【正文】 建筑工程通用知識講座 常德職業(yè)技術學院土建系 陳賢清 2023年 3月 第二篇 建筑工程材料 第一章 材料基本性質 一、材料與質量有關的性質 密度： 是指材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質量。 質量 是指 材料在干燥狀態(tài)下的質量 。 體積 是指 干燥材料在 絕對密實狀態(tài)下 的體積 ，是指材料 不包括材料內部孔隙體積在內的固體物質所占的體積。 （ 建筑材料中，除了鋼材、玻璃等材料可近似地直接量取其密實體積外，其它絕大多數材料都含有一定的孔隙，如磚石、木材、混凝土及其制品等 ） mV? ? 表觀密度： 是指材料在自然狀態(tài)下單位體積的質量。材料的表觀密度可按下式計算： 00mV? ? 材料在自然狀態(tài)下的體積，是指包括孔隙體積在內的材料體積。表觀密度又根據其開口孔分為 體積密度和視密度 。 散粒材料的堆積密度 散粒材料在 自然堆積狀態(tài)下 單位體積的質量，稱為堆積密度。自然堆積狀態(tài)下的體積，包括顆粒之間的空隙體積在內，通常用容器的標定容積表示。材料的堆積密度可按下式計算： 39。0 39。0mV? ? 工程上常用的砂、石材料，其顆粒內部孔隙極少，用排水法測出的顆粒體積與其實體積基本相同，所以，砂、石的表觀密度可近似地視作其密度，常稱視密度。 材料表觀密度的大小與含水量的關。當材料的孔隙中含有水分時，其質量（包括水的質量）和體積均會發(fā)生變化，影響材料的表觀密度，故所測的表觀密度必須注明其含水狀態(tài)。通常材料的表觀密度是指材料在氣干狀態(tài)（長期在空氣中的干燥狀態(tài)）下的表觀密度。材料在烘干狀態(tài)下的表觀密度稱為干表觀密度。 密實度不孔隙率 1）密實度 ： 是指材料體積內被固體物質所充實的程度。密實度 D可表示為： 00100 % 100 %VDV??? ? ? ?2）孔隙率 ： 是指材料中孔隙體積占材料總體積的百分數?？紫堵士杀硎緸?： 000100 % ( 1 ) 100 %VVPV???? ? ? ? ? 填充率不空隙率 對亍松散顆粒狀態(tài)材料，如砂、石子等，可用填充率和空隙率表示虧相填充的疏松致密程度。 1）填充率 填充率是指散粒狀材料在堆積體積內被顆粒所填充的程度。 2）空隙率 散粒狀材料顆粒之間的空隙體積占材料堆積狀態(tài)下總體積的百分數，稱為散粒材料的空隙率 。 二、與水有關的性質 親水性與憎水性 建筑材料在使用過程中常與水或水蒸氣接觸。材料在空氣中與水接觸時，根據其表面能否被水潤濕，可分 親水性材料 與 憎水性材料 兩種。 材料的親水性與憎水性可用潤濕角來說明，如圖 11中所示 。 在材料、水、空氣三相交點處，沿水滴表面所作切線與材料表面的夾角，稱為潤濕角。潤濕角愈小，表明材料愈易被水濕潤，潤濕角 =0時，材料完全被水浸潤；潤濕角愈大，表明材料愈難被水濕潤 。 吸水性與吸濕性 1）吸水性 ： 材料 在水中吸收水分 的性質稱為 吸水性 。由于材料的親水性及開口孔隙的存在，大多數材料具有吸水性。吸水性的大小常以 吸水率 表示，可用質量吸水率和體積吸水率來表示： 2）吸濕性 ： 材料 吸收空氣中水分 的性質稱為 吸濕性 。材料的吸濕性可用 含水率 表示， 材料的吸濕性主要與材料的組成、孔隙率， 特別是孔隙特征有關 ，還與周圍環(huán)境的溫度與濕度有關。一般，環(huán)境中溫度越高，濕度越低，含水率越小。材料吸濕后，除了本身質量增加外，還會降低其絕熱性、強度及耐久性，對工程產生不利的影響。 耐水性 材料長期在水的作用下不破壞，強度也不顯著降低的性質稱為耐水性 ： 材料的耐水性以 軟化系數 表示： 軟化系數的取值范圍在 0— 1之間，其值越大，表明材料的耐水性越好。軟化系數的大小，有時被作為選擇材料的依據。 長期處于水中或潮濕環(huán)境的重要建筑物或構筑物，必須選用軟化系數大于 。用于受潮濕較輕或次要結構的材料，則軟化系數不宜小于 。通常認為軟化系數大于 材料是耐水性材料。 第二章 無機膠凝材料 的種類和特性 土木工程中常常需要將散粒材料（如砂和石子）或塊狀材料（如磚和石塊）粘結成為整體，具有這種粘結作用的材料，統(tǒng)稱為無機膠結材料或無機膠凝材料。 膠凝材料 按其化學成分可分為 有機 和 無機 兩大類。無機膠凝材料按其 硬化時的條件 又可分為： 氣硬性膠凝材料 與 水硬性膠凝材料 。 氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化 ，也只能在空氣中保持或繼續(xù)提高其強度，如石灰、石膏、水玻璃等。 水硬性膠凝材料不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化， 保持并繼續(xù)提高其強度，如各種水泥。 一、水泥的主要技術性質 堆積密度 :(前面講了 ) :是指水泥顆粒的粗細程度。水泥的細度既可用 篩余量 表示，也可用 比表面積 來表示。凡 水泥細度不符合規(guī)定者 為 不合格品 。 用 水量 標準稠度 用 水量是指水泥拌制成特定的塑性狀態(tài)（標準稠度）時所需的用水量（以占水泥重量的百分數表示），也稱需水量。 硅酸鹽水泥的標準稠度需水量與礦物組成及細度有關，一般在 21%～ 28%之間 。 結時間 : 初凝 和 終凝 。初凝時間為自水泥加水拌合時起，到水泥漿（標準稠度） 開始失去 可塑性為止所需的時間。終凝時間為自水泥加水拌合時起，至水泥漿 完全失去 可塑性并開始產生強度所需的時間。 初凝時間 不宜過快，以便有足夠的時間對混凝土進行攪拌、運輸和澆注。當施工完畢之后，則要求混凝土盡快硬化，產生強度，以利下一步施工工作的進行。為此，水泥終凝時間 又不宜過遲。 水泥凝結時間的測定，是以標準稠度的水泥凈漿，在規(guī)定溫度和溫度條件下，用凝結時間測定儀進行。 硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于 45分鐘 ，終凝時間不得遲于 。實際上，硅酸鹽水泥的初凝時間一般為 1～ 3小時，終凝 時間為 5～ 8小時。凡 初凝時間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時間不符合規(guī)定者為不合格品。 : 水泥的體積安定性是指水泥在凝結硬化過程中， 體積變化的均勻性 。使用安定性丌良的水泥，能使極件產生膨脹性裂縫，降低工程質量，甚至引起嚴重事故。 國家標準規(guī)定 ,水泥安定性必須合格 。 安定性丌良的水泥應作廢品處理 ,丌得用亍工程中 。 : 目前我國是將水泥、標準砂及水按規(guī)定比例拌制成 塑性水泥膠砂 ，并按規(guī)定方法制成 4040160mm的 水泥膠砂 試件，在標準溫度（ 20℃ 177。1℃ ）的水中養(yǎng)護，測定其 抗拉、 抗折 、 抗壓 強度。 抗壓強度 一般是抗拉 強度 的 1020倍。 強度 主要取決熟料礦物的比例和 水泥 細度、還不試驗方法、試驗條件、養(yǎng)護齡期有關。 : 水泥在水化過程中所放出的熱量，稱為水泥的水化熱。 冬季施工時，水化熱有利于水泥的正常凝結硬化。 但 對大體積混凝土工程，如大型基礎、大壩、橋墩等，水化熱大是不利的。 因積聚在內部的水化熱不易散的。因積聚在內部的水化熱不易散出，常使內部溫度高達 50～ 60℃ 。由于混凝土表面散熱很快，內外溫差引起的應力，可使混凝土產生裂縫。 因此對大體積混凝土工程，應采用水化熱較低的水泥。 不溶物是指水泥經酸和堿處理后不能被溶解的殘余物。 燒失量是指水泥經高溫灼燒后的質量損失率。 不溶物和燒失量 不符合規(guī)定者為不合格品。 堿含量高時，會發(fā)生堿骨（集）料反應，所以 水泥堿含量一般不得大于 %， 二、硅酸鹽水泥的特性 高 ，抗碳化能力強 三、普通硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 6％～ 15％ 混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡稱普通水泥）。 普通水泥中混合材料摻加量按重量百分比計：摻活性混合材料時， 不得超過 15%，摻非活性混合材料時，最大摻量不得超過水泥質量 10%。 普通硅酸鹽水泥強度等級分為 、 、 、 、 （普通型和早強型）。 普通水泥 初凝不得早于 45分鐘 ， 終凝不得遲于 10小時 。對體積安定性要求與硅酸鹽水泥相同。 普通硅酸鹽水泥中摻入少量混合材料的作用，主要是調節(jié)水泥強度等級。但普通硅酸鹽水泥 早期硬化速度稍慢，其 3天強度較硅酸鹽水泥稍低，抗凍性及耐磨性也較硅酸鹽水泥稍差。 普通硅酸鹽水泥被廣泛應用于各種混凝土工程中，是我國主要水泥品種之一。 四、 礦渣硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料和?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥（簡稱礦渣水泥） 。 特點： 1）早期強度低，后期強度高 2）具有較強的抗溶出性侵蝕及抗硫酸鹽侵蝕的能力 3）水化熱低 五、火山灰質硅酸鹽水泥 火山灰水泥和礦渣水泥在性能方面有許多共同點 ： 如早期強度較低，后期強度增長率較大，水化熱低，耐蝕性較強，抗凍性差等 。 其本身的特點。 抗?jié)B性及耐水性高 在干燥環(huán)境中易產生裂縫 耐蝕性較強 六、 粉煤灰硅酸鹽水泥 粉煤灰水泥各齡期的強度要求與礦渣水泥和火山灰水泥相同。細度、凝結時間、體積安定性的要求與硅酸鹽水泥相同。粉煤灰本身就是一種火山灰質混合材料，因此實質上粉煤灰水泥就是一種火山灰水泥。 其特點： 早期強度低 干縮小，抗裂性高 七、復合 硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料 、兩種或兩種以上混合材料 、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥（簡稱 復合 水泥），代號 P?C。 見 P123表 214 特性水泥 一、高鋁水泥 高鋁水泥也稱礬土水泥，是以鋁礬土和石灰石為原料，經高溫煅燒得到以鋁酸鈣為主要成分的熟料，經磨細而成的水硬性膠凝材料。這種水泥與上述的硅酸鹽水泥不同，屬于鋁酸鹽系列的水泥。它是一種 耐腐蝕、耐熱 的水泥。 高鋁水泥的特性與應用： 快硬、早強 水化熱大 抗硫酸鹽侵蝕性強 耐堿性差 耐熱性高 二、 快硬硅酸鹽水泥 凡以適當成分的生料，燒至部分熔融，所