土木工程材料道路工程建築材料

2021-03-04 09:49:25 字數 4855 閱讀 5701

第一章土木工程材料的基本性質

一. 材料的物理性質:1.密度:材料在絕對密實狀態下單位體積的質量。(常把其磨細測密實體積,李氏瓶)

2.表觀密度:材料在包含閉口孔隙條件下單位體積的質量。(採用排液法或水中稱重法。按含水狀態分別稱為幹表觀密度、氣幹表觀密度、飽和麵乾表觀密度、溼表觀密度等。)

3.毛體積密度(容重):材料在自然狀態下單位體積的質量。

4.堆積密度:指散粒狀或纖維狀材料在堆積狀態下單位體積的質量。(測定:容量筒法)

5-1.密實度(單塊材料):材料體積(自然狀態)內固體物質的充實程度。

5-2.孔隙率:材料內部孔隙體積佔材料在自然狀態**積的百分率。

6-1.填充率(散粒材料):散粒材料在堆積狀態下顆粒填充的體積佔堆積體積的百分率。

6-2.空隙率:空隙率的大小反映了散粒狀材料的顆粒之間互相填充的緻密程度。

二.材料與水有關的性質:

1-1.親水性:材料表面可以被水所潤濕,有親水性,例混凝土、鋼材、磚石。

1-2憎水性:材料表面不能被水所潤濕,有憎水性。例瀝青、石蠟、塑料。

2-1吸水性:材料在水中吸收水分的性質。常用吸水率w表示。(影響因素:材料的親水性和憎水性、孔隙率的大小及孔隙特徵。)

2-2吸濕性:在潮濕空氣中吸收水分的性質。常用含水率wh表示。

注意區分: 吸水率:飽水狀態恆值。 含水率:自然狀態變值

3.耐水性:長期在飽和水的作用下既不發生破壞,強度也不顯著降低。用軟化係數kr表示。

4.抗滲性:抵抗壓力水滲透的性質。用滲透係數k表示。抗滲等級如p2、p4、分別表示可抵抗0.2、0.4mpa的水壓力而不滲透。

5.抗凍性::在吸水飽和狀態下,能經受反覆凍融的作用而不破壞,強度不顯著降低的效能。

抗凍等級如f25、f50、分別表示在經受25、50次的凍融迴圈後,材料仍可滿足使用要求。

三.材料的力學性質:

1.強度:材料抵抗外力破壞的能力。可分為抗壓、抗拉、抗剪及抗彎強度等。(比強度:材料的強度與其表觀密度之比。反映材料輕質高強的指標,其值越大,越輕質高強。)

2-1.彈性:材料在外力作用下產生變形,當外力除去後,能夠完全恢復原來形狀的效能。

2-2.塑性:材料在外力作用下產生顯著變形,但不斷裂破壞,外力取消後,仍保持變形後的形狀的性質。(幾乎沒有完全的彈性材料或塑性材料。)

3.脆性:材料在外力作用下,在破壞前無明顯的塑性變形而突然破壞的性質。

4.韌性:材料在外力的作用下,能吸收較大的能量,同時產生一定的變形而不致破壞的效能。

5.疲勞極限:材料在受到拉伸、壓縮、彎曲、扭轉以及這些外力的反覆作用,當應力超過某一限度時會導致材料的破壞,這個限度叫疲勞極限,又稱疲勞強度。

6.硬度:材料抵抗其它物體刻劃或壓入其表面的能力。(莫氏硬度)

7.磨損:材料受到磨擦作用而減小質量和體積的現象。

8.磨耗:材料受到摩擦、剪下和撞擊的綜合作用而減小質量和體積的現象。

本章例題:

經測定,重量為3.4kg,容積為10公升的容量筒裝滿絕幹石子後的總重量為18.4kg。

若向筒內注入水,待石子吸飽水後,為注滿此筒共注入水4.3kg。將上述吸水飽和的石子擦乾表面後稱得總重量為19.

0kg(含筒重)。已知水的密度為1000 kg/m3,求該石子的表觀密度、毛體積密度、堆積密度、吸水率。

第二章無機膠凝材料

一.膠凝材料定義:指經過一系列的物理化學作用後,能將散粒狀(如砂、石子)或塊狀(如磚、石塊)材料膠粘成為乙個整體並具有一定強度的材料。

二.膠凝材料分類:1.無機膠凝材料:氣硬性,在空氣中硬化(石灰、石膏、水玻璃);水硬性,在空氣、水中都可硬化(水泥) 2.有機膠凝材料:瀝青、樹脂、橡膠

三.石灰的熟化(消化):熟化特點:(1) 放出大量的熱;(2)體積膨脹,增大1~2.5倍。

幹消化法:在生石灰中,均勻加入60%~80%的水,可得到顆粒細小、分散均勻的消石灰粉。 溼消化法:

塊狀生石灰用較多的水(約為生石灰體積的3~4倍)熟化而得到的膏狀物稱為石灰膏。

四.石灰的硬化:1)乾燥結晶硬化:

水分蒸發,產生毛細管壓力,壓密石灰粒子——附加強度水分蒸發,氫氧化鈣過飽和析晶——結晶強度碳化:ca(oh)2+co2+nh2o —— caco3+(n+1)h2o ——碳化強度

五. 矽酸鹽水泥的礦物成分:1.

熟料:矽酸三鈣 c3s矽酸二鈣 c2s鋁酸三鈣 c3a鐵鋁酸四鈣 c4af 2.石膏:

天然石膏和工業副產石膏。 3.混合材料:

(1)①粒化高爐礦渣 ②粒化高爐礦渣粉 ③粉煤灰 ④火山灰質混合材料 (2)非活性混合材料 4、助磨劑

六.矽酸鹽水泥水化特點:1、矽酸三鈣水化較快 2、矽酸二鈣水化特別慢 3、鋁酸三鈣與水反應迅速,水化放熱大 4、鐵鋁酸四鈣水化熱較低。

七.矽酸鹽水泥的技術性質:化學指標:1.

不溶物含量影響水泥的粘結質量。2. 水泥煅燒不理想3.

化學分子和離子影響。4.鹼含量可能產生鹼集料反應,導致混凝土不均勻膨脹而開裂破壞。

物理指標:1.初凝時間:

水泥加水拌和至水泥漿開始失去可塑性所需的時間。終凝時間:水泥加水拌和至水泥漿完全失去可塑性,並開始產生強度所需的時間。

2.體積安定性:水泥在凝結硬化過程中體積變化的均勻性 3.

強度:配製水泥膠砂試件,經一定齡期後所測得的強度。4.

細度八.矽酸鹽水泥的腐蝕:1.

定義:水泥石在外界侵蝕性介質(軟水、含酸、含鹽的水溶液等)的作用下結構受到破壞,強度降低的現象。2、腐蝕的基本原因(1)水泥石中存在易受腐蝕的成分氫氧化鈣和水化鋁酸鈣;(2)水泥石本身不密實,有很多毛細孔通道,侵蝕性介質易進入其內部;(3)外界存在腐蝕性介質和條件。

3.防止措施:(1)根據侵蝕環境特點,合理選用水泥品種(2)提高水泥石的密實度(3)加做保護層。

九.通用水泥的選用:高強水泥:抗壓強度高——提高c3s 含量

適用於高層建築或大跨徑橋梁工程。

道路水泥:抗折強度高——提高c4af含量。

適用於道路路面、機場路面、城市廣場等工程。

抗硫酸鹽水泥:抗硫酸鹽侵蝕性好——降低c3a含量(<5%)

適用於海港、水利、地下、隧道、涵洞等工程。

大壩水泥:中熱水泥,水化放熱較低,提高c2s含量,降低c3a含量

低熱礦渣水泥:加入礦渣,水化放熱較低,提高c2s含量,降低c3a含量

適用於港口、碼頭、大壩、高層建築物的基礎等大體積工程。

第三章石料和集料

● 集料的物理力學性質:

一、顆粒級配和粗細程度 :1、顆粒級配(1)定義:指集料中不同粒徑顆粒的搭配情況,常用級配曲線表示。

(2)測定方法:篩分試驗。(取一定數量的風乾集料,在一套標準篩上進行篩分,分別測得試樣在各篩上的篩餘質量。

然後計算出級配三引數:分計篩餘百分率、累計篩餘百分率和通過百分率。)2、粗細程度(1)定義:

指不同粒徑顆粒混合後的總體粗細程度。(2)指標: ①細集料中的天然砂,常用細度模數表示。

②粗集料,用最大粒徑(指集料的100%都要求通過的最小標準篩的篩孔尺寸)作為顆粒大小的表徵

二、顆粒形狀和表面特徵:1、顆粒形狀(1)型別:渾圓狀、多稜角狀、針狀和片狀(2)指標:

針、片狀顆粒的含量。對水泥混凝土和瀝青混合料的和易性、強度和穩定性等效能有不良影響。(3)測定方法:

規準儀法——適於水泥混凝土用粗集料。游標卡尺法——適於瀝青混合料用粗集料

2、表面特徵:(1)定義:指集料表面的粗糙程度及孔隙特徵等。

(2)主要影響混凝土的和易性以及與膠結料的粘結力:表面粗糙的集料製作的混凝土的和易性較差,但與膠結料的粘結力較強;表面光滑相反。

三、強度和抗衝擊性:粗集料在水泥混凝土和瀝青混合料中起骨架作用,應具有一定的強度。(1)抗壓強度:(2)壓碎值:指集料抵抗壓碎的能力。

四、耐磨性和抗磨光性: 1、耐磨性(1)定義:集料抵抗摩擦、撞擊和剪下等綜合作用的效能。(2)測定方法:洛杉磯磨耗試驗

2、抗磨光性(1)定義:集料抵抗外力摩擦而不被磨光的效能。磨光值愈高,其抗磨光效能愈好。

五、堅固性: 1、定義:集料抵抗大氣自然因素作用的效能,又稱耐候性。這些自然因素包括溫度變化、乾濕變化和凍融迴圈等,其中,凍融迴圈的破壞作用佔主導地位。

2、測定方法:直接凍融法、硫酸鹽浸泡法,通常採用硫酸鹽浸泡法。

● 集料的化學性質:

一、化學組成:1、分類:按sio2的含量劃分為:酸性石料:sio2>65% 中性石料:sio2=52%~65% 鹼性石料:sio2<52%

2、特點:一般而言,鹼性岩石製成的集料與膠結料的粘結性比酸性岩石製成的集料與膠結料的粘結性大。

二、有害雜質:1、有害雜質:泥塊、粉塵、有機物、硫化物和硫酸鹽、氯鹽等。

2、不良影響:(1)有的影響集料與膠結料的粘結,如泥塊、粉塵等;

(2)有的對膠結料有破壞作用,如硫化物和硫酸鹽會引起水泥混凝土的硫酸鹽腐蝕。

三、鹼活性 : 1、定義:在水泥混凝土中,某些集料會與水泥中的鹼(na2o、k2o)產生化學反應,生成具有吸水膨脹性的產物,使硬化混凝土破壞。這種集料稱為鹼活性集料。

2、鹼集料反應型別:鹼—矽酸鹽反應、鹼—碳酸鹽反應。

● 級配理論:

級配目的:各種不同粒徑的集料,按一定比例搭配,可達到較小的空隙率和較大的內摩擦力。集料的級配分為連續級配和間斷級配兩類。

連續級配:是指礦料顆粒的尺寸由小到大連續分級,每一級粒徑的顆粒都佔適當比例。

間斷級配:是指在礦料中,缺少一級或幾級粒徑的顆粒,形成一種不連續的級配。

第四章水泥混凝土

一、細集料技術要求:1、顆粒級配和細度模數 2、有害物質含量3、含泥量、泥塊含量和石粉含量 4、堅固性

二、粗集料技術要求:1、有害雜質含量 2、顆粒形狀和表面特徵 3、最大粒徑和顆粒級配4、強度和堅固性5、鹼活性

三、減水劑定義:在混凝土拌和物坍落度基本相同的條件下,能減少拌和用水量的外加劑。

四、減水劑功能:不改變用水量,大幅度提高新拌混凝土流動性;保持和易性一定,降低用水量,提高強度;保持強度一定,降低水泥用量,節約水泥; 改善新拌混凝土可幫浦性及其他效能。

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