度快

建筑石膏的漿體，凝結硬化速度很快。一般石膏的初凝時間僅為10min左右，終凝時間不超過30min，這對于普通工程施工操作十分方便。有時需要操作時間較長，可加入適量的緩凝劑，如硼砂、動物膠、亞硫酸鹽、酒精廢液等。2.1.3石膏的性質1.石膏的特性2023/7/3190（１）凝結硬化速度快2.1.3石膏2023/8/291（２）凝結硬化時體積微膨脹

建筑石膏凝結硬化是石膏吸收結晶水后的結晶過程，其體積不僅不會收縮，而且還稍有膨脹（0.2%～1.5%），這種膨脹不會對石膏造成危害，還能使石膏的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥時的開裂。2023/7/3191（２）凝結硬化時體積微膨脹2023/8/292（3）硬化后孔隙率大，表觀密度和強度較低

建筑石膏在使用時，為獲得良好的流動性，通常加入的水要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化過程中由于水分的蒸發，使原來的充水部分空間形成孔隙，造成石膏內部形成大量微孔，使其重量減輕，但是抗壓強度也因此下降。通常石膏硬化后的表觀密度約為800kg/ｍ3～1000kg/ｍ3，抗壓強度約為３ＭPa～5ＭPa。2023/7/3192（3）硬化后孔隙率大，表觀密度和強度較2023/8/293（４）良好的隔熱、吸音和“呼吸”功能

石膏硬化體中大量的微孔，使其傳熱性顯著下降，因此具有良好的絕熱能力；石膏的大量微孔，特別是表面微孔對聲音傳導或反射的能力也顯著下降，使其具有較強的吸聲能力。大熱容量和大的孔隙率及開口孔結構，使石膏具有呼吸水蒸氣的功能。2023/7/3193（４）良好的隔熱、吸音和“呼吸”功能2023/8/294（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，當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結晶水，并能在表面蒸發形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有良好的防火效果。由于硬化石膏的強度來自于晶體粒子間的粘結力，遇水后粒子間連接點的粘結力可能被削弱。部分二水石膏溶解而產生局部潰散，所以建筑石膏硬化體的耐水性較差。2023/7/3194（５）防火性好，但耐水性差2023/8/295（6）具有一定的調溫調濕性

主要是因為其導熱系數小、熱容量大和孔隙率大。（7）耐水性和抗凍性差

主要是因為其孔隙率大、吸水性強。

（8）有良好的裝飾性和可加工性

石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。微孔結構使其脆性有所改善，硬度也較低，所以硬化石膏可鋸、可刨、可釘。具有良好的可加工性。2023/7/3195（6）具有一定的調溫調濕性（7）耐水性2023/8/2962.石膏的技術要求1）.強度:抗折強度、抗壓強度2）.細度：0.2mm方孔篩篩余（≤10%）3）.凝結時間:初凝時間（≥3min）、終凝時間（≤30min）見表2－1（P12）2023/7/31962.石膏的技術要求1）.強度:抗折建筑石膏產品的標記順序為：

產品名稱，抗折強度，標準號

2023/8/297eg:建筑石膏2.5GB9776建筑石膏產品的標記順序為：

產品名稱，抗折強度，標準號

2023/8/2982.1.4建筑石膏的應用（1）

石膏砂漿及粉刷石膏。（2）

建筑石膏制品：石膏板、石膏砌塊等:如紙面石膏板、裝飾石膏板、吸聲用穿孔石膏板。

(3）制作石膏藝術制品建筑雕塑和模型。2023/7/31982.1.4建筑石膏的應用（1）

2023/8/299紙面石膏板2023/7/3199紙面石膏板2023/8/2100裝飾石膏板2023/7/31100裝飾石膏板2023/8/2101吸聲用穿孔石膏板2023/7/31101吸聲用穿孔石膏板2023/8/2102吸聲用穿孔石膏板2023/7/31102吸聲用穿孔石膏板2023/8/2103石膏藝術制品

2023/7/31103石膏藝術制品2023/8/2104石膏藝術制品

2023/7/31104石膏藝術制品2023/8/21052.2

石灰2023/7/311052.2石灰2023/8/2106大型石灰窯2023/7/31106大型石灰窯2023/8/2107小石灰窯2023/7/31107小石灰窯2023/8/2108生石灰2023/7/31108生石灰2023/8/2109生石灰粉2023/7/31109生石灰粉2023/8/2110溫度在900℃左右時溫度過高時溫度過低時正火石灰欠火石灰過火石灰因煅燒溫度過高使粘土雜質融化并包裹石灰，從而延緩石灰的熟化，導致已硬化的砂漿產生鼓泡、崩裂等現象碳酸鈣沒有完全分解，降低了生石灰的產量如何解決它的危害？2.2.1石灰的生產氧化鈣含量高、表觀密度小，孔隙率高。煅燒石灰石、白云石、或白堊,內含CaCO32023/7/31110溫度在900℃左右時溫度過高時溫度過

在煅燒過程中，質量損失44%，體積損失10～15%，所以生石灰是一種多孔狀、比表面積大，晶格畸變大的物質，水化活性非常大。

將煅燒成的塊狀生石灰經過不同的加工，還可得到石灰的另外三種產品：

1）、生石灰粉

2）、消石灰粉

3）、石灰膏2023/8/2111在煅燒過程中，質量損失44%，體積損失10～15%，2023/8/2112水化過程中體積增大1～2.5倍，迅速放出大量熱2.2.2石灰的水化與硬化1、生石灰的熟化生石灰+水熟石灰工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時需要使用石灰膏，有時使用熟石灰粉。2023/7/31112水化過程中體積增大1～2.52.2.2023/8/2113熟化為石灰膏：將生石灰放入水中，注意水要過量池中透明液體為氫氧化鈣飽和溶液，下部沉淀即為熟石灰生石灰要在水中放置兩周以上，此過程即為“陳伏”。在這段時間里生石灰會完全和水反應，不會因含有過火石灰造成熟化推遲而導致墻面鼓泡的現象。2023/7/31113熟化為石灰膏：將生石灰放入水池中透明2023/8/2114將生石灰塊淋水，使石灰充分熟化，又不會過濕成團，此時得到的產品就是熟石灰粉（消石灰粉）。熟化為熟石灰粉（水要適量）：

生石灰燒制過程中，往往由于石灰石原料的尺寸過大或窯中溫度不均勻等原因，生石灰中殘留有未燒透的的內核，這種石灰稱為“欠火石灰”。

由于燒制的溫度過高或時間過長，使得石灰表面出現裂縫或玻璃狀的外殼，體積收縮明顯，顏色呈灰黑色，這種石灰稱為“過火石灰”。過火石灰表面常被粘土雜質融化形成的玻璃釉狀物包覆，熟化很慢。當石灰已經硬化后，過火石灰才開始熟化，并產生體積膨漲，引起隆起鼓包和開裂。2023/7/31114將生石灰塊淋水，使石灰充分熟化，又熟2023/8/2115包含結晶、碳化兩個過程2、石灰的硬化結晶：石灰漿體在干燥過程中，游離水分蒸發，使Ca(OH)2從飽和溶液中逐漸結晶析出。碳化：2023/7/31115包含結晶、碳化兩個過程2、石灰的硬化2023/8/2116

結晶和碳化兩個過程同時進行，但極為緩慢。碳化過程長時間只限于表面，結晶過程主要在內部發生。原因

空氣中CO2含量稀薄，使碳化反應進展緩慢，同時表面的石灰漿一旦硬化就形成外殼，阻止了CO2的滲入，同時又使內部的水分無法析出，影響硬化過程的進行。2023/7/31116結晶和碳化兩個過程同時進行，2023/8/2117a、可塑性好和保水性好b、水化時水化熱大，體積增大c、吸濕性好d、凝結硬化慢Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜2.2.3石灰的性質1.石灰的特性生石灰可以用來做干燥劑2023/7/31117a、可塑性好和保水性好Ca(OH)22023/8/2118石灰硬化收縮產生的裂縫石灰砂漿墻面因受潮而脫落e、強度低f

、體積收縮大g、耐水性差2023/7/31118石灰硬化收縮產生的裂縫石灰砂漿墻面因2023/8/21192、石灰的技術要求見表2－2、2－3（P15）見表2－4（P15）2023/7/311192、石灰的技術要求見表2－2、2－32023/8/21202.2.4石灰的應用1、常用建筑石灰的品種2023/7/311202.2.4石灰的應用2023/8/2121石灰巖生石灰塊熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅燒加適量水熟化磨細加過量水進行陳伏加水稀釋多用來拌制灰土和三合土使用時可以不進行陳伏用來拌制砌筑砂漿或抹面砂漿粉刷墻壁2023/7/31121石灰巖生石灰塊熟石灰粉生石灰粉石灰膏2023/8/21222.石灰的應用三合土用作鋪筑步道磚的墊層三合土樁灰土樁

配制石灰砂漿、石灰乳配制石灰土、三合土生產碳化石灰板加固含水的軟土地基2023/7/311222.石灰的應用三合土用作鋪筑步道磚的2023/8/21233、石灰的儲存1.防潮、防水;2.不宜久存;3.防火,注意安全.2023/7/311233、石灰的儲存1.防潮、防水;2023/8/2124（2）過火石灰膨脹裂紋（1）石灰網狀收縮裂紋原因：（1）石灰在凝結硬化過程中產生較大收縮而引起的。可以通過增加砂用量、潤濕墻體基層、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善。（2）石灰中含有過火石灰。在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸氣繼續熟化，體積膨脹，從而出現上述現象。2023/7/31124（2）過火石灰膨脹裂紋（1）石灰網狀2023/8/21252.3

水玻璃2023/7/311252.3水玻璃2023/8/2126水玻璃:俗稱泡花堿,是由不同比例的堿金屬氧化物和二氧化硅結合而成的可溶于水的一種硅酸鹽物質.堿金屬氧化物水玻璃模數2023/7/31126水玻璃:俗稱泡花堿,是由不同比例的堿2023/8/21272023/7/311272.3.1水玻璃的生產2023/8/2128

生產水玻璃的方法分為濕法和干法兩種。濕法生產硅酸水玻璃是將石英砂和苛性鈉溶液在壓蒸鍋內用蒸汽加熱。直接反應生成液體水玻璃。干法生產硅酸鈉水玻璃是將石英砂和碳酸鈉磨細拌勻，在熔爐中于1300～1400?C溫度下熔化，按下式反應生成固體水玻璃。固體水玻璃于水中加熱溶解而生成液體水玻璃。其反應式為：其中，氧化硅與氧化鈉的分子比ｎ為水玻璃的模數，一般在1.5～3.5，模數越大，其水溶性越差。2.3.1水玻璃的生產2023/7/31128生2023/8/21292.3.2水玻璃的硬化因上述過程反應慢,常需加入促硬劑氟硅酸鈉,適宜摻量為12%～15%.

液體水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，形成無定形硅酸凝膠，并逐漸干燥而硬化：2023/7/311292.3.2水玻璃的硬化因上述過程2023/8/21302.3.3水玻璃的性質1.粘結力強;2.耐酸能力強;3.耐熱性能好；4.耐堿性和耐水性差。2023/7/311302.3.3水玻璃的性質1.粘結力2023/8/21312.3.4水玻璃的應用1.配制耐酸砂漿和混凝土;2.配制耐熱砂漿和混凝土;3.涂刷于材料表面，提高抗風化能力;4.加固地基;5.修補裂縫、堵漏；6.配制速凝防水劑2023/7/311312.3.4水玻璃的應用1.配制耐鎂質膠凝材料菱苦土，又稱鎂質膠凝材料，是以天然菱鎂礦（MgCO3）為主要原料，經700~850°C煅燒后再經磨細而得的以氧化鎂（MgO）為主要成分的氣硬性膠凝材料。

MgCO3

700~850°C

MgO+CO22023/8/2132鎂質膠凝材料菱苦土，又稱鎂質膠凝材料，是以天然菱鎂礦（MgC菱苦土的應用1.菱苦土能與植物纖維及礦物纖維很好的結合，因此可與刨花、木絲等復合成刨花板、木絲板等，作內、隔墻、天花板等用。

2.與木屑、顏料等配制成的板材，稱為菱苦土地板，具有保溫、防火、防爆及一定的彈性。

3.摻入一定的泡沫，可制成泡沫菱苦土，是一種多孔輕質的保溫材料。2023/8/2133菱苦土的應用1.菱苦土能與植物纖維及礦物纖維很好的結合思考：1.某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面,數月后,墻面上出現了許多不規則的網狀裂紋,同時在個別部位還發現了部分凸出的放射狀裂紋,試分析上述現象產生的原因.2023/8/2134思考：1.某單位宿舍樓的內墻使用石灰砂漿抹面,2023/8/2135解：

石灰砂漿抹面的墻面上出現不規則的網狀裂紋，引發的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過程中，蒸發大量的游離水而引起體積收縮的結果。

墻面上個別部位出現凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石灰砂漿時所用的石灰中混入了過火石灰。這部分過火石灰在消解、陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸汽繼續熟化，造成體積膨脹。從而出現上述現象。2023/7/31135解：

石灰砂漿抹面的墻面上出2.既然石灰不耐水,為什么由它配制成的灰土或三合土卻可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位?2023/8/21362.既然石灰不耐水,為什么由它配制成的灰土或三合土卻2023/8/2137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。加適量的水充分拌合后，經碾壓或夯實，在潮濕環境中石灰與粘土表面的活性氧化硅或氧化鋁反應，生成具有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合土的強度和耐水性會隨使用時間的延長而逐漸提高，適于在潮濕環境中使用。再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經壓實或夯實，使灰土或三合土的密實度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎的墊層、道路的基層等潮濕部位。2023/7/31137解：2023/8/21383.建筑石膏及其制品為什么適用于室內，而不適用于室外使用？

2023/7/311383.建筑石膏及其制品為什么2023/8/2139解：

建筑石膏及其制品適用于室內裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝結硬化后具有以下的優良性質：

（1）

石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質地細膩，具有良好的裝飾性。加入顏料后，可具有各種色彩。建筑石膏在凝結硬化時產生微膨脹，故其制品的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準確、細致，裝飾性好；

（2）

硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。

2023/7/31139解：

建筑石膏及其制品適用于2023/8/2140

（3）

硬化后石膏的主要成分是二水石膏，當受到高溫作用時或遇火后會脫出21%左右的結晶水，并能在表面蒸發形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢的蔓延，具有一定的防火性。

（4）

建筑石膏制品還具有較高的熱容量和一定的吸濕性，故可調節室內的溫度和濕度，改變室內的小氣候。

在室外使用建筑石膏制品時，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗滲性差、抗凍性差,所以不適用于室外使用。

2023/7/31140（3）

硬化后石膏的主要成分2023/8/21414.水玻璃的化學組成是什么？水玻璃的模數、密度（濃度）對水玻璃的性能有什么影響？2023/7/311414.水玻璃的化學組成是什么2023/8/2142解：

通常使用的水玻璃都是Na2O·nSiO2的水溶液，即液體水玻璃。一般而言，水玻璃的模數n越大時，水玻璃的粘度越大。硬化速度越快、干縮越大，硬化后的粘結強度、抗壓強度等越高、耐水性越好、抗滲性及耐酸性越好。其主要原因是硬化時析出的硅酸凝膠ｎSiO2·mH2O較多。

水玻璃的模數n為氧化硅和氧化鈉的分子比。同一模數的水玻璃，密度越大，則其有效成分Na2O·nSiO2的含量越多，硬化時析出的硅酸凝膠也多，粘結力愈強。然而如果水玻璃的模數或密度太大，往往由于粘度過大而影響到施工質量和硬化后水玻璃的性質，故不宜過大。2023/7/31142解：

通常使用的水玻璃都是Na2O作業1.簡述氣硬性膠凝材料的特點及使用環境.2.石膏制品有哪些特點?建筑石膏可用于哪些方面?3.什么是欠火石灰和過火石灰?各有何特點?施工過程中如何防止其危害?4.何謂陳伏,石灰在使用前為什么要進行陳伏?2023/8/2143作業1.簡述氣硬性膠凝材料的特點及使用環境.20232023/8/2144第3章水泥2023/7/31144第3章水泥

1824年10月21日，英國利茲（Leeds）城的泥水匠阿斯普丁（J.Aspdin）獲得英國第5022號“波特蘭水泥”專利證書，從而一舉成為流芳百世的水泥發明人。

強生確定了水泥制造的兩個基本條件：第一是燒窯的溫度必須高到足以使燒塊含一定量玻璃體并呈墨綠色；第二是原料比例必須正確而固定，燒成物內部不能含過量石灰，水泥硬化后不能開裂。這些條件確保了“波特蘭水泥”質量，解決了阿普斯丁無法解決的質量不穩定問題。從此，現代水泥生產的基本參數已被發現。1824年，英國石匠阿斯浦丁偶然發現粘土+石灰+水——人造石（波特蘭水泥）特點：強度高、耐久性好、防水、防火。

1824年10月21日，英國利茲（Leeds）城的水泥：是一種多組分的人造礦物粉料，它與水拌和后成為塑性膠體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化，并能將砂石等材料膠結成具有一定強度的整體。（水泥是水硬性膠凝材料。）水泥

硅酸鹽水泥鋁酸鹽水泥系列硫鋁酸鹽水泥鐵鋁酸鹽水泥硅酸鹽水泥系列——是以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和適量石膏，經共同磨細而成。我是建筑業的糧食！水泥：是一種多組分的人造礦物粉料，它與水拌和后成為塑性膠體，

硅酸鹽水泥（0~5%）普通水泥（6%~15%）礦渣水泥（20～70%）火山灰水泥（20～50%）粉煤灰水泥（20～40%）復合水泥（15～50%）專用水泥——專門用于某些工程的水泥,如道路水泥、中低熱水泥、砌筑水泥等。特性水泥——某種性能較突出的水泥，如快硬硅酸鹽水泥、高鋁水泥、彩色水泥、膨脹水泥等。水泥系列通用水泥下述百分含量為混合材料的摻量

按水泥的用途分類

在土木建筑工程中大量使用的水泥

按水泥的用途分類

類別

簡稱混合材摻量（%）通用水泥

硅酸鹽水泥0～5

普通硅酸鹽水泥

普通水泥6～15

礦渣硅酸鹽水泥

礦渣水泥20～70火山灰質硅酸鹽泥

火山灰水泥20～50粉煤灰硅酸鹽水泥

粉煤灰水泥20～40

復合硅酸鹽水泥

復合水泥15～50

專用水泥

專門用于某些工程的水泥特性水泥

某種性能較突出的水泥按水泥的用途分類類別彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥彩色水泥彩色水泥彩色水泥普通水泥1.定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量的石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥[國外通稱的波特蘭水泥（Portlandcement）]。2.類型及代號硅酸鹽水泥Ⅰ型硅酸鹽水泥：不摻混合材料的，代號P·Ⅰ。

Ⅱ型硅酸鹽水泥：粉磨時摻加不超過水泥重量5%

的石灰石或粒化高爐礦渣混合材料，代號P·Ⅱ。硅酸鹽水泥的定義、類型及代號硅酸鹽水泥分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R

六個強度等級（R代表早強型水泥）第一節硅酸鹽水泥1.定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高爐礦渣、生產工藝概述硅酸鹽水泥的生產工藝可概括為三個階段：生料制備：以石灰石、粘土和鐵礦粉為主要原料（有時需加入校正原料），將其按一定比例配合、磨細，制得具有適當化學成分、質量均勻的生料。熟料煅燒：將生料在水泥窯內經1450℃高溫煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料。水泥粉磨：將熟料加適量石膏和0～5％的石灰石或粒化高爐礦渣共同磨細得到硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥的生產及主要礦物組成

生產工藝概述硅酸鹽水泥的生產及主要礦物組成1.原料

（1）石灰質原料：主要提供CaO。采用石灰巖、凝灰巖和貝殼等。（2）粘土質原料：主要SiO2、Al2O3及Fe2O3。采用粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。主要原料（3）校正原料（輔助原料）：為滿足成分要求用。如：鐵礦粉的鐵質原料補充氧化鐵的含量。砂巖的硅質原料增加二氧化硅的成分等。硅酸鹽水泥的生產1.原料主要原料（3）校正原料（輔助原料）：為滿足成分要求用兩磨一燒：制備生料（一磨）

煅燒熟料（一燒）粉磨水泥（二磨）2.生產過程石灰石粘土按比例混合—生料進窯————熟料輔助原料

煅燒磨細磨細石膏1450℃水泥成品兩磨一燒：2.生產過程石灰石煅燒磨細磨細石膏1450℃水泥成3.生料

CaO：62%~67%SiO2:20%~24%Al2O3:4%~7%Fe2O3：2.5%~6.0%

生料在窯內經歷：干燥——預熱——分解——燒成——冷卻

3.生料生料在窯內經歷：干燥——預熱——分解——燒成——冷硅質(粘土)鈣質(石灰石)1450℃調節原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“兩磨一燒”工藝流程粉磨煅燒粉磨

原料采掘原料磨細原料混合反應物＋產物＋中間產物預熱器＋回轉窯產物熟料冷卻熟料儲存硅酸鹽水泥熟料制造工藝流程硅質鈣質1450℃調節石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥土木工程材料課件(復習材料)(版)φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工藝

φ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工藝熟料煅燒工藝

五級旋風預熱器CDC窯外分解系統電收塵器熟料煅燒工藝五級旋風預熱器CDC電收塵器φ3.3×50m旋轉窯φ3.3×50m旋轉窯水泥粉磨及包裝

φ3.8×13m水泥磨水泥粉磨及包裝φ3.8×13m水泥磨水泥皮帶輸送機八嘴回轉式微機包裝機水泥皮帶輸送機八嘴回轉式微機包裝機水泥庫水泥庫組成礦物名稱分子式簡稱含量（%）硅酸鹽礦物硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S36~60硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S15~37

熔劑礦物鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A7~15鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18

次要成分游離氧化鈣CaO

游離氧化鎂MgO

含堿礦物及玻璃體

硅酸鹽水泥熟料的礦物組成1.主要成分：主要由四種礦物化學組成組成礦物名稱分子式簡稱含量（%）硅酸鹽硅酸三硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及在水泥中的相對含量組成礦物名稱分子式簡稱水泥中的含量（%）普通水泥低熱水泥早強水泥超早強水泥耐硫酸鹽水泥硅酸鹽礦物硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S5241656857硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S24341023熔劑礦物鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A96892鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF969813次要成分游離氧化鈣CaO游離氧化鎂MgO含堿礦物及玻璃體

硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及在水泥中的相對含量水泥中的含量（%2.其它成分:

游離CaO（＜=5%）

、MgO（＜=5%）及SO3（1%-2%）

，其含量過高將造成水泥安定性不良。

堿礦物及玻璃體等，其中的Na2O和K2O含量較高時，遇到活性骨料時，易產生堿——骨料反應，影響混凝土的質量。3.石膏輔助作用—主要是緩凝作用，含量：2%~5%。

硅酸鹽水泥的水化與凝結硬化（一）硅酸鹽水泥的水化水泥+水拌合可塑性具（水泥石）水化的水泥漿凝結硬化流動性水化水泥和水拌合——表面的熟料礦物立刻與水發生化學反應——各組分開始逐漸溶解——放出一定熱量——固相體積也逐漸增加。其反應式如下：2.其它成分:游離CaO（＜=5%）、MgO（＜=2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2

硅酸三鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣2(2CaO·SiO2)+4H2O=3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2

硅酸二鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O

鋁酸三鈣水化鋁酸鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O=3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O

鐵鋁酸四鈣水化鐵酸一鈣3CaO·Al2O3·6H2O+CaSO4——3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O水化鋁酸鈣石膏或3CaO·Al2O3·CaSO4·12H2O

水化硫鋁酸鈣或單硫型水化硫鋁酸鈣2(3CaO·SiO2)+6H2O=3CaO·2SiO2·3主要水化產物（在完全水化的水泥石中）：

水化硅酸鈣70%（凝膠）氫氧化鈣

20%（晶體）水化鋁酸鈣（晶體）水化硫鋁酸鈣晶體（也稱鈣礬石）7%是水泥石形成強度的最主要化合物水化反應為放熱反應，其放出的熱量稱為水化熱。其水化熱大，放熱的周期也較長，但大部分（50%以上）熱量是在3天以內。特別是在水泥漿發生凝結、硬化的初期放出。主要水化產物（在完全水化的水泥石中）：水化硅酸鈣（二）硅酸鹽水泥的凝結硬化過程分為：早、中、晚三個時期1.水化早期，初始反應期（凝膠膜的生成期）（誘導期）

20℃，3h（二）硅酸鹽水泥的凝結硬化過程3.水化后期，硬化更長時間水化反應減慢——水化產物填充由水占據的空間——晶體相互搭接——整體——水泥石——硬化硬化：漿體的強度逐漸提高并變成堅硬的石狀固體——水泥石2.水化中期，凝結

20~30h，30%的水泥已經水化——包裹膜——增厚凝結：水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過程。3.水化后期，硬化2.水化中期，凝結水泥