材料基本物理性质1

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1、项目一 建筑材料基本性质(1)真实密度(密度)岩石在规定条件(105土5)烘干至恒重,温度20)下,单位矿质实体体积(不含孔隙的矿质实体的体积)的质量。真实密度用t表示,按下式计算: 式中:t真实密度,g/cm3或kg/m3;ms材料的质量,g或kg;Vs材料的绝对密实体积,cm3或m3。 因固 测定方法:李氏比重瓶法 将石料磨细至全部过0.25mm的筛孔,然后将其装入比重瓶中,利用已知比重的液体置换石料的体积。(2)毛体积密度岩石在规定条件下,单位毛体积(包括矿质实体和孔隙体积)质量。毛体积密度用d表示,按下式计算:式中:d岩石的毛体积密度,g/cm3或kg/m3;ms材料的质量,g或kg;

2、 Vi、Vn岩石开口孔隙和闭口孔隙的体积,cm3或m3。(3) 孔隙率 岩石的孔隙率是指岩石内部孔隙的体积占其总体积的百分率。孔隙率n按下式计算: 式中:V岩石的总体积,cm3或m3; V0岩石的孔隙体积,cm3或m3;d岩石的毛体积密度,g/cm3或kg/m3 t 真实密度,g/cm3或kg/m3。2、 吸水性3、 岩石的吸水性是岩石在规定的条件下吸水的能力。4、 岩石与水作用后,水很快湿润岩石的表面并填充了岩石的孔隙,因此水对岩石的破坏作用的大小,主要取决于岩石造岩矿物性质及其组织结构状态(即孔隙分布情况和孔隙率大小)。为此,我国现行公路工程岩石试验规程规定,采用吸水率和饱水率两项指标来表

3、征岩石的吸水性。(1) 吸水率岩石吸水率是指在室内常温(202)和大气压条件下,岩石试件最大的吸水质量占烘干(1055干燥至恒重)岩石试件质量的百分率。吸水率a的计算公式为: 式中:mh材料吸水至恒重时的质量(g); mg材料在干燥状态下的质量(g)。 (2)饱和吸水率 在强制条件下(沸煮法或真空抽气法),岩石在水中吸收水分的能力。吸水率sa的计算公式为: 式中:mb材料经强制吸水至饱和时的质量(g); mg材料在干燥状态下的质量(g)。 饱水率的测定方法(JTGE412005): 采用真空抽气法。因为当真空抽气后占据岩石孔隙内部的空气被排出,当恢复常压时,则水即进入具有稀薄残压的岩石孔隙中,

4、此时水分几乎充满开口孔隙的全部体积;而通常认为在常压下测定的吸水率,此时水分只充填部分孔隙,所以,饱水率大于吸水率。 饱水率的计算方法与吸水率相同。吸水率与饱和吸水率之比称为饱水系数(Kw)当Kw90%时,抗冻性较差。 影响岩石吸水性的因素 岩石的吸水率与其孔隙率有关,更与其孔特征有关。因为水分是通过岩石的开口孔吸入并经过连通孔渗入内部的。岩石内与外界连通的细微孔隙愈多,其吸水率就愈大。3、 耐久性:岩石抵抗大自然因素作用的性能。目前已列入我国公路工程岩石试验规程(JTGE412005)的方法有:(1)抗冻性。 (2)坚固性。(1)抗冻性: 岩石抗冻性是指岩石在吸水饱和状态下,抵抗多次冻结和融

5、化作用而不发生显著破坏,同时也不严重降低强度的性质。岩石吸水后,在负温作用条件下,水在材料毛细孔内冻结成冰,体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力,会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复,材料的破坏作用逐步加剧,这种破坏称为冻融破坏。 我国现行抗冻性的试验方法是采用直接冻融法。该方法是将岩石加工为规则的块状试样,在常温条件下(205),采用逐渐浸水的方法,使开口孔隙吸饱水分,然后置于负温(通常采用-15)的冰箱中冻结4h,最后在常温条件下融解,如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后,观察其外观破坏情况并加以记录。岩石抗冻质量损失率 式中:ms试验前烘干试件的质量(g) mf试

6、验后烘干试件的质量(g) 此外,抗冻性亦可采用未经冻融的岩石试件抗压强度与冻融循环后的岩石试件抗压强度比值(称为冻融系数)表示。 冻融破坏的原因: 材料有孔且孔隙含水; 水冰体积膨胀9,结冰压力高达100MPa; 结冰压力超过材料的抗拉强度时,材料开裂; 裂缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度;影响抗冻性的因素: 1.材料的密实度(孔隙率)密实度越高则其抗冻性越好。 2.材料的孔隙特征 开口孔隙越多则其抗冻性越差。 3.材料的强度 强度越高则其抗冻性越好。 4.材料的耐水性 耐水性越好则其抗冻性也越好。 5.材料的吸水量大小 吸水量越大则其抗冻性越。 (2)坚固性:评定岩石试样经饱和硫酸钠溶液

7、多次浸泡与烘干循环后,不发生显著破坏或强度降低的性质。 将烘干岩石试件置入饱和硫酸钠溶液中浸泡20h后,将试件取出置于105土5的烘箱中烘烤4h,至此完成第1个循环。待试样冷却至2025后,即开始第2个循环。从第2个循环起,浸泡和烘烤时间均为4h。完成5次循环后,仔细观察试件有无破坏现象,将试件洗净烘至恒重,准确称出其质量,计算坚固性试验质量损失率。 质量损失率: 式中:Q冻冻融后的质量损失率() m1试验前烘干试件的质量(g) m2试验后烘干试件的质量(g)(2) 力学性质 1、单轴抗压强度 式中:R岩石单轴抗压强度,MPa;P材料破坏时的最大荷载,N;A试件受力面积,mm2。2、磨耗性指石

8、料抵抗撞击、剪切和磨擦等综合作用的性质。材料的磨耗性用磨耗率表示,计算公式如下: 式中:G材料的磨耗率,(g/cm2); m1材料磨损前的质量,(g); m2材料磨损后的质量,(g);3、冲击韧度石材的冲击韧度取决于岩石的矿物组成和构造。晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。4、硬度硬度取决于组成石材矿物的硬度和构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材,其硬度就高。岩石的硬度以莫氏硬度表示。(3) 化学性质按SiO2含量,将石料划分为:酸性岩SiO265%中性岩52%SiO265%碱性岩SiO252%3、 常用建筑石材 1、砌筑用石材:料石毛料石、粗料石、半细料石、细料石料石的宽度和厚度均

9、不宜小于20cm,长度不宜大于厚度的倍,形状应大致呈六面体。 毛石乱毛石、平毛石毛石为不规则形状,但毛石的中间厚度不小于15cm,至少有一个方向的长度不小于30,质量约为20-30kg,强度不宜小于10MPa,软化系数不宜小于0.75。平毛石应有两个大致平行的面。2、 板材:天然岩石经过开采、锯切、磨光等加工而成的板状装饰材料。较常见的是:大理石板材和花岗岩板材。3、 颗粒状石料(拌合混凝土用石材): 碎石(粒径大于4.75mm的颗粒状石料);卵石(较光滑的颗粒状石料);石渣(天然石材破碎后加工而成,一般为人造石的骨料)。 常用装饰用石材的品种、性能及应用品种 性能 应 用 天然大理石板材 耐

10、化学腐蚀和抗风化性能较差 主要应用于室内 装饰天然花岗石板材 强度高、耐磨、抗风化、耐腐蚀 用于室内、 性好 室外装饰 细面板材 镜面板材 粗面板材青石装饰板材 属于砂岩 具有古建筑 的独特风格 4、 石材的选用原则 1、适用性:室内外、使用部位、施工方式、使用环境、周围材料的拼接等。选定主要技术指标能满足要求的岩石。2、经济性:天然石材投资大,尽可能做到就地取材。选材时注意降低成本。3、安全性:可能含有镭、钍等放射性物质,选材时应该避免。五、人造石材 人造石具有天然石材的花纹、质感和装饰效果,而且具有质量轻,强度高,耐腐蚀,耐污染,施工方便等优点。目前常用的人造石有下述四类:1、水泥型人造石

11、材2、聚酯型人造石材3、复合型人造石材了解石灰、石膏等常用气硬性胶凝材料的原料、生产原理及储存;理解石灰、石膏等材料的共性和各自的特性;掌握石灰、石膏等材料的硬化机理、技术性质、检测方法和用途。 项目三 气硬性无机胶凝材料如:石灰、石膏、水玻璃等。胶凝材料的定义:凡在一定条件下,经过一系列的物理和化学变化,能够产生凝结硬化,将块状或粉状材料胶结起来,形成为一个整体的材料。气硬性胶凝材料。胶凝材料的分类:无机胶凝材料。通称为“水泥”。水硬性胶凝材料。胶凝材。料如沥青、聚合物等。有机胶凝材料。 无机胶凝材料 气硬性胶凝材料:加水拌合均匀后形成的浆体,只能在空气中凝结硬化,而不能在水中硬化的胶凝材料。如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。 水硬性胶凝材料:加水拌合均匀后形成的浆体,不仅能在干燥空气中凝结硬化,而且能更好地在水中硬化,保持或发展其强度。通称为“水泥”。欠火石灰:生石灰烧制过程中,往往由于石灰石原料的尺寸过大、窑中温度不均匀或时间不足等原因,生石灰中残

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