【正文】 材料與水有關(guān)的性質(zhì) 一、材料的親水性與增水性 濕潤(rùn)邊角 ：在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水滴表面做切線，此切線與材料和水接觸面的夾角稱為濕潤(rùn)邊角 親水性材料： 當(dāng) θ≤ 900 時(shí)，材料能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱為親水性材料。 憎水性材料： 當(dāng)θ＞ 900 時(shí)，材料不能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出憎水性，這種材料稱為憎水性材料。 由此可見，濕潤(rùn)邊角越小，材料親水性越強(qiáng)， 越易被水潤(rùn)濕。 干燥狀態(tài)： 材料的孔隙中不含水或含水極微； 氣干狀態(tài)： 材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡； 飽和面干狀態(tài)： 材料表面干燥，而孔隙中充滿水達(dá)到飽和； 濕潤(rùn)狀態(tài)： 材料不僅孔隙中含水飽和，而且表面上為水潤(rùn)濕附有一層水膜。 三、材料的吸濕性和吸水性 吸濕性： 材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)。 材料的吸濕性 用含水率 來表示： ???ggsh m mmW 100% 式中： Wh— 材料含水率， %； 11 ms— 材料吸濕狀態(tài)下的重量， g ； mg— 材料干燥狀態(tài)下的重量， g 。 氣溫越低，相對(duì)濕度越大，材料的含水率也就越大。 木材的吸濕性隨著空氣濕度變化尤其明顯。 吸水性： 材料在水中吸收水分的性質(zhì)。 ???ggbm m mmW 100% 式中： Wm— 材料的重量吸水率， %； mb— 材料吸水飽和時(shí)的重量， g； mg— 材料在干燥狀態(tài)下的重量， g。 ???? WgbV V mmW ?10 100% 式中： ρ w=1g/cm3為水在常溫下的密度。 ρ 0 式中： ρ 0— 材料干燥狀態(tài)時(shí)的表觀密度， g/cm3。但在材料的孔隙中，并不是所有的孔隙都能被水充滿，因?yàn)榉忾]的孔隙，水分不易滲入；而 粗大的孔隙 ，水分又不易保留，故材料的體積吸水率，常小于孔隙率。 對(duì)于某些輕質(zhì)材料，如加氣混凝土、軟木等，由于具有 很多開口而微小的孔隙 。即濕質(zhì)量為干質(zhì)量的幾倍，在這種情況之下， 最好用體積吸水率表示其吸水性。 用 軟化系數(shù) 表示：gbR ffK ? 式中： KR— 材料的軟化系數(shù)； fb— 材料在飽和吸水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度， MPa； fg— 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度， MPa。工程中常將 KR＞ 0． 85 的材料，稱為耐水性材料。 五、材料的抗?jié)B性： 抗?jié)B性： 指材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。 AtHQdK? 式中： K— 滲透系數(shù)， cm/h； Q— 滲水總量， cm3； A— 滲水面積， cm2； d— 試件厚度， cm； t— 滲水時(shí)間， h； H— 靜水壓力水頭， cm。 表示為 S S8等。 材料的抗?jié)B性與孔隙率及孔隙特征有關(guān)，開口的連通大孔越多，抗?jié)B性越差，閉口孔隙率大的材料，抗?jié)B性仍可良好。 地下建筑、壓力管道等設(shè)計(jì)時(shí)都必須考慮材料的抗?jié)B性。 用 抗凍標(biāo)號(hào)（ D） 表示：是以規(guī)定的吸水飽和試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)試驗(yàn)后，強(qiáng)度降低不超過 25%，質(zhì)量損失不超過 5%，也無明顯的損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標(biāo)號(hào)。角標(biāo)為凍融循環(huán)次數(shù)。 第五節(jié) 材料的熱性質(zhì) 材料的熱性質(zhì)主要包括：熱容性、導(dǎo)熱性和熱變形性。 1）、同種材料的熱容性用熱容量表示： 熱容量是指材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的能力。 2）、不同材料的熱容性用比熱表示： 比熱是指單位質(zhì)量的材料升高單位溫度時(shí)所需要的熱量。用 導(dǎo)熱系數(shù) 來表示：導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度的材料當(dāng)兩側(cè)溫度差為 1K 時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。 K）； Q— 傳導(dǎo)熱量（ J）； d— 材料厚度（ m）； A— 傳熱面積（ m2）； Z— 傳熱時(shí)間（ s）； t2t1— 材料傳熱時(shí)兩面的溫度差（ K）。反之，材料的 導(dǎo)熱系數(shù)隨著表觀密度的增大而增大 。因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù) λ =178。 K 大 20 倍，所以 受潮的材料導(dǎo)熱系數(shù)增大。 4 倍 .因 此 材料受潮和受凍將嚴(yán)重影響其保溫效果 。 熱變形性： 指材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化的性質(zhì)。 用 線膨脹系數(shù) 來表示：)( 12 ttL L???? 式中： α — 線膨脹系數(shù)， 1/K； Δ L— 材料的線變形量， mm； L— 材料原來的長(zhǎng)度， mm； t2t1— 材料在升降溫前后的溫度差， K。 第六節(jié) 材料的耐久性 一、耐久性： 指材料在外界各種因素的作用下，能長(zhǎng)期的正常工作，不破壞、不失去原來性能的性質(zhì)。 具體反映： 金屬材料會(huì)被氧化腐蝕； 無機(jī)非金屬材料（石、玻璃、水泥、混凝土）因碳化、融蝕、凍融、熱應(yīng)力、干濕交替等作用而破壞。 二、提高耐久 性的措施 降低濕度、排除侵蝕性物質(zhì)。 14 適當(dāng)改變成分、進(jìn)行憎水處理及防腐處理等。 只有這樣，才能更好的節(jié)約材料、減少維修費(fèi)用，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。試求該料的密度、開口孔隙 率、閉口孔隙率、表觀密度及含水率。如果砂子和石子的含水率分別為 3%和 %，求每次攪拌時(shí)需用多少濕石子和砂？ 材料的強(qiáng)度、塑性、彈性、脆性、韌性、硬度、耐磨性的定義是什么？ 材料受凍破壞的原因？抗凍性大小如何表示？解釋抗?jié)B等級(jí) S10,抗凍標(biāo)號(hào) D15 的含義。通過本章的學(xué)習(xí)，要求了解這三種膠凝材料的特性和用途。 第一節(jié)：石 灰 一、 石灰生產(chǎn)簡(jiǎn)介： 原料： 石灰石、白云石、白堊、貝殼等富含碳酸鈣（ CaCO3） 、碳酸鎂（ MgCO3）的材料。將塊灰粉碎、磨細(xì)制成的生石灰稱為磨細(xì)生石灰粉或稱建筑生石灰粉。 生石灰的分類： 1）、視氧化鎂含量的多少，建筑石灰分為 ： 鈣質(zhì)生石灰： MgO 含量小于或等于 5%。 2）、按煅燒溫度和煅燒時(shí)間不同分為： 過火石灰： 煅燒溫度過高，時(shí)間過長(zhǎng)或原料中的二氧化硅和三氧化二鋁等雜質(zhì)發(fā)生溶解而造成的。 欠火石灰： 石灰?guī)r塊的體積過大或窯中溫度不均勻，本身尚未分解完全，顏色發(fā) 黑。 優(yōu)質(zhì)灰： 顏色潔白，質(zhì)地松軟，晶粒細(xì)小，密度小，重量輕。 3）按加工方法不同分： 生石灰粉： 塊灰直接磨細(xì)制成。 石灰膏： 將塊狀生石灰用過量水（約為生石灰體積的 3~4 倍）消化，或?qū)⑾曳酆退韬?，所得達(dá)到一定稠度的膏狀物，主要成分為 Ca(OH)2和水。 表 生石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 鈣質(zhì)生石灰 鎂質(zhì)生石灰 優(yōu)等品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 （ CaO+MgO）含量， %，不小于 90 85 80 85 80 75 未消化殘?jiān)浚?5mm 圓孔篩 篩余量）， %，不大于 5 10 15 5 10 15 CO2， %，不大于 5 7 9 6 8 10 產(chǎn)將量， L/Kg，不小于 表 生石灰粉技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 鈣質(zhì)生石灰 鎂質(zhì)生石灰 優(yōu)等品 一等品 合格品 優(yōu)等品 一等品 合格品 （ CaO+MgO）含量， %，不小于 85 80 75 80 75 70 CO2， %，不大于 7 9 11 8 10 12 細(xì)度 0． 9mm 篩篩余， %，不大于 篩篩余， %，不大于 建筑消石灰粉的技術(shù)要求： 建筑消石灰粉按氧化鎂含量分為鈣質(zhì)消石灰、鎂質(zhì)消石灰、白云石消石灰粉等，每一種又有優(yōu)等品、一等品、和合格品三個(gè)等級(jí)，其分類界限見表 ,技術(shù)指標(biāo)見表 。由于顆粒間的水膜較厚，顆粒間的滑移較易進(jìn)行，即可塑性好。 生石灰水化時(shí)水化熱大，體積增大； 石灰的 熟化 （水化或消化）：生石灰加水進(jìn)行水化的過程。 生石灰水化時(shí)放出大量的熱量，同時(shí)體積增大 ~。 陳伏： 生石灰中常含有過火石灰，水化極慢，當(dāng)石灰變硬后才開始熟化，產(chǎn)生體積膨脹，引起已變硬石灰體的隆起、鼓包和開裂。陳伏期間石灰漿表面應(yīng)保持一層水分，隔絕空氣，防止 Ca(OH)2與 CO2 發(fā)生碳化反應(yīng)。 凝結(jié)硬化 CaO + H2O → Ca（ OH） 2 結(jié)晶 Ca（ OH） 2 +CO2+nH2O→ CaCO3+(n+1)H2O 碳化 ? 結(jié)晶 ：里→表 碳化： 表→里 使用前： CaO 使用后： Ca（ OH） 2 、 CaCO3 由于碳化作用主要發(fā)生在與空氣接觸的表層，且生成的碳酸鈣硬殼較致密，阻礙了空氣中的 CO2的滲入，也阻礙了內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，因此硬化緩慢。 怎么樣： 除調(diào)成石灰乳作薄層粉刷外，純的石灰漿不能單獨(dú)使用。 硬化后強(qiáng)度低： 生石灰消化時(shí)的理論用水量為生石灰質(zhì)量的 %，但為了使石灰漿具有一定的可塑性便于應(yīng)用，同時(shí)考慮到一部分水分因消化時(shí)水化熱大而被蒸發(fā)掉，故實(shí)際消化用水量很大，多余水 17 分在硬化 后蒸發(fā)，將留下大量孔隙，因而硬化石灰體密實(shí)度小、強(qiáng)度低。 四、石灰的應(yīng)用： 制作石灰乳涂料： 用消石灰粉或石灰漿摻大量水調(diào)制而成。 配置石灰砂漿或石灰水泥混合砂漿： 用于砌筑和抹灰。 拌制石灰土和石灰三合土： 灰土： 消石灰粉 +粘土 三合土： 消石灰粉 +粘土 +砂（或碎石、爐 渣等）。 生產(chǎn)硅酸鹽制品： 將磨細(xì)的生石灰粉（或消石灰粉）和砂（或粉煤灰、礦渣、爐渣）等硅質(zhì)材料加水拌和，經(jīng)成型、蒸養(yǎng)或蒸壓處理等工序而成的材料。 五、貯運(yùn)注意事項(xiàng)： 防潮，防水，防火，避免與易燃易爆及液體物品共存、共運(yùn)，以免發(fā)生火災(zāi)和爆炸。 第二節(jié)：石 膏 石膏： 是一種以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。 生產(chǎn)過程： 將原料加熱煅燒、脫水、磨細(xì)即得石膏膠凝材料。 注意：同一原料，不同溫度、壓力→不同產(chǎn)品 建筑石膏： 常壓下加熱溫度達(dá)到 1071700C 時(shí)，而水石膏脫水變成 β 型半水石膏即建筑石膏，又稱熟石膏。 2H2O CaSO4178。 可溶性 硬石膏： 加熱溫度在 1702020C 時(shí)石膏繼續(xù)脫水生成可溶性硬石膏。 當(dāng)溫度升高到 2002500C時(shí)，石膏中殘留很少的水，凝結(jié)硬化非常緩慢，但遇水后仍能生成半水石膏直至二水石膏。它難溶于水，失去凝結(jié)硬化能力，但加入某些激發(fā)劑（如各種硫酸鹽、石灰、煅燒白云石、粒化礦渣等）混合 18 磨細(xì)后，則重新具有水化硬化能力，成為無水石膏水泥（或稱硬石膏水泥）。它水化硬化后有較高的強(qiáng)度和抗水性。 根據(jù) GB9776— 88 規(guī)定，建筑石膏按強(qiáng)度、細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間指標(biāo)分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個(gè)等級(jí)。 建筑石膏產(chǎn)品的標(biāo)記順序： 產(chǎn)品名稱，抗折強(qiáng)度值，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。 三、建筑石膏的特性： 凝結(jié)硬化快 為什么： CaSO4178。而 CaSO4178。故二水石膏膠體微粒將從溶液中析出。 怎么樣： ?模型石膏 醫(yī)藥石膏：打石膏固定 建筑工程：如門窗固定 硬化后孔隙率大，表觀密度和強(qiáng)度較低，耐水性和抗凍性差，具有一定的調(diào)溫調(diào)濕作用： ※ 表觀密度↓吸濕性↑強(qiáng)度↓抗凍性↓保溫隔熱↑ 為什么： 1）、 理論用水與實(shí)際用水的差距。 怎么樣：※ 引導(dǎo)學(xué)生舉例：如墻 體材料（輕、吸濕、保濕、白等） 硬化后體積微膨脹： 為什么： 1/2 H2O→ 2 H2O 怎么樣： 固定、模型 防火性好： 為什么： 孔隙率↑，有 2 H2O，表面生成的無水 CaSO4 為良好的熱絕緣體。 四、建筑石膏的應(yīng)用： 19 制備粉刷石膏： 面層粉刷石膏（ M） 底層粉刷石膏 (D) 保溫層粉刷石膏 (W) 建筑石膏制品 ： 如： 1）、 紙面石膏板、纖維石膏板、裝飾石膏板及彩色石膏制品、生產(chǎn)人造大理石等，用于內(nèi)墻、隔墻、吊頂和裝飾等。 五、建筑石膏的貯藏注意事項(xiàng) ： 防潮、防水、貯存期不超過三個(gè)月。 其通式是 R2O178。 水玻璃模數(shù)： 為二氧化硅和堿金屬氧化物之間的摩爾數(shù)比。 2）、 一般水玻璃模數(shù) n 越大水玻璃的密度和粘度越大，硬化速度越快，硬化后的粘結(jié)力與強(qiáng)度、耐熱性與耐酸性越強(qiáng)，越難溶解于水。同時(shí) n 太大，水玻璃越南溶解于水，所以水玻璃的濃度和模數(shù)不宜太高。 二、水玻璃的硬化： 水玻璃在空氣中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝膠，凝膠因干燥而逐漸硬化。 nSiO2+CO2+mH2O=Na2CO3+nSiO2178。 氟硅酸鈉適宜摻量為水玻璃質(zhì)量的 12%~15%。 摻量太多，凝結(jié)過速，造成施工困難，且強(qiáng)度和抗?jié)B性均降低。用水玻璃配制的混凝土的抗壓強(qiáng)度可搭 15~40Mpa?？捎糜谂渲扑Ａ退峄炷?、耐酸砂漿、耐酸膠泥等?？捎糜谂渲扑Ａ蜔峄炷?、耐熱砂漿、耐熱膠泥等。 nSiO2）。 nSiO2 均可溶于堿，且 Na2O178。為提高耐水性，常采用中等濃度的酸對(duì)已硬化的水玻璃進(jìn)行酸洗 處理。 因?yàn)樗Ａc空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成硅酸凝膠，同時(shí)水玻璃也與材料中的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，兩者填充與材料的孔隙，使材料致密。 加固土壤： 將水玻璃和氯化鈣溶液交替壓入到土壤中，生成的硅酸凝膠和硅酸鈣凝膠可 使土壤固結(jié)，從而避免了由