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第1章土木工程材料的基本性质密度ρ:绝对密实状态下。实体。试样-干燥至衡重的粉末,李氏瓶排液法。表观密度ρ0:自然状态下。实体+孔隙。试样-块体,直接测,排液法。粉末近似视作密度。堆积密度ρ0’:粉或颗粒在自然堆积状态下。分为松散和振实。实体+孔隙+颗粒空隙。试样-颗粒堆,固定体积法。密实度:材料体积内被固体物质填充程度孔隙率:材料内部空隙的体积占其总体积百分率开口孔隙率:开口孔的孔隙率;闭口孔隙率:闭口孔的孔隙率孔分为气孔50~200μm、毛细孔2.0nm~20μm、凝胶孔20nm以下填充率:堆积体积中,被散粒状材料填充程度空隙率:堆积体积中,颗粒间空隙体积占总体积百分比亲水性:能被水润湿憎水性:不能被水润湿接触角(润湿边角):指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角。θ≤90°亲水θ90°憎水吸水性:材料接触水时吸收水分的性质吸水率:材料吸水饱和时所吸水量占材料干燥状态下质量百分比体积吸水率:材料吸水饱和时所吸水量占材料自然状态下体积百分比吸湿性:在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率表示。含水率:材料含水质量占干燥质量的百分率。耐水性:在饱和水的长期作用下维持不破坏其强度也不明显降低的性质。用软化系数表示软化系数:饱水状态下抗压强度与干燥状态下抗压强度的比值。大于0.85为耐水材料抗渗性:抵抗压力水渗透的性质。防水材料用抗渗系数K表示,普通材料用抗渗等级P表示抗冻性:饱水状态抵抗多次冻融循环而不破坏也不降低强度的性质。用相对动弹性模量和质量损失率表示导热性:将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力,用导热系数表示热容量:材料受热吸收或冷却放出热量的性质,用比热容表示强度:在荷载作用下抵抗破坏的能力比强度:单位体积质量计算的材料强度弹性、塑性脆性:外力作用时不产生明显变形就破坏的性质韧性:在冲击、振动荷载下吸收大量能量承受较大变形而不突然破坏的性质。用冲击试验检验。第2章气硬性胶凝材料¤2.1胶凝材料:经物理、化学作用,能将散粒材料或块状材料胶结成整体的材料气硬性胶凝材料:石膏、石灰、水玻璃、镁氧水泥¤2.2石灰原料:碳酸钙为主要成分的天然岩石,石灰石、白云石、白垩煅烧:石灰石CaCO3煅烧成生石灰CaO,温度在1000~1100℃。太低有碳酸钙,欠火石灰;太高有大块熔融物,过火石灰。熟化:生石灰CaO与水生成消石灰Ca(OH)2。陈伏避免碳化,消除欠火石灰和过火石灰。硬化:结晶、碳化特性:1)保水性好2)凝结硬化慢、强度低3)耐水性差4)体积收缩大¤2.3石膏石膏:主要成分是硫酸钙原料:天然二水石膏CS·2H,天然无水石膏CS和二者混合物熟石膏:半水石膏CS·1/2H65~75℃二水脱水,107~170℃半水,170~200℃可溶性硬石膏,400~750℃不溶性硬石膏,800℃以上有氧化钙,重新开始溶解α型半水石膏(高强石膏):0.13MPa,124℃过饱和蒸汽条件下蒸炼脱水;β型半水石膏(建筑石膏):窑炉脱水硬化原理:半水石膏与水变二水石膏特性:1)凝结时间短2)微膨胀性3)孔隙率大4)耐水性差5)抗火性好6)塑性变形大¤2.3水玻璃水玻璃:可溶硅酸盐生产方法:碳酸钠与二氧化硅煅烧生成硅酸钠硬化:硅酸钠与二氧化碳生成碳酸钠特性:1)耐腐蚀性,尤其耐酸2)耐热3)防水第3章水泥¤3.1水泥:属于水硬性胶凝材料水化:某材料加水后凝结混合材:改善性能,调节强度等级水泥熟料原料:含钙质CaO,硅质SiO2,调节原料Al2O3,Fe2O3工艺:按比例磨成细粉,烧至部分熔融成品:CaCO3少于*66%主要,CaO,SiO2*质量比不小于2.0,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙名称硅酸三钙C3S硅酸二钙C2S铝酸三钙C3A铁铝酸四钙C4AF凝结硬化速度快慢最快快28d水化热多少最多中强度高早低后高低低凝结:开始水化,胶体状产物增多,形成疏松网状结构,水泥浆失去可塑性,但尚未具有一定强度硬化:强度明显发展,成为水泥石石膏(CaSO4·2H2O)作用:延缓水泥凝结,便于施工闪凝、急凝:铝酸三钙与水反应太快,水化铝酸钙形成晶体,过早凝结,质地粗糙,放热巨大。石膏解决闪凝原因:石膏与水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙AFt(钙矾石),单硫型水化硫铝酸钙AFm。钙矾石形成保护膜,但仍会继续水化水化产物:凝胶类:水化硅酸钙CSH,水化铁酸钙CFH晶体类:氢氧化钙CH,水化铝酸钙C3AH6,水化硫铝酸钙C3A·C3H3*比例:完全水化CSH70%,CH20%,C3A·C3H37%技术性质:1)细度:水泥的粗细程度。粒径小于40μm具有高水化活性。比表面积表示。国标大于300m2/kg2)凝结时间:初凝时间:加水到失去可塑性。不小于45min终凝时间:加水到产生强度。大于390min(6.5h)标准稠度水泥净浆凝结时间测定。标准稠度:测度仪上试锥下沉28mm±2mm净浆3)体积安定性:加水硬化后体积变化的均匀性。不良就是变化不均匀原因:游离氧化钙、游离氧化镁或石膏(或三氧化硫)过量。早期水化延迟而膨胀。游离氧化钙为煮沸法:试饼法或雷氏夹法。游离氧化镁(5.0%)、石膏(SO33.5%)直接规定含量4)强度:水泥胶砂法测定。42.5,52.5,62.5三个等级,R代表早强5)水化热:与水泥细度和熟料矿物组成有关。越细越高。混凝土热不良导体,内外温差导致开裂。6)碱含量:指氧化钠与氧化钾总量。碱骨料反应有害,故降低碱含量。7)废品:体积安定性(游离氧化钙、氧化镁、三氧化硫),初凝时间。不得使用。不合格品:细度,终凝时间,不溶物,烧失量,混合料太多,强度太低,不合格品。酌情使用或重新加工。水泥石侵蚀:水泥石在侵蚀介质作用下,逐渐遭受侵蚀,强度降低,甚至破坏1)软水侵蚀(溶出性侵蚀):软水溶出氢氧化钙和其他矿物成分。与重碳酸盐有关。先表面碳化再使用。2)硫酸盐腐蚀:硫酸盐跟氢氧化钙生成硫酸钙和钙矾石,胀坏水泥,“水泥杆菌”是钙矾石3)镁盐腐蚀:镁盐跟氢氧化钙生成氯化钙和硫酸钙,氯化钙溶于水,硫酸钙引起硫酸盐破坏4)碳酸腐蚀:碳酸跟氢氧化钙生成碳酸钙,再生产碳酸氢钙,溶于水5)一般酸腐蚀:直接与氢氧化钙中和反应6)碱腐蚀:强碱与水化铝酸钙反应侵蚀原因:1)氢氧化钙、水化铝酸钙等成分溶于水,与水中成分反应2)水泥多孔,容易被渗透侵蚀防治:1)选择品种2)减少用水,提高密实度3)采取表面防护处理¤3.2掺混合材水泥共性:1)密度小2)早强低3)温度敏感,适合蒸汽养护4)水化热小5)耐腐蚀性好6)抗冻、耐磨、抗碳化不如硅酸盐水泥和普通水泥¤3.3复合水泥P•C1、硅酸盐水泥熟料2、20%~50%两种混合材3、适量石膏项目硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥P·Ⅰ,P·ⅡP·OP·S·A,P·S·BP·PP·F主要成分1、硅酸盐水泥熟料2、0~5%石灰石或粒化粒炉矿渣(Ⅰ不加;Ⅱ加不超过5%)3、适量石膏3%1、硅酸盐水泥熟料2、5%~20%混合材料(一般不超过15%)3、适量石膏1、硅酸盐水泥熟料2、A20%~50%矿渣B50%~70%矿渣,可用不超过水泥质量8%活性混合材、非活性混合材或窑灰代替3、适量石膏1、硅酸盐水泥熟料2、20%~50%火山灰3、适量石膏1、硅酸盐水泥熟料2、20%~40%粉煤灰3、适量石膏特1)高强1)早强1)早弱后强1)早弱后强1)早弱后强性2)早强3)耐磨,耐冻,耐碳化1)水化热大2)耐腐蚀差3)耐热差2)抗冻1)水化热大2)耐腐蚀差3)耐热差2)共性3)特别耐软水、海水、硫酸盐4)耐热耐腐蚀最好!5)泌水性6)干缩性大2)共性3)耐热4)抗渗5)干缩起粉2)共性3)干缩性小适用1)高强2)预应力3)早强4)抗冻1)一般2)预应力3)地下水中4)抗冻1)一般且耐热2)大体积3)蒸汽养护构件4)耐软水、盐水、硫酸盐腐蚀1)水中地下2)大体积3)抗渗4)蒸汽养护构件1)地上2)水中地下3)大体积4)抗渗5)蒸汽养护构件不适用1)大体积2)腐蚀1)大体积2)腐蚀1)早强2)严寒3)水位变化1)早强2)严寒3)水位变化4)干燥5)耐磨1)早强2)严寒3)水位变化4)干燥5)耐磨一般普通、硅酸盐干燥普通、硅酸盐矿渣、火山灰、粉煤灰高湿度、水中矿渣、火山灰、粉煤灰厚、大体积矿渣、火山灰、粉煤灰硅酸盐早强硅酸盐矿渣、火山灰、粉煤灰、复合严寒、水位变化普通矿渣、火山灰、粉煤灰抗渗普通、火山灰、粉煤灰矿渣耐磨普通、硅酸盐火山灰、粉煤灰受侵蚀矿渣、火山灰、粉煤灰普通、硅酸盐¤3.2铝酸盐水泥:铝矾土和石灰石为原料,煅烧后含铝酸钙、氧化铝主要成分:铝酸一钙、二铝酸一钙、少量硅酸二钙适用范围:早强、紧急抢修、冬季施工、耐热禁用范围:高温高湿、大体积、整齐养护、碱性环境、硅酸盐类水泥混用第4章混凝土¤4.1混凝土分类:按表观密度:重混凝土大于2800kg/m3,普通混凝土1950~2800kg/m3,轻混凝土小于1950kg/m3按胶凝材料分类、按流动性分类、按用途分类、按生产加工方法分类按强度分类:低强30、中强30~60、高强60~100、超高强100MPa以上混凝土组成:水泥、粗细骨料*70%左右、水作用:水泥、水连续相,骨料分散相。硬化后骨料具有骨架作用,减小变形,提高强度、耐腐蚀、耐磨混凝土特性:已塑、经济、安全、耐火、多用、耐久抗拉强度低、延展性差、自重大、比强度低、体积不稳定性¤4.2水泥:品种选择:泵送不用火山灰强度等级:水泥强度等级与混凝土设计强度等级想适应。水泥为混凝土的1.5~2.0倍细骨料:(φ0.15~4.75mm):天然砂和人工砂粗骨料:(φ4.75mm):卵石和碎石最大粒径:骨料公称粒级的上限强度:岩石抗压强度测定法。气干石子装入标准筒然后加载荷压碎,称取质量。再过筛称取筛余量含水状态:干燥、气干(含水与大气平衡)、饱和面干(孔隙含水饱和,表面干燥)、湿润坚固性:抗冻要求。硫酸钠溶液法检验粗细程度:不同粒径的颗粒混合物的平均粗细程度。砂用细度模数表示,越大越粗。石用累计筛余百分率。颗粒级配:砂大小颗粒的搭配情况。砂用级配区表示。石用最大粒径表示。级配相同细度模数一定相同,细度模数相同级配不一定相同太粗和易性不好控制,内摩擦大,不易振捣成型;太细水泥更多,强度变低测定方法:筛分法水外加剂:减水剂:普通、高效、早强、缓凝、引气(不可高温养护)。表面活性剂,亲水基指水,憎水基指空气或固体。木钙,奈系,树脂,聚羧酸(最高效)a.减少水,增大流动性,降低水灰比,改善孔结构、提高密实度,减少水泥用量早强剂、引气剂、缓凝剂、速凝剂、防冻剂、膨胀剂、泵送剂、阻锈剂掺合料:粉煤灰:活性作用硅粉:增稠保水,提高强度,提高密实度沸石粉:改善和易性,提高强度¤4.3和易性:拌合物便于施工能获得均匀、密实混凝土的综合性能。坍落度和维勃稠度测定。包括:流动性:自重或振捣下流动的性能。取决于稠度。粘聚性:抗离析、分层性能。保水性:保持水分不析出的性能。常压泌水率和压力泌水率也能评判保水性。影响因素:1)水泥浆量和水灰比2)砂率:混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。随着砂率增大,流动性先大后小。增大因为减少摩擦,减小因为用水减少。3)组成材料。组成性质与比例,组成之间化学反应,外部客观因素水灰比:过大:干稠,流动性低;过小:保水性、粘聚性不良,影响强度砂率:过大:比较面积太大,空隙率大,流动性差;太小:空隙率大,保水性、粘聚性不良合理砂率:水和水灰比一定,最大流动性;流动性一定,水泥用量最少;坍落度法:分三层放入圆形锥筒内,每层高1/3桶高,逆时针向外转圈捣插25次。磨平后提起锥筒。坍落度值,越大流动性越好。振捣棒轻轻敲击新拌混凝土锥体,四周下沉则粘聚性好。倒塌崩裂或离析,则粘聚性差。稀浆从底部析出,骨料外露则保水性差。适用范围:骨料最大粒径不大于40mm,坍落度值不小于10mm低塑10~40mm,塑性50~90mm,流动100~150mm,大流动160mm以上维勃稠度法:对于坍落度小于10mm的拌合物使用。坍落度选择:1)构件截面越小,坍落度越大2)钢筋越密,坍落度越大3
本文标题:土木工程材料公式类
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