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1、一 、绪言1、我国常用土木工程材料标准分类 （1）国家标准: 强制性标准(GB)和推荐性标准(GB/T)。 （2）行业标准: 如建工行业标准(JG) 、冶金行业标准(YB)等。 （3）地方标准：代号DB和企业标准：代号QB （4）国际标准其中GB标准为强制性国家标准，任何技术（产品）不得低于此标准，国家标准即最低的等级标准。2、材料的基本状态参数（三个密度出计算，注意好好理解）1. 1）密度 1.定义：材料的密度是材料在绝对密实状态下单位体积的（不包括开口和闭口孔隙体积）的质量。 2.公式：式中： 材料的密度，； 材料在干燥状态下的质量，； 材料在绝对密实状态下的体积，。 2）表观密度 1.定
2、义：材料在自然状态下单位体积（自然状态下的体积绝对密实体积孔隙体积）的质量，称为表观密度。一般测定表观密度时，以干燥状态为准。2.公式： 式中：0材料的表观密度，kg； 材料的质量，kg 0材料自然状态下的体积，。3）堆积密度1.定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积质量。2.公式 式中：0散粒材料的堆积密度，kg； 散粒材料的质量，kg 0散粒材料自然状态下的堆积体积（堆积体积密实体积孔隙体积空隙体积），。 注意：1.对于相同材料，相同条件下：密度表观密度堆积密度2.多数情况下材料的密度是不变的，表观密度和堆积密度是可变的。 2.材料的孔隙和空隙1）材料的孔隙 孔隙对材料的影响：（1）孔隙的
3、多少（孔隙率）（2）孔隙的特征 1孔隙率定义：孔隙率是指材料内部孔隙体积(开口孔隙和闭口孔隙)占材料总体积的百分率。公式： 2密实度定义：材料内部固体物质的实体占材料总体积的百分率。公式：孔隙的特征1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔、细孔和大孔三种2） 按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为孤立孔、连通孔。3） 按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为开口孔（Vk）、封闭孔（VB）。（2）材料的空隙 1空隙率定义：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。公式：2填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。公式： 3、材料的力学性质1（1）强度 定义：材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力
4、。 分类：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度影响材料强度的因素：1）孔隙率增加，强度降低2）含水率增加，强度降低3）温度升高，强度降低4）试件尺寸大，所测强度降低5）加荷速度慢，所测强度降低（2）比强度（衡量材料是否轻质、高强的指标） 定义：材料强度与材料的表观密度之比衡量材料是否轻质、高强。2弹性：材料在外力作用下产生变形，外力除去后能完全恢复原来形状的性质。这种可恢复的变形称为弹性变形。 3塑性：若除去外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质。这种不可恢复的变形称为塑性变形。4脆性：材料在外力作用下，不发生明显的变形而突然破坏的一种性能。5韧性：材料在外力作用下，能吸收大
5、量的能量并能承受较大变形而不至于破坏的性能。l 对于韧性材料，极限强度高于破坏（断裂）强度。l 对于脆性材料，极限强度与破坏强度是一致的。 6硬度:是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。反映了材料的耐磨性和加工的难易程度。 测量方法：压入法，刻划法4、 材料与水有关的性质1湿润边角：在材料、水和空气的三向交叉点处沿水滴表面做切线，此切线与材料和水接触面的夹角，称为湿润边角。当90时，表现为亲水性；90时，表现为憎水性。创新思维？1、为什么房屋一楼潮湿？2、如何解决？1.因为地下水沿材料毛细管上升，然后在空气中挥发。2.解决问题的原理与办法：阻塞毛细通道。技术措施，对材料中的毛细管壁进行憎水处理
6、。2吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质 。表示方法：含水率含水率：材料所含水的质量与干燥状态下质量之比注意：材料开口微孔越多，吸湿性越强3吸水性 定义：材料在水中吸水的性质。表示方法：吸水率注意：材料开口孔越多，吸水量越大，但并不代表吸水率越高，当材料开口细微连通孔较多时，吸水量大，且吸水率高。4耐水性 定义：材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。表示方法：软化系数 软化系数KR =材料吸水饱和后的抗压强度/材料干燥时的抗压强度5抗渗性 定义：指材料抵抗压力水渗透的性质。 表示方法：渗透系数或抗渗等级 注意：材料的抗渗性与孔隙率和孔隙特征有关，开口的连通大孔越多，抗渗性
7、越差，闭口孔隙率大的材料抗渗性仍可良好。6抗冻性 定义：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破环，强度不明显降低的性质。7. 材料与水有关的性质主要和哪些因素有关？（了解，可能会判断）1）材料中所吸水分是通过开口孔隙吸入的，故开口孔隙率愈大，则材料的吸水量愈多。材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。2）材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。3）材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关，开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。4
8、）材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。5）从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁，则材料受冻破坏愈严重。材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，逐渐向内部深入发展。 8材料的耐久性定义：指用于构筑物的材料在环境的各种因素影响下，能长持其性能的性质。二、气硬性胶凝材料1、 1.胶凝材料：工程上用来将松散材料（如砂或石子）粘结为一个整体并具有一定的强度的材料。胶凝材料按其化学组成：1.有机胶凝材料：沥青、树脂等。2.无机胶凝材料： 按其硬化条件：1）气硬性胶凝材料：石膏、石灰等2）水硬性胶凝材料：各种水泥
9、等。注意：1）气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；一般其耐水性较差。（如石灰，石膏）关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！ 2）水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。（如水泥）关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！ 2 石灰的生产工艺（1）原料：富含碳酸钙的岩石（如石灰石、白云石、白垩等）。（2）原理：高温煅烧（3）制备工艺： 岩石 破碎 煅烧 粉磨(消解) 煅烧时：煅烧温度较低，时间较短时欠火石灰煅烧温度较高，时间较长时过火石灰煅烧成的块状生石灰经不同加工，得到三种产品：生石灰粉、消石灰粉、石灰膏（4）在生产过程中，根
10、据原材料的性质，严格控制煅烧温度： 欠火石灰温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心 欠火石产浆量低，石灰利用率低过火石灰温度过高/时间过长/石灰石将生成块体致密的颜色较深的过火石灰 影响工程质量注意：过火石灰有什么危害？应如何消除？（陈伏半个月以上） 答：过火石灰密度较大，且颗粒表面有玻璃釉状物包裹，水化消解很慢，在正常石灰水化硬化后再吸湿水化，产生体积膨胀，影响体积稳定性。可采用延长石灰的熟化和陈伏期，或过滤掉。3石灰的特性 （1）可塑性和保水性好 （2）生石灰水化时水化热大，体积增大 （3）硬化缓慢 （4）硬化时体积收缩大（可加麻刀、纸筋） （5）硬化后强度低 （6）耐水性差（不
11、适宜在潮湿环境中使用）4石灰的熟化（消化）定义：生石灰加水迅速水化成熟石灰（主要成分Ca（OH）2）的过程，称为石灰的熟化。 反应方程式如下： CaO+H2OCa(OH)2+64.9103J熟化过程特点：速度快、体积膨胀、放热。石灰的熟化反应是放热反应，温度，体积增大1.5-2.0倍，煅烧良好，氧化钙含量高的石灰熟化快，放热，体积。生石灰常含过火石灰，水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害，需将石灰至于消化池中23周，即陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2与CO2发生碳化反应。5石灰应用1）制作石
12、灰乳涂料2）配制砂浆3）拌制石灰土和石灰三合土 4）生产硅酸盐制品6建筑石膏：型半水石膏思考：1.石膏硬化体的表观密度小，孔隙率大，为什么？答：半水石膏需加水60-80，才能使浆体达到成型所需可塑性；而半水石膏全部水化成二水石膏只需18.6的水量；即，有40-60多的水不能参与反应，硬化后多余水分的挥发留下大量孔隙。2为什么石膏制品的防火性好?答：石膏制品的孔隙率大，隔热性较好；二水石膏晶体含有两个结晶水分子，在受热后，二水石膏晶体脱去水分子，并蒸发吸收和带走热量；制品表面形成汽幕。三、水泥1水泥常用分类（6个）：硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。2 水泥制造工
13、艺：（两磨一烧）1）原料经粉磨混合后得到水泥生料2）生料经窑内煅烧得到水泥熟料3） 水泥熟料石膏(或再混合材）一起经粉磨混合后得到水泥3 水泥组成：硅酸盐水泥是由下列物质混合组成1）硅酸盐水泥熟料2）石膏(CaSO42H2O) 3）混合材(活性和非活性混合材料，如矿渣或石灰石粉末)其中各物质的作用a) 熟料：主要胶凝物质，能水化硬化；b) 石膏：调节水泥的凝结时间；c) 混合材：调节水泥的性质（降低水化热等）。4 硅酸盐水泥熟料四种矿物组成：1）硅酸三钙2）硅酸二钙3）铝酸三钙4）铁铝酸四钙5 常用水泥的特性硅酸盐水泥1） 水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高；铝酸钙C3A的水化行为在水泥水
14、化早期特别重要，纯C3A与水反应迅速，生产水化铝酸钙： C3A + 18H2O C2AH8 + C4AH13 C3AH6 (不稳定的中间产物) (稳定产物) 这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免l 避免闪凝的有效途径加入石膏CaSO42H2Ol 石膏缓凝机理： 在水泥颗粒表面析出钙矾石晶体构成阻碍层，延缓了水泥颗粒的水化，避免闪凝或假凝。 2）水化热大，放热周期长：不适宜在大体积工程中应用；3）耐腐蚀性差：外部存在侵蚀介质，内部存在易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，加上水泥石本身的不密实，不适宜用于有腐蚀性介质的环境；4）抗冻性好，干缩小；(同样强度下水灰比小)5）耐热性差(水化产物高温下发生分解脱水)注意：P22页上方常用水泥特性6.影响常用水泥性能的主要因素：1）水泥组成成分的影响 水泥的C3A和C3S含量越高，凝结硬化速度
