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土木工程材料(笔记) csl 土木工程材料(笔记) csl 2011.3 第一章. 土木工程材料的基本性质 结构：宏观，细观，微观(晶体、玻璃体、胶体)。1-1物理性质 一、基本性质：密度 表观密度 堆积密度 孔隙率 空隙率 相关公式： 亲、憎水性润湿角 吸水性重量吸水率Wm ， 体积吸水率Wv 二、与水有关性质 吸湿率含水率 耐水性软化系数：系数，耐水性 抗渗性渗透系数，抗渗等级 相关公式: 三、孔隙对性能的影响：孔隙，强度，导热系数，热容，与抗冻无关 吸水率，透气透水性 压拉弯剪 1-2力学性质 比强度: 轻质高强的指标 弹塑脆韧性1-3耐久性：耐水，抗渗，抗冻，耐候，其他第二章无机胶凝材料:气硬,水硬2-1气硬性 原料与生产: 高强：晶体粗大结实，比表面积小 建筑：(与上相反) 水化硬化：水化CaSO4. 0.5H2O(晶体) 一、石膏 凝结硬化 凝结：初、终凝 硬化：快，加缓凝剂，微膨胀 指标：强度，细度，凝结时间 特性：强度低，孔隙率大，隔音保温，防火好 生产 欠火石灰（不能消解） 过火石灰，消解缓慢陈伏 二、石灰 熟(消)化Ca(OH)2 放热，体积 硬化 干燥结晶，析出Ca(OH)2 碳化硬化CaCO3 慢，表为CaCO3，内为Ca(OH)2 特性：可塑性，保水性好，强度低，易开裂，耐水性差，吸湿性强 生产- 湿法，干法 三、水玻璃 模数：SiO2与Na2O的分子比n 硬化无定形硅酸，缓慢，加促硬剂(Na2SiF6 氟硅酸钠) 特性：粘结力强，强度高，耐热高，不耐碱、水、渗 四、比较 强度：水玻璃石膏石灰 硬化速度：石膏石灰水玻璃2-2水硬性 通用水泥：硅酸盐 普通 矿渣 火山灰 粉煤灰 复合 (代号) PI PII PO PSA PSB PP PF PC (混合材料) 0 5 5-20 20-50 50-70 20-40 20-40 20-50 (%)2-3硅酸盐水泥 熟料：CaO SiO2 Al2O Fe2O3 以硅酸钙为主 组成 混合材料 石膏：缓凝剂，不足时会瞬凝生产 一、生产 原料：石灰质、粘土质、校正 过程：两磨一烧 磨原料煅烧磨成品 熟料组成： C3S C2S C3A C4AF (硬化速度) 快 慢 最快 快 (水化热) 多 少 最多 中 (强度) 早强 晚强 低 低 二、水化、凝结、硬化 C3S/C2S + H2O C-S-H + CH(晶体) 熟料 C3A + H2O C-A-H C4AF + H2O C-A-H + C-F-H )水化 石膏(缓凝机理) CaSO42H2O + C-A-H Aft AFm主要产物 凝胶：C-S-H C-F-H 晶体：CH C-A-H Aft(高硫型水化硫铝酸钙，钙凡石) )凝结、硬化水泥石：水化物，未水化颗粒，孔隙，水 )影响硬化因素：熟料组成及细度，水灰比，石膏掺量，温湿度，龄期 三、技术性质)细度,水化反应硬化强度 筛析法 比表面积：单位质量的总表面积(m2/kg)凝结时间 初凝45min,终凝6.5h 标准稠度用水量P(%) 试锥下沉282mm时的稠度)体积安定性：f-CaO f-MgO 过量石膏试饼法 42.5(R)强度等级C:S:H=1:3:0.5,试件4040160mm,201oC 三级两型 52.5(R)氯离子侵蚀 62.5(R) 四、防腐、特点、应用 高强快硬,抗冻耐磨 不耐热、蚀，水化热大 2-4掺混合材料的硅酸盐水泥 一、混合材料降成本，改善性能吗，调节强度等级 活性能使石灰称为水硬性材料矿渣、火山灰质、粉煤灰)分类 成分：活性SiO2 Al2O3 结构：玻璃体 非活性：石英砂，石灰石粉 SiO2 + Ca(OH)2 + H20 C-S-H )火山灰反应、二次反应 Al2O3 + Ca(OH)2 + H2O C-A-HCaSO42H2O + C-A-H Aft二、大掺量混合材料水化 一次水化:熟料CH 二次水化:混合材料发生火山灰反应 三、通用水泥特性、应用、储存运输 2-5其他品种水泥：高铝水泥(铅酸盐)、快硬水泥、膨胀自应力水泥、道路水泥。第三章. 水泥混凝土及砂浆特点 优：造价低，耐久高，可塑性好 3-1砼 缺：自重大，比强度小，导热系数大，硬化慢 要求 强度等级 和易性 耐久性 经济 3-2砼各组分材料 一、水泥：高对高，低对低 二、水：拌合、养护 有害物：云母、轻物质、有机物、硫、氯盐、泥(块)三、细骨料 细度模数, 分为细、中、粗砂，优选中粗砂 颗粒级配(按0.6mm孔 累筛余分三区)优选二区 坚固性、碱活性( 含碱0.6% 含活性SiO2 存在H2O ) 有害物：有机物、硫颗粒形状 佳:球、正方体 差：针片状分类：碎、卵 强度：碎卵 四、粗骨料 流动性：卵碎 最大粒径: 颗粒级配节约水泥用量 强度：母岩作50mm立方体，压碎指标, ,强度 坚固性、碱活性减水剂 保持塌落度不变，减少用水量，提高强度五、外加剂 表面活性剂；先掺，同掺，滞水，后掺 引气剂：改善和易性，提高抗渗、抗冻、抗裂 早强剂(冬季施工，抢修工程)；缓凝剂粉煤灰 效应:活性、形态、微骨料效应 作用:和易可泵可塑耐腐抗渗、冻,水化热早强 六、掺合料 硅灰：作用粘聚性保水性强度耐久性 矿渣粉、煤矸石 作用：节约水泥，改善性能，调节强度等级3-3砼性能 流动性塌落度(精确至5mm)粘聚、保水性(无指标，观察) 用水量：水泥浆数量和稠度恒定用水量法则影响因素 砂率合理砂率 一、和易性 组分材料：水泥骨料、外加剂 时间(塌落度损失)、温度 降砂率，采用粗砂、石 改善措施 塌落度小时,不变增加C、W；大时,砂率不变增加S、G粘聚保水性不良砂率 二、强度: 定义- 150mm立方体，抗压强度 等级：C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa 轴心抗压强度 , 抗压强度, 抗弯拉强度 水泥强度等级 因素 水灰比： 龄期(),骨料，温湿度，掺料，外加剂提高措施 化学收缩微裂缝 非荷载变形 干湿变形：湿胀无害，干缩开裂(主因) 三、变形性能 温度变形：冷缩危害大设置温度缝短期荷载弹塑性；长期徐变 抗渗性：等级P4抗0.4MPa水压不渗水。 P6为抗渗砼四、耐久性抗冻性：等级F150反复冻融循环最多150次。 F150为抗冻砼抗侵蚀、碳化、碱骨料反应措施：控制及水泥用量 五、砼性能、参数 三参数： 水灰比 砂率 用水量 四性能：和易性 强度 变形 耐久性3-4砼的质量控制概率 一、正态分布好拐点差强度平均强度二、指标: ， 变异系数:三、强度保证率P(t): 概率度 四、配制强度: (或)3-5砼配合比设计 一、表示法：绝对用量法，相对用量法：C:W:S:G二、要求：强度、和易、耐久、经济 初步 实验室 施工三、内容 其中=S0(1+%) %砂含水率=G0(1+b%) b%石含水率=W0-S0%-G0b%3-6建筑砂浆：无粗骨料的混凝土，砂率为100% 一、组成：水泥、砂、掺料、外加剂、拌合水和易性 流动性稠度(沉入度/量) 保水性分层度 强度 试件：70.7mm立方体6块，测拉压均值 M5:表示砂浆立方体抗压强度平均值为5MPa 粘结力、变形性强度公式二、砌筑砂浆 不吸水基层： 吸水基层：配合设计 () 1m3砂浆水泥用量三、抹面砂浆：底层粘结(保水) 中间找平(平整) 面层装饰(抗裂)第四章. 墙体材料(砌筑材料)4-1砌墙砖 一、青，红砖：青砖较结实、高强、耐碱、耐久、成本高欠，过火砖废品 二、烧结普通砖(空洞率2.06%(生)铁 含C量径向顺纹二、木材强度 顺拉抗弯顺压横剪 吸附水，强度7-4木材的防护与防火：完全干燥和完全浸入水中的木材不易腐朽 原条未加工的木材7-5木材综合利用率 原木按尺寸切取的材料 锯材锯解成一定尺寸的木料 宽度为厚度3倍以上为板材，不足3倍为枋材2011年于福州- 8 -