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土木工程材料 第一節(jié) 材料物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)知識(shí) 1. 建筑材料——化學(xué)成分——無機(jī)、有機(jī)、復(fù)合 2. 晶體、非晶體區(qū)別：晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)規(guī)則排列、熔點(diǎn)、導(dǎo)電、導(dǎo)熱 晶體 原子晶體——中性原子——共價(jià)鍵 離子晶體——正負(fù)離子——離子鍵 分子晶體——分子——分子力 金屬晶體——金屬陽離子、自由電子——金屬鍵 非晶體 玻璃體——各向同性，無固定熔點(diǎn)，化學(xué)活性高 膠體——良好的吸附力，較強(qiáng)的粘結(jié)力 建筑材料的物理性質(zhì) 3. 密度、表觀密度、堆積密度 密度——絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量（無 孔隙） 表觀密度——自然狀態(tài)下，。。。 （有 孔隙） 堆積密度——（粉末、粒狀）堆積狀態(tài)下，。。。（有 空隙） 2014-2-19 4. 孔隙率、空隙率 孔隙率P——孔隙體積占總體積的比例——反映材料致密程度 （密實(shí)度D——固體體積占總體積的比列 D=1-P） 空隙率P’——堆積材料，顆粒之間空隙體積占總體積的比例 ——反映散粒材料顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭? 5. 親水性、憎水性 親水性——材料能被水潤濕的性質(zhì)——θ《90 憎水性——不能被水潤濕——θ》90有較好防水效果 潤濕邊角θ——材料、水、空氣的交點(diǎn)處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角——區(qū)分親水性和憎水性 6. 吸水性、吸濕性 吸水性——材料在水中能吸收水分的性質(zhì) （吸水率Wm——吸入水的質(zhì)量占干燥質(zhì)量的百分率） 吸濕性——在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì) （含水率W——吸收水分后質(zhì)量占材料烘干質(zhì)量的百分率） 7. 耐水性 ——長期在飽和水作用下不破壞，強(qiáng)度不顯著降低的性質(zhì) （軟化系數(shù)K——吸水飽和狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度與干燥狀態(tài)。。。比值） 經(jīng)常受潮要求K》0.85，K越大耐水性越好 8. 抗?jié)B性、抗凍性 抗?jié)B性——材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)（不透水性） （滲透系數(shù)K=Qd/AtH）K越大，滲透量越大，抗?jié)B性越差 （抗?jié)B等級(jí)） ——是決定耐久性的主要指標(biāo) 抗凍性——吸水飽和狀態(tài)，凍融循環(huán)，不破壞，不降低的性質(zhì) （抗凍標(biāo)號(hào)Dn，抗凍等級(jí)Fn，n——最大凍融次數(shù)） 2014-2-20 9. 導(dǎo)熱性 ——材料兩側(cè)存在溫度差，熱量傳導(dǎo)的性質(zhì) （導(dǎo)熱系數(shù)λ=Qa/At（T2-T1） λ<0.023——絕熱材料） 建筑材料的力學(xué)性質(zhì) 10. 強(qiáng)度與等級(jí) 強(qiáng)度——材料在外力作用下，抵抗破壞的能力——極限應(yīng)力值 （孔隙率越大，強(qiáng)度越低） 11. 彈性與塑性 彈性——外力，變形——取消，恢復(fù)——可逆變形 （彈性模量E=σ/ε E越大，材料越不易變形） 塑性——不能恢復(fù)的變形——不可逆 12. 徐變與應(yīng)力松弛 徐變——恒載作用下，變形隨時(shí)間的增加 應(yīng)力松弛——持續(xù)荷載，總變形不變，徐變?cè)黾?，彈性變形減少，內(nèi)部應(yīng)力隨時(shí)間降低的過程 13. 脆性與韌性 脆性——一定限度的外力，材料突然破壞，無明顯塑性變形 （砼、玻璃、石、磚）抗壓≧抗拉——承壓構(gòu)件 韌性——沖擊、振動(dòng)荷載，吸收較大能量，一定變形不破壞性質(zhì) （鋼、木） 2014-2-20 第二節(jié) 氣硬性無機(jī)膠凝材料 膠凝材料——能將散粒材料、物體粘結(jié)成整體，并具有一定強(qiáng)度 氣硬性——只能在空氣中硬化，只適用于地上干燥環(huán)境 水硬性——空氣，水中都能硬化——水泥 1.石灰 CaCO3石灰石——CaO生石灰——Ca（OH）2熟石灰 過火石灰危害——使抹灰層表面開裂或隆起 陳伏——消除過火石灰危害——石灰漿在儲(chǔ)存坑中放置兩周以上的時(shí)間，叫。。。 結(jié)晶作用——水分蒸發(fā)——Ca（OH）2從溶液中結(jié)晶 碳化作用——Ca（OH）2+CO2——CaCO3 分類——氧化鎂——MgO《5%鈣質(zhì)生石灰——反之，鎂質(zhì) 應(yīng)用——石灰砂漿——砌筑、抹面 石灰乳——涂料 石灰土——石灰+粘土 ——分層夯實(shí) 三合土——石灰+粘土+砂石（礦渣）——基礎(chǔ)墊層 灰砂磚、碳化石灰板 2.石膏 建筑石膏——β型半水石膏——CaSO4 . 1/2H2O 性質(zhì)——凝結(jié)硬化快——初凝——3~5min 終凝——20~30min 室內(nèi)干燥——完全硬化——一周 硬化后體積微膨脹（約1%） 孔隙率大——強(qiáng)度低，表觀密度、導(dǎo)熱性小，吸音、吸濕強(qiáng) 耐水性、抗凍性較差 抗火型好 應(yīng)用——質(zhì)輕、防火、吸聲、保溫隔熱、調(diào)濕、可釘可鋸——建筑物內(nèi)部裝飾 第三節(jié) 水泥 六大水泥——硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、 火山灰、粉煤灰、復(fù)合硅酸鹽水泥 1. 硅酸鹽水泥 ——水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、石膏 熟料與水作用特性表 名稱 硅酸三鈣 硅酸二鈣 鋁酸三鈣 鐵鋁酸四鈣 凝結(jié)硬化速度 快 慢 最快 快 28d水化放熱量 多 少 最多 中 強(qiáng)度 高 早低、后高 低 低 ——水化產(chǎn)物 ——凝膠——水化硅酸鈣（CSH）、水化鐵酸鈣（CFH） 70% ——晶體——?dú)溲趸}、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣 20% 7% 瞬凝——未摻石膏（或不足）——非塑性混合物——不正常 緩凝 ——摻石膏 技術(shù)性質(zhì)——細(xì)度——粗細(xì)程度——比表面積>300m2/kg ——凝結(jié)時(shí)間——初凝——加水起到開始失去可塑性 ——終凝——加水起到完全。。。。。。 （初凝≥45min，終凝≤6.5h） ——體積安定性——體積變化均勻性 引起安定性不良原因——熟料中CaO MgO,石膏過量 （MgO≤5.0%，CaO≤3.5） （檢驗(yàn)方法——沸煮法——餅法，雷氏夾法） ——強(qiáng)度——水泥、沙、水1:3:0.5——3d和28d 2014-2-22 廢品——MgO、SO3、初凝時(shí)間、安定性，任一項(xiàng)不符合，嚴(yán)禁 不合格品——細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、不溶物、燒失量不符合，混合材料摻加量超過，強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn) 水泥石侵蝕 原因——組分發(fā)生反應(yīng) ——本身不密實(shí)，侵蝕介質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部 2014-2-24 2. 摻混合料的硅酸鹽水泥 活性混合材料——?；郀t礦渣、火山質(zhì)混合材料、粉煤灰 非。。。。?！ゼ?xì)石英砂、石灰石粉、黏土、磨細(xì)塊狀高爐礦渣 普通硅酸鹽水泥 ——類似硅酸鹽水泥——大體積混凝土不宜選用 礦渣水泥——熟料+?；郀t礦渣+石膏——P.S 火山灰水泥——熟料+火山灰質(zhì)混合材料+石膏——P.P 粉煤灰水泥——熟料+粉煤灰+石膏——P.F ——共性——早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長較快 環(huán)境溫濕度對(duì)水泥凝結(jié)硬化影響較大，蒸汽養(yǎng)護(hù) 水化熱較低，放熱速度慢 抗軟水及硫酸鹽侵蝕的能力較強(qiáng) 抗凍性（早期）、抗碳化性與耐磨性較差 ——特性——礦渣水泥——耐熱性強(qiáng)、保水性差、抗?jié)B性差 ——火山灰水泥——保水性好、抗?jié)B性好、硬化干縮更顯著 ——粉煤灰水泥——干縮性小、抗裂性好、流動(dòng)性好 2014-2-25 鋁酸鹽水泥 ——熟料——鋁酸鈣、氧化鋁（50%） ——水化產(chǎn)物——≤20——十水鋁酸一鈣 ——20~30——八水鋁酸二鈣 ——≥30——六水鋁酸三鈣 ——凝結(jié)硬化——初期強(qiáng)度增長較快，后期增長不顯著 ——適用————————原因————————不適用（禁用） ——緊急搶修工程——早期強(qiáng)度增長快—— ——冬季施工——水化熱大、放熱速度快——不適用大體積砼工程 ——耐熱混凝土——耐熱性高——抗堿性差 ——抗硫酸鹽侵蝕強(qiáng)、耐酸性好 n ——長期強(qiáng)度有降低趨勢(shì)——不宜用長期 n 承重，高溫 n 高濕環(huán)境 膨脹水泥 ——用途——防水砂漿、防水混凝土、構(gòu)件接縫接頭、結(jié)構(gòu)加固 修補(bǔ) 第四節(jié) 混凝土 普通混凝土 ——組成——水泥、水、沙（細(xì)集料）、石（粗）+外加劑、摻合料 細(xì)集料——0.15~5mm——天然砂 ——砂的顆粒級(jí)配——沙中不同粒徑顆粒的搭配情況 ——沙的粗細(xì)程度——不同沙混合后的平均粗細(xì)程度 粗集料——＞5mm——碎石、卵石 ——壓碎指標(biāo)——壓碎后細(xì)粒占總量的百分比 外加劑—— 2014-2-27 減水劑——保持混凝土稠度不變條件下，有減水增強(qiáng)作用 特點(diǎn)——提高流動(dòng)性 提高強(qiáng)度 節(jié)約水泥 改善混凝土某些性能 早強(qiáng)劑——早期強(qiáng)度——冬季施工、緊急搶修工程 緩凝劑——延緩混凝土凝結(jié)——高溫季節(jié)、大體積、長時(shí)間 速凝劑——迅速凝結(jié)硬化——隧道、地下工程、噴射混凝土 引氣劑——引入大量分布均勻封閉微小氣泡 ——抗?jié)B、抗凍——水工混凝土 和易性——拌合物易于施工操作，獲得質(zhì)量均勻、密實(shí)的砼性能 ——流動(dòng)性——塌落度——流動(dòng)性較大——≥10mm ——維勃稠度——干硬性——經(jīng)驗(yàn) ——粘聚性 ——保水性 調(diào)整和易性——合理砂率、提高砼質(zhì)量、節(jié)約水泥 ——改善砂、石級(jí)配 ——盡量采用較粗的砂、石 ——配合比確定后——塌落度太小——保持水灰比不變，增加水泥漿，提高塌落度 ——塌落度太大——適量增加砂、石——避免離析、泌水現(xiàn)象 ——摻用外加劑、提高混凝土流動(dòng)性