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建筑材料大學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
建筑材料大學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
建筑材料大學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
1．力學(xué)性質(zhì)
（1）強(qiáng)度。材料在經(jīng)受外力作用時(shí)抵抗破壞的能力，稱為材料的強(qiáng)度。根據(jù)外力施加方向的不同，材料強(qiáng)度又可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等。
（2）材料的彈性、塑性、脆性與韌性。材料在承受外力作用的過程中，必然產(chǎn)生變形，如撤除外力的作用后，若材料幾何形狀恢復(fù)原狀，則材料的這種性能稱為彈性。若材料的幾何形狀只能部分恢復(fù)，而殘留一部分不能恢復(fù)的變形，該殘留部分的變形稱為塑性變形。
材料受力時(shí)，在無(wú)明顯變形的情況下突然破壞，這種現(xiàn)象稱為脆性破壞。具有這種破壞特性的材料，稱為脆性材料，如玻璃、陶瓷等。
在沖擊、振動(dòng)荷載的作用下，材料在破壞過程中吸收能量的性質(zhì)稱為韌性，吸收的能量越多韌性越好。
2．建筑材料的基本物理參數(shù)
（1）密度。材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度（g/cm3）。
（2）表觀密度。材料在自然狀態(tài)下（包含內(nèi)部孔隙）單位體積所具有的質(zhì)量，稱為表觀密度（g/m3或kg/m3）。
（3）堆積密度。散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量，稱為堆積密度（g/cm3或kg/m3）。
（4）孔隙率。材料中孔隙體積占材料總體積的百分率。材料中孔隙的大小，以及大小孔隙的級(jí)配是各不相同的，而且孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)也各不相同，有的與外界相連通，稱開口孔隙，有的與外界隔絕，稱封閉孔隙。孔隙率是反映材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，是影響材料強(qiáng)度的重要因素。除此之外，孔隙率與孔隙結(jié)構(gòu)形態(tài)還對(duì)材料表觀密度。吸水。抗?jié)B。抗凍、干濕變形以及吸聲、絕熱等性能密切相關(guān)。因此，孔隙率雖然不是工程設(shè)計(jì)和施工中直接應(yīng)用的參數(shù)，但卻是了解和預(yù)估材料性能的重要依據(jù)。
（5）空隙率。散粒狀材料在自然堆積狀態(tài)下，顆粒之間空隙體積占總體積的百分率，稱為空隙率。
（6）吸水率。材料由干燥狀態(tài)變?yōu)轱査疇顟B(tài)所增加的（所吸入水的）質(zhì)量一：材料十質(zhì)量之比的百分率，稱為材料的吸水率。
（7）含水率。材料內(nèi)部所包含水分的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分率，稱為材料的含水率。
3．建筑材料的耐久性
建筑材料在使用過程中經(jīng)受各種常規(guī)破壞因素的作用而能保持其使用性能的能力，稱為建筑材料的耐久性。。第二節(jié) 石灰
一、 石灰的原料與生產(chǎn)
生產(chǎn)石灰的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，如石灰石、白堊等。將這些原料在高溫下煅燒，即得生石灰，主要成分為氧化鈣。正常溫度下煅燒得到的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，晶體粒小，體積密度小，與水作用快。
注意：生產(chǎn)時(shí)，由于火候或溫度控制不均，常會(huì)含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰中含有未分解的碳酸鈣內(nèi)核，外部為正常煅燒的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不會(huì)帶來(lái)危害。溫度過高得到的石灰稱為過火石灰。過火石灰的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大，并且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土雜質(zhì)形成的玻璃物質(zhì)所包覆。因此過火石灰與水作用的速度很慢，須數(shù)天甚至數(shù)年，這對(duì)石灰的使用極為不利。
為避免過火石灰在使用以后，因吸收空氣中的水蒸氣而逐步熟化膨脹，使已硬化的砂漿或制品產(chǎn)生隆起、開裂等破壞現(xiàn)象，在使用以前必須使過火石灰熟化或?qū)⑦^火石灰去除。常采用的方法是在熟化過程中，利用篩網(wǎng)除掉較大尺寸過火石灰顆粒，而較小的過火石灰顆粒在儲(chǔ)
灰坑中至少存放二周以上，使其充分熟化，此即所謂的“陳伏”。陳伏時(shí)為防止石灰炭化，石灰膏的表面須保存有一層水。
石灰的特性
1保水性與可塑性好2凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低%3耐水性差4干燥收縮大
5.1 水泥主要技術(shù)指標(biāo) （1）比重與容重：普通水泥比重為3.1，容重通常采用1300公斤/立方米。（2）細(xì)度：指水泥顆粒的粗細(xì)程度。顆粒越細(xì)，硬化得越快，早期強(qiáng)度也越高。 （3）凝結(jié)時(shí)間：水泥加水?dāng)嚢璧介_始凝結(jié)所需的時(shí)間稱初凝時(shí)間。從加水?dāng)嚢璧侥Y(jié)完成所需的時(shí)間稱終凝時(shí)間。硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不早于45分鐘，終凝時(shí)間不遲于6.5小時(shí)。實(shí)際上初凝時(shí)間在1~3h，而終凝為4~6小時(shí)。水泥凝結(jié)時(shí)間的測(cè)定由專門凝結(jié)時(shí)間測(cè)定儀進(jìn)行 （4）強(qiáng)度：水泥強(qiáng)度應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 （5）體積安定性：指水泥在硬化過程中體積變化的均勻性能。水泥中含雜質(zhì)較多，會(huì)產(chǎn)生不均勻變形（6）水化熱：水泥與水作用會(huì)產(chǎn)生放熱反應(yīng)，在水泥硬化過程中，不斷放出的熱量稱為水化熱。7）標(biāo)準(zhǔn)稠度：指水泥凈漿對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試桿的沉入具有一定阻力時(shí)的稠度。
三、定義3.1 復(fù)合硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥）。水泥中混合材料總摻加量按質(zhì)量百分比應(yīng)大于20％，不超過50％。
五、技術(shù)要求1 氧化鎂：熟料中氧化鎂的含量不得超過5.0％。如水泥經(jīng)壓蒸安定性試驗(yàn)合格，則熟料中氧化鎂的含量允許放寬到6.0％。 .2 三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5％。 3 細(xì)度：80μm方孔篩篩余不得超過10％。4 凝結(jié)時(shí)間：初凝不得早于45min,終凝不得遲于10h。 5 安定性：用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。5.6 強(qiáng)度：425和525號(hào)水泥按早期強(qiáng)度
1．組成材料與結(jié)構(gòu)
普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)骨料（砂）、外加劑和水拌合，經(jīng)硬化而成的一種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤(rùn)滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后將骨料膠結(jié)在一起，形成堅(jiān)強(qiáng)的整體。2．主要技術(shù)性質(zhì) 混凝土的性質(zhì)包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強(qiáng)度、變形及耐久性等。 和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合技術(shù)指標(biāo)，包括流動(dòng)性（稠度）、粘聚性和保水性三個(gè)主要方面。 強(qiáng)度是混凝土硬化后的主要力學(xué)性能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力。混凝土強(qiáng)度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強(qiáng)度。其中以抗壓強(qiáng)度最大，抗拉強(qiáng)度最小。 混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學(xué)收縮、干濕變形及溫度變形等。水泥用量過多，在混凝土的內(nèi)部易產(chǎn)生化學(xué)收縮而引起微細(xì)裂縫。 改善混凝土拌合物和易性的措施有哪些合適的砂率外加劑與水泥適應(yīng)性良好摻合料用量足夠級(jí)配好的砂石質(zhì)量好的粉煤灰、礦粉等摻合料。
影響混凝土強(qiáng)度的因素
一、水泥的強(qiáng)度和水灰比
水泥的強(qiáng)度和水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的最主要因素。水泥是混凝土中的膠結(jié)組分，其強(qiáng)度的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度。在配合比相同的條件下，水泥的強(qiáng)度越高，混凝土強(qiáng)度也越高。當(dāng)采用同一水泥（品種和強(qiáng)度相同）時(shí)，混凝土的強(qiáng)度主要決定于水灰比；在混凝土能充分密實(shí)的情況下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，強(qiáng)度愈低，與骨料粘結(jié)力也愈小，混凝土的強(qiáng)度就愈低。反之，水灰比愈小，混凝土的強(qiáng)度愈高。二、骨料的影響
骨料的表面狀況影響水泥石與骨料的粘結(jié)，從而影響混凝土的強(qiáng)度。碎石表面粗糙，粘結(jié)力
較大；卵石表面光滑，粘結(jié)力較小。因此，在配合比相同的條件下，碎石混凝土的強(qiáng)度比卵石混凝土的強(qiáng)度高。骨料的最大粒徑對(duì)混凝土的強(qiáng)度也有影響，骨料的最大粒徑愈大，混凝土的強(qiáng)度愈小。
三、外加劑和摻合料
在混凝土中摻入外加劑，可使混凝土獲得早強(qiáng)和高強(qiáng)性能，混凝土中摻入早強(qiáng)劑，可顯著提高早期強(qiáng)度；摻入減水劑可大幅度減少拌合用水量，在較低的水灰比下，混凝土仍能較好地成型密實(shí)，獲得很高的28d強(qiáng)度。
在混凝土中加入摻合料，可提高水泥石的密實(shí)度，改善水泥石與骨料的界面粘結(jié)強(qiáng)度，提高混凝土的長(zhǎng)期強(qiáng)度。因此，在混凝土中摻入高效減水劑和摻合料是制備高強(qiáng)和高性能混凝土必需的技術(shù)措施。
四、養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度
混凝土的硬化是水泥水化和凝結(jié)硬化的結(jié)果。養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥的水化速度有顯著的影響，養(yǎng)護(hù)溫度高，水泥的初期水化速度快，混凝土早期強(qiáng)度高。濕度大能保證水泥正常水化所需水分，有利于強(qiáng)度的增長(zhǎng)。
五、齡期
混凝土在正常養(yǎng)護(hù)條件下，其強(qiáng)度將隨著齡期的增加而增長(zhǎng)。最初的7～14d內(nèi)，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，28d以后增長(zhǎng)緩慢，齡期延續(xù)很長(zhǎng)，混凝土的強(qiáng)度仍有所增長(zhǎng)。
混凝土耐久性問題，是指結(jié)構(gòu)在所使用的環(huán)境下，由于內(nèi)部原因或外部原因引起結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期演變，最終使混凝土喪失使用能力。即所為的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，堿-集料反應(yīng)失效，化學(xué)腐蝕失效，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)破壞等
3. 提高混凝土耐久性的措施
從上述分析可知，混凝土的外部環(huán)境、內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)、原料、密實(shí)度、和抗?jié)B性是影響混凝土耐久性能的重要因素。因此，工程應(yīng)根據(jù)具體情況，有針對(duì)性地采取相應(yīng)措施，提高混凝土的耐久性。
3.1水泥。水泥類材料的強(qiáng)度和工程性能，是通過水泥砂漿的凝結(jié)、硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土耐久性就被破壞，因此水泥的選擇須注意水泥品種的具體性能，選擇堿含量小、水化熱低，干縮性小、抗腐蝕性、抗凍性能好的水泥，并結(jié)合具體情況進(jìn)行選擇。工程中選擇水泥強(qiáng)度的同時(shí)，需考慮其工程性能，有時(shí)其工程性能比強(qiáng)度更重要。
3.2砂、石集料。 選擇質(zhì)量良好、技術(shù)條件合格的砂、石集料，是保證混凝土耐久性的重要條件。改善粗細(xì)集料的顆粒級(jí)配，在允許的最大粒徑范圍內(nèi)盡量選用較大粒徑的粗集料，可減少集料的空隙率和比表面積，也有助于提高混凝土的耐久性。
3.3摻入高效活性礦物摻料。普通混凝土的水泥石中水化物穩(wěn)定性不足，是混凝土不能超耐久的另一因素。在普通混凝土中摻入活性礦物目的，在于改善混凝土中水泥石的膠凝物質(zhì)的組成，活性礦物摻料中含有大量活性SiO2及Al2O3，它們能和波蘭特水泥水化過程中產(chǎn)生的游離石及高鹼性水化矽酸鈣產(chǎn)生二次反應(yīng)，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)的低鹼性水化矽酸鈣，從而達(dá)到改善水化膠凝物質(zhì)的組成，消除游離石灰的目的，使水泥石的結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透通路。此外，還能改善集料與水泥石的界面結(jié)構(gòu)和界面區(qū)性能。這些重要的作用，對(duì)增進(jìn)混凝土的耐久性及強(qiáng)度都有本質(zhì)性的貢獻(xiàn)。
3.4摻用引氣劑或減水劑。摻用引氣劑或減水劑對(duì)提高抗?jié)B、抗凍等有良好作用，在某些情況下，還能節(jié)約水泥。
3.5控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是決定混凝土密實(shí)性的主要因素，它不但影響混凝土的強(qiáng)度，而且也嚴(yán)重影響其耐久性，故必須嚴(yán)格控制水灰比。
3.6改善混凝土的施工操作方法。在混凝土施工中，應(yīng)當(dāng)攪拌均勻，澆灌和振搗密實(shí)及加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)以保證混凝土的施工質(zhì)量。
砂漿的技術(shù)性質(zhì) 一、新拌砂漿的和易性 砂漿的和易性是指砂漿是否容易在磚石等表面鋪成均勻、連續(xù)的薄層，且與基層緊密黏結(jié)的性質(zhì)。包括流動(dòng)性和保水性兩方面含義。
（一）流動(dòng)性 影響砂漿流動(dòng)性的因素，主要有膠凝材料的種類和用量，用水量以及細(xì)骨料的種類、顆粒形狀、粗細(xì)程度與級(jí)配，除此之外，也于摻入的混合材料及外加劑的品種、用量有關(guān)。 通常情況下，基底為多孔吸水性材料，或在干熱條件下施工時(shí)，應(yīng)選擇流動(dòng)性大的砂漿。相反，基底吸水少，或濕冷條件下施工，應(yīng)選流動(dòng)性小的砂漿。
（二）保水性 保水性是指砂漿保持水分的能力。保水性不良的砂漿，使用過程中出現(xiàn)泌水，流漿，使砂漿與基底黏結(jié)不牢，且由于失水影響砂漿正常的黏結(jié)硬化，使砂漿的強(qiáng)度降低。
影響砂漿保水性的主要因素是膠凝材料種類和用量，砂的品種、細(xì)度和用水量。在砂漿中摻入石灰膏、粉煤灰等粉狀混合材料，可提高砂漿的保水性。
二、硬化砂漿的強(qiáng)度 漿強(qiáng)度的因素有：當(dāng)原材料的質(zhì)量一定時(shí)，砂漿的強(qiáng)度主要取決于水泥標(biāo)號(hào)和水泥用量。此外，砂漿強(qiáng)度還受砂、外加劑，摻入的混合材料以及砌筑和養(yǎng)護(hù)條件有關(guān)。砂中泥及其他雜質(zhì)含量多時(shí)，砂漿強(qiáng)度也受影響。
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