【正文】 視為材料絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。 材料在自然狀態(tài)下的體積是指材料的實(shí)體積與材料內(nèi)所含全部孔隙體積之和?？捎孟率奖硎荆? 式中 : ρ039。測(cè)定散粒材料的堆積密度時(shí)，材料的質(zhì)量是指在一定容積的容器內(nèi)的材料質(zhì)量，其堆積體積是指所用容器的容積。 表 常用建筑材料的密度、表觀密度堆積密度及孔隙率 材料名稱 密度（ g/cm3） 表觀密度（ kg/m3） 堆積密度（ kg/m3） 孔隙率（％） 鋼材 ～ 7850 — 0 花崗巖 ～ 2500～ 2900 — ～ 石灰?guī)r ～ 1800～ 2600 1400～ 1700（碎石） — 砂 ～ — 1500～ 1700 — 粘土 ～ — 1600～ 1800 — 水泥 ～ — 1200～ 1300 — 燒結(jié)普通磚 ～ 1600～ 1900 — 20～ 40 燒結(jié)空心磚 ～ 1000～ 1480 — — 紅松木 ～ 400～ 600 — 55～ 75 二、材料的密實(shí)度與孔隙率 （ 1）密實(shí)度（ Dense Degree） 密實(shí)度是指材料的固體物質(zhì)部分的體積占總體積的比例，說明材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充填的程度，即反映了材料的致密程度，按下式計(jì)算： 按孔隙的特征，材料的孔隙可分為開口孔隙和閉口孔隙兩種，二者孔隙率之和等于材料的總孔隙率。工程中對(duì)需要保溫隔熱的建筑物或部位，要求其所用材料的孔隙率要較大。表示，因 Va＝ V’0－ V0，則 P’值可用下式計(jì)算： 三、材料與水有關(guān)的性質(zhì) （一） 親水性與憎水性 （ 1）親水性與憎水性 親水性：材料能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)，如磚、混凝土等。 問題： 親水性材料與憎水性材料在實(shí)際工程中有何意義？ （ 2）潤(rùn)濕邊角 材料被水濕潤(rùn)的情況可用潤(rùn)濕邊角 θ來表示。時(shí)，材料表面吸附水，材料能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出親水性，這種材料稱親水性材料。時(shí)，表明材料完全被水潤(rùn)濕。 （ 1）質(zhì)量吸水率 質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，內(nèi)部所吸水分的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率，用下式計(jì)算： W 質(zhì) ———— 材料的質(zhì)量吸水率 （％）； m 濕 ————材料在吸水飽和 狀態(tài)下的質(zhì)量（ g）； m 干 ————材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（ g）。 潮濕材料在干燥的空氣中也會(huì)放出水分，此稱還濕性。 （三）材料的耐水性 材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。 材料的抗?jié)B性通常用滲透系數(shù) K 表示?？?jié)B等級(jí)是以規(guī)定的試件、在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所能承受的最大靜水壓力來確定，以符號(hào) Pn 表示，其中 n 為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的 MPa數(shù)，如 P P P P P12 等 ,分別表示材料能承受 、 、 、 、 的水壓而不滲水?？箖龅燃?jí)是以規(guī)定的試件，在規(guī)定試驗(yàn)條件下，測(cè)得其強(qiáng)度降低不超過 25％，且質(zhì)量損失不超過 5％時(shí)所能承受的最多的循環(huán)次數(shù)來表示。 根據(jù)外力作用形式的不同，材料的強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度等，均以材料受外力破壞時(shí)單位面積上所承受的力的大小來表示。表 列出了材料的抗壓、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度的計(jì)算公式。 b——斷面寬度 (mm)。對(duì)使用者而言，則有利于掌握材料的性能指標(biāo)，便于合理選用材料、正確進(jìn)行設(shè)計(jì)和控制工程施工質(zhì)量。比強(qiáng)度是按單位體積質(zhì)量計(jì)算的材料強(qiáng)度，其值等于材料強(qiáng)度與其表觀密度之比。 由表 可知，玻璃鋼和木材是輕 質(zhì)高強(qiáng)的高效能材料，而普通混凝土為質(zhì)量大而強(qiáng)度較低的材料，所以努力促進(jìn)普通混凝土這一當(dāng)代最重要的結(jié)構(gòu)材料向輕質(zhì)、高強(qiáng)方向發(fā)展，是一項(xiàng)十分重要的工作。材料在彈性變形范圍內(nèi)，彈性模量 E 為常數(shù)，其值等于應(yīng)力 ζ與應(yīng)變 ε的比值，即 式中 : ζ——材料的應(yīng)力（ MPa）； ε——材料的應(yīng)變； E——材料的彈性模量（ MPa）。 在外力作用下材料產(chǎn)生變形，如果取消外力，仍保持變形后的形狀尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性。有些材料在受力時(shí)，如建筑鋼材，當(dāng)所受外力小于彈性極限時(shí)，僅產(chǎn)生彈性變形；而外力大于彈性極限后，則除了彈性變形外，還產(chǎn)生塑性變形。具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。建筑材料中大部分無機(jī)非金屬材料均為脆性材料，如天然巖石、陶瓷、玻璃、普通混凝土等。沖擊韌性指標(biāo)系指用帶缺口的試件做沖擊破壞試驗(yàn)時(shí)，斷口處單位面積所吸收的功。不同材料的硬度測(cè)定方法不同，通常采用的有刻劃法和壓入法兩種。材料的硬度愈大，則其耐磨性愈好，但不易加工。 材料的耐磨性與材料的組成成分、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、 硬度等有關(guān)。 耐久性是材料的一種綜合性質(zhì)，諸如抗凍性、抗風(fēng)化性、抗老化性、耐化學(xué)腐蝕性等均屬耐久性的范圍。 化學(xué)作用包括酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液及氣體對(duì)材料產(chǎn)生的侵蝕作用，使材料產(chǎn)生質(zhì)的變化而破壞。通過本章學(xué)習(xí)可以了解、明辨建筑材料所具有的各種基本性能的定義、內(nèi)涵、參數(shù)及計(jì)算表征方法，了解材料性能對(duì)建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量的影響作用，為下一步學(xué)習(xí)材料的性能打下基礎(chǔ)。正確、經(jīng)濟(jì)的選用石材。 人造石材是用無機(jī)或有機(jī)膠結(jié)料、礦物質(zhì)原料及各種外加劑配制而成，例如人造大理石、花崗石等。 二、石材的應(yīng)用 重質(zhì)致密的塊體石材，常用于砌筑基礎(chǔ)、橋涵、擋土墻、護(hù)坡、溝渠與隧道襯砌等，是主要的石砌體材料； 散粒石料，如碎石、礫石、砂等，則廣泛用作混凝土骨料、道碴和鋪路材料等； 輕質(zhì)多孔的 塊體石材常用作墻體材料，粒狀石料可用作輕混凝土的骨料； 堅(jiān)固耐久、色澤美觀的石材可用作建筑物的飾面或保護(hù)材料。礦物是在地殼中受各種不同地質(zhì)作用，所形成的具有一定化學(xué)組成和物理性質(zhì)的單質(zhì)（如石英、方解石等）或化合物（如云母、角閃石等 ）。由單一礦物組成的巖石叫單礦巖；由兩種或更多種礦物組成的巖石叫多礦巖。根據(jù)不同 的形成條件，巖漿巖可分為以下三種： 深成巖－－是地殼深處的巖漿，在受上部覆蓋層壓力的作用下，經(jīng)緩慢冷凝而形成的巖石。 火山碎屑巖－－是火山爆發(fā)時(shí)，巖漿被噴到空中而急速冷卻后形成的巖石。 玄武巖－－是噴出巖中最普通的一種，顏色一般為黑色或棕黑色，常呈玻璃質(zhì)或隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，有時(shí)也呈多孔狀或斑狀構(gòu)造。 火山灰－－顆粒粒徑小于 2mm，具有火山灰活性，磨細(xì)后在常溫和有水的情況下，可與石灰反應(yīng)生成具有水硬性膠凝能力的水化物。 二、沉積巖 （ 1）沉積巖的形成和種類 沉積巖又稱水成巖，是由沉積物固結(jié)而形 成的巖石。 有機(jī)沉積巖－－由各種有機(jī)體的殘骸沉積而成的巖石。石灰?guī)r來源廣，硬度 低，易劈裂，便于開采，具有一定的強(qiáng)度和耐久性，因而廣泛用于建筑工程中。它的性質(zhì)決定于膠結(jié)物的種類及膠結(jié)的致密程度。 （ 2）建筑中常用的變質(zhì)巖 大理巖－－又稱大理石，是一種碳酸鹽礦物大于 50％的變質(zhì)巖。巖體均勻致密，抗壓強(qiáng)度高，耐久性好。常用作碎石、塊石及人行道石板等。在通常情況下，同種石材的表觀密度愈大，則抗壓強(qiáng)度愈高，吸水率愈小，耐久性好，導(dǎo)熱性好。 石材的吸水性對(duì)其強(qiáng)度與耐水性有很大影響。巖石中含有較多的粘土或易溶物質(zhì)時(shí)，軟化系數(shù)則較小，其耐水性較差。其值是根據(jù)石材在水飽和狀態(tài)下按規(guī)范要求所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)表示。 （ 5）耐熱性 石材的耐熱性與其化學(xué)成分及礦物組成有 關(guān)。 （二）力學(xué)性質(zhì) 天然石材的力學(xué)性質(zhì)主要包括：抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度及耐磨性等。 表 石材強(qiáng)度等級(jí)的換算系數(shù) 立方體邊（ mm） 200 150 100 70 50 換算系數(shù) 1 （ 2）沖擊韌性 石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成 與構(gòu)造。 （ 3）硬度 它取決于石材的礦物組成的硬度與構(gòu)造。石材的耐磨性包括耐磨損與耐磨耗兩方面。凡強(qiáng)度、硬度、韌性較高的石材，不易加工；質(zhì)脆而粗糙，有顆粒交錯(cuò)結(jié)構(gòu)，含有層狀或片狀構(gòu)造，以及業(yè)已風(fēng)化的巖石，都難以滿足加工要求。 （ 3）抗鉆性 指石材鉆孔時(shí)，其難易程度的性質(zhì)。 建筑工程中常用天然石材的技術(shù)性能可參見表 。建筑用毛石，一般要求石塊中部厚度不小于 150mm，長(zhǎng)度為 300～ 400mm，質(zhì)量約為 20～ 30kg，其強(qiáng)度不宜小于 10MPa，軟化系數(shù)不應(yīng)小于 。料石常用致密的砂巖、石灰?guī)r、花崗巖等開采鑿制，至少應(yīng)有一個(gè)面的邊角整齊，以便相互合縫。當(dāng)用于室外時(shí)，因大理石抗風(fēng)化能力差，易受空氣中二氧化硫的腐蝕，而使表面層失去光澤，變色并逐漸破損。由于花崗石板材質(zhì)感豐富，具有華麗高貴的裝飾效果，且質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久性好，所以是室內(nèi)外高級(jí)飾面材料?？筛鶕?jù)石材在建筑物中的用途和部位及所處環(huán)境，選定其主要技術(shù)性質(zhì)能滿足要求的巖石。石材中的放射性物質(zhì)主要是 指鐳、釷等放射性元素，在衰變中會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的物質(zhì)。目前常用的人造石材有下述四類。 聚酯型人造石材 以不飽和聚酯為膠結(jié)料，加入石英砂、大理石渣、方解石粉等無機(jī)填料和顏料，經(jīng)配制、混合攪拌、澆注成型、固化、烘干、拋光等工序而制成。但其耐老化性能不及天然花崗石，故多用于室內(nèi)裝飾。 燒結(jié)型人造石材 這種石材是把斜長(zhǎng)石、石英、輝石石粉和赤鐵礦 以及高嶺土等混合成礦粉，再配以 40％左右的粘土混合制成泥漿，經(jīng)制坯、成型和藝術(shù)加工后，再經(jīng) 1000℃ 左右的高溫焙燒而成。因此，用于室內(nèi)外的飾面石材應(yīng)經(jīng)檢測(cè)，使用上應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求。 復(fù)習(xí)思考題 什么是礦物、巖石、石材？ 巖石按成因可分為哪幾類？并舉例說明。 膠凝材料根據(jù)化學(xué)成分分為無機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料兩大類。 水硬性膠凝材料既能在空氣中硬化，又能更好的在水中硬化，保持并繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度。故其強(qiáng)度較低。 ,能充滿模型?？芍谱髂Ｐ偷窨?。 欠火石灰：未分解的石灰石，廢品，利用率很低，不能消化，降低石灰漿的產(chǎn)量 正火石灰：煅燒正常，質(zhì)量輕，無裂縫，密度 ，表觀密度 8001000kg/m3。消化時(shí)間短，直接加水即可。主要成分為 Ca（ OH） 2和水。 其反應(yīng)如下： CaO＋ H2O=Ca（ OH） 2 生石灰熟化時(shí)放出大量熱，體積增大 1～ 倍。 三、石灰的硬化 石灰漿體的硬化包含了干燥、結(jié)晶和碳化三個(gè)交錯(cuò)進(jìn)行的過程。反應(yīng)式如下： Ca（ OH） 2＋ CO2＋ nH2O → CaCO 3 ＋（ n＋ 1） H2O CaCO3 晶體相互交叉連生或與氫氧化鈣共生，構(gòu)成較精密的結(jié)晶網(wǎng)，使硬化漿體強(qiáng)度進(jìn)一步提高。 圖 石灰膏 三合土：生石灰粉（或消石灰粉）、粘土和砂子 比例： 1： 2： 3 加水 ——拌合、夯實(shí)作基礎(chǔ)墊層 灰土：生石灰粉、粘土 比例： 1： 2 ～ 1： 4 加水 ——拌合、夯實(shí) 用于：建筑物的基礎(chǔ)、路面 或地面的墊層 如：石灰樁 ——生石灰塊灌入軟土（高含水量、高孔隙比土）中，形成石灰樁。因此，這些材料的軟化系數(shù)小，抗凍性差。 什么是欠燒石灰和過燒石灰？各有何特點(diǎn)？ 何謂陳付，石灰在使用前為什么要進(jìn)行陳付？ 菱苦土可用水拌和使用嗎？在工程中有何用途？ 水玻璃的性質(zhì)是怎樣的？有何用途？ 第五章 水泥 內(nèi)容提要 本章 通過對(duì)硅酸鹽水泥較詳細(xì)的闡述，以了解水泥熟料的礦物組成及水泥漿凝結(jié)硬化過程對(duì)水泥硬化體的結(jié)構(gòu)、性能的影響。水泥屬于水硬性膠凝材料。 Ⅰ 型硅酸鹽水泥：不摻混合材料的硅酸鹽水泥，代號(hào) P硅酸鹽水泥分 、 、 、 、 、 六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。采用粘土、黃土、頁巖、泥巖、粉砂巖及河泥等。SiO2（簡(jiǎn)寫為 C2S），含量為 15％～ 37％； 鋁酸三鈣 3CaO 上述四種礦物中硅酸鈣礦物（包含 C3S 和 C2S）是主要的，其含量約占 70％～ 85％。 游離 CaO、 MgO 及 SO3，其含量過高將造成水泥安定性不良；堿礦物及玻璃體等，其中的 Na2O和 K2O 含量較高時(shí)，遇到 活性骨料時(shí)，易產(chǎn)生堿 —骨料反應(yīng)，影響混凝土的質(zhì)量。 一般摻量為 2～ 5%，過多的石膏會(huì)引起強(qiáng)度下降或產(chǎn)生瞬凝，安定性不良。2SiO 23H2O+Ca(OH)2 硅酸二鈣 水化硅酸鈣 氫氧化鈣 3CaOAl2O3Fe2O3Al 2O3CaSO4下面僅作簡(jiǎn)單介紹。 （ 4）隨著水化的不斷進(jìn)行，水化產(chǎn)物不斷生成并填充顆粒之間空隙，毛細(xì)孔越來越少，使結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，水泥漿體逐漸產(chǎn)生強(qiáng)度而進(jìn)入硬化階段。水泥石結(jié)構(gòu)密實(shí)、強(qiáng)度高、耐久性好