材料工地進程第五章

1、.材料在水中吸水飽和后，吸入水的體積與孔隙體積之比稱為飽和系數(shù)。材料含水后，不但可使材料的質(zhì)量增加，而且會使強度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時還會發(fā)生明顯的體積膨脹?？梢姴牧现泻畬Σ牧系男阅芡遣焕?。 （3）吸濕性定義：材料在空氣中，吸收空氣中水分的性質(zhì)，稱為吸濕性。其大小用含水率表示。 影響吸濕性的因素影響吸濕性的因素：材料的孔隙率；材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；孔隙構造特征，如孔徑大小、開口與否等；周圍空氣的溫度和濕度 。（4）材料的耐水性定義：材料抵抗水破壞作用的能力稱為材料的耐水性。 其衡量指標為：式中 K材料的軟化系數(shù)； fb材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，MPa

2、； fg材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，Mpa。材料的軟化系數(shù)波動在0-1之間，軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后強度降低得越多，耐水性越差。材料軟化系數(shù)的要求工程對材料軟化系數(shù)的要求對經(jīng)常處于水中或受潮嚴重的重要結(jié)構物（如地下構筑物、基礎、水工結(jié)構）的材料，其軟0.85； 受潮較輕的或次要結(jié)構物的材料，其K軟0.75； K軟0.80的材料，一般稱為耐水的材料。衡量指標：(5)材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。抗?jié)B等級S抗?jié)B等級對于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級(S)表示： S=10H1 H試件開始滲水時的水壓力（MPa） 影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、

3、人防建筑、地下室）、水工結(jié)構、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性。 （6）材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強度也不顯著降低的性質(zhì)。衡量指標：抗凍性指標用抗凍等級Fn表示，表示經(jīng)過n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過5%，強度損失不超過25%。凍融破壞的原因 材料有孔且孔隙含水； 水冰，體積膨脹9，結(jié)冰壓力高達100MPa， 結(jié)冰壓力超過材料的抗拉強度時，材料開裂； 裂縫的增加也進一步增加了材料的飽水程度， 飽水程度的增加進一步加劇了凍融破壞； 反復多次加劇破壞，最終材料崩潰；嚴寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺、大橋等均需考慮凍融破壞。（1）強度和變形材

4、料的強度根據(jù)所受外力作用形式不同分為: 抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等?！氨葟姸取?比強度是評價材料是否輕質(zhì)高強的指標。比強度=強度/體積密度其數(shù)值大者，表明材料輕質(zhì)高強。 （2）硬度和耐磨性（3）脆性和韌性5.1.3.4 材料的基本力學性質(zhì) （1）耐久性材料的耐久性是指用于建筑工程的材料，在環(huán)境的多種因素作用下，經(jīng)久不變質(zhì)、不破壞，長久地保持其使用性能的性質(zhì)。材料在建筑物使用過程中，除其內(nèi)在原因使其組成、構造發(fā)生變化以外，還要長期受到使用條件及各種自然因素的作用。 材料的耐久性是一項綜合性質(zhì)，各種材料耐久性的具體內(nèi)容，因其組成和結(jié)構不同而異。 5.1.3.5 材料的耐久性和裝飾性影響材料耐久

5、性的因素物理作用: 干濕變化、溫度變化、凍融循環(huán)等化學作用: 酸堿鹽溶液、有害氣體生物作用: 昆蟲蛀蝕、菌類腐朽等耐久性是一種綜合性質(zhì)，因材料及其所處環(huán)境而異Examples:石材、磚、混凝土 抗風化性、抗凍性、抗蝕性鋼材等金屬材料 抗化學腐蝕性木材 抗生物腐蝕性瀝青、高分子材料 耐老化性提高材料耐久性的措施提高材料本身對外界作用的抵抗能力:選擇適當?shù)慕M成材料提高密實度，改善孔結(jié)構其它材料保護主體材料:如金屬表面加設鍍層，墻體內(nèi)外刷涂料設法減輕環(huán)境條件對材料的破壞作用:材料處理或采取必要的構造措施（2）裝飾性建筑是技術與藝術相結(jié)合的產(chǎn)物，而建筑藝術的發(fā)揮，除建筑設計外，在很大程度上取決于建筑材

6、料的裝飾性。材料的裝飾性通常通過材料的色彩、透明性、光澤、表面質(zhì)感和形狀尺寸等裝飾功能達到美化建筑物的目的。材料的安全性材料的安全性：材料在生產(chǎn)和使用過程中是否對人類或環(huán)境造成危害的性能災害安全性 防火性、抗震性、抗爆性衛(wèi)生安全性 放射性、致癌性環(huán)境安全性 可再生性、污染性、環(huán)境友好性 5.2 砌筑材料粘土磚是由粘土制成磚坯，經(jīng)過干燥，然后入窯燒至9001000而成。粘土磚的標準尺寸:240mm115mm53mm。粘土磚的主要強度指標:是它的抗壓強度。粘土磚的強度等級:MU30、MU25、MU20、MU15和MU10。(MU表示砌體中的塊體，后面的數(shù)值表示粘土磚的強度大小，單位為MPa。) 5

7、.2.1 燒結(jié)磚 5.2.1.1 粘土磚(1)蒸壓灰砂磚蒸壓灰砂磚是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱灰砂磚。蒸壓灰砂磚的強度等級: MU25、MU20、MU15和MU10。5.2.1.2 其他磚(2)蒸壓粉煤灰磚蒸壓粉煤灰磚是以粉煤灰、石灰為主要原料，摻加適量石膏和集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而成的實心磚，簡稱粉煤灰磚。蒸壓粉煤灰磚的強度等級: MU25、MU20、MU15和MU10。(3)硅酸鹽砌塊硅酸鹽砌塊是以爐渣為骨料，以粉煤灰、碎石灰、磷石膏等工業(yè)廢料為膠結(jié)料，加水攪拌、振動成型、蒸養(yǎng)而成。 這種砌塊不能用于防潮層以下的部位，一般情況下

8、只作填充物使用。硅酸鹽砌塊的強度等級有MU20、MU15、MU10、MU7.5和MU5。 包括由天然石材中開采所得的毛石及經(jīng)加工制成板狀、塊狀或特定形狀的石材。質(zhì)地較硬，易于琢磨。建筑工程常用天然石材有以下幾種：(1)石灰?guī)r成分: 碳酸鈣或白云石容重: 9602500kg/m3抗壓強度：2201400kg/cm2耐用年限：2040年。應用：建筑物的基礎、墻身、臺階等處； 制造水泥的主要材料。5.2.2 石材(2)砂巖成份: 二氧化硅和石英顆粒。容重: 2202500kg/m3抗壓強度:4801400kg/cm2耐用年限:20180年應用:其品質(zhì)好壞隨粘結(jié)物質(zhì)的種類而異，多用于基礎、墻身、臺階、

9、紀念碑及其他裝飾處。(3)大理石成份: 由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成。容重： 26002700kg/m3抗壓強度：7001200kg/cm2耐用年限：40100年。應用：顏色多樣，紋理美麗、自然，易于雕琢磨光，建筑上主要用于建筑裝飾工程。 (4)花崗巖成份：其主要造巖礦物有石英、長石、云母和少量 暗色礦物，是巖漿巖中分布最廣的一種巖石?？箟簭姸龋?20250MPa表觀密度：26002700kg/m3特征：花崗巖堅硬致密，耐磨性好，耐久性高，使 用年限可達數(shù)十年至數(shù)百年。5.3 氣硬性膠凝材料將建筑上凡是經(jīng)過一系列物理、化學作用，把能夠?qū)⑸畈牧匣驂K狀材料粘結(jié)成整體的材料稱為膠凝材料。按化學成分:有

10、機膠凝材料和無機膠凝材料。有機膠凝材料:瀝青、樹脂、橡膠等。無機膠凝材料按硬化條件分: 氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。 生產(chǎn)原料：石灰石和白堊等以碳酸鈣為主的天然巖石， 在立窯中進行煅燒而成。 其主要成分為：CaO5.3.1 石灰5.3.1.1 石灰的生成（1）石灰的熟化石灰的熟化，又稱消解。是生石灰（CaO）與水 作用生成熟石灰Ca(OH)2的過程。熟化過程中，放出大量的熱，體積迅速增加12.5倍。建筑工程中常用經(jīng)熟化后的熟石灰，如石灰膏等。 5.3.1.2 石灰的熟化和硬化（2）石灰的硬化石灰的硬化包括干燥硬化和碳化硬化。干燥硬化干燥硬化是石灰漿體在干燥過程中，毛細孔隙失水。由于水的表面

11、張力的作用，毛細孔隙中的水面呈彎月面，從而產(chǎn)生毛細管壓力，使得Ca(OH)2顆粒間的接觸緊密，產(chǎn)生一定的強度。碳化硬化碳化硬化是Ca(OH)2與空氣中的CO2化合生成CaCO3晶體稱為碳化。生成的CaCO3具有相當高的強度。 (1)石灰的性質(zhì)保水性、可塑性好 石灰熟化生成的Ca(OH)2顆粒極其細小，比表面積（材料的總表面積與其質(zhì)量的比值）很大，使得Ca(OH)2顆粒表面吸附有一層較厚水膜，即石灰的保水性好。凝結(jié)硬化慢、強度低 石灰的凝結(jié)硬化很慢，且硬化后的強度很低。如石灰砂漿28d抗壓強度只有0.20.5MPa。 5.3.1.3 石灰的性質(zhì)和應用耐水性差潮濕環(huán)境中石灰漿體不會產(chǎn)生凝結(jié)硬化。硬

12、化后的石灰漿體的主要成分為Ca(OH)2和少量的CaCO3。干燥收縮大Ca(OH)2顆粒吸附的大量水分在凝結(jié)硬化過程中不斷蒸發(fā)，并產(chǎn)生很大的毛細管壓力，使石灰漿體產(chǎn)生很大的收縮而開裂，因此石灰除做粉刷墻面外一般不宜單獨使用。(2)石灰的應用抹灰和砌筑：用熟化石灰制成石灰砂漿或 水泥石灰混合砂漿。生產(chǎn)人造石材：利用石灰與石英砂、粉煤灰、 礦渣等為主要原料。三合土: 由熟化后的石灰與粘土拌和成石灰土,再 加砂或石屑、爐渣等形成。廣泛用于建 筑工程的基礎和道路的墊層或基層。制備輕質(zhì)板材:磨細生石灰、纖維狀填料（如玻璃纖維）加水攪拌成型為坯體，然后再通入CO2進行人工碳化（1224h）. 作為非承重的

13、內(nèi)隔墻板以及天花板等。 原料:含CaSO4的天然石膏（又稱生石膏） 或含CaSO4的化工副產(chǎn)品和廢渣等?；瘜W式: CaSO42H2O，也稱二水石膏。石膏的生產(chǎn)過程:主要是破碎、加熱與磨細。 5.3.2 石膏5.3.2.1 石膏的生成石膏是以CaSO4為主要成分的常用氣硬性膠凝材料。 (1)建筑石膏制備:天然CaSO42H2O在石膏炒鍋或沸騰爐內(nèi)燃燒, 溫度在107170范圍時，CaSO42H2O脫水為細小晶體的型CaSO41/2H2O（熟石膏），再經(jīng)磨細制得。(2)模型石膏主要成分:型CaSO41/2H2O，但雜質(zhì)少、色白。應用: 陶瓷的制坯工藝的成型和裝飾浮雕等。 5.3.2.2 石膏的主要

14、品種(3)高強度石膏制備:將CaSO42H2O經(jīng)密閉蒸煉脫水成為半水石膏，又稱型半水石膏，再經(jīng)磨細制得。 特征:與型半水石膏相比，型半水石膏的晶體粗大且密實，達到一定稠度所需的用水量小，只有建筑石膏的一半。因此這種石膏硬化后結(jié)構密實、強度較高，硬化7d時的強度可達1540MPa。應用: 要求較高的抹灰工程、裝飾制品和石膏板。摻入防水劑還可制成高強度防水石膏和無收縮的粘結(jié)劑等。(4)粉刷石膏制備:天然CaSO42H2O或廢石膏經(jīng)適當加工工藝所得到的粉狀生成物。應用:當配適量的緩凝劑、保水劑等化學外加劑后制成抹灰用膠結(jié)料。(1)建筑石膏的水化建筑石膏(CaSO41/2H2O)加水拌和后，與水發(fā)生水

15、化反應，首先溶解于水，然后發(fā)生反應，生成CaSO42H2O,即建筑石膏的水化。(2)建筑石膏的凝結(jié)和硬化水化繼續(xù)進行后，CaSO42H2O膠體微粒的數(shù)量不斷增多，它比原來的CaSO41/2H2O顆粒細得多，可吸附更多的水分。水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，漿體的稠度逐漸增加，顆粒之間摩擦力和粘結(jié)力逐漸增大，漿體的可塑性減少，形成石膏的凝結(jié)。 5.3.2.3 建筑石膏的水化、凝結(jié)和硬化(1)凝結(jié)硬化時間短(2)凝結(jié)硬化時體積微膨脹(3)孔隙率大、體積密度小(4)保溫性和吸聲性好 (5)強度較低 (6)具有一定的調(diào)濕性 (7)防火性好，但耐火性差 (8)耐水性、抗?jié)B性、抗凍性差5.3.2.4 建筑石膏

16、的性質(zhì)(1)作室內(nèi)抹灰和粉刷材料用。(2)制作石膏板。石膏板具有輕質(zhì)、隔熱保溫、吸聲、防火、尺寸穩(wěn)定及施工方便等性能，在建筑中得到廣泛的應用，是一種很有發(fā)展前途的新型建筑材料。建筑石膏在存儲中應注意防雨、防潮，存儲期一般不宜超過三個月。5.3.2.5 建筑石膏的應用水玻璃（俗稱泡花堿）:是一種水溶性硅酸鹽，其化學式為R2OnSiO2。水玻璃的模數(shù):n為SiO2與R2O摩爾數(shù)的比值。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉Na2OnSiO2的水溶液和硅酸鉀K2OnSiO2的水溶液，顏色呈青灰色或淡黃色。 5.3.3 水玻璃5.3.3.1 水玻璃的化學成分和生成水玻璃是一種氣硬性膠凝材料，常用來配制水玻璃砂漿及

17、水玻璃混凝土等。 生產(chǎn)水玻璃常采用碳酸鹽法:將石英砂和碳酸鈉磨細拌勻，在13001400溫度下熔化生成固體水玻璃，然后在水中加熱溶解而成液體水玻璃。有時也可用碳酸鉀代替碳酸鈉，制成碳酸鉀水玻璃。水玻璃是氣硬性膠凝材料，在空氣中它能與CO2反應，生成無定形的SiO2凝膠（又稱硅酸凝膠），凝膠脫水轉(zhuǎn)變成SiO2而硬化（又稱自然硬化）。 因空氣中的二氧化碳含量很少，自然凝結(jié)硬化緩慢，因此，水玻璃在使用過程中常加入促硬劑，加快其凝結(jié)硬化速度。常用的促硬劑有氟硅酸鈉（Na2SiF6）等。5.3.3.2 水玻璃的凝結(jié)硬化(1)粘結(jié)力強、強度較高(2)耐酸性、耐熱性好(3)耐堿性、耐水性差5.3.3.3 水

18、玻璃的性質(zhì)(1)作材料表面處理用，提高材料抗風化能力。(2)加固地基。(3)配制速凝防水劑。(4)修補磚墻裂縫。 5.3.3.4 水玻璃的應用5.4 水泥一、水泥簡介水泥是一種加入適量水后，成為塑性漿體的，既能在空氣中硬化，又能在水中硬化的，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料。（一）摻混合材的硅酸鹽水泥定義：凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量的石膏共同磨細制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥。 摻入目的： a.改善水泥的性能 b.增加品種 c.提高產(chǎn)量 d.節(jié)約熟料，e.降低成本（二）混 合 材 料1.定義：在水泥生產(chǎn)過程中，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標號

19、，擴大使用范圍而摻入的天然或人工的礦質(zhì)原料稱為混合材。 2.分類：活性混合材：具有火山灰性或潛在水硬性的材料，如礦渣、粉煤灰等。（一般含活性Al2O3和SiO2) 非活性混合材：不具有潛在水硬性的材料，如石灰石粉、慢冷礦渣等,指摻入水泥中主要起填充作用而又不損害水泥性能的礦物材料3.非 活 性 混 合 材a.這類材料本身不具有潛在的水硬性或火山灰性，與水泥礦物組成不起化學作用 b.摻入目的：擴展水泥標號、降低水化c.常用的有：磨細的石英砂、石灰石粉 磨細的高爐礦渣、尾礦粉4 .常用活性混合材料 1）粒化高爐礦渣（主要成分是Al2O3、CaO、SiO2) 2）火山灰質(zhì)混合材料（硅灰、火山灰等主要

20、成 分是活性SiO2和Al2O3） 3）粉煤灰（主要成分是Al2O3、SiO2和少量 CaO)5.活性混合材料的作用 1）活性效應 2）微集料效應6.加入混合材料對水泥性能的影響 1）早期強度降低,后期強度升 2）水化熱降低 3）耐酸性、耐蝕性提高 4）堿度降低 凡由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥（即國外通稱的波特蘭水泥）。硅酸鹽水泥分兩種類型：不摻混合材料的稱為型硅酸鹽水泥，代號P；在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過質(zhì)量5%石灰石或?；郀t礦渣混合材料的稱為 型硅酸鹽水泥，代號P。5.4.1 硅酸鹽水泥5.4.1.1 硅酸鹽水泥的生

21、產(chǎn)工藝過程（一）硅酸鹽系列水泥熟料的組成1熟料中化學組成及國際通用代號 簡寫規(guī)則： 以氧化物分子式第一個字母為代表符號化學組成 CaO Al2O3 SiO2 Fe2O3 MgO TiO2 CaF2 H2O 代號 C A S F M T H （二）硅酸鹽水泥熟料主要礦物的水化（三）硅酸鹽水泥熟料主要礦物的性質(zhì)1水化速率快 C3A C3S C4AF C2S2水化熱大 C3A C3S C4AF C2S3早期強度高 C3S C3A C4AF C2S4后期強度 C3S C2S C4AFC3A5耐腐蝕性差6抗凍性好7耐熱性差硅酸鹽水泥的主要礦物成分對水泥性能的影響提高C3S可以提高水泥的強度，得到高強水泥

22、提高C3A，C3S，可以得到快硬水泥降低C3A和C3S，提高C2S，可以得到中低熱水泥提高C4AF，降C3A，可以得到道路水泥硬化后的水泥石包括：膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細孔、未水化的水泥顆粒。 (四）硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥硬化體的結(jié)構（五）影響硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化、性能的主要因素 1熟料礦物組成的影響 2水泥細度 3拌合加水量 4養(yǎng)護制度（溫度和濕度） 5養(yǎng)護齡期 *6外加劑 7貯存與運輸水泥加水拌和后成為可塑的水泥漿，由于水泥的水化作用，水泥漿逐漸變稠失去流動性和可塑性而未具有強度的過程，稱為水泥的凝結(jié)。隨后產(chǎn)生強度逐漸發(fā)展成為堅硬的人造石的過程，稱為水泥的硬化。硅酸鹽水泥顆粒

23、與水接觸，水泥熟料礦物立即與水發(fā)生水化反應，生成水化產(chǎn)物并放出一定熱量。影響水泥凝結(jié)硬化的因素很多，例如，水灰比、石膏含量、溫度與濕度、齡期，以及水泥礦物成分的含量、水泥顆粒細度等。第五章 建筑工程材料主要介紹建筑工程材料的基本性質(zhì)、砌筑材料、氣硬性膠凝材料、水泥、混凝土和建筑功能材料。 掌握各種(類)材料的性質(zhì)、功能并學會正確、合理選擇與應用建筑材料。5.1 建筑工程材料建筑工程材料是建筑結(jié)構物中使用的各種材料及制品，它是一切建筑工程的物質(zhì)基礎。 按功能與用途分類:結(jié)構材料、防水材料、保溫材料、吸聲材料、裝飾材料、地面材料、屋面材料等。 按化學成分分類:無機材料、有機材料和復合材料， 5.1

24、.2 建筑工程材料的標準化 我國現(xiàn)行的常用的標準有如下三類：1、國家標準國家強制性標準代號GB、推薦性標準GB/T2、行業(yè)標準建材行業(yè)代號JC，交通行業(yè)代號JT，建工行業(yè)代號JG等。3、地方標準和企業(yè)標準地方標準代號DB，企業(yè)標準代號QB。標準的表示方法由標準名稱、部門代號、標準編號、批準年份四部分組成。如低合金高強度結(jié)構鋼（GB/T159194）、 硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥（GB/1751999）工程中使用的建筑材料除必須滿足產(chǎn)品標準外，有時還必須滿足有關的設計規(guī)范、施工及驗收規(guī)范（或規(guī)程）等的規(guī)定。工程中有時還會涉及到國外的標準。 物理性質(zhì):與各種物理過程（水、熱作用）有關的性質(zhì)力學性質(zhì): 材料在荷載作用下的變形及抵抗變形的能力耐久性:材料在使用環(huán)境中，在多種因素（物理、化學及生物等）作用下能經(jīng)久不變質(zhì)、不破壞而保持其性能的能力 5.1.3 建筑工程材料基本性質(zhì) 5.1.3.1 不同狀態(tài)下材料的密度自然狀態(tài)體積V0：指包括材料內(nèi)部所有孔在內(nèi)的體積堆積體積：包括所有顆粒內(nèi)的孔隙，而且還包括顆粒間的空隙。其大小不但取決于材料顆粒的體積密度，