建筑材料复习资料

建筑材料复习资料第一章建筑材料的基本性质密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量称为密度，用ρ表示。𝛒=𝒎𝑽m----材料在干燥状态下的质量，kgV----干燥材料的绝对密实体积，m3材料的绝对密实体积，指不包括材料空隙在内的体积。表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度，用𝛒0表示。𝝆𝟎=𝒎𝑽𝟎m----材料的质量,kgV0---材料在自然状态下的体积，m3（材料在自然状态下的体积，指包含材料内部空隙的体积）材料在自然状态下的体积，指包含材料内部空隙的体积。干表观密度指材料在烘干状态下的测定值。堆积密度：散粒或粉状材料，如砂、石子、水泥等，在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度,用𝝆𝟎′表示。𝝆𝟎′=𝒎𝑽𝟎′m----材料的质量，kgV0’---材料的自然（松散）堆积体积（包括材料颗粒体积和颗粒之间的空隙体积），m3（由于散粒材料堆积的紧密程度不同，堆积密度可分为疏松堆积密度、振实堆积密度和紧密堆积密度）孔隙率：在材料自然体积内空隙体积所占的比例，称为材料的孔隙率，用P表示。𝐏=𝑽𝟎−𝑽𝑽𝟎×𝟏𝟎𝟎%=(𝟏−𝑽𝑽𝟎)×𝟏𝟎𝟎%=(𝟏−𝝆𝟎𝝆)×𝟏𝟎𝟎%式中V、V0、ρ、𝜌0同前述孔隙率的大小直接放映了材料的致密程度。孔隙率大，材料的表观密度小、强度降低。吸水性：材料在浸入水中吸收水的能力称为材料的吸水性，常用质量吸水率表示。𝑾𝒎=𝒎𝟏−𝒎𝒎×𝟏𝟎𝟎%m----材料干燥状态下的质量，kgm1---材料吸水饱和状态下的质量，g或kg材料的吸水性也可用体积吸水率WV(在数值上等于开口孔隙率PK)表示，即材料吸入水的体积占材料自然状态体积的百分率，与质量吸水率的关系有𝑾𝑽=𝝆𝟎𝑾𝒎/𝝆𝒘V吸水=V0×WV吸水性主要取决于材料本身的亲水性与憎水性，但与孔隙率的大小和特征也有密切关系。吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，吸湿性常用质量含水率来表示。𝑾𝒉=𝒎𝒉−𝒎𝒎×𝟏𝟎𝟎%Wh----材料的含水率，%mh----材料含水时的质量，g或kgm-----材料干燥状态下的质量，g或kg耐水性：材料长期在水的作用下不破坏，且其强度也不显著降低的性质称为耐水性，材料的耐水性用软化系数来表示。𝑲𝒓=𝒇𝒃𝒇𝒅Kr----材料的软化系数fb----材料在吸水饱和状态下的强度，MPafd----材料在干燥状态下的强度，MPa材料软化系数的大小表示材料在沁水饱和后强度降低的成都。材料的软化系数越小，表示材料吸水后强度下降越多，耐水性越差。抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，用渗透系数K表示。𝑲𝒓=𝑸𝒅𝑨𝒕𝑯材料的渗透系数越小，则表示材料的抗渗性越好。抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融作用而不破坏，且强度和质量无显著降低的性能称为材料的抗冻性。如F50、F100等，抗冻等级越高，材料的抗冻性越好。材料的导热性：材料传导热量的能力称为材料的导热性。当材料的含水率增大时，其导热性也相应增加，若材料孔隙中的水分冻结成冰，材料的导热系数将更大。材料的强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为材料的强度。塑性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力出去后，仍保持变形后的形状，并不破坏的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形（或永久变形）。材料的耐久性：指材料在所处环境条件下，抵抗所受破坏作用，在规定的时间内，不变质、不损坏，保持器原有性能的性质。矿物：无机非金属材料中具有特定结构、特定的物理力学性能的组织结构称为矿物。晶体结构：物质中的分子、原子、离子等质点在空间呈周期性规则排列的结构称为晶体。第二章天然石材天然石材：毛石经过加工后成为料石、板材和颗粒状等材料，统称为天然石材。天然岩石：由各种不同的地质作用所形成的天然固态矿物的集合体。岩浆岩：由地壳内部熔融岩浆上升冷凝而成，是组成地壳的主要岩石，主要成分为SiO2.天然岩石沉积岩：由地表的各类岩石经自然界的风化作用破坏，被风力、水流和冰川搬迁后在沉淀堆积，在地表或地下不太深的地方形成的岩石。变质岩：早期形成的岩浆岩、沉积岩甚至变质岩体在地壳中受到高温、高压及化学活动性流体的影响发生结构、构造、成分等物理、化学变化后形成的岩石。产生变质作用的因素：（1）力源（2）热源（3）新的化学成分岩浆的地质作用：（1）侵入作用（2）喷出作用岩浆岩又可分为三类：（1）深成岩（2）喷出岩（3）火山岩毛石：（1）乱毛石（2）平毛石料石：（1）毛料石（2）粗料石（3）半细料石（4）细料石天然石材的物理性质：（1）表观密度（2）吸水性（3）耐水性（4）抗冻性（5）抗风化天然石材的力学性质：（1）抗压强度（2）冲击韧性（3）硬度（4）耐磨性常用的沉积岩有石灰岩、砂岩。第三章气硬性胶凝材料胶凝材料：指在一定条件下，通过自身的一系列变化而把其他材料胶凝结成具有强度的整体的材料。注：气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度;水硬性胶凝材料不但能在空气中硬化而且能更好地在水中硬化，并保持和发展其强度。石灰：以氧化钙或氢氧化钙为主要成分的气硬性胶凝材料，是一种传统而又古老的建筑材料。生石灰：用石灰岩、白垩、白云质石灰岩或其他以碳酸钙为主的天然原料，经煅烧而得的块状产品，称为生石灰。注：生石灰的主要成分是Cao(氧化钙)煅烧反应式：𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑𝟗𝟎𝟎℃→𝑪𝒂𝑶+𝑪𝑶𝟐↑煅烧良好的石灰，质轻色匀，密度约为3200kg/m3,堆积密度介于800~1000kg/m3欠火石灰：温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠火石灰”；欠火石灰中含有较多的未消化残渣，影响成品的出材率。过火石灰：煅烧温度过高或时间过长，将生成颜色较深的“过火石灰”。过火石灰内部结构致密，CaO晶粒粗大，表面被一层玻璃釉状物包裹，与水反应极慢，会引起制品的隆起或开裂。生石灰粉：由块状生石灰磨细而成。消石灰粉：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2，亦称熟石灰。石灰的熟化（消解）：工地上在使用石灰时，通常将生石灰加水，使之消解为膏状或粉末状的消石灰，这个过程称为石灰的熟化，又称消解。𝑪𝒂𝑶+𝑯𝟐𝑶→𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐+𝟔𝟒.𝟗𝑲𝑱熟化反应特点：（1）水化热大，水化速率快（2）体积膨胀大（约1.5~2.0倍）石灰的陈伏：过火石灰水化极慢，它要在占绝大多数的正常石灰凝结硬化后才开始慢慢熟化，并产生体积膨胀，从而引起已硬化的石灰体发生鼓包开裂破坏。为消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中隔离空气下保存“两周”以上的工艺过程。陈伏的目的：消除过火石灰的危害，使未熟化的颗粒充分熟化。胶凝材料有机胶凝材料：如沥青、树脂无机胶凝材料水硬性胶凝材料：如各种水泥气硬性胶凝材料：如石灰、石膏、水玻璃石灰的硬化：指石灰浆体的干燥、结晶、碳化三个交错进行的作用形成𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐结晶结构网的结果。结晶过程：石灰浆体中水分蒸发，氢氧化钙结晶析出。碳化过程：𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐+𝑪𝑶𝟐+𝒏𝑯𝟐𝑶→𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑+(𝒏+𝟏)𝑯𝟐𝑶硬化的特点是体积收缩大。生、熟石灰和石灰石的转换关系𝑪𝒂𝑶𝑪𝒂(𝑶𝑯)𝟐𝑪𝒂𝑪𝑶𝟑石灰的特性：（1）可塑性和保水性好：颗粒细，易吸附水（2）硬化缓慢，硬化后强度低：结晶、碳化。石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.2～0.5MPa受潮后石灰溶解，强度更低。（3）硬化时体积收缩大：水分大量蒸发，毛细管收缩，开裂。（4）耐水性差：Ca(OH)2易溶于水。石灰的技术指标：石灰的应用：1.配制砂浆2.拌制三合土和灰土三合土以生石灰粉(或消石灰粉)、粘土、砂子(或碎石、炉渣)按照一定的比例来配制而成。3.制作石灰乳涂料4.生产硅酸盐制品以石灰和硅质材料(如粉煤灰、石英砂、炉渣等)为原料，加水拌合，经成型，蒸养或蒸压处理等工序而成的建筑材料。5.加固软土地基石膏：天然二水石膏（生石膏）：CaSO4•2H2O无水石膏（硬石膏）：CaSO4半水石膏：CaSO4•1/2H2O(半水石膏是二水石膏加热后生成的产物)化工石膏（化工副产品）：磷石膏、氟石膏、排烟脱硫石膏建筑石膏：（1）半水石膏溶解于水并生成二水石膏；（2）溶液过饱和二水石膏晶体的析出，浆体水分的蒸发和晶体的生成；（3）浆体变稠失去塑性，石膏凝结；（4）晶体连生、搭接，形成结晶结构网，逐渐产生强度。建筑石膏硬化后的主要成分为二水石膏，具有很强的吸湿性及透气性，受潮后强度剧烈降低，耐水性及抗冻性均较差。高强度石膏：α型半水石膏水玻璃：俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成，化学通式为R2O.nSiO2,n为水玻璃的模数，常见的水玻璃有硅酸盐水玻璃和硅酸钾水玻璃。水玻璃为液态，是一种胶质溶液，具有胶结能力，在空气中能与二氧化碳反应并硬化，其反应式为：𝑵𝒂𝟐∙𝒏𝑺𝒊𝑶𝟐+𝑪𝑶𝟐+𝒎𝑯𝟐𝑶=𝑵𝒂𝟐𝑪𝑶𝟑+𝒏𝑺𝒊𝑶𝟐∙𝒎𝑯𝟐𝑶水玻璃中n值越大，水玻璃中胶体组分越多，水玻璃粘性越大，越难溶于水，但却容易分解硬化，粘结能力较强。水玻璃有以下特性：(1)良好的粘结性；(2)很强的耐酸性，水玻璃能抵抗多数酸的作用(氢氟酸除外)；(3)较好的耐高温性，水玻璃可耐1200℃的高温，在高温下不燃烧，不分解，强度不降低，甚至有所增加。水玻璃在建筑工程中的主要应用：(1)涂刷建筑材料表面，提高密实度和抗风化能力；(2)配制耐酸浆体、耐酸砂浆、耐热耐酸混领土；(3)配制水玻璃矿渣砂浆，修补砖墙裂缝；(4)加固地基；(5)配制成速凝防水剂。第四章水泥水泥是一种水硬性胶凝材料。水泥按矿物组成可分为：硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐水泥等。水泥按性能和用途可分为：（1）通用水泥----硅酸盐类水泥，主要用于土木建筑工程（2）专用水泥----砌筑水泥、道路水泥、放射线水泥和油井水泥等（3）特性水泥----快硬水泥、无收缩快硬水泥、中热和低热水泥、膨胀水泥和抗硫酸盐水泥等硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。硅酸盐水泥分两类：Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P•Ⅰ：不掺加混合材料；Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P•Ⅱ：在水泥粉磨时掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣。硅酸盐水泥的原料：（1）石灰质原料：如石灰石等，主要成分为CaCO3，主要提供CaO。（2）粘土质原料：如粘土等，主要成分为SiO2。Al2O3。Fe2O3，主要提供SiO2、Al2O3及少量的Fe2O3。（3）校正材料：辅助原料常用以校正Fe2O3的或SiO2不足。硅酸盐水泥的生产工艺：两磨一烧生料的干燥与脱水---------CaCO3分解---------固相反应---------烧成阶段--------熟料的冷却将熟料加入适量石膏共同磨细，即得到硅酸盐水泥P•Ⅰ型；将熟料加入适量石膏、5%的石灰石或高炉矿渣共同磨细，即得到硅酸盐水泥P•Ⅱ。硅酸盐水泥熟料的主要矿物及含量：矿物名称化学成分代号含量熟料中的硅酸三钙和硅酸二钙称为硅酸盐矿物，一般占总量的75%～82%；铝酸钙和铁铝酸四钙称为溶剂矿物，一般占总量的18%～25%。其他成分及性质：水泥中氧化镁、三氧化硫、游离氧化钙含量过高，会造成混领土体积安定性不良；Na2O、K2O含量过高，发生碱骨料反应，会使混领土体积膨胀。硅酸盐水泥单矿物的水化特性：注：（1）如提高C3S和C3A的含量，可制成快硬早强水泥（2）如降低C3S和C3A的含量，提高C2S和C4AF的含量，可制成低热大坝水泥各熟料矿物的强度增加硅酸盐水泥的水化水泥加水拌和后，水泥颗粒表面立即与水发生化学反应，即水化和水解作用，并生成一系列水化物，同时放出一定的热量。硅酸盐水泥主要有五种水化物：水化硅酸钙（70%左右）、氢氧化钙（约20%）、水化铝酸钙、水化铁酸