建筑材料全书课件完整版ppt全套教学教程最全电子教案电子讲义（最新）.ppt

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1、第一章 绪 论,主要内容,1.1 建筑材料的定义和分类 1.2 建筑材料在建筑工程中的地位 1.3 建筑材料的发展概况 1.4 建筑材料的标准化 1.5 材料检测的有关规定 1.6 课程的内容、任务和学习方法,1.1 建筑材料的定义和分类,1.1.1 建筑材料的定义,从广义上讲，建筑材料是建筑工程中所有材料的总称。建筑材料不仅包括构成建筑物的材料，还包括在建筑施工过程中应用和消耗的材料，其中构成建筑物的材料，如地面、墙面、屋面使用的混凝土、水泥、砂浆、砖、钢筋、玻璃等；在建筑施工过程中应用和消耗的材料，如安全防护网、模板、脚手架、板桩等。 通常情况下，建筑材料是指构成建筑物的材料，即狭义的建筑

2、材料。,1.1.2 建筑材料的分类,按化学成分分类 按使用功能分类,1）按化学成分分类,2）按使用功能分类,1.2 建筑材料在建筑工程中的地位,建筑材料和建筑设计、建筑结构、建筑经济及建筑施工等一样，是建筑工程学科的一部分，而且是极为重要的部分，因为建筑材料是建筑工程的物质基础。 从事建筑工程的技术人员都必须了解和掌握建筑材料有关技术知识，而且应使所用的材料都能最大限度地发挥其效能，并合理、经济地满足建筑工程上的各种要求。,1.3 建筑材料的发展概况,各种新型建材主要有新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料、装饰装修材料等。,1.4 建筑材料的标准化,我国标准可分为：国家标准、行业标准、地方

3、标准和企业标准四个级别。 国家标准和行业标准：为全国通用标准，是国家指令性技术文件，各级生产、设计、施工等部门必须严格遵照执行。 地方标准或企业标准：所规定的技术要求应高于国家标准。,标准按约束力分为：强制性标准和推荐性标准。 对于强制性标准，任何技术或产品不得低于其规定的要求； 对于推荐性标准，表示也可以执行其他标准要求。,各级标准的表示方法：由标准名称、标准代号、发布顺序号和标准批准年号组成。,各级标准的相应代号,各个国家均有自己的国家标准，例如“ANSI”代表美国国家标准、“JIS”代表日本国家标准、“BS”代表英国标准、“DIN”代表德国标准、“NF”代表法国标准等。另外，在世界范围内

4、统一执行的标准称国际标准ISO、国际电工委员会IEC、欧洲标准委员会CEN、拉丁美洲的泛美标准化委员会COPANT。,1.5 材料检测的有关规定,在建筑施工过程中，影响建筑工程质量的因素主要包括材料、机械、人、施工方法和环境条件五个方面。为保证工程质量，必须对施工的各工序质量从上述五个方面进行有效控制。 因此，要实现上述目标，就必须做好检测工作，其中材料性能的检测是关键环节之一。所以建筑工程所用材料、制品的检测应满足相应的技术规范要求。,1.6 课程的内容、任务和学习方法,1.6.1 课程的内容、任务 本课程主要讲述常用建筑材料的品种、规格、技术性质、质量标准、试验检测方法、储运保管和工程应用

5、等基本内容。重点要求掌握材料的技术性质与合理应用，并具备对常用建筑材料的主要技术指标进行检测的能力。 本课程是一门实践性比较强的专业基础课，要求通过课程的学习，在实际工作中能够正确选择、管理建筑材料，并能正确使用建筑材料。同时也为学习相关的后续专业课程奠定基础。,1.6.2 课程的学习方法,抓住重点 对比学习法 理论与实际相结合,第2章 建筑材料的基本性质,本 章 内 容,2.1 材料的物理性质 2.2 材料的力学性质 2.3 材料的耐久性,2.1 材料的物理性质,2.1.1 材料与质量有关的性质,1-1 散粒材料堆积体积组成示意图 1. 颗粒的固体物质； 2. 颗粒的闭口孔隙； 3. 颗粒间

6、的空隙； 4. 颗粒的开口孔隙。,1. 密度（比重）,材料在绝对密实状态下（不包括孔隙在内）单位体积的质量，称为材料的密度。其计算式如下： 式中 材料的密度(g/cm3) m 材料的质量(干燥至恒重)(g) V 材料的绝对密实体积(cm3) 密度的单位在SI制中为kg/m3，我国建设工程中一般用g/cm3，偶尔用kg/ L，忽略不写时，隐含的单位为g/cm3，如水的密度为1，水泥密度为3.1。,多孔材料的密度测定，关键是测出绝对密实体积。 在常用的土木工程材料中，除钢、玻璃、沥青等可近似认为不含孔隙外，绝大多数含有孔隙。测定含孔材料绝对密实体积的简单方法是将该材料磨成细粉，干燥后用李氏瓶测得的

7、粉末体积即为绝对密实体积。,先在瓶中装入一定体积的水V1,加入粉末材料，读出体积V2,多孔材料的密度测定,2. 表观密度,材料在自然状态下（包含内部闭口孔隙）单位体积的质量，称为材料的表观密度。其计算式如下： 式中 材料的表观密度(kg/m3) m 材料的质量(kg) V 材料在自然状态下(含闭孔，不含开孔) 的体积(m3),3. 体积密度,材料在自然状态下（包含内部闭口孔隙和开口孔）单位体积的质量，称为材料的表观密度。其计算式如下： 式中 0材料的表观密度(kg/m3) m 材料的质量(kg) V0 材料在自然状态下的体积(含闭孔和开 孔)(m3),4. 堆积密度（松散容重）,散粒状材料在规

8、定装填条件下（包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体积和颗粒之间空隙的体积）单位体积的质量，其计算式如下： 式中 0散粒材料的堆积密度(kg/m3) m 材料的质量(kg) V0 散粒材料的堆积体积(m3),砂堆积密度的测定,将容量筒内材料刮平，容量筒的容积即为材料堆积体积,表1-1 常用土木工程材料的密度、体积密度、堆积密度和孔隙率,练 习 题,1. 某工地有砂50吨，堆积密度为1 450kg/m3 ；石子100吨，堆积密度为1 500kg/m3。若平均堆积高度为1.2m，则砂石各需要多大面积存放？,2.1.2 材料与体积有关的物理性质,1. 密实度 材料体积内被固体物质所充实的程度。计算式如下

9、： 式中 D密实度（%） 0表观密度（ kg/m3 ） 密度（ kg/m3 ） 对于绝对密实材料，因0= ，故密实度D=1或100%。对于大多数土木工程材料，因0，故密实度D1或D100%。,材料体积内孔隙体积所占的比例。 材料孔隙率的大小反映了材料的密实程度，孔隙率大，则密实度小。工程中对保温隔热材料和吸声材料，要求其孔隙率大，而高强度的材料，则要求孔隙率小，如图1-2。,2. 孔隙率,图1-2 材料强度与孔隙率的关系,散粒材料的空隙占总外观体积的比例。 空隙率的大小反映了散粒材料堆积时的致密程度，与颗粒的堆积状态密切相关，可以通过压实或振实的方法获得较小的空隙率，以满足不同工程的需要。,3

10、. 空隙率,孔隙率与空隙率的区别,练 习 题,2. 某工程每天浇筑50m3混凝土，每m3混凝土用卵石1270kg。 卵石表观密度为2.7g/cm3，空隙率为41%，载质量4T汽车运输其有效容积为2 m3。问每天需运卵石多少车次？,2.1.3 材料与水有关的性能,一、亲水性与憎水性 当水与材料表面相接触时，不同的材料被水所润湿的情况各不相同，这种现象是由于材料与水和空气三相接触时的表面能不同而产生的(如图1-3所示)。,（a）亲水性材料 (b) 憎水性材料 图1-3 材料的润湿角,为润湿角,二、吸水性与吸湿性,1. 吸水性 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性用吸水率表示。吸水率有质

11、量吸水率和体积吸水率两种。,质量吸水率：,式中 材料的质量吸水率(%) m1材料在吸水饱和状态下的质量(g) m材料在干燥状态下的质量(g),即材料吸入水的质量占材料干燥质量的百分率。,体积吸水率：,式中 V材料的体积吸水率(%) V0材料在自然状态下的体积(cm3) W水的密度(g/cm3),即材料吸水达到饱和时，吸入水的体积占材料自然状态下体积的百分率。,2. 吸湿性,材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。含水率计算式如下： 式中 含 材料的含水率(%) m湿 材料吸湿后的质量(g) m干 材料在干燥状态下的质量(g) 材料的吸湿性是可逆的。当较干燥材料处于较

12、潮湿空气中时，会从空气中吸收水分；当较潮湿材料处于较干燥空气中时，材料就会向空气中放出水分。,吸水率与含水率的区别,练习题：,3. 施工现场有一堆石子，质量为206kg，已知其含水率为3，则其干燥质量是多少？ 4.收到含水率5%的砂子500t，实为干砂多少吨？若需干砂500t，应进含水率5%的砂子多少吨？,三、耐水性,材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称耐水性。材料的耐水性用软化系数来衡量，其计算式如下： 式中 k软 材料的软化系数，取值介于01之间 f1 材料在吸水饱和状态下的抗压强度(MPa) f 0 材料在干燥状态下的抗压强度(MPa),软化系数越小，说明材料吸水饱和后的

13、强度降低越多，其耐水性越差。 对经常处于水中或受潮严重的重要结构物（如地下构筑物、基础、水工结构）的材料，0.85。 受潮较轻的或次要结构物的材料，0.75。,5. 某砖进行抗压试验，浸水饱和后的平均破坏荷载为127kN，干燥状态的平均破坏荷载为215kN。若试件的受压面积相同，问：此砖用在建筑物常与水接触部位是否可行？为什么？ 6. 某岩石在气干、绝干、吸水饱和情况下测得的抗压强度分别为172MPa、178MPa、168MPa。求该岩石的软化系数，并指出该岩石可否用于水下工程。,练习题：,四、抗渗性（permeability）,1. 渗透系数 材料抵抗压力水或其他液体渗透的能力称为抗渗性。用

14、渗透系数表示： 式中 K材料的渗透系数(cm/h) Q渗水量(ml) d材料试件的厚度(cm) A材料垂直于渗水方向的渗水面积(cm2) t渗水时间(s) H材料两侧的水头高度(cm),2. 抗渗等级 材料的抗渗性也可用抗渗等级表示。抗渗等级常用“Pn”表示，其中n表示材料所能承受的最大水压力MPa数的10倍值。如P6表示材料最大能承受0.6MPa的水压力而不渗水。 3. 影响材料抗渗性的因素 材料亲水性和憎水性 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性材料 材料的密实度 密实度高的材料其抗渗性也较高； 材料的孔隙特征 具有开口的材料其抗渗性较差。,如何提高材料的抗渗性 ？,五、抗冻性,材料在饱水状态

15、下，能经受多次冻融循环而不破坏，强度也不显著降低的性质称为抗冻性。 材料被冻坏的原因： 当温度下降到负温时，材料内的水分会由表及里地冻结，内部水分不能外溢，水结冰后体积膨胀约9%，产生强大的冻胀压力，使材料内毛细管壁胀裂，造成材料局部破坏，随着温度交替变化，冻结与融化循环反复，冰冻的破坏作用逐渐加剧，最终导致材料破坏。,抗冻等级： 材料的抗冻性用抗冻等级表示。 “抗冻等级”是材料在吸水饱和状态下，经冻融循环作用，强度损失和质量损失均不超过规定值时，所能承受的最大冻融循环次数。 常用“Fn”表示，其中 n 表示材料能承受的最大冻融循环次数，如 F 100 表示材料在一定试验条件下能承受100次冻

16、融循环。,如何为1次循环 ？,影响材料抗冻性的因素： 孔隙率及孔隙特征 强 度,2.1.4 材料与热有关的性质,一、导热性 指材料传导热量的能力。导热性可用导热系数来表示，其物理意义是厚度为1m的材料，当其相对表面的温度差为1K时，1s时间内通过1m2面积的热量。导热系数的计算式如下： 材料的导热系数越小，其热传导能力越差，绝热性能越好。工程上把 0.175W/(mK)的材料称为绝热材料。常用材料的热工性质指标见表1-2。,表1-2 常用材料的热工性质指标,二、热容量,热容量是材料加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质。其大小用比热容C（比热）表示，含义是指单位质量的材料温度升高1K（或降低1K

17、）时所吸收或放出的热量。其表达式为：,2.2 材料的力学性质,一、材料的受力状态,2.2.1 材料的强度、强度等级和比强度,二、材料的强度,1.强 度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料的强度。 根据材料的受力状态，材料的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯(折)强度和抗剪强度。 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算式如下： 式中 f材料的抗压、抗拉、抗剪强度(MPa) F材料承受的最大荷载() A材料的受力面积(mm2),练习题：,7. 一标准混凝土试体，尺寸150mm150mm150mm，测得其28天抗压破坏荷载为531kN，试计算其强度。,抗弯(折)强度在图1-4(c)受力状态时的计算式

18、如下： 式中 fm 材料的抗弯（折）强度(MPa) F材料承受的最大荷载（） L 两支点间的距离（mm） b 材料受力截面的宽度(mm) h 材料受力截面的高度(mm),脆性材料：如混凝土、砂浆、砖和石等，主要用于承受压力，其强度等级用抗压强度来划分。 韧性材料：如建筑钢材，主要用于承受拉力，其强度等级就用抗拉强度来划分。,2.比强度,比强度：指单位体积质量材料所具有的强度，即材料的强度与其表观密度的比值(f/0)。 比强度是衡量材料轻质高强特性的技术指标。 轻质高强性能已经成为材料发展的一个重要方向，如陶粒混凝土、碳纤维等。,陶 粒,安全帽,碳纤维,常用材料的比强度值,2.2.2 弹性与塑性

19、,材料在外力作用下产生变形，当外力取消后变形即可消失并能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。材料的这种可恢复的变形称为弹性变形。 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后不能恢复变形的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形，塑性变形为不可逆变形。,实际上纯弹性变形的材料是没有的，通常一些材料在受力不大时表现为弹性变形，当外力超过一定值时则呈现塑性变形，如低碳钢就是典型的这种材料。 另外许多材料在受力时，弹性变形和塑性变形同时产生，这种材料当外力取消后，弹性变形即可恢复，而塑性变形不能消失，混凝土就是这类材料的代表。,材料弹性变形和塑性变形曲线,2.2.3 脆性和韧性,）脆性 脆性是材料在荷载

20、作用下，在破坏前没有明显预兆（即塑性变形），表现为突发性破坏的性质。无机非金属材料（如砖、混凝土、石材、陶瓷和玻璃等）多属于脆性材料，其抗压强度比抗拉强度高出 倍。 ）韧性 韧性是材料在冲击、振动荷载作用下，能承受很大的变形而不发生突发性破坏的性质，又称为冲击韧性。其抗拉强度接近或高于抗压强度，如木材、钢材、沥青、橡胶与塑料等属于韧性材料。 在建筑工程中，对于要承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，都要考虑材料的韧性。,2.3 材料的耐久性,定义：耐久性是指材料长期抵抗各种内外破坏因素的作用，保持其原有性质的能力。 由于环境作用因素复杂，耐久性也难以用一个参数来衡量

21、。工程上通常用材料抵抗使用环境中主要影响因素的能力来评价耐久性，如抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质。,耐久性的影响因素：,）内部因素（组成、结构、性质） 当材料的组成成分易溶于水或其他液体或与其他物质发生化学反应时，则材料的耐水性、耐化学腐蚀性差。 无机非金属脆性材料在温度剧变时易产生开裂，即耐急冷、急热性差。 有机材料如沥青、塑料抗老化性差。,）外部因素,化学作用：包括各种酸、碱、盐及其水溶液、各种腐蚀性气体，对材料具有化学腐蚀作用和氧化作用。 物理作用：包括光、热、电、温度差、干湿变化、冻融循环、溶解等，可使材料内部产生裂纹或孔隙率增加等。 机械作用：包括冲击、疲劳荷载，各种气体、液体

22、及固体引起的磨损等。 生物作用：包括菌类、昆虫等，可使材料产生腐朽、虫蛀等。,提高耐久性的措施：,提高材料的密实度 对材料进行憎水或防腐处理 在材料表面设置保护层 其他,习 题,一、名词解释,1.材料空隙率： 是指散粒状材料在堆积状态下，颗粒固体物质间空隙体积(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率。 2.堆积密度： 是指粉状或粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。 3.材料的强度： 是指材料在外界荷载的作用下抵抗破坏的能力。 4.材料的耐久性： 是指材料在周围各种因素的作用下，经久不变质、不破坏，长期地保持其工作性能的性质。,二、填空题,1材料的吸湿性是指材料在（ ）的性质。 2材料的抗冻性以

23、材料在吸水饱和状态下所能抵抗的（ ）来表示。 3水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为（ ）。 4材料地表观密度是指材料在（ ）状态下单位体积的质量。,空气中吸收水分,冻融循环次数,亲水性,自然,三、单项选择题,1孔隙率增大，材料的_降低。 A、密度 B、体积密度 C、憎水性 D、抗冻性 2材料在水中吸收水分的性质称为_。 A、吸水性 B、吸湿性 C、耐水性 D、渗透性 3含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为_。 A、19.8g B、22g C、20g D、20.2g 4材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是_。 A、表观密度 B、堆积密度 C、密度 D、强度,B,

24、A,C,C,5、下列公式错误的是（ ）。 A 石子的密度表观密度堆积密度 B 碎石的绝干表观密度气干表观密度湿表观密度 C 砂的紧密堆积密度振实堆积密度疏松堆积密度 6、下列公式错误的是（ ）。 A 孔隙率+密实度=1 B 空隙率+填充率=1 C 开口孔隙率+闭口孔隙率=1 7、在静荷作用下，材料达到破坏前所受的应力极限值称为（ ）。 A 屈服强度 B 极限强度 C 持久强度 D 疲劳极限 8、小尺寸试件的强度试验值比大尺寸试件的（ ）。 A 高 B 相等 C 低,B,C,B,A,9、棱柱体试件的强度试验值比立方体试件的（ ）。 A 高 B 相等 C 低 10、一般而言，温度高的试件的强度试验

25、值比温度低的试件的（ ）。 A 高 B 相等 C 低 11、下列表述错误的是（ ）。 A 水体不能润湿憎水材料的表面。 B 憎水材料能将水体吸入内部的毛细管。 C 憎水材料可用作防水材料 12、材料的质量吸水率等于（ ）。 A（吸水饱和状态下质量-干燥状态下质量）/ 吸水饱和状态下质量 B（吸水饱和状态下质量-干燥状态下质量）/ 干燥状态下质量 C（自然状态下质量-干燥状态下质量）/ 自然状态下质量 D（吸水饱和状态下质量-自然状态下质量）/ 吸水饱和状态下质量,C,C,B,B,13、经常位于水中或受潮严重的重要结构，其材料的软化系数不宜小于（ ）。 A 0.70.85 B 0.80.9 C

26、0.850.9 D 0.90.95 14、温度变化导致材料被破坏，这种破坏作用属于（ ）。 A 物理作用 B 化学作用 C 生物作用 D 风化作用 15、下列（ ）材料的抗冻性较差。 A 孔隙率极小的材料 B 含有大量封闭、球形、间隙小且干燥孔隙的材料 C 软化系数小的材料 D 韧性好、变形能力大的材料,C,A,C,四、多项选择题,1下列性质属于力学性质的有_。 A、强度 B、硬度 C、弹性 D、脆性 2下列材料中，属于复合材料的是_。 A、钢筋混凝土 B、沥青混凝土 C、建筑石油沥青 D、建筑塑料,ABCD,AB,五、是非判断题,1某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特

27、征，这类材料称为塑性材料。 （ ） 2材料吸水饱和状态时，水占的体积可视为开口孔隙体积。（ ） 3在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。 （ ） 4材料的软化系数愈大，材料的耐水性愈好。 （ ） 5材料的渗透系数愈大，其抗渗性能愈好。 （ ）,错,对,错,对,错,六、问答题,生产材料时，在组成一定的情况下，可采取什么措施来提高材料的强度和耐久性？ 答：主要有以下两个措施： （1）降低材料内部的孔隙率，特别是开口孔隙率。降低材料内部裂纹的数量和长度；使材料的内部结构均质化。 （2）对多相复合材料应增加相界面间的粘结力。如对混凝土材料，应增加砂、石与水泥石间的粘结力。,第 2 章 结 束,第3章

28、 气硬性胶凝材料,主要内容,3.1 石灰 3.2 建筑石膏 3.3 水玻璃,总 述,胶凝材料 是指能通过自身的物理、化学作用，由浆体变成坚硬的固体，并能把散粒材料或块体材料胶结成为一个整体的材料。 按化学成分，可分为无机胶凝材料（水泥、石灰等）和有机胶凝材料（沥青、树脂等）。,无机胶凝材料按凝结硬化条件的不同可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持或继续发展其强度(石膏、石灰、水玻璃等)。 水硬性胶凝材料：在凝结后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持并继续发展其强度(如水泥)。,3.1 石 灰,3.1.1 石灰的原料及生产 原料：天然岩石，主要成分是碳

29、酸钙，并夹杂碳酸镁和粘土杂质（8%以内）。,生 产：石灰是以碳酸钙为主要成分的天然岩石煅烧 (9001100)而成。煅烧时岩石中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁( 称为生石灰）和二氧化碳气体, 反应式如下 ： 注 意：按生产中窑内温度和煅烧时间的控制不同分为: 正火石灰 欠火石灰 过火石灰,CaCO3 = CaO + CO2 MgCO3 = MgO +CO2,3.1.2 石灰的熟化和硬化,（一）石灰的熟化 1.概 念 生石灰加水生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化或消化。 反应如下 ： CaO + H2O = Ca(OH )2 + 64.9 kJ MgO + H2O = Mg(OH)2 +

30、64.9 kJ 氢氧化钙、氢氧化镁称为熟石灰。,2.熟化方式 淋 灰（适量的水） 一般在石灰厂进行，是将块状生石灰堆成垛，先加入石灰熟化总用水量的70%的水，熟化1-2d后将剩余30%的水加入继续熟化而成。 物质状态：粉状 化 灰（过量的水） 一般在施工现场进行，是将块状生石灰放入化灰池中，用大量水冲淋，使水面超过石灰表面熟化而成。 物质状态：膏状,3.熟化时的现象 石灰熟化过程中水化热较大。 外观体积约增加 1-2.5 倍。 4.熟化时注意事项 为了消除过火石灰的危害，须将石灰在化灰池内放置14d以上，称为“ 陈 伏 ” ；“ 陈伏” 期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化 。,（二）石灰

31、的硬化,干燥结晶硬化 随着游离水的蒸发，形成氢氧化钙的晶体析出。 碳化硬化 与空气中二氧化碳和水生成碳酸钙晶体。 注意：由于二氧化碳浓度低，且表层生成的碳酸钙结构致密，阻止二氧化碳继续深入，并影响水分蒸发，所以石灰硬化很慢。,3.1.3 石灰的特性,（1）良好的保水性 于氢氧化钙粒子极细(直径约1m)，数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。利用保水性好的特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆 。 （2）凝结硬化慢、强度低 石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以深入，内部水分又不易蒸发，因此凝结硬化缓慢。硬化后的强度也不高, 1:3 的石灰砂浆28天的抗压强度为 0.20.5 MPa。,（3）

32、 吸湿性强 生石灰在存放过程中，会吸收空气中的水分而熟化。 （4）耐水性差 硬化后的石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新溶于水，使硬化的石灰溃散。 （5）硬化后体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起毛细管显著的收缩，从而造成了体积极大的收缩。 （6）具有较强的碱性 石灰具有较强的碱性，在常温下能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结，如工程中使用的石灰稳定土。因此，石灰是建筑材料工业中重要的原材料。,石灰干燥剂,3.1.4 石灰的应用,（1） 砂浆 常用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。 （2） 粉刷 石灰膏加水拌合，可配制成石灰乳，用于粉刷墙面。

33、（3）石灰土和三合土 石灰土由石灰、粘土组成，三合土由石灰、粘土和碎料(砂、石渣、碎砖等)组成。石灰土或三合土其耐水性和强度均优于纯石灰。广泛用于建筑物的基础垫层和临时道路。,（4）硅酸盐建筑制品 石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或墙用板材等的主要原料。 （5） 碳化石灰板 在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化的方法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。,灰砂砖,粉煤灰砖,3.1.5 石灰的储存,贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。 最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。 由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所

34、以，储存和运输生石灰时，还要注意安全。 一句话：防潮、防爆、随到随用，及时进行陈伏。,3.2 建筑石膏,石膏胶凝材料及其制品是一种理想的高效节能材料，在建筑中已得到广泛应用。 石膏制品具有质量轻、抗火、隔音、绝热效果好等优点，同时生产工艺简单，资源丰富。它不仅是一种有悠久历史的胶凝材料，而且是一种有发展前途的新型建筑材料。,石膏板吊顶,石膏墙板,石膏砌块,3.2.1 石膏的生产与品种,建筑工程中使用最多的石膏是建筑石膏，其次是模型石膏，此外还有高强石膏、无水石膏和地板石膏。 生产石膏的原料主要是天然二水石膏，又称软石膏或生石膏，是含两个结晶水的硫酸钙。生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热温

35、度和方式不同，可生产出不同性质的石膏。,1）建筑石膏,建筑石膏是将天然二水石膏等原料在107 170 的温度下煅烧成熟石膏，再经磨细而成的白色粉状物，其主要成分为 型半水石膏，其反应式为：,建筑石膏呈白色粉末状，密度为2.602.75。其硬化后具有很好的绝热吸声性能和较好的防火性能；其颜色洁白，可用于室内粉刷施工，如加入颜料可制成具有各种色彩的装饰制品，如多孔石膏制品和石膏板等。但建筑石膏不宜用于室外工程和65 以上的高温工程。,2）模型石膏,模型石膏是煅烧二水石膏生成的熟石膏，其杂质含量少，比建筑石膏磨得更细。它比建筑石膏凝结快、强度高，主要用于制作模型、雕塑等。,3）高强石膏,当在压力为0

36、.13、温度为124的压蒸条件下蒸炼脱水，则生成型半水石膏，即高强石膏，其反应式为：,这种石膏硬化后具有较高的密实度和强度。高强石膏适用于强度要求高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。掺入防水剂后，其制品可用于湿度较高的环境中，也可加入有机溶液中配成黏结剂使用。,4）无水石膏,将天然二水石膏加热至400750 时，石膏将完全失去水分，成为不溶性硬石膏，将其与适量激发剂混合磨细后即为无水石膏，其反应式为：,无水石膏适宜于室内使用，主要用来制作石膏板或其他制品，也可用作室内抹灰。,5）地板石膏,如果将天然二水石膏在800 以上煅烧，使部分硫酸钙分解出氧化钙，磨细后的产品称为高温煅烧石膏，也称地板石膏。地

37、板石膏硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性较好，因此主要用于室内地面装饰。,3.2.2 建筑石膏的水化和硬化,1）建筑石膏的水化 反应式： CaSO4 1/2H2O + 2/3H2O = CaSO4 2H2O 生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。,（a）胶化 （b）结晶开始 （c ）结晶长大与交错,2）建筑石膏的硬化,随着水化反应的不断进行，自由水分被水化和蒸发而不断减少，加之生成的二水石膏微粒比半水石膏细，比表面积大，吸附更多的水，从而使石膏浆体很快失去塑性而凝结；又随着二水石膏微粒结晶长大，晶体颗粒逐渐互相搭接、交错、共生，从而产生强度，即硬化。实际上，上述水

38、化和凝结硬化过程是相互交叉而连续进行的。 建筑石膏凝结硬化过程最显著的特点为： 速度快。水化过程一般为7 12 ，整个凝结硬化过程只需2030。 体积微膨胀。建筑石膏凝结硬化过程产生约 的体积膨胀，这是其他胶凝材料所不具有的特性。,3.2.3 石膏的技术标准,建筑石膏呈洁白粉末状，密度为2.6 2.75 ，堆积密度为800 1100 。建筑石膏的技术要求主要有细度、凝结时间和强度。按2 强度的差别，分为3.0，2.0 和1.6 三个等级，根据国家标准建筑石膏（ 97762008），建筑石膏的物理力学性能见表3.1。,3.2.4 建筑石膏的特性与应用,1.凝结硬化快 石膏加水拌和后，在610 m

39、in便开始失去可塑性,终凝不超过30 min，一般加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂。 2.硬化后体积微膨胀 石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.51.0%)，这使石膏制品的表面光滑、细腻、形体饱满，所以适合制作建筑装饰制品 。,1）建筑石膏的特性,3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低 水化需水18.6%，石膏硬化后具有很大孔隙率（约5060%)，因而强度低(7d为812 Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。但具有轻质、保温隔热、吸声、吸湿的特点。同样体积的石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。美国108层的摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相当于我国2030层的楼房。石膏建材由于自

40、身轻、厚度小，同时大大降低了高层建筑的地基施工费用，缩短了工期，降低了造价，又增加了房屋的使用面积。 4.具有良好的保温隔热和吸声性能 一般80mm厚的石膏砌块相当于240mm厚实心砖的保温隔热能力。微孔吸声能力强。,5.具有一定的调节温度、湿度性能 具有呼吸功能，房间内过量湿气可很快吸收：当气候变化湿度减小能再次放出湿气，而不影响墙体牢固程度：也即具有调节室内大气湿度功能，可调节室内小气候。墙面在空气湿度较高时也无冷凝水。 6.防火性能优良 遇火时，二水石膏的结晶水蒸发，吸收热量，水蒸气在表面形成水蒸汽膜，还能起到阻火的作用。 如墙厚80mm的石膏砌块墙体，火灾时每平方米要蒸发出约15kg水

41、份，墙体才能进一步升温。一般1kg的结晶水全部挥发需要126KJ左右的热量。40的办公室相当于要蒸发1t左右的水，将消耗掉大量的热量。石膏与混凝土相比，其耐火性能要高5倍。极限抗火时间520min。,7.耐水性差 硬化后的二水硫酸钙微溶于水，吸水饱和后粘结力大大降低，强度明显下降，长期浸水会引起溃散破坏。 8.具有良好的装饰性和可加工性 用石膏建材建造的房屋洁白如霜，十分美观。石膏制品，具有可锯、可刨、可钉性 。,2）建筑石膏的应用,石 膏 板 粉 刷 石 膏,（1）纸面石膏板 配制：以建筑石膏为主要原料，掺加少量外加材料，如填充料，发泡剂、缓凝剂等，加水搅拌、浇注辊压后作芯材，两面用纸作护面

42、制成。,石 膏 板,纸面石膏板做吊顶：,纸面石膏板做隔墙： 隔墙主要结构形式为中间龙骨，两面覆以石膏板，如果要求更好的隔音，在两块石膏板之间填充隔音材料。 从价格上考虑，使用纸面石膏板比使用木质板材要经济、合理。,纸面石膏板是吊顶、隔墙、隔断工程最基本的中间材料，必须经过表面装饰后才能正式使用。 石膏板的使用同木材板材的方法相同，可以通过锯、刨、钉等加工工艺，制成各种装饰作品的结构，再通过面饰乳胶漆、壁纸、陶瓷墙砖(要用防水型石膏板)做装饰，才能完成装饰工程。,（2）石膏空心条板和石膏砌块,配制：以建筑石膏为主要原料，掺加适量填充料或少量纤维材料，加水搅拌、振捣成型、抽芯、脱模、烘干而成。 该

43、板和砌块不用纸，不用胶，强度高。可用作内隔墙，安装时不需龙骨。,（3）石膏装饰板,石膏装饰板是以建筑石膏为主要原料，掺加少量纤维增强材料和胶结料，加水搅拌制成。 装饰板有平板、多孔板、花纹板、浮雕板等多种 。贴膜饰面系列将聚乙烯贴膜与石膏板复合粘贴而成；浮雕饰面系列将石膏板表面进行压花图案处理，施以面漆而成。,（4）纤维石膏板,以建筑石膏为主要原料，掺适量纤维增强材料制成，其抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可代替木材作家具。其中纤维可使用玻璃纤维或木质纤维。 我国大量生产木质纤维石膏纤维板，石膏纤维板的性能较目前国内生产的纸面石膏板好。 在施工石膏纤维板的破损 率极低。,（5）其他,此外尚有石

44、膏蜂窝板、防潮石膏板、耐火石膏板、石膏矿棉复合板等品种。,在建筑石膏中加入其他石膏（硬石膏或煅烧粘土质石膏）、各种缓凝剂（木质磺酸钙、柠檬酸、酒石酸等）及附加材料（石灰、烧粘土、氧化铁红等）可配制成像水泥一样在施工现场拌制的新型抹灰材料粉刷石膏。,粉 刷 石 膏,粉刷石膏优点：,具有表面坚硬，光滑细腻。 黏结力强，不易脱落，克服了传统的水泥砂浆经常出现的空鼓、开裂 现象。 具有呼吸功能，可调节室内空气湿度。 无毒无味。 凝结速度快，体质轻。 绿色生态建材，防火性能良好。 施工工序简便，落地灰少。 特别适用于砼顶板、加气砼墙面各种保温材料的表面抹灰。解决新材 料抹灰难。,3.3 水 玻 璃,定义

45、：俗称泡花碱，分为钾水玻璃和钠水玻璃，主要为硅酸钠 Na2O n SiO2 。 无色、淡黄色或青灰色透明的粘稠液体。,一、水玻璃的生产,水玻璃原料是石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料, 加热至13001400, 熔融, 冷却即为固态水玻璃硅酸钠，反应式如下： Na2 CO3 + n SiO2 = Na2O n SiO2 + CO2 固态水玻璃在蒸压锅内加热、溶解，即成液态水玻璃。,二、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，失水后硬化，反应式如下： Na2O n SiO2 + CO2 + m H2O = Na2CO3 + n SiO2 n H2O 因二氧化碳少，上述过程很慢，因此

46、将水玻璃加热或掺加适量促硬剂，如氟硅酸钠（ Na2SiF6 ）。同时氟硅酸钠也能提高水玻璃耐水性 。,请试分析反应速度,三、水玻璃的性质,n：即氧化钠与二氧化硅的分子比，称为水玻璃的模数。一般为2-3，常用的水玻璃模数为 2.62.8 。 水玻璃能溶解于水。 抗渗性、耐酸腐蚀性、耐热性好。 模数大，水玻璃的粘度越大，硬化速度越快、干缩越大，硬化 后的粘结强度、抗压强度等越高、耐水性越好、抗渗性及耐酸性 越好。 如果水玻璃的模数或密度太大，往往由于粘度过大而影响到施工质量和硬化后水玻璃的性质，故不宜过大。,缺 点,四、水玻璃的用途,补缝材料 水玻璃与粒状高炉矿渣粉配制的砂浆，可作补缝材料。 涂

47、料 水玻璃溶液喷涂在建筑材料表面，如天然石料、粘土砖、混凝土等，能提高材料的密实度、强度、耐水性和抗风化能力。 （这是因为水玻璃与材料中的a（OH）2 反应生成硅酸钙凝胶，填充了材料间孔隙。） 钢筋阻锈。,石膏制品不能用水玻璃溶液喷涂。,灌浆材料 水玻璃溶液与氯化钙溶液交替灌入土壤内，是加固建筑地基的一种灌浆材料。 作防水剂 与多种矾配制 耐酸、耐热制品 水玻璃是一种耐酸材料。用水玻璃与耐酸骨料等可制成耐酸砂浆及耐酸混凝土; 水玻璃耐热性良好，能长期承受高温作用而强度不降低。用其作胶凝材料，与耐热骨料等可配制成耐热砂浆及耐热混凝土。,习 题,一、填空题,1、胶凝材料按照化学成分分为 （ ） 和

48、 （ ）两类。无机胶凝材料按照硬化条件不同分为 （ ） 和 （ ）两类。 2、建筑石膏的化学成分是 （ ） ，高强石膏的化学成分为（ ），生石膏的化学成分为（ ）。 3、石灰在使用前陈伏的目的是（ ） 。 4、石灰的特性包括：硬化速度（ ）、硬化时体积 （ ） 和耐水性 （ ）等。,有机胶凝材料,无机胶凝材料,水硬性胶凝材料,气硬性胶凝材料,-CaSO4 1/2H2O,-CaSO4 1/2H2O,CaSO4 2H2O,消除过火石灰,收缩较大,差,慢,5、生石灰按照煅烧程度不同可分为（ ）、（ ）和（ ）；按照MgO含量不同分为（ ）和（ ）。 6、水玻璃的凝结硬化较慢，为了加速硬化，需要加入（ ）作为促硬剂，适宜掺量为（ ）。 7、石灰浆体的硬化过程，包含了（ ）、