土木工程材料笔记

土木工程材料(笔记)csl2011.3土木工程材料(笔记)csl-1-第一章.土木工程材料的基本性质结构：宏观，细观，微观(晶体、玻璃体、胶体)。§1-1物理性质一、基本性质：密度表观密度0堆积密度0孔隙率P空隙率P相关公式：)1(0PV1-02HkmmP干饱)1(00P亲、憎水性——润湿角吸水性——重量吸水率Wm，体积吸水率Wv二、与水有关性质吸湿率——含水率耐水性——软化系数：系数↑，耐水性↑抗渗性——渗透系数，抗渗等级相关公式:干干饱干mm-m2mmWOHmk1m-m22PVVVWOHOHV干饱干0mVWW干饱00VW三、孔隙对性能的影响：孔隙↑，强度↓，导热系数↓，热容↓，与抗冻无关吸水率↑，透气透水性↑压拉弯剪211mmNMPa§1-2力学性质比强度:0f轻质高强的指标弹塑脆韧性§1-3耐久性：耐水，抗渗，抗冻，耐候，其他第二章．无机胶凝材料:气硬,水硬§2-1气硬性原料与生产:OHCaSO245.0高强：晶体粗大结实，比表面积小OHCaS245.00建筑：(与上相反)水化硬化：水化→CaSO4.0.5H2O(晶体)一、石膏凝结硬化凝结：初、终凝硬化：快，加缓凝剂，微膨胀指标：强度，细度，凝结时间特性：强度低，孔隙率大，隔音保温，防火好生产欠火石灰（不能消解）过火石灰，消解缓慢——陈伏二、石灰熟(消)化→Ca(OH)2放热，体积↑硬化干燥结晶，析出Ca(OH)2碳化硬化→CaCO3慢，表为CaCO3，内为Ca(OH)2特性：可塑性，保水性好，强度低，易开裂，耐水性差，吸湿性强生产--湿法，干法三、水玻璃模数：SiO2与Na2O的分子比n硬化→无定形硅酸，缓慢，加促硬剂(Na2SiF6氟硅酸钠)特性：粘结力强，强度高，耐热高，不耐碱、水、渗四、比较强度：水玻璃石膏石灰硬化速度：石膏石灰水玻璃土木工程材料(笔记)csl-2-§2-2水硬性通用水泥：硅酸盐普通矿渣火山灰粉煤灰复合(代号)PIPIIPOPSAPSBPPPFPC(混合材料)055-2020-5050-7020-4020-4020-50(%)§2-3硅酸盐水泥熟料：CaOSiO2Al2OFe2O3以硅酸钙为主组成混合材料石膏：缓凝剂，不足时会瞬凝一、生产原料：石灰质、粘土质、校正过程：两磨一烧磨原料→煅烧→磨成品熟料组成：C3SC2SC3AC4AF(硬化速度)快慢最快快(水化热)多少最多中(强度)早强晚强低低二、水化、凝结、硬化C3S/C2S+H2O→C-S-H+CH(晶体)熟料C3A+H2O→C-A-HC4AF+H2O→C-A-H+C-F-Hⅰ)水化石膏(缓凝机理)CaSO42H2O+C-A-H→Aft→AFm凝胶：C-S-HC-F-H晶体：CHC-A-HAft(高硫型水化硫铝酸钙，钙凡石)ⅱ)凝结、硬化→水泥石：水化物，未水化颗粒，孔隙，水ⅲ)影响硬化因素：熟料组成及细度，水灰比，石膏掺量，温湿度，龄期三、技术性质筛析法比表面积：单位质量的总表面积(m2/kg)初凝≥45min,终凝≤6.5h标准稠度用水量P(%)—试锥下沉282mm时的稠度ⅲ)体积安定性：f-CaOf-MgO过量石膏——试饼法42.5(R)ⅳ)强度等级C:S:H=1:3:0.5,试件4040160mm,201oC三级两型52.5(R)ⅴ)氯离子侵蚀62.5(R)四、防腐、特点、应用①高强快硬,抗冻耐磨②不耐热、蚀，水化热大§2-4掺混合材料的硅酸盐水泥一、混合材料——降成本，改善性能吗，调节强度等级活性——能使石灰称为水硬性材料成分：活性SiO2Al2O3结构：玻璃体非活性：石英砂，石灰石粉SiO2+Ca(OH)2+H20→C-S-Hⅱ)火山灰反应、二次反应Al2O3+Ca(OH)2+H2O→C-A-HCaSO42H2O+C-A-H→Aft一次水化:熟料→CH二次水化:混合材料→发生火山灰反应三、通用水泥特性、应用、储存运输ⅰ)分类生产主要产物ⅰ)细度↑,水化反应↑硬化↑强度↑ⅱ)凝结时间二、大掺量混合材料水化矿渣、火山灰质、粉煤灰土木工程材料(笔记)csl-3-§2-5其他品种水泥：高铝水泥(铅酸盐)、快硬水泥、膨胀自应力水泥、道路水泥。第三章.水泥混凝土及砂浆优：造价低，耐久高，可塑性好§3-1砼缺：自重大，比强度小，导热系数大，硬化慢要求①强度等级②和易性③耐久性④经济§3-2砼各组分材料一、水泥：高对高，低对低二、水：拌合、养护有害物：云母、轻物质、有机物、硫、氯盐、泥(块)细度模数116321005)(AAAAAf,分为细、中、粗砂，优选中粗砂颗粒级配(按0.6mm孔累筛余分三区)优选二区坚固性、碱活性(①含碱0.6%②含活性SiO2③存在H2O)有害物：有机物、硫佳:球、正方体差：针片状强度：碎卵四、粗骨料流动性：卵碎最大粒径:颗粒级配——节约水泥用量强度：母岩作50mm立方体，压碎指标010mmmn,n,强度坚固性、碱活性保持塌落度不变，减少用水量，提高强度表面活性剂；先掺，同掺，滞水，后掺引气剂：改善和易性，提高抗渗、抗冻、抗裂早强剂(冬季施工，抢修工程)；缓凝剂效应:活性、形态、微骨料效应作用:和易↑可泵↑可塑↑耐腐↑抗渗、冻↑,水化热↓早强↓六、掺合料硅灰：作用——粘聚性↑保水性↑强度↑耐久性↑矿渣粉、煤矸石作用：节约水泥，改善性能，调节强度等级§3-3砼性能流动性——塌落度(精确至5mm)粘聚、保水性(无指标，观察)用水量：水泥浆数量和稠度——恒定用水量法则砂率——合理砂率一、和易性组分材料：水泥骨料、外加剂时间(塌落度损失)、温度降砂率，采用粗砂、石改善措施塌落度小时,CW不变增加C、W；大时,砂率不变增加S、G粘聚保水性不良——砂率↑二、强度:定义--150mm立方体，抗压强度cuf等级：C30——表示立方体抗压强度标准值为30MPa影响因素五、外加剂三、细骨料分类：碎、卵颗粒形状粉煤灰减水剂特点土木工程材料(笔记)csl-4-轴心抗压强度cucpff)8.0~7.0(,抗压强度tpf,抗弯拉强度cff水泥强度等级因素水灰比：)(28BWCAfffcecu龄期(28lglg28nffn),骨料，温湿度，掺料，外加剂提高措施化学收缩——微裂缝非荷载变形干湿变形：湿胀无害，干缩开裂(主因)三、变形性能温度变形：冷缩危害大——设置温度缝短期荷载——弹塑性；长期——徐变抗渗性：等级P4——抗0.4MPa水压不渗水。≥P6为抗渗砼抗冻性：等级F150——反复冻融循环最多150次。≥F150为抗冻砼抗侵蚀、碳化、碱骨料反应措施：控制max)(CW及水泥用量minC五、砼性能、参数三参数：水灰比砂率用水量四性能：和易性强度变形耐久性§3-4砼的质量控制一、正态分布二、指标:cuf，12).(ncuficuf变异系数:cuVfC三、强度保证率P(t):概率度kcucufft.四、配制强度:645.1设配ff(或645.1..kcutcuff)§3-5砼配合比设计一、表示法：绝对用量法，相对用量法：C:W:S:G二、要求：强度、和易、耐久、经济初步GSWC:::实验室0000:::GSWC施工GSWC:::0CCS=S0(1+a%)a%——砂含水率G=G0(1+b%)b%——石含水率W=W0-S0a%-G0b%概率好拐点差强度平均强度起决定性因素四、耐久性其中三、内容土木工程材料(笔记)csl-5-§3-6建筑砂浆：无粗骨料的混凝土，砂率为100%一、组成：水泥、砂、掺料、外加剂、拌合水流动性——稠度(沉入度/量)保水性——分层度强度试件：70.7mm立方体6块，测拉压均值M5:表示砂浆立方体抗压强度平均值为5MPa粘结力、变形性二、砌筑砂浆不吸水基层：)4.0(29.00.28WCcemfff吸水基层：BAfffccemQ10000.28645.0280.ffm(645.0设配ff)1m3砂浆水泥用量cemcAfBfQ)(10000.三、抹面砂浆：底层—粘结(保水)中间—找平(平整)面层—装饰(抗裂)第四章.墙体材料(砌筑材料)§4-1砌墙砖一、青，红砖：青砖较结实、高强、耐碱、耐久、成本高欠，过火砖——废品二、烧结普通砖(空洞率15%)：24011553mmⅰ)31m需要砖512块，需砂浆0.2513m尺寸偏差、外观质量强度(取10块):f,标准差9)(2ffsi,变异系数fs21.0:平均值、标准值,21.0:平均值、最小值泛霜,石灰爆裂ⅲ)质量等级——尺寸偏差、外观质量、泛霜、石灰爆裂ⅳ)应用：承重墙体，拱，柱，基础三、烧烧结多孔砖(孔洞率≥15%)——竖孔砖：例MU30应用：六层以下承重墙，非承重墙四、烧结空心砖(孔洞率≤35%)——水平孔砖：例MU2.0应用：非承重墙，填充墙五、非烧结砖：蒸压灰砂砖、粉煤灰转§4-2砌块岩浆岩(火成岩)：花岗、玄武分类沉积岩(水成岩)：石灰岩、砂岩变质岩：大理石、石英岩§4-3天然石材技术要求70mm立方块3块：例MU100品种：毛石，料石(细，半细，粗，毛)，石板材(厚度20mm)其中天然大理石：抗压高，硬度不高——室内装饰天然花岗岩：全晶质岩石——室内外地面，柱石等第五章.建筑钢材和易性配合设计强度公式ⅱ)技术性质土木工程材料(笔记)csl-6-钢结构用§5-1土木工程的用钢及制品钢筋混凝土结构用围护结构和装修工程用§5-2钢的冶炼与分类含C量2.06%→(生)铁含C量2.06%→钢碳素钢合金钢二、分类沸腾钢“F”镇静钢“Z”注:工程中主要使用前三种半镇静钢“b”特殊镇静钢“TZ”§5-3技术性能一、力学性能软钢——下屈服强度硬钢——产生0.2%0l的应力：σ0.2抗拉强度σb屈强比：bs屈强比↓，可靠性↑，材料利用率↓ⅱ)塑性——伸长率δⅲ)冲击韧性ka温度降到一定程度时钢材呈脆性——冷脆性ⅳ)硬度、耐疲劳性二、工艺性能(图略)ⅰ)冷弯性能——弯曲角度()弯心直径(d)合格标志：无裂纹，断裂及起层现象ⅱ)焊接性能——S含量高，出现热脆性ⅲ)冷加工处理冷加工强化——s明显↑，b不变，塑、韧性、E明显↓自然时效：常温存放15-20d,人工时效：通电加热至100-200OC作用：s↑，b↑，塑、韧性↓，E恢复§5-4钢的组织与化学成分一、钢的晶体组织：铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体优化性能Si，Mn，Ti,V,Nb劣化性能S(热脆性),P(冷脆性),O,N§5-5建筑用钢材的品种与选用碳素结构钢——例Q195-AF：屈服点为195MPa的A级沸腾钢低合金高强度结构钢热轧钢筋——分级依据s、b、、冷弯例：HRB400冷轧带肋钢筋——例：CRB800注：H(热轧)P(光圆)R(带肋)B(钢筋)C(冷轧)s按脱氧程度按化学成分屈服强度时效处理二、化学成分一、常用钢种二、钢筋混凝土用钢材一、钢、铁主要是Fe-C合金ⅰ)抗拉性能土木工程材料(笔记)csl-7-第六章.沥青材料及防水材料柔性——防水卷材、涂料、密封膏按特性刚性——防水砂浆、混凝土§6-1分类瓦——烧结瓦、油毡瓦、混凝土平瓦按化学成分：沥青防水材料，高聚物改性沥青，高分子防水材料§6-2沥青材料一、定义——有机胶凝材料，常温下呈黑色固态，半固态或液态二、石油沥青油分(液)——流动性树脂(半固)——塑性、粘结性地沥青质(固)——耐热性、粘性、脆性石蜡(有害成分)——降低塑性、粘结性、对温度敏感ⅱ)胶体结构——以地沥青质为核心，吸附树脂细分形成胶体溶胶，凝胶，溶凝胶ⅲ)技术性能:粘(滞)性——针入度(0.1mm)→分级指标:针入度↑,牌号↑,粘性↓塑性——延(伸)度(cm)温敏性——软化点(OC)→环球法:软化点↑,温敏性↓,温稳性↑,耐热↑大气稳定性——蒸发损失率、针入度比ⅳ)石油沥青的