3无机胶凝材料-土木工程材料
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土木工程材料(三)
第四章、气硬性胶凝材料
胶凝材料:
在一定条件下，经过自身的一系列物理、 化学变化作用，能将散粒材料（砂、石子） 或块片状材料（砖、板、砌块） 粘结为整体并具有一定强度的材料。
胶凝材料按化学成分分类：
无机胶凝材料；有机胶凝材料。
无机胶凝材料：
水泥；石灰；石膏；水玻璃。
有机胶凝材料：
沥青；树脂；有机高分子聚合物。
（3）、保温、隔热性和吸声性良好 （4）、防火性能好 建筑石膏硬化后主要成分为CaSO4.2H2O 遇火时，其中的结晶水脱出能吸收热量, 且生成的无水石膏是良好的热绝缘体。 （5）、具有一定的调温、调湿性 （6）、耐水性、抗冻性差 软化系数为0.2~0.3，不宜用于室外。 （7）、加工性能好
4.2.4 建筑石膏的应用 于储存 4.2.4.1 建筑石膏的应 用 （1）室内粉刷及抹灰 （2）建筑装饰制品 （3）石膏墙体材料 4.2.4.2建筑石膏储存 储存不超过3个月，性 能下降。运输、储存 注意防潮。
4.2.3.2 建筑石膏的特点
（1）、凝结硬化快 初凝不小于3min,在常温下一般几分钟 （>6分钟）可初凝， 30分钟内终凝，约一周时间可完全硬化. （2）、凝结硬化时体积微膨胀 石膏硬化过程中体积略有膨胀(0.05~0.15%)， 浇注成型能得到尺寸精确、表面光滑、致密、 轮廓清晰的构件，干燥时不产生收缩裂缝。
第五章、水泥
水泥: 是一种水硬性胶凝材料，能在空气中潮湿环 境和水中凝结、硬化、发展和保持强度。
按矿物组成分类：
硅酸盐类水泥; 铝酸盐类水泥； 硫铝酸盐水泥； 氟铝酸盐水泥； 铁铝酸盐水泥。
按性能和用途分类：
通用水泥； 专用水泥； 特性水泥。
通用水泥：
为硅酸盐类水泥，主要用于土木工程
土木工程材料的基本性质
金属材料
有 机 材 料 复 合 材 料
植物质材料 沥青材料 高分子材料 无机非金属材 料和有机材料 的复合
建筑结构材 料
砖混结构 ：石材，砖，水泥混凝土， 钢筋 钢木结构：建筑钢材，木材
砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐 及砌块 墙板：混凝土墙板、石膏板、 复合墙板 防水材料：沥青及其制品 绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨 胀珍珠岩石 吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料 采光材料：窗用玻璃 装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝 材
建 筑 材 料
墙体材料
建筑功能材 料
第一篇
绪论
二、土木工程材料分类
2、按功能及用途分类 建筑结构材料：承重、传力 建筑功能材料：非承重、非传力 防水材料、装饰材料、保温材料、遮 挡及分隔等墙体材料
第一篇
绪论
三、建筑结构材料的主要种类
1、水泥混凝土及其组成材料 水泥、砂、石、掺合料、外加剂、水。 2、承重墙体材料及其组成材料、地基用材料 水硬性及气硬性胶凝材料、建筑砂浆、砖 （主要为烧结砖及部分蒸养砖和免烧砖）。 3、钢材 板材、管材、型钢、钢筋及钢绞线、高 强螺拴及锚具。
五、土木工程材料的基本性质
（二）、力学性质
3、脆性和韧性 脆性：材料受力达到一定程度后，无明显塑性变形， 便突然破坏的性质。 如：混凝土、玻璃、陶瓷等。 特点：抗压强度高，抗冲击、抗拉、抗振、抗折（弯） 强度低。 韧性：材料在振动或冲击作用下，能吸收较大能量， 并产生较大变形而不突然破坏的性质。 如：低碳钢、合金钢、木材、某些高分子材料等。 特点：抗拉、抗折（弯）强度高。 Wk 冲击韧性指标： k A
1、强度 强度与应力的关系 强度是材料在应力作用下抵抗外力破 坏的能力，它表征材料的力学本性， 是材料本身的性质（抗拉、抗压、抗 剪、抗弯）。 应力是施加于材料上的单位面积的作 用力，是表征外力对材料的作用，与 材料本性无关（压应力、拉应力、剪 应力、弯应力）。
土木工程概论第2章 土木工程材料5
1、板材（纸面石膏板、空心石膏板、装饰石膏板等）→内隔墙、 吊顶、装饰（浮雕、艺术灯圈、角花）；
2、水泥混合料（调节水泥硬化时间）。
2、石灰
高温 CaCO3＝CaO+CO2↑ 石灰岩、大理岩
生石灰 熟石灰
消石灰
（CaO） （Ca(OH)2）
消化→陈伏
特点： 1、可塑性好（细腻）。加入水泥砂浆提高其塑性。 2、硬化速度慢（结晶、碳化）。 3、耐水性差。不宜用于潮湿环境，易于溃散。
防水混凝土、耐腐蚀混凝土、导电混凝土、耐油混凝土、耐热混凝土、 防辐射混凝土等。
沥青混凝土
组成：
矿料（碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等）+路用沥青 材料
分类：
连续级配混合料
按材料组 成及结构 分类
用一套规定筛孔尺寸的标准筛对某一矿质混合料进行筛分析 时，所得到的级配曲线是一顺滑的曲线，具有连续线，相邻 粒级的粒料之间有一定的比例关系
HPB(Hot Rolled Plain Bars)—热轧光圆 钢筋，钢筋屈服强度为235MPa
HRB335 Ⅱ级钢筋
钢筋等级
HRB(Hot rolled Ribbed Bars)—热轧带肋 钢筋，钢筋屈服强度为335MPa
HRB400 RRB400
RRB(Remained heat treatment Ribbed Bars)—余热处理带肋钢筋，钢筋屈服 强度为400MPa
天然沥青
石油在天然条件下，经过轻质油 分蒸发、氧化和缩聚作用形成的 天然产物 。
种 类 焦油沥青
石油沥青
石油经人工炼制而成 。
煤沥青 木沥青 页岩沥青 其他
油分（含蜡） 三组分 沥 青 成 分 树脂
沥青质
土木工程材料学习课件第2章无机胶凝材料-130755
• 采用MgCl2.6H2O水溶液调制：
xMgO yMgCl2.zH 2O xMgO.yMgCl2.zH 2O
产物 xMgO.yMgCl2.zH2O复盐
Civil Engineering Materials
三、 菱苦土的应用
• 菱苦土木屑板、木丝板、刨花板
配比：木屑＋颜料＋填料＋菱苦土
• 菱苦土地面：
性。
Civil Engineering Materials
四、建筑石膏的用途
• 石膏砂浆及粉刷石膏－高级室内抹灰； • 制备各种石膏板； • 各类装饰石膏线、花型； • 无水石膏水泥； • 水泥缓凝剂； • 涂料的填充料 • 陶瓷模具材料、外科医疗固定材料 • 制作雕塑艺术品等。
Civil Engineering Materials
• 原材料：
天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏、软石膏）
天然无水石膏CaSO4－只可用于生产无水石膏水 泥和高温煅烧石膏
化工石膏－磷石膏、氟石膏（化工副产品） • 工艺：
原材料－破碎－不同温度、压力煅烧－磨细－成品
Civil Engineering Materials
石膏制备工艺示意图
CaSO4.2H2O
二水石膏
107～170℃
加热、脱水
125℃
0.13MPa蒸 压 锅
170～360℃
加热、脱水
400～750℃
800℃
CaSO4.1/2H2O(β 型 半 水 石 膏 )－ 建 筑 石 膏
CaSO4.1/2H2O(α 型 半 水 石 膏 )－ 高 强 石 膏
CaSO4 Ⅲ －可 溶 性 硬 石 膏
CaSO4 Ⅱ －不溶 性 硬 石 膏
Ca(OH )2 CO2 nH2O CaCO3 (n 1)H2O
xMgO yMgCl2.zH 2O xMgO.yMgCl2.zH 2O
产物 xMgO.yMgCl2.zH2O复盐
Civil Engineering Materials
三、 菱苦土的应用
• 菱苦土木屑板、木丝板、刨花板
配比：木屑＋颜料＋填料＋菱苦土
• 菱苦土地面：
性。
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四、建筑石膏的用途
• 石膏砂浆及粉刷石膏－高级室内抹灰； • 制备各种石膏板； • 各类装饰石膏线、花型； • 无水石膏水泥； • 水泥缓凝剂； • 涂料的填充料 • 陶瓷模具材料、外科医疗固定材料 • 制作雕塑艺术品等。
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• 原材料：
天然二水石膏CaSO4.2H2O（生石膏、软石膏）
天然无水石膏CaSO4－只可用于生产无水石膏水 泥和高温煅烧石膏
化工石膏－磷石膏、氟石膏（化工副产品） • 工艺：
原材料－破碎－不同温度、压力煅烧－磨细－成品
Civil Engineering Materials
石膏制备工艺示意图
CaSO4.2H2O
二水石膏
107～170℃
加热、脱水
125℃
0.13MPa蒸 压 锅
170～360℃
加热、脱水
400～750℃
800℃
CaSO4.1/2H2O(β 型 半 水 石 膏 )－ 建 筑 石 膏
CaSO4.1/2H2O(α 型 半 水 石 膏 )－ 高 强 石 膏
CaSO4 Ⅲ －可 溶 性 硬 石 膏
CaSO4 Ⅱ －不溶 性 硬 石 膏
Ca(OH )2 CO2 nH2O CaCO3 (n 1)H2O
土木工程材料
（２）受潮较轻旳部位或次要构造部位旳 材料软化系数不宜不不小于0.75．
（３）软化系数不小于0.85旳材料，称耐水 性材料．
（４）干燥环境下使用旳材料可不考虑耐 水性。
1.4.5 材料旳抗渗性
定义：材料抵抗压力水渗 H
透旳性质称为抗渗性。
Q
衡量指标：
A
①渗透系数k，单位cm/h
k越大，材料旳抗渗性越差。
Wv=（mb-mg）/ρwv0
将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水 率旳关系
Wv= Wmρ0
材料吸水率旳大小不但取决于材料对水旳亲
憎性还取决于材料旳孔隙率及孔隙特征。密 实材料及具有闭口孔旳材料是不吸水旳；具 有粗大孔旳材料因其水分不易存留，其吸水 率也常不大于其开口孔隙率；而那些孔隙率 较大，且具有细小开口连通孔旳亲水性材料 往往具有较大旳吸水能力。
式中ρ0' ---材料旳堆积密度，kg/m3； m---材料旳 质量，kg； v0'—材料旳堆积体积，m3。 材料在堆积状态下，其堆积体积不但涉及全部颗 粒内旳孔隙，而且还涉及颗粒间旳空隙。其值大 小不但取决于材料颗粒旳体积密度，而且还与堆 积旳疏密程度有关。 在土木工程中，进行配料计算、拟定材料堆放空 间及运送量、材料用量及构件自重等经常用到旳 材料旳密度、体积密度和堆积密度旳数值。
土木工程材料中，多种无机胶凝混凝土、石料、 砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所构 成，与极性分子水之间有良好旳亲合性。沥青、 油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分 子旳水与这些非极性分子构成旳材料相互排斥 旳缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防 腐材料，也能够对亲水性材料进行表面处理， 用以降低吸水性。
（一）、我国现行旳常用旳原则有如下三类： 1、国标 国家强制性原则代号GB、推荐性原则GB/T 2、行业原则 建材行业代号JC，交通行业代号JT，建工行业
（３）软化系数不小于0.85旳材料，称耐水 性材料．
（４）干燥环境下使用旳材料可不考虑耐 水性。
1.4.5 材料旳抗渗性
定义：材料抵抗压力水渗 H
透旳性质称为抗渗性。
Q
衡量指标：
A
①渗透系数k，单位cm/h
k越大，材料旳抗渗性越差。
Wv=（mb-mg）/ρwv0
将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水 率旳关系
Wv= Wmρ0
材料吸水率旳大小不但取决于材料对水旳亲
憎性还取决于材料旳孔隙率及孔隙特征。密 实材料及具有闭口孔旳材料是不吸水旳；具 有粗大孔旳材料因其水分不易存留，其吸水 率也常不大于其开口孔隙率；而那些孔隙率 较大，且具有细小开口连通孔旳亲水性材料 往往具有较大旳吸水能力。
式中ρ0' ---材料旳堆积密度，kg/m3； m---材料旳 质量，kg； v0'—材料旳堆积体积，m3。 材料在堆积状态下，其堆积体积不但涉及全部颗 粒内旳孔隙，而且还涉及颗粒间旳空隙。其值大 小不但取决于材料颗粒旳体积密度，而且还与堆 积旳疏密程度有关。 在土木工程中，进行配料计算、拟定材料堆放空 间及运送量、材料用量及构件自重等经常用到旳 材料旳密度、体积密度和堆积密度旳数值。
土木工程材料中，多种无机胶凝混凝土、石料、 砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所构 成，与极性分子水之间有良好旳亲合性。沥青、 油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分 子旳水与这些非极性分子构成旳材料相互排斥 旳缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防 腐材料，也能够对亲水性材料进行表面处理， 用以降低吸水性。
（一）、我国现行旳常用旳原则有如下三类： 1、国标 国家强制性原则代号GB、推荐性原则GB/T 2、行业原则 建材行业代号JC，交通行业代号JT，建工行业
土木工程材料pdf
土木工程材料
土木工程材料是指在建筑、道路、桥梁、隧道、水利工程等土木工程中使用的各种材料。
常见的土木工程材料包括：
1. 水泥和混凝土：水泥是一种无机胶凝材料，可以与水反应形成胶结物，用于制备混凝土。
混凝土是一种由水泥、骨料和水混合而成的复合材料，具有高强度、耐久性和可塑性等优点，广泛应用于土木工程中。
2. 钢材：钢材是一种高强度、耐腐蚀和可塑性好的材料，常用于桥梁、高层建筑、隧道等工程中。
3. 砖和石材：砖和石材是一种传统的建筑材料，常用于建筑墙体、地面和装饰等方面。
4. 塑料和橡胶：塑料和橡胶是一种轻质、耐腐蚀和可塑性好的材料，常用于管道、防水层、绝缘材料等方面。
5. 沥青和沥青混合料：沥青是一种石油产品，常用于制备防水层、路面材料等方面。
沥青混合料是一种由沥青、砂石和其他添加剂混合而成的路面材料，具有良好的耐久性和抗裂性能。
6. 木材：木材是一种天然材料，常用于建筑结构、装饰和家具等方面。
除了上述材料外，还有许多其他的土木工程材料，如玻璃、陶瓷、复合材料等，它们在建筑、道路、桥梁、水利等
工程中都有广泛应用。
选择合适的土木工程材料可以提高工程的质量、安全性和耐久性。
土木工程材料总结
● 土木工程材料可分为广义土木工程材料和狭义土木工程材料。
广义：是指用于建筑工程中所有材料（1构成建筑物，构筑物的材料，如石灰，水泥2是施工过程中所需要的辅助材料，如脚手架，模板3是各种建筑器材，如消防设备，给水排水设备）。
狭义土木工程材料是直接构成土木工程实体的材料。
●土木工程材料分类：1.按化学成分，无机材料，有机材料和复合材料2.按使用功能，承重结构材料，非承重结构材料和功能材料。
● 土木工程与材料的关系：1.材料是保证土木工程质量的基础2.材料对土木工程造价的影响3.材料对土木建筑工程技术进步起促进作用●密度：是指材料在绝对密度状态下单位体积的质量。
V m /=ρ（v 材料在绝对密实状态下的体积） ● 表观密度：是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度。
0/0V m =ρ（V0材料在包含闭口孔隙条件下的体积（只含内部闭口孔，不含开口孔））●体积密度：是指材料在自然状态下单位体积(含开口，闭口孔隙）V m '='/ρ ●堆积密度：是指散粒状材料单位堆积体积（含开口，闭口）11/V m =ρ ● 孔隙率：是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率，以p 表示，V V V p '-'=/，密实度是与孔隙率相对应的概念，指材料体积内被固体物质充实的程度，用D 表示D=1—P●空隙率指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质空隙体积占堆积体积的百分率101/V V V p -=' ●吸水性:指材料在吸收水分的性质。
（材料吸水饱和时的含水率为吸水率，分质量吸水率和体积吸水率）材料含水后，自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显体积膨胀。
● 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，一含水率表示。
吸湿作用一般是可逆的，及材料可吸放空气中的水分。
● 耐水性指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。
三章节无机胶凝材料
钙质生石灰 MgO≤5%；钙质消石灰粉 MgO≤4%
镁质生石灰 MgO﹥5%；镁质消石灰粉 MgO﹥4%
三.石灰的技术性质
（1）可塑性好
生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极 细（直径约为1μ）的呈胶体分散状态的氢氧 化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰 调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可 塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑 性显著提高。
四. 石灰的应用
（1）石灰乳和石灰砂浆
将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的 水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的 涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室 内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石 灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、 粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性， 调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。
只能在空气中硬化、保持或继续发展强度 的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。 不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬 化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料 称为水硬性无机胶凝材料。
土木工程中常用的气硬性无机胶凝 材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻 璃。
第一节
石灰
天然碳酸岩类岩石——（石灰石、 白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCO3 分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化 学反应可表示如下：
（3）灰砂砖和硅酸盐制品
石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀， 加水搅拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。 为使其获早期强度，往往采用高温高压养护 或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著 加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂 砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。#
（2）硬化慢、强度低
从石灰浆体的硬化过程可以看出， 由于空气中二氧化碳稀薄，碳化 甚为缓慢。而且表面碳化后，形 成紧密外壳，不利于碳化作用的 深入，也不利于内部水分的蒸发， 因此石灰是硬化缓慢的材料。
镁质生石灰 MgO﹥5%；镁质消石灰粉 MgO﹥4%
三.石灰的技术性质
（1）可塑性好
生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极 细（直径约为1μ）的呈胶体分散状态的氢氧 化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰 调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可 塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑 性显著提高。
四. 石灰的应用
（1）石灰乳和石灰砂浆
将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的 水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的 涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室 内美观和亮度。我国农村也用于外墙。石 灰乳可加入各种耐碱颜料。调入少量水泥、 粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高其耐水性， 调入氯化钙或明矾，可减少涂层粉化现象。
只能在空气中硬化、保持或继续发展强度 的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。 不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬 化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料 称为水硬性无机胶凝材料。
土木工程中常用的气硬性无机胶凝 材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻 璃。
第一节
石灰
天然碳酸岩类岩石——（石灰石、 白云石）经高温煅烧，其主要成分CaCO3 分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化 学反应可表示如下：
（3）灰砂砖和硅酸盐制品
石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀， 加水搅拌, 经压振或压制，形成硅酸盐制品。 为使其获早期强度，往往采用高温高压养护 或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著 加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂 砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。#
（2）硬化慢、强度低
从石灰浆体的硬化过程可以看出， 由于空气中二氧化碳稀薄，碳化 甚为缓慢。而且表面碳化后，形 成紧密外壳，不利于碳化作用的 深入，也不利于内部水分的蒸发， 因此石灰是硬化缓慢的材料。
《土木工程材料》第4章无机胶凝材
01
02
03
原料准备
将石灰石、白云石或贝壳 等原料进行破碎、筛分， 以备后续的煅烧。
煅烧
将破碎、筛分后的原料放 入石灰窑中，在高温下进 行煅烧。
冷却与粉磨
煅烧后的石灰块进行自然 冷却或机械冷却，然后进 行粉磨，以得到生石灰粉 或熟石灰粉。
石灰的性质与应用
性质
石灰具有较高的气硬性，凝固时间长，硬化速度慢，体积收缩较大等性质。
Hale Waihona Puke 水玻璃水玻璃是一种以硅酸钠为主要 成分的无机胶凝材料，具有较
好的耐酸性和耐水性。
水玻璃在土木工程中常用于防 腐工程、防水工程和地坪工程
等。
水玻璃的制备工艺主要包括硅 酸钠溶液的配制和固化等过程 ，其性能受到硅酸钠浓度、固 化条件和添加剂的影响。
水玻璃的优点包括较好的耐酸 性和耐水性、较低的成本和较 好的施工性能等，但同时也存 在固化时释放出有害气体的缺 点。
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05
其他无机胶凝材料
镁质胶凝材料
镁质胶凝材料是一种以氧化镁为主要 成分的无机胶凝材料，具有较高的耐 火性和耐腐蚀性。
镁质胶凝材料的制备工艺主要包括烧 结、熔融和凝结等过程，其性能受到 原材料和工艺条件的影响。
镁质胶凝材料在土木工程中常用于制 作耐火材料、保温材料和装饰材料等。
镁质胶凝材料的优点包括高强度、高 耐火性和低成本等，但同时也存在脆 性较大、易吸湿等缺点。
分类
根据生产工艺的不同，石膏可以分为天然石膏和人工石膏两大类。其中，天然石膏又可以分为生石膏和熟石膏两 种。
石膏的生产工艺
天然石膏的生产工艺
天然石膏经过破碎、磨细、选矿、脱水等工序后，即可得到一定规格的天然石膏粉。
土木工程材料
国际标准协会
3.2 重视学好试验
学习常用建筑材料的检验方法——合格 性判断和验收 对实验数据、试验结果进行分析判别 培养从事科学研究的能力
结论及展望
本课程是土木工程类的基础课程，除了通过课堂学习， 还要安排实验课。在本课程学习过程中，要注意了解事物 的本质和内在的联系。对于同一类的不同品种的材料，不 但要学习它们的共性，更重要的是要了解它们各自的特性 和具备这些特性的原因。
四. 材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的 作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。 衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR：
KR
fb fg
式中 KR —— 材料的软化系数 fb — 材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。 fg — 材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）
软化系数反映了材料饱水后强 度降低的程度，是材料吸水后性质 变化的重要特征之一。一般材料吸 水后，水分会分散在材料内微粒的 表面，削弱其内部结合力，强度则 有不同程度的降低。当材料内含有 可溶性物质时（如石膏、石灰等）， 吸入的水还可能溶解部分物质，造 成强度的严重降低。
2.7 掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解这些材料的施
工注意事项
3.学习方法
3.1 重点掌握材料的基本理论、基本知识、基本技能
常用材料——水泥、砼、石灰、石膏、玻璃、钢材、木材、沥青、高分 子材料 主要的——水泥、砼、钢材 每种材料：原料——生产工艺——组成成分——构造——性质——应
用——检验——储存以及它们之间的相互关系
工程实际中，材料是亲水性或憎水性，通 常以润湿角的大小划分，润湿角为在材料、水 和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固 体接触面所成的夹角。其中润湿角θ愈小，表 明材料愈易被水润湿。当材料的润湿角θ＜９ ０˚ 时，为亲水性材料；当材料的润湿角θ＞ ９０˚ 时，为憎水性材料。水在亲水性材料表 面可以铺展开，且能通过毛细管作用自动将水 吸入材料内部；水在憎水性材料表面不仅不能 铺展开，而且水分不能渗入材料的毛细管中， 见图２-1
《土木工程材料》主重要知识点
《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质（1）基本概念密度：指材料在绝密状态下，单位体积的质量。
体积密度：指材料在自然状态下，单位体积（包括材料内部所有孔隙体积）的质量。
表观密度：指材料单位体积（包括实体体积和闭口孔体积）的质量。
堆积密度：指散粒材料（如粉状、颗粒状材料等）在堆积状态下，单位体积的质量。
孔隙率：指材料空隙体积占材料自然状态下总体积的百分比，用P表示。
空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下，固体颗粒之间空隙体积占堆积体积的百分比，用P'表示。
强度：指材料抵抗力破坏的能力。
比强度：材料强度与其体积密度之比。
弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够恢复原来形状的性质。
塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质。
韧性：指在冲击或振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。
脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。
硬度：指材料表面抵抗其它物体压入或刻画的能力。
耐磨性：指材料表面抵抗机械磨损的能力。
亲水性：指材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质。
憎水性：指材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质。
润湿边角：在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ称为湿润边角。
吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
吸水性：指材料与水接触时吸收水分的性质。
耐水性：指材料长期在水的作用下不会被破坏，而且强度也不显著降低的性质。
抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质。
抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用而不被破坏、强度又不显著降低的性质。
热容量：指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。
导热性：指材料传导热量的能力。
（2）性能及应用孔隙率大小和孔隙特征对材料性能（强度、吸水、保温等）影响答：材料内部的孔隙率越大，材料的体积密度、强度越小，耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其它耐久性越差。
《建筑材料》第五次课(第三章)
预加任何外加剂的粉状胶凝材料。
建筑石膏
3.1.2、建筑石膏的凝结与硬化 水化：半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。
1 3 CaSO4 H 2O H 2O CaSO4 2 H 2 O 2 2 由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四 倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶 液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全 部转变成二水石膏。 速度很快，大约7~12min。
建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值， 标准号。例如，抗折强度为2.5Mpa的建筑石膏标记 为：建筑石膏2.5GB9776。
3.建筑石膏的应用
绿色节能循环利用
石膏建材是一种节能、节材、可回收利用、不污染环境、
性能价格比优越的绿色建材。
建筑石膏是由二水石膏烧制而成的，水化后又变成二水 石膏。废弃的石膏建材，经破碎、筛选、再煅烧后又可 作为生产石膏建材的原料，不产生建筑垃圾。 建筑石膏的烧成过程是将二水硫酸钙脱去3/4的水，变成
①
胶凝材料：能通过物理化学作用将散粒材料或块 状材料胶结成为一个整体，并产生强度的材料。
② 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，保持并发 展其强度的材料。 ③ 水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好 的在水中硬化，保持并发展其强度的材料。
3.1 石膏
本节的学习目标 1）掌握建筑石膏的化学组成，了解 其生产工艺。 2）理解石膏的凝结硬化机理。 3）重点掌握石膏的特性及应用。
性，在潮湿的环境中，晶体间的粘结 力削弱，强度下降、变形，且还会发 霉。建筑石膏一般不宜在潮湿和温度 过高的环境中使用。
3.请观察建筑石膏粉，并分析是否宜用
此石膏粉作粘结或制作石膏制品。 从图可见该建筑石膏粉已吸潮结
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§ 3.4.4硅酸盐水泥的腐蚀与防止
§ 1.硅酸盐水泥的腐蚀
§பைடு நூலகம்（1）软水的侵蚀
§ （2）硫酸盐的腐蚀
3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O =3CaO· Al2O3 ·3CaSO4·31H2O
§ （3）镁盐的腐蚀
MgSO4+Ca(OH) 2+H2O = CaSO4·2H2O+Mg(OH) 2
§不掺混合材料称Ⅰ型硅酸盐水泥（Ｐ·Ⅰ ）； 掺≤5%混合材料称Ⅱ型硅酸盐水泥（Ｐ·Ⅱ ）。
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《土木工程材料》教案
硅酸盐水泥主要矿物组成与特性
性能指标
C3S
水泥凝结硬化 速率
快
28d水化热 多
早期 高 强度
后期 高
熟料矿物 C2S C3A C4AF 慢 最快 快 少 最多 中 低低低 高低低
（2）游离水
（3）体积安定性
（4）细度
§ 《公路路面基层施工技术规范）JTJ0342000仍按GB1594-79将生石灰和消石灰分 三个等级，检测CaO+MgO含量和未消化 残渣含量两项；消石灰为CaO+MgO含量、 含水量和细度三项。此标准的Ⅲ级石灰未 达到建材行业合格品标准。
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§ 3.4.3硅酸盐水泥的技术要求
§ 《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-1999 ） 规定如下：
§ 1细度
§ 细度是指水泥颗粒的粗细程度。 § 2凝结时间
《土木工程材料》第4章无机胶凝材料
• 分类
• 块状生石灰：CaO； • 生石灰粉：CaO； • 熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(浆)：
Ca(OH)2、H2O；
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土木工程材料
制备工艺与产品
煅烧温度较低，时间较短时，
欠火石灰
煅烧温度较高，时间较长时，
石灰石 过火石灰
1000～1200C
生石 灰粉
磨细
生石灰
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土木工程材料
4.2 水硬性胶凝材料
内容提要 概述
4.2.1 通用硅酸盐水泥
4.2.2 特性水泥
上一内容 下一内容 回主目录Biblioteka 土木工程材料内容提要
• 学习
➢ 通用硅酸盐水泥的矿物组成，及其与其他水泥的差 别；
➢ 水泥的生产过程及其对性质的影响。
• 掌握
➢ 水泥凝结硬化机理和凝结硬化过程的影响因素； ➢ 应用这些基本理论，说明水泥和混凝土的性质，指
• 硅酸盐系水泥品种
➢ 硅酸盐水泥 ➢ 普通硅酸盐水泥； ➢ 掺大量混合材的硅酸盐水泥 ➢ 特性硅酸盐水泥
硅酸盐水泥有PⅠ和 PⅡ两类，后者含有
混合
特
硅酸盐水泥
普
性
通
硅 酸
硅酸盐系水泥
硅
酸
盐
盐
水 泥
掺混合材硅酸盐水泥
水
泥
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土木工程材料
水泥在土木工程中的重要作用
• 水泥是当今产量与用量最大的土木工程材料！ • 水泥及其砂浆、混凝土与纤维水泥等水泥基材
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土木工程材料
纸面石膏板的生产工艺流程
纸 面 石 膏 板 生 产 线
• 块状生石灰：CaO； • 生石灰粉：CaO； • 熟(消)石灰粉：Ca(OH)2；石灰膏(浆)：
Ca(OH)2、H2O；
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制备工艺与产品
煅烧温度较低，时间较短时，
欠火石灰
煅烧温度较高，时间较长时，
石灰石 过火石灰
1000～1200C
生石 灰粉
磨细
生石灰
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4.2 水硬性胶凝材料
内容提要 概述
4.2.1 通用硅酸盐水泥
4.2.2 特性水泥
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• 学习
➢ 通用硅酸盐水泥的矿物组成，及其与其他水泥的差 别；
➢ 水泥的生产过程及其对性质的影响。
• 掌握
➢ 水泥凝结硬化机理和凝结硬化过程的影响因素； ➢ 应用这些基本理论，说明水泥和混凝土的性质，指
• 硅酸盐系水泥品种
➢ 硅酸盐水泥 ➢ 普通硅酸盐水泥； ➢ 掺大量混合材的硅酸盐水泥 ➢ 特性硅酸盐水泥
硅酸盐水泥有PⅠ和 PⅡ两类，后者含有
混合
特
硅酸盐水泥
普
性
通
硅 酸
硅酸盐系水泥
硅
酸
盐
盐
水 泥
掺混合材硅酸盐水泥
水
泥
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水泥在土木工程中的重要作用
• 水泥是当今产量与用量最大的土木工程材料！ • 水泥及其砂浆、混凝土与纤维水泥等水泥基材
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土木工程材料
纸面石膏板的生产工艺流程
纸 面 石 膏 板 生 产 线
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900℃~1200℃
• 生石灰，3.2g/cm3，表观密度约 800kg/m3~1000kg/m3 • 欠火石灰 • 过火石灰
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3.1 石灰
• 二、石灰的消化和硬化 • 1、石灰消化 • 水化特点：1）水化热大，水化速度快；2 ）水化过程中固相体积增大1.5~2倍。
CaO H 2O Ca(OH ) 2 64.9kJ / mol
第3章 无机胶凝材料
南华大学杨建明教授
第3章 无机胶凝材料
• 胶凝材料发展 • ①公元前3000年，古埃及人，煅烧石膏； 古希腊人，石灰石煅烧石灰。 • ②公元前146年，罗马，石灰＋砂子，混合 成砂浆。石灰－火山灰－砂子 罗马砂浆 。 • ③18世纪，英国，含粘土石灰石制成罗马 水泥；1824年英国发明波特兰水泥。
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3.2 硅酸盐水泥
• 8、安定性 影响体积安定性因素为：熟料 中氧化镁含量，熟料中氧化钙含量，水泥 中三氧化硫含量。 • （1）沸煮法（试饼法、雷氏法） • （2）压蒸法 由于氧化镁引起安定性，膨 胀率不超过0.5%为合格
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3.2 硅酸盐水泥
• 9、强度 • 水泥胶砂强度 水泥:砂:水＝1:3:0.5 • 标准养护 达到规定龄期（3d、28d或3d 、7d、28d）测定抗折和抗压强度 • 标准养护 温度（20±3℃），相对湿度 90%以上。 • （1）水泥标号 按规定龄期抗压强度和抗 折强度来划分 • （2）水泥型号 普通型 、早强型（R） ，早强水泥3d抗压强度比普通水泥高 10%~24%，表3.6
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3.1 石灰
• “过烧”：对活泼性大的石灰，如加水过 慢，水量不够，则已消化的石灰颗粒生成 Ca(OH)2，包围于未消化颗粒周围，使内 部石灰不易消化。 • “过冷”：对于活泼性差的石灰，如加水 过快，则发热量少，水温过低，增加了未 消化颗粒。
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3.1 石灰
• 2、石灰的硬化 • 1）干燥硬化
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3.2 硅酸盐水泥
• 2、矿物组成 • 硅酸三钙 3CaO.SiO2 C3S 50~60% 反应 速度快、水化热高，早期及后期强度。 • 硅酸二钙 2CaO.SiO2 C2S 15~37% 速 度慢、水化热低，后期强度大，耐化学腐 蚀。 • 铝酸三钙 3CaO.Al2O3 C3A 7~15% 反应速度快、水化热高，早期强度高，不 耐化学腐蚀。 • 铁铝酸四钙 3CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 10%~18% 反应较快、水化热高，抗折强 度高，耐化学腐蚀好。
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3.2 硅酸盐水泥
• 7、凝结时间 • 凝结时间是水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑 性所需的时间。 • 初凝时间是从水泥加水到水泥浆开始失去塑性的 时间。 • 终凝时间是从水泥加水到水泥浆完全失去塑性的 时间。 • 凝结时间测定仪 初凝加水起 距底板 0.5~1.0mm • 终凝加水起 1.0mm • 硅酸盐水泥初凝不早于45min，终凝时间不迟于 390min • 普通水泥初凝不得早于45min，终凝时间不得迟 于10h
• • • • 2、硅酸盐水泥生产工艺概述 （1）生料的配制和磨细 干法和湿法 （2）将生料煅烧，形成熟料 （3）将熟料与适量石膏共同磨细成为硅酸 盐水泥
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3.2 硅酸盐水泥
• （二）硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成 • 1、化学成分 • 氧化钙CaO（60%~67%）、氧化硅SiO2（ 20%~24%）、氧化铝Al2O3（4%~9%）、 氧化铁Fe2O3（2.5%~6%）
• C4AH13与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸 钙，又称钙矾石，AFt
C4 AH13 CaSO4 2 H 2O H 2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 32 H 2O
• 当石膏消耗完毕后，C4AH13又能与钙矾石 反应生成单硫型硫铝酸钙，AFm。
C4 AH13 AFt 3CaO Al2O3 CaSO4 12 H 2O
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3.2 硅酸盐水泥
• （一）硅酸盐水泥 生产工艺概述 • 1、生产原料： • 石灰质原料 石灰石、白垩、石 灰质凝灰岩 • CaO • 粘土质原料 • 粘土、粘土质页岩 、黄土 • SiO2、Al2O3、 Fe2O3 • 铁矿粉 • 补充Fe2O3不足
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3.2 硅酸盐水泥
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第3章 无机胶凝材料
• 有机胶凝材料 • 胶凝材料 无机胶凝材料 气硬性胶凝材料 • 水硬性胶凝材料 • 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只 能在空气中保持或继续提高其强度，如石 灰、石膏、水玻璃。 • 水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而 且能更好地在水中硬化，保持并继续提高 其强度，如各种水泥。
3.2 硅酸盐水泥
• 石膏也会与C4AF反应生成水化硫铝（铁） 酸钙，石膏的存在还可以加速C3S和C2S水 化。 • 水化产物是C－S－H凝胶、水化铁酸钙凝 胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸 钙等晶体。 • 主要水化产物为C－S－H 70%，CH 20%，水化硫铝酸钙（钙矾石AFt、单硫型 水化铝酸钙Afm）7%
• 2、硅酸盐水泥的水化 • 水泥加水拌和后，C3A、C4AF、C3S与水 快速反应，石膏也溶于水，在石膏存在的 条件下，C3A不再生成化铝酸钙，与石膏反 应生成针状晶体三硫型水化硫酸钙（钙矾 石（AFt）。 • 若石膏消耗完毕还有C3A时，则钙矾石会与 C3A继续转化为单硫型水化硫铝酸钙。
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3.1 石灰
• 2、石灰技术要求 • 《建筑生石灰》JC/T479－1992、《建筑 生石灰粉》JC/T480-1992、《建筑生石灰 粉》JC/T481-1992 • 钙质石灰和镁质石灰，表3.1 • 1）生石灰技术标准，表3.2 • 2）生石灰粉技术标准，表3.3 • 3）消石灰粉技术标准，表3.4
2CaO SiO2 nH 2 O xCaO SiO2 yH 2 O (2 x)Ca(OH ) 2
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3.2 硅酸盐水泥
• （3）铝酸三钙的水化 • 纯水中C3A的水化
2(3CaO Al2 O3 ) 27 H 2 O 4CaO Al2 O3 19 H 2 O 2CaO Al2 O3 8H 2 O
Ca(OH ) 2 nH2O Ca(OH ) 2 nH2O
• 2）碳化
Ca(OH ) 2 H 2O CO2 CaCO3 (n 1) H 2O
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3.1 石灰
三、石灰及其制品技术性质 1、石灰的特性 1）可塑性和保水性好 2）硬化缓慢，硬化后强度低。石灰砂浆 28d抗压强度只有0.2MPa~0.5MPa • 3）硬化后体积收缩大 • 4）耐水性差 • • • •
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3.2 硅酸盐水泥
• 早、中、晚三个时期 • 1）早期 Ca(OH)2、钙矾石 • 2）中期 C－S－H（长纤维状）、CH和 钙矾石 • 3）后期 C－S－H（短纤维状） • 讲述水化热的影响
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3.2 硅酸盐水泥
• • • • • • • • 4、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 1）熟料矿物组成的影响 2）水泥细度的影响 3）拌和水量的影响 理论水量23%左右 4）养护湿度、温度影响 5）养护龄期的影响 6）储存条件的影响
• 最终会转化为等轴晶的水化铝酸三钙 CaO.Al2O3.6H2O，即C3AH6 • 当温度高于35℃，C3A直接转化为C3AH6
3CaO Al2 O3 6 H 2 O 3CaO Al2 O3 6 H 2 O
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3.2 硅酸盐水泥
• 有石膏存在时C3A的水化
C3 A Ca(OH ) 2 12 H 2O C4 AH13
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3.1 石灰
• • • • • • 四、石灰的应用 1、配制砂浆 良好可塑性和粘结性 2、拌制三合土和灰土 三合土：石灰粉:粘土:砂＝1:2:3 3、制作石灰乳涂料
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3.1 石灰
• 4、生产硅酸盐制品 • 石灰和硅质材料（如粉煤灰、石英砂、炉 渣） • 如蒸压灰砂砖 • 5、磨制生石灰粉 • 6、加固软土地基 • 7、制造静态破碎剂和膨胀剂 • 过火石灰粉＋5%~7%水硬性胶凝材料
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3.2 硅酸盐水泥
• （四）硅酸盐水泥的技术性质 • 1、不溶物 Ⅰ型硅酸盐水泥 ＜0.75% • Ⅱ型硅酸盐水泥 ＜1.5% • 2、氧化镁含量 ≤5% Mg(OH)2体积膨 胀1.5倍 • 3、三氧化硫含量 ≤3.5% • 4、烧失量 • Ⅰ型硅酸盐水泥烧失量不超过3.0% • Ⅱ型硅酸盐水泥烧失量不得超过3.5%
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3.2 硅酸盐水泥
• 5、细度 • 测定方法，①筛析法；②比表面积法 • 标准 硅酸盐水泥细度比表面积不小于300m2/kg 。 • 普通水泥、矿渣、火山灰、粉煤灰 80um 筛余 量不大于10% • 6、水泥净浆标准稠度 • 稠度仪测定 经试锥沉入深度为28±2mm时标准 稠度，此时用水量为标准用水量
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3.2 硅酸盐水泥
• （4）铁铝酸四钙的水化
4CaO Al2 O3 Fe2 O3 7 H 2 O 3CaO Al2 O3 6H 2 O CaO Fe2 O3 H 2 O
• 硅酸盐水泥熟料矿物水化硬化特性见表3.5
2பைடு நூலகம்:20:45
3.2 硅酸盐水泥
21:20:45
第3章 无机胶凝材料
• ④我国5000年前，含二氧化硅较高的石灰 石，磨成“白面灰”，公元前7世纪周朝石 灰，公元前5世纪南北朝，石灰＋粘土＋细 砂，三合土；秦汉，掺糯米汁石灰砌砖以 及石灰－桐油、石灰－血料。
• 生石灰，3.2g/cm3，表观密度约 800kg/m3~1000kg/m3 • 欠火石灰 • 过火石灰
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3.1 石灰
• 二、石灰的消化和硬化 • 1、石灰消化 • 水化特点：1）水化热大，水化速度快；2 ）水化过程中固相体积增大1.5~2倍。
CaO H 2O Ca(OH ) 2 64.9kJ / mol
第3章 无机胶凝材料
南华大学杨建明教授
第3章 无机胶凝材料
• 胶凝材料发展 • ①公元前3000年，古埃及人，煅烧石膏； 古希腊人，石灰石煅烧石灰。 • ②公元前146年，罗马，石灰＋砂子，混合 成砂浆。石灰－火山灰－砂子 罗马砂浆 。 • ③18世纪，英国，含粘土石灰石制成罗马 水泥；1824年英国发明波特兰水泥。
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3.2 硅酸盐水泥
• 8、安定性 影响体积安定性因素为：熟料 中氧化镁含量，熟料中氧化钙含量，水泥 中三氧化硫含量。 • （1）沸煮法（试饼法、雷氏法） • （2）压蒸法 由于氧化镁引起安定性，膨 胀率不超过0.5%为合格
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3.2 硅酸盐水泥
• 9、强度 • 水泥胶砂强度 水泥:砂:水＝1:3:0.5 • 标准养护 达到规定龄期（3d、28d或3d 、7d、28d）测定抗折和抗压强度 • 标准养护 温度（20±3℃），相对湿度 90%以上。 • （1）水泥标号 按规定龄期抗压强度和抗 折强度来划分 • （2）水泥型号 普通型 、早强型（R） ，早强水泥3d抗压强度比普通水泥高 10%~24%，表3.6
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3.1 石灰
• “过烧”：对活泼性大的石灰，如加水过 慢，水量不够，则已消化的石灰颗粒生成 Ca(OH)2，包围于未消化颗粒周围，使内 部石灰不易消化。 • “过冷”：对于活泼性差的石灰，如加水 过快，则发热量少，水温过低，增加了未 消化颗粒。
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3.1 石灰
• 2、石灰的硬化 • 1）干燥硬化
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3.2 硅酸盐水泥
• 2、矿物组成 • 硅酸三钙 3CaO.SiO2 C3S 50~60% 反应 速度快、水化热高，早期及后期强度。 • 硅酸二钙 2CaO.SiO2 C2S 15~37% 速 度慢、水化热低，后期强度大，耐化学腐 蚀。 • 铝酸三钙 3CaO.Al2O3 C3A 7~15% 反应速度快、水化热高，早期强度高，不 耐化学腐蚀。 • 铁铝酸四钙 3CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 10%~18% 反应较快、水化热高，抗折强 度高，耐化学腐蚀好。
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3.2 硅酸盐水泥
• 7、凝结时间 • 凝结时间是水泥从加水开始，到水泥浆失去可塑 性所需的时间。 • 初凝时间是从水泥加水到水泥浆开始失去塑性的 时间。 • 终凝时间是从水泥加水到水泥浆完全失去塑性的 时间。 • 凝结时间测定仪 初凝加水起 距底板 0.5~1.0mm • 终凝加水起 1.0mm • 硅酸盐水泥初凝不早于45min，终凝时间不迟于 390min • 普通水泥初凝不得早于45min，终凝时间不得迟 于10h
• • • • 2、硅酸盐水泥生产工艺概述 （1）生料的配制和磨细 干法和湿法 （2）将生料煅烧，形成熟料 （3）将熟料与适量石膏共同磨细成为硅酸 盐水泥
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3.2 硅酸盐水泥
• （二）硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成 • 1、化学成分 • 氧化钙CaO（60%~67%）、氧化硅SiO2（ 20%~24%）、氧化铝Al2O3（4%~9%）、 氧化铁Fe2O3（2.5%~6%）
• C4AH13与石膏反应生成三硫型水化硫铝酸 钙，又称钙矾石，AFt
C4 AH13 CaSO4 2 H 2O H 2O 3CaO Al2O3 3CaSO4 32 H 2O
• 当石膏消耗完毕后，C4AH13又能与钙矾石 反应生成单硫型硫铝酸钙，AFm。
C4 AH13 AFt 3CaO Al2O3 CaSO4 12 H 2O
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3.2 硅酸盐水泥
• （一）硅酸盐水泥 生产工艺概述 • 1、生产原料： • 石灰质原料 石灰石、白垩、石 灰质凝灰岩 • CaO • 粘土质原料 • 粘土、粘土质页岩 、黄土 • SiO2、Al2O3、 Fe2O3 • 铁矿粉 • 补充Fe2O3不足
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3.2 硅酸盐水泥
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第3章 无机胶凝材料
• 有机胶凝材料 • 胶凝材料 无机胶凝材料 气硬性胶凝材料 • 水硬性胶凝材料 • 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只 能在空气中保持或继续提高其强度，如石 灰、石膏、水玻璃。 • 水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而 且能更好地在水中硬化，保持并继续提高 其强度，如各种水泥。
3.2 硅酸盐水泥
• 石膏也会与C4AF反应生成水化硫铝（铁） 酸钙，石膏的存在还可以加速C3S和C2S水 化。 • 水化产物是C－S－H凝胶、水化铁酸钙凝 胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸 钙等晶体。 • 主要水化产物为C－S－H 70%，CH 20%，水化硫铝酸钙（钙矾石AFt、单硫型 水化铝酸钙Afm）7%
• 2、硅酸盐水泥的水化 • 水泥加水拌和后，C3A、C4AF、C3S与水 快速反应，石膏也溶于水，在石膏存在的 条件下，C3A不再生成化铝酸钙，与石膏反 应生成针状晶体三硫型水化硫酸钙（钙矾 石（AFt）。 • 若石膏消耗完毕还有C3A时，则钙矾石会与 C3A继续转化为单硫型水化硫铝酸钙。
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3.1 石灰
• 2、石灰技术要求 • 《建筑生石灰》JC/T479－1992、《建筑 生石灰粉》JC/T480-1992、《建筑生石灰 粉》JC/T481-1992 • 钙质石灰和镁质石灰，表3.1 • 1）生石灰技术标准，表3.2 • 2）生石灰粉技术标准，表3.3 • 3）消石灰粉技术标准，表3.4
2CaO SiO2 nH 2 O xCaO SiO2 yH 2 O (2 x)Ca(OH ) 2
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3.2 硅酸盐水泥
• （3）铝酸三钙的水化 • 纯水中C3A的水化
2(3CaO Al2 O3 ) 27 H 2 O 4CaO Al2 O3 19 H 2 O 2CaO Al2 O3 8H 2 O
Ca(OH ) 2 nH2O Ca(OH ) 2 nH2O
• 2）碳化
Ca(OH ) 2 H 2O CO2 CaCO3 (n 1) H 2O
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3.1 石灰
三、石灰及其制品技术性质 1、石灰的特性 1）可塑性和保水性好 2）硬化缓慢，硬化后强度低。石灰砂浆 28d抗压强度只有0.2MPa~0.5MPa • 3）硬化后体积收缩大 • 4）耐水性差 • • • •
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3.2 硅酸盐水泥
• 早、中、晚三个时期 • 1）早期 Ca(OH)2、钙矾石 • 2）中期 C－S－H（长纤维状）、CH和 钙矾石 • 3）后期 C－S－H（短纤维状） • 讲述水化热的影响
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3.2 硅酸盐水泥
• • • • • • • • 4、影响硅酸盐水泥凝结硬化的主要因素 1）熟料矿物组成的影响 2）水泥细度的影响 3）拌和水量的影响 理论水量23%左右 4）养护湿度、温度影响 5）养护龄期的影响 6）储存条件的影响
• 最终会转化为等轴晶的水化铝酸三钙 CaO.Al2O3.6H2O，即C3AH6 • 当温度高于35℃，C3A直接转化为C3AH6
3CaO Al2 O3 6 H 2 O 3CaO Al2 O3 6 H 2 O
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3.2 硅酸盐水泥
• 有石膏存在时C3A的水化
C3 A Ca(OH ) 2 12 H 2O C4 AH13
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3.1 石灰
• • • • • • 四、石灰的应用 1、配制砂浆 良好可塑性和粘结性 2、拌制三合土和灰土 三合土：石灰粉:粘土:砂＝1:2:3 3、制作石灰乳涂料
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3.1 石灰
• 4、生产硅酸盐制品 • 石灰和硅质材料（如粉煤灰、石英砂、炉 渣） • 如蒸压灰砂砖 • 5、磨制生石灰粉 • 6、加固软土地基 • 7、制造静态破碎剂和膨胀剂 • 过火石灰粉＋5%~7%水硬性胶凝材料
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3.2 硅酸盐水泥
• （四）硅酸盐水泥的技术性质 • 1、不溶物 Ⅰ型硅酸盐水泥 ＜0.75% • Ⅱ型硅酸盐水泥 ＜1.5% • 2、氧化镁含量 ≤5% Mg(OH)2体积膨 胀1.5倍 • 3、三氧化硫含量 ≤3.5% • 4、烧失量 • Ⅰ型硅酸盐水泥烧失量不超过3.0% • Ⅱ型硅酸盐水泥烧失量不得超过3.5%
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3.2 硅酸盐水泥
• 5、细度 • 测定方法，①筛析法；②比表面积法 • 标准 硅酸盐水泥细度比表面积不小于300m2/kg 。 • 普通水泥、矿渣、火山灰、粉煤灰 80um 筛余 量不大于10% • 6、水泥净浆标准稠度 • 稠度仪测定 经试锥沉入深度为28±2mm时标准 稠度，此时用水量为标准用水量
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3.2 硅酸盐水泥
• （4）铁铝酸四钙的水化
4CaO Al2 O3 Fe2 O3 7 H 2 O 3CaO Al2 O3 6H 2 O CaO Fe2 O3 H 2 O
• 硅酸盐水泥熟料矿物水化硬化特性见表3.5
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3.2 硅酸盐水泥
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第3章 无机胶凝材料
• ④我国5000年前，含二氧化硅较高的石灰 石，磨成“白面灰”，公元前7世纪周朝石 灰，公元前5世纪南北朝，石灰＋粘土＋细 砂，三合土；秦汉，掺糯米汁石灰砌砖以 及石灰－桐油、石灰－血料。