建筑工程材料教材.doc

第一章、建筑材料基本性质
§2、1材料基本物理性质
一、 材料密度、表观密度与堆积密度
1、密度：密度是材料在绝对密实状态下，单位体积质量。——密度 自身体积
（不含孔隙） 磨成细粉消除内部孔隙，材料排水体积 V
计算式 ρ= m/v
式中 ρ--- 材料密度，g/㎝3 。
m --- 材料在干燥状态下质量，g 。
v --- 材料在绝对密实状态下体积，㎝3 。

2、表观密度和容积密度：表观密度 （又称为视密度、近似密度）表达材料单位细观外形体积（涉及内部封闭孔隙）质量，容积密度 （又称为体积密度、表观毛密度、容重）表达材料单位宏观外形体积（涉及内部封闭孔隙和开口孔隙）质量。——表观密度 细观外形体积
9（含闭口孔） 干燥材料浸入水中，待吸水饱和后，测量排开水体积 V
计算式 ρ'= m /v '
式中 ρ'--- 材料表观密度，g/cm3 。
m --- 材料在干燥状态下质量，g 。
v '--- 材料不含开口孔隙 体积，cm3 。
3、堆积密度：堆积密度是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积质量。——堆积密度 自然堆积体积 (含材料间空隙) 颗粒材料正好装满容器，测量该容器容积V
计算式 ρ0'= m/ v0 ' =m /(V+ VP + Vv )
式中 ρ0'--- 材料堆积密度，kg/ m3 。
VP --- 颗粒内部孔隙体积，m3 。
Vv --- 颗粒间空隙体积，m3 。
注意 ：自然堆积状态下体积含颗粒内部孔隙积及颗粒之间空隙体积。

二、 材料密实度与孔隙率
1、密实度（D）即材料体积内被固体物质充实限度， D＝1－P。
表达式 D =V/V0×100 % =（ρ0 /ρ）×100 %

2、孔隙率（P）指材料内部孔隙体积占其总体积百分率。
表达式 P=[(V0-V)/V0 ]=[1-V/V0 ] =(1-P0 /P)×100 %

孔隙率和密实度关系 D + P= 1

材料孔隙率或密实度大小直接反映材料密实限度。材料孔隙率高，则表达密实限度小。计算式 P0'= m/ V0 ' =m /(V+ VP + Vv )
式中 P0'--- 材料堆积密度，kg/ m3 。
VP --- 颗粒内部孔隙体积，m3 。
Vv --- 颗粒间空隙体积，m3 。

三、 材料填充率与孔隙率
9 1、填充率（D＝1－P）是散粒状材料在某堆积体积中被其颗粒填充限度。
2、空隙率（P）是指在某堆积体积中，散粒状材料颗粒之间空隙体积所占百分率。
孔隙率大小反映了散以及填充率和孔隙率定义、关系。规定可以进行简朴计算。粒材料颗粒之间互相填充致密限度。
表达式 P'=Vv /V0'=(V0'-V0 )/ V0' =(1-P0'/P0 )×100 %
注意：对致密材料，如天然砂、石，可用表观密度ρ′近似代替干燥时体积密度ρ0 。
9
总结：建筑材料与质量关于性质——密度、表观密度、堆积密度之间关系；材料密实度、孔隙率定义和关系复习：
1、 材料密度、表观密度、堆积密度定义以计算办法
2、 材料密实度与孔隙率
3、 材料填充率与孔隙率
§2、2材料与水关于性质
一、 亲水性与憎水性
材料与水接触时能被水润湿性质称为亲水性。材料与水接触时不能被水润湿性质称为憎水性。
材料亲水性与憎水性可用润湿边角θ来阐明。θ愈小，表白材料易被水润湿。当θ≤90°时，该材料被称为亲水性材料；当θ＞90°时，称为憎水性材料。
二、 吸水性
吸水性：材料在水中吸取水分能力称为吸水性。吸水性大小常以吸水率表达。有如下两种表达办法：
质量吸水率（Wm）：指材料吸水饱和时，所吸水量占材料绝干质量百分率。
体积吸水率（WV）：  指材料吸水饱和时，所吸水分体积占绝干材料自然体积百分率。体积吸水率在数值上等于开口孔隙率。
表达式 用质量吸水率ωm 或体积吸水率ωv 表达。表达式分别如下。
ωm = mSw / m×100% = [( msw'- m )/ m ]×100%
ωv =VSw /v0×100% = [( msw‘ - m )/v0 /ρw ]×100%
式中 msw --- 材料吸水饱和时所吸水质量，g 或 kg 。
ωSw‘ --- 材料吸水饱和时材料质量，g 或 kg 。
VSw --- 材料吸水饱和时所吸水体积，cm3 或 m3 。
ρw --- 水密度，g/cm3 或 kg/m3 。
质量吸水率和体积吸水率关系 ωv = ρ0×ωm

注意 ： 对多孔吸水材料，其质量吸水率往往超过100％，此时用体积
吸水率表达；材料受潮后导热性增大，故保温隔热材料需保持干燥状态。
三、吸湿性
材料在潮湿空气中吸取水分性质称为吸湿性。材料吸湿性常以含水率（W含）表达，含水率等于含水量占材料绝干质量百分率。含水率随环境温度和空气湿度变化而变化。当与空气温湿度相平衡时含水率称为平衡含水率。用含水率ω'm 表达
ω'm = mw /m×100%
式中 mw --- 材料在空气中吸取水分量，kg 。
m ---材料干燥时质量，kg 。
注意 ：材料在与空气湿度相平衡时含水率称为平衡含水率， 建筑材料在正常状态下， 均处在平衡含水率状态。
材料亲水性越大，连通微细孔越多，则吸水率、含水率越大。
四、耐水性
材料长期在饱和水作用下不破坏，并且强度也不明显减少性质称为耐水性。材料耐水性用软化系数（K软＝f软／f干）表达。软化系数愈小，表达材料耐水性愈差。工程上，普通将K软≥0.85材料称为耐水性材料。
表达式： 用软化系数KP 表达 。
KP = fsw / fd
式中 fsw--- 材料吸水饱和状态下抗压强度，MPa 。
fd --- 材料在干燥状态下抗压强度，MPa 。

五、抗渗性
材料抵抗压力水渗入性质称为抗渗性（不透水性）。材料抗渗性可用渗入系数K或抗渗级别S或P表达。渗入系数愈小或抗渗级别愈大，表达材料抗渗性愈好。
材料抗渗性好坏，与其孔隙率和孔隙特性关于。绝对密实材料和具备闭口孔隙材料，或具备极细孔隙材料，可以以为是不透水。开口大孔材料抗渗性最差。此外，亲水性材料毛细孔由于毛细作用而有助于水渗入
六、抗冻性
材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同步也不严重减少强度性质称为抗冻性。材料抗冻性用抗冻级别（D或F）表达，即在一定条件下可以经受冻融循环次数。
材料孔隙率低、孔径小、开口孔隙少，则抗冻性好。此外还与材料吸水饱和限度、材料自身强度以及冻结条件等关于。
§2、3材料力学性质
一、 理论强度
材料受外力作用而引起破坏因素：由于拉力导致质点间结合键断裂，或由于剪力或切应力而导致破坏。
二、 强度、比强度
强度：材料在外力作用下抵抗破坏能力称为强度。
比强度：比强度是按单位体积质量计算材料强度，其值等于材料强度与其容积密度之比。
比强度是评价材料与否轻质高强重要指标。选用比强度大材料对增长建筑高度、减轻构造自重、减少工程造价等具备重大意义 。
三、 材料变形性质
弹性：材料受力就发生变形，外力撤除后变形可完全恢复性质
塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，材料仍保存一某些残存变形、且不产生裂缝性质称为塑性。
脆性：外力作用于材料并达到一定限度后，材料无明显塑性变形而发生突然破坏性质称为脆性。
韧性：在冲击或震动荷载作用下，材料能吸取较大能量，同步产生较大变形，而不发生突然破坏性质称为材料冲击韧性（简称韧性）。
§2、4材料热工性质
一、 导热性
导热性：材料传导热量性质称为导热性。大小用导热系数表达
导热系数：评价材料导热能力指标。其物理意义为单位面积、单位厚度材料，在单位温差下，单位时间内传导热量。
表达式 用导热系数λ表达 。
λ= Q a / ( T1 - T2 ) A t
式中 λ --- 导热系数，w/(m .k ) 。
Q --- 传递热量，J 。
a --- 材料厚度，m 。
T1 - T2 --- 材料两侧温差，k 。
A --- 材料传热面面积，㎡。
t ---传热时间，s 或 h 。
意义：普通把λ<0.23 w/(m·k) 材料称为绝热材料，在运送、存储、施工及使用过程中，须保持干燥状态 。
导热系数越小，材料绝热性越好
材料含水，导热系数会明显增大；高温下比常温下大；顺纤维方向导热系数也会大些。
二、 热容量
热容量：材料受热时吸取热量，冷却时放出热量性质，称为热容量，其值为比热C与材料重量m乘积。
表达式 用比热C 表达,又称比热容或热容量系数,其表达式为： C = Q / m ( T2 - T1 )
　　 式中 C --- 材料比热容，J / (kg . K ) 。
　　 Q --- 材料吸取（或放出）热量，J 。
　　　 m --- 材料质量，kg 。
(T2 -T1)--- 材料受热（或冷却）先后温度差，K 。
比热：单位质量材料温度变化一度吸取或放出热量。
材料热容量对保持建筑物内部温度稳定有重要意义，能在热流变动或采暖设备供暖不均匀时，缓和室内温度波动。
§2、5材料耐久性
定义：材料在长期使用过程中，抵抗周边各种介质侵蚀而不破坏性质，称为耐久性。
内容：材料耐久性是一项综合性能,涉及有抗渗性、抗冻性、耐腐性、抗老化性、耐磨性、耐光性等。
影响因素：内部因素是导致材料耐久性下降主线因素。内部因素涉及材料构成、构造与性质等。外部因素是影响耐久性重要因素。

第二章 石材
三、变质岩
沉积岩变质，性质提高，如石灰岩变质大理石。
深成岩变质，性质下降，如花岗岩变质片麻岩。
§3．2 天然石材技术性质
一、表观密度
分为轻质石材和重质石材，分界点1800kg/m3
二、吸水性
波动很大，岩石吸水后强度减少，抗冻性、耐久性下降，分为低、中、高三类吸水性岩石。
三、耐水性
具有粘土或易溶于水物质耐水性低，分为低、中、高三类耐水性岩石。软化系数不大于0.8石材不容许用于重要构造。
四、抗冻性
是衡量石材耐久性重要指标，室外饰面石材，抗冻次数不不大于25次。
五、耐热性
造岩矿物高温分解变质，各种矿物热膨胀系数不同，产生崩裂。
六、强度
采用边长为70mm立方体试块测试，饰面石材可采用50mm试块测试。代码为MU。
七、硬度
取决于矿物成分和构造
八、耐磨性
石材强度越高，耐磨性能越好。分为耐磨损性和耐磨耗性。
九、抗风化性
由化学水、冰等因素导致岩石开裂或剥落过程称为风化。
十、放射性
若超过相应原则对人体不利。
§3．3建筑中惯用岩石特性与应用
一、花岗岩
其品质决定于矿物构成和晶体构造。按晶粒大小分为粗晶、细晶、微晶三种。结晶颗粒细而均匀强度高,达120～150MPa。其名称以产地及颜色命名,如泰山青、墨玉、黑色等。
花岗石板外观稳重大方、抗压强度高，耐磨性，耐水、耐风化、耐腐蚀及抗冻性均较好，适于内外墙面、地面及柱面装饰。使用年限达75-2。
耐火性差，800℃以上晶格转化，体积膨胀，开裂。
二、大理岩
天然大理石又称云石。大理石质地密实，强度可达300MPa，具备灰色、绿色、红色、白色、黑色等各种色彩，并且带有花纹。纯大理岩为白色，常称为汉白玉。
因空气中二氧化硫遇水生成亚硫酸，与大理石中碳酸钙反映，生成易溶于水硫酸钙，使表面失去光泽，变得粗糙多孔，故大理石不适当用于室外装饰。
三、石灰岩
天然石灰石板又称“灰岩”或“青石”，重要化学成分为碳酸钙。常呈灰白或浅灰色，有时因杂质而呈现灰黑、浅黑、浅红等色。表面具备自然纹理，抗压强度较前两种低（为20～120MPa），不属高档饰面材料。工程上可用作建筑物墙面或路面装饰，并可作建材生产原料。
四、砂岩
分为硅质、钙质、铁质、泥质砂岩，纯白色砂岩俗称白玉石，可用于雕刻及作装饰。
§3．4 石材加工类型与选用原则
一、石材加工类型
1、 块状石材
（1）毛石：分为乱毛石和平毛石，普通用于砌筑，配混凝土或铺路。
（2）料石：至少有一种边角整洁，便于合缝，分为毛料石、粗细料石、半细料石、细料石，可用于砌筑及装饰。
2、板材
（1）天然花岗石板，分为剁斧板材、机刨板材、粗魔板材、磨光板材，分有为普通板材(N)和异形板材(S)；按表面加工限度分为细面(RB)、镜面(PL)、粗面(RU)三种。
（2）天然大理石板
天然大理石分为普通板材（N）和异形板材（S）两种。
3、散粒石材
重要有碎石、卵石、色石渣
二、石材选用原则
1、力学指标
承重石材强度是选材根据，地面用石材考虑硬度和耐磨性。
2、耐久性
室外石材考虑抗风化性能，处在高温、高湿或寒冷条件下岩石，考虑耐热、抗冻及耐化学侵蚀性。
3、质感与色彩
4、经济性
就地取材，减少成本
5、环保性
特别室内装饰用石材，注意放射性指标
§3．5 人造石材
定义：用人工办法加工制造具备天然石材花纹和纹理合成石。人造石材是以大理石碎料、石英砂、石渣等为骨料，树脂、聚脂或水泥为胶结料，经拌和、成型、聚合或养护后，经打磨抛光切割制成仿天然石材。
重要产品：人造花岗石、大理石、水磨石和玉石合成饰面板等。
缺陷：色泽、纹理不及天然石材自然、柔和。
一、人造石材类型
1、树脂型人造石材
2、水泥型人造石材
3、复合型人造石材
4、烧结型人造石材
二、树脂型人造石材性能
花纹仿真性强，轻质高强，耐侵蚀，抗污染性好，可加工性能好，但易老化。

第四章 无机气硬性胶凝材料
1、胶凝材料 在建筑工程中，将两种材料或散粒状材料胶结在一起材料，称为胶凝┄胶结材料。普通将无机胶凝材料称为胶凝材料，将有机胶凝材料称为胶结材料。
2、种类 按凝结硬化条件不同可分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，保持或继续发展其强度(石膏、石灰、水玻璃和菱苦土等)。水硬性胶凝材料在凝结后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，保持并继续发展其强度(如水泥) 。
§4．1 石灰
较早使用胶凝材料，成本低廉，生产简便。
一、 石灰原料及生产
原料：石灰岩，重要成分是碳酸钙并夹杂碳酸镁和粘土杂质（8%以内）
石灰是以碳酸钙为重要成分石灰岩煅烧 (1000～1100℃)而成。煅烧时石灰岩中碳酸钙和碳酸镁分解，生成氧化钙、氧化镁( 称为生石膏）和二氧化碳气体，反映式如下 ：
CaCO3 == CaO + CO2↑
MgCO3 == MgO +CO2↑
氧化钙、氧化镁称为生石灰。
注意：按生产中窑内温度和煅烧时间控制不同分为欠火石灰、过火石灰和正火石灰。过火石灰危害大，与水反映缓慢，在石灰浆体硬化后，反映体积膨胀，产生崩裂隆起现象。欠火石灰影响石灰运用率。
二、石灰熟化
1、概念 生石灰加水生成熟石灰过程，称为石灰熟化或消解。反映如下 ： CaO + H2O = Ca(OH )2 + 64.9 kJ
MgO + H2O = Mg(OH)2 + 64.9 kJ
氢氧化钙、氢氧化镁称为熟石灰。
2、熟化时现象 (1) 石灰熟化 过程中水化热较大。
(2) 外观体积约增长 1.5~2 倍 。
3、结论：生石灰使用前必要熟化。方式：“ 陈伏 ”或分层喷淋法得到消石灰粉。
4、熟化时注意事项 为了消除过火石灰危害，须将石灰在化灰池内放置两周以上，称为“ 陈伏 ” ；“ 陈伏” 期间石灰膏表面应保持一层水膜，防止其碳化 。
5、消除过火石灰危害办法
（1）块灰进行陈伏
（2）采用磨细生石灰粉
三、石灰硬化
1、干燥硬化与结晶硬化，形成氢氧化钙晶体析出
2、碳化硬化，与空气中二氧化碳和水产生碳酸钙晶体。
注意：由于二氧化碳浓度低，且表层生成碳酸钙构造致密，制止二氧化碳继续进一步，并影响水分蒸发，因此石灰硬化很慢。
四、石灰技术规定和技术原则
1、技术规定
（1）有效氧化钙和氧化镁含量：决定粘结力大小
（2）生石灰产浆量和未消化残渣含量：与质量有关
（3）二氧化碳含量：控制煅烧中欠火现象
（4）消石灰粉游离水含量：过多会导致碳化现象。
（5）细度
2、技术原则
按氧化镁含量多少建筑石灰粉为钙质和镁质两类，建筑消石灰粉分为钙质、镁质和白云石质。
五、石灰应用及储存
1、石灰特性
（1）良好保水性 于氢氧化钙粒子极细(直径约1μm)，数量多，总表面积大，能吸附水膜而不易失去。运用保水性好特性拌制石灰砂浆或石灰混合砂浆 。
（2）凝结硬化慢、强度低 石灰浆碳化在表面形成碳酸钙外壳，碳化作用难以进一步，内部水分又不易蒸发，因而凝结硬化缓慢。硬化后强度也不高，1:3 石灰砂浆28天抗压强度为 0.2～0.5 MPa。
（3）耐水性差 石灰浆体在潮湿环境中，难以晶体析出，凝结硬化不会进行。而硬化后石灰长期受水浸泡，氢氧化钙晶体也会重新溶于水，使硬化石灰溃散 。
（4）硬化后体积收缩大 石灰在硬化过程中，蒸发大量游离水而引起毛细管明显收缩，从而导致了体积极大收缩。
2、石灰应用
（1） 砂浆 惯用于配制石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。
（2） 粉刷 石灰膏加水拌合，可配制成石灰乳，用于粉刷墙面。
（3）石灰土和三合土 石灰土由石灰、粘土构成 ， 三合土由石灰粘土和碎料(砂、石渣、碎砖等)构成。石灰土或三合土其耐水性和强度均优于纯石灰。广泛用于建筑物基本垫层和暂时道路。
（4）水泥和硅酸盐建筑制品 石灰是生产灰砂砖、蒸养粉煤灰砖、粉煤灰砌块或墙用板材等重要原料。也是各种水泥重要原料。
（5） 碳化石灰板 在磨细生石灰中掺加玻璃纤维、植物纤维、轻质骨料等，用碳化办法使氢氧化钙碳化成碳酸钙，即为碳化石灰板。用作隔墙、天花板等。
3、石灰储存
防潮、防爆、随到随用，及时进行陈伏
§4．2 石膏
制作粉刷石膏、抹灰石膏、石膏砂浆、石膏水泥、各种石膏墙板、天花板、装饰吸声板、石膏砌块、纸面石膏板、嵌缝石膏、粘结石膏、自流平地板石膏及其他装饰部件等，是一种在建筑工程上应用广泛建筑材料。重要应用于作为轻质墙体材料和建筑装饰制品，是高效节能材料。
一、石膏原料及生产
(一)原料：（国内石膏资源极其丰富，年产石膏总量约1000多万吨）
90%
1. 天然二水石膏 又称生石膏（CaSO4 ·2H2O) ， 是由含两个结晶水硫酸钙所构成沉积岩石。
2.天然硬石膏 又称为无水石膏，重要是由无水硫酸钙（CaSO4 ) 构成沉积岩石。
3.工业副产石膏 系指某些化工生产过程中，所产生以硫酸钙为重要成分副产品，经恰当解决后，作为石膏胶凝材料原料。常用品种有磷石膏和氟石膏。
107∽170℃
(二)生产：
CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O β—半水石膏
空气中
（建筑石膏）
190℃

CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2O + CaSO4+H2O 模型石膏
空气中

124℃

CaSO4 ·2H2O CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O α—半水石膏
1.3个大气压
（高强石膏）
二、建筑石膏水化硬化
CaSO4 ·1/2H2O + 2/3H2O CaSO4 ·2H2O
生成物溶解度小，晶体析出，水分蒸发，凝结，连生交错，强度增大，硬化。
三、建筑石膏技术性质及特性
技术性质：密度、表观密度、分类、产品名称（产品名称、抗折强度和原则号）
特性：
1.凝结硬化快 石膏加水拌和后，在6～10 min便开始失去可塑性,终凝不超过30 min，普通加硼砂、亚硫酸盐纸浆废液等缓凝剂 。
2.硬化后体积微膨胀 石膏浆体在凝结硬化时会产生微膨胀(0.5～1.0%)，这使石膏制品表面光滑、细腻、形体饱满，因此适合制作建筑装饰制品 。
3.硬化后孔隙率大，重量轻但强度低 水化需水18.6%，石膏硬化后具备很大孔隙率（约50～60%)，因而强度低(7d为8～12 Mpa)，抗冻性、抗渗性及耐水性较差。但具备轻质、保温隔热、吸声、吸湿特点 。同样体积石膏板与水泥板相比较，重量只有其四分之一。美国108层摩天大楼由于大量采用了石膏建材，总重量只相称于国内20－30层楼房。石膏建材由于自身轻、厚度小，同步大大减少了高层建筑地基施工费用，缩短了工期，又增长了房屋使用面积。
4.具备良好保温隔热和吸声性能（石膏吸取电磁波作用、无毒害），普通80mm厚石膏砌块相称于240mm厚实心砖保温隔热能力。微孔吸声能力强。
5.具备一定调节温度、湿度性能 具备呼吸功能，房间内过量湿气可不久吸取：当气候变化湿度减小能再次放出湿气，而不影响墙体牢固限度：也即具备调节室内大气湿度功能，可调节室内小气候。墙面在空气湿度较高时也无冷凝水。
6.防火性能优良 遇火时，二水石膏结晶水蒸发，吸取热量，水蒸气在表面形成水蒸汽膜，还能起到阻火作用。如墙厚80mm石膏砌块墙体，火灾时每平方米要蒸发出约15kg水份，墙体才干进一步升温。普通1kg结晶水所有挥发需要126KJ左右热量。40㎡办公室相称于要蒸发1t左右水，将消耗掉大量热量。石膏与混凝土相比，其耐火性能要高5倍。极限抗火时间5—20min。
7.耐水性差 微溶于水。
8.具备良好装饰性和可加工性 用石膏建材建造房屋洁白如霜，十分美观。石膏制品，具备可锯、可刨、可钉性 。
§4．3水 玻 璃
定义：俗称泡化碱，分为钾水玻璃和钠水玻璃，重要为硅酸钠 Na2O • n SiO2 。
一、水玻璃生产
1生产简介 水玻璃原料是石英砂、纯碱或含碳酸钠原料，加热
至1300～1400℃，熔融，冷却即为固态水玻璃硅酸钠，反映式如下：
Na2 CO3 + n SiO2 == Na2O • n SiO2 + CO2
固态水玻璃在蒸压锅内加热、溶解，即成液态水玻璃。氧化钠与二氧化硅分子比n为水玻璃模数。
二、水玻璃硬化
水玻璃在空气中吸取二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，失水后硬化，反映式如下 ：
Na2O • n SiO2 + CO2 + m H2O == Na2CO3 + n SiO2 • n H2O
二氧化碳少，上述过程很慢，将水玻璃加热或掺加适量促硬剂，如氟硅酸钠（ Na2SiF6）。氟硅酸钠也能提高水玻璃耐水性 。
三、水玻璃性质 水玻璃能溶解于水。模数大，其粘度大，较易硬化。普通为2—3。惯用水玻璃模数为 2.6～2.8 。无色、淡黄色或青灰色透明粘稠液体。抗渗性、耐酸腐蚀性、耐热性好。
四、水玻璃用途
1. 水玻璃与粒状高炉矿渣粉配制砂浆，可作补缝材料。
2. 涂料 水玻璃溶液喷涂在建筑材料表面，如天然石料、粘土砖、混凝土等，能提高材料密实度、强度、耐水性和抗风化能力。石膏制品不能用水玻璃溶液喷涂。钢筋阻锈。
3.灌浆材料 水玻璃溶液与氯化钙溶液交替灌入土壤内，是加固建筑地基一种灌浆材料。此外，水玻璃能加速水泥凝结、硬化，可作为水泥促凝剂。。。
4.作防水剂 与各种矾配制
5.耐酸、耐热制品 水玻璃是一种耐酸材料。用水玻璃、胶凝材料与耐酸骨料等可制成耐酸砂浆及耐酸混凝土；水玻璃耐热性良好，能长期承受高温作用而强度不减少。用其作胶凝材料，与耐热骨料等可配制成耐热砂浆及耐热混凝土。
第四章 水泥
概念：具备拌水后粘结性能，能在空气和水中硬化，将散粒和纤维材料胶结在一起形成强度材料称为水泥。
分类：水泥种类按水硬性物质分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐、铁铝酸盐水泥，按用途和性能分为通用水泥、专用水泥和特性水泥。
§5.1 通用水泥
硅酸盐水泥，分为六大类型
5.1.1硅酸盐水泥
又称波特兰水泥，由硅酸盐水泥熟料、0-5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料。
分为 不掺入混合材称为Ⅰ型硅酸盐水泥,代号P·Ⅰ
加入不超过5％混合材料称为Ⅱ型硅酸盐水泥 ,代号P·Ⅱ
规范：GB175-1999分为六个强度级别
一、硅酸盐水泥原料与生产
硅酸盐水泥生产原材料、重要工艺流程如下：
生料
按比例配合、磨细
铁矿粉
粘土
石灰石

磨细
煅烧，1450℃

水泥
硅酸盐熟料

石膏

“两磨一烧”
二、硅酸盐水泥构成材料
（一）硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙四种矿物构成
硅酸钙(涉及硅酸三钙和硅酸二钙)约占70%以上，对硅酸盐水泥性能具备重要影响。也是“ 硅酸盐水泥 ” 这一名称由来因素。
不同熟料矿物与水作用时体现性能是不同：
C3S水化速度快、水化热多，初期强度和最后强度高 强度来源
C2S水化速度慢、水化热少，初期强度低，最后强度高
C3A水化速度最快、水化热最多，强度低，与C4AF同属“熔媒矿物”
变化水泥熟料构成相对含量，水泥技术性能会随之变化。例如：提高硅酸三钙含量，可以制得快硬高强优质水泥 。
（二）石膏
在水泥生产过程中加入 适量石膏起缓凝作用。掺量3%-5%，过多导致水泥石膨胀性破坏。（水化硫铝酸钙）
（三）混合材料
1、定义：在水泥生产时， 所掺入天然或人工矿物材料，称为混合材料
2、作用：（1）改进性质（2）增产，降水化热、降强度、降成本
3、分类：混合材料按其与否可发生化学反映可分为活性混合材和非活性混合材料。
非活性混合材料与水泥不能或很少反映生成水化物，在水泥中仅起填充作用。例如石英砂、粘土、石灰岩等。
活性混合材料与水泥能生成具备胶凝性水化物，它可改进水泥某些性能，提高水泥产量，减少水泥成本，扩大使用范畴，还能充分运用工业废渣。此类混合材料惯用有粒化高炉矿渣、火山灰与粉煤灰等。重要成分为活性氧化硅、氧化钙、三氧化二铝。
窑灰是从水泥回窑窑尾废气中收集下粉尘。窑灰性能介于非活性混合材料和活性混合材料之间 。
三、硅酸盐水泥水化、凝结与硬化
（一）水化 硅酸盐水泥遇水后，各熟料矿物与水发生化学反映， 这一过程称为水化，其反映式如下 ：
3( CaO·SiO2 )+ 6 H2O = 3CaO·2SiO2·3 H2O (胶体) +3 Ca(OH)2 (晶体)
2( 2CaO·SiO2)+4 H2O = 3CaO·2SiO2·3H2O + Ca(OH)2(晶体)
3 CaO·Al2O3 + 6 H2O = 3 CaO·Al2O3 ·6 H2O（晶体）
4 CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O = 3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O (胶体)
石膏与某些水化铝酸钙反映，生成难溶水化硫铝酸钙针状晶体。水化硫铝酸钙存在，延缓了水泥凝结时间。 （钙矾石）
综上所述，硅酸盐水泥水化反映后，生成水化产物有胶体和晶体，其构造称为水泥凝胶体。水化产物水化硅酸钙、水化铁酸钙胶体和水化铝酸钙、水化铁酸钙、、水化硫铝酸钙、氢氧化钙晶体，重要水化产物水化硅酸钙胶体。
（二）凝结与硬化
塑性失去，强度产生，洛赫尔三阶段理论来解释：
1、加水至初凝：水化产物小，数量少，呈可塑状态。
2、初凝至24h：水化加快，水化物大量形成，各颗粒交错连接成网，水泥凝结。
3、24h至水化结束：石膏耗尽，构造致密，强度提高。
水泥水化和硬化过程是持续。水化是凝结硬化前提，而凝结硬化是水化成果。凝结标志着水泥浆失去流动性而具备了塑性强度，硬化则表达水泥浆固化后网状构造具备了机械强度 。
四、硅酸盐水泥技术性质和技术原则

（一）化学性质与原则
1、氧化镁含量 水泥中氧化镁水化慢，生成物体积膨胀，含量不适当超过5.0% 。
2、三氧化硫含量 水泥中三氧化硫（石膏掺入或含于原料中）含量不得超过3.5% 。
3、烧失量 锻烧不抱负或受潮，Ⅰ型硅酸盐水泥≤3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥≤3.5% 。
4、不溶物 残渣，影响粘结质量
（二）物理、力学性质
1、 细度 硅酸盐水泥比表面积勃氏法测定值应不不大于300m2/kg ，细度是指水泥颗粒粗细限度。颗粒愈细，表面积愈大，因而水化较迅速，凝结硬化快，初期强度高，但硬化后体积收缩大。而水泥颗粒过粗，不利于强度发展 。
2、原则稠度用水量 指将水泥净浆调制成原则稠度时所需水量。原则稠度用水量是作为测定水泥凝结时间和安定性等所用拌和水量根据。测试成果具备可比性。各种水泥其值在 23～31 % 之间 。采用试杆法测试，以试杆沉入净浆深度距底板6mm±1mm为水泥浆用水量，旧原则试锥法。
3、凝结时间（从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间） 硅酸盐水泥初凝不早于45min，终凝不迟于6.5h 。
分为初凝和终凝。初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需时间；终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需时间 。
初凝不适当过早，以便有足够时间完毕混凝土和砂浆搅拌、运送、浇捣和砌筑等施工操作；国标规定硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min。水泥终凝不适当过迟，以使混凝土施工完毕后，尽快达到规定强度，以利下一步施工进行，国标规定硅酸盐水泥终凝时间≤390min。
4、体积安定性
危害：在硬化中产生不均匀体积变化，使水泥石产生膨胀裂纹、疏松、崩溃，影响工程质量，甚至引起事故。
因素：过量游离氧化镁和氧化钙或掺入过多石膏所致。
控制办法：（1）氧化镁和石膏由生产配料控制
（2）氧化钙由炉温控制，不易控制，用实验检测。
测试办法：沸煮法
旧原则规定可用试饼法，也可用雷氏夹法。
新原则规定用雷氏夹法：
养护24±2h，30min±5min加热至沸，恒沸3h±5min，测张口张开不大于5mm，合格

规定：六种通用水泥中MgO含量不不不大于5.0%，SO3含量不不不大于3.5%（矿渣水泥4.0%），安定性实验合格，则为合格品，否则为废品。（GB/T1346—）
5、强度和强度级别（标号）
重要性：一项重要技术指标。
原则：GB/T17671—1999
测试办法：水泥：标砂：水=1：3：0.5制成160mm×40mm×40mm试件，原则养护（20℃±1℃，湿度不不大于90%）测3d、28d抗压和抗折强度
注意问题：（1）任一强度不得低于原则规定，否则为不合格，降级使用。
（2）级别中字母“R”代表早强型。
（3）原则规定是这一强度按一定保障率低值。
6、水化热
水泥在凝结硬化过程中放出热量（化学热）称为水泥水化热。水化放热对大体积混凝土会有内热外凉温度裂缝产生，是有害，对建筑冬期施工则是有利 。
废品与不合格品
1.、废品
水泥中，凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合国标规定均视为废品。
2、不合格品
水泥出厂后，凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合国标规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于规定期为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度级别、生产单位名称和出厂编号不全也属于不合格品 。

第五章 水泥
§5.1 通用水泥
5.1.2 掺混合材料硅酸盐水泥
规定：1、增产降成本（普通水泥）2、改进某些方面性质（水化热大、耐热差）
办法：掺混合材料
一、六种通用水泥构成成分
注意：普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥及复合水泥代替材料规定

二、六种通用水泥性质比较

顶目
硅酸盐水泥
普通水泥
矿渣
水泥
火山灰质
水泥
粉煤灰水泥
复合
水泥
重要性质区别
1、初期、后期强度高
2、耐腐蚀差
3、水化热高
4、抗碳化好
5、抗冻性好
6、耐磨性好
7、耐热性差
1、初期强度稍低，后期强度高
2、耐蚀性稍好
3、水化热略小
4、抗碳化好
5、抗冻性好
6、耐磨性较好
7、耐热性稍好
8、抗渗性好
初期强度低，后期强度高
初期强度较高
1、对温度敏感，适于高温养护；2、耐蚀性好；3、水化热小；4、抗冻性差；5、抗碳化性较差
1、泌水性大，抗渗性差
2、耐热性较好
3、干缩性较大
1、保水性好、抗渗性好
2、干缩大
3、耐磨性差
1、泌水性大（快），易产生失水裂纹，抗渗性差
2、干缩小、抗裂性好
3、耐磨性差
1、干缩较大
强度级别
42.5，42.5R，
52.5，52.5R，
62.5，62.5R，
32.5，32.5R，
42.5，42.5R，
52.5，52.5R，
32.5，32.5R，
42.5，42.5R，
52.5，52.5R
32.5，32.5R，
42.5，42.5R，
52.5，52.5R
32.5，32.5R，
42.5，42.5R，
52.5，52.5R
32.5，32.5R，
42.5，42.5R，
52.5，52.5R
区别主因
水化后Ca(OH)2多，抗蚀性差，但抗碳化能力强，反映快，高温易分解
掺料只降标号，缓合性质
二次反映，初期强度低，熟料少，水化热低，温度敏感性强，Ca(OH)2少，耐蚀好，抗碳化能力差加水