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1、第一章 土木工程材料讲义单位：陇东学院土木工程系班级：09专升本、07土木本教师：李 平 土木工程材料概述计划学时：1学时一、 建筑材料的定义和分类1. 定义：建筑材料是指各类建筑工程中应用的各种材料及其制品。它是一切工程建设的物质基础。2. 分类：v 按使用性能：建筑材料可分为 1) 结构承重材料； 2）墙体维护材料； 3）建筑功能材料v 按成分划分：无机材料（金属材料、非金属材料） 有机材料（植物材料、沥青材料、高分子材料） 复合材料（非金属+非金属、非金属+有机材料、 非金属+金属材料、金属材料+有机材料）二、 建筑材料在建筑工程中的地位1、建筑材料是各项基本建设的重要物质基础。 。2、
2、建材品种、质量及规格，直接影响工程的坚固、耐久、合用、美观和经济性，并在一定限度上影响工程结构形式与施工方法。3、建筑工程许多技术问题的突破，往往依赖于建材问题的解决。4、新材料的出现，又将促进结构设计及施工技术的革新。三、建筑材料的发展趋势 1、在原材料上，运用再生资源、工农业废渣、废料，保护土地资源。2、在工艺上，引进新技术，改造淘汰旧设备，减少原材料与能耗，减少环境污染，维护社会可连续发展。3、在性能上，力求产品轻质、高强、耐久、美观，并高性能化和多功能化。4、在形式上，发展预制装配技术，提高构件尺寸和单元化水平。5、在研究方向上，研究和开发化学建材和复合材料，促进新型建材的发展。 第一
3、章 建筑材料的基本性质教学重点和难点：1.材料的各项基本力学性质、物理性质、热工性质、耐久性等材料性质的意义。2.各材料性质之间的互相关系及其在工程实际中的运用。计划学时：3学时1-1 材料的物理性质一、密度与表观密度 密度； 表观密度材料在绝对密实状态下的体积，是指不涉及孔隙体积在内的固体所占有的实体积。材料在自然状态下的体积，或称表观体积，是指涉及内部孔隙的体积。测得含孔材料的时，一般用磨细的方法来求得。表观密度，一般是指材料在气干状态下的，在烘干状态下的，称为干表观密度。二、密实度与孔隙率 密实度是指材料体积内被固体物质所填充的限度；孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占的比例。和从两个不同
4、侧面来反映材料的密实限度，两者关系为。和通常用百分数表达。3、堆积密度、填充率和空隙率堆积密度是指粉状、粒状和纤维材料在堆积状态下（涉及了颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙），单位体积所具有的质量：的大小，不仅取决于材料的，并且还与材料的疏密度有关，还受材料含水限度的影响。填充率是指散粒材料在堆积体积中，被颗粒填充的限度。空隙率是颗粒之间的空隙所占堆积体积的比例。即；和从两个侧面反映材料颗粒互相填充的疏密限度。1-2 材料的力学性质 一、变形性质 弹性变形：外力除去后可完全消失的变形。 塑性变形：外力除去后不能消失的变形。 脆性材料：材料在破坏前有明显的塑性变形者。 塑性材料：材料在破坏前无明显的
5、塑性变形者。 弹性模量： 徐变与松弛：在长期不变外力作用下，变形逐渐增大的现象叫徐变；在长期荷载作用下，如总变形不变，而引起应力逐渐减少的现象，成为应力松弛。二、材料的强度 理论强度：按材料结构质点引力计算的强度，一般都很高。 实际强度：按材料在荷载下实际具有的强度。一般远远低于理论强度，因素是材料内部都存在很多缺陷。 通常意义上的强度是指材料的实际强度，常用强度有：压、拉、弯、剪强度。三、其他性质脆性：外力下，直到断裂前都不出现明显塑性变形性质。韧性：在冲击、振动荷载下，材料能承受很大变形而不致破坏的性质。疲劳极限：交替荷载作用下，应力也随时间作交替变化，这种应力超过某一限度而长期反复会导致
6、材料的破坏，这个限度叫做疲劳极限。硬度：受外界物质的摩擦作用而减小质量和体积的现象。磨损：同时受摩擦和冲击两种作用，而减小质量和体积的现1-3 材料与水有关的性质1、亲水性与憎水性材料不久将水吸入内部或使水在材料表面散开来，这种与水的亲和性称为亲水性。材料不吸水或使水呈珠状存在于材料表面，这种不易被润湿的性质成为憎水性。2、吸水性与吸湿性材料在水中能吸取水分的性质称为吸水性，用吸水率表达；质量吸水率表达式 体积吸水率表达式材料在空气中,能自发地吸取空气中的水分的性质称为吸湿性,用含水率表达材料在气干状态下的含水率,称为平衡含水率,在饱和面干状态状下的含水率即为吸水率。3、耐水性是指材料长期处在
7、水的作用下不破坏，其强度也不严重减少的性质，用软化系数表达：一般认为，的材料是耐水性的，规定长期受水浸泡或潮湿环境中的重要建筑物，次要建筑物。4、抗渗性与抗冻性抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质，表达方法有二：一是渗透系数k；二是抗渗标号。抗渗性重要与材料的孔隙率和孔隙特性有关。抗冻性是指材料在水饱和状态下，抵抗多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重减少的性质。表达方法也有二：一是抗冻标号。二是冻融15次失重率是否满足规定。测试抗冻标号有慢冻、快冻两种方法。材料受冻条件：温度、湿度、孔隙。材料孔隙越大，水饱和限度越高，降温愈快，温度愈低，愈容易冻坏。三、 材料的热工性能材料传导热量的性能称为导
8、热性。其大小用导热系数表达：比热表达1g材料温度升高（或减少）1K时所吸取（或放出）的热量。比热与材料质量之积称为材料的热容量。它表达整个材料温度升高1K所吸取或减少1K所放出的热量。热容量大的材料便于调节室温，缓和室内温度波动。四、材料的耐久性是指材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素而不破坏，且能保持原有性质的性能,它是一个综合指标。提高耐久性措施：一是提高材料自身的密实性；二是在材料表面覆盖。五、 材料的其他性质1、装饰性能选用装饰材料要考虑颜色、光泽、透明度、表面组织、形状尺寸、成本造价以及多功能性。2、防火性能按燃烧性能可将材料分为燃烧材料、难燃材料和非燃烧材料。3、放射性材料中放
9、射性元素放出的射线，会对人的健康产生影响，这种性能称为材料的放射性。第二章 气硬性胶凝材料教学重点和难点：1.如何防止过火石灰、欠火石灰的生成。2.石灰的硬化机理、性质、使用要点计划学时：2学时 基本概念：胶凝材料是指通过自身的物理化学作用后，可以由浆体变成固体的物质。使用的目的重要是胶结散粒材料和块体材料。 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化。 水硬性胶凝材料：不仅在空气中，并且在水中也能硬化。 2-1 石 灰 （1）生产： 注意欠火石灰与过火石灰形成及危害。（2）熟化： 注意“陈伏”作用。根据“有效钙+镁”含量，生石灰及消石灰粉分为钙质和镁质两种石灰，每种石灰又分为一、二、三3个等级。（3）
10、硬化注意：硬化是由碳化和结晶析水两个过程完毕的。并且两个过程都是在空气中进行的。（4）应用石灰膏配制砌筑和抹面砂浆，石灰乳作粉刷材料，石灰粉配制三合土做基础垫层。 2-2 建筑石膏 （1）生产注意：加热温度不易高于。（2）硬化建筑石膏按强度、细度、凝结时间分为优等、一等、合格三个等级。（3）应用石膏应用于室内装饰、抹灰、粉刷，还常用来制造石膏板和石膏制品。石膏板是很好的一种装饰、绝热、吸声材料。2、 水玻璃（1）水玻璃，又名泡化碱，重要成分。（2）影响水玻璃粘性和强度的重要因素一是硅酸盐模数，二是密度。愈大，粘性愈大；密度愈大，粘性愈好。（3）水玻璃应用：1、加固土壤，提高地基承载能力；2、涂
11、刷材料表面，提高建筑物抗风化能力；3、配制防水剂，用于赌漏；4、配制水玻璃矿渣砂浆，修补砖墙裂缝；5、配制专门用途的砂浆和砼。第三章 水 泥教学重点和难点：1.常用水泥的特性（重要是体积安定性），性能的影响因素。2.常用水泥的的选用及其技术规定。3.硅酸盐水泥强度发展的规律和重要影响因素。4.活性混合材料和非活性混合材料的概念及其在水泥中的作用如何。5.高铝水泥、膨胀水泥的重要应用。计划学时：2学时3-1 常用水泥1、基本概念水泥呈粉末状，是一种水硬性胶凝材料，可以制造各种砼结构与构件，用来做灌浆材料，以加固地基与基础。2、硅酸盐水泥（1）定义代号。P又分两种，不掺混合材的称P.I，掺混合材称
12、。(2)原料与生产(3)矿物成分及作用矿物成分水化速度快慢最快快28d水化热多少最多中强度高早低、后高低低(4)凝结硬化过程：水泥石结构：未水化的水泥颗粒+水泥凝胶+毛细孔（含水）影响因素：矿物成分、细度、用水量、养护温度、湿度、时间。(5)重要技术性质密度： 松堆密度：。 细度 标准稠度及用水量： 凝结时间： 。规定：。 体积安定性：规定检查必须合格。 水化热：对大体积砼有规定。 强度与强度等级：强度是选用水泥的重要技术指标。(6)水泥石的侵蚀与防止因素：外因，水中的侵蚀性介质；内因，水泥石中的水化铝酸钙和氢氧化钙。类型：溶出型，硫酸盐、镁盐、碳酸盐、酸性，强碱防止：提高水泥密实度、选择合适
13、的水泥品种 3-2 其他水泥1、掺混合材料的硅酸盐水泥定义：凡在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为混合材水泥。意义：节约水泥熟料，提高产量，减少成本，调节标号，改善性能；还可运用工业废料，节约粘土和岩石资源。混合材料品种：非活性材料：填充作用；活性材料：填充和补强作用常用活性混合材有矿渣、火山灰、粉煤灰。（1）普通硅酸盐水泥代号，生产特点：在硅酸盐水泥熟料中加入的混合材。技术规定：终凝时间小于。（2）矿渣水泥 代号，混合料掺量。（3）火山灰水泥 代号，混合料掺量。（4）粉煤灰水泥 代号，混合料掺量。技术规定：终凝小于。插入一个“复合水泥”。2、
14、特性水泥和专用水泥（1）特性水泥快硬水泥、双快水泥：合用于抢修、军工、堵漏及冬季施工。抗硫酸盐水泥合用于有硫盐侵蚀的工程。白色及彩色水泥合用于装饰及装修工程。膨胀水泥和自应力水泥膨胀水泥用于补偿收缩砼、防渗层、构件接缝、加固、修补等。自应力水泥用于制造钢筋砼压力管及配件。低热水泥合用于大体积砼工程。高铝水泥合用于抢修工程、冬季施工、耐腐蚀工程、耐热砼。特别要注意：高铝水泥不能高温养护。不能与硅酸盐类水泥混用。（2）专用水泥大坝水泥中热水泥：用于大坝溢流面。低热矿渣水泥：用于大体积砼内部。道路水泥用于机场跑道、道路路面等工程。砌筑水泥合用于工民建砌筑砂浆。3、水泥的应用（1）水泥品种选择考虑：（1）环境条件。（2）工程特点。（3）砼部位。（2）水泥强度等级选择原则：高标号水泥用于配制高强砼，低标号水泥用于配制低标号砼或砌筑砂浆。一般：时，砼工作性较好，也比较经济。（3）
