土木工程材料word版.docx
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1、绪 论一、土木工程材料定义1.定义:土木工程中所涉及的各种材料。(三)温度稳定性(温度敏感性)1.定义:石油沥青的性质因温度的升降而变化的程度。2.指标:软化点 t软 软化点越高,温稳性越好,温敏性越差。(四)大气稳定性1.定义:石油沥青在大气(热、阳光、氧气、水)作用下抵抗老化的性能。又称为耐久性和抗老化性。2.指标:针入度比1.定义:根据沥青的针入度的大小来划分,取一个整数为该沥青的牌号。2.牌号与沥青的性质的关系:二、 石油沥青的牌号牌号 针入度 延度 软化点 粘性 塑性 温稳性1.根据工程的性质 房屋、道路、防腐。2.工作环境 屋面(牌号小)、地下(牌号高)。3.当地的气候条件 沥青软
2、化点工作温度2025 气温20254.对于高温、有强氧化剂、汽油的环境禁止使用沥青及沥青类防水材料。三、 石油沥青的选用烟煤干馏而得,由于含有蒽、酚等致癌物质,禁止用于房建工程,也不得与石油沥青掺配使用。四、 煤沥青五、 石油沥青的掺配高牌号沥青的掺量Q1,软化点t1;低牌号沥青的掺量Q2,软化点t2;配制后沥青的软化点t。软化点的确定:工作温度2025第一章 土木工程材料基本性质形态上分材料的孔结构 A开口孔 B封闭孔 C贯穿孔11 材料的物理性质一、材料的基本物理性质二、材料与水有关的性质三、材料的热工性质一、材料的基本物理性质1.实密度(密度)(1)定义:材料在绝对密实状态下单位体积的质
3、量。用表示 。(2)实体积:VA+VB+VC=0 用V表示。(3)测试方法:李氏比重瓶法。 =m/V(一)材料的密度2.视密度(近似密度)(1)定义:材料在包含封闭孔状态下单位体积的质量。用表示 (2)视体积:VB0 用V表示。 V V VB(3)测试方法:排水法。 =m/V3.表观密度(1)定义:材料在自然状态下单位体积的质量。用0表示 (2)表观体积:VA+VB+VC 0 用V0表示。 V0= V + VA+VB+VC (3)测试方法: 规则几何外形:a bc 0 m/ V0不规则几何外形:蜡封排水法: V0 V排 (m蜡/蜡 )4.堆积密度(1)定义:材料在堆积状态下单位体积的质量。用0
4、 表示 (2)堆积体积:V空隙0 用V0表示。 V0= V0 + V空隙(3)测试:(二)材料的密实度与孔隙率1.密实度(1)定义:材料体积(自然状态)内固体物质的充实程度。用D表示。(2)计算公式: D V/V0 0/2.孔隙率(1)定义:材料内部孔隙体积占材料自然状态下体积的百分率。用P表示。(2)计算公式: PV孔/V0 = ( V0 V )/ V0 1 V/V01D(三)材料的填充率与空隙率1.填充率(1)定义:散粒材料在堆积状态下颗粒填充的体积占堆积体积的百分率。用D表示。(2)计算公式: D V0/V00 / 0 2.空隙率(1)定义:散粒材料在堆积状态下固体物质间空隙体积占占堆积
5、体积的百分率。用P表示。 (2)计算公式: P 1 D 二、材料与水有关的性质材料吸水后,其所有的性能都发生一定程度的改变,但均不利于材料性能的发挥:1.强度下降;2.耐久性下降;3.保温性能下降;4.吸声隔音性能下降;5.导热性提高。1.亲水性(1)定义:当材料与水接触时,如果水可以在材料表面铺展开,即可以被水润湿。 (2)表示方法:用润湿角表示。 90 0 完全被润湿(一)亲水性与憎水性2.憎水性(1)定义:材料与水接触时,如果水不能在材料表面铺展开,即可以不被水润湿。 (2)表示方法: 90 180 180 完全憎水1.吸湿性(1)定义:材料在空气中吸收水分的能力。 (2)表示方法:用含
6、水率表示。 (二)吸湿性与吸水性2.吸水性(1)定义:当材料与水接触时,吸收水分的能力。 (2)表示方法:用吸水率表示。分为质量吸水率和体积吸水率。 (3)饱水系数:用Kw表示。 Kw0.91 抗冻性良好1.定义:材料长期在水中吸收水分的能力。 2.表示方法:用软化系数表示。 (三)耐水性3.耐水性标准: K软0.85 耐水材料 K软0.75 一般耐水材料 K软0.75 不耐水材料1.定义:材料抵抗压力水而不被渗透的能力。 2.表示方法:用抗渗系数表示。 (四)抗渗性3.混凝土、水泥砂浆抗渗性指标:抗渗等级,用表示。GB划分为P2、 P4、 P6、 P8、 P10、 P12六个等级P8指混凝土
7、承受0.8MPa水压而不渗漏。4.抗渗系数和抗渗等级与抗渗性的关系: K值越大,抗渗能力越差;P值越大,抗渗能力越好。1.定义:材料在吸水饱和状态下,经过多次冻融循环而不破坏,强度也不明显降低的性质。 2.表示方法:用抗冻等级Fn表示。经过多次冻融循环,强度损失25,质量损失5 。 如:混凝土:F25、 F50、 F100、 F150、 F200、 F250、 F300、 F350(五)抗冻性3.作用机理:水冰:体积膨胀9对孔壁产生100MPa水压孔壁裂纹强度下降,质量损失。冰水:温度内低外高温差25温度应力,当超过孔壁承受的应力产生裂缝。三、材料的热工性质1.定义:材料由于温差而产生热量的传
8、递的性能。 2.表示方法:用导热系数表示。 (一)导热性3. 0.175W/m2K 保温材料4.影响因素: (1)孔隙率P及孔隙构造:P越大, 越小;封闭孔越多, 越小。 (2)受潮结冻有关: 空气 水 冰 0.023 0.568 2.331.定义:单位差所吸收或放出的热量。 2.表示方法:用q表示。q越大,保温越好。 (二)热容量3. 理想的保温材料: 小;q越大12 材料的力学性质力学性质:材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力。理论强度:材料在理想状态(无任何缺陷)下所能承受的最大破坏荷载。 (钢材 30000MPa)实际强度:材料在自然状态下所能承受的最大破坏荷载。 (钢材 300MPa
9、)1.抗压强度:2.抗拉强度:3.抗剪强度:一、材料的强度4.抗折(弯)强度:注意:不能用低强材料代替高强材料;不能用高强材料代替低强材料;物尽其用, 避免 强度浪费。5.比强度:衡量材料轻质高强的唯一指标。1.弹性变形:材料在外力作用下发生变形,当外力撤销后,变形能完全恢复。又称为瞬时变形。2.塑性变形:材料在外力作用下发生变形,当外力撤销后,只能恢复一部分变形。不能恢复的变形又称为永久变形。 3.弹塑性变形:弹性变形塑性变形二、材料的弹性和塑性三、材料的硬度13 材料的其他性质一、耐久性二、材料的装饰性三、材料的防火性与耐火性四、材料的放射性五、室内环境的污染(一)概念:材料在长期使用过程
10、中能抵抗其自身因素及周围介质(环境因素)的侵蚀而不破坏,仍能保持其强度和外观完整性。 包括:抗渗性、抗冻性、老化、风化、腐蚀等(二)各种介质作用 1.物理作用:干湿变化、温度变化、冻融变化; 2.化学作用:酸、碱、盐; 3.生物作用:昆虫、细菌等; 4.机械作用:荷载、磨损、冲击、振动等。一、耐久性(三)提高耐久性的措施 1.合理选择原材料 2.提高材料的密实度 3.加保护层 4.净化环境(一)色彩 1.暖色调:红色系列,黄色系列,橙色系列 2.冷色调:黑色系列,蓝色系列,绿色系列 3.色彩协调:与建筑物功能、环境、个人爱好等有关。二、材料的装饰性(二)线型:与制品的形状、尺寸相关,包括线条的
11、粗细、明暗,图饰等。(三)质感:装饰的整体效果。 1.光泽:镜面、细面、粗面 2.透明性:透明、半透明、不透明 3.表面组织:密实与疏松、细致与粗燥、平整与凹凸(一)防火性 1.定义:材料在使用状态下抵抗火灾作用的性能。 2.分类:三、材料的防火性与耐火性(二)耐火性:耐火极限防火材料防火等级非燃材料A难燃材料B1可燃材料B2易燃材料B3防火材料不一定是耐火材料,但耐火材料一定是防火材料。(一)来源:天然石材、陶瓷、氡气、放射物等(二)分类:GB:外照射指标 、内照射指标Ra 四、材料的放射性外照射指标等级适用范围 1.3A类、类建筑室内外1.3 1.9B类类建筑室外、类建筑室内外1.9 2.
12、8C类、类建筑室外2.8超C类不能用于建筑材料类建筑:住宅,老人、儿童、病人、残疾人生活、工作、居住的场所。(一)甲醛 1.来源:人造板材(木芯板、多夹板、饰面板、复合地板、泡花板等)、胶粘剂。 2.判定标准: (1)穿孔法: (2)气候箱法:五、室内环境的污染(二)苯:油漆、胶粘剂等(三)氨:尿素类防冻剂。GB: E1类0.12mg/m3类建筑 0.08mg/ m3 E1 9mg/100g; E2 9 30mg/100g;第二章 气硬性无机胶凝材料1.胶凝材料:材料在一定条件下,经过一系列的物理、化学变化,能够将散粒材料或块状材料粘结成一个有强度的整体。2.分类:有机胶凝材料和无机胶凝材料
13、3.无机胶凝材料: (1)气硬性无机胶凝材料:能在空气中硬化,并保持和发展其强度,在水中不能硬化,也不具有强度的胶凝材料。石灰、石膏 (2)水硬性无机胶凝材料:既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并保持和发展其强度的胶凝材料。水泥21 石灰一、石灰的生产二、石灰的水化和硬化三、石灰的技术性质22 石膏一、石膏的生产二、石膏的水化和硬化三、石膏的特点第二章 气硬性无机胶凝材料21 石灰一、石灰的生产1.欠火灰:石灰石块度过大,距离火源远,煅烧时间不够,窑温不够。2.正火灰3.过火灰:石灰石块度过小,距离火源近,煅烧时间过长,窑温过高。 (1)特点:水化缓慢,一般在正火灰形成硬化结构体后才开始进行,
14、水化产生体积膨胀,从而破坏已形成的结构体。 (2)措施:提前洗灰,陈伏2周以上。二、石灰的水化和硬化1.放出大量的热;2.实际需水量大,为70100 ;(理论需水量的30)3.体积膨胀大。(一)石灰的水化(二)石灰的硬化1.干燥硬化:fH2O挥发2.结晶硬化:Ca(OH)2的结晶3.碳化硬化:慢 硬化时体积收缩大碳化硬化缓慢的原因1.空气中CO2浓度低,影响反应速度2.碳化硬化由表及里,表面形成致密的CaCO3层,阻碍CO2的向里渗透,阻碍了CaCO3的生成。三、石灰的技术性质1.可塑性好 生石灰熟化为石灰浆时,能自动形成颗粒极细(直径约为1)的呈胶体分散状态的氢氧化钙,表面吸附一层厚的水膜。
15、因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆,可使可塑性显著提高。2.硬化慢、强度低 从石灰浆体的硬化过程可以看出,由于空气中二氧化碳稀薄,碳化甚为缓慢。而且表面碳化后,形成紧密外壳,不利于碳化作用的深入,也不利于内部水分的蒸发,因此石灰是硬化缓慢的材料。3.硬化时体积收缩大 石灰在硬化过程中,蒸发大量的游离水而引起显著的收缩,所以除调成石灰乳作薄层涂刷外,不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。4.耐水性差,不易贮存 块状类石灰放置太久,会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉,再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙,失去胶结能力。所以贮存生石灰
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