材料的基本物理性质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）C烘干至恒重，温度20C）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 P表示，按下式计算：t式中：P 真实密度，g/cm3或kg/m3；t材料的质量，g 或 kg；Vs材料的绝对密实体积，cm3或因固mm=mp，=，vs测定方法：李氏比重瓶法将石料磨细至全部过的筛孔，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Pd表示，按下式计算：式中：P d岩石的毛体积密度，g/cm3或kg/m3；材料

2、的质量，g或kg；Vi、Vn岩石开口孔隙和闭口孔隙的体积,cm或m（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：n = - 100 = 1-虫 100VP,式中：V一岩石的总体积，cm 或 m； 33V岩石的孔隙体积，cm3或m3;0P岩石的毛体积密d度，g/cm或履/叫Pt 真实密度，g/Cm3或kg何。2、吸水性岩石的吸水性是岩石在规定的条件下吸水的能力。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

3、规 程规定，采用吸水率和饱水率两项指标来表征岩石的吸水 性O（1）吸水率岩石吸水率是指在室内常温（20 2C）和大气压条件下，岩石试件最大的 吸水质量占烘干（105 5C干燥至恒重）岩石试件质量的百分率。吸水率w a的计算公式为:mh-mQ叱=里100%m式中： h材料吸水至恒重时的质量（g）;mg（2） 饱和吸水率材料在干燥状态下的质量（g）o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wsa的计算公式为：mh meWsa = 100%式中：L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（JTG E41 2005）:采用真

4、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，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（JTG E41-

5、 2005）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。fl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（20 5C）,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-15C）的冰箱中冻结4h，最后在常温条件下 融解，如此为一冻融

6、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m v m /L =乙 1OO%式中：ms-试验前烘干试件的质量（g）mf试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T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

7、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 5C的烘箱中烘烤4h，至此完成第1 个循环。待试样冷却至2025C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。1.1质量损失率：Q =冬 100叫式中：Q冻 冻融后的质量损失率(%)m1 试验前

8、烘干试件的质量(g)m2 试验后烘干试件的质量(g)(二)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；试件受力面积,mm2。2、磨耗性指石料抵抗撞击、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:材料的磨耗率，（g/cm2）；m材料磨损前的质量，（g）；1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。（三）化学性质按SiO2含量，

9、将石料划分为：酸性岩 SiO 65%2中性岩52% W SiO2W 65%碱性岩SiO 52%2三、常用建筑石材1、砌筑用石材:料石一毛料石、粗料石、半细料石、细料石料石的宽度和厚度均不宜小于20cm,长度不宜大于厚度的4倍，形状应大致呈六面体。毛石一乱毛石、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 cm，质量约为20-30kg,强度不宜小于10MPa，软化 系数不宜小于。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

10、于的颗粒状石料）；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1种性能应用9天然大理石板材耐化学腐蚀和抗风化性能z较差主要应用于室、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

11、人造石材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，将块状或粉状材料如：石灰、石膏、水玻胶结起来，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类：气硬I性胶凝材如沥青、 一聚合物等。小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

12、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 残留有未烧透的的内核，这种石灰称为“欠火石灰”。过火石灰：由于烧制的温度过高或时间过长，使得 石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰 黑色，这种石灰称为“过火石灰”。过火石灰表面常被粘土 杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，结构致密，颜色较深，熟化 很慢。二生石灰的熟化CaO + HOTCa (0仇+熟化速度快，熟化后体积增大1倍, 放热量大。熟化方法：根据熟化时加水量的不同，石灰

13、 的方式分为两种：1、化灰 2、淋灰。化灰熟化为石灰膏I 熟化为石灰高：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰乳经筛网费 灰坑石灰膏要在水中放置两周以上，以消除过火的危害，此过程即为“陈伏”。2.熟化为熟石灰粉：将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。不同品质的石灰熟化速度不同。对放 热量大，熟化速度快的石灰要保证充足的水量，并不断搅拌，以保证热量尽快散发；对 熟化慢的石灰，加水应少而慢，保持较高的温度，促使熟化尽快完成。在操作过程中要 注意安全和劳动保护。胶凝材料的分气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，而水硬性胶凝材料既能在空气中凝结硬化，

14、又 能在水中凝结硬化。原料：石灰岩，主要成分Caco ,其次为Mgco33生产工艺：煅烧CaCO3 900CCao+CO2 TMgCO37ooC温度过高时因煅烧温度过高或者时间过长，空隙率减小, 表现密度增大，结构致密，表面常被熔触的黏土 杂志形成的玻璃物质包裹，因此过火石灰的熟化 十分缓慢，导致已硬化的砂浆产生鼓泡，崩裂等三.石灰的硬化1.结晶过程2.碳化过程Ca(oH) 2 + nH2O + CO2TCaCO3 + (n +这两个过程都需要在空气中才能进行，所以石灰是气硬性胶凝材料。结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只 限于表面，结晶过程主要在内部发生。原因： 空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表 面的石灰浆一旦硬化就形成，外壳阻止了 CO2的渗入，同时又使内部 的水分无法析出，影响硬化过程的进行。四.石灰的技术要求L有效成分含量未消化残渣含量生石灰的技术要求：欠火程度I一 产浆量有效成分含量游离水含量熟石灰粉的技术要求