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1、建筑工程通用知识讲座,常德职业技术学院土建系 陈贤清 2012年6月,第一篇 建筑工程材料,第一章 材料基本性质,一、材料与质量有关的性质 1、密度：是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 质量是指材料在干燥状态下的质量。 体积是指干燥材料在绝对密实状态下的体积，是指材料不包括材料内部孔隙体积在内的固体物质所占的体积。（建筑材料中，除了钢材、玻璃等材料可近似地直接量取其密实体积外，其它绝大多数材料都含有一定的孔隙，如砖石、木材、混凝土及其制品等）,2、表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。材料的表观密度可按下式计算：,材料在自然状态下的体积，是指包括孔隙体积在内的材料体积。表观密度又
2、根据其开口孔分为体积密度和视密度。,3、散粒材料的堆积密度 散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度。自然堆积状态下的体积，包括颗粒之间的空隙体积在内，通常用容器的标定容积表示。材料的堆积密度可按下式计算：,工程上常用的砂、石材料，其颗粒内部孔隙极少，用排水法测出的颗粒体积与其实体积基本相同，所以，砂、石的表观密度可近似地视作其密度，常称视密度。 材料表观密度的大小与含水量的关。当材料的孔隙中含有水分时，其质量（包括水的质量）和体积均会发生变化，影响材料的表观密度，故所测的表观密度必须注明其含水状态。通常材料的表观密度是指材料在气干状态（长期在空气中的干燥状态）下的表观密度。材料在
3、烘干状态下的表观密度称为干表观密度。,4、密实度与孔隙率 1）密实度：是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度D可表示为：,2）孔隙率：是指材料中孔隙体积占材料总体积的百分数。孔隙率可表示为：,5、填充率与空隙率 对于松散颗粒状态材料，如砂、石子等，可用填充率和空隙率表示互相填充的疏松致密程度。 1）填充率 填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。 2）空隙率 散粒状材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积状态下总体积的百分数，称为散粒材料的空隙率,。,二、与水有关的性质 1、亲水性与憎水性 建筑材料在使用过程中常与水或水蒸气接触。材料在空气中与水接触时，根据其表面能否被水润湿，可分亲
4、水性材料与憎水性材料两种。 材料的亲水性与憎水性可用润湿角来说明，如图11中所示。 在材料、水、空气三相交点处，沿水滴表面所作切线与材料表面的夹角，称为润湿角。润湿角愈小，表明材料愈易被水湿润，润湿角=0时，材料完全被水浸润；润湿角愈大，表明材料愈难被水湿润。,2、吸水性与吸湿性 1）吸水性：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。由于材料的亲水性及开口孔隙的存在，大多数材料具有吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示，可用质量吸水率和体积吸水率来表示： 2）吸湿性： 材料吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性可用含水率表示， 材料的吸湿性主要与材料的组成、孔隙率，特别是孔隙特征有关，还与周围环境
5、的温度与湿度有关。一般，环境中温度越高，湿度越低，含水率越小。材料吸湿后，除了本身质量增加外，还会降低其绝热性、强度及耐久性，对工程产生不利的影响。,3、耐水性 材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性：材料的耐水性以软化系数表示： 软化系数的取值范围在01之间，其值越大，表明材料的耐水性越好。软化系数的大小，有时被作为选择材料的依据。长期处于水中或潮湿环境的重要建筑物或构筑物，必须选用软化系数大于0.85的材料。用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则软化系数不宜小于0.70。通常认为软化系数大于0.85的材料是耐水性材料。,第二章 无机胶凝材料,1.1无机胶凝材料的种类和特性
6、 土木工程中常常需要将散粒材料（如砂和石子）或块状材料（如砖和石块）粘结成为整体，具有这种粘结作用的材料，统称为无机胶结材料或无机胶凝材料。 胶凝材料，确切地说是指经过自身的物理化学作用后，能够由液态或半固态变成坚硬固体的物质。 胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度，如各种水泥。,1.2通用硅酸盐水泥 一、水泥的主要技术性质 1.密度与堆积密度:(前
7、面讲了) 2.细度:是指水泥颗粒的粗细程度。对水泥的性质有很大的影响。颗粒越细水泥的表面积就越大，因而水化较快也较充分，水泥的早期强度和后期强度都较高。但磨制特细的水泥将消耗较多的粉磨能量，成本增高，而且在空气中硬化时收缩也较大。水泥的细度既可用筛余量表示，也可用比表面积来表示。 国家标准（GB1751999）规定，硅酸盐水泥细度以比表面积表示，其比表面积须大于300m2/kg；普通水泥细度用筛析法检验，要求在0.080毫米方孔筛余量不得超过10.0%。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。,3.标准稠度用水量 标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百
8、分数表示），也称需水量。由于用水量多少对水泥的一些技术性质（如凝结时间）有很大影响，所以测定这些性质必须采用标准稠度需水量，这样测定的结果才有可比性。硅酸盐水泥的标准稠度需水量与矿物组成及细度有关，一般在21%28%之间。,4.凝结时间: 水泥的凝结时间分初凝和终凝。初凝时间为自水泥加水拌合时起，到水泥浆（标准稠度）开始失去可塑性为止所需的时间。终凝时间为自水泥加水拌合时起，至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间在施工中具有重要意义。初凝的时间不宜过快，以便有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输和浇注。当施工完毕之后，则要求混凝土尽快硬化，产生强度，以利下一步施工工作的进行
9、。为此，水泥终凝时间又不宜过迟。,水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和温度条件下，用凝 结时间测定仪进行。 硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。实际上，硅酸盐水泥的初凝时间一般为13小时，终凝 时间为58小时。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。,5.体积安定性: 水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。使用安定性不良的水泥，能使构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。 安定性的测定方法可以用试饼法也可用雷氏法。试饼法是观察水泥净浆试饼沸煮后的外形变化，雷氏法是测定水泥净浆在雷氏夹中沸煮
10、后膨胀值。当试饼法与雷氏法有争议时以雷氏法为准。 国家标准规定,水泥安定性必须合格。安定性不良的水泥应作废品处理,不得用于工程中。,6.强度: 强度是选用水泥的主要技术指标。由于水泥在硬化过程中强度是逐渐增长的，所以常以不同龄期强度表明水泥强度的增长速率。目前我国测定水泥强度的试验按照GB/T17671进行。该法是将水泥、标准砂及水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4416cm的试件，在标准温度（201）的水中养护，测定其抗折及抗压强度。按国家标准（GB1751999）的规定，根据3、28天的抗折强度及抗压强度将硅酸盐水泥分为42.5、52.5、62.5三个强度等级，42.5、52
11、.5、62.5按早期强度大小又分为两种类型，冠以“R”的属早强型。,7.水化热: 水泥在水化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。大部分的水化热是在水化初期（7天内）放出的，以后则逐步减少。水泥放热量大小及速度，首先取决于水泥熟料的矿物组成和细度。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的。因积聚在内部的水化热不易散的。因积聚在内部的水化热不易散出，常使内部温度高达5060。由于混凝土表面散热很快，内外温差引起的应力，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥。,8.不溶物和烧失量 不溶物是指水泥经酸和碱
12、处理后不能被溶解的残余物。 烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。 9.碱含量 碱含量高时，会发生碱骨（集）料反应，所以水泥碱含量一般不得大于0.6%，,二、硅酸盐水泥的特性 1.强度高 2.水化热高 3.抗冻性好 4.碱度高，抗碳化能力强 5.干缩小 6.耐磨性好 7.耐腐蚀性差 8.耐热性差 9.湿热养护效果差,三、普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、615混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号PO。 普通水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：掺活性混合材料时，不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰（水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘
13、）或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10%。普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R等三个等级两种类型（普通型和早强型）。,普通水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。对体积安定性要求与硅酸盐水泥相同。 普通硅酸盐水泥中掺入少量混合材料的作用，主要是调节水泥强度等级，因此它的强度等级比硅酸盐水泥多两个等级，有利于合理选用。由于混合材料掺加量较少，其矿物组成的比例仍在硅酸盐水泥范围内，所以其性能、应用范围与同强度等级硅酸盐水泥相近。但普通硅酸盐水泥早期硬化速度稍慢，其3天强度较硅酸盐
14、水泥稍低，抗冻性及耐磨性也较硅酸盐水泥稍差。普通硅酸盐水泥被广泛应用于各种混凝土工程中，是我国主要水泥品种之一。,四、矿渣硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号PS。 根据国家标准，矿渣硅酸盐水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为2070%。允许用火山灰质混合材料（包括粉煤灰）、石灰石、窑灰来替代矿渣，但替代的数量不得超过水泥质量的8%。替代后水泥中的粒化高炉矿渣不得少于20%。,矿渣水泥的特点： 1）早期强度低，后期强度高 2）具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力 3）水化热低 五、火山灰质硅酸盐水泥 凡
15、由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号PP。 水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为2050%。火山灰水泥和矿渣水泥在性能方面有许多共同点：如早期强度较低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性较强，抗冻性差等。,火山灰水泥常因所掺混合材料的品种、质量及硬化环境的不同而有其本身的特点。 1、抗渗性及耐水性高 2、在干燥环境中易产生裂缝 3、耐蚀性较强 六、粉煤灰硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号PF。 水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计
16、为2040%。粉煤灰水泥各龄期的强度要求与矿渣水泥和火山灰水泥相同。细度、凝结时间、体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同。粉煤灰本身就是一种火山灰质混合材料，因此实质上粉煤灰水泥就是一种火山灰水泥。 1、早期强度低 2、干缩小，抗裂性高,七、复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号PC。,1.3 特性水泥 一、高铝水泥 高铝水泥也称矾土水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料。这种水泥与上述的硅酸盐水泥不同，属于铝酸盐系列的水泥。它是一种耐腐蚀、耐热的水泥。,高铝水泥的特性与应用： 1、快硬、早强 2、水化热大 3、抗硫酸盐侵蚀性强 4、耐碱性差 5、耐热性高,二、快硬硅酸盐水泥 凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成具有早期强度增长率较高的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。快硬硅酸盐水泥的细度要求
