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建筑材料热工设备过程装备与控制工程系严晗课程简介课程名称：建筑材料与热工设备课程学时：36学时使用教材：《无机非金属材料热工设备》(第二版)姜洪舟主编武汉：武汉理工大学出版社，2009.5参考书目：1.《陶瓷工业热工设备》刘振群主编，武汉：武汉理工大学出版社，20042.《水泥工业热工设备》胡道和主编，武汉：武汉理工大学出版社，20023.《玻璃工业热工设备》孙承绪主编，武汉：武汉工业大学出版社，19964.《硅酸盐工业热工过程及设备》（第二版）姜金宁主编，冶金工业出版社，1994学习目的和任务本课程主要讲解各种建筑材料工业窑炉热工设备的基本流程、结构特点、工作原理、操作控制和最新技术。通过本课程的学习，使学生了解和掌握有关窑炉热工设备的基本规律，初步具备使用、改进和设计窑炉的基本知识和能力。考核要求考核方式为考试。其中，反映基本概念、基本原理、基本流程和基本结构内容试题占80%，综合性发挥题占20%。课程考核成绩：平时成绩占20%（包括考勤、作业），试卷成绩占80%课程内容绪论水泥窑玻璃窑陶瓷窑其它技术绪论绪论内容建筑材料介绍建筑材料基本性质热工设备概述第一节建筑材料介绍1.1建筑材料的定义与分类广义上建筑材料是指用于建筑工程中所有材料的总称。不仅包括构成建筑物的材料，而且包括在建筑工程施工中的一些辅助性材料。狭义上建筑材料是指组成建筑物的材料。1.1建筑材料的定义与分类按化学成分分按使用功能分建筑材料非金属材料金属材料复合材料无机非金属材料有机非金属材料黑色金属有色金属建筑材料建筑结构材料墙体材料建筑功能材料如砖、砌块、板材如钢筋、混凝土等如防水、装饰、绝热材料等1.2建筑材料在建筑工程中的地位和作用在建筑工程总投资中，建筑材料投资占60%以上。合理选择、正确使用建筑材料，决定着建筑物的使用功能及耐久性。建筑材料的质量决定建筑物的质量。材料的发展影响结构形式及施工方法新技术、新工艺的开发，依赖于建筑材料的更新。1.3我国建材及建材工业的发展历史上传统建筑材料的应用建国以来建材及建材工业的发展改革开放以后建材工业的发展我国建材工业的现状及发展方向1.3我国建材及建材工业的发展历史上我国建筑材料的应用我国的建筑材料主要是天然石材、木材、砖、石灰等一些材料。古代劳动人民在建筑材料的生产和使用方面，取得了许多重大成就。例如：我国古代的建筑成就（选）建成于公元前7世纪的万里长城福建泉州的洛阳桥建成于公元857年的木结构佛光寺大殿河北赵州桥太顺廊桥1.3我国建材及建材工业的发展建国以来建材及建材工业的发展解放后，建材工业的发展随着国民经济的发展而迅猛发展。名称解放前解放后备注水泥100万4亿多钢材几十万吨1000多万建筑陶瓷单一品种上千品种普通玻璃108万标箱1亿多标箱1.3我国建材及建材工业的发展改革开放后建材工业的发展改革开放后，我国建材工业更是得到突飞猛进的发展。在世界建材生产中占的比例大幅度地提高。特别是装饰材料的发展，更是日新月异，见下表。建筑材料的品种花色不断地增加。0%20%40%60%80%100%水泥玻璃建陶卫陶我国世界1.3我国建材及建材工业的发展建设具有中国特色的新技术结构，发展新技术、新工艺、新产品；建设高效益的新产业结构，产品的技术含量和档次进一步提高；建立新的现代化管理体制和制度；塑造一支适应现代化建设要求的新队伍。建筑材料向轻质、高强、多功能方向发展。合理利用工业废料生产建筑材料。1.4建筑材料技术标准建筑材料的标准及其作用•建材工业企业必须严格按技术标准进行设计、生产，以确保产品质量，生产出合格的产品。•建筑材料的使用者必须按技术标准选择、使用质量合格的材料，使设计、施工标准化，以确保工程质量，加快施工进度，降低工程造价。•供需双方，必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。建筑材料的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准等，分别由相应的标准化管理部门批准并颁布。1.4建筑材料技术标准各级标准均有相应的代号，其表示方法由标准名称、标准代号、发布顺序号和发布年号组成。例如：《烧结普通砖》GB/T5101－1998标准名称：烧结普通砖标准代号：GB推荐标准：T发布顺序号：5101发布年号：1998年1.4建筑材料技术标准各级标准的相应代号标准级别标准代号及名称国家标准GB——国家标准；GBJ——建筑工程国家标准；GB/T——推荐国家标准行业标准（部分）JGJ——建设部行业标准；JC——国家建材局行业标准；JT——交通部行业标准；YB——冶金部行业标准；SD——水电部行业标准；LY——林业部行业标准地方标准DB——地方标准企业标准QB——企业标准1.5建筑材料—人类—环境关系建筑材料是人类与自然环境之间的重要媒介，直接影响人类的生活与社会环境。人类大量建造的基础设施对生存环境发挥着巨大的积极作用，同时也带来不容忽视的消极作用，即大量地消耗地球的资源和能源，在相当程度上污染了自然环境和破坏生态平衡。从人类社会可持续发展的前景出发，建筑材料也要注意可持续发展的方向。“绿色建筑材料”、“生态建筑材料”、材料的再循环使用。1.6建筑材料介绍1.石膏建筑工程中将能够把散粒状材料或块状黏结成一个整体的材料称为胶凝材料。它分为无机胶凝材料和有机胶凝材料。无机胶凝材料按硬化条件分为气硬胶凝材料和水硬胶凝材料。建筑石膏的凝结与硬化建筑石膏的水化CaSO4’1/2H2O+3/2H2O=CaSO4’2H2O建筑石膏的凝结与硬化从加水开始拌和一直到浆体刚开始失去可塑性的过程称为浆体的初凝，对应的时间为初凝时间；从加水开始拌和一直到浆体完全失去可塑性，并开始产生强度的过程称为浆体的硬化，对应的时间称为终凝时间。1.6建筑材料介绍1.6建筑材料介绍建筑石膏的质量和应用1.建筑石膏的质量要求：主要有强度，细度和终凝时间。并按强度，细度和终凝时间划分为优等品，一等品，和合格品。各等级建筑石膏的初凝时间不得小于6min,终凝时间不得大于30min.2.建筑石膏的应用建筑石膏的用途很广，主要用于室内摸灰，粉刷，和生产各种石膏板1.6建筑材料介绍建筑石膏的特性1）凝结硬化快2）凝结硬化时体积膨胀3）孔隙率大与体积密度小4）保温性和吸收性好5）强度较低6）具有一定的调温和调湿性能7）防火性好，但耐火性较差8）耐水性，抗掺性，抗冻性差1.6建筑材料介绍2.石灰生产石灰的原料主要是碳酸钙为主的天然岩石。CaCO3——CaO+CO2（900-1100度）即的生石灰，其内部孔隙大，晶粒小，体积密度小，与水作用快。欠火石灰：温度控制不够产生的，它只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。过火石灰：是由于温度过高得到的石灰，它的结构致密，孔隙率小，体积密度大1.6建筑材料介绍石灰的熟化生石灰（氧化钙）与水发生作用生成熟石灰（氢氧化钙）的过程，称为石灰的熟化或消解。CaO+H2O—Ca(OH)2熟石灰又称消石灰，有两种熟化形式即：石灰膏与消石灰1.6建筑材料介绍石灰的硬化石灰浆体的硬化过程包括干燥硬化和炭化硬化.机理:干燥硬化－砌体吸水、空气碳化硬化－碳化生成CaCO3由于空气中的二氧化碳少,且生成的碳酸钙负在表面阻止反应的进行因此石灰浆体硬化慢,强度低,也不耐水.1.6建筑材料介绍石灰的特性:保水性与可塑性好；凝结硬化慢,强度低耐水性差；干燥收缩大石灰的的质量要求建筑生石灰的技术要求为有效氧化钙和有效氧花镁的含量,二氧化碳含量及细度并按此划分优等品,一等品,合格品.见表3-31.6建筑材料介绍建筑消石灰的技术要求为有效氧化钙和有效氧化镁含量,游离水含量,体积安定性及细度,并由此划分优等品,一等品,合格品见表3-4(三).石灰的应用拌制灰土或三合土、配制水泥石灰砂浆、石灰砂浆、石灰膏罩白、制作碳化石灰板、制造加气混凝土砌块、粉煤灰砌块等配制无熟料水泥：矿渣＋石灰－磨细1.6建筑材料介绍3.水玻璃水玻璃的组成俗称泡花碱－石英砂＋苛性钠品种:硅酸钠水玻（Na2O.nSiO2）硅酸钾水玻璃（K2O.nSiO2）硅酸锂水玻璃（Li2O.nSiO2）通式：R2O.nSiO2n-水玻璃模数1.6建筑材料介绍二氧化硅与氧化钠的摩尔数的比值称为水玻璃的摩尔数水玻璃的浓度越高,则水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏结力与强度,耐热性与耐酸性越高.水玻璃的模数越高,则水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏结力与强度,耐热性与耐酸性越高水玻璃的硬化碳化硬化－水玻璃吸水空气中的二氧化碳,析出二氧化硅凝胶,并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化Na2O.nSiO2+CO2+mH2O--nSiO2.mH2O+Na2CO3晶体（SiO2）－胶体(nSiO2.mH2O)－晶体(nSiO2)1.6建筑材料介绍1.6建筑材料介绍水玻璃的碱性质与应用(1)水玻璃的性质a.黏结力强,强度较高b.耐酸性好c.耐热性好d.耐碱性和耐水性差(2).水玻璃的应用水玻璃可用作耐热和耐酸材料外,还有以下用途:a.涂刷材料表面b.提高抗风化能力c.加固土壤d.配置速凝防水剂e.修补砖墙裂缝1.6建筑材料介绍4.水泥硅酸盐水泥定义－由硅酸盐水泥熟料、0％～5％石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为PortlandCement.一.硅酸盐水泥熟料的矿物组成与特性1.定义:煅烧时由生料脱水和分解出的CaO,AL2O3,SiO2,Fe2O3,在约1450度的高温下相互间产生化学反应,生成一些以硅酸盐为主的新的化合物,称为水泥熟料.1.6建筑材料介绍2.四种熟料矿物:硅酸三钙(C3S),硅酸二钙(C2S),铝酸三钙(C3A),铁铝酸四钙(C4AF)3.四种矿物的比例对水泥性质的影响:如提高C3S的含量,可得到高强硅酸盐水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸盐水泥;降低C3S和C3A的含量,提高的含量可的低热或中热硅酸盐水泥.1.6建筑材料介绍硅酸盐水泥的水化、凝结硬化水化－物质由无水状态变为有水状态，由低含水变为高含水，统称为水化。凝结－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠并失去可塑性的过程称为凝结。硬化－此后，浆体的强度逐渐提高并变成坚硬的石状固体（水泥石），这一过程称为硬化。1.6建筑材料介绍水泥石1.水泥石的组成：未水化水泥颗粒水化产物－晶体、胶体毛细孔、毛细水2.影响水泥石结构的因数:a.石膏的掺量c.养护时间,b.温度和湿度d.水灰比1.6建筑材料介绍硅酸盐水泥的技术要求(一)密度、细度a.密度：3.05～3.20g/cm3，一般取3.1堆积密度：1.3g/cm3b.细度－指水泥颗粒的粗细程度，用筛余或比表面积表示（300～350m2/kg），影响水泥的水化速度、收缩等性质c.粒径：3µm水化非常迅速，需水量增大40µm水化非常缓慢，接近惰性1.6建筑材料介绍凝结时间a.初凝时间（t初）－水泥开始加水拌和至水泥浆开始失去可塑性所需的时间。b.终凝时间（t终）－水泥开始加水拌和至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。1.6建筑材料介绍体积安定性定义:是水泥硬化后因体积膨胀而产生不均匀变形的性质。体积安定性不良的水泥应作废品处理。原因:熟料中含游离氧化钙（f-CaO)过多熟料中含游离氧化镁（f-MaO)过多石膏过多1.6建筑材料介绍游离氧化钙、镁膨胀原因a.熟料中f-CaO、f-MgO都是过烧的，结构致密，水化很慢；b.水泥硬化后才吸收孔隙中水分熟化：CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2O=Mg(OH)2c.体积膨胀97％以上，从而引起不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。1.6建筑材料介绍定义－凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量的石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，均属掺混合材的硅酸盐水泥。掺入目的：a.改善水泥的性能b.增加品种c.提高产量d.节约熟料，e.降低成本第二节建筑材料的基本性质2.1材料与