【正文】 泥熟料， 5%以下的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥，又稱波特蘭水泥。 2）、非活性混合材料： 指不具有活性或活性甚低的人工或天然的礦物質(zhì)材料。 ?；郀t礦渣 活性混合材料 火山灰質(zhì)混合材料 22 混合材料 粉煤灰質(zhì)混合材料 石英砂 非活性混合材料 石灰石 粘土 及不附合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的活性混合材料 1）、活性混合材料： 指與石灰、石膏一起，加水拌和后能形成水硬性膠凝材料的混合材料。 磨制水泥成品： 為調(diào)整水泥的凝結(jié)時(shí)間（緩凝），在生產(chǎn)的最后階段還要加入適量石膏，一般使用兩水石膏。 Fe2O3,簡(jiǎn)寫(xiě)為 C4AF） ,含量 10%～ 18%。 Al2O3,簡(jiǎn)寫(xiě)為 C3A） ,含量 7%～ 15%； 鐵鋁酸四鈣 ： （ 4CaO178。 SiO2,簡(jiǎn)寫(xiě)為 C3S） ,含量 36%～ 60%； 硅酸二鈣：（ 2CaO178。 將原料按適當(dāng)比例混 合后磨細(xì)制成生料，再將生料入窯進(jìn)行煅燒，煅燒后得到的黑色球狀顆粒即為硅酸鹽水泥熟料。 一、常用水泥的生產(chǎn)： 硅酸鹽系水泥的生產(chǎn)過(guò)程是 兩磨一燒 的過(guò)程。其中以硅酸鹽系水泥應(yīng)用最廣。用于建筑、道路橋梁 、水利和國(guó)防工程中。通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握常用水泥的基本技術(shù)性質(zhì)和質(zhì)量要求，并能根據(jù)工程要求合理的選用；同時(shí)，應(yīng)一般了解其他品種水泥的特點(diǎn)。用于高爐基礎(chǔ)、熱工設(shè)備基礎(chǔ)及維護(hù)結(jié)構(gòu)等耐熱工 程。如：鋪砌耐酸塊材、抹耐酸整體面層、澆筑地面整體面層、設(shè)備基礎(chǔ)、耐酸樓（地）面、墻裙、踢腳板等。 配制速凝防水劑： 將水玻璃加入良種、三種、或四種礬，即可配制二礬、三礬、四礬速凝防水劑。 但水玻璃不能用來(lái)涂刷和浸漬石膏制品，因?yàn)楣杷徕c會(huì)與硫酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈉，在制品孔隙中結(jié)晶，體積膨脹，導(dǎo)致制品的破壞。 四、水玻璃的應(yīng)用： 涂刷材料表面，提高抗風(fēng)化能力： 在天然石材、粘土磚、混凝土和硅酸鹽制品表面，涂刷一層水玻璃，可提高材料的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性及耐水性等。 nSiO2 可溶于水，所以水玻璃硬化后不耐堿、不耐水。由于 SiO2和 Na2O178。 耐堿性和耐水性差： 20 水玻璃在加入氟硅酸鈉后仍不能完全硬化，仍然有一定量的水玻璃（ Na2O178。 耐熱性好： 硬化后形成的二氧化硅網(wǎng)狀骨架，在高溫下強(qiáng)度下降不大。 耐酸性好： 由于水玻璃硬化后的主要成分為二 氧化硅，它可以抵抗除氫氟酸、過(guò)熱磷酸以外的幾乎所有的無(wú)機(jī)和有機(jī)酸。 三、水玻璃的特性： 水玻璃凝結(jié)硬化后，具有以下特性： 粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度較高 ： 水玻璃在硬化后，其主要成分為二氧化硅凝膠和氧化硅，因而具有較高的粘結(jié)力和強(qiáng)度。 摻量太少，則硬化慢，且硬化不充分，強(qiáng)度和耐水性均較差。 mH2O 上述硬化過(guò)程非常緩慢，為加速 硬化，可 摻入適量的固化劑（促硬劑）氟硅酸鈉 （有毒，慎用），以加速二氧化硅凝膠的析出和硬化。 Na2O178。建筑中一般取 n=~,密度為 ~。但是， n 太大，則粘度太大不利于施工操作，難以保證施工質(zhì)量。 水玻璃與普通玻璃的區(qū)別： 1）、 水玻璃能溶解在水中，并能在空氣中凝結(jié) 和硬化。 nSiO2(R 為堿金屬 K 或 Na， n 稱為 水玻璃模數(shù) )建筑上常用鈉水玻璃。 過(guò)長(zhǎng)貯存會(huì)怎么樣？ 降低強(qiáng)度 第三節(jié)：水 玻 璃 一、水玻璃的組成： （俗稱泡花堿） 水玻璃： 是一種溶解于水的，由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的硅酸鹽材料。 2）、 配 以纖維增強(qiáng)材料、膠粘劑等還可制成石膏角、線，燈圈、雕塑等。 怎么樣： 隔墻 加工性能好： 可鋸、可刨、可釘、可打眼。 % 60%80%↓ 理論 +施工 2）、 石膏的熱容量大、導(dǎo)熱性差，吸濕性強(qiáng)，故能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫濕度。其終凝時(shí)間不超過(guò) 30min 。 2H2O 在常溫下的溶解鍍僅為半水 石膏的 1/5。 1／ 2 H2O溶解度大，遇水后很快形成流動(dòng)的可塑性凝膠體，并開(kāi)始溶解于水中形成飽和溶液，溶液中的半水石膏和水反應(yīng)生成二水石膏。例如：抗折強(qiáng)度為 的建筑石膏標(biāo)記為：建筑石膏 。 見(jiàn)下表： 建筑石膏的技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 抗折強(qiáng)度， Mpa，不小于 抗壓強(qiáng)度， Mpa，不小于 細(xì)度（ 方孔篩篩余， %） ，不大于 凝結(jié)時(shí)間 初凝時(shí)間不早于 6min；終凝時(shí)間不遲于 30min 貯運(yùn)要求： 防潮、防水、貯期不超過(guò)三個(gè)月。 二、石膏的技術(shù)要求： 技術(shù)指標(biāo)： 建筑石膏色白，密度為 ,堆積密度為 8001100kg/m3。 高溫煅燒石膏： 當(dāng)家熱溫度高于 8000C 時(shí)，部分石膏分解出 CaO,得到高溫煅燒石膏。 水溶性硬石膏 ： 當(dāng)加熱溫度高于 4000C 時(shí)，完全失去水分，形成水溶性硬石膏（即死燒石膏）。與水調(diào)和后仍能很快凝結(jié)硬化。 21 H2O+ 211 H2O 高強(qiáng)石膏： 在壓蒸條件下（ ， 1250C）加熱可以產(chǎn)生 α 型半水石膏即高強(qiáng)石膏。 CaSO4178。 因加熱方式及溫度不同可得不同性質(zhì)的石膏。 一、建筑石膏生產(chǎn)簡(jiǎn)介： 原料： 天然二水石膏（即軟石膏或生石膏）、天然無(wú)水石膏及化工石膏。貯期最長(zhǎng)不超過(guò)一個(gè)月。如灰砂磚、粉煤灰磚、粉煤灰砌塊、硅酸鹽砌塊等。大量用于建筑的基礎(chǔ)、地面、道路及堤壩等。為防止收縮開(kāi)裂，需加入紙筋等纖維材料。進(jìn)行室內(nèi)粉刷。 耐水性差： 由于石灰漿體硬化慢、強(qiáng)度低，在石灰硬化體中，大部分仍是尚未碳化的 Ca(OH)2, Ca(OH)2易溶于水，這會(huì)使得硬化石灰體遇水后產(chǎn)生潰散，故石灰不易用于潮濕環(huán)境。 如何處理： 施工時(shí)摻入一定的骨料（如砂子等）或纖維材料（麻刀、紙筋等）。 為什么： ?碳化→表面 影響深入碳化 影響進(jìn)一步結(jié)晶 怎么樣： 雨季抹灰？ 硬化時(shí)體積收縮大： 為什么： 水蒸發(fā)使硬化的石灰漿體出現(xiàn)干縮裂紋。 凝結(jié)硬化緩慢： 包括結(jié)晶和碳化兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。為了消除過(guò)火石灰的危害，需將石灰漿置于消化池中 2~3周，即所謂的陳伏。熟化產(chǎn)物即消石灰，主要成分為 Ca(OH)2。 熟化： CaO + H2O → Ca（ OH） 2 + 熱 ↓ ↓ 生 熟 水化熱 ：生石灰水化時(shí)放出的熱量。這一性質(zhì)常被用來(lái)改善水泥砂漿的保水性，以克服水泥砂漿飽水性差的缺點(diǎn)。 表 建筑消石灰粉按氧化鎂含量的分類界限 品種名稱 鈣質(zhì)消石灰粉 鎂質(zhì)消石灰粉 白云石消石灰粉 氧化鎂含量 ,% ≤ 4 4≤ MgO＜ 24 24≤ MgO＜ 30 表 建筑消石灰粉的技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng) 目 鈣質(zhì)消石灰粉 鎂質(zhì)消石灰粉 白云石消石灰粉 優(yōu)等 一等 合格 優(yōu)等 一等 合格 優(yōu)等 一等 合格 (CaO+Mg0)含量， %，不小于 70 65 60 65 60 55 65 60 55 16 游離水， % ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 ~2 體積安定性 合格 合格 — 合格 合格 — 合格 合格 — 細(xì)度 ， %，不大于 0 0 0 0 0 0 ， %，不大于 3 10 15 3 10 15 3 10 15 三、 石灰的特性： 石灰和其他材料相比，具有以下特性： 可塑性和保水性好； 熟化生成的氫氧化鈣顆粒極其細(xì)小，比表面積（材料的總表面積與其質(zhì)量的比值）很大，使得氫氧化鈣顆粒表面吸附有一層較厚的水膜，即石灰的保水性好。 二、石灰的技術(shù)要求： 建筑生石灰和建筑生石灰粉的技術(shù)要求： 按現(xiàn)行建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑生石灰》 JC/T479— 9《建筑生石灰粉》 JC/T480— 92 的規(guī)定，鈣質(zhì)生石灰和鎂質(zhì)生石灰各分為優(yōu)等品、一等品、和合格品三個(gè)等級(jí)，技術(shù)指標(biāo)可見(jiàn)表 和表。 消石灰粉： 將生石灰用適量水經(jīng)消化和干燥而成的粉末，主要成分為 Ca(OH)2，亦稱熟石灰。與水作用速度快。它只會(huì)降低石灰的利用率，不會(huì)對(duì)施工帶來(lái)危害。這種石灰顏色較深，塊體致密，顏色發(fā)青，熟化十分緩慢，其細(xì)小顆?？赡茉谑覒?yīng)用 15 之后熟化，體積膨脹，致使已經(jīng)硬化的砂漿產(chǎn)生“崩裂”或“鼓包”現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。 鎂質(zhì)生石灰： MgO 含量大于 5%。 900~10000C CaCO3 CaO+CO2 生石灰 7000C MgCO3 MgO+CO2 生石灰的主要成分為： 氧化鈣（ CaO） 和氧化鎂 (MgO)。經(jīng)煅燒后，即的塊狀的生石灰。 膠凝材料： 建筑上用 來(lái)將砂子、石子、磚、石塊、砌塊等散粒材料或塊狀材料粘結(jié)為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。 第二章 氣硬性膠凝材料 本章提要： 本章主要介紹石灰、石膏和水玻璃等氣硬性膠凝材料的特性、技術(shù)性質(zhì)、要求和應(yīng)用。 已知混凝土攪拌機(jī)一次攪拌需加入 216kg 干砂， 450kg 干石子。 第一章課后復(fù)習(xí)思考題 什么叫標(biāo)準(zhǔn)？我國(guó)目前常用的標(biāo)準(zhǔn)有哪幾大類？標(biāo)準(zhǔn)的一般表示方法怎樣？ 已知某種建筑材料試樣的孔隙率為 24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為 40cm3，質(zhì)量為 ，吸水飽和后的質(zhì)量為 ,烘干后的質(zhì)量為 。 增加保護(hù)層、保護(hù)材料，如抹灰、刷涂料、作飾面等。 提高材料本身的密實(shí)度、改善材料的空隙構(gòu)造。 有機(jī)材料如木材、竹材及其它的植物纖維組成的材料，常因蟲(chóng)、菌蛀蝕、融蝕而破壞； 瀝青因受陽(yáng)光、空氣和熱的作用而逐漸變得硬脆老化而破壞等。 影響耐久性的因素： 材料在使用過(guò)程中，除受到各種外力的作用以外，還會(huì)經(jīng)常受到物理、化學(xué)和生物（包括人的機(jī)械作用）的作用而破壞。 土木工程總體上要求材料的熱變形不要太大，在有隔熱保溫要求的工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng) 盡量選用熱容量（或比熱）大、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料 。 除個(gè)別的如水結(jié)冰之外，一般材料均符合熱脹冷縮這一規(guī)律。所以工程中對(duì)保溫材料應(yīng)特別注意防潮。 如材料中的水分凍結(jié)，導(dǎo)熱系數(shù)將更大，冰的導(dǎo)熱系數(shù) λ = W/m178。 K,比靜態(tài)空氣的導(dǎo)熱系數(shù) λ = W/m178。 材料的導(dǎo)熱系數(shù)還與濕度、溫度有關(guān)。 當(dāng)材料的密度一定時(shí)，孔隙率越大，則表觀密度越小，其導(dǎo)熱系數(shù)也就越小。 13 )( 12 ttZA dQ ?? ??? 式中： λ — 導(dǎo)熱系數(shù)（ W/m178。 )( 21 ttm Qc ?? 導(dǎo)熱性： 指材料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳遞的能力。 Q=mc(t1t2) 式中： Q— 熱容量， KJ； m— 材料的質(zhì)量， kg； t1t2— 材料受熱和冷卻時(shí)的溫差， K； c— 材料的比熱， KJ/()。 熱容性： 材料加熱時(shí)吸熱，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容性。 對(duì)于水工建筑、或經(jīng)常處于水位變化的結(jié)構(gòu)，由于交替的受到水的飽和凍融作用，尤其是冬季氣溫達(dá) — 150C 的地區(qū)，一定要對(duì)使用材料進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)。 表示為 D D1 D2 D50、 D100等。 六、材料的抗凍性： 抗凍性： 指材料在含水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不明顯降低的性質(zhì)。 滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號(hào)越高，表明材料的抗?jié)B性越好。角標(biāo)為最大不滲水壓力值的 1/10Mpa。 抗?jié)B標(biāo)號(hào)（ S）： 是以規(guī)定的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（ Mpa）來(lái)確 定。 用 滲透系數(shù)和抗?jié)B標(biāo)號(hào) 表示： 滲透系數(shù)： 根據(jù)達(dá)西定律，在一定時(shí)間 t 內(nèi)，透過(guò)材料試件的水量 W，與試件的斷 12 面積 A 及水頭差 H 成正比，與試件的厚度 d 成反比。 一般材料吸水后，強(qiáng)度均會(huì)有所下降，強(qiáng)度降低越多， 軟化系數(shù)越小，說(shuō)明 該材料的耐水性越差。 材料的軟化范圍在 0— 1 之間。 四、材料的耐水性 耐水性： 指材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。所以它的質(zhì)量吸水率往往超過(guò) 100%。 這類材料常用質(zhì)量吸水率來(lái)表示它的吸水性。 一般來(lái)說(shuō)，孔隙率越大，吸水率越大。 重量吸水率和體積吸水率之間存在以下關(guān)系： WV=Wm179。 2）、體積吸水率： 材料吸水飽和時(shí)，所吸水分體積占材料干燥狀態(tài)時(shí)體積的百分 率。 材料的吸水性 用吸水率 來(lái)表示：它包括 1）、重量（質(zhì)量）吸水率： 材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分重量占材料干燥時(shí)重量的百分率。 平衡含水率： 材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡式的含水率。材料的開(kāi)口微孔越多，吸濕性 越強(qiáng)。 材料的含水率大小，除與材料本身的成分、組織構(gòu)造等因素有關(guān)以外，還與周圍環(huán)境溫度、濕度有關(guān)。 還濕性 ：材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)。 除上述四種基本含水狀態(tài)外，材料還可以處于 兩種基本狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)中。 二、材料的含水狀態(tài) 親水性材料的含水狀態(tài)可分為四種基本狀態(tài)，如圖 1— 5 所示。如：瀝青、石蠟等。如：石料、磚、 混凝土、木材等。 A mmM 10 ?? 10 式中： M— 耐磨率， g/cm2；