建筑材料课程教案

建筑材料课程教案第1章水泥水泥是一种粉末状的水硬性胶凝材料。

它与水拌合成塑性浆体后，能胶结砂石等适当材料，并能在空气中或者水中硬化成具有强度的石状固体，水泥是无机水硬性胶凝材料。

水硬性胶凝材料——指即能在空气中硬化也能更好的在水中硬化，并长久的保持或者提高强度的胶凝材料。

由于水泥具有这么好的性能，因此应用广泛，用于工业、农业、国防、交通、城市建设、水利及海洋开发等。

按用途性能分有通用水泥专用水泥特性水泥按要紧水硬性物质名称分有硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥磷酸盐水泥第1节通用水泥一、硅酸盐水泥（一）硅酸盐水泥的概念及生产简述1、概念：凡由硅酸盐水泥熟料、0-5%的石灰石或者粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称之硅酸盐水泥（波特兰水泥）硅酸盐水泥可分为两种类型：Ⅰ型硅酸盐水泥是不掺混合材料的水泥，其代号为P.Ⅰ，Ⅱ型硅酸盐水泥是在硅酸盐水泥熟料中拌合磨时掺加不超过水泥质量5%的石灰石或者粒化高炉矿渣混合材料的水泥。

其代号为P.Ⅱ。

（二）、生产工艺流程简介1、生产工艺：两磨一烧P22图2-12、硅酸盐水泥熟料的矿物构成生料通过煅烧形成具有一定矿物构成的熟料这是生产水泥的关键。

由于所形成的矿物构成不一致，它的水泥性质就不一致P22（三）、硅酸盐水泥的水化特性P24（四）、硅酸盐水泥的凝聚与硬化A、硅酸盐水泥的凝聚与硬化的概念1、凝聚——水泥加入适量的水调成水泥浆后通过一段时间由于本身的物理化学变化逐步变稠失去塑性成为凝聚。

2、硬化——凝聚后，强度逐步提升后并变成牢固的石状物质即水泥石这一过程称之硬化。

凝聚硬化总称之硬化过程，这一过程实际是一个连续复杂的物理化学变化过程。

是不能分开的。

B、硅酸盐水泥的凝聚硬化原理水泥加水后，由于自身的物理化学变化，其矿物成分很快与水发生水化与水解作用，并在水泥颗粒表面形成一系列的水化产物氢氧化钙、含水硅酸钙含水铝酸钙、含水铁酸钙及含水硫铝酸钙五种要紧水化产物。

在水泥硬化过程中由于新生成物的生成溶解，形成凝胶，凝胶转为结晶，与表面炭化等过程相互交错进行，使水泥变成了坚硬的水泥石。

这个过程要紧有三个期：溶解期、胶凝期3结晶期C、影响水泥凝聚硬化的因素1、矿物构成：如硅酸三钙、铝酸三钙含量过多凝聚硬化就快产生的水化热也高，硅酸二钙含量多，水化热底，适用用与大体积工程。

2、细度的影响：粗的影响，总表面积小，与水接触就相对少些，水化就慢，水化热底，凝聚慢，细的影响与上相反另外凝聚后易产生收缩裂缝。

3、温度与湿度的影响：温度低水化凝聚慢，自然养护条件4-40度自然养护条件连续10天以上温度在5度按冬季施工，冬季施工要加外加剂。

前7天要达到设计强度的70%因此一天要洗几次水进行养护。

4、石膏的影响：多了影响安定性三水泥石的结构（略）（五）、硅酸盐水泥要紧技术性质A、实际密度与堆积密度1、硅酸盐水泥的实际密度要紧取决于其熟料矿物的构成，通常为3.10-3.20g/cm³也与储存时间与条件等有关。

受潮水泥的密度有所降低，在进行砼配合比计算时，通常用3.10g/cm³。

2、堆积密度，除与矿物构成及细度外，要紧取决于水泥堆积3、时的紧密程度，疏松堆积约为1000-1100kg/m³,紧密堆积时达到1600kg/m³.在砼配合比计算中通常用1300kg/m³B、不溶物：水泥溶于水后有一部分不溶的物质铁粉，矿物质、坚硬的杂物质。

Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%，Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。

C、有害矿物质的含量：1、氧化镁含量不得超过5.0%如经蒸压安定性实验合格，则水泥中氧化镁含量同意放宽到6.0%2、三氧化硫不超过3.5%D、烧矢量1定义烧矢量是指水泥在一定的温度与灼烧时间内失去的质量所占的百分数Ⅰ型不得大于3.0%Ⅱ型不得大于3.5%E、细度1、定义：指水泥颗粒粗细的程度。

2、标准：细度是以每千克水泥所具有的总比表面积表示的，按国家标准规定比表面积不应小于300m²/kg3、测定方法：比表面积仪测定指硅酸盐水泥4、影响：粗细都不行，细度对水泥的凝聚硬化程度、强度、需水性、及硬化收缩均有影响。

成分相同的水泥颗粒越细与水接触的表面积越大，因此水化速度快早期强度高。

但颗粒过细粉磨过程中能耗大，使成本提高，而且在硬化时易产生裂缝，因此细度应适宜F、需水性（标准稠度用水量）1、定义：使水泥净浆达到一定的可塑性时需要的水量2、目的：为测定水泥的凝聚时间、安全性、强度提供一个标准的用水量的问题。

3标准：占水泥质量的24-30% P-表示标准稠度用水量4测定方法①固定水位法142.5ml水经验公式P=33.4-0.1855②调整水位法此种方法比较精确，一点一点的加水直到24-28%或者S=28±2mmG、凝聚时间1、定义：水泥从加水开始到失去流淌性即可塑状态进展到固体状态所需的时间，叫凝聚时间。

2标准：初凝大于45mim，如时间太快对搅拌、运输、浇注等都来不及终凝小于390mim时间过长影响施工进度。

凝聚时间达不到国家标准要求按不合格水泥处理3、测定方法：就是用标准稠度用水量的水量拌合水泥，45分往常测一次如已到初凝，则水泥不合格。

45分以后接近初凝时，每5分测一次，接近终凝每15分测一次。

4快凝现象①假凝：假装凝固，水泥加水调制过程中无放热现象产生，拌合物很干燥，如今不加水继续搅拌可使用，对强度无影响。

有粘结能力。

②瞬凝：加水后快凝，水化热很大，无粘结现象。

此种水泥不能使用。

产生原因：假凝——水泥过细、太热，水化产物氢氧化钙易产生，碳酸钙沉淀，另外石膏与熟料工磨时脱水，水化速度比铝酸三钙要快，很快形成过饱与溶液，是冰石膏结晶析出形成假凝。

瞬凝——掺石膏量少施工温度过高H、安定性1、定义：凝聚硬化后，固体（水泥石）体积变化是否均匀。

2、标准：不裂缝、不疏松、不崩溃、不掉渣、不变形属安全性合格3、安定性不合格原因就是有害成分超标CAO、MGO、石膏掺量超标。

4、测定方法雷氏法沸煮法——在10×10玻璃板上制作，取水泥浆75g 左右做两块在标准掩护条件下养护24小时，第二天取下来放入沸煮箱中煮三小时，取出检查，煮前量取直径，煮后也量一下，看是否有变形、手捏不碎为好。

I、水泥的强度水泥的强度是表征水泥力学性质的重要指标，它与水泥的矿物构成、细度、水灰比大小、水化龄期与环境湿度密切有关。

为了同意实验结果的可比性，水泥强度务必按《水泥胶砂强度实验方法》GB/T17671-99的规定制作试块，养护并测定其抗压与抗折强度值，该值是评定水泥等级的根据。

1、实际强度根据实际测得的抗压强度值与抗折强度值来检测所使用的水泥是否达到所选用的水泥的强度要求。

2、测定方法比例（1：3）W/C=0.5①成型称量水泥450g±2g砂 1350g±1g水 225g±1g配制胶砂→搅拌→震动→削平→养护→脱模后编号→水中养护→破型②取值 a最大、最小、中间值比较﹤±10%b……………………………≥±10%c…………………………..﹥±10% 无效③抗压折断后6块的抗压强度测定。

④评定根据国家标准规定的与你做的强度值进行比较如都大于或者等于说明符合国家标准则水泥是合格的，否则就不合格。

J、水化热1、定义：水泥加水拌合后放出的热量。

大部分水化热在水化初期7天内放出。

2、影响因素：水化热的大小与水泥的种类，矿物构成，细度，水灰比，养护条件等有关。

水泥水化热对大体积环境是不利的，积聚在内部不能散发，内外湿差过大引起内应力，是砼产生裂缝。

（六）、水泥石的腐蚀与防止A、硅酸盐水泥腐蚀的基本原因是：水泥石中存在有引起腐蚀的构成成分：氢氧化钙与铝酸钙。

另外水泥石本身不密实，有许多的毛细通道，侵蚀性物质容易进入其内部，使水泥石的结构遭到破坏，强度慢慢降低，甚至全部溃裂。

B、水泥石的腐蚀的种类1、淡水侵蚀（软水或者溶液侵蚀）水泥矿物构成硫酸三钙、硫酸二钙的水化产物，氢氧化钙是一种最不好的物质。

氢氧化钙溶于淡水、雨水、水蒸气、蒸馏水等。

产生体积膨胀，是水泥石孔隙增大增多，从二降低水泥石的强度，在有流淌水或者有水压的作用下氢氧化钙溶解速度加快，腐蚀就更为加快了/2、通常酸性的腐蚀酸性物质都与水泥石中的氢氧化钙反应，生成易溶与水的盐，或者在水泥石中孔隙内部形成结晶，或者体积膨胀使水泥石破坏3、碳酸性腐蚀工业废水及地下水中含有较多的二氧化碳这样水对水泥有侵蚀作用。

4、硫酸盐腐蚀要紧是海水中，地下及某些工业污水中。

含有大量的硫酸盐物质，他们与水泥石中的氢氧化钙反应生成体积膨胀的硫铝酸钙针状结晶与二水石膏使水泥石遭到破坏。

5、强碱侵蚀碱类溶液浓度不大的通常是无害的，但铝酸盐含量较高的水泥遇强碱作用后也会破坏。

C、水泥石的腐蚀的防止方法1、根据侵蚀环境特点合理选用水泥品种2、根据水泥密实度，认真选择骨料级配，减小水灰比，施工中尽量使用机械化搅拌振捣，加外加剂减小用水量，减少孔隙，抽真空，用吸水模板等来制得密实的砼。

3、设保护层：在砼外部加覆盖层与帖面材料，防止侵蚀介质与水泥石直接接触。

（七）、硅酸盐水泥的性质、应用1、凝聚硬化快，早期及后期强度高。

用于早强的，紧急抢修的工程。

2、抗冻性好，适宜冬季施工。

3、水化热大4、耐腐蚀性好5、耐热性差用于高湿环境如锅炉房等环境。

6、抗碳化好7、干缩小8、耐磨性好二、掺混合材的硅酸盐水泥定义：能改善水泥的某种特性（水化热抗冻性耐腐性）调节水泥标号，增加水泥品种，提高水泥产量扩大使用范围，降低成本，废旧利用。

这也是掺如混合材的目的。

（一）、水泥混合材料在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥标号，扩大使用范围而掺如天然或者人工矿物质原料称之混合材料。

根据所加矿物质的性质可划分为活性混合材料与非活性混合材料A、活性混合材料：指具有火山会性或者潜在水硬性，与兼有火山灰性与潜在水硬性的矿物质材料。

1、火山灰质混合材料：指具有火山灰性的天然或者人工矿物质材料。

2、粉煤灰：指从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。

要紧成分是二氧化硅、三氧化二铝与少量的氧化钙，火力发电厂收集的废料。

3、粒化高炉矿渣：是高炉冶炼生铁所得的硅酸钙与铝酸钙为主要成分的熔融物，经淬冷边成粒后的产品。

B、非活性混合材料是指在水泥中要紧起填充作用而不改变水泥性能的矿物材料。

（与水泥矿物构成不起化学作用）掺如水泥重要起调节水泥调节强度，增加水泥产量与降低水泥热度的作用。

常用的有磨细的石英砂，石灰粉及磨细的块状高炉矿渣与硅质炉灰等。

窑灰，是指窑废气中收集下的粉尘，介于活性与非活性之间。

要紧成分是碳酸钙，脱水黏土，玻璃态物质，氧化钙，有少量的熟料矿物，碱金属、硫酸盐与石膏等。