【導讀】第十一講材料的物質結構的基本性質、材料的性能與應用。石膏膠凝材料和石灰膠凝材料的性能與應用。它不僅影響著材料的化學性。質，而且也是決定材料物理力學性質的重要因素。金屬與合金都是晶體，而玻璃類物質是非晶體。體材料在宏觀上顯示為各向同性。冷狀態(tài)的液體，也稱為玻璃態(tài)。硅藻土，其成分雖然都是二氧化硅，但其性能相差很大。材料的吸濕性用含水率表示；含水率系指材料內(nèi)?？箖龅燃壥且砸?guī)定的試件、在規(guī)定的試驗條件。材料導熱性可用導熱系數(shù)來表示。材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強度。材料的這種可恢復的變形稱為彈性變形，彈性變形屬可逆變形，其大小與外力成。正比，此時應力與應變的比值稱為材料的彈性模量。顯的塑性變形，這種性質稱為脆性，具有這種性質的材料稱脆性材料。建筑中使用最多的石膏膠凝材料是建筑石膏，其次是高強石膏，此外還有硬

　　

【正文】 水白云母組成，并含有云母、鐵鹽和氧化鐵等有害雜質。 ：主要包括可塑性與結合性 、收縮、粘土的稀釋性能、粘土原料的燒結性能、耐火度， 可塑性與結合性：粘土的可塑性常用塑限、液限、可塑性指數(shù)、可塑性指標和相應含水率來反應可塑性的大小。 塑限是粘土由固態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量。液限是粘土由流動狀態(tài)進入塑性狀態(tài)時的含水量?？伤苄灾笖?shù)則為液限與塑限之差。從粘土與水相互關系來看，塑限表示粘土被水濕潤后，形成水化膜，使粘土粒子能相對滑動而產(chǎn)生可塑性的含水量。液限反映粘土粒子與水分子親和力的大小。 可塑性指數(shù)表示粘土能形成可塑泥團的水分變化范圍。 可塑性指標是指在工作水分下，粘土受外力作用最初 出現(xiàn)裂紋時應力與應變的乘積。在采用這一參數(shù)時還應測出與之相應的含水率?？伤苄灾笜吮碚髡惩恋某尚托阅?。與可塑性相似的另一個性質是粘土的結合性。粘土能將非可塑性原料粘合，使之成為可以成型的泥團，并在干燥后具有一定強度，這種性能稱為結合性。粘土的可塑性愈強，其結合力也愈大?？梢愿鶕?jù)可塑指數(shù)或可塑性指標將粘土按可塑性能分類： 強塑性粘土：指數(shù)大于 15或指標大于 ； 中等塑性粘土：指數(shù)為 7～ 15，指標為 ～ ； 弱塑性粘土：指數(shù)為 1～ 7，指標小于 ； 非塑性粘土：指數(shù)小于 1 例題： （ 1） 針入度是表示瀝青的（ ） A、粘結性 B、塑性 C、溫度敏感性 D、耐久性 答案： A （ 2） 關于低碳鋼受拉時應力 — 應變曲線的四個階段的說法，（ ）是不正確的 A、 OA 段為彈性階段，在 OA 段內(nèi)，應變隨著應力的增加成比例增大。 B、 AB 段為屈服階段，在 AB 段內(nèi)，當荷載增大，應力應變不再成正比例關系。 C、 在 AB 段， B 上點是這一階段應力最高點，稱為屈服上限，即平時我們所說的屈服點 D、 BC 段為強化階段。對應于最高 點 C 的應力稱為抗拉強度。 答案： C （ 3） 碳素結構鋼的牌號表示方法順序正確的是： （ ） A、 代表屈服點的字母 — 屈服點數(shù)值 — 質量等級符號 — 脫氧程度符號 B、 代表屈服點的字母 — 質量等級符號 — 屈服點數(shù)值 — 脫氧程度符號 C、 質量等級符號 — 代表屈服點的字母 — 屈服點數(shù)值 — 脫氧程度符號 D、 質量等級符號 — 屈服點數(shù)值 — 代表屈服點的字母 — 脫氧程度符號 答案： A （ 4） 理論上，木材的強度中（ ）最大 A、順紋抗拉強度 B、順紋抗壓強度 C、抗彎強度 D、橫紋抗拉強度 答案： A （ 5） 承重木結構板材的選用不正確的是（ ） A、 I 級材用于受拉或受彎構件 B、 II 級材用于受拉或受彎構件 C、 II 級材用于受彎或受壓彎的構件 D、 III 級材用于受壓構件及次要受彎構件 答案： B （ 6） 下列不屬于火成巖的是（ ） A、深成巖 B、噴出巖 C、火山巖 D、石灰?guī)r 答案： D （ 7） 關于木材的性質，下列說法中不正確的是（ ） A、 木材的纖維飽和點是指當木材中無自由水，而細胞壁內(nèi)吸附水達到飽和時的含水率。 B、 木材的平穩(wěn)含水率是指木材中的含水量與周圍環(huán)境濕度相平衡時的含水率。 C、 當木材的含水率在纖維飽和點以下時，隨著含水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹 D、 當木材的含水率在纖維飽和點以上，隨著含 水率的增大，木材體積產(chǎn)生膨脹 答案： D 第十二講水泥 一、內(nèi)容提要： 本講主要是講解硅酸鹽水泥的技術要求、硅酸鹽水泥熟料的組成，硅酸鹽水泥的水化和硬化，硅酸鹽水泥的性能，以及其它一些摻混合材的水泥和特種水泥。 二、本講的重點與難點是： 硅酸鹽水泥的技術要求、性能、以及水化和硬化問題。 三、 內(nèi)容講解： 概述： 水泥：呈粉末狀，與水拌和后，經(jīng)過物理化學過程能由可塑性漿體變成堅硬的石狀體，并能將砂石等散狀材料膠結成整體，所以水泥是一種良好的礦物膠凝材料，就硬化條件而言，水泥漿體不但能在空氣 中硬化，還能更好地在水中硬化，保持并繼續(xù)增長其強度，故水泥屬于水硬性膠凝材料。 水泥的分類：按照化學成分，水泥可以分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥等系列，其中以硅酸鹽水泥應用最廣。 硅酸鹽水泥：凡是以適當成分的生料，經(jīng)過破碎、煅燒至部分熔融，形成以硅酸鈣為主要成分的熟料，加入一定量的混合材料和適量的石膏，磨細而成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。 硅酸鹽水泥包括六大品種：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥 (簡稱普通水泥 )、礦渣硅酸鹽水泥 (稱礦渣水泥 PS) 、粉煤灰硅酸鹽水泥 (簡稱粉煤灰水泥 PF) 、火山灰質 硅酸鹽水泥 (簡稱火山灰水泥 PP) 和復合硅酸鹽水泥 (簡稱復合水泥 )。另外，還有具有一些功能要求的特殊硅酸鹽水泥，如白色硅酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥等。 根據(jù)國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GBl75— 1999)的規(guī)定： 硅酸鹽水泥：是指凡由硅酸鹽水泥熟料，再摻入 (0～ 5)％石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥又分為兩種類型：不摻混合材料的硅酸鹽水泥稱為 I 型硅酸鹽水泥，代號為 PI ；在硅酸鹽水泥粉磨時摻加不超過水泥質量 5％的石灰石或?；郀t礦渣混合材料的硅酸鹽水泥稱 Ⅱ 型硅酸鹽 水泥，代號為 PⅡ 。 普通硅酸鹽水泥：是指凡由硅酸鹽水泥熟料，再加入 (6～ 15)％混合材料及適量石膏，經(jīng)磨細制成的水硬性膠凝材料，代號為 PO ?；旌喜牧现性试S用不超過水泥質量 5％的窯灰或不超過水泥質量 10％的非活性混合材料來代替。 水泥的生產(chǎn) 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)主要經(jīng)過三個階段：即生料制備、熟料煅燒與水泥粉磨，簡稱二磨一燒。 生料制備：主要是將石灰質原料、粘土質原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定比例混合、磨細，并調配為成分合適、質量均勻的生料； 熟料煅燒：是將配制好的生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得到 的以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料； 水泥粉磨：是將水泥熟料加適量石膏，有時還加適量混合材料等共同磨細，制成水泥。 生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料有石灰石質原料 (鈣質原料 )和粘土質原料 (硅質原料 )。凡是以碳酸鈣為主要成分的原料統(tǒng)稱為石灰石質原料。粘土質原料是水泥熟料中二氧化硅、氧化鋁成分的主要來源。 水泥的生產(chǎn)方法：按照生料制備方法的不同，有干法和濕法兩種。將原料同時烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，然后喂人干法窯內(nèi)煅燒成熟料，稱為干法生產(chǎn)；將原料加水粉磨成生料漿后喂入濕法回轉窯煅燒成熟料，則稱為濕法生產(chǎn)。水泥 煅燒過程在窯內(nèi)進行，水泥窯型有回轉窯、立窯兩種。前者產(chǎn)量大，質量穩(wěn)定，但投資較大。盡管水泥煅燒設備各異，但生料在室內(nèi)都要經(jīng)歷干燥、預熱、分解、燒成和冷卻五個階段，才能形成熟料。其中燒成帶的反應是煅燒水泥的技術關鍵。 技術要求 根據(jù)國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GBl75一 1999)對硅酸鹽水泥的體 積安定性、凝結時間、細度及膠砂強度、堿含量等提出了具體的技術要求。水泥體積安定性、凝結時間的測定均是以標準稠度的水泥凈漿為基礎。所謂水泥凈漿的標準稠度是以水泥凈漿達到標準規(guī)定的稠度時所需拌合水量 占水泥質量的百分數(shù)表示。硅酸鹽水泥標準稠度用水量，一般在 (24～ 30)％之間。 （ 1）體積安定性 水泥的體積安定性：是指水泥在凝結硬化過程中體積變化的均勻性。試驗方法：采用試餅法或雷氏法檢驗。在有爭議時，以雷氏法為準。 試餅法：是將標準稠度的水泥凈漿做成試餅經(jīng)恒沸 3小時后，用肉眼觀察未出現(xiàn)裂紋，用直尺檢查沒有彎曲現(xiàn)象，則判定該水泥的體積安定性合格，反之為不合格。 雷氏法：是測定水泥漿在雷氏夾中硬化沸煮后的膨脹值，當兩個試件沸煮后的膨脹值平均值不大于 ，即判定該水泥體積安定性合格，反之，則為不合格。 水泥體積安定性不良的原因：是由于其熟料礦物組成中含有過多的游離氧化鈣或游離氧化鎂，以及水泥粉磨時所摻石膏超量所致。熟料中所含游離氧化鈣或游離氧化鎂都是在高溫下生成，屬于過燒氧化物，水化很慢，主要在水泥凝結硬化以后才慢慢開始水化，水化時產(chǎn)生體積膨脹，從而引起不均勻的體積變化，導致硬化水泥漿體開裂。由于游離氧化鎂的水化作用比游離氧化鈣更加緩慢，所以必須用壓蒸法才能檢驗其危害作用。當水泥中石膏摻量過多時，多余的石膏將與已固化的水化鋁酸鈣作用生成水化硫鋁酸鈣晶體，產(chǎn)生體積膨脹，造成硬化水泥漿體開裂。因此國家標準規(guī) 定，水泥中游離氧化鎂含量不宜超過 5％，三氧化硫含量不得超過 3． 5％。 （ 2）凝結時間 水泥的凝結時間有初凝與終凝之分。 初凝：自加水時起至水泥漿開始失去塑性，流動性降低所需的時間，稱為初凝時間。 終凝：自加水時起至水泥漿完全失去塑性并開始有一定初始結構強度所需的時間，稱為終凝時間。國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于 45 分鐘，終凝時間不得遲于 小時，普通硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于 45 分鐘，終凝時間不得遲于 10 小時。 水泥凝結時間的測定，是以標準稠度的水泥凈漿，在規(guī)定的溫度和濕度下，用凝結時間測定儀 測定。 （ 3）細度 細度：是指水泥顆粒的粗細程度，它是決定水泥性能的重要因素之一。硅酸鹽水泥的細度用比表面積表示，應大于 300㎡／ kg；普通硅酸鹽水泥的細度用篩余量表示，其 80μm方孔篩的篩余量不得超過 10． 0％。水泥的細度通常采用篩分析法或比表面積法 (勃氏法 )測定。篩分析法以 80μm 方孔篩的篩余量來表示。比表面積法則是以 lkg水泥所具有的總表面積 (㎡／ kg)來表示。 （ 4）強度及強度等級 水泥的強度是評定其質量的主要指標。根據(jù)國家標準《水泥膠砂強度檢驗方法 (ISO 法 )》 (GB／ T17671— 1999)規(guī) 定，水泥強度的測定方法是將水泥和中國 ISO標準 砂按照質量計以 1： 3 混合，用 的水灰比，按規(guī)定的方法制成 40mm40mm160mm 的棱柱體試件，在 20177。1℃ 的水中養(yǎng)護，分別測定其 3天、 28天的抗折強度和抗壓強度。 國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GB175— 1999)規(guī)定，根據(jù)水泥強度等 級值，將硅酸鹽水泥共分為： 、 、 、 、 6 六個強度等 級。與硅酸鹽水泥相比，普通硅酸鹽水泥的強度等級為： 32． 32． 5R、 42． 42． 5R、 52． 5 和 52． 5R 六個強度等級。根據(jù) 3天強度大小，水泥又分為普通型和早強型兩種類型，其中有代號 R的水泥為早強型水泥。 (5) 堿含量 水泥中堿含量按照 Na20+。 判定規(guī)則 如果水泥中氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中任一項不符合國家標準《硅酸 鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 (GBl75— 1999)規(guī)定，則該水泥被判為廢品； 如果水泥細度、終凝時間中任一項不符合國家標準規(guī)定或強度低于商品強度等級的指標時為不合格品。 例 下列（）屬于水泥按化學成分的分類 A、硅酸鹽水泥 B、鋁酸鹽水泥 C、硫鋁酸鹽水泥 D、礦渣水泥 答案： ABC 例 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)主要經(jīng)過（）階段 A、生料制備 B、熟料煅燒 C、水泥粉磨 D、水泥水化 答案： A 、 B 、 C 例 國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于（）分鐘 A、 30 B、 45 C、 60 D、 90 答案： B 硅酸鹽水泥熟料的組成 化學組成 硅酸鹽水泥熟料主要由氧化鈣（ CaO,簡寫為 C）、二氧化硅（ SiO2簡寫為 S）、氧化鋁（ Al2O3簡寫 A）和氧化鐵（ Fe2O3簡寫為 F）四種氧化物組成。 水泥熟料中除了上述四種主要氧化物以外，還有含量不到 5％的其他少量氧化物，如氧化鎂 (MgO)、氧化鈦 (Ti02)、三氧化硫 (S03)等。 氧化鈣 (CaO)是熟料中最主要的成分，它與熟料中其他氧化物如 Si0 A120 Fe203等發(fā)生化學反應，生成熟料礦物如硅酸三鈣 (C3S)、硅酸二鈣 (C2S)、鋁酸三鈣 (C3A)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)等。一般情況下，隨著熟料中 CaO 含量的增加，熟料中礦物成分 C3S 含量增大，從而可以提高水泥的強度。 二氧化硅 (Si02)也是硅酸鹽水泥熟料中最主 要化學成分之一。它在高溫下與 CaO發(fā)生反應，生成硅酸鹽礦物硅酸三鈣 (C3S)和硅酸二鈣 (C2S)。如果熟料中 SiO2含量低，生成的硅酸鹽礦物量就減少，從而影響水泥的強度。另外 SiO2含量對熟料煅燒也會產(chǎn)生很大影響。 熟料中氧化鋁 (A1203)可以與 CaO、 Si0 Fe203發(fā)生反應，生成鋁酸三鈣 (C4A)和鐵鋁酸四鈣(C4AF)。當 A1203含量增加時，水泥的凝結、硬化速度加快，但是水泥后期強度增長緩慢，并且降低了水泥的抗硫酸鹽性能。 A1203含量高的水泥，在水化時放熱快，而且水泥的水化熱較大。 氧化鐵 (Fe203)也是熟料中重要的化學成分之一，可以與 CaO、 A1203 反應生成鐵鋁酸四鈣。增加熟料中的 Fe203 含量，可以降低水泥熟料的熔融溫度，但會導致水泥水化和硬化速度