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1、第第1章章 工程工程(gngchng)材料材料n1.1 工程材料的分类与基本工程材料的分类与基本(jbn)性质性质n1.2 水泥水泥n1.3 混凝土混凝土n1.4 建筑砂浆建筑砂浆n1.5 砌体材料砌体材料n1.6 建筑钢材建筑钢材n1.7 防水材料防水材料第一页，共194页。1.1.1 工程材料工程材料(cilio)的分类的分类1.按化学组成分类按化学组成分类第二页，共194页。2.按使用功能分类按使用功能分类第三页，共194页。1.1.2 工程材料工程材料(cilio)的物理性质的物理性质 开口孔隙：与外界相连通的孔隙；开口孔隙：与外界相连通的孔隙；闭口孔隙：与外界隔绝的孔隙。闭口孔隙：与
2、外界隔绝的孔隙。极细孔隙：孔径极细孔隙：孔径D0.01mm；细小孔隙：孔径细小孔隙：孔径D1.0mm。第四页，共194页。1.密度密度(md)式中：式中：材料的密度，材料的密度，g/cm3；材料的质量（干燥至恒重），材料的质量（干燥至恒重），g；材料在绝对密实状态下的体积，材料在绝对密实状态下的体积，cm3。(一一)密度密度(md)、表观密度、表观密度(md)、体积密度、体积密度(md)和堆积密度和堆积密度(md)在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏密度瓶测定其绝对密实体积。粉，干燥后，用李氏密度瓶测定其
3、绝对密实体积。第五页，共194页。2.表观表观(bio un)密度（视密度）密度（视密度）式中：式中：材料的表观密度，材料的表观密度，kg/m3或或g/cm3；材料在干燥状态下的质量；材料在干燥状态下的质量；材料在包含闭口孔隙条件下的体积，材料在包含闭口孔隙条件下的体积，m3或或cm3。材料在包含闭口孔隙条件下的体积是采用(ciyng)排液置换法或水中称重法测量。材料吸水饱和状态时水占的体积材料吸水饱和状态时水占的体积(tj)(tj)可视为开口孔隙体积可视为开口孔隙体积(tj)(tj)第六页，共194页。3.体积体积(tj)密度（容重）密度（容重）式中：式中：材料的体积密度，材料的体积密度，k
4、g/m3或或g/cm3；材料的质量，按有关标准规定，该质量是指自然状态下材料的质量，按有关标准规定，该质量是指自然状态下 的气干质量，即将试件置于通风良好的室内存放的气干质量，即将试件置于通风良好的室内存放7 d后后 测得的质量，测得的质量，kg或或g；材料在自然状态下的体积，包括材料实体及内部孔隙材料在自然状态下的体积，包括材料实体及内部孔隙 （开口孔隙和闭口孔隙）体积，（开口孔隙和闭口孔隙）体积，m3或或cm3。对于不规则形状材料的体积对于不规则形状材料的体积(tj)，可采用封蜡排液法测得。，可采用封蜡排液法测得。第七页，共194页。4.堆积堆积(duj)密度密度 式中：式中：材料的堆积密
5、度，材料的堆积密度，kg/m3；材料的质量，材料的质量，kg；材料的堆积体积，材料的堆积体积，m3。材料的堆积体积包括材料绝对体积、材料内部所有孔隙体积和颗粒材料的堆积体积包括材料绝对体积、材料内部所有孔隙体积和颗粒间的空隙体积。间的空隙体积。第八页，共194页。表表1-1 常用建筑材料的密度常用建筑材料的密度(md)、体积密度、体积密度(md)、堆积密度、堆积密度(md)材料材料密度密度（g/cm3)体积密度体积密度（kg/m3)堆积密度堆积密度（kg/m3)碎石碎石砂砂普通砖普通砖空心砖空心砖水泥水泥普通混凝土普通混凝土木材木材钢材钢材2.602.602.502.503.101.557.8
6、51600 18001000 14002100 2600400 80078501400 17001450 16501200 1300第九页，共194页。(二二)材料材料(cilio)的孔隙率和密实度的孔隙率和密实度1.孔隙率孔隙率 材料的孔隙率是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积材料的孔隙率是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率。的百分率。密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。2.密实密实(m shi)度度第十页，共194页。1.空隙空隙(kngx)率率 材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空材料空隙率是指散粒状
7、材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率。隙体积占堆积体积的百分率。填充率是指散粒状材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积填充率是指散粒状材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率。占自然堆积状态下的体积的百分率。(三三)材料的空隙材料的空隙(kngx)率和填充率率和填充率 2.填充填充(tinchng)率率第十一页，共194页。例：某容量筒质量为例：某容量筒质量为3.4 kg，容积为，容积为10L。容量筒装满绝对干燥。容量筒装满绝对干燥石子后的总质量为石子后的总质量为18.4 kg。若向筒内注入水，待石子吸水饱和。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，再
8、注满此筒，共注入水后，再注满此筒，共注入水 4.27 kg。将上述吸水饱和的石子。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为擦干表面后称得总质量为15.2kg。求该石子的表观密度。求该石子的表观密度(md)、体积密度体积密度(md)、堆积密度、堆积密度(md)和填充率。和填充率。第十二页，共194页。(四四)材料与水有关材料与水有关(yugun)的性质的性质1.亲水性亲水性(shuxng)与憎水性与憎水性(shuxng)亲水性材料：水泥、砂、石材、砖、木材等；亲水性材料：水泥、砂、石材、砖、木材等；憎水性材料：沥青、油漆、塑料憎水性材料：沥青、油漆、塑料(slio)、防水油膏等。、防水油膏等。
9、亲水性是指材料与水接触后能被水湿润并将水吸入内部的性质亲水性是指材料与水接触后能被水湿润并将水吸入内部的性质 ；憎水性是指材料与水接触后能将水排斥在外的性质憎水性是指材料与水接触后能将水排斥在外的性质。第十三页，共194页。2材料材料(cilio)的吸水性与吸湿性的吸水性与吸湿性（1）吸水性）吸水性1）质量吸水率）质量吸水率 质量吸水率是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干质量吸水率是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数燥材料质量的百分数 。式中：式中：质量吸水率，质量吸水率，；材料在干燥状态下的质量，材料在干燥状态下的质量，g；材料在吸水饱和状态下的质量，材料在吸水饱和
10、状态下的质量，g。第十四页，共194页。2）体积吸水率）体积吸水率 体积吸水率是指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材体积吸水率是指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材料体积的百分数料体积的百分数 。式中：式中：体积吸水率，体积吸水率，；干操材料体积，干操材料体积，cm3；水的密度，水的密度，g/cm3。第十五页，共194页。（2）吸湿性）吸湿性 吸湿性指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以吸湿性指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率含水率表示。表示。含水率是指材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比。含水率是指材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比。式中：式中：材料的含水率，
11、材料的含水率，；材料在干燥状态下的质量，材料在干燥状态下的质量，g；材料含水状态下的质量，材料含水状态下的质量，g。材料的含水率受环境影响，随空气的温度和湿度的变化而变化。材料的含水率受环境影响，随空气的温度和湿度的变化而变化。当材料中的湿度与空气湿度达到平衡时的含水率称为当材料中的湿度与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率平衡含水率。第十六页，共194页。3耐水性耐水性 软化系数的范围波动在软化系数的范围波动在01之间。通常将软化系数大于等于之间。通常将软化系数大于等于0.85的材料看作是耐水材料。的材料看作是耐水材料。材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度材料的耐水性是指
12、材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。材料耐水性用也不显著降低的性质。材料耐水性用软化系数软化系数 表示。表示。式中：式中：材料在吸水饱和状态下的抗压强度，材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；材料在干燥状态下的抗压强度，材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。第十七页，共194页。4抗渗性抗渗性 抗渗性指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用抗渗性指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透渗透系数系数或或抗渗等级抗渗等级来表示。来表示。式中：式中：渗透系数，渗透系数，cm/h；透水量，透水量，cm3；试件厚度，试件厚度，cm；透水面积，透水面积，cm2；时间，时间，
13、h；H水头高度，水头高度，cm。渗透系数的物理意义是：渗透系数的物理意义是：单位时间内，在一定的水压作用下，单位时间内，在一定的水压作用下，单位厚度的材料，单位截面积上的透水量。单位厚度的材料，单位截面积上的透水量。渗透系数越小的材料表渗透系数越小的材料表示其抗渗性越好。示其抗渗性越好。第十八页，共194页。抗渗等级(dngj)是指在规定试验条件下，材料渗透时所能承受的最大水压力。如混凝土的抗渗性用抗渗等级(dngj)表示，有P2、P4、P6、P8、P10、P12等几个等级(dngj)。第十九页，共194页。5抗冻性抗冻性 抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化抗冻性是指材料在吸
14、水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质。作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质。材料的抗冻性用材料的抗冻性用抗冻等级抗冻等级来表示。如来表示。如混凝土的抗冻等级以符号混凝土的抗冻等级以符号F表示，表示，F100表示所能承受的最大冻融循环次数不少于表示所能承受的最大冻融循环次数不少于100次，试次，试件的相对动弹性模量下降至件的相对动弹性模量下降至60或质量损失不超过或质量损失不超过5。第二十页，共194页。现象：某施工队原使用现象：某施工队原使用(shyng)普通烧结粘土砖，后改为表现密度为普通烧结粘土砖，后改为表现密度为700 kg/m3
15、的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同样的方式往墙上浇水，发现原使的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同样的方式往墙上浇水，发现原使用用(shyng)的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块虽表面看来的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块虽表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。工程实例工程实例(shl)(shl)加气混凝土砌块吸水加气混凝土砌块吸水分析分析第二十一页，共194页。(五)材料(cilio)的热工性质 热容量热容量 材料的热容量是指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力材料的热容量是指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力 。材料的热容量用材
16、料的热容量用比热容比热容来表示。来表示。材料比热容的物理意义是：材料比热容的物理意义是：单位重量的材料，在温度每改变单位重量的材料，在温度每改变1 1K时所吸收或放出的热量。时所吸收或放出的热量。式中：式中：材料的热容量，材料的热容量，kJ；材料的重量，材料的重量，kg；材料受热或冷却前后的温度差，材料受热或冷却前后的温度差，K；材料的比热容，材料的比热容，kJ/（kgK）。第二十二页，共194页。2材料材料(cilio)的导热性的导热性 当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为
17、导热性。材递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为导热性。材料的导热性可用料的导热性可用导热系数导热系数来表示。来表示。式中：式中：材料的导热系数，材料的导热系数，W/（mK）；传导的热量，传导的热量，J；材料的厚度，材料的厚度，m；材料传热的面积，材料传热的面积，m2；传热时间，传热时间，s；材料两侧温度差，材料两侧温度差，K。导热系数的物理意义是：导热系数的物理意义是：厚度为厚度为1m的材料，当温度每改变的材料，当温度每改变1K时，在时，在1s时间内通过时间内通过1m2面积的热量。面积的热量。第二十三页，共194页。材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。各种材料的导材料的导热系数
18、愈小，表示其绝热性能愈好。各种材料的导热系数差别很大，工程中通常把热系数差别很大，工程中通常把 0.23 0.23 W/（mK）的材料称的材料称为绝热材料。为绝热材料。材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构（墙体、屋盖）进行热材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构（墙体、屋盖）进行热工计算要用到的重要参数，设计时应选用导热系数较小而热容量较大工计算要用到的重要参数，设计时应选用导热系数较小而热容量较大(jio d)的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性。的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性。第二十四页，共194页。表1-2 常用土木工程材料(cilio)的热工性质指标材料名称材料名称
19、导热系数导热系数 W/（mK）比热容比热容 J/（gK）钢材钢材普通混凝土普通混凝土水泥砂浆水泥砂浆粘土空心砖粘土空心砖松木松木泡沫塑料泡沫塑料58581.511.510.930.930.640.640.170.170.350.350.030.030.480.480.840.840.840.840.920.922.722.721.301.30第二十五页，共194页。加气加气(ji q)混凝土砌块与几种墙体材料导热系数比较混凝土砌块与几种墙体材料导热系数比较材料种类材料种类容重容重kg/m3导热系数导热系数W/（mK）加气混凝土砌块加气混凝土砌块烧结实心砖烧结实心砖烧结多孔砖烧结多孔砖蒸压灰砂砖
20、蒸压灰砂砖钢筋混凝土钢筋混凝土40070016001200140023000.120.180.810.430.440.641.75第二十六页，共194页。1.1.3 工程材料工程材料(cilio)的力学性质的力学性质(一一)强度强度(qingd)强度指材料抵抗外力破坏的能力，即材料达到破坏前所能承受的极限应力值。根据外力作用方式(fngsh)的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度几种。表表13 常用材料强度常用材料强度(MPa)材料材料抗压强度抗压强度抗拉强度抗拉强度抗弯强度抗弯强度花岗岩花岗岩100250581014普通粘土砖普通粘土砖5201.64.0普通混凝土普通混凝土
21、56019松木松木(顺纹顺纹)30508012060100建筑钢材建筑钢材24015002401500第二十七页，共194页。材料材料 表观密度表观密度（kg/m3）抗压强度抗压强度（MPa）比强度比强度低碳钢低碳钢 7800415 0.053 松木松木 50034.3（顺纹）（顺纹）0.069 普通混凝土普通混凝土 240029.4 0.012 表表1-4 1-4 钢材钢材(gngci)(gngci)、木材和混凝土的强、木材和混凝土的强度比较度比较 比强度，指材料强度与其体积(tj)密度之比。它是评价材料是否轻质高强的指标。材料比强度越大，越轻质高强。第二十八页，共194页。(二)弹性(tn
22、xng)和塑性 弹性弹性指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全指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的性质。这种可完全恢复的变形称为恢复原来形状的性质。这种可完全恢复的变形称为弹性变形弹性变形。式中：式中：材料所受的应力，材料所受的应力，MPa；材料在应力材料在应力 作用下产生的应变，无量纲。作用下产生的应变，无量纲。塑性塑性指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形。后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形。第二十九页，共194页。(三
23、)脆性(cuxng)和韧性 脆性脆性指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料。具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受振动作用和抵抗冲击荷载是不利的。砖、石材、陶瓷、玻璃、铸铁振动作用和抵抗冲击荷载是不利的。砖、石材、陶瓷、玻璃、铸铁等都属于脆性材料。等都属于脆性材料。韧性韧性指在冲击或振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，指在冲击或振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破
24、坏的性质。低碳钢、木材等属于韧同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。低碳钢、木材等属于韧性材料。性材料。第三十页，共194页。(四)硬度(yngd)和耐磨性 耐磨性是材料(cilio)表面抵抗磨损的能力。材料(cilio)的耐磨性用磨损率表示，即材料(cilio)受磨损后单位受磨面积损失的材料(cilio)质量。材料(cilio)的耐磨性与材料(cilio)的组成结构及强度、硬度有关。硬度是指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。金属材料硬度是指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。金属材料等的硬度常用压入法测定，如等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法布氏硬度法，是以单位压痕面积上所，是以单位
25、压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常用受的压力来表示。陶瓷等材料常用刻划法刻划法测定。一般情况下，硬度测定。一般情况下，硬度大的材料强度高、耐磨性较强，但不易加工。大的材料强度高、耐磨性较强，但不易加工。第三十一页，共194页。1.1.4 工程工程(gngchng)材料的耐久性材料的耐久性 材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各种介材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各种介材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各种介材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质质的侵蚀，能长期保持材料原有性质质的侵蚀，能长期
26、保持材料原有性质质的侵蚀，能长期保持材料原有性质(xngzh)(xngzh)的能力。的能力。的能力。的能力。n物理作用：干湿变化物理作用：干湿变化(binhu)、温度变化、温度变化(binhu)及冻融变化及冻融变化(binhu)等等n化学作用：酸、碱、盐等化学作用：酸、碱、盐等n生物作用：细菌、微生物等生物作用：细菌、微生物等第三十二页，共194页。作业作业(zuy)平衡含水率 耐水性 比强度 弹性材料的密度、表观密度、体积密度及堆积密度有何区别？3，干燥表观密度为1600 kg/m3，现将质量(zhling)为954g的该材料浸入水中，待吸水饱和后取出称得质量(zhling)为1086g。试
27、求该材料的孔隙率、质量(zhling)吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。第三十三页，共194页。1.2.1 水泥水泥(shun)的分类的分类1.按矿物组成分按矿物组成分 可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和铁铝可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和铁铝酸盐类水泥等。酸盐类水泥等。2.按用途分按用途分 通用水泥：用于一般土木建筑工程的水泥，包括通用水泥：用于一般土木建筑工程的水泥，包括硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥泥以及复合硅酸盐水泥。专用水泥
28、：专门用途的水泥，如专用水泥：专门用途的水泥，如油井水泥、低热水泥、道路水油井水泥、低热水泥、道路水泥等泥等。特性水泥：某种性能比较突出的水泥，如快硬水泥、白色水泥、特性水泥：某种性能比较突出的水泥，如快硬水泥、白色水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥等膨胀水泥、抗硫酸盐水泥等 。第三十四页，共194页。1.2.2 硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)凡由硅酸盐水泥熟料凡由硅酸盐水泥熟料(sh lio)(sh lio)、0 05 5石灰石或粒化高炉矿渣、适量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，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的
29、波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型：不掺加混合材料的称泥）。硅酸盐水泥分两种类型：不掺加混合材料的称I I型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号PIPI；在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量；在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量 5 5的石灰石或料化高炉矿渣的石灰石或料化高炉矿渣混合材料的称混合材料的称型硅酸盐水泥，代号型硅酸盐水泥，代号PP。(一一)硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)(shun)的生产与基本组成的生产与基本组成第三十五页，共194页。1.硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)的生产的生产 硅酸盐水泥的生产过程分为硅酸盐水泥的生产过程分为(fn wi)(fn wi)制备生料、煅烧熟料、粉
30、磨水制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥三个主要阶段，该生产工艺过程可概括为泥三个主要阶段，该生产工艺过程可概括为“两磨一烧两磨一烧”，如图，如图1-21-2所示。所示。石灰质原料石灰质原料粘土质原料粘土质原料铁矿粉等铁矿粉等按比例配按比例配合磨细合磨细生料生料煅烧煅烧(1450)熟料熟料水泥水泥石膏石膏图图1-2 硅酸盐水泥的生产流程硅酸盐水泥的生产流程第三十六页，共194页。2.硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)熟料矿物组成熟料矿物组成 表表1-5 1-5 硅酸盐水泥熟料主要矿物硅酸盐水泥熟料主要矿物(kungw)(kungw)及其及其含量含量矿物名称矿物名称化学成分化学成分缩写符号缩写符号含量含量
31、硅酸三钙硅酸三钙 3CaOSiO2C3S37%60%硅酸二钙硅酸二钙 2CaOSiO2 C2S15%37%铝酸三钙铝酸三钙 3CaOAl2O3 C3A7%15%铁铝酸四钙铁铝酸四钙 4CaOAl2O3Fe2O3 C4AF10%18%第三十七页，共194页。表表1-6 1-6 各种熟料矿物单独与水作用各种熟料矿物单独与水作用(zuyng)(zuyng)的性的性质质C3SC2SC3AC4AF水化速度水化速度快快慢慢最快最快较快较快28天水化热天水化热大大小小最大最大中中强度强度高高早期低，后早期低，后期高期高低低中中抗硫酸盐侵蚀性抗硫酸盐侵蚀性中中最好最好差差好好体积收缩体积收缩中中中中最大最大最
32、小最小性质性质(xngzh)矿物矿物(kungw)名称名称第三十八页，共194页。硅酸盐水泥硬化后生成的主要水化物有：硅酸盐水泥硬化后生成的主要水化物有：水化硅酸钙水化硅酸钙(3CaO2SiO23H2O)水化铁酸钙水化铁酸钙(CaOFe2O3H2O)水化铝酸钙水化铝酸钙(3CaOAl2O36H2O)水化硫铝酸钙水化硫铝酸钙(3CaOAl2O33CaSO432H2O)氢氧化钙氢氧化钙 Ca(OH)2 水化硅酸钙对水泥石的强度和其他水化硅酸钙对水泥石的强度和其他(qt)主要性质起主导作用。主要性质起主导作用。第三十九页，共194页。(二二)硅酸盐水泥的主要技术硅酸盐水泥的主要技术(jsh)要求要求
33、1.细度细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。根据国家标准细度是指水泥颗粒的粗细程度。根据国家标准(u ji bio(u ji bio zhn)zhn)（GB175-2007GB175-2007）规定，硅酸盐水泥比表面积应大于）规定，硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg(1kg300m2/kg(1kg水泥所水泥所具有的总表面积具有的总表面积)。缺点缺点(qudi(qudin):n):水泥越细水泥越细优点：优点：总表面积越大，总表面积越大，与水发生水化反应的与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。速度越快，水泥石的早期强度越高。硬化收缩越大；易受潮而降低活性；硬化收缩越大；易受潮而降低
34、活性；成本越高。成本越高。第四十页，共194页。2.凝结凝结(nngji)时间时间 水泥水泥(shun)加水拌合时起加水拌合时起开始开始(kish)失去可塑性失去可塑性完全失去可塑性完全失去可塑性初凝初凝终凝终凝 水泥凝结时间分水泥凝结时间分初凝时间初凝时间和和终凝时间终凝时间。第四十一页，共194页。水泥水泥(shun)的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。的施工。结论结论1 1：水泥的：水泥的初凝时间初凝时间(shjin)(shjin)不能不能过短，否则在施过短，否则在施工前即已失去流工前即已失去流动性和可塑性而动性和可塑性而无
35、法施工。无法施工。结论结论(jiln)2(jiln)2：水泥的终凝时间不水泥的终凝时间不能过长，否则将延能过长，否则将延长施工进度和模板长施工进度和模板周转期。周转期。硅酸盐水泥初凝时间不得早于硅酸盐水泥初凝时间不得早于45 min，终凝时间不得迟于，终凝时间不得迟于6.5 h。凡凡凝结时间不符合规定的水泥，为不合格品。凝结时间不符合规定的水泥，为不合格品。第四十二页，共194页。3.体积体积(tj)安定性安定性 体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀(jnyn)(jnyn)程程度，又称水泥安定性。度，又称水泥安定性。安定性不良的水
36、泥硬化后体积发生不均匀膨胀安定性不良的水泥硬化后体积发生不均匀膨胀(png zhng)，导致水泥石开裂、翘曲等现象。，导致水泥石开裂、翘曲等现象。注意：安定性不良的注意：安定性不良的水泥为不合格品。水泥为不合格品。国家标准规定国家标准规定，硅酸盐水泥，硅酸盐水泥熟料中游离氧化钙含量用沸煮法熟料中游离氧化钙含量用沸煮法检验必须合格，游离氧化镁的含检验必须合格，游离氧化镁的含量一般不得超过量一般不得超过5%，三氧化硫，三氧化硫的含量不得超过的含量不得超过3.5%。第四十三页，共194页。4.强度强度(qingd)水泥强度等级是按规定龄期水泥胶砂的抗压强度水泥强度等级是按规定龄期水泥胶砂的抗压强度(
37、kn y qin d)(kn y qin d)和抗折强度来划分，水泥胶砂的抗压强度和抗折强度来划分，水泥胶砂的抗压强度(kn y qin d)(kn y qin d)和抗折强度和抗折强度是指按水泥：标准砂（质量比）是指按水泥：标准砂（质量比）=1=1：3 3，水灰比，以规定方法制成尺寸为，水灰比，以规定方法制成尺寸为4040160mm4040160mm胶砂试件，在标准温度胶砂试件，在标准温度201201的水中养护，测定的水中养护，测定3 3天、天、2828天的试件抗压强度天的试件抗压强度(kn y qin d)(kn y qin d)和抗折强度。和抗折强度。第四十四页，共194页。表表1-7
38、硅酸盐水泥硅酸盐水泥(shun)的强度要的强度要求求强度等级强度等级抗压强度抗压强度(MPa)抗折强度抗折强度(MPa)3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0第四十五页，共194页。(三三)硅酸盐水泥石的腐蚀硅酸盐水泥石的腐蚀(fsh)与防止与防止 1.1.硅酸盐水泥石的腐蚀硅酸盐水泥石的腐蚀(fsh)(fsh)(1)软水腐蚀软水腐蚀 软水侵蚀软水侵蚀(qnsh)又称溶出性侵蚀又称溶出性侵蚀(
39、qnsh)，它是指水泥石长期，它是指水泥石长期与雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等含少量碳酸氢盐的软水相接触，与雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等含少量碳酸氢盐的软水相接触，使水泥石中氢氧化钙不断溶解流失，从而使水泥石的结构受到破坏。使水泥石中氢氧化钙不断溶解流失，从而使水泥石的结构受到破坏。(2)硫酸盐腐蚀硫酸盐腐蚀 含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，长期与水泥含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，长期与水泥石接触时，其中的硫酸盐会与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成石接触时，其中的硫酸盐会与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成二水硫酸钙（二水硫酸钙（CaSO42H2O）。二水硫酸钙与
40、水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙二水硫酸钙与水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）：（钙矾石）：3CaOAl2O36H2O+3（CaSO42H2O）+19H2O =3CaOAl2O33CaSO43lH2O 第四十六页，共194页。(3)镁盐腐蚀镁盐腐蚀 在海水及地下水中，常含有大量的镁盐，主要在海水及地下水中，常含有大量的镁盐，主要(zhyo)是硫酸镁和氯化镁。是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应：它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应：MgSO4+Ca(OH)2+H2O=CaSO42H2O+Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+M
41、g(OH)2(4)一般酸性腐蚀一般酸性腐蚀 无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸(c sun)等对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。例如，盐酸与水泥石中等对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。例如，盐酸与水泥石中的氢氧化钙作用生成氯化钙，反应产物易溶于水，导致水泥石破坏。的氢氧化钙作用生成氯化钙，反应产物易溶于水，导致水泥石破坏。第四十七页，共194页。(5)强碱腐蚀强碱腐蚀 碱类溶液在浓度不大时，一般对水泥石是无害的。但铝酸盐含量较高的碱类溶液在浓度不大时，一般对水泥石是无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如氢氧化钠）作用硅酸盐
42、水泥遇到强碱（如氢氧化钠）作用(zuyng)后也会发生腐蚀。氢氧后也会发生腐蚀。氢氧化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐反应，会生成易溶的铝酸钠：化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐反应，会生成易溶的铝酸钠：3CaOAl2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2第四十八页，共194页。2.腐蚀腐蚀(fsh)的防止的防止(1)根据侵蚀环境特点，合理选用适当品种根据侵蚀环境特点，合理选用适当品种(pnzhng)的水泥。的水泥。(2)尽量提高水泥石的密实度，减少腐蚀水的渗透尽量提高水泥石的密实度，减少腐蚀水的渗透(shntu)作用作用。(3)必要时可在混凝土表面设置防护层。必要时可在混凝土表面设
43、置防护层。第四十九页，共194页。1.2.3 掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥(shun)1.活性混合材料活性混合材料 活性混合材料也称为水硬性混合材料，它是具有活性混合材料也称为水硬性混合材料，它是具有(jyu)火山灰性或潜火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料，包括粒化高炉矿渣、在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料，包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰。火山灰质混合料、粉煤灰。(一一)水泥水泥(shun)(shun)混合材料混合材料2.非非活性混合材料活性混合材料 非活性混合材料是不具备上述活性材料性能或只具有微弱活性的材非活性混合材料是不具备
44、上述活性材料性能或只具有微弱活性的材料，如石英砂、石灰石粉等，另外，不符合技术要求的粒化高炉矿渣、料，如石英砂、石灰石粉等，另外，不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰，也可作为火山灰质混合料、粉煤灰，也可作为非非活性混合材料应用。活性混合材料应用。第五十页，共194页。(二二)几种几种(j zhn)(j zhn)通用水泥的组成与技术要求通用水泥的组成与技术要求 1.普通普通(ptng)硅酸盐水泥硅酸盐水泥(1)组成组成 凡由硅酸盐水泥熟料，凡由硅酸盐水泥熟料，520混合材料，适量石膏磨细制成的水混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号
45、硬性凝胶材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号PO。掺活性混合材料时，最大掺量不得掺活性混合材料时，最大掺量不得(bu de)超过超过20，其中允许用不，其中允许用不超过水泥质量超过水泥质量5的窑灰或不超过水泥质量的窑灰或不超过水泥质量8的非活性混合材料来代替。的非活性混合材料来代替。(2)技术要求技术要求 细度要求细度要求比表面积应大于比表面积应大于300m2/kg；初凝不得早于；初凝不得早于45 min，终凝不，终凝不得迟于得迟于10 h；强度等级按；强度等级按3d天天28d龄期的抗压强度和抗折强度龄期的抗压强度和抗折强度共分共分42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等
46、级。四个强度等级。第五十一页，共194页。2.矿渣矿渣(kun zh)水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥(1)组成组成(z chn)1）矿渣水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号(diho)PS。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为 2070。2）火山灰水泥火山灰水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制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），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），代号代
47、号PP。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为2040。第五十二页，共194页。3)粉煤灰水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏(shgo)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。4）复合硅酸盐水泥）复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号水泥），代号
48、PC。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于于20，但不超过，但不超过50。允许。允许(ynx)用不超过用不超过8的窑灰代替部分的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。混合材料，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。第五十三页，共194页。技术技术(jsh)(jsh)要求要求1）细度）细度 细度用筛分法检测，细度用筛分法检测，80m方孔筛筛余量不得超过方孔筛筛余量不得超过10.0或或45m方方孔筛筛余量不得超过孔筛筛余量不得超过30.0。2）凝结）凝结(nngji)时间时间 初凝不得早于初凝不得早于45 min
49、，终凝不得迟于，终凝不得迟于10 h。3）强度）强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度共分六个强度等级。水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度共分六个强度等级。第五十四页，共194页。(三)几种通用(tngyng)水泥的性能特点及应用名名称称硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥火山灰水泥火山灰水泥粉煤灰水泥粉煤灰水泥特特性性早期强度高；早期强度高；水化热较大；水化热较大；抗冻性较好；抗冻性较好；耐蚀性差；干耐蚀性差；干缩较小。缩较小。与硅酸盐与硅酸盐水泥类同。水泥类同。早期强度较低，早期强度较低，后期强度增长后期强度增长较快；水化热较快；水化热较低；较低；耐热性耐
50、热性好；好；耐腐蚀性耐腐蚀性较强；抗冻性较强；抗冻性差；干缩性较差；干缩性较大；泌水较多。大；泌水较多。早期强度较低，早期强度较低，后期强度增长后期强度增长较快；水化热较快；水化热较低；耐腐蚀较低；耐腐蚀性较强；性较强；抗渗抗渗性好；性好；抗冻性抗冻性差；干缩性大。差；干缩性大。早期强度较低，早期强度较低，后期强度增长后期强度增长较快；水化热较快；水化热较低；耐腐蚀较低；耐腐蚀性较强；性较强；干缩干缩性较小；性较小；抗裂抗裂性较高；抗冻性较高；抗冻性差。性差。第五十五页，共194页。名名称称硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥火山灰水泥火山灰水泥粉煤灰水泥粉煤灰水泥适适用用范范