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1、土木工程材料绪论基本内容1. 基本性能2. 水泥3. 混凝土4. 钢材5. 沥青6. 、理论实践第一章 材料的物理性质密度类：定义：材料在-状态下，单位体积质量。1.密度：材料在绝对密实状态下，单位体积质量。测定：磨细，排水法测定。材料属于绝对密实状态：颗粒内无孔、外无孔。自然堆积状态：颗粒群体材料：单一颗粒内有孔、表面有孔、颗粒之间存在空隙。自然状态：单一材料内有孔、表面有孔规则物体：计算求之不规则物体：排水法求之不涂蜡：表观密度涂蜡：体积密度（本书中的表观密度）。即：1.密度：材料内无孔、表面无孔2.表观密度： 定义：材料在近似密实状态下，单位体积质量。材料内有孔、表面无孔3.体积密度0（
2、容积密度、容重）：材料内有孔、表面有孔2.1量尺寸求算体积 2.2排水法：需涂蜡4.堆积密度（松散容重）：材料内有孔、表面有孔；颗粒之间有空隙。用途：密度（比重）：科研、配料计算；表观密度：近似计算使用体积密度（容重）：荷载计算；堆积密度：筒仓等体积计算。体积密度与含水率有关。一般指干燥状态。2.孔隙与孔隙率孔隙率公式：（总体积-固体体积）/总体积P=（1-0/）No1公式密实度D=1-P一堆石子、砂堆积密度：空隙率公式：P=（1-0/）研究材料孔隙率：保温材料；吸声材料；高强混凝土，材料耐久性、3.材料与水有关的性质 表面物理化学讨论的重点之一。3.1亲水性：混凝土要求质量优化，亲水性应好。
3、润湿角90：亲水性润湿角：液气固三相交界处，液体表面切线与固体表面夹角。表面物理化学主要概念之一科密水：无机材料多为亲水性玻璃、混凝土、砖瓦、钢铁、憎水性：润湿角90石蜡、沥青、有机硅、硬脂酸（盐）。保温材料:保温砂浆为了提高抗渗性，配方中加入硬脂酸（盐）。新型防化服；防水材料3.2吸水性：材料在水中吸收水分的能力。用吸水率表示。2个指标：质量吸水率：g/g体积吸水率g/cm31.体积吸水率=开口孔隙率。2.体积吸水率100%质量吸水率可大于，等于。小于100%。材料总孔隙率=开口孔隙率+闭口孔隙率。3.3吸湿性：材料在空气中吸收水分的能力。用含水率表示。与环境湿度有关，变量。平衡含水率！3.
4、4水饱和度KB=W0/P3.5耐水性原土建筑：黄土；石膏制品：不可用于潮湿环境。耐水性差3.6抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。用2个指标表示：1渗透系数：适于结构疏松材料：土、砂、砖；流沙现象：剪力盒2）抗渗等级P：适于结构密实材料：混凝土；砂浆P6P10；C30、3.7抗冻性：饱水试件承受多次冻-融循环而不破坏的性质。-2020；8h饱、循、正常用抗冻等级F-表示。F100F100抗冻性一般。通常F300 P15:1. 材料受冻破坏原因 ：材料中水结冰，体积膨胀导致破坏。2. 抗冻性影响因素：闭口小孔，孔隙率高，材料抗冻性好。水饱和度大于0.8的材料抗冻性差。四、与热有关的性质1.导热性：
5、材料传递热量的能力。（保温/绝热性）用导热系数表示。材料导热系数影响因素：化、孔、水。化：化学组成；孔：孔隙率、孔隙形状：闭口小孔，孔隙率高，材料保温性好。小。水：含水率高，材料保温性差。大。2.热阻：3.热容c：反映温度的稳定性：用比热表示。水的比热最大。砂石比热小。理想建筑材料,应当是：导热系数应小、热容c大;例题:理想建筑材料,应当是：A.大、c大;B.小、c小C.小、c大D.大、c小五、与声有关性质吸声性：孔隙；隔声性：质量第二节 材料的力学性质 力学性质包括：强度；变形1.强度：材料抵抗荷载破坏的能力。强度分类：抗拉强度；抗压强度；抗剪强度；弯曲抗压强度（抗弯强度）=抗折强度钢：抗拉
6、强度；混凝土：抗压强度；岩石：抗剪强度；混凝土：弯曲抗压强度（抗弯强度）水泥胶砂：抗折强度强度f:f拉f压：韧性材料：木材f拉=f压：钢材，韧性材料f拉f压：玻璃、混凝土：脆性材料。（二）影响材料强度试验的因素：1. 试件尺寸大，测得的强度低；（可能的缺陷尺寸大）2. 试件高宽比大，测得的强度低；轴心抗压强度fc立方体抗压强度fcu3. 试件加载面光滑，测得的强度低；（界面约束小）4. 加荷速度快，测得的强度高；5. 含水率高、温度高，测得的强度低。温度高：木材、钢、沥青强度低强度vs强度等级:比强度=强度/体积密度比强度大，表示材料轻质高强。建筑材料中比强度大者：木材、玻璃钢（玻璃纤维增强树
7、脂）钛合金、硼、碳纤维增强树脂、芳纶增强树脂-凯芙拉碳纤维增强加固比强度大：钛合金：玻璃钢：玻璃（碳、硼）纤维增强树脂；工程上评价结构安全性：加载变形曲线描述二、变形1.弹性：材料在荷载作用下产生变形，两者呈线性关系；除去荷载，变形完全消失。（胡克定律）2.塑性：材料在荷载作用下产生变形，两者无线性关系；除去荷载，变形不能完全消失。3.脆性：材料在破坏（尤其指冲击性的荷载）前无显著塑性变形的现象。玻璃：在荷载作用下产生变形至破坏，两者为线性关系。4.韧性：材料抵抗（冲击）荷载破坏的能力。第三节 耐久性1.在规定使用期限内（时间），2.在所处工作环境条件下，3.材料/结构正常发挥使用功能的性质。
8、第四节 材料组成与结构1.材料组成：化学组成；矿物组成。2.材料结构：宏观、细观：显微镜；微观：电镜、XRD第二章 气硬性无机胶凝材料胶凝材料：“胶水”能将固体材料粘结形成整体的材料。无机胶凝材料：气硬性（4）；水硬性：水泥（1）有机胶凝材料：树脂。！气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化并在空气中保持强度的胶凝材料。水硬性胶凝材料：既可以在空气中硬化、也可以在水中硬化并保持强度的胶凝材料。第一节 石膏传统、时尚一、 生产天然二水石膏焙烧（炒石膏）、磨细即可。雪花石膏Ca(SO)42H2OCa(SO)40.5H2O温度170：- Ca(SO)40.5H2O（-半水石膏；建筑石膏）温度124、1.3a
9、tm蒸汽下：- Ca(SO)40.5H2O（-半水石膏；高强石膏）1525Mpa左右；温度800：生成Ca(SO)4无水石膏、硬石膏。二、水化反应Ca(SO)40.5H2O+H2OCa(SO)42H2O重新生成二水石膏特点：凝结速度快：530min硬化原因： Ca(SO)40.5H2O溶解度大，生成的 Ca(SO)42H2O溶解度小，结晶析出导致反应快速、完成。名词解释：石膏、水泥、混凝土初凝（时间）：浆体从加水拌合开始，至浆体初步失去流动性所经历的时间；终凝（时间）：浆体从加水拌合开始，至浆体完全失去流动性所经历的时间。三、石膏特点（/石灰）1.凝结硬化速度快（/慢）；2.硬化后体积略膨胀，
10、不开裂（/收缩大）；3.防火性好（/保水性好）；4.耐水性差（/相同）。5.孔隙率高：吸湿性好；吸声性可化学石膏、脱硫石膏用于建筑，符合可持续发展战略。第二节 石灰传统、价廉一、 生产石灰石CaCO3CaCO3 CaO+CO2温度：9001100CaO：生石灰过火石灰：焙烧温度过高所制得的石灰；欠火石灰：焙烧温度过低所制得的石灰。二、 石灰的消化（熟化）CaO+H2OCa(OH)2+QCa(OH)2：熟石灰、石灰膏（乳）、石灰浆体。1.体积膨胀过程2.放热反应3. Ca(OH)2保水性好！熟化反应（消化反应）过火石灰与水反应速度极慢，使用时在空气中吸收水分，逐渐水化反应生成Ca(OH)2。体积
11、膨胀导致石灰表面爆裂。名词：石灰爆裂反应一般硬化1年以上出现。为防止过火石灰危害，采用陈伏工艺解决陈伏：为防止过火石灰危害，石灰使用前在水中浸泡一段时间使之充分水化。此工艺称为；此段时间称为陈伏期。重点！三、 石灰的硬化分为两步：1. 干燥硬化：Ca(OH)2结晶析出；2. 碳化硬化Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3表面结硬石灰硬化速度极慢，一般23月完成。四、 石灰特点1. 凝结硬化速度慢；2. 硬化后体积收缩大、开裂严重；3. 保水性好；（水泥砂浆加入石灰即利用此特性）4. 耐水性差。用途：砌墙砂浆、三合土、加气混凝土砌块；必须加入：砂（石灰砂浆）；纸筋（纸筋灰）；麻纤维第三节 水玻
12、璃硅酸钠：Na2OnSiO2钠水玻璃硅酸钾、硅酸锂（质优、少用）n：水玻璃模数，重要！n大，水玻璃溶液粘度大，粘结力强，耐酸性、耐热性好、强度高；不易溶解，施工略困难。 水玻璃密度（浓度）大，粘结力强，耐酸性、耐热性好、强度高；施工略困难。 水玻璃在空气中生成SiO2SiO2紧密聚集，形成无机网络。具有强度、耐酸、耐高温；不耐碱。水玻璃硬化缓慢，加入氟硅酸钠可以加速硬化。促硬剂。水玻璃特点：耐酸: 耐酸混凝土（有施工规范）耐高温: 1000。耐高温混凝土。砌筑窑炉。亦可作为无机涂料。墙面，价廉，性能一般。耐水性差。地坪：液体硬化剂： 硅酸锂为主。不耐碱；硅酸锂耐水性好。第四节 菱苦土MgCO3
13、 MgO+CO2烧成温度：600比较：CaCO3MgO与水反应更慢，采用MgCl2 溶液拌合，凝结快。亦称为氯氧镁水泥。菱苦土特点：强度高；但是耐水性差，受潮后，体积扭曲、变形。使用受限。可使用憎水剂、聚合物乳液改性。改性产品使用时宜进行实验。很少用。第三章 水泥最基本建筑材料之一。水泥三大系列：硅酸盐水泥（为主，数以亿吨级）；硫铝酸盐水泥；高铝水泥（铝酸盐水泥、矾土水泥）。铁酸盐水泥 硅酸盐水泥分类：6种硅酸盐水泥：P、P；普通硅酸盐水泥：PO；矿渣硅酸盐水泥：PS；火山灰硅酸盐水泥：PP；粉煤灰硅酸盐水泥：PF；复合硅酸盐水泥：PC；水门汀 硅酸盐水泥=波特兰水泥Portland ceme
14、ntSlag 矿渣Fly ash粉煤灰第一节 硅酸盐水泥1. 水泥原料、生产与定义：生产：2磨1烧；回转窑；立窑（淘汰） 粘土、石灰石、铁矿粉三者按比例混合、球磨（生料）焙烧（1450）熟料、加入石膏球磨（得到纯硅酸盐水泥）硅酸盐水泥定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏及05%的混合材共同磨细所制得的产品。其他水泥定义：以硅酸盐水泥熟料、适量石膏及特定品种与掺量的混合材共同磨细所制得的产品。熟料+石膏+X%磨细X水泥X:混合材名称特定品种与掺量：普通硅酸盐水泥：620%混合材矿渣水泥：水淬高炉矿渣:2070%火山灰水泥：火山灰2050%；粉煤灰水泥：粉煤灰2040%；复合水泥：2050%混合材2.水泥熟料的矿物组成与水化特性（必考 ）水泥化学矿物简写：C：CaO; S：SiO2；H：H2O；A：Al2O3；F：Fe2O3；S：SO3;C
