《土木工程材料 第2版》 課件全套 陳德鵬 第0-11章 緒論、土木工程材料基本性質(zhì)-建筑功能材料

（緒論）教學(xué)目標(biāo)掌握：土木工程材料課程的性質(zhì)與任務(wù)熟悉：土木工程材料的分類、常見土木工程材料。了解：土木工程材料在工程建設(shè)中的地位、土木工程材料的發(fā)展趨勢(shì)、土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)重點(diǎn)土木工程材料的分類土木工程材料的發(fā)展趨勢(shì)土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及其表示方法本章主要教學(xué)內(nèi)容與要求緒論蘇州中南中心土木工程材料在工程建設(shè)中的地位土木工程材料的分類土木工程材料的發(fā)展趨勢(shì)土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)土木工程材料課程的性質(zhì)與任務(wù)是土木工程的基本載體，是工程建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)是土木工程建設(shè)的質(zhì)量基礎(chǔ)與保證，建筑師、結(jié)構(gòu)師、建造師等均需掌握土木工程材料知識(shí)是構(gòu)成工程造價(jià)的主要因素，可占土木工程總造價(jià)的50%~60%是推動(dòng)土木工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步的主要因素什么是土木工程材料？土木工程材料是人類建造活動(dòng)所用一切材料的總稱。廣義上，所有物質(zhì)均可用作土木工程材料。土木工程材料包括了迄今已發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的所有材料。土木工程材料在工程建設(shè)中的地位天然材料人類最初直接從自然界中取材作為土木工程材料土、石材、木材等。人工材料

隨著人類文明和技術(shù)的進(jìn)步，開始人工合成和制造各種土木工程材料，以滿足土木工程發(fā)展的需要。磚、瓦、陶瓷、玻璃、水泥、金屬、高分子材料、復(fù)合材料等復(fù)合材料

為了滿足土木工程結(jié)構(gòu)與功能的要求，又能節(jié)約材料、節(jié)約資源，最大限度地發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢(shì)，避免其不足，將不同組成與結(jié)構(gòu)的材料復(fù)合形成各種復(fù)合材料玻纖增強(qiáng)塑料、纖維混凝土、金屬陶瓷等。土木工程材料發(fā)展歷程云南下關(guān)天生石橋廣西桂林踏步橋架木橋土木工程材料的發(fā)展歷史瀘定橋盧溝橋萬里長(zhǎng)城天下第一關(guān)-山海關(guān)土木工程材料的發(fā)展歷史鋼桁梁橋—錢塘江橋鋼桁梁橋——武漢長(zhǎng)江大橋簡(jiǎn)支梁橋——普蘭店橋T形剛構(gòu)橋——重慶長(zhǎng)江大橋連續(xù)梁橋——六庫怒江橋連續(xù)剛構(gòu)橋——湖南沅水橋箱形拱橋——紅旗橋結(jié)合梁和鋼斜拉橋——南浦大橋土木工程材料的發(fā)展歷史金門大橋土木工程材料的發(fā)展歷史懸索橋+鋼桁梁橋KhalifaTower哈利法塔采用了混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的新結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)了前所未有的突破。-30~601m:鋼筋混凝土剪力墻體系

601~828m:鋼結(jié)構(gòu)601~760m:斜支撐鋼框架三峽大壩ThreeGorgesDam,YangtzeRiver,ChinaChinaZun528mShanghaiTower632mHong

Kong-Zhuhai-Macau

Bridge55kilometreslong古老的建筑材料天然石材天然植物：木材、茅草粘土及其制品石灰現(xiàn)代土木工程材料鋼材、混凝土鋼—混凝土復(fù)合材料磚—混凝土復(fù)合材料高分子及其復(fù)合材料土木工程材料的發(fā)展歷史TheMostWidelyUsed640

Concretes105

Cements39

BrickandClayProducts29

Asphalt13

SteelConstructionMaterialsUsedtheMostWidelyinWorld×106mt土木工程材料的分類按化學(xué)成分分類按來源分類按工程性質(zhì)分類按使用功能分類無機(jī)材料：金屬、非金屬有機(jī)材料：植物、高分子、瀝青復(fù)合材料：有機(jī)－無機(jī)金屬－非金屬天然材料：石材、粘土、植物等；人工材料：金屬、水泥、陶瓷、玻璃塑料、橡膠、纖維等建筑工程材料道路橋梁工程材料巖土工程材料結(jié)構(gòu)材料：混凝土、鋼、鋁合金等墻體材料：磚、砌塊、輕質(zhì)墻板等屋面材料：防水、保溫、隔音、裝飾本書內(nèi)容涉及的材料種類第2章無機(jī)氣硬性膠凝材料（石灰、石膏等）第3章水泥（通用硅酸鹽水泥等）第4章混凝土（普通水泥混凝土、高性能混凝土等）第5章建筑砂漿（砌筑砂漿、裝飾砂漿等）第6章瀝青與瀝青混合料（瀝青、瀝青混合料等）第7章建筑金屬材料（鋼材、鋁合金等）第8章墻體材料和屋面材料第9章土工合成材料（土工織物、土工復(fù)合材料等）第10章木材第11章建筑功能材料（防水、絕熱、隔音、防火材料等）輕質(zhì)高強(qiáng)提高強(qiáng)度、降低材料自重，可解除自重對(duì)建筑高度的限制，并提高經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)高性能化。多功能化使材料具有更多的功能，簡(jiǎn)化構(gòu)造和施工工藝，提高經(jīng)濟(jì)效益。智能化模仿生命系統(tǒng)，材料本身具有自感知、自反饋、自調(diào)節(jié)、自診斷或自修復(fù)能力的功能材料。自調(diào)光玻璃、自愈合混凝土、相變儲(chǔ)能建筑材料等都已具備智能化的特點(diǎn)，智能化建筑材料逐漸成為現(xiàn)代建筑的主要趨勢(shì)。土木工程材料發(fā)展趨勢(shì)綠色化綠色化就是使材料生產(chǎn)與使用過程中具有降低環(huán)境污染、節(jié)約資源、維護(hù)生態(tài)平衡等顯著效果綠色建筑材料將是未來節(jié)能型、環(huán)保型和健康型建筑工程實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。工業(yè)規(guī)?；?/p>

傳統(tǒng)的土木工程技術(shù)多勞動(dòng)密集型的，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，迫使土木工程建設(shè)技術(shù)朝向工業(yè)規(guī)?；Ｍ聊竟こ滩牧瞎I(yè)規(guī)?；闹饕卣骶褪遣牧仙a(chǎn)與應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化、大型化、商品化等。工業(yè)化和規(guī)?；?，將顯著促進(jìn)土木工程建設(shè)的成本低降、質(zhì)量提高和施工效率不斷提高。土木工程材料發(fā)展趨勢(shì)土木工程材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為了使材料的性能滿足土木工程的要求，必須對(duì)材料性能規(guī)定一些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是有關(guān)材料研究、生產(chǎn)、使用和管理等部門應(yīng)該共同遵循的工作依據(jù)。土木工程材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）：產(chǎn)品規(guī)格、分類和技術(shù)要求；材料性能的檢驗(yàn)方法；驗(yàn)收規(guī)則、運(yùn)輸與儲(chǔ)存要求等。ASTM—美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)BS—英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN—德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JIS—日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ISO—國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)我國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的全國(guó)性指導(dǎo)技術(shù)文件，包括強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)GB）和推薦性標(biāo)準(zhǔn)（代號(hào)GB/T）。另需注意強(qiáng)制性條文（黑體字）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為規(guī)范本行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量而制定，也是全國(guó)性的指導(dǎo)技術(shù)文件，一般由各行業(yè)協(xié)會(huì)或主管部分發(fā)布建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JG、JGJ）、建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JC）、交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JT、JTJ、JTG）等地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）地方主管部門發(fā)布的地方性技術(shù)指導(dǎo)文件，僅適用于本地區(qū)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）由企業(yè)制定發(fā)布的指導(dǎo)本企業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)文件，僅適用本企業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)要求必須高于地方、行業(yè)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)才能得到認(rèn)可我國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表示方法技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的表示方法由標(biāo)準(zhǔn)名稱、部門代號(hào)、編號(hào)和批準(zhǔn)年份四部分組成。

舉例《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO)》（GB/T17671-1999）《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）批準(zhǔn)年份實(shí)施年份工程中使用的土木工程材料除了必須滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求外，有時(shí)還必須與有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范、施工及驗(yàn)收規(guī)范或規(guī)程等的技術(shù)要求一致。課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)任務(wù)——課程性質(zhì)土木工程、工程管理、建筑學(xué)、工程造價(jià)等土建類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課土建類專業(yè)的主干課程課程內(nèi)容屬于《XXXX本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》中“專業(yè)技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)領(lǐng)域的核心知識(shí)單元和知識(shí)點(diǎn)”和“實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的核心實(shí)踐單元和知識(shí)技能點(diǎn)”

土木工程材料前期課程：基礎(chǔ)課后續(xù)課程：專業(yè)課--土建類專業(yè)專業(yè)基礎(chǔ)課程

課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)任務(wù)——課程地位理論力學(xué)材料力學(xué)工程化學(xué)大學(xué)物理房屋建筑學(xué)土木工程施工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理工程造價(jià)材料性能正確評(píng)價(jià)及合理選用掌握表征材料基本性質(zhì)的參數(shù)綜合能力專業(yè)技能專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)理論掌握材料性能試驗(yàn)方法掌握材料的技術(shù)性能課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)任務(wù)——課程任務(wù)獨(dú)立完成材料試驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析處理能對(duì)土木工程合格與否做出正確判定能夠根據(jù)工程需要選擇合適的建筑材料掌握主要土木工程材料的組成、性質(zhì)和用途熟悉材料檢測(cè)和質(zhì)量控制方法了解有關(guān)材料的制備、材料結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系遵守紀(jì)律，積極參與、按時(shí)完成團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神，配合小組完成項(xiàng)目任務(wù)具有誠(chéng)實(shí)守信，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度素質(zhì)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)培養(yǎng)目標(biāo)課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)任務(wù)——教學(xué)目標(biāo)課程性質(zhì)與學(xué)習(xí)任務(wù)——教學(xué)內(nèi)容本課程內(nèi)容涉及土木工程材料的基本性質(zhì)、天然石材、無機(jī)氣硬性膠凝材料、水泥、水泥混凝土、建筑砂漿、建筑金屬材料、木材、瀝青及瀝青混合料、土工合成材料、建筑功能材料、墻體和屋面材料等對(duì)于教學(xué)（應(yīng)用）型大學(xué)和部分教學(xué)研究型大學(xué)，教學(xué)重點(diǎn)在于材料技術(shù)性質(zhì)及其選用，建議按照教學(xué)內(nèi)容的“4+X”模式進(jìn)行講授，能夠滿足多專業(yè)的教學(xué)需要“4+X”模式中，“4”為各專業(yè)都需要掌握的4方面主要內(nèi)容，即“材料基本性質(zhì)”、“水泥”、“混凝土”、“建筑鋼材”；“X”為可變化因素，可根據(jù)具體專業(yè)合理選擇內(nèi)容作為重點(diǎn)講授內(nèi)容：土木工程專業(yè)建筑工程方向”應(yīng)增加選擇砌體材料、砂漿作為重點(diǎn)內(nèi)容（X＝2）；“道路橋梁方向”則應(yīng)增加土工材料、瀝青及瀝青混合料作為重點(diǎn)內(nèi)容（X＝2）工程管理專業(yè)，其Ｘ可取為3，即應(yīng)包括防水材料、建筑裝飾材料和建筑功能材料等內(nèi)容，且重在材料性能測(cè)試方法、性能評(píng)價(jià)、檢驗(yàn)批質(zhì)量控制等內(nèi)容建筑學(xué)專業(yè)，X可取為2，分別代表將裝飾材料及功能材料（主要是保溫、隔聲等）作為重點(diǎn)內(nèi)容其他專業(yè)該課程的教學(xué)，可根據(jù)需要選擇合適的內(nèi)容進(jìn)行講授或?qū)W習(xí)本章知識(shí)歸納（I）通常把土木工程建設(shè)中所使用的各種材料及其制品統(tǒng)稱為土木工程材料，它既是土木工程建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是土木工程技術(shù)性質(zhì)與功能的基本載體，從而成為工程建設(shè)的質(zhì)量基礎(chǔ)與保證。土木工程材料種類繁多，用量巨大，合理選擇和使用土木工程材料，關(guān)系工程建設(shè)的安全、實(shí)用、美觀和耐久性。合格的土木工程技術(shù)人員必須熟練掌握土木工程材料的有關(guān)知識(shí)。狹義范疇的土木工程材料是指直接構(gòu)成土木工程實(shí)體的材料，按照根據(jù)材料的化學(xué)成分和物質(zhì)組成可分為無機(jī)材料、有機(jī)材料和復(fù)合材料三大類。本章知識(shí)歸納（II）隨著社會(huì)和建設(shè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，土木工程材料將朝著輕質(zhì)高強(qiáng)、多功能化、智能化、綠色化和工業(yè)規(guī)?；l(fā)展。土木工程材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是有關(guān)材料研究、生產(chǎn)、使用和管理等部門應(yīng)該共同遵循的工作依據(jù)，我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為四級(jí)，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。土木工程材料是土建類專業(yè)的重要專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)多門后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。使學(xué)生獲得有關(guān)土木工程材料的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，掌握土木工程材料的技術(shù)性能、用途和選用原則等是課程教學(xué)的主要任務(wù)。-END-（第一章土木工程材料基本性質(zhì)）教學(xué)目標(biāo)掌握：材料各種基本性質(zhì)的概念、指標(biāo)及計(jì)算。熟悉：主要技術(shù)性質(zhì)的物理意義、影響因素及對(duì)其它性質(zhì)的影響。

了解：材料的各性質(zhì)在工程實(shí)踐中的意義。教學(xué)重點(diǎn)材料的物理性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)材料的耐久性能本章主要教學(xué)內(nèi)容與要求土木工程材料的基本性質(zhì)概述材料的基本物理性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)材料的耐久性材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造土木工程的功能要求的材料性能承受荷載長(zhǎng)期可靠性防水、隔熱隔聲、防火采光、絕緣不污染環(huán)境強(qiáng)度、剛度耐久性物理性能安全性土木工程要求材料具備哪些性能土木工程材料如何滿足性能要求？原料生產(chǎn)工藝組成結(jié)構(gòu)構(gòu)造技術(shù)要求應(yīng)用外界環(huán)境條件檢驗(yàn)驗(yàn)收運(yùn)輸儲(chǔ)存形成了決定了

(內(nèi)因)決定了提出了要求依據(jù)提出了影響外因材料的基本性能要求材料的組成與結(jié)構(gòu)材料具有的一般性質(zhì)性質(zhì)材料的體積

絕對(duì)密實(shí)體積（V）干燥材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。即材料內(nèi)部固體物質(zhì)的體積。一般將材料磨成規(guī)定細(xì)度的粉末，用排液法得到其體積。表觀體積（V0

）整體材料（包括內(nèi)部孔隙）的外觀體積。外形規(guī)則直接度量，不規(guī)則排液法堆積體積（V’

）顆粒狀材料堆積狀態(tài)下的總體外觀體積既包括開口孔隙，也包括顆粒間空隙；用材料占有容器容積大小測(cè)量材料的體積

材料的密實(shí)體積僅取決于其微觀或細(xì)觀結(jié)構(gòu)，而與宏觀結(jié)構(gòu)無關(guān)；材料的表觀體積則與其宏觀組成結(jié)構(gòu)有關(guān)；堆積體積不僅與材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與其顆粒間相互填充與接觸的程度有關(guān)。材料的密度、表觀密度與堆積密度名稱定義表達(dá)式單位備注密度表觀密度堆積密度材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下,單位體積的質(zhì)量。材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。g/cm3㎏/m3㎏/m3或g/cm3與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)體積密度：材料質(zhì)量/(固體體積+開口孔體積+閉口孔體積)，蠟封排液法測(cè)量視密度：材料質(zhì)量/(固體體積+閉口孔體積)，排液法測(cè)量材料的孔隙率與空隙率材料中所含孔隙的多少常以孔隙率表示，它是指材料所含孔隙的體積占材料自然狀態(tài)下總體積的百分率。孔隙率（P）密實(shí)度（D

）材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。與孔隙率概念對(duì)應(yīng)，顯然P+D=1材料孔隙示意圖

材料許多性質(zhì)都與孔隙率有關(guān)，如強(qiáng)度、熱工、聲學(xué)性質(zhì)、吸水性、吸濕性、抗凍性及抗?jié)B性等。材料中孔隙的種類、孔徑大小、孔的分布狀態(tài)也是影響其性質(zhì)的重要因素，通常稱之為孔特征。材料的孔隙率與空隙率空隙率是指散粒材料在其堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占材料堆積體積的百分率。空隙率（P’）填充率（D’）材料體填充率是指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度。顯然P’+D’=1空隙率反映了堆積材料中顆粒間空隙的多少，它對(duì)于研究堆積材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、填充程度及顆粒間相互接觸連接的狀態(tài)具有實(shí)際意義。材料空隙率示意圖材料的孔隙率與空隙率工程實(shí)踐表明，堆積材料的空隙率較小時(shí)，說明其顆粒間相互填充的程度較高或接觸連接的狀態(tài)較好，其堆積體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也較好。通常采用壓實(shí)或振實(shí)的方法促使堆積材料形成更為穩(wěn)定的狀態(tài)，工程實(shí)際中常以壓實(shí)度作為評(píng)定堆積材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的指標(biāo)之一。壓實(shí)度（Ky）壓實(shí)度是指顆粒堆積材料被壓實(shí)的程度。并以經(jīng)壓實(shí)后材料實(shí)際堆積干密度ρ‘與在標(biāo)準(zhǔn)條件下經(jīng)充分壓實(shí)所得的最大干密度之比值表示。

材料與水有關(guān)的性質(zhì)親水性與憎水性親水性：與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕憎水性：與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕親水性材料與水分子之間的分子親和力大于水本身分子間的內(nèi)聚力；憎水性材料與水分子之間的親和力小水本身的分子間的內(nèi)聚力。潤(rùn)濕角：水與材料接觸時(shí)，在材料、水和空氣三相交點(diǎn)處，沿水表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角θ；其值愈小，材料浸潤(rùn)性越好，越易被水潤(rùn)濕。當(dāng)材料的潤(rùn)濕角θ≤90°時(shí)，為親水性材料；當(dāng)潤(rùn)濕角θ＞90°時(shí)，為憎水性材料定義：吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)，其大小用吸水率表示。影響吸水性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開口與否等。質(zhì)量吸水率體積吸水率……吸水性定義：材料在空氣中，吸收潮濕空氣中水分的性質(zhì)，稱為吸濕性。其大小用含水率表示。材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；材料的孔隙率；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開口與否等；周圍空氣的溫度和濕度影響吸濕性的因素：平衡含水率吸水率和含水率有何區(qū)別與聯(lián)系？吸濕性吸附解吸RH↓、T↑

RH↑、T↓材料的耐水性定義：材料在長(zhǎng)期水作用下，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)，稱為耐水性。其衡量指標(biāo)為：軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。軟化系數(shù)KR>0.85的材料稱做耐水性材料，可用于經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物的材料；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其KR≥0.75；青磚房屋和紅磚房屋被水泡后哪種容易倒塌，為什么？衡量指標(biāo)：①滲透系數(shù)Ks，單位cm/hKs越大，材料的抗?jié)B性越差。材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的能力。QAdH②對(duì)于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級(jí)Pn表示。混凝土的抗?jié)B等級(jí)以每組六個(gè)試件中四個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓力計(jì)算，其計(jì)算式為：Pn=10H－1

H－六個(gè)試件中三個(gè)滲水時(shí)的水壓力，MPa。

影響材料抗?jié)B性的因素有哪些？材料的孔隙率越大，其抗凍性是否越差？材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量指標(biāo)：抗凍性指標(biāo)用抗凍等級(jí)Fn表示，表示經(jīng)過n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過5%，強(qiáng)度損失不超過25%（動(dòng)彈性模量下降≤40%，快凍法）。凍融破壞的原因及過程：孔隙及孔隙水孔隙水結(jié)冰→材料開裂→飽水程度增加→開裂加劇→材料凍融破壞為什么新建房屋的保溫性能較差？材料與熱有關(guān)的性質(zhì)材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)（λ）表示。

At2t1Q式中λ－導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）

Q－傳導(dǎo)的熱量（J）

A－熱傳導(dǎo)面積（m2）

d－材料的厚度（m）

t－熱傳導(dǎo)時(shí)間（s）

(T2-T1)－材料兩側(cè)溫差（K）

絕熱材料：λ<0.23W/(m·K)導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)

比熱容導(dǎo)溫系數(shù)

線膨脹系數(shù)ΔL=(t2－t1)·α·L

材料的熱工性質(zhì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱容量是建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)（墻體、屋蓋）熱工計(jì)算的重要參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)選用熱容量較大而導(dǎo)熱系數(shù)較小的建筑材料，以使建筑物保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。材料與熱有關(guān)的性質(zhì)耐燃性：建筑物著火時(shí)，材料能經(jīng)受高溫與火的作用而不破壞，強(qiáng)度也不嚴(yán)重下降的性能，稱為材料的耐燃性。不燃燒類。遇火或遇高溫不易起火，不燃燒，且不碳化的材料；有普通石材、混凝土、磚、金屬等各種無機(jī)類材料。難燃燒類。遇火或遇高溫不易燃燒、不碳化，只有火源持續(xù)存在時(shí)才能繼續(xù)燃燒，火焰熄滅燃燒即停止的材料；有瀝青混凝土、經(jīng)防火處理的木材、某些塑料等有機(jī)—無機(jī)復(fù)合材料。燃燒類。遇火或遇高溫容易引燃而著火，火源移去后仍能繼續(xù)燃燒的材料；有木材、瀝青、油漆、合成高分子粘結(jié)劑等有機(jī)材料。耐火性：材料在長(zhǎng)期高溫作用下，保持其結(jié)構(gòu)和工作性能的基本穩(wěn)定而不損壞的性質(zhì)稱為材料的耐火性。耐火材料耐火度不低于1580℃的材料，如硅磚、鎂磚、鋁磚、鉻磚等耐火磚。難熔材料耐火度為1350℃～1580℃的材料，如難熔粘土磚、耐火混凝土等。易熔材料耐火度低于1350℃，如普通粘土磚等。材料與聲有關(guān)的性質(zhì)當(dāng)聲波遇到材料表面時(shí)，一部分被反射，另一部分穿透材料，其余的聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被吸收。吸聲性和吸聲系數(shù)材料吸收聲音的性質(zhì)稱為吸聲性，以吸聲系數(shù)α表示：式中：α——吸聲系數(shù)；

E1——被材料吸收的聲能；

E0——入射到材料表面的總聲能。吸聲材料：吸聲系數(shù)（六個(gè)頻率的平均）>0.2的材料隔聲性和隔聲量材料隔絕聲音的性質(zhì)稱為隔聲性，以隔聲量R表示：式中：R——隔聲量，分貝（dB）;E2——透過材料的聲能；隔聲材料材質(zhì)：密實(shí)無孔隙、有較大重量；吸聲材料多孔。

強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性脆性與韌性硬度與耐磨性材料的力學(xué)性質(zhì)

MechanicalPropertiesofmaterials力學(xué)性質(zhì)是指材料抵抗外力的能力及其在外力作用下的表現(xiàn)，通常以材料在外力作用下所表現(xiàn)的強(qiáng)度和變形特性來描述。

工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以承受最大荷載(強(qiáng)度)，而有最小的變形(剛度)為了工程應(yīng)用效率最優(yōu)，應(yīng)按照材料的強(qiáng)度和剛度，選擇材料清華大學(xué)出版社

TSINGHUAUNIVERSITYPRESS強(qiáng)度強(qiáng)度—材料在外力作用下抵抗破壞的能力，是保持原有形狀(不發(fā)生形變)或抵抗破壞的性能量度，以單位面積上所能承受荷載的大小表示根據(jù)荷載種類與作用方向，強(qiáng)度有：抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度測(cè)試劈裂拉伸測(cè)試四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)直接拉伸測(cè)試強(qiáng)度與比強(qiáng)度工程設(shè)計(jì)所涉及的材料強(qiáng)度。彈性極限強(qiáng)度：材料應(yīng)力~應(yīng)變曲線上彈性區(qū)最大應(yīng)力極限強(qiáng)度:材料應(yīng)力~應(yīng)變曲線上的最大應(yīng)力破壞(斷裂)強(qiáng)度:材料破壞(斷裂)時(shí)的強(qiáng)度材料的強(qiáng)度本質(zhì)上就是其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力的表現(xiàn)。不同的宏觀或細(xì)觀結(jié)構(gòu)，往往對(duì)材料內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間結(jié)合力的特性具有決定性的作用，從而使材料表現(xiàn)出大小不同的宏觀強(qiáng)度或變形特性。材料內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力愈強(qiáng)、孔隙率愈小、孔隙分布得愈均勻或內(nèi)部缺陷愈少時(shí)，材料的強(qiáng)度可能愈高。

強(qiáng)度等級(jí)—土木工程材料常根據(jù)其極限強(qiáng)度值的大小，人為劃分的若干“強(qiáng)度等級(jí)”比強(qiáng)度—材料強(qiáng)度與材料的表觀密度之比比強(qiáng)度

幾種材料的強(qiáng)度比較材料表觀密度(kg/m3)強(qiáng)度f

(MPa)比強(qiáng)度（f/ρo）低碳鋼78604200.054松木（順紋抗拉）5001000.200玻璃鋼（抗彎）20004500.225鋁合金28004500.160混凝土（抗壓）2400600.025衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的一個(gè)指標(biāo)，材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比，即：比強(qiáng)度彈性與塑性材料的斷裂與變形外力作用下材料的斷裂就意味著工程結(jié)構(gòu)的破壞，此時(shí)材料的極限強(qiáng)度就是確定工程結(jié)構(gòu)承載能力的依據(jù)。有些材料在外力作用下質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位移或滑動(dòng)過大，也可能使工程結(jié)構(gòu)喪失承載能力或正常使用狀態(tài)，這種宏觀表現(xiàn)就是材料的變形。卸載后材料變形行為變形不可恢復(fù)或部分恢復(fù)變形可完全恢復(fù)彈性當(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原受力狀態(tài)，材料能夠完全恢復(fù)原來形狀和大小的性質(zhì)稱為彈性；這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形具有這種性質(zhì)的材料稱為彈性材料；根據(jù)其應(yīng)力—應(yīng)變曲線，有:線彈性和非線彈性。塑性當(dāng)撤去外力或外力恢復(fù)到原受力狀態(tài)，材料仍保持變形后形狀和尺寸、并不發(fā)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性；這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。具有這種性質(zhì)的材料稱為塑性材料；應(yīng)力—應(yīng)變曲線是非線性的，每處”應(yīng)力/應(yīng)變”各異。線彈性特征：應(yīng)力與應(yīng)變成正比；應(yīng)力～應(yīng)變曲線是一條直線應(yīng)力與應(yīng)變之比(直線斜率)是彈性模量，為常數(shù)。彈性與塑性aAOb變形荷載剛度與彈性模量剛度:

材料抵抗變形能力的量度，用彈性模量（E）來測(cè)量彈性模量：應(yīng)力與應(yīng)變之比—-曲線上的斜率例如:對(duì)拉伸構(gòu)件PPEAE=dd彈塑性變形大多數(shù)材料在受力時(shí)的變形既有彈性變形，也有塑性變形。但不同的材料，或同一材料的不同受力階段，可能以彈性變形為主，或以塑性變形為主。材料在受力后兩種變形同時(shí)產(chǎn)生，撤去外力后，彈性變形可以恢復(fù)，而塑性變形則不能恢復(fù)，此類變形稱為彈塑性變形，此類材料稱為彈塑性材料。脆性和韌性脆性材料在外力作用下，不發(fā)生明顯的變形而突然破壞的一種性能，稱為脆性；其應(yīng)力—應(yīng)變曲線下的面積很小。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。韌性材料在外力作用下，能吸收大量能量并能承受較大的變形而不至于破壞的性能，稱為韌性。其應(yīng)力—應(yīng)變曲線下的面積較大，該面積就是其破壞前吸收的總能量。具有這種性質(zhì)的材料稱為韌性材料。衡量材料韌性的指標(biāo)是沖擊韌性值。對(duì)于脆性材料，極限強(qiáng)度與破壞強(qiáng)度是一致的。對(duì)于韌性材料，極限強(qiáng)度高于破壞（斷裂）強(qiáng)度。硬度：材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。通常硬度與強(qiáng)度具有相關(guān)性。測(cè)定方法：刻劃法（摩氏硬度）；壓入法（洛氏硬度、布氏硬度）。耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力。用磨損率（G）表示。硬度和耐磨性一般情況下，硬度和強(qiáng)度具有相關(guān)性，這一關(guān)系有什么工程意義？材料的磨損率G值越低，表明該材料的耐磨性越好。一般硬度較高的材料，耐磨性也較好。材料的硬度和耐磨性均與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、孔隙率、孔特征、表面缺陷等有關(guān)。材料的耐久性影響耐久性的環(huán)境因素物理作用化學(xué)作用生物作用多因素共同作用影響耐久性的內(nèi)在因素材料的組成與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、表面狀態(tài)孔隙率、孔特征等提高耐久性的措施根據(jù)使用環(huán)境選擇材料的品種；采取各種方法控制材料的孔隙率與孔特征；改善材料的表面狀態(tài)，增強(qiáng)抵抗環(huán)境作用的能力；減輕介質(zhì)對(duì)材料的破壞材料在使用過程中抵抗各種環(huán)境因素的長(zhǎng)期作用，并保持其原有性能而不破壞、不變質(zhì)的能力稱之為耐久性。耐久性是材料的一種綜合性質(zhì)，包括材料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。環(huán)境因素的破壞作用可分為物理作用、化學(xué)作用和生物作用。土木工程材料耐久性與破壞因素的關(guān)系破壞因素分類破壞原理破壞因素評(píng)定指標(biāo)滲透物理壓力水、靜水滲透系數(shù)、抗?jié)B等級(jí)凍融物理、化學(xué)水、凍融作用抗凍等級(jí)、耐久性系數(shù)沖磨氣蝕物理流水、泥砂磨蝕率碳化化學(xué)CO2、H2O碳化深度化學(xué)侵蝕化學(xué)酸、堿、鹽及其溶液*老化化學(xué)陽光、空氣、水、溫度交替*鋼筋銹蝕物理、化學(xué)H2O、O2、氯離子、電流電位銹蝕率堿集料反應(yīng)物理、化學(xué)R2O、H2O、活性集料膨脹率腐朽生物H2O、O2、菌*蟲蛀生物昆蟲*熱環(huán)境物理、化學(xué)冷熱交替、晶型轉(zhuǎn)變*火焰物理高溫、火焰*材料的組成化學(xué)組成指材料的化學(xué)元素及化合物的種類與數(shù)量。礦物組成通常將無機(jī)非金屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定的物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類和數(shù)量。相組成材料中結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相同的均勻部分稱為相。復(fù)合材料的性質(zhì)與其構(gòu)成材料的相組成和界面特性有密切關(guān)系。所謂界面是指多相材料中相與相之間的分界面。材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造宏觀結(jié)構(gòu)密實(shí)結(jié)構(gòu)、微孔結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)纖維結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、散粒結(jié)構(gòu)堆積結(jié)構(gòu)亞微觀結(jié)構(gòu)（細(xì)觀結(jié)構(gòu)）： （10-3～10-9m）顯微結(jié)構(gòu)納米結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)晶體非晶體玻璃體膠體宏觀尺度細(xì)觀尺度微觀尺度本章知識(shí)歸納（I）土木工程材料的基本性質(zhì)是在實(shí)際試用過程中材料所表現(xiàn)出來的、通常也是必須考慮的最基本的、共有的性質(zhì)，必須掌握有關(guān)材料的基本性質(zhì)以及決定或影響這些性質(zhì)的因素與規(guī)律。土木工程材料的基本性質(zhì)包括材料的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)系和耐久性等。材料的物理性質(zhì)又可分為與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（密度、堆積密度、表觀密度，孔隙率、空隙率、密實(shí)度、壓實(shí)度等）、與水有關(guān)的性質(zhì)（親水性和憎水性、吸水性和吸濕性、耐水性、抗凍性、抗?jié)B性）、與熱有關(guān)的性質(zhì)（導(dǎo)熱性、比熱容、溫度變形性、耐燃性、耐火性等）、與聲有關(guān)的性質(zhì)（吸聲隔音性能)等。本章知識(shí)歸納（II）材料的力學(xué)性質(zhì)主要有強(qiáng)度與比強(qiáng)度、彈性與塑性、脆性與韌性、硬度與耐磨性等。相應(yīng)地，在外力作用下不同材料或同一材料不同受力階段可能發(fā)生彈性變形、塑性變形，彈塑性變形；根據(jù)變形性能材料可分為彈性材料、塑性材料、彈塑性材料、脆性材料和韌性材料等材料的耐久性是材料的一種綜合性質(zhì)，描述材料在使用過程中抵抗各種環(huán)境因素的長(zhǎng)期作用，并保持其原有性能而不破壞、不變質(zhì)的能力可包括材料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。材料的組成結(jié)構(gòu)決定了其宏觀的性能。材料的組成包括化學(xué)組成、礦物組成和相組成。材料的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造按照尺度范圍的不同，可分為宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)。-END-（第二章無機(jī)氣硬性膠凝材料）教學(xué)目標(biāo)掌握：膠凝材料的定義、分類；建筑石灰、石膏技術(shù)要求、性質(zhì)。熟悉：石灰、石膏的熟化、硬化和應(yīng)用。了解：石灰的生產(chǎn)及品種。教學(xué)重點(diǎn)石灰、石膏的生產(chǎn)石灰、石膏的水化（熟化）硬化機(jī)理石灰、石膏的特性和技術(shù)要求本章主要教學(xué)內(nèi)容與要求膠凝材料定義：經(jīng)過一系列物理、化學(xué)作用，能由漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能將散?；蚱?、塊狀材料膠結(jié)成整體的物質(zhì)。特征：嚴(yán)格意義上膠凝材料應(yīng)指漿體；能在常溫下凝結(jié)硬化為固體；有較強(qiáng)的膠結(jié)能力；具有一定的使用性能。Cementitousmaterials膠凝材料有機(jī)膠凝材料（樹脂、瀝青、橡膠等）無機(jī)膠凝材料水硬性膠凝材料（水泥）氣硬性膠凝材料（石灰、石膏）二者有何區(qū)別膠凝材料分類氣硬性與水硬性膠凝材料的特點(diǎn)氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并且在空氣中保持和發(fā)展其強(qiáng)度；

關(guān)鍵：干燥狀態(tài)下，其硬化體才有較好的性能！水硬性膠凝材料不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并發(fā)展其強(qiáng)度。關(guān)鍵：干燥或潮濕狀態(tài)下，其硬化體均有很好的性能！本章目錄石灰石膏水玻璃菱苦土本章知識(shí)歸納石灰的組成與品種氣硬性石灰粘土雜質(zhì)含量<8%的石灰石熱分解物及其水化物：生石灰粉：CaO；熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(漿)：Ca(OH)2、H2O；水硬性石灰粘土雜質(zhì)含量＞8%的石灰石熱分解物：

CaO、活性Si2O、Al2O3等煅燒石灰石或白堊,內(nèi)含CaCO3溫度在900℃左右時(shí)溫度過高時(shí)溫度過低時(shí)正火石灰欠火石灰過火石灰因煅燒溫度過高使粘土雜質(zhì)融化并包裹石灰，從而延緩石灰的熟化，導(dǎo)致已硬化的砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象碳酸鈣沒有完全分解，降低了生石灰的產(chǎn)量如何解決它的危害？石灰的生產(chǎn)千錘萬鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉骨碎身渾不怕，要留清白在人間。制備工藝與產(chǎn)品石灰石1000～1200

C磨細(xì)生石灰粉生石灰水噴淋熟石灰粉(水)化灰池石灰漿濃縮石灰膏陳伏煅燒溫度較低，時(shí)間較短時(shí)

欠火石灰煅燒溫度較高，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)

過火石灰減輕或消除過火石灰的危害水化過程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱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(shí)需要使用石灰膏，有時(shí)使用熟石灰粉。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(shí)間里生石灰會(huì)完全和水反應(yīng)，不會(huì)因含有過火石灰造成熟化推遲而導(dǎo)致墻面鼓泡的現(xiàn)象。熟化為熟石灰粉：將生石灰塊分層堆放淋水，使石灰充分熟化，又不會(huì)過濕成團(tuán)，此時(shí)得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。為何生石灰加水馬上配制砂漿可能出現(xiàn)膨脹性裂縫？石灰的硬化結(jié)晶和碳化兩個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，但極為緩慢。碳化過程長(zhǎng)時(shí)間只限于表面，結(jié)晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。古代的石灰漿強(qiáng)度很高，是否說明古代的石灰質(zhì)量?jī)?yōu)于現(xiàn)代？石灰的技術(shù)要求可塑性好和保水性好吸濕性好凝結(jié)硬化慢Ca(OH)2粒子表面可以吸附水膜石灰的特性和應(yīng)用生石灰可以用來做干燥劑強(qiáng)度低體積收縮大耐水性差石灰硬化收縮產(chǎn)生的裂縫石灰砂漿墻面因受潮而脫落石灰的應(yīng)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(chǎn)碳化石灰板加固含水的軟土地基石膏的組成與結(jié)構(gòu)石膏的礦物組成：

CaSO4·xH2OX為結(jié)晶水H2Ox＝0，硬石膏(無水石膏)x＝0.5，熟石膏(半水石膏)x＝2，生石膏(二水石膏)石膏膠凝材料的組成：

CaSO4·0.5H2O或CaSO4

。石膏是晶體結(jié)構(gòu)二水石膏晶體形貌半水石膏晶體形貌CaSO4·2H2O石膏的生產(chǎn)生石膏工業(yè)石膏建筑石膏(β半水石膏)高強(qiáng)石膏(α半水石膏)(有膠凝性的)無水石膏(無膠凝性的)無水石膏煅燒石膏(地板石膏)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的組成CaSO4

2H2O

120~180C干燥空氣125~180C水蒸氣

-CaSO40.5H2O

-CaSO40.5H2O

-CaSO4(Ⅲ)可溶

-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C

200~360C

400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶

800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密閉煅燒工藝及其產(chǎn)品組成密閉蒸煉工藝及其產(chǎn)品組成建筑石膏的凝結(jié)硬化凝結(jié)硬化過程中的水化反應(yīng)：

CaSO4·0.5H2O＋1.5H2O

CaSO4·2H2O＋Q

即：石膏的水化反應(yīng)是由二水石膏制備半水石膏的逆反應(yīng)凝結(jié)硬化機(jī)理——“溶解－沉淀理論”

溶解

沉淀

硬化半水石膏的溶解度(8.16g/L)大于二水石膏(2.05g/L)，因此，前者在水中不斷溶解，生成Ca2+、SO42-離子的飽和溶液半水石膏的飽和溶液，對(duì)于二水石膏是過飽和溶液，后者不斷結(jié)晶沉淀。二水石膏晶體不斷生長(zhǎng)、連生、交錯(cuò)，構(gòu)成晶體顆粒堆聚的結(jié)晶結(jié)構(gòu)網(wǎng)凝結(jié)硬化的物理化學(xué)過程水化初期：二水石膏晶體較少隨著水化反應(yīng)進(jìn)行二水石膏晶體量石膏硬化體中晶體堆積體凝結(jié)硬化快硬化后體積微膨脹性硬化后孔隙率大，因此其強(qiáng)度較低、表觀密度小、吸聲性較強(qiáng)、吸濕性較強(qiáng)、絕熱性好。耐水性與抗凍性較差防火性好但耐火性差建筑石膏的特性建筑石膏及其制品的性質(zhì)建筑石膏的技術(shù)要求(GB/T9776－2008)：密度：2.50~2.70;強(qiáng)度：抗折強(qiáng)度(等級(jí)：3.0、2.0、1.6)、抗壓強(qiáng)度;

細(xì)度：0.2mm方孔篩篩余≤10%;

凝結(jié)時(shí)間：初凝（≥3min）、終凝時(shí)間（≤30min）;石膏硬化體及制品的特性：表觀密度較?。骸?.0孔隙率較大強(qiáng)度較低耐水性和抗凍性較差防火性較好隔熱性和吸聲性良好裝飾性建筑石膏的應(yīng)用室內(nèi)抹灰及粉刷紙面石膏板裝飾石膏板吸聲用穿孔石膏板石膏藝術(shù)制品

什么是水玻璃？堿金屬硅酸鹽的水溶液：

R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋什么是水玻璃的模數(shù)？

n:氧化硅SiO2與堿金屬氧化物R2O的摩爾比。模數(shù)對(duì)水玻璃性能的影響模數(shù)越大，粘度與粘結(jié)力越大，耐水性越好。水玻璃的制備水玻璃的硬化反應(yīng)Na2O·nSiO2+CO2+mH2O

Na2CO3+nSiO2·mH2O

上述反應(yīng)速度很慢，常加入促硬劑Na2SiF6

：2Na2O

nSiO2+Na2SiF6+mH2O=6NaF+(2n+1)SiO2

mH2O水玻璃硬化過程水玻璃溶液硅酸凝膠二氧化硅玻璃體R＋SiO4-4R＋R＋SiO4-4R＋R＋R＋R＋R＋H4SiO4H4SiO4H4SiO4H4SiO4R＋CO3＋SiO2SiO2SiO2SiO2R2CO3酸化脫水交聯(lián)四.水玻璃的性質(zhì)與應(yīng)用1.粘結(jié)力強(qiáng)，防水性好?？膳渲品浪畡?。

2.耐熱性高，可配制耐熱混凝土或耐熱砂漿。

3.耐酸性好，可配制耐酸混凝土或耐酸砂漿。

4.不耐水，不耐堿。氯氧鎂水泥菱苦土菱苦土為鎂質(zhì)膠凝材料，主要成分MgO。制備水化硬化機(jī)理菱苦土調(diào)和(凝結(jié)慢，強(qiáng)度低)，通常用溶液調(diào)制，發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)：不能用水MgCl2

建筑工程中，常用菱苦土與木屑混合膠凝，壓制成窗臺(tái)板、內(nèi)墻板、天花板等平板(刨花板)。菱苦土的性質(zhì)與應(yīng)用★堿性較低，對(duì)各種纖維和植物的腐蝕較弱。1.菱苦土的性質(zhì)★菱苦土，膠凝性能好，強(qiáng)度也較高，與植物纖維的粘結(jié)良好，菱苦土在運(yùn)輸和儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)注意防潮，也不可久存，以防其吸收空氣中的水分而變成Mg(OH)2，再碳化成MgCO3，失去膠凝性能。2.菱苦土的應(yīng)用本章知識(shí)歸納（I）經(jīng)過自身的一系列物理作用、化學(xué)作用，能夠?qū)⑸⒘畈牧希ㄈ缟?、石子等）或塊狀材料（如磚、石塊、砌塊等）粘結(jié)成整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料根據(jù)其化學(xué)組成，可分為有機(jī)膠凝材料和無機(jī)膠凝材料兩大類。無機(jī)膠凝材料根據(jù)其硬化條件的不同，又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中凝結(jié)硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度，所以氣硬性膠凝材料一般只適用于干燥環(huán)境中，而不宜用于潮濕環(huán)境，更不宜用于水中。以碳酸鈣為主要成分的巖石（如石灰石、白云石）經(jīng)適當(dāng)溫度煅燒后得到生石灰，工程中使用的石灰通常是熟石灰，為消除過火石灰的危害，生石灰在熟化時(shí)必須進(jìn)行“陳伏”。石灰具有保水性和可塑性好、硬化慢、強(qiáng)度低、硬化時(shí)體積收縮大、耐水性差、吸濕性強(qiáng)等特性。本章知識(shí)歸納（II）建筑石膏是由天然二水石膏在常壓下加熱脫水后的β型半水石膏，建筑石膏具有凝結(jié)硬化快、硬化時(shí)體積微膨脹、孔隙率高、表觀密度小、強(qiáng)度低、防火性好、隔熱保溫性好、耐水性和抗凍性差等特性。水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅組成的一種水溶性硅酸鹽，具有粘結(jié)力強(qiáng)、耐酸性好、耐熱性好、耐堿性和耐水性差等特性。常用于涂刷或浸漬材料；配制防水劑；或配制耐酸混凝土、耐熱混凝土等；也可用于加固地基。菱苦土（也叫苛性苦土）是以MgO為主要成分的氣硬性膠凝材料。菱苦土不能單獨(dú)與水拌和，需用一定濃度的氯化鎂溶液或硫酸鎂溶液來調(diào)和。其吸濕性強(qiáng)，溶解度高，容易返潮和翹曲變形，所以耐水性差。-END-（第3章水泥）教學(xué)目標(biāo)掌握：普通硅酸鹽水泥組成材料、熟料礦物基本特性，通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求及選用原則。熟悉：水泥的水化、凝結(jié)和硬化，水泥性能指標(biāo)、水泥石的腐蝕及預(yù)防了解：水泥的分類，其他品種水泥，新型膠凝材料。教學(xué)重點(diǎn)通用硅酸鹽水泥的礦物組成、性能及選用原則水泥主要性能指標(biāo)及檢測(cè)方法水泥石的腐蝕及預(yù)防本章主要教學(xué)內(nèi)容與要求水泥（Cement）水泥概述通用硅酸鹽水泥通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)水泥組成材料水泥技術(shù)要求水泥水化與凝結(jié)硬化水泥石的腐蝕與預(yù)防通用硅酸鹽水泥的性能特點(diǎn)及選用其他品種硅酸鹽水泥其他品種水泥新型膠凝材料及其在土木工程中的應(yīng)用根據(jù)水泥的主要礦物成分，有：硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、磷酸鹽系水泥等。水泥概述什么是水泥(cement)？水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。水泥的種類有哪些？按用途和性能：通用水泥、特性水泥和專用水泥。水泥的化學(xué)成分硅酸鹽系水泥鋁酸鹽系水泥硫鋁酸鹽系水泥磷酸鹽系水泥硫鋁酸鈣硅酸鈣鋁酸鈣磷酸鈣,鎂根據(jù)水泥的特性，有：膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥等。根據(jù)水泥的主要礦物成分，有：硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、磷酸鹽系水泥等。水泥概述什么是水泥(cement)？水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。水泥的種類有哪些？按用途和性能：通用水泥、特性水泥和專用水泥。水泥的特性膨脹水泥快硬水泥低熱水泥抗腐蝕水泥硬化時(shí)膨脹硬化速度快水化熱低耐腐蝕性好根據(jù)水泥的特性，有：膨脹水泥、快硬水泥、低熱水泥、抗硫酸鹽水泥等。根據(jù)水泥的主要礦物成分，有：硅酸鹽系水泥、鋁酸鹽系水泥、硫鋁酸鹽系水泥、磷酸鹽系水泥等。水泥概述什么是水泥(cement)？水泥是以水化活性礦物為主要成分的水硬性膠凝材料。水泥的種類有哪些？按用途和性能：通用水泥、特性水泥和專用水泥。水泥在土木工程中的重要作用水泥是當(dāng)今產(chǎn)量與用量最大的土木工程材料！水泥及其砂漿、混凝土與纖維水泥等水泥基材料普遍用于各種土木工程和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)！其性能和正確選用對(duì)土木工程功能與質(zhì)量至關(guān)重要！原料：硅質(zhì)：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3鈣質(zhì)：石灰石、白堊等，(CaO)，占2/3調(diào)節(jié)原料：鐵礦與砂，調(diào)節(jié)與補(bǔ)充Fe2O3

與SiO2制造工藝的“兩磨一燒”工藝流程：硅酸鹽水泥的生產(chǎn)硅質(zhì)(粘土)鈣質(zhì)(石灰石)1450℃調(diào)節(jié)原料(鐵質(zhì))石膏水泥生料熟料混合材粉磨煅燒粉磨

通用硅酸鹽水泥的種類根據(jù)混合材料用量和種類的不同，可得到六大品種通用硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥PⅠ（無混合材）PⅡ（<5?；郀t礦渣或石灰石粉）普通硅酸鹽水泥PO（6~20%混合材）大摻量混合材硅酸鹽水泥不同種類、較大用量混合材摻大量混合材的硅酸鹽水泥品種硅酸鹽水泥熟料＋石膏＋＋＋＋21~<70%礦渣礦渣硅酸鹽水泥21~<40%火山灰火山灰硅酸鹽水泥21~<40%粉煤灰粉煤灰硅酸鹽水泥21~<50%兩種混合材復(fù)合硅酸鹽水泥摻混合材硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化和性能與所摻混合材的種類與摻量密切相關(guān)！通用硅酸鹽水泥的品種及代號(hào)硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥熟料：主要膠凝物質(zhì)，能水化硬化石膏適量時(shí)，調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間（延緩）；過量時(shí)，引起體積安定性不良；天然石膏、工業(yè)副產(chǎn)石膏（品位≥55%）混合材料調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級(jí)；降低水泥成本

活性混合材：粉煤灰、?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)材料

非活性混合材：石灰石等，活性未達(dá)標(biāo)的活性混合材

窯灰：水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中收集的粉塵助磨劑：水泥粉磨時(shí)加入，不超過水泥質(zhì)量的0.5%必要組分熟料又是如何組成的呢？礦物名稱英文名稱縮寫分子式礦物式硅酸三鈣AliteC3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二鈣BeliteC2SCa2SiO42CaO·SiO2鋁酸三鈣AluminateC3ACa3Al2O63CaO·Al2O3鐵鋁酸四鈣FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)36~6015~377~1510~18化學(xué)組成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，F(xiàn)e2O3(=F)少量雜質(zhì)：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。礦物組成：硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：硅酸鹽水泥熟料的組成由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按適當(dāng)比例磨細(xì)成粉，燒至部分熔融，得到的以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。其中硅酸鈣礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不小于66%，CaO、SiO2質(zhì)量比不小于2.0通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求化學(xué)指標(biāo)不溶物燒失量三氧化硫氧化鎂氯離子水泥中水溶性鉻（VI）堿含量物理指標(biāo)凝結(jié)時(shí)間安定性強(qiáng)度細(xì)度（選擇性指標(biāo)）放射性核素限量耐腐蝕性軟水侵蝕鹽類侵蝕酸類腐蝕強(qiáng)堿腐蝕1.化學(xué)指標(biāo)將水泥試樣、標(biāo)準(zhǔn)砂和水?dāng)嚢璩伤嗄z砂，過濾。濾液中加入二苯碳酰二肼，調(diào)整酸度、顯色，在540nm處測(cè)定溶液的吸光度，在工作曲線上查得溶液中鉻(Ⅵ)濃度。堿含量主要從水泥生產(chǎn)原材料，尤其是粘土中帶入，堿含量高有可能產(chǎn)生堿-集料反應(yīng)。水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值表示，按照《水泥化學(xué)分析方法》（GB/T176）進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)。若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時(shí)，水泥中的堿含量應(yīng)不大于0.60%或由買賣雙方協(xié)商確定。3.堿含量2.水泥中水溶性鉻（VI）（GB31893-2015）4.1物理指標(biāo)——凝結(jié)時(shí)間

概念：

凝結(jié)時(shí)間—水泥加水開始到水泥漿失去流動(dòng)性，即從可塑性發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間。初凝：從水泥加水拌和到水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間；終凝：從水泥加水拌和到水泥漿完全失去可塑性，并開始具有強(qiáng)度所需的時(shí)間。測(cè)定方法：用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫濕度下，用凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀來測(cè)定。國(guó)標(biāo)要求：硅酸鹽水泥：初凝≥45min；終凝≤390min。其它通用硅酸鹽水泥：初凝≥45min；終凝時(shí)間≤600min。按規(guī)定的方法拌制的水泥凈漿，在水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定儀上，試桿沉入凈漿底座（6

1）mm時(shí)的水泥凈漿的稠度為標(biāo)準(zhǔn)稠度。水泥凈漿達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)所需要的水量稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量，通常為水泥質(zhì)量的24%~30%試桿下降高度（34

1）水泥漿試桿400.2水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度測(cè)定水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)稠度水泥漿離底4±1mm為初凝，用分鐘表示min園弧形壓痕終凝0.5mm

答：水泥凝結(jié)時(shí)間的規(guī)定是為了有足夠的時(shí)間進(jìn)行施工操作和硬化的混凝土質(zhì)量；初凝時(shí)間太短，來不及施工，水泥石結(jié)構(gòu)疏松、性能差，水泥無使用價(jià)值；終凝時(shí)間太長(zhǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，也會(huì)影響施工。國(guó)標(biāo)規(guī)定：凡初凝時(shí)間或終凝時(shí)間不符合規(guī)定的水泥為不合格品。為什么？基本概念：水泥凝結(jié)硬化過程中，體積變化是否均勻適當(dāng)?shù)男再|(zhì)稱為體積安定性。若水泥石的體積變化均勻適當(dāng)，則體積安定性良好；若水泥石發(fā)生不均勻體積變化：翹曲、開裂等，則水泥的體積安定性不良。水泥體積安定性不良的原因：水泥熟料中含有過多的游離CaO、MgO和石膏。因?yàn)樗嗍炝现械挠坞xCaO、MgO都是過燒的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中繼續(xù)與水反應(yīng)，其固體體積增大1.98%和2.48倍。產(chǎn)生不均勻體積變化，造成水泥石開裂、翹曲。石膏量過多，在水泥凝結(jié)硬化后，會(huì)有鈣釩石形成，產(chǎn)生膨脹。4.2物理指標(biāo)——安定性

試餅法雷氏夾法合格標(biāo)準(zhǔn)：＜5mm。肉眼觀察表面有無裂紋用直尺檢查有無彎曲合格標(biāo)準(zhǔn)：無裂紋、無彎曲。試餅法用標(biāo)準(zhǔn)稠度的水泥凈漿做成試餅，在水中經(jīng)恒沸3h后，用肉眼觀察沒有裂紋，用直尺檢查沒有彎曲，則體積安定合格，反之，體積安定性不合格。雷氏夾法測(cè)量雷氏夾中的水泥凈漿，經(jīng)沸煮3h后的膨脹值。該值不大于5.0mm時(shí)，則體積安定性合格，否則，為體積安定性不合格。檢驗(yàn)方法（對(duì)于游離氧化鈣引起的安定性不良）對(duì)于游離氧化鎂引起的體積安定性不良，必須根據(jù)《水泥壓蒸安定性試驗(yàn)方法》（GB/T750）用壓蒸法檢驗(yàn)其危害作用4.3物理指標(biāo)——強(qiáng)度

檢驗(yàn)方法——軟練膠砂法，分別測(cè)量抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。試件尺寸：40

40

160mm 棱柱體；膠砂配比：水泥:ISO標(biāo)準(zhǔn)砂:水=1:3:0.5；振動(dòng)成型：在頻率為2800~3000次/min，振幅0.75mm的振實(shí)臺(tái)上成型。振動(dòng)時(shí)間120s。試件養(yǎng)護(hù)：在20

C

1

C，相對(duì)濕度不低于90%的霧室或養(yǎng)護(hù)箱中24h，然后脫模在20

C

1

C的水中養(yǎng)護(hù)至測(cè)試齡期；——《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）》（GB/T17671-2021）100mm160mmP抗折強(qiáng)度試驗(yàn)PP抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)強(qiáng)度測(cè)量：將試件從水中取出，先進(jìn)行抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，折斷后每截再進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。受壓面積為40

40=1600mm2。結(jié)果計(jì)算：抗折強(qiáng)度以三個(gè)試件的平均值，抗壓強(qiáng)度以六個(gè)試件的平均值。根據(jù)3天和28天強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果，將水泥強(qiáng)度劃分若干個(gè)強(qiáng)度等級(jí)

強(qiáng)度等級(jí)3d28d時(shí)間（d）強(qiáng)度（MPa）水泥強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律答：水泥膠砂試件的強(qiáng)度與水泥的組成、試件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及試件的大小有關(guān)，而水泥的水化程度與養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間有關(guān)；水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)具有確定組成的水泥的強(qiáng)度，因此，為排除其它因素的影響，將這些因素統(tǒng)一規(guī)定，以便相互比較。為什么水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)方法要規(guī)定試件尺寸、試件配比、養(yǎng)護(hù)條件、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等？定義細(xì)度是指水泥粉體的粗細(xì)程度。測(cè)量方法篩析法：以80

m或45

m方孔篩的篩余量表示；比表面積法（勃氏法）：以1kg水泥顆粒所具有的總表面積來表示。國(guó)標(biāo)要求硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)[300,400]m2/kg其它通用硅酸鹽水泥的80

m方孔篩的篩余量不得超過10.0%，或45

m方孔篩的篩余量應(yīng)不低于5%不得超過30.0%。為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度，是不是水泥越細(xì)越好？4.4物理指標(biāo)——細(xì)度

答：水泥顆粒細(xì)度影響水化活性和凝結(jié)硬化速度，水泥顆粒太粗，水化活性越低，不利于凝結(jié)硬化；雖然水泥越細(xì)，凝結(jié)硬化越快，早期強(qiáng)度會(huì)越高，但是水化放熱速度也快，水泥收縮也越大，對(duì)水泥石性能不利；水泥越細(xì)，生產(chǎn)能耗越高，成本增加；水泥越細(xì)，對(duì)水泥的儲(chǔ)存也不利，容易受潮結(jié)塊，反而降低強(qiáng)度。為什么需要規(guī)定水泥的細(xì)度，是不是水泥越細(xì)越好？5放射性核素限量擴(kuò)展介紹：水泥的水化熱

概念：水泥的水化是放熱反應(yīng)，放出的熱量就是水化熱。放熱特征：水泥放熱過程可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，但大部分在3d內(nèi)釋放。水化熱的益處與危害：水化熱有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化熱發(fā)散不均勻，容易在混凝土中引起裂縫，尤其是大體積混凝土，更是如此。水化熱和放熱速度的影響因素：水泥礦物組成水泥細(xì)度

初始放熱峰放熱主峰放熱速度逐漸減慢實(shí)測(cè)的水泥水化放熱全曲線放熱速度很低水泥的水化和凝結(jié)硬化水化——水泥加適量水拌合后，立即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，水泥的各組分開始溶解并產(chǎn)生復(fù)雜的物理、化學(xué)與力學(xué)的變化，可稱之為水泥的水化。凝結(jié)——從水泥加水?dāng)嚢栝_始到水泥漿體失去塑性的過程，此時(shí)水泥漿體還不具備強(qiáng)度。硬化——隨著水泥水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，凝結(jié)的水泥漿體產(chǎn)生明顯的強(qiáng)度并逐漸發(fā)展而成為堅(jiān)硬水泥石的過程。水泥漿體轉(zhuǎn)變成堅(jiān)硬固體的過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程。

水泥水化是其凝結(jié)硬化的前提，而凝結(jié)硬化則是水泥水化的結(jié)果。水泥的水化和凝結(jié)硬化水泥與水能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)——水化反應(yīng)；水化反應(yīng)將結(jié)合占水泥質(zhì)量30％左右的拌和水；水化反應(yīng)的產(chǎn)物——水化物能相互凝聚成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很大的表面能，而且相互間有很強(qiáng)的次價(jià)鍵力。水泥熟料礦物的水化反應(yīng)水泥漿的凝結(jié)硬化水泥漿凝結(jié)硬化的影響因素礦物名稱英文名稱縮寫分子式礦物式硅酸三鈣AliteC3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二鈣BeliteC2SCa2SiO42CaO·SiO2鋁酸三鈣AluminateC3ACa3Al2O63CaO·Al2O3鐵鋁酸四鈣FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)37~6015~377~1510~18化學(xué)組成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，F(xiàn)e2O3(=F)少量雜質(zhì)：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。礦物組成：硅酸鹽水泥熟料主要含有四種礦物：硅酸鹽水泥熟料的組成（回顧）水化速度較快慢最快快放熱量多少最多中強(qiáng)度較高后期高低較低耐侵蝕中良差優(yōu)水泥熟料礦物的水化反應(yīng)特征：水泥熟料顆粒中的四種主要礦物同時(shí)進(jìn)行水化反應(yīng)；其水化反應(yīng)均是放熱反應(yīng)；水化反應(yīng)是固－液異相反應(yīng)。反應(yīng)速度序列：半水石膏CaSO4

0.5H2O和游離氧化鈣f-CaO的水化鋁酸三鈣C3A的水化鐵鋁酸四鈣C4AF的水化硅酸三鈣C3S的水化硅酸二鈣

-C2S的水化來自水泥粉磨過程中二水石膏的脫水分解：CaSO4

2H2O

CaSO4

0.5H2O+1.5H2OC3S與

-C2S的水化水化生成水化硅酸鈣C3S2H3—C-S-H凝膠和Ca(OH)2,并放熱

硅酸三鈣：2C3S+6H

C3S2H3+3CH+120cal/g

硅酸二鈣：2C2S+4H

C3S2H3+CH+62cal/g

(C-S-H)+羥鈣石特征：形成相同的水化物—組成不確定的C-S-H凝膠，組成為：CaxH6-2xSi2O7.zCa(OH)2

nH2O(x,z與溫度、水灰比有關(guān))其中鈣硅比(C/S)：CaO/SiO2=(x＋z)/2C3S反應(yīng)速度比C2S快，其放熱量比C2S大。水化機(jī)理溶液中反應(yīng)固相顆粒表面的局部反應(yīng)。水化度％水化時(shí)間（天）C－S－H凝膠體結(jié)構(gòu)水化硅酸鈣的形成重新排列和凝聚后的凝膠體結(jié)構(gòu)硅酸鈣礦物顆粒的電鏡照片硅酸鈣礦物水化后的電鏡照片硅酸鈣礦物水化物的特征硅酸鈣的水化產(chǎn)物——C-S-H與Ca(OH)鋁酸三鈣C3A的水化鋁酸鈣C3A的水化行為在水泥水化早期特別重要純C3A與水反應(yīng)迅速，生產(chǎn)水化鋁酸鈣：C3A+18H2O

[C2AH8+C4AH13]C3AH6(不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物)(穩(wěn)定產(chǎn)物)

這一反應(yīng)導(dǎo)致水泥漿閃凝或假凝，必須避免！避免閃凝的有效途徑——加入石膏CaSO4

2H2O這就是硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，必須加入石膏與水泥熟料一起粉磨的根本原因！這一發(fā)明是硅酸鹽水泥發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。石膏緩凝機(jī)理：鈣釩石的形成反應(yīng)(1)速度比純C3A的反應(yīng)(3)慢；在水泥顆粒表面析出鈣礬石晶體構(gòu)成阻礙層，延緩了水泥顆粒的水化，避免閃凝或假凝。鐵鋁酸四鈣C4AF的水化鐵鋁酸四鈣C4AF與水發(fā)生類似于C3A的水化反應(yīng)，也形成類似的產(chǎn)物鈣釩石和單硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6

＋CFH

C4AF

+3C?·H2+26H

C3(A,F)·3C?3·H32C4AF

+C?·H2+20H

C3(A,F)·C?3·H16C4AF水化物的組成是可變的，屬于鋁酸鹽與鐵酸鹽的固溶體，并由鐵相凝膠產(chǎn)生。C4AF的水化反應(yīng)對(duì)整個(gè)水泥的行為影響較小。水泥熟料礦物強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線示意圖單一水泥顆粒在大量水中的水化過程模型新拌1小時(shí)后數(shù)小時(shí)后幾天后幾周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶體水泥顆粒水水泥顆粒分散在水中形成水泥漿體硅酸鹽水泥水化物理過程模型水泥水化物膜層水泥顆粒的水化從表面開始，在表面形成水化物膜層——誘導(dǎo)期水化物膜層隨水化時(shí)間向內(nèi)不斷增厚，進(jìn)入潛伏期。在滲透壓的作用下，膜層破裂、擴(kuò)展，占據(jù)原來被水占據(jù)的空間，進(jìn)入凝結(jié)期。凝結(jié)期：水化物不斷填充被水占據(jù)的空間，成為連續(xù)相，拌和水不斷減少，并被水化物分割成非連續(xù)相。隨著水泥顆粒的不斷水化，水化物不斷填充毛細(xì)孔和水所占據(jù)的空間，固體相成為連續(xù)相，并具有一定強(qiáng)度。進(jìn)入硬化期。先在固－液界面發(fā)生，水化物圍繞每顆水泥顆粒未水化的內(nèi)核區(qū)域沉積；早期水化物在顆粒上形成表面膜層，阻礙了進(jìn)一步反應(yīng)——進(jìn)入潛伏期；因滲透壓或Ca(OH)2的結(jié)晶或二者，水化物膜層破裂，導(dǎo)致水化繼續(xù)迅速進(jìn)行——進(jìn)入水化的加速期；隨著水化的不斷進(jìn)行，水占據(jù)的空間越來越少，水化物越來越多，水化物顆粒逐漸接近，構(gòu)成較疏松的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿失去流動(dòng)性，可塑性降低——凝結(jié)；由于水泥內(nèi)核的繼續(xù)水化，水化物不斷填充結(jié)構(gòu)網(wǎng)中的毛細(xì)孔隙，使之越來越致密，空隙越來越少，水化物顆粒間作用增強(qiáng)，導(dǎo)致漿體完全失去可塑性，并產(chǎn)生強(qiáng)度——硬化。水泥漿凝結(jié)硬化的物理過程熟料礦物水化物量隨時(shí)間的增長(zhǎng)情況隨著水泥的水化，水化產(chǎn)物量不斷增加，水化物固相所占據(jù)的空間越來越多，而原來由水占據(jù)的空間越來越少，固體連續(xù)相逐漸形成。水灰比0.55的水泥漿水化1天黑色箭頭指示部分水化物殼層；白色箭頭指示完全水化物殼層。水泥漿凝結(jié)硬化過程的微觀觀察a:C3Sb:C2S

水灰比0.55的水泥漿水化9個(gè)月I,：C-S-H內(nèi)產(chǎn)物相;A：鐵相/CH;B：水化belite;白色箭頭指示完全水化物殼層水泥漿中氫氧化鈣的生長(zhǎng)3天7天28天365天（1）水泥礦物組成（2）水泥細(xì)度（3）養(yǎng)護(hù)條件（溫度、濕度）與時(shí)間（4）拌合用水量（5）水泥中的混合材（6）水泥外加劑水泥凝結(jié)硬化的主要影響因素

水泥漿的凝結(jié)硬化取決于水泥的水化，水泥水化速度是礦物組成及其含量、粉磨細(xì)度、溫度和水灰比的函數(shù)：

R(t)=f(C3S)·f(細(xì)度)·f(T)·f(W/C)水泥熟料中單一礦物的水化速度水化度(％)時(shí)間(天)水泥熟料礦物組成的影響水泥熟料礦物的水化速度：

C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝結(jié)硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝結(jié)硬化速度越慢；石膏摻量的影響石膏主要降低C3A的水化速度；摻量太少，凝結(jié)較快；過多，凝結(jié)硬化影響不大。石膏摻量對(duì)C3A漿體(水/固比＝1.0)水化速度(放熱量)的影響放熱速度(W/kg)試時(shí)間(h)石膏摻量增加：放熱速度減慢放熱峰延后石膏摻量對(duì)C3A與硅酸鈣漿體初凝時(shí)間的影響石膏摻量增加，凝結(jié)硬化加快；摻量達(dá)到一定后，再增加，影響不大。水泥顆粒細(xì)度的影響水泥顆粒越細(xì)，水化速度越快，為什么？答：水泥的水化反應(yīng)是液－固異相反應(yīng)，反應(yīng)首先發(fā)生在液－固界面上；水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，界面區(qū)越大，反應(yīng)點(diǎn)越多，因此水化速度越快。比表面積m2/kg放熱速度時(shí)間/小時(shí)細(xì)度(比表面積)對(duì)C3S漿體(水/固比＝1.0)水化速度(放熱量)的影響水泥漿比表面積與水化度隨時(shí)間的關(guān)系水化度(%)比表面積(m2/cm3)水泥細(xì)度FinenessofCement粒徑：<3μm水化非常迅速，需水量增大；

<40μm水化較慢，內(nèi)芯難以水化。

>90μm幾乎接近惰性。溫度與濕度的影響溫度升高，水化反應(yīng)加快，凝結(jié)硬化加速，為什么？溫度升高10

C，速度加快一倍。溫度低于0

C時(shí)，水化反應(yīng)基本停止。保持一定濕度，有利于水泥的水化。溫度升高，放熱速度加快，誘導(dǎo)期時(shí)間縮短拌和用水量的影響重要概念：水灰比—水泥漿體中拌和水量與水泥質(zhì)量之比(W/C)；水泥熟料礦物完全水化的理論水灰比＝0.23；水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝結(jié)硬化所需時(shí)間越長(zhǎng)；水灰比越大，水泥石中孔隙越多，強(qiáng)度越低。未水化水泥毛細(xì)孔水泥凝膠體積比水灰比長(zhǎng)時(shí)間放置在水中的水泥漿體水化最終生成物水泥石的腐蝕與預(yù)防

基本概念：在使用環(huán)境中，硅酸鹽水泥石受某些腐蝕性介質(zhì)的作用，其組成和結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生變化或受到損害，導(dǎo)致性能改變、強(qiáng)度下降等。水泥石結(jié)構(gòu)的腐蝕可分為物理腐蝕