1、建筑材料课程复习摘要建筑材料课程复习摘要 0. 绪论0-1.建筑材料的分类（P1第1小节）。0-2.复合材料的概念和种类。0-3.我国技术标准分为哪几类（P2第6、7小节）？答： 1. 我国技术标准的种类，有强制性和推荐性两类； 2. 我国技术标准的级别分为以下四种： 国家标准 行业标准 （部级标准） 地方标准 企业标准 另外，还有行业协会标准, 如：中国建筑工程协会标准 CECS第1章 建筑材料的基本性质1.1 材料的组成、结构与构造1-1. 玻璃体结构：玻璃体结构上是近程有序，远程无序。其有序范围只是有序单位尺寸的几倍距离。玻璃体的特点是无一定的几何外形，无熔点而只有软化现象，各向同性，玻
2、璃体/结构是化学性质不稳定。（P6倒数第11行）1-2. 胶体：（P8第1行）1-3. 材料的构造-是指材料的宏观组织状况（宏观结构）。宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织，其尺寸在10-3m级（毫米级）以上。 （P8第14行）1-4. 材料的宏观结构可按其特征分为：致密结构（钢材、玻璃等），多孔结构（泡沫塑料、加气混凝土等），纤维结构（竹材、纤维板等），层状结构（胶合板等） 1-5. 孔隙的构造特征 1. 孔的数量： 孔隙率 2. 孔的特征： (1) 根据 孔外界 之间 是否连通 可分为：开口孔隙 与 闭口孔隙 (2) 根据 孔 孔 之间 是否连通 又分为; 连通孔隙 与 不连通孔隙
3、 开放性孔隙 封闭性孔隙 3. 孔径：孔隙本身又按其孔径尺寸大小分为： (1) 粗大孔隙 D1.0(2) 毛细孔隙 D = 0.011.0(3) 微小孔隙 D0.011.2 材料的密度、表观密度和孔隙率1-6. 视密度（）： 散粒材料密度试验常采用排液置换法测定颗粒的体积，测得的体积包含颗粒内部的闭口孔体积。此时计算得密度则为视密度（）。（P10第1行）1-7. 堆积密度：散粒材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度 根据散粒材料堆放的紧密程度，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度三种。1-8. 空隙率：散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例称为空隙率。空隙率的
4、大小反映散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。1.3 材料的力学性质1-9. 弹性变形与塑性变形：（P10第18行）1-10. 影响材料强度试验结果的主要因素？（P12倒数第4行）1.4 材料与水有关的性质1.5 材料的耐久性1-11. 耐久性的概念？（P13第3行）第3章 气硬性胶凝材料3-1. 胶凝材料的定义 ：经过自身的物理化学作用后, 在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状的物料胶结成一个整体的材料，统称为胶凝材料 。 （1） 自身能固化 （2） 能起胶结作用3-2. 胶凝材料的分类：胶凝材料分为有机与无机及复合材料；无机胶凝材料又分为;1.气硬性：只能在空气中硬化,并保持或继
5、续提高强度（如石膏、石灰、水玻璃等）。2.水硬性：不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化, 保持并继续提高强度的胶凝材料如各种水泥）.3.1 石灰3.1.1 石灰的熟化过程 （P31倒数第2行）3-3. 石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰（消石灰)， 在石灰熟化过程中：（1）放出大量的热；（2）体积膨胀12.5倍。3-4. 欠火石灰和过火石灰的熟化（1）欠火石灰：欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。（2）过火石灰：过火石灰结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气隆起鼓包和开裂。3-5. 石灰浆的陈伏：为消除过火石灰的危害，使未熟化的石灰充分熟化，石灰浆
6、需在消解坑里存放两星期以上（称为“陈伏”）。陈伏期间石灰 浆表面应覆盖一层水，以免石灰浆硬化（碳化和结晶）。3.1.2 石灰的硬化：3-6 石灰浆体在空气中逐渐硬化，其硬化包括两个同时进行的过程： （1）结晶过程：水分蒸发或被砌体吸收，氢氧化钙从过饱和溶液中析出。 （2）碳化过程：氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水。 3.1.3 石化的技术指标3.1.4 石灰的应用第4章 水泥4-1 水泥定义-水泥是加水拌和成浆体，能胶结砂、石等适当材料，并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。4.2 硅酸盐水泥4.2.1硅酸盐水泥生产及其矿物组成4-2 熟料的定义教材P394-3 硅酸盐水泥的定义-
7、教材P394.2.1.1 硅酸盐水泥的生产 （图4-1）4-4.生产硅酸盐水泥的原料有：1 石灰质原料(石灰石、白垩等)，主要提供 CaO。 2 粘土质原料(粘土、黄土、页岩等),主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3。3 辅助原料（砂岩和铁矿石），用以校正SiO2和Fe2O3的不足。生产硅酸盐水泥熟料的燃料一般为煤。4-5. 硅酸盐水泥的生产过程：可概括为“两磨一烧”：即.生料的配合与磨细；.生料煅烧成熟料; .熟料与适量石膏（25）及05的混合材料共同磨细而成水泥。4-6水泥熟料的煅烧主要包括以下几个物理化学阶段：（1）生料的干燥与脱水100200oC: 生料被加热，自由水逐渐蒸发而
8、干燥；。（2）碳酸盐分解 500800: 粘土中的高岭石脱水并分解为无定形的Al2O3和SiO2 6001000 碳酸盐分解为MgO 及CaO（3）固相反应阶段:在碳酸钙分解的同时，石灰质和粘土质组分之间，通过质点的相互扩散开始进行固相反应。当温度从1000碳酸盐分解1300时，固相反应基本完成，生成：2CaOSiO2 -C2S 3CaOAl2O3 -（C3A）、 4CaOAl2O3Fe2O3-（C4AF）这时物料中仍含有一部分未反应的 CaO。（4）烧成阶段: 当温度从130014501300时，C3A和C4AF烧至熔融状态，出现液相，CaO和部分C2S溶解于其中，在此液相中C2S吸收CaO
9、形成 C3S（5）冷却阶段：烧成后经过快速冷却，即可得到熟料。4.2.1.2 硅酸盐水泥的成分（P40） 4-7 硅酸盐水泥熟料的主要矿物矿物名称矿物组成 缩写符号 含量(%)硅酸三钙3CaOSiO2 C3S 3760硅酸二钙2CaOSiO2 C2S 1537铝酸三钙3CaOAl2O3 C3A 715铁铝酸四钙4CaO Al2O3Fe2O3 C4AF 1018 4-8. 四种主要矿物的特性特 性C3SC2SC3AC4AF水化速度较快最慢极快较快水化热较大（早期）小（后期）最大（早期）中强度发展早期最高不高低(很快)较低后期增长增长较高不增长（较高）作用决定强度等级保证后期强度影响凝结时间提高抗
10、折强度4-9 水泥熟料中的有害成分： (1).氧化镁(MgO)。当其含量多（大于5）时，会引起水泥安定性不良。 (2).三氧化硫(SO3)。它主要是掺入石膏带来的。当其含量大于3.5时，会使水泥的性能变差。 (3).游离氧化钙(f-CaO)。当其含量多（大于2）时，会导致水泥安定性不良。 （4）.此外，碱分（K2O、Na2O）的含量也应加以控制。4-10 石膏掺量的问题 （1）如果不掺：C3A急速水化；使水泥浆闪凝；且为不稳定产物，反应迅速，水化热很高。 （2）磨细水泥时掺入适量石膏的目的是： 调节水泥的凝结时间，使水泥不致发生急凝现象；又可提高水泥的性能 （强度）。 如果多掺：会使水泥的性能
11、变差；凝结速度加快；影响体积安定性。 如果少掺？4.2.2 硅酸盐水泥的水化与凝结硬化4.2.2.1 缩写4.2.2.2 硅酸盐水泥的水化4-11. 四种主要矿物与水反应生成五种水化产物的过程： 1. C3S + H CSH CH （反应较快） 2. C2S + H CSH CH （反应较慢） 3. C3A + H CAH （反应极快） 4. C4AF H CAH CFH （反应较快） 5. CAH 石膏 Aft / AFm 4-12. 五种水化产物：氢氧化钙（CH）晶体，水化铝酸钙（CAH）晶体，水化硅酸钙（CSH）凝胶，水化铁酸钙（CFH）凝胶，水化硫铝酸钙晶体（Aft）（高硫型钙钒石）（
12、P42数第3行）4.2.2.3凝结硬化 4-13 影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素（1）内因： 水泥中各主要矿物的相对含量； 水泥的细度； 石膏掺量。 (2) 外因： 水泥浆的水灰比； 养护温度（冬季施工 注意防冻）； 养护湿度（夏季施工 注意洒水）； 养护龄期。4.2.3 硅酸盐水泥的主要技术性质 4-14 密度与堆积表观密度 密度：硅酸盐水泥一般为 3.13.2g/cm3； 松散堆积表观密度：一般在9001300kg/m3 之间； 紧密堆积表观密度：可达14001700kg/m3 。4-15 细度（1）细度定义：指水泥颗粒的粗细程度。（2）水泥细度与性能关系：水泥的细度直接影响水泥的需水量、
13、凝结硬化及强度。水泥颗粒越细,水化反应的发展就越迅速而充分,凝结硬化的速度加快,早期强度也就越高。但是水泥细度并不是越细越好，因为： 水泥磨得越细,消耗的粉磨能量就越多,成本越高; 水泥颗粒越小,越易与空气中的水分及二氧化碳起反应（结块）,因此不宜久置； 水泥越细,水泥石凝结硬化时的体积收缩越大。（3）细度表示方法与要求 国家标准规定，硅酸盐水泥的细度用透气式比表面积仪测定，要求其比表面积大于300m2/kg。 硅酸盐系列其它五类水泥水泥的细度用筛析法测定，要求在 80m方孔筛上的 筛余量不大于10% 。 水泥的细度不符合规定时, 为不合格品。4-16 标准稠度用水量（1）水泥净浆的标准稠度：
14、由于加水量的多少对水泥凝结时间和体积安定性的测定有很大影响，为了使其具有正确的可比性，就必须在一个规定的稠度下进行，这个规定的稠度就是水泥净浆的标准稠度。 （2）标准稠度用水量：水泥净浆达到标准稠度时所需的拌和水量（占水泥质量的百分率）。（3）测定方法：有标准法和代用法，有矛盾时以标准法为准。（4）硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般为2430%。 4-17 凝结时间：水泥浆从加水开始到失去塑性, 即从可塑状态发展到固体状态（完全失去塑性 ）所需的时间叫凝结时间。（1）初凝时间 从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间为水泥的初凝时间。（2） 终凝时间 从加水拌合至水泥浆完全失去塑性的时间为
15、水泥的终凝时间。（3）水泥的凝结时间对施工的影响 水泥的凝结时间不宜过早,以便在初凝之前有足够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌、 运输、浇捣和砌筑等操作； 水泥终凝时间不宜过迟,以便使混凝土能尽快地硬化,达到一定的强度,以利于下道工序的进行。（4）影响水泥凝结时间的因素： 水泥熟料值各主要矿物组成的相对含量； 石膏掺量； 水泥的细度。（5）对水泥凝结时间的要求： 国家标准中规定硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min, 终凝时间不得迟于6.5h.。 （6） 凡初凝时间不符合规定的, 为废品；终凝时间不符合规定的为不合格品。4-18 体积安定性：是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。（1）水
16、泥安定性不良的危害：在已经硬化的水泥石中，产生不均匀的体积膨胀，从而破坏水泥石的结构，出现崩溃、龟裂、弯曲或松脆等现象。 （2）安定性不良的原因 游离氧化钙(f-CaO)含量过高（超过1.0 2.0 %），导致安定性不良。 (MgO)含量多（超过5.0%），会引起水泥的安定性不良。MgO含量不符合规定者, 为废品。 三氧化硫(SO3)含量过高。硅酸盐水泥中SO3 的含量不得超过3.5%, SO3含量不符合规定者为废品。（3）检验水泥安定性的方法 fCaO ：用试饼法或雷氏夹法，有争议时以雷氏法为准。 MgO ：用压蒸法 。 SO3 ：用水浸法。4-19 水泥的强度-水泥的强度 是指水泥胶砂硬化
17、一定龄期后其胶结能力的大小。4-20 水泥强度的计算及强度等级的判断等。4-21 水化热：水泥在水化过程中放出的热量称为水化热。 （1）水泥水化放热特点：水泥的水化热,大部分是在水化初期(7d)内放出的,以后逐渐减少。其发热量的大小和放热速度因水泥的种类、矿物组成、水灰比、细度和养护条件等而不同。 （2）水泥水化热过大的危害：大体积混凝土建筑物,由于水化热积聚在内部不易散发出去,内部温度常升高到5060（70）以上,内部和外部的温度差所引起的应力,可使混凝土产生裂缝,因此水化热对大体积混凝土是有害因素。4.2.4 环境水对水泥石的侵蚀4-22 水泥石被环境水侵蚀的基本原因：（1）溶出性侵蚀：氢
18、氧化钙及其它成分,能一定程度地溶解与水(2) 化学侵蚀：水泥的水化产物时碱性物质，若环境水中有酸类或某些盐类，能与其发生反应，若新生成的化合物，或易溶于水，或无胶结力，或因结晶膨胀而引起内应力，都将导致水泥石结构的破坏(3) 水泥石本身不密实, 有很多毛细孔通道, 侵蚀性介质易于进入其内部。4-23 降低环境水对水泥石侵蚀的措施：（1）根据环境介质侵蚀的特性,选择合适的水泥品种。 （2）尽量提高混凝土的密实性, 减少水的渗透作用,则可减轻环境介质的侵蚀破坏作用;（3）必要时可在混凝土表面设置防护层,如沥青防水层和塑料防水层及合成树脂涂料等. 4.3 混合材料及掺有混合材料的硅酸盐水泥4.3.1
19、 混合材料4-21.混合材料的定义及种类。4-22. 掺有混合材料的通用水泥的特性水泥品种代号混合材料掺量（）强 度水化速率水化热抗侵蚀性抗冻性抗渗性耐热性干缩性F早F后硅酸盐P. P. 05高高快大差好普 通P.O620较高较高较快较大较差较好矿 渣P.S2070低高慢低强差好大火山灰P.P2040低高慢低？差好粉煤灰P.F2040低高慢低强差好小复 合P.C20504.4 其他品种水泥4.5 水泥的应用第5章 水泥混凝土5.1 概述5-1 水泥混凝土（简称混凝土）是以水泥为胶凝材料、与水和骨料（必要时掺入混凝土外加剂和掺合材），按适当比例配合，经过均匀拌和、密实成型及养护硬化而成的人工石材
20、。新拌制的未硬化混凝土，称为混凝土拌和物；经硬化有一定强度的混凝土，称为硬化混凝土5-2. 混凝土的分类5-3. 混凝土的特点(1）混凝土的主要优点： 成本低； 适应性强； 整体性好； 耐久性较强（2）混凝土的缺点：抗拉强度低，抗裂性差，极限拉伸应变小； 自重大、比强低（强度与表现密度之比）； 施工期长； 质量波动大5-4. 混凝土的组成及组成材料的作用 水泥：胶结作用。 水泥浆(水泥+水)四个作用：（a）填充（b）润滑（及包裹）（c）粘聚（d）胶结 砂浆（水泥浆+砂）三个作用：（a）填充（b）粘聚（c）保水砂、石子（细、粗骨料）三个作用：（a）骨架（b） 抑制体积收缩 （c）降低成本的经济作
21、用。水泥浆硬化后形成水泥石，水泥浆在此硬化过程中通常会产生一定的体积收缩，当混凝土中水泥浆量增多时（砂、石骨料必然减少），最终会增加混凝土的体积收缩。因此必须清楚地认识到：无论是混凝土的技术要求，还是其经济成本，混凝土中的水泥浆用量并不是愈多愈好。 当然，混凝土中的水泥浆用量也不是愈少愈好。5-5. 对混凝土的基本要求： 施工要求的和易性； 设计要求的强度； 环境要求的耐久性； 经济合理性； 大体积混凝土要求的低热性5.2 混凝土的主要技术性质5.2.1混凝土拌和物的和易性5.2.1.1 和易性的概念：和易性是指混凝土拌和物在一定的施工条件下,便于施工操作并获得质量均匀、密实混凝土的性能。和易
22、性是一个综合性的技术指标,包括三个方面: 1. 流动性； 2. 粘聚性； 3. 保水性。 1. 流动性：流动性指混凝土拌和物在自身质量或施工振捣的作用下产生流动，并均匀、密实地填满模型的性能。 流动性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠程度，它关系着施工振捣的难易程度和浇筑的质量。2. 粘聚性：也称抗离析性，指混凝土拌和物有一定的粘聚力，在运输及浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土拌和物保持整体均匀的性能。3. 保水性：指混凝土拌和物具有一定的保持水分不让泌出的能力。如果混凝土拌和物保水性差，影响混凝土的密实性，并降低混凝土的强度和耐久性。5.2.1.3 影响混凝土拌和物和易性的因素1. 水泥浆含量
23、：水泥浆含量的多少，是以满足施工要求的流动性为原则。水灰比一定的情况下，单位体积拌和物内，水泥浆的数量愈多，则拌合物的流动性愈大 2. 含砂率（SP）：指混凝土中砂占砂、石总质量的百分率。 当骨料总量和水泥浆量一定时：（1）砂率过小：离析和流浆；（2）砂率过大：混凝土拌合物的流动性减小；（3）合理砂率：在水灰比及水泥用量一定的情况下，使混凝土拌合物获得最大的流动性且能保持良好的粘聚性和保水性的含砂率。也就是在水灰比一定的条件下，当混凝土拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性与保水性，能使水泥用量为最少的砂率。3. 水泥浆稠度（W/C）：水灰比大小以满足设计要求的强度及与环境相适应的耐久性为原则
24、。4. 其它因素： （1）水泥品种；（2）骨料； (3) 外加剂的影响（4）拌制后放置时间及温度的影响（1）水泥品种：需水量大者，拌和物流动性小；使用矿渣水泥时，混凝土保水性差；使用火山灰水泥时，混凝土粘聚性好，但流动性差。 （2）骨料： 粗骨料的颗粒较大、粒形较圆、表面光滑（如卵石）、级配较好时，拌和物的流动性大。 使用粗砂时，拌和物粘聚性及保水性较差;使用细砂时，混凝土流动性较小。 使用天然砂时流动性好;使用人工砂时,流动性差。 5.2.3 混凝土的强度5.2.3.1 混凝土抗压强度1.混凝土立方体抗压强度与强度等级；2. 混凝土轴心抗压强度；3.影响混凝土抗压强度的因素：（1）水泥强度与
25、水灰比；（2）骨料种类与级配；（3）养护条件（温度、湿度）和养护龄期；（4）施工条件。水泥强度和水灰比是影响混凝土强度的最主要因素。5.2.5 混凝土的耐久性5.2.5.1 混凝土耐久性的概念1.定义-混凝土的耐久性就是指混凝土在所处环境条件下, 能保持其原有的性能，抵抗受破坏作用的能力。2.内容-耐久性是混凝土的一种综合性质, 它包括抗冻、抗渗、抗冲磨、抗气蚀、抗侵蚀及碱骨料反应、碳化、抗风化及混凝土中钢筋腐蚀等性能。 5.2.5.2. 提高混凝土耐久性的主要措施（1）严格控制水灰比和水泥用量。 “水灰比最大容许值”，“最小水泥用量”；（2）合理选择水泥品种及强度等级（3）合理选择粗细骨料和
26、级配合理的砂石骨料。（4）掺加减水剂及引气剂 （5）保证混凝土的施工质量。5.3 水泥混凝土的骨料及拌和、养护用水 5.3.1 细骨料 (砂)砂的分类： 天然砂（山砂、河砂及海砂）和人工砂； 砂的粒径范围为 0.165.0(mm)，大于5.0mm的列入石子,小于0.16mm的为石粉或泥。5.3.1.1 颗粒形状与表面特征 1.山砂和人工砂颗粒：表面粗糙，与水泥石粘结较好；但它具有棱角，其空隙率较大，需要填充空隙和起润滑（及包裹）作用的水泥浆较多，否则其流动性较差。 2.河砂：表面光滑，与水泥石粘结较差；但它少有棱角，其空隙率较少，在水泥浆量相同时，其流动性较好。砂种类表面状态粘结力棱角空隙率水
27、泥浆包裹层流动性（浆量相同 ）山砂或人工砂粗糙较强具有大厚差河砂或海砂光滑较差少有小薄好5.3.1.2 有害杂质主要为云母、粘土、淤泥、硫酸盐、有机质及轻物质等。5.3.1.3 砂的粗细程度与颗粒级配1. 砂的细度模数； 按砂的细度模数的大小，可将砂分为：粗砂（ mf = 3.71）、中砂（mf =3.02.3）、 细砂（ mf = 2.21.6）、特细砂（ mf = 1.50.7）砂过粗：混凝土粘聚性差，容易产生分离、泌水；砂过细：流动性差，水泥用量大，强度低；用中砂为宜。2. 砂的级配：砂的级配分为1.2.3区。级配好，空隙率及总表面积小，节约水泥，提高混凝土强度和密实性。5.3.1.4
28、砂的物理性质1. 砂的视密度、堆积密度及空隙率2. 砂的含水状态及饱和面干吸水率3.砂的坚固性 硫酸钠溶液法。5.3.2 粗骨料 (卵石与碎石) -粒径大于5mm的骨料。5.3.2.1 颗粒形状与表面特征5.2.3.2 有害杂质：粘土，淤泥，硫酸盐等5.2.3.3最大粒径与颗粒级配(1) 最大粒径(DM)： 粗骨料公称粒径的上限值。最大粒径大，空隙率及比表面积小，水泥用量少，提高密实性，减少发热量，降低收缩。对强度影响：与水泥用量有关。最大粒径确定：与混凝土性能要求及结构物断面有关。 （2）颗粒级配：级配好，混凝土水泥用量少，质量好。 连续级配：从最大粒径开始，由大到小各粒径级相连，每一粒级都
29、占有适当比例。 间断级配：各粒径级石子不相连，即抽去中间一、二级石子。 间断级配能减小骨料的空隙率，节约水泥，但易使混凝土拌和物产生离析。5.3.2.4 物理力学性质(1) 视密度：要求不小于2.60 g/cm3;(2) 吸水率：吸水率小，骨料孔隙率小，坚实致密，强度高。要求不大于1.0 %,(3) 强度：a.岩石立方体强度（50mm50mm50mm） 或岩石芯样强度（5050）b. 压碎指标1020mm骨料，200KN压力，压后小于2.5mm细粒占试样百分比。(4) 坚固性 硫酸钠溶液法。5.4 混凝土外加剂1. 按照外加剂的主要作用进行分类. 包括如下五类: （1）改善混凝土拌合物流动性能 如各种减水剂、引气剂及泵送剂等; （2）调节混凝土凝结硬化性能 如缓凝剂、早强剂及速凝剂等; （3）调节混凝土含气量 如引气剂、消泡剂、泡沫剂及发泡剂等。 （4）改善混凝土耐久性 如引气剂、
