建筑材料指建筑結(jié)構(gòu)物中使用的各種材料及制品。建筑材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。

　　一、建筑材料在建筑工程中的地位

　　建筑材料是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。對建筑材料的基本要求是：

　　(1)必須具備足夠的強度，能安全地承受設(shè)計荷載;

　　(2)材料自身的質(zhì)量以輕為宜，以減小建筑下部結(jié)構(gòu)和地基的負荷;

　　(3)具有與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以減小維修費用;

　　(4)具有一定的裝飾性，美化建筑;

　　(5)具有相應(yīng)的功能性，如隔熱、防水，隔聲等。

　　建筑材料費用一般占建筑總造價的50%左右，有的高達70%。

　　二、建筑材料的分類

　　(1)建筑材料按化學成分可分為有機材料、無機材料和復(fù)合材料三大類：

　　無機材料：金屬材'料：黑色金屬：鋼、鐵、不銹鋼等;

　　有色金屬：鋁、銅等及其合金

　　非金屬材料：天然石材：花崗石、大理石、石灰石等

　　燒土制品：磚、瓦、陶瓷、玻璃等

　　無機膠凝材料：石膏、石灰、水泥、水玻璃等

　　砂漿、混凝土及硅酸檢制品

　　有機材料：植物材料：木材、竹材等

　　瀝青材料：石由瀝青、煤瀝青、瀝青制品

　　高分子材料：塑料、涂料、膠粘劑、合成橡膠勻

　　復(fù)合材料：金屬與無機非金屬復(fù)合一一一如鋼纖維增強混凝土等

　　有機與無機非金屬復(fù)合一一如聚合物混凝土、瀝青混凝土、玻璃俐等

　　金屬與有機復(fù)介一輕質(zhì)金屬夾心板

　　(2)按在建筑物中的功能分為承重和非承重材料、保溫和隔熱材料、吸聲和隔聲材料、防水材料、裝飾材料等。

　　(3)按用途分為結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、屋面材料、地面材料、飾面材料，以及其他用途的材料等。

　　三、建筑材料的發(fā)展趨勢

　　建筑材料是隨著社會生產(chǎn)力和科學技術(shù)水平的提高而逐步發(fā)展起來的。建筑材料的發(fā)展趨勢是：

　　(1)研制高性能材料。例如研制輕質(zhì)、高強、高耐久性、優(yōu)異裝飾性和多功能的材料，以及充分利用和發(fā)揮各種材料的特性，采用復(fù)合技術(shù)制造出具有特殊功能的復(fù)合.材料。

　　(2)充分利用地方材料。大力開發(fā)利用工業(yè)廢渣作為建筑材料的資源，以保護自然資源和維護生態(tài)環(huán)境的平衡。

　　(3)節(jié)約能源。優(yōu)先開發(fā)、生產(chǎn)低能耗的建筑材料以及降低建筑使用能耗的節(jié)能型建筑材料。

　　(4)提高經(jīng)濟效益。大力發(fā)展和使用不僅能給建筑物帶來優(yōu)良的技術(shù)效果，還同時具有良好經(jīng)濟效益的建筑材料。

　　四、建筑材料的標準化

　　我國標準分為四級：國家標準(GB)部標準(JC、JG)

　　地方標準(DB)企業(yè)標準(QB)

　　國際標準——ISO;美國材料試驗學會標準——ASTM;日本工業(yè)標準一→JIS;德國工業(yè)標準——DIN;英國標準——BS;法國標準——NF等。

　　例如《建筑水磨石制品》JC507-93，部門代號為JC，表示建材行業(yè)標準，編號為507，批準年份為1993年。
　　第一節(jié)建筑材料的基本性質(zhì)一級建筑師

　　本節(jié)主要介紹建筑材料各種基本性質(zhì)的概念、表示方法及有關(guān)的影響因素。通過學習，掌握表示材料性質(zhì)的術(shù)語，能較熟練地運用。

　　一、材料的組成與結(jié)構(gòu)

　　(一)材料的組成

　　材料的組成不僅影響材料的化學性質(zhì)，也是決定材料物理、力學性質(zhì)的重要因素。

　　1.化學組成

　　化學組成是指構(gòu)成材料的化學元素及化合物的種類和數(shù)量。如水泥的化學組成：CaO62%~67%、SiO220%~24%、Al2O34%~7%、MgO<5%、Fe2O32.5%~6.0%。根據(jù)化學組成可大致地判斷出材料的一些性質(zhì)，如耐久性、化學穩(wěn)定性等。

　　2.礦物組成

　　將無機非金屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)、特定的物理力學性能的組成結(jié)構(gòu)稱為礦物。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物的種類和數(shù)量。例如水泥熟料的礦物組成為：3CaO·SiO237%~60%、2CaO·SiO2l5%~37%、3CaO·Al2O37%~l5S%、4CaO·Al2O·Fe2O310%~18%。若其中硅酸三鈣(3CaO·SiO2)含量高，則水泥硬化速度較快，強度較高。

　　3.相組成

　　材料中具有相同物理、化學性質(zhì)的均勻部分稱為相。自然界中的物質(zhì)可分為氣相、液相和固相。建筑材料大多數(shù)是多相固體。凡由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。例如，混凝土可認為是骨料顆粒(骨料相)分散在水泥漿基體(基相)中所組成的兩相復(fù)合材料。

　　(二)材料的結(jié)構(gòu)

　　1.宏觀結(jié)構(gòu)

　　建筑材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織。其尺寸在10-3m級以上。

　　按其孔隙特征可分為：

　　(1)致密結(jié)構(gòu)：如鋼鐵、有色金屬、致密天然石材、玻璃、玻璃鋼、塑料等。

　　(2)多孔結(jié)構(gòu)：如加氣混凝土、泡沫混凝土、泡沫塑料等。

　　(3)微孔結(jié)構(gòu)：如石膏制品、燒勃士制品等。

　　按存在狀態(tài)或構(gòu)造特征分為：

　　(1)堆聚結(jié)構(gòu)：如水泥混凝土、砂漿、瀝青混合料等。

　　(2)纖維結(jié)構(gòu)：如木材、玻璃鋼、巖棉等。

　　(3)層狀結(jié)構(gòu)：如膠合板、紙面石膏板等。

　　(4)散粒結(jié)構(gòu)：如混凝土骨料、膨脹珍珠巖等。

　　2.細觀結(jié)構(gòu)

　　細觀結(jié)構(gòu)(原稱亞微觀結(jié)構(gòu))是指用光學顯微鏡所能觀察到的材料結(jié)構(gòu)。其尺寸范圍在10-3——10-6m。如對天然巖石可分為礦物、晶體顆粒、非晶體組織;對鋼鐵可分為鐵素體、滲碳體、珠光體。

　　3.微觀結(jié)構(gòu)

　　微觀結(jié)構(gòu)是指原子分子層次的結(jié)構(gòu)�？捎秒娮语@微鏡或X射線來分析研究該層次上的結(jié)構(gòu)特征。微觀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍在10-6---10-10m。

　　在微觀結(jié)構(gòu)層次上，材料可分為晶體、玻璃體、膠體。
　　二、材料的基本物理性質(zhì)

　　(一)材料的密度、表觀密度與堆積密度(表1-1)一級建筑師

　　常用建筑材料的密度、表觀密度及堆積密度

　　1.密度(俗稱比重)

　　密度是指材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。按下式計算：

　　ρ=m/V

　　式中ρ——密度，kg/m3;

　　m一一材料的質(zhì)量，kg;

　　V一一材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，m3。

　　在測定有孔隙材料的密度時，應(yīng)把材料磨成細粉，干燥后，用李氏瓶測定其密實體積。

　　在測量某些致密材料(如卵石等)的密度時，直接以塊狀材料為試樣，以排液置換法測量其體積，材料中部分與外部不連通的封閉孔隙無法排除，這時所求得的密度稱為近似密度(ρa)。2.表觀密度(俗稱容重)

　　表觀密度是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

　　ρ0=m/V0

　　式中：ρ0表觀密度，kg/m3;

　　m材料的質(zhì)量，kg;

　　V0一一材料在自然狀態(tài)下的體積，或稱表觀體積m3a

　　測定表觀密度時，須注明其含水情況。一般是指材料在氣干狀態(tài)(長期在空氣中干燥)下的表觀密度。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干表觀密度。

　　3.堆積密度(俗稱松散容重)

　　堆積密度是指粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量，按下式計算：

　　ρ0‘=m/V0’

　　式中ρ0‘堆積密度，kg/m3;

　　m一一材料的質(zhì)量，kg;

　　V0’——材料的堆積體積m3。
　　密實度是指材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度，按下式計算：密實度D=V/V0×100%一級建筑師

　　或D=ρ0/ρ×100%

　　2.孔隙率

　　孔隙率P是指材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例

　　即D+P=l或密實度+孔隙率=1

　　材料內(nèi)部孔隙的構(gòu)造，可分為連通的與封閉的兩種�？紫栋闯叽绱笮∮址譃闃O微細孔隙、細小孔隙和較粗孔隙�？紫兜拇笮〖捌浞植紝Σ牧系男阅苡绊戄^大。

　　(三)材料的填充率與空隙率

　　1.填充率

　　填充率是指散粒材料在某堆積體積中，被其顆粒填充的程度，按下式計算

　　D’=V/V’0×100%(1-4)

　　2.空隙率

　　空隙率P’是指散粒材料在某堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例.

　　空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒互相填充的致密程度。空隙率可作為控制混凝土骨料級配與計算含砂率的依據(jù)。

　　(四)材料的親水性和憎水性

　　材料與水接觸，首先遇到的問題就是材料是否能被水潤濕。潤濕是水被材料表面吸附的過程。

　　當水與材料在空氣中接觸時，在材料、水和空氣的交界處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角(潤濕邊角)愈小，浸潤性愈好。

　　(1)如果潤濕邊角θ為零，則表示該材料完全被水所浸潤;(2)當潤濕邊角θ≤900時，水分子之間的教聚力小于水分子與材料分子間的相互吸引力，此種材料稱為親水性材料;(3)當θ>900時，水分子之間的內(nèi)聚力大于水分子與材料分子間的吸引力，則材料表面不會被浸潤，此種材料稱為憎水性材料。

　　這一概念也可應(yīng)用到其他液體對固體材料的浸潤情況，相應(yīng)地稱為親液性材料或憎液性材料。

　　(五)材料的吸水性與吸濕性

　　1.吸水性

　　材料在水中能吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。

　　(1)質(zhì)量吸水率Wm

　　(2)體積吸水率Wv

　　質(zhì)量吸水率與體積吸水率存在下列關(guān)系。

　　Wv=Wm×ρo/l000(1-12)式中ρ。一一材料在干燥狀態(tài)下的表觀密度，kg/時。

　　材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。對于細微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大，閉口孔隙水分不能進去，而開口大孔雖然水分易進入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。各種材料的吸水率很不相同，差異很大，如花崗石的吸水率只有0.5%~0.7%，混凝土的吸水率為2%~3%，勃土磚的吸水率達8%~20%，而木材的吸水率可超過100%。

　　2.吸濕性

　　材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱為吸濕性。潮濕材料在干燥的空氣中也會放出水分，此稱還濕性。材料的吸濕性用含水率表示。

　　Wh=(ms-mg)/mg×100%

　　式中Wh一一一材料的含水率，%;

　　ms材料在吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量，kg;

　　mg一一材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，kg。

　　材料中所含水分與空氣的濕度相平衡時的含水率，稱為平衡含水率。具有微小開口孔隙的材料，吸濕性特別強。如木材及某些絕熱材料，在潮濕空氣中能吸收很多水分。這是由于這類材料的內(nèi)表面積大，吸附水的能力強所致。

　　材料的吸水性和吸濕性均會對材料的性能產(chǎn)生不利影響。材料吸水后會導(dǎo)致其自身質(zhì)量增大，絕熱性降低，強度和耐久性將產(chǎn)生不同程度的下降。材料吸濕和還濕還會引起其體積變形，影響使用。不過利用材料的吸濕可起降濕作用，常用于保持環(huán)境的干燥。
　　(六)材料的耐水性一級建筑師

　　材料長期在水作用下不被破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示，如F式：

　　KR=fb/fg

　　式中KR——材料的軟化系數(shù);

　　fb一一材料在飽水狀態(tài)下的抗壓強度，MPa;

　　fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，MPa。

　　KR值愈小，表示材料吸水飽和后強度下降愈大，即耐水性愈差。材料的軟化系數(shù)KR在0~1之間。不同材料的KR值相差較大，如勃土KR=0，而金屬KR=l，工程中將KR>0.85的材料，稱為耐水的材料。

　　在設(shè)計長期處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)時，必須選用KR>0.85的建筑材料。對用于受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其KR值不宜小于0.75。

　　(七)材料的抗?jié)B性

　　材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性，或稱不透水性。材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù)Ks表示：

　　Ks值愈大，表示材料滲透的水量愈多，即抗?jié)B性愈差。

　　材料的抗?jié)B性也可用抗?jié)B等級表示�？�?jié)B等級是以規(guī)定的試件，在標準試驗方法下所能承受的最大水壓力來確定，以符號"Pn"表示，如P4、P6、P8等分別表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水壓而不滲水。

　　材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關(guān)。

　　抗?jié)B性是決定材料耐久性的重要因素。在設(shè)計地下建筑、壓力管道、容器等結(jié)構(gòu)時，均需要求其所用材料具有一定的抗?jié)B性能�？�?jié)B性也是檢驗防水材料質(zhì)量的重要指標。

　　(八)材料的抗凍性

　　材料在水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，也不嚴重降低強度的性質(zhì)。稱為材料的抗凍性。

　　材料的抗凍性用抗凍等級表示。用符號"Fn"表示，其中N即為最大凍融循環(huán)次數(shù)，如F25、F50等。

　　材料抗凍等級的選擇，是根據(jù)結(jié)構(gòu)物的種類、使用條件、氣候條件等來決定的。例如燒結(jié)普通磚、陶瓷面磚、徑混凝土等墻體材料，一般要求其抗凍等級為F15、F25;用于橋梁和道路的混凝土應(yīng)為F50、F100或F200，而水工混凝土要求高達F500。材料受凍融破壞主要是因其孔隙中的水結(jié)冰所致(水結(jié)冰時體積增大約9%)。材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。材料的變形能力大、強度高、軟化系數(shù)大時，其抗凍性較高。一般認為軟化系數(shù)小于0.80的材料，其抗凍性較差�？箖鲂粤己玫牟牧�，對于抵抗大氣溫度變化、干濕交替等風化作用的能力較強。所以抗凍性常作為考查材料耐久性的一項指標。

　　(九)材料導(dǎo)熱性能

　　當材料兩側(cè)存在溫度差時，熱量將由溫度高的一側(cè)通過材料傳遞到溫度低的一側(cè)，材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為導(dǎo)熱性。

　　材料的導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為1m的材料，當溫度改變1K時，在1s時間內(nèi)通過1m2面積的熱量。

　　材料的導(dǎo)熱系數(shù)愈小，表示其絕熱性能愈好。各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)差別很大，如泡沫塑料λ=0.035W/(m-K)，而大理石λ=3.48W/(m-K)。工程中通常把λ=<0.23W/(m-K)的材料稱為絕熱材料。為降低建筑物的使用能耗，保證建筑物室內(nèi)氣候宜人，要求建筑物有良好的絕熱性。

　　材料的導(dǎo)熱系數(shù)大小與其組成與結(jié)構(gòu)、孔隙率、孔隙特征、溫度、濕度、熱流方向有關(guān)。
　　三、材料的基本力學性質(zhì)

　　(一)材料的強度

　　相同種類的材料，隨著其孔隙率及構(gòu)造特征的不同，使材料的強度也有較大的差異。一般孔隙率越大的材料強度越低，其強度與孔隙率具有近似直線的比例關(guān)系。磚、石材、混凝土和鑄鐵等材料的抗壓強度較高，而其抗拉及抗彎強度很低。木材則抗拉強度高于抗壓強度。鋼材的抗拉、抗壓強度都很高。因此，磚、石材、混凝土等多用在房屋的墻和基礎(chǔ)。鋼材則適用于承受各種外力的構(gòu)件。

　　大部分建筑材料是根據(jù)其強度的大小，將材料劃分為若干不同的等級(標號)。將建筑材料劃分若干等級，對掌握材料性質(zhì)，合理選用材料，正確進行設(shè)計和控制工程質(zhì)量都是非常重要的。

　　(二)彈性與塑性

　　材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當外力取消后，能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性，這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形(或瞬時變形)。

　　在外力作用下材料產(chǎn)生變形，如果取消外力，仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性，這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形(或永久變形)。單純的彈性材料是沒有的。建筑鋼材在受力不大的情況下，表現(xiàn)為彈性變形，但受力超過一定限度后，則表現(xiàn)為塑性變形�；炷�土在受力后，彈性變形及塑性變形同時產(chǎn)生。

　　(三)脆性與韌性

　　當外力達到一定限度后。材料突然破壞，而破壞時并無明顯的塑性變形，材料的這種性質(zhì)稱為脆性。磚、石材、陶瓷、玻璃、混凝土、鑄鐵等都屬于脆性材料。在沖擊、振動荷載作用下，材料能夠吸收較大的能量，同時也能產(chǎn)生一定的變形而不致破壞的性質(zhì)稱為韌性(沖擊韌性)。材料的韌性是用沖擊試驗來檢驗的。建筑鋼材(軟鋼)、木材等屬于韌性材料。用作路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結(jié)構(gòu)都要考慮到材料的韌性。

　　四、材料的耐久性

　　耐久性是材料在長期使用過程中抵抗其自身及環(huán)境因素長期破壞作用，保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的能力。

　　侵蝕破壞作用類型包括：①物理作用;②化學作用;③生物作用。

　　材料的耐久性是一項重要技術(shù)性質(zhì)。材料的耐久性還具有明確的經(jīng)濟意義。從建筑技術(shù)發(fā)展角度看，各國工程技術(shù)人員已達成共識，由按耐久性進行工程設(shè)計取代按強度進行工程設(shè)計，更具有科學和實用性。

　　提高耐久性的措施：(1)提高材料本身的密實度，改變材料的孔隙構(gòu)造;(2)降低濕度，排除侵蝕性物質(zhì);(3)適當改變成分，進行憎水處理，防腐處理;(4)做保護層，如抹灰、刷涂料。
　　第二節(jié)氣硬性無機膠凝材料一級建筑師

　　本節(jié)主要介紹石膏、石灰、菱苦土、水玻璃氣硬性膠凝材料的組成、硬化過程、主要技術(shù)性質(zhì)及應(yīng)用。通過學習了解這四種材料的特性。

　　建筑上能將砂、石子、磚、砌塊等散�；驂K狀材料粘結(jié)為一體的材料稱為膠凝材料。膠凝材料分類如下：

　　無機膠凝材料：氣硬性膠凝材料一一石膏、石灰、菱苦土、水玻璃

　　水硬性膠凝材料一各種水泥

　　有機膠凝材料一一石油瀝青、各種天然和人造樹脂

　　一、石膏

　　(一)石膏膠凝材料的生產(chǎn)

　　天然石膏礦有天然二水石膏(CaS04·2H2O)及天然無水石膏(CaSO4)。天然二水石膏質(zhì)地較軟，稱為軟石膏;天然無水石膏質(zhì)地較硬，稱為硬石膏。

　　生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要原料是軟石膏，以及含CaSO4·2H20或CaS04·2H20與CaS04混合物的化工副產(chǎn)品及廢渣，如磷石膏、氟石膏、棚石膏等。

　　生產(chǎn)石膏膠凝材料的主要工序是破碎、加熱與磨細。由于加熱方式和溫度不同，可生產(chǎn)出不同性質(zhì)的石膏膠凝材料品種。當溫度加熱到65°C——75°C時，二水石膏開始脫水，至107°C——170°C時生成半水石膏(CaS04·0.5H2O)，與水調(diào)合后能很快凝結(jié)硬化;溫度為170°C——200°C時，石膏繼續(xù)脫水，成為可溶性硬石膏[CaSO4(III)，與水調(diào)合后仍能很快凝結(jié)硬化;溫度升高到200°C-250°C時，石膏中殘留很少的水，凝結(jié)硬化非常緩慢;當加熱溫度高于400°C時，石膏完全失去水分，成為不溶性硬石膏[CaSO4(II)J，失去凝結(jié)硬化能力，成為死燒石膏;當溫度高于800°C時，得到的石膏稱為高溫鍛燒石膏或地板石膏[CaSO4(I)，由于部分石膏分解出的氧化鈣起催化作用，所得產(chǎn)品又重新具有凝結(jié)硬化性能。

　　(二)建筑石膏

　　將二水石膏在常壓非密閉狀態(tài)下加熱至107°C——170°C時，二水石膏脫水可得到自型半水石膏。建筑石膏是以自型半水石膏為主要成分，不預(yù)加任何外加劑的粉狀膠結(jié)料，主要用于制作石膏制品。建筑石膏色白，雜質(zhì)含量很少，粒度很細，亦稱模型石膏，是制作裝飾制品的主要原料。

　　1.建筑石膏的凝結(jié)硬化

　　建筑石膏與適量的水混合，最初成為可塑的漿體，但很快失去塑性，這個過程稱為凝結(jié);以后迅速產(chǎn)生強度，并發(fā)展成為堅硬的固體，這個過程稱為硬化。石膏的凝結(jié)硬化是一個連續(xù)的溶解、水化、膠化、結(jié)晶過程。由于二水石膏在水中的溶解度(2.05g/L)比半水石膏溶解度(8.5g/L)小得多，半水石膏的飽和溶液對于二水石膏就成了過飽和溶液，所以二水石膏以膠體微粒自水中析出。由于二水石膏的析出，破壞了半水石膏溶解的平衡狀態(tài)，新的一批半水石膏又可繼續(xù)溶解和水化。如此循環(huán)進行，直到半水石膏全部耗盡。漿體中的自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，二水石膏膠體微粒數(shù)量則不斷增加，而這些微粒比原來的半水石膏粒子要小得多，由于粒子總表面積增加，需要更多得水分來包裹，所以，漿體的稠度使逐漸增大，顆粒之間的摩擦力和粘結(jié)力逐漸增加，因而漿體可塑性增加，表現(xiàn)為石膏的嘴結(jié)"。其后，漿體繼續(xù)變稠，逐漸凝聚成為晶體，晶體逐漸長大，共生和相互交錯，石膏強度隨之增加，最后成為堅硬的固體。

　　2.建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)

　　建筑石膏分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級。

　　建筑石膏的密度為2.50——2.80g/cm3，堆積密度為800'-1100kg/m3，建筑石膏具有以下特性：

　　(1)孔隙率大(約占50%-60%)，強度低。石膏的理論需水量為18.6%，但為了使石膏具有必要的可塑性，通常加水量達60%-80%，水蒸發(fā)后留下大量孔隙，所以孔隙率很大。一等石膏硬化后1天強度約5-8MPa，7天最大強度可達8-12MPa。

　　(2)凝結(jié)硬化快。3-5min內(nèi)即可凝結(jié)，終凝不超過30min。在應(yīng)用時需摻加緩凝劑。如棚砂、酒石酸鉀鈉、擰橡酸、聚乙烯醇、石灰活化骨膠或皮膠等。

　　(3)硬化后體積微膨脹，膨脹率約1%。

　　(4)耐水性、抗凍性差。建筑石膏硬化后具有很強的吸濕性，在潮濕環(huán)境中，晶體間粘結(jié)力削弱，強度顯著降低。吸水后受凍，孔隙中水分結(jié)冰而是使石膏崩裂。

　　(5)防火性好。遇火災(zāi)時，二水石膏的結(jié)晶水蒸發(fā)，吸收熱量，表面生成的無水石膏是良好的絕緣體。

　　3.建筑石膏的應(yīng)用及保管

　　(1)石膏抹灰材料。

　　(2)石膏板材：紙面石膏板、石膏空心條板、纖維石膏板等。

　　(3)石膏砌塊。

　　建筑石膏在運輸和儲存中要注意防止受潮，一般儲存3個月后，其強度會降低約30%。

　　(三)高強石膏

　　將二水石膏在0.13MPa密閉狀態(tài)下加熱至125°C時，二水石膏脫水可得到α型半水石膏。α半水石膏結(jié)晶良好，晶粒堅實、粗大，因而比表面積較小，需水量約為35%~45%，所以此石膏硬化后具有較高密實度和強度。3h抗壓強度可達9~24MPa，7天抗壓強度可達15~40MPa，故名高強石膏。

　　高強石膏適用于強度要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板。摻入防水劑，可用于濕度較高的環(huán)境中。加入有機材料，如聚乙烯醇水溶液、聚醋酸乙烯乳液等，可配成膠粘劑，其特點是元收縮。

　　(四)粉刷石膏

　　粉刷石膏是由自型半水石膏和其他石膏相(硬石膏或假燒結(jié)土質(zhì)石膏)、各種外加劑(木質(zhì)磺酸鈣、擰橡酸、酒石酸等緩凝劑)及附加材料(石灰、燒稀土、氧化鐵紅等)所組成的一種新型抹灰材料。

　　粉刷石膏具有表面堅硬、光滑細膩、不起灰的優(yōu)點，還可調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣濕度，提高舒適度的功能。

　　(五)無水石膏水泥和地板石膏

　　將天然二水石膏加熱至400°C以上(400~750°C)，石膏完全失去水分，成為不溶性硬石膏，失去凝結(jié)硬化能力，但當加入適量激發(fā)劑混合磨細后，又能凝結(jié)硬化，稱為無水石膏水泥。

　　無水石膏水泥宜用于室內(nèi)，主要用作石膏板或其他制品，也可用于室內(nèi)抹灰。將天然二水石膏加熱到800°C以上，得到的地板石膏，由于部分石膏分解出的氧化鈣起催化作用，具有凝結(jié)硬化性能。地板石膏有較高的強度和耐磨性，抗凍性也較好。
　　二、石灰一級建筑師

　　石灰是一種古老的建筑材料，是以石灰石為原料經(jīng)鍛燒而成的。

　　石灰石鍛燒溫度�？刂圃�1000~1200°C，~鍛燒后石灰的體積比原來的體積一般只縮小10%~15%，故石灰具有多孔結(jié)構(gòu)。石灰石在窯爐內(nèi)鍛燒常會產(chǎn)生不熟化的欠火石灰和熟化過緩的過火石灰。過火石灰熟化十分緩慢，可能造成硬化砂漿"崩裂"或"鼓泡"現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。

　　根據(jù)MaO含量的多少，石灰可分為：低矮石灰(鈣質(zhì)石灰)，MaO<5%;高續(xù)石灰(鎮(zhèn)質(zhì)石灰)，MaO>5%。讀質(zhì)石灰熟化較慢，但硬化后強度稍高。

　　(一)生石灰的熟化

　　生石灰加水后生成Ca(OH)2的過程，稱為石灰的"消化"或"熟化"。

　　生石灰熟化過程中，體積膨脹1-2.5倍。鍛燒良好，CaO含量高的石灰熟化較快，放熱量和體積增大也較多。

　　石灰熟化的方法有兩種：

　　(1)用于調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹灰砂漿時，需將生石灰熟化成石灰漿(膏)。生石灰在化灰池中熟化。為了消除過火石灰的危害，石灰漿應(yīng)在儲灰坑中"陳伏"兩個星期以上。

　　(2)用于拌制石灰土(石灰、稀土)、三合土(石灰、勃土、砂石或爐渣等)時，將生石灰熟化成消石灰粉。工地上調(diào)制消石灰粉時，將生石灰塊堆放0.5m高后淋適量水。目前多用機械方法在工廠中將生石灰熟化成消石灰粉，在工地調(diào)水使用。

　　(二)石灰的凝結(jié)硬化

　　石灰漿體在空氣中逐漸硬化，是由下面兩個同時進行的過程來完成的。

　　(1)結(jié)晶作用：游離水蒸發(fā)，Ca(OH)2逐漸從飽和溶液中結(jié)晶。

　　(2)碳化作用：Ca(OH)2與空氣中α元化合生成CaCO3晶體，釋放出水分并被蒸發(fā)。一般純石灰漿，不易硬化，強度、硬度不高，收縮大，易產(chǎn)生裂縫，所以石灰漿不能單獨使用，必須摻入填充材料，如摻砂子配成石灰砂漿使用。摻入砂子不僅減少收縮，而且能在石灰漿內(nèi)形成連通的毛細孔道，使內(nèi)部水分蒸發(fā)和碳化進一步進行，以加速硬化。為了避免收縮裂縫，常加纖維材料，制成石灰麻刀灰、石灰紙筋灰等。

　　(三)石灰的技術(shù)性質(zhì)

　　石灰具有如下特性：(1)良好的保水性。是因為生石灰熟化生成顆粒極細(粒徑為1μm)呈膠體態(tài)分散的CaCOH)2，其表面吸附一層較厚的水膜。

　　(2)凝結(jié)硬化慢、強度低。1：3石灰砂漿，硬化28天后抗壓強度只有0.2-'0.5MPa。

　　(3)耐水性差。已硬化的石灰，由于Ca(OH)2易溶于水，因而耐水性差。

　　(4)體積收縮大。由于石灰硬化過程中，大量水分的蒸發(fā)引起。

　　(四)石灰在建筑中的應(yīng)用

　　(1)石灰乳涂料和石灰砂漿。

　　(2)灰土和三合土。熟石灰粉與刻土按一定比例配合稱為灰土，再加入煤渣、爐渣、砂等，即為三合土。用于建筑物基礎(chǔ)和地面的墊層。

　　(3)硅酸鹽制品。蒸壓灰砂磚、蒸養(yǎng)粉煤灰磚、碳化灰砂磚及硅酸鹽混凝土等。

　　(4)碳化石灰板。將磨細生石灰、纖維狀填料或輕質(zhì)骨料混合后攪拌成型，然后通入高濃度CO2進行人工碳化(約12~24h)制成的一種輕質(zhì)板材。

　　石灰還可配制元熟料水泥，如石灰礦渣水泥、石灰粉煤灰水泥等。建筑工程中大量采用磨細生石灰代替石灰膏和消石灰粉配制砂漿和灰土，或直接用于制造硅酸鹽制品。磨細生石灰有以下優(yōu)點：①顆粒細小(80μm方孔篩篩余小于30%)，表面積極大，水化反應(yīng)速度提高30~50倍，水化時體積膨脹均勻，避免產(chǎn)生局部膨脹過大現(xiàn)象，所以可不經(jīng)預(yù)先消化和陳伏而直接應(yīng)用;②將石灰的熟化過程與硬化過程合二為一，熟化過程中所放熱量又可加速硬化過程，從而改善石灰硬化緩慢的缺點，并可提高石灰漿體硬化后的密實度、強度和抗水性;③石灰中的過火石灰和欠火石灰被磨細，提高了石灰的質(zhì)量和利用率。

　　石灰在運輸儲存中，應(yīng)注意防潮、防爆。
 　　本節(jié)重點介紹通用硅酸鹽水泥的生產(chǎn)、性質(zhì)與使用，簡要介紹了其他品種水泥的性質(zhì)和應(yīng)用。通過學習掌握通用硅酸鹽水泥的性質(zhì)、影響因素及應(yīng)用范圍，了解其他品種水泥的特性，以合理選用水泥。一級建筑師

　　水泥是無機水硬性膠凝材料，是重要的建筑材料之一。水泥品種很多，按其組成主要分為：通用硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽系水泥四大類;按性能和用途可分為：通用水泥、專用水泥、特性水泥三大類。通用硅酸鹽水泥是土木工程中用量最大的水泥，包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥六個品種。

　　一、通用硅酸鹽水泥

　　通用硅酸鹽水泥是以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏及規(guī)定的混合材料制成的水硬性膠凝材料。按混合材料的品種和摻量，通用硅酸鹽水泥分為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。

　　(一)硅酸鹽水泥

　　硅酸鹽水泥是通用硅酸鹽水泥的基本品種，分為兩個類型：未摻混合材料的為I型硅酸鹽水泥，代號p.I;摻入不超過水泥質(zhì)量5%的混合材料(�；�高爐礦渣或石灰石)的稱為II型硅酸鹽水泥，代號p.II。

　　1.硅酸鹽水泥的生產(chǎn)及礦物組成

　　生產(chǎn)水泥的原料主要是石灰質(zhì)原料和黏土質(zhì)原料，還有用來調(diào)節(jié)SiO2、Al2O3、Fe2O3含量的輔助原料。此外，為了改善鍛燒條件，常常加入少量的礦化劑(如螢石CaF2)、晶種等。生產(chǎn)水泥的原料按來源可分為：天然原料：石灰石、大理石、硅藻土、火山灰、鐵粉等。

　　工業(yè)廢料：高爐礦渣、制堿廢渣、銅礦渣、鋁礦渣等。

　　一般很難找到符合要求的單一原料，都是采用幾種原料進行調(diào)配，使其化學成分符合如下要求：CaO64%~68%、SiO221%~23%、Al2O35%~7%、Fe2O33%~5%、MgO<5%。

　　硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程概括起來稱為兩磨一燒，即生料的磨細、生料的鍛燒、熟料的磨細。

　　硅酸鹽水泥熟料的主要礦物如下：

　　硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S37%~60%

　　硅酸二鈣2CaO·SiO2C2S15%~37%

　　鋁酸三鈣3CaO·Al2O3C3A7%~15%

　　鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10%~18%

　　除所列主要礦物外，水泥中還存在少量的有害成分，如游離CaO、MgO、硫酸鹽(折合SO3計算)等。這些有害成分含量過多將會降低水泥的質(zhì)量。
　　2.硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化一級建筑師

　　(1)硅酸鹽水泥的水化

　　幾種礦物的水化反應(yīng)如下：

　　2(3CaO·SiOz)十6HzO=3CaO·2SiOz·3HzO十3Ca(OH)z

　　硅酸三鈣水化硅酸鈣氫氧化鈣

　　2(2CaO·SiOz)十4HzO=3CaO·2SiOz·3HzO十Ca(OH)z

　　硅酸二鈣

　　3CaO·Alz03十6HzO=3CaO·AlzO3·6HzO

　　鋁酸三鈣水化鋁酸三鈣

　　4CaO·Alz03·FeZ03十7HzO=3CaO·AlzO3·6HzO+CaO·FezO3·HzO

　　鐵鋁酸四鈣水化鐵酸一鈣

　　C3S水化生成的水化硅酸鈣幾乎不溶于水，而立即以膠體微粒析出，并逐漸凝聚成凝膠。用電鏡觀察，水化硅酸鈣是大小與膠體相同、結(jié)晶度較差的、薄片或纖維狀顆粒，稱為C-S-H凝膠。水化生成的Ca(OH)z在溶液中的濃度很快達到飽和，呈六方晶體析出。水化鋁酸三鈣(C3AH6)為立方晶體，在Ca(OH)z飽和溶液中能與Ca(OH)z進一步反應(yīng)，生成六方晶體的C4AH13和C4AH190

　　為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間，都要摻入石膏，石膏與水化鋁酸鈣發(fā)生反應(yīng)生成高硫型水化硫鋁酸鈣(鈣磯石3CaO·AlzO3·3CaS04·32HzO，代號Aft)。

　　C4AH13+CaSO4·2HzO十HzO一→3CaO·AlzO3·3CaSO4·32HzO+Ca(OH)zC3AH6+CaSO4·2HzO+HzO一→3CaO·Alz03·3CaSO4·31HzO+Ca(OH)z

　　鈣磯石是難溶于水的針狀晶體，它包圍在熟料顆粒周圍，形成"保護膜"，延緩水化。當石膏耗盡時，C3A還會與鈣磯石反應(yīng)生成單硫型水化硫鋁酸鈣(3CaO·AlzO3·CaSO4·12HzO)。單硫型水化硫鋁酸鈣為六方板狀晶體。

　　水泥漿在空氣中硬化時，表層水化形成的Ca(OH)z還會與空氣中的COz反應(yīng)生成CaC03。

　　綜上所述，水泥水化后主要水化產(chǎn)物有：水化硅酸鈣凝膠、水化鐵酸鈣凝膠、氫氧化鈣晶體、水化鋁酸鈣晶體、水化硫鋁酸鈣晶體。在充分水化的水泥石中，C-S-H約占70%，Ca(OH)z約占20%，鈣磯石和單硫型水化硫鋁酸鈣約占7%。C-S-H對水泥石的強度和其他主要性質(zhì)起著決定性作用。

　　(2)硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過程

　　水泥的凝結(jié)硬化至今仍在繼續(xù)研究，基于反應(yīng)速度和物理化學的主要變化，可將水泥的凝結(jié)硬化分為以下幾個階段

　　1)初始反應(yīng)期

　　水化初期，由于水化物尚不多，包有水化物膜層的水泥顆粒之間是分離著的，相互間引力較小，此時水泥漿具有良好的塑性。一般的放熱反應(yīng)速度為168J/g·h，持續(xù)時間為5------10min。

　　2)潛伏期

　　凝膠體膜層圍繞水泥顆粒成長，相互間形成點接觸，構(gòu)成疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使水泥漿體開始失去流動性和部分可塑性，這時為初凝，但此時還不具有強度。放熱反應(yīng)速度為4.2J/g·h，持續(xù)時間1h。

　　3)凝結(jié)期

　　凝膠體膜層破裂(由于水分滲入膜層內(nèi)部的速度大于水化物通過膜層向外擴散的速度而產(chǎn)生的滲透壓)，水泥顆粒進一步水化，而使反應(yīng)速度加快，直至新的凝膠體重新修補好破裂的膜層為止。放熱反應(yīng)速度在6h內(nèi)逐漸增加到211/g·h，持續(xù)時間為6h。

　　4)硬化期

　　形成的凝膠體進一步填充顆粒之間空隙，毛細孔越來越少，使結(jié)構(gòu)更加緊密，水泥漿體逐漸產(chǎn)生強度而進入硬化階段。放熱反應(yīng)速度在24h內(nèi)逐漸降低到4.2J/g·h，持續(xù)時間6h至若干年。

　　經(jīng)過長時間(幾個月甚至幾年)的水化以后，多數(shù)顆粒仍剩余尚未水化的內(nèi)核。因此，硬化后的水泥石是由凝膠體、未水化水泥顆粒和毛細孔組成的不均質(zhì)結(jié)構(gòu)體。影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素有：水泥熟料礦物組成、水泥的細度、石膏摻量、拌合加水量、調(diào)凝外加劑、養(yǎng)護時間(齡期)、溫度和濕度等。石膏摻量必須適當，過少起不到緩凝作用;摻量過多時，過量的硫酸鈣所電離的Ca2+產(chǎn)生強烈的凝聚作用，造成促凝效果，而且摻量過多，后期生成的鈣磯石將引起水泥石的膨脹破壞。
　　3.硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)(GB175-2007)一級建筑師

　　(1)細度

　　水泥顆粒粒徑一般在7------200μm，水泥顆粒的粗細程度采用篩析法或比表面積法測定。國家標準規(guī)定比表面積應(yīng)不小于300m2/kg。

　　(2)標準稠度需水量

　　指水泥加水調(diào)制到某一規(guī)定稠度時的凈漿所需拌合用水量占水泥質(zhì)量的百分數(shù)。

　　(3)凝結(jié)時間

　　凝結(jié)時間分為初凝和終凝。從水泥加水拌合起，至水泥漿開始失去可塑性所需的時間為初凝;水泥加水拌合起，至水泥漿完全失去可塑性，并產(chǎn)生強度所需的時間為終凝。國家標準規(guī)定硅酸鹽水泥的初凝時間不得小于45min，終凝時間不得大于390min。凝結(jié)時間不滿足要求的水泥為不合格品。

　　(4)體積安定性

　　指水泥在硬化過程中，體積變化是否均勻的性能。如果體積變化不均勻，就稱為體積安定性不良。體積安定性不良一般是由游離氧化鈣、游離氧化續(xù)或石膏過多造成的。游離氧化鈣、游離氧化續(xù)在高溫下生成，水化很慢，在水泥已經(jīng)凝結(jié)硬化后才進行水化，這時產(chǎn)生體積膨脹，水泥石出現(xiàn)龜裂、彎曲、松脆、崩潰等現(xiàn)象。當水泥熟料中石膏摻量過多時，在水泥硬化后，其SO3離子還會與固態(tài)的水化鋁酸鈣反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣，體積膨脹引起水泥石開裂。

　　國標規(guī)定，用試餅法和雷氏法測定游離氧化鈣引起的體積安定性不良。游離氧化續(xù)引起的體積安定性不良須用壓蒸法才能檢驗出來。由SO3造成的不良，則需長期在常溫水中才能發(fā)現(xiàn)。由于游離氧化鎮(zhèn)及SO3造成的不良不便于檢驗，所以國標規(guī)定MgO≤5.0%，SO3≤3.5%。

　　體積安定性不符合要求的為不合格品。但某些體積安定性不合格的水泥存放一段時間后，由于水泥中的游離氧化鈣吸收空氣中的水而熟化，會變?yōu)楹细瘛?/p>

　　(5)強度

　　水泥的強度是指膠砂的強度，而不是凈漿的強度，是評定水泥強度等級的依據(jù)。按GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法》測定。

　　水泥和標準砂按1：3混合，加入規(guī)定數(shù)量的水(水灰比0.5，制成40mmX40mmX160mm的試件，在20士1°C水中養(yǎng)護，經(jīng)一定齡期(3d、28d)，測得試件的抗折和抗壓強度來劃分強度等級。

　　硅酸鹽水泥強度等級分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六個強度等級。

　　硅酸鹽水泥各齡期的強度值CCB175-2007)

　　(6)氯離子含量

　　水泥混凝土是堿性的(新澆混凝土的pH值為12.5或更高)，鋼筋在堿性環(huán)境下由于其表面氧化保護膜的作用，一般不致銹蝕。但如果水泥中氯離子含量較高，氯離子會強烈促進銹蝕反應(yīng)，破壞保護膜，加速鋼筋銹蝕。因此，國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥中氯離子含量應(yīng)不大于0.06%。氯離子含量不滿足要求的為不合格品。

　　硅酸鹽水泥除了上述技術(shù)要求外，國家標準對硅酸鹽水泥還有不溶物、燒失量等要求。

　　(7)水化熱及堿含量

　　水泥的水化熱大部分在水化初期(7d)內(nèi)放出，以后逐漸減少。

　　水泥中的堿含量按Na2O十0.658K2O。計算值表示。對活性骨料，堿含量不得大于0.6%。
　　4.硅酸鹽水泥石的腐蝕與防止一級建筑師

　　(1)腐蝕的類型

　　1)軟水侵蝕

　　在流動水及壓力水作用下，氫氧化鈣(溶解度1.2g/L)將被溶解并帶走，氫氧化鈣會進一步溶解，其他水化產(chǎn)物如水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等亦將發(fā)生分解。氫氧化鈣溶出5%時，強度下降7%;溶出24%時，強度下降29%。

　　硬水中，水泥石腐蝕較小。是由于Ca(OH)2與Ca(HCO3)2反應(yīng)生成CaCO3填實在孔隙內(nèi)，阻止外界水分的侵入和氫氧化鈣的溶出。

　　Ca(OH)z+Ca(HCO3)z=2CaC03+2HzO

　　2)硫酸鹽腐蝕

　　Ca(OH)z十Na2SO4+2HzO=CaSO4·2Hz0十2NaOH

　　硫酸鹽與氫氧化鈣作用，生成硫酸鈣，硫酸鈣與C3AH6反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣(鈣磯石Aft)，產(chǎn)生膨脹破壞。當水中硫酸鹽濃度較高時，生成的硫酸鈣會在孔隙中直接結(jié)晶成二水石膏，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致水泥石破壞。

　　3)續(xù)鹽腐蝕

　　MgSO4+Ca(OH)z+2HzO=CaSO4·2HzO十Mg(OH)z

　　MgClz+Ca(OH)z=CaClz十Mg(OH)z

　　反應(yīng)生成的Mg(OH)z松軟無膠結(jié)能力，CaClz易溶于水，二水石膏則引起硫酸鹽破壞。

　　4)碳酸性腐蝕

　　Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O

　　CaCO3+CO2+H2O=Ca(HC03)z(易溶)

　　反應(yīng)生成的Ca(HCO3)2易溶于水。

　　5)一般酸性腐蝕

　　2HCl十Ca(OH)z=CaClz十2HzO

　　H2SO4+Ca(OH)z=CaSO4·2HzO反應(yīng)生成的CaCl2易溶于水，二水石膏則引起硫酸鹽破壞。

　　6)強堿腐蝕

　　堿類溶液如濃度不大時，一般是無害的。但鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強堿作用也會被腐蝕。

　　3CaO·Al2O3十6NaOH=3NazO·A12O3(易溶)十3Ca(OH)2

　　2NaOH十COz=Na2CO3十H2O

　　當水泥石被氫氧化納浸透后又在空氣中干燥，與空氣中的CO2作用生成碳酸納，碳酸鈉在水泥石毛細孔中結(jié)晶，而使水泥石脹裂。

　　(2)硅酸鹽水泥石腐蝕的防止

　　1)合理選用水泥品種，減少水泥中易被腐蝕的組分，如Ca(OH)2、C3AH6。

　　2)提高水泥石的密實度，減少腐蝕性介質(zhì)進入水泥石內(nèi)部的通道。

　　3)做保護層，可在水泥石表面涂抹耐腐蝕的涂料，如水玻璃、瀝青、環(huán)氧樹脂等，也可以鋪設(shè)耐酸陶瓷、耐酸石料。

　　5.硅酸鹽水泥的特性與應(yīng)用

　　硅酸鹽水泥具有凝結(jié)硬化快、強度高(尤其早期強度高)、抗凍性好、耐腐蝕性差、耐熱性差、水化熱高等特點，適用于高強混凝土工程、預(yù)應(yīng)力混凝土工程、早強要求高混凝土工程、冬期施工混凝土工程;不適用于大體積混凝土工程、高溫環(huán)境工程、有海水或侵蝕性介質(zhì)存在的工程。
　　4.粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥一級建筑師

　　粉煤灰硅酸鹽水泥代號為P·F，其中加入大于20%且不超過40%的粉煤灰�；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥代號為P.P，其中加入了大于20%且不超過40%的火山灰質(zhì)混合材料。

　　復(fù)合硅酸鹽水泥代號為P·C，其中加入了兩種(含)以上大于20%且不超過50%的混合材料，并允許用不超過水泥質(zhì)量8%的窯灰代替部分混合材料，所用混合材材料為礦渣時，其摻加量不得與礦渣硅酸鹽水泥重復(fù)。

　　1)技術(shù)指標

　　這三種水泥的細度、凝結(jié)時間、體積安定性、強度等級、氯離子含量要求與礦渣硅酸鹽水泥相同。二氧化硫含量要求不大于4.0%。氧化錢的含量要求不大于6.0%，如果含量大于6.0%時，需進行壓蒸安定性試驗并達到合格。

　　2)性能及應(yīng)用

　　粉煤灰水泥的性質(zhì)大多與礦渣水泥相同，但干縮小、抗裂性高。適用于大體積水工混凝土工程及地下和海港工程，對承受荷載較遲的工程更為有利。

　　火山灰水泥與礦渣水泥比較同樣具有早期強度低，后期強度增長較快、水化熱小的特點，但抗?jié)B性好，在干燥環(huán)境中更易產(chǎn)生裂縫。適用于蒸氣養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件、大體積混凝土、抗軟水和硫酸鹽侵蝕的工程，特別適用于有抗?jié)B要求的混凝土結(jié)構(gòu)。復(fù)合水泥可避免摻單一混合材的缺點，綜合性質(zhì)較好。

　　5.水泥的運輸與儲存

　　水泥應(yīng)按不同生產(chǎn)廠家，不同品種、強度等級、批號分別存運，嚴禁混雜。儲存須注意防潮和防止空氣流動。水泥儲存期規(guī)定為3個月。為了減少水泥安定性不良現(xiàn)象，對新出廠的水泥，應(yīng)存、放lad左右。

　　常用水泥主要性能與選用見表1-11及表1-12。
 

　　五種水泥的特性及強度等級 表1-11

 

水泥品種	硅酸鹽水泥	普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥	火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥	粉煤灰硅酸鹽水泥
特 '性	1.硬化快，強度高；2.水化熱較大；3.耐凍性較好；4.耐腐蝕與耐軟水侵蝕性較差	1.早期強度較高；2.水化熱較大；3.耐凍性較好；4.耐腐蝕與耐軟水侵蝕性較差	1.早期強度低，后期強度增加較快；2.水化熱較小；3.耐凍性差；4.耐硫酸鹽腐軟水侵蝕性較好；5.抗碳化能力差	抗?jié)B性較好，其他同礦渣硅酸鹽水泥	干縮性較小，抗裂性較好，其他同火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥
密度（g/cm3）	3. 0~3. 15	3. 0~3. 15	2. 8~3. 10	2. 8~3. 1	2. 8~3. 1
堆積密度（kg/m3）	1000~1600	1000~1600	1000~ 1200	900~ 1000	900~ 1000
強度等級	42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5， 62.5R	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

 

 

混凝土工程特點或所處環(huán)境條件		優(yōu)先選用	可以使用	不宜使用
普通混凝土	1.在普通氣候環(huán)境中的混凝土	普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥
	2.在干燥環(huán)境中的混凝土	普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥	火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥
	3.在高濕度環(huán)境中或長期處在水下的混凝土	礦渣硅酸鹽水泥	普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥
	4．厚大體積的混凝土	粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥	普通硅酸鹽水泥	硅酸鹽水泥、快硬硅酸鹽水泥
有特殊要求的混凝土	1.要求快硬的混凝土	快硬硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥	普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥
	2.高強（大于C40級）的混凝土	硅酸鹽水泥	普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥	火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥
	3.嚴寒地區(qū)的露天混凝土，寒冷地區(qū)的處在水位升降范圍內(nèi)的混凝土	普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥	火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥
	4.嚴寒地區(qū)處在水位升降范圍內(nèi)的混凝土	普通硅酸鹽水泥		火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥
	5.有抗?jié)B性要求的混凝土	普通硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥		礦渣硅酸鹽水泥
	6.有耐磨性要求的混凝土	硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥	礦渣硅酸鹽水泥	火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥

 

　　二、鋁酸鹽水泥一級建筑師

　　鋁酸鹽水泥是以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細制成的水硬性膠凝材料，代號 CA。根據(jù)需要也可在磨制Al2O3含量大于68%的水泥時摻加適量的a-Al2O3。按Al2O3含量百分數(shù)將鋁酸鹽水泥分為四類：

　　CA-50 50%

　　CA-60 60%

　　CA-70 68%

　　CA-80 77 %

　　鋁酸鹽水泥的主要礦物成分為鋁酸一鈣(CaO·Al2O3)，及其他的鋁酸鹽，如CaO·2Al2O3、2CaO · Al2O3· SiO2(鋁方柱石)、12CaO · 7 Al2O3等，有時還含有很少量 2CaO · SiOz等。

　　(一)鋁酸鹽水泥的水化與硬化

　　其水化反應(yīng)隨溫度的不同而水化產(chǎn)物不相同。

　　當溫度小于20°C時，其反應(yīng)：

　　CaO · Al2O3+ 10HzO一→CaO · Al2O3· 10HzO 當溫度在20-30°C時，其反應(yīng)：

　　2(CaO · Al2O3)十11HzO一→2CaO · Al2O3· 8HzO+ Al2O3· 3HzO 當溫度大于30°C時，其反應(yīng)：

　　3(CaO·Al2O3) + 12HzO一→3CaO · Al2O3· 6HzO十2CAl2O3· 3HzO)

　　在一般條件下， CAH10和C2AH8同時形成，一起共存，其相對比例則隨溫度的提高 而減少。但在較高溫度(300C以上)下，水化產(chǎn)物主要為C3AH6。

　　鋁酸鹽水泥中CAz的水化與CA基本相同，但水化速度較慢。C1zA7的水化作用很 快，也生成CzAHs。而CzAS與水作用則極為微弱，可視為惰性礦物。CzS則生成C-S-H 凝膠。

　　水化物CAH10或CzAH8都屬六方晶系，具有細長的針狀和板狀結(jié)構(gòu)，能互相結(jié)成豎 固的結(jié)晶連生體，形成晶體骨架。析出的氫氧化鋁凝膠難溶于水，填充于晶體骨架的空隙 中，形成較密實的水泥石結(jié)構(gòu)。同時水化5~7d后，水化鋁酸鹽結(jié)晶連生體的大小很少改 變，故鋁酸鹽水泥初期強度增長很快，而以后強度增長不顯著。隨著時間的推移CAH10 和CzAH8會逐漸轉(zhuǎn)化為C3AH6，后期水泥強度降低。硅酸二鈣的數(shù)量少，在硬化過程中 不起很大作用。

　　鋁酸鹽水泥在普通硬化條件下，水泥石中不含鋁酸三鈣和氫氧化鈣，同時密實度也較 大，因此對礦物水和硫酸鹽的侵蝕作用具有很高的抵抗能力。

　　(二)鋁酸鹽水泥的技術(shù)要求

　　鋁酸鹽水化常為黃或褐色，也有呈灰色的，國家標準《鋁酸鹽水泥)) (GB 201 2000)規(guī)定，其細度要求0.045mm篩余不大于20%或其表面積不小于300m2/kg，凝結(jié)時間(膠砂)應(yīng)符合表1-13要求。各類型鋁酸鹽水泥各齡期強度值得附于表1-14數(shù)值。

 

水泥類型	初凝時間不得早于（min）	終凝時間不得遲于（ h）
CA~50、CA-70、CA－80	30	6
CA-60	60	18

 

 

水泥類型	抗壓強度（MPa）				抗折強度（MPa）
	6h	1d	3d	28d	6h	1d	3d	28d
CA-50	201）	10	50		3. 01）	5. 5	6. 5
CA-60		20	15	85		2. 5	5. 0	10.0
CA-70		30	40			5.0	6. 0
CA-80		25	30			4.0	5. 0