土

木

工

程

材

料ConstructionMaterials01_01_緒論.ppt02_02_第1章基本性質(zhì).ppt03_03_第2章

氣硬性.ppt04_04_第3章水泥.ppt05_05_第4章混凝土.ppt06_06_第5章砂漿.pptx07_07_第6章墻體材料.ppt08_08_第7章金屬材料.ppt09_09_第8章瀝青.ppt10_10_第9章

合成高分子材料.ppt

11_11_第10章

建筑功能材料.ppt全套PPT課件緒

論一、

土木工程材料的分類(lèi)土木工程材料：

建造建筑物和構(gòu)筑物的所有材料，包括使用的各種原材料、半成品、成品（有機(jī)、無(wú)機(jī)、

復(fù)合材料）等的總稱(chēng)。一切建筑工程（建筑物的地基、基礎(chǔ)、地面、墻、梁、板、柱、屋頂、裝飾……）都是由各種各樣的建筑

材料組成。緒

論一、

土木工程材料的分類(lèi)>

按化學(xué)組成分類(lèi)>

按功能分類(lèi)>

按用途分類(lèi)植物材料：

木、竹瀝青材料：

石油瀝青、煤瀝青合成高分子：

塑料、橡膠、粘膠劑、涂料（油漆)等有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料：

瀝青砼、樹(shù)脂砼無(wú)機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合材料：

鋼筋砼、砼、砂漿

有機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料：

膠合板、橡膠瀝青黑色：

鋼、鐵有色：

鋁、銅、鋁合金膠凝材料：

水泥、石灰、水玻璃等石材：花崗巖、大理石砼和砂漿燒結(jié)制品與熔融制品：磚、瓦、玻璃蒸壓和蒸養(yǎng)磚有機(jī)材料復(fù)合

材料非金屬材料無(wú)機(jī)

材料化學(xué)

組成金屬材料緒

論一、

土木工程材料的分類(lèi)>按化學(xué)組成分類(lèi)>按功能分類(lèi)分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料結(jié)構(gòu)材料：

承受荷載作用的材料，

如構(gòu)筑物的基礎(chǔ)、

梁、板、柱所用功能材料：

其他功能的材料，

如圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料、防水材料

和裝飾材料砌塊建筑結(jié)構(gòu)材料：

構(gòu)成受力構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的材料，

如

梁、板、柱、框架等，

要求強(qiáng)度和耐久性能滿(mǎn)足

要求。墻體材料：

實(shí)心磚、空心磚、砼砌塊、石膏板為了改進(jìn)普通粘土磚塊小、

自重大、耗土多等缺點(diǎn)，

正向輕質(zhì)、高強(qiáng)度、空心、大塊的方向發(fā)展。

比如推廣使用利用工業(yè)廢料制磚或生產(chǎn)空心磚等。建筑功能材料：

非承重用建筑材料（隔音、吸聲、

采光、裝飾、防水）用途木地板玻璃隔音材料緒

論二、土木工程材料在建筑工程中的地位及作用土木工程材料在建筑工程中起著舉足輕重的作用①土木工程材料是建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)②建筑材料的質(zhì)量直接影響著建筑工程的質(zhì)量③材料對(duì)土木工程造價(jià)有很大影響④建筑工程技術(shù)的突破有賴(lài)于材料性能的改進(jìn)緒

論三、材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展要求1.建筑材料的發(fā)展史經(jīng)歷了古代、近代和現(xiàn)代三個(gè)階段。古代建筑工程所用的材料?

當(dāng)?shù)氐奶烊徊牧?土、石塊、樹(shù)枝、竹、茅草、蘆葦?shù)?

?

人造材料（土坯、石材、木材、磚、瓦、青銅、鐵、鉛、

以及混合材料如草筋泥、混合土等）?

古代建筑工程所用的工具：

石斧、石刀等簡(jiǎn)單工具

斧、鑿、錘、鉆、鏟等青銅和鐵制工具，

以及訂樁機(jī)、

桅桿起重機(jī)等簡(jiǎn)單施工機(jī)械三、材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展要求1.建筑材料的發(fā)展史近代建筑工程材料1824年阿斯普?。↗.Aspdin)發(fā)明波特蘭水泥1859年貝塞麥發(fā)明轉(zhuǎn)爐煉鋼法——鋼材1875年法國(guó)修建鋼筋混凝土橋?1875年，法國(guó)的一位園藝師蒙耶建成了世界上第一座鋼筋混凝土橋。這座橋長(zhǎng)16米、寬4米，是座人行的拱式體系橋。?由于普通混凝土的抗拉強(qiáng)度較低，通過(guò)給混凝土結(jié)構(gòu)物預(yù)

加壓應(yīng)力的方法，使混凝土承重結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)處于受壓狀態(tài)，

在混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，用預(yù)壓應(yīng)力抵消，從而提高混凝土的使用性能。三、材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展要求現(xiàn)代建筑工程材料特點(diǎn)：1928年發(fā)明預(yù)應(yīng)力混凝土，

使得土木工程的設(shè)計(jì)理論和施工技術(shù)進(jìn)一步完善。(1)輕質(zhì)高強(qiáng)材料；(2)無(wú)污染、低能耗，

可持續(xù)發(fā)展；(3)智能化：

應(yīng)用高科技實(shí)現(xiàn)對(duì)材料及產(chǎn)品各種功能的可控可調(diào)；

能感知外部刺激，

能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。國(guó)內(nèi)建筑材料的發(fā)展趙州橋單孔圓弧形石拱橋（隋代公元595年－605年）八達(dá)嶺長(zhǎng)城遼清寧二年（公元1056年）,塔建造在四米高的臺(tái)基上，

塔高67.31米，底層直徑30.27米，

呈平

面八角形。整個(gè)木塔共用紅松木

料3000立方，

約2600多噸重。山西應(yīng)縣木塔紐約哥倫布園環(huán)傳媒中心綠化混凝土三峽工程三峽工程主體建筑物混凝土澆筑量2643萬(wàn)立方米，鋼材59.3萬(wàn)

噸（安裝占28.08萬(wàn)噸）

，

是世界上工程量最大的水利工程。總投資為954.6億元（按1993年物價(jià)水平計(jì)算）

，

其中樞紐工程500.9

億元，

移民安置300.7億元，輸變電工程153億元?？偼顿Y約RMB1800億?！八⒎?/p>

”外層膜結(jié)構(gòu)數(shù)量達(dá)到了1437塊。膜結(jié)構(gòu)采用ETFE材

料(乙烯-四氟乙烯共聚物)，

這種材料質(zhì)地輕巧，但強(qiáng)度卻超

乎想象。ETFE膜的強(qiáng)度可承受一輛汽車(chē)。吉薩金字塔群埃及開(kāi)羅附近的吉薩高原,

包括三座金字塔及獅身人面

像，

第四王朝法老胡夫的金

字塔最大，底面正方形，邊

長(zhǎng)230.5m，

高146.59m。230

余塊巨石壘砌，

每塊石頭平

均2000多公斤，

最大的100多

噸。國(guó)外建筑工程艾菲爾鐵塔1887～1889年在法國(guó)巴黎

市中心建造，

高達(dá)320.7m，

由18000多個(gè)鋼鐵部件和250

萬(wàn)個(gè)鉚釘鉚接而成，

總重8500t，

地面處為邊長(zhǎng)100m

的正方形。帝國(guó)大廈1929～1931年建成，

102層，

高381m（1950年在頂部加

建電視塔后448m）

，采用

鋼結(jié)構(gòu)，

重365000t，

用鋼51900t。明石海峽大橋于1998年4月建成的世界上跨度最大的懸索橋。這座大橋架設(shè)在神戶(hù)市和淡路島北端之間的明石海峽上，

大橋全

長(zhǎng)3,910米，

中央支距長(zhǎng)1,990米。2根主纜直徑為1122mm，

為世界上直徑最大的主纜.大橋可以抗8.5級(jí)地震，

而且在

每秒風(fēng)速為80米的暴風(fēng)下仍然可以確保安全。在2010年世博會(huì)上，意大利館使用了這種新型的建筑材料來(lái)建筑場(chǎng)

館的外立面。同時(shí)利用各種成分的比例變化達(dá)到不同透明度的漸變。

光線(xiàn)透過(guò)不同玻璃質(zhì)地的透明混凝土照射進(jìn)來(lái)，

營(yíng)造出夢(mèng)幻的色彩

效果，而自然光的射入也可以減少室內(nèi)燈光的使用，從而節(jié)約能源。

同時(shí)，展館內(nèi)外的人們也可以透過(guò)“透明水泥

”互相看見(jiàn)，

了解室

內(nèi)外情況。透明混凝土透明混凝土磚成分是由普通混凝土和玻璃纖維組成的，

因此這種新型混凝土

便可透過(guò)光線(xiàn)。它是由匈牙利建筑師阿隆.羅索尼奇發(fā)明的。2015年2月6日，

北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案公布。

由英國(guó)女建筑師扎哈-哈迪德和法國(guó)巴黎機(jī)場(chǎng)集團(tuán)建筑設(shè)計(jì)公司

ADPI聯(lián)合設(shè)計(jì)的大興機(jī)場(chǎng)，

每年將接待4500萬(wàn)名乘客，

也

將成為全球最大的機(jī)場(chǎng)。2014年12月，

日本清水建設(shè)公司推出了

水下城市的設(shè)計(jì)圖，

未來(lái)感十足。這是

個(gè)直徑為500米的浮動(dòng)圓球建筑，

可以

容納酒店、居住區(qū)和商業(yè)綜合體。這個(gè)

浮球建筑可以做到絕對(duì)防水，在惡劣天氣時(shí)能退入水面以下，在浮動(dòng)圓球下方，

長(zhǎng)約15公里的螺旋建筑將一直延伸到海底3到4公里。漂浮城市floating

city設(shè)計(jì)方：

倫敦ATDesignoffice

投資方：

中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)水上面積：

10平方公里建筑用途：

住宅/商業(yè)/旅游建造年份：

2015年（最早）五月底

，

受中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)委托

，

倫敦著名設(shè)計(jì)公司“ATDesignoffice

”已經(jīng)交付了設(shè)計(jì)稿-真正的海中城市。這個(gè)海中城市分為水面和水下兩部分

，

整體結(jié)

構(gòu)并不固定在海底

，

而是

借助海面地基漂浮在大海

里

。海面部分地基的設(shè)計(jì)

是由三角形、平行四邊形、

菱形和正六邊形結(jié)構(gòu)組成

的一大片……

，

簡(jiǎn)單說(shuō)就

是個(gè)大型人工島。由于深入水下的建筑結(jié)構(gòu)中充滿(mǎn)空氣

，

所以浮力是由水

下部分提供的

，

海面地基起到

穩(wěn)固作用

，

比起固定在近海地

基上的人工島

，

這種浮島的建

造難度顯然更高

，

要抵抗住高

強(qiáng)度的地震、

臺(tái)風(fēng)和海嘯

。套

用《新聞聯(lián)播》

的措辭

，

“這

標(biāo)志著我國(guó)的建筑技術(shù)處于世

界領(lǐng)先水平

”（如果能順利造

出來(lái)的話(huà)）三、材料在建筑工程中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展要求2.土木工程材料的發(fā)展方向>

高性能化>

綠色環(huán)保

>

節(jié)能化2.土木工程材料的發(fā)展方向3D打印建筑3D打印建筑3D打印建筑裝配式建筑

，

就像搭積木一樣蓋房子

。裝配式住宅的優(yōu)勢(shì)：提高住宅質(zhì)量：

內(nèi)外墻傳統(tǒng)的砌筑、抹灰都省了

，

全現(xiàn)澆外墻杜

絕空鼓

，

減少滲漏和開(kāi)裂；延長(zhǎng)房屋壽命：

外墻防水、衛(wèi)生間防水、外墻保溫由5年質(zhì)保升級(jí)

為10年；提升居住感受：

裝配式施工使維修項(xiàng)降低80%以上施工整潔、環(huán)保2016年2月

，

中央發(fā)布了

“發(fā)展新型建造方式，大力推廣裝配式建筑……

加大政策支持力度

，

力爭(zhēng)用10年左右時(shí)間

，

使

裝配式建筑占新建建筑

的比例達(dá)到30%

”的新政。緒

論四、土木工程材料標(biāo)準(zhǔn)及工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)重復(fù)性事物和概念的統(tǒng)一規(guī)定，

是對(duì)某項(xiàng)技術(shù)或產(chǎn)品實(shí)行統(tǒng)一執(zhí)行的要求。土木工程材料種類(lèi)繁多，

生產(chǎn)、使用、儲(chǔ)存都需遵照有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，

有關(guān)部分制定并頒布了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，

涵蓋產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)格、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)

收規(guī)則、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存等方面的內(nèi)容。四、土木工程材料在標(biāo)準(zhǔn)及工程規(guī)范目前，

我國(guó)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方

標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四個(gè)等級(jí)。國(guó)標(biāo)GB：由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局發(fā)布的全國(guó)性指導(dǎo)技術(shù)文件，

是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，任何技術(shù)（產(chǎn)品）不得低于此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：

由主管生產(chǎn)部分（或總局）發(fā)布，

為非強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。地方標(biāo)準(zhǔn)DB：

只適用于制定標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB：

只用于企業(yè)內(nèi)部。標(biāo)準(zhǔn)的表示方法系由標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)、部門(mén)代號(hào)、編號(hào)和批準(zhǔn)年份等組成例如：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《燒結(jié)普通磚》GB5101一93。標(biāo)準(zhǔn)的部門(mén)代號(hào)為GB，編號(hào)為

5101，批準(zhǔn)年份為：

1993年。建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑水磨石制品》JC507一93。標(biāo)準(zhǔn)的部門(mén)代號(hào)為JC，編

號(hào)為507，批準(zhǔn)年份為1993年。國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)“ANS

”代表美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（AmericanNational

Standard）“ASTM

”代表美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（American

SocietyforTestingandMeterials）“JIS

”代表日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(JapaneseIndustrialStandar

“BS

”代表英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(BritishStandard）“DIN

”代表德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等。

(DeutscheIndustricNormen）

“NF

”代表法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)等。

(NormesFrancaises）●另外，在世界范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，

其代號(hào)為“ISO

”（InternationalStandardOrganization）。緒

論五、課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法●

學(xué)習(xí)目的使學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)，

獲得建筑材料的基礎(chǔ)知識(shí)

，

掌握

建筑材料的技術(shù)性能和應(yīng)用方法及其試驗(yàn)檢測(cè)技能，

同

時(shí)對(duì)建筑材料的儲(chǔ)運(yùn)和保護(hù)也有所了解，

以便在今后的

工作實(shí)踐中能正確選擇與合理使用建筑材料。五、課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法?

學(xué)習(xí)內(nèi)容當(dāng)前常用建筑材料的性質(zhì)、特點(diǎn)、生產(chǎn)方法、使用要

求、技術(shù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)方法。?

學(xué)習(xí)方法理論教學(xué)與試驗(yàn)相結(jié)合，

注重理論聯(lián)系實(shí)際材料種類(lèi)較多，

性能參數(shù)指標(biāo)容易混淆，

須區(qū)別記憶第一章土木工程材料的基本性質(zhì)第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.2材料的基本物理性質(zhì)1.3材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.4材料的力學(xué)性質(zhì)1.5材料的熱工性質(zhì)1.6材料的耐久性第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)重點(diǎn)：

材料組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、

材料的物理、力學(xué)和耐久性難點(diǎn)：

材料的密度及其計(jì)算方法、材料的親水性、材料的熱物理性質(zhì)第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)1.1

材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造土木工程中，

由于工程性質(zhì)、結(jié)構(gòu)部位和環(huán)境條件不同對(duì)材料性能的要求也不同

材料應(yīng)具備強(qiáng)度,

、剛度、耐久和裝飾等作用。。第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)1.1

材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.

1.

1材料的組成.

化學(xué)組成.

物相組成1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.

1.

1材料的組成.化學(xué)組成化學(xué)組成是指材料的化學(xué)成分。無(wú)機(jī)非金屬材料的化學(xué)組成常以其氧化物含量表示

金屬材料以化學(xué)元素的含量表示CuFeAi.物相組成物相是具有一定化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征的單質(zhì)或化合物。1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.

1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造按材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造可觀(guān)察程度，

分為宏觀(guān)結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和微觀(guān)結(jié)構(gòu)。1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.

1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造宏觀(guān)結(jié)構(gòu)：

用肉眼或放大鏡能分辨的毫米級(jí)以上的組織構(gòu)造：

堆聚、纖維、層狀、散粒：

巖石顯微結(jié)構(gòu)微觀(guān)結(jié)構(gòu)粗大組織，

是材料宏觀(guān)存在的狀態(tài)

孔隙：

致密、

微孔、多孔1.1材料的組成、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造1.

1.2材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造宏觀(guān)結(jié)構(gòu)：

用肉眼或放大鏡能分辨的毫米級(jí)mm以上:鏡能看到的微米級(jí)um結(jié)構(gòu)微觀(guān)結(jié)構(gòu)：

原子、分子層次的結(jié)構(gòu)，用電子顯微鏡

和X射線(xiàn)來(lái)分析，

晶體、玻璃體和膠體的粗大組織，

是材料宏觀(guān)存在的狀態(tài)顯微結(jié)構(gòu)細(xì)觀(guān)結(jié)構(gòu)（亞微觀(guān)結(jié)構(gòu)）

用光學(xué)顯微,第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.1孔隙構(gòu)造體積是指材料占有的空間大小

。

由于材料具有不同的物理狀態(tài)，

因而表現(xiàn)出不

同的體積。1-1第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.2體積體積是指材料占有的空間大小

。

由于材料具有不同的物理狀態(tài)，

因而表現(xiàn)出不

同的體積。1.2

材料的狀態(tài)參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征1.2.2體積與密度（

1）

絕對(duì)密實(shí)體積V與密度ρV是指絕對(duì)干燥的材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，即材料內(nèi)部沒(méi)有孔隙時(shí)的體積，

或不包括內(nèi)部孔隙的材料體積。為了便于測(cè)定，

有時(shí)需將材料研磨成粉末狀。1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.2體積與密度（

1）

絕對(duì)密實(shí)體積V與密度ρ式中：ρ—實(shí)際密度（g/cm3）m—材料的質(zhì)量（g）V—

材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3

）ρ是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的絕干質(zhì)量。?有孔隙的材料（磚、混凝土、石材）

：

將材料磨成細(xì)粉以排除其內(nèi)部孔隙，經(jīng)干燥后用密度瓶（李氏瓶）測(cè)定其實(shí)際體積，

該體積即可視為絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積。李氏瓶1.2.2體積與密度（

1）

絕對(duì)密實(shí)體積V與密度ρ絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積的測(cè)定：

?近于絕對(duì)密實(shí)的材料（金屬、

玻璃等）：直接以排水法測(cè)定；1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.2體積與密度（2）表觀(guān)體積V’與表觀(guān)密度ρ’V’是指材料在包括閉口孔隙條件下的體積，

由排液法測(cè)定。1.2.2體積與密度（2）表觀(guān)體積V’與表觀(guān)密度ρ’（容重）ρ’是指材料包含閉口孔條件下單位體積的絕干質(zhì)量。（g/cm3或kg/m3

)式中：ρ

’—表觀(guān)密度）m—材料的質(zhì)量（g或kg）V’—

材料包含閉口孔隙狀況下的體積（cm3

或m3

）1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.2體積與密度（3）

毛體積V0與體積密觀(guān)體積（材料實(shí)體+開(kāi)口孔隙體積）。對(duì)于外形規(guī)則的材料，可以直接量取其外形尺

寸，計(jì)算即可；

對(duì)于不規(guī)則的材料，采用封蠟處理

后用排液法測(cè)定。V0是指材料在自然狀態(tài)下的體積，

即實(shí)體材料的外閉口孔隙體積+度

ρ01.2.2體積與密度（3）

毛體積V0與體積密度ρ0ρ0是材料包含開(kāi)口、

閉口孔隙條件下的單位體積質(zhì)量。式中：

ρ0—體積密度（g/cm3）m—干燥材料的質(zhì)量（g)V0—材料在自然狀態(tài)下的體積，

或稱(chēng)毛體積

（cm3或m3）

,包含內(nèi)部孔隙在內(nèi)的體積（規(guī)則幾何

形狀、松散體積用排液法）V0

’是指粉狀或粒狀材料在堆積狀態(tài)下的總體外觀(guān)體積。1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.2體積與密度（4）

堆積體積V0

’與堆積密度ρ0’ρ

1.2.2密度、表觀(guān)密度及堆積密度（4）

堆積體積V0

’與堆積密度ρ0’0’粉狀或粒狀材料，在自然堆積狀態(tài)下，單位體

積的質(zhì)量。式中：ρ0

’

—散粒材料的堆積密度（g/cm3或kg/m3

）

m—散粒材料的質(zhì)量（g或kg）,m3

），

包—含材內(nèi)料部在和自顆然粒狀之態(tài)間下的空堆隙積。體積（cm3或1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.3密實(shí)度和孔隙率（

1）

密實(shí)度密實(shí)度是指材料的固體物質(zhì)部分的體積占總體積的

比例，

說(shuō)明材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充填的程度，

即反映了材料的致密程度，按下式計(jì)算：ρ—密度ρ0—體積密度1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)（

1）

密實(shí)度密實(shí)度是指材料的固體物質(zhì)部分的體積占總體積的

比例，

說(shuō)明材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所充填的程度，

即反映了材料的致密程度，按下式計(jì)算：對(duì)于絕對(duì)密實(shí)的材料，ρ=ρ0，D=1或D=100%，但是大多數(shù)土木工程材料的ρ0>ρ,

所以D<11.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)（2）

孔隙率孔隙率是指材料體積內(nèi)孔隙體積占總體積的百分率，

用P表示，按下式計(jì)算：孔隙率反映了材料內(nèi)部孔隙的多少，會(huì)直接影響材料的多種性質(zhì)密實(shí)度在量上反映了材料內(nèi)部固體的含量，對(duì)材料性質(zhì)的影響與孔隙率相反。D’表示，按下式計(jì)算：

1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)（3）

填充率和空隙率填充率是指散粒材料在堆積中被顆粒填充的程度，用1.2

材料的基本物理性質(zhì)1.2.3結(jié)構(gòu)參數(shù)（3）

填充率和空隙率空隙率是指材料在堆積狀態(tài)下，顆粒間空隙占堆積體積的百分率，又稱(chēng)間隙率，用P’表示，按下式計(jì)算：第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.

1親水性與憎水性親水性：

材料能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)，

如磚、混凝土等。材料產(chǎn)生親水性的原因是因其與水接觸時(shí)，材料

與水分子之間的親合力大于水分子之間的內(nèi)聚力；當(dāng)材料與水接觸，材料與水分子之間的親合力小于水

分子之間的內(nèi)聚力時(shí)，材料則表現(xiàn)為憎水性。憎水性

材料如瀝青、石油等。問(wèn)題：

親水性材料與憎水性材料在實(shí)際工程

中有何意義？1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.

1親水性與憎水性材料的親水和憎水程度可用潤(rùn)濕角θ來(lái)表示。當(dāng)材料與水接觸時(shí)，

在材料、水、空氣的三相交界點(diǎn)，

沿水滴表面的切線(xiàn)，

此切線(xiàn)與材料和水接觸面的夾角θ,稱(chēng)為潤(rùn)濕邊角。材料的潤(rùn)濕示意圖.親水性和憎水性材料在空氣中與水接觸時(shí)被水潤(rùn)濕的程度,

0°≤θ≤180°。材料潤(rùn)濕角

(θ)

示意圖1.3.

1親水性與憎水性θ角愈小，表明材料愈易被水潤(rùn)濕，

即水在材料表面鋪開(kāi)

當(dāng)θ＜90

°

時(shí)，

材料表面吸附水，

材料能被水潤(rùn)濕而表現(xiàn)出親水性，

這種材料稱(chēng)親水性材料。θ>90

°

時(shí)，

材料表面不吸附水，稱(chēng)憎水性材料。

θ=0°

時(shí)，表明材料完全被水潤(rùn)濕。上述概念也適用于其它液體對(duì)固體的潤(rùn)濕情況，

相應(yīng)稱(chēng)為親液材料和憎液材料。材料的潤(rùn)濕示意圖（a）親水性材料；（b）

憎水性材料第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.2吸水性與吸濕性(1)吸水性：

材料在水中吸收水分的性質(zhì)，用吸水率來(lái)表示。吸水率（W）：

是指材料吸收水的質(zhì)量占材料干燥

質(zhì)量或材料體積的百分?jǐn)?shù)。式中Wm——材料的質(zhì)量吸水率(%)

;mb—材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（

g

）；

mg—材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（

g）1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.2吸水性與吸濕性(1)吸水性質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，

內(nèi)部所吸水分

的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百分率，用下式計(jì)算：花崗巖材料的吸水率：

~花崗巖的吸水率：

0.0.混凝土的吸水率：

2%~3%；粘土磚的吸水率：

8%20%；木材的吸水率：

可超過(guò)1007%；%。1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.2吸水性與吸濕性(1)吸水性體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，其內(nèi)部所吸水分式中wv——材料的體積吸水率

(%);V0——干燥材料在自然狀態(tài)下的體積（

cm3）；ρw——水的密度（g/cm3）的體積占干燥材料自然體積的百分率。用公式表示如下工程用建筑材料一般采用質(zhì)量吸水率質(zhì)量吸水率與體積吸水率的關(guān)系.

Wm與Wv的關(guān)系：WV

=Wm

×ρ0體積吸水率即為材料的開(kāi)口孔隙率材料在水中吸水飽和之后，

吸入水的體

積與孔隙體積之比稱(chēng)為飽和系數(shù)。飽和系數(shù)反映孔隙特征。吸水率對(duì)于確定材料來(lái)說(shuō)為定值1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.2吸水性與吸濕性(2)吸濕性材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)稱(chēng)為吸濕性。潮濕材料在干燥的空氣中也會(huì)放出水分此稱(chēng)還濕性。材料的吸濕性用含水率表示。,1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.2吸水性與吸濕性(2)吸濕性含水率系指材料內(nèi)部所含水的質(zhì)量占材料干燥質(zhì)量的百式中：Wh—材料的含水率

(%)ms

一材料含水時(shí)的質(zhì)量

(

g

)mg—材料干燥至恒重時(shí)的質(zhì)量

(

g

)材料的吸濕性隨空氣的濕度和環(huán)境溫度的變化而改變。分率。用公式表示為例：

某立方體巖石試件

，

外形尺寸為50mm

×50mm

×50mm，

測(cè)得其在絕干、

自然狀態(tài)及吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量分別為325g

，

325.3g

，

326.

1g

，

并測(cè)得該巖石的密度為2.68g/cm3

。試求該巖石的體積吸水率、質(zhì)量含水率、絕干體積密度、孔隙率。例：

某立方體巖石試件

，

外形尺寸為5

得其在絕干、

自然狀態(tài)及吸水飽和狀325.3g

，

326.1g

，

并測(cè)得該巖石的密的體積吸水率、質(zhì)量含水率、絕干體解：

=

(1-2.6/2.68)*100%=2.98%

0mm×50mm×50mm，

測(cè)

態(tài)下的質(zhì)量分別為325g，度為2.68g/cm3

。試求該巖石

積密度、孔隙率。88%V0

＝5×5×5

＝125cm3

m干

＝325g=

3253=0.3/325=0.092%=325/125=2.6g/cm3m含

.

gm飽

＝326.1g

ρ

w

＝1g/cm3=1.1/125=0.例：

巖石試件經(jīng)完全干燥后

，

其質(zhì)量為482g

，

將其放

入盛有水的量筒中

，

經(jīng)一定時(shí)間巖石吸水飽和后

，

量

筒的水面由原來(lái)的452cm3上升至630cm3

。取出巖石，擦干表面水分后稱(chēng)得質(zhì)量為487g

。試求該巖石的密度、

體積密度及質(zhì)量吸水率？（假設(shè)巖石內(nèi)有開(kāi)口孔隙）解：

m干=482g

，m飽=487g

，V=630-452=

178cm3

V0

＝178+（487-482）=

183cm3故：

ρ=m干/V=482/178=2.71g/cm3ρ0=m干/V0=482/(178+5)=2.63g/cm3

Wm=

(m飽-m干)/m干×100%=(487-482)/482×100%=

1%吸濕性與含水率吸濕性材料在潮濕的空氣中吸收水分的性

質(zhì)，

以含水率衡量。量

態(tài)含水率（W：

材料所含水

與干燥狀

下材料的質(zhì)量之比。平衡含水率：

材料與空氣中的濕度達(dá)到平衡

時(shí)的含水率。)1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.3耐水性耐水性：

材料在長(zhǎng)期飽和水作用下，

不產(chǎn)生破壞，其強(qiáng)度也不明顯降低的性質(zhì)（材料抵抗水的破壞作用的能力）。破壞機(jī)理：

吸附作用、吸水膨脹、溶蝕作用軟化系數(shù)（K軟）1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.3耐水性軟化系數(shù)K軟

的大小表明材料在浸水飽和后強(qiáng)度降

低的程度。一般來(lái)說(shuō)，材料被水浸濕后，

強(qiáng)度均會(huì)有所降低。K軟越小，材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，

則耐水性差。1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.3耐水性材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，

軟化系數(shù)小

的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。軟化系

數(shù)的變化范圍在0~1之間。工程中，通常將k軟＞0.85的材料稱(chēng)為耐水性材料，可以用于水中或潮濕環(huán)境中的重要工程。用于一般受潮較輕或次要的工程部位時(shí)，材料軟

化系數(shù)不得小于0.75。特殊情況下，

k軟應(yīng)更高。例：某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測(cè)得的抗壓

強(qiáng)度分別為174MPa、178MPa、165MPa，求該石材的軟化系數(shù)，

并判斷該石材否能用于水下工程。解：該石材的軟化系數(shù)為

:由于該石材的軟化系數(shù)為0.93

，

大于0.85

，

故該石材可用于水下工程。材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱(chēng)為抗?jié)B性，

或稱(chēng)不透水

性。材料的抗?jié)B性通常用滲

透系數(shù)表示。滲透系數(shù)的物理意義是：一定厚度的材料，在一定水

壓力下，單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單

位面積的水量。1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.4抗?jié)B性d材料的抗?jié)B性示意圖t時(shí)間（h）WHA1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.4抗?jié)B性材料的抗?jié)B性用滲透系數(shù)來(lái)表示：式中：

K——材料的滲透系數(shù)（cm/h）；Q——滲透水量（cm3

）；d——材料的厚度（cm）

；

A——滲水面積（cm2

）；t——滲水時(shí)間（h）；H——靜水壓力水頭（cm）

?！獙?shí)質(zhì)上就是達(dá)西定律、1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.4抗?jié)B性K值愈大，表示材料滲透的水量愈多，

即抗?jié)B性愈差。能承受的最大水壓力來(lái)確定，

以符號(hào)“Pn

”表示，其中n為該材料所能承受的最大水壓力的十倍的壓力（MPa）

，

如P4

、P6

、P8等分別表示材料能承受0.4、

0.6、0.8MPa的水壓而不滲水。材料的抗?jié)B性與其開(kāi)口孔隙率和孔隙特征有關(guān)。材料的抗?jié)B性也可用抗?jié)B等級(jí)表示。抗?jié)B等級(jí)是以規(guī)定的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下所現(xiàn)行抗?jié)B等級(jí)的確定

，

是以齡期為28d的圓臺(tái)體試件

m、

底面直徑185mm、

頂面直徑175mm）

來(lái)做抗?jié)B定出抗?jié)B等級(jí)

?？?jié)B圓柱體試件每組為六個(gè)

，

試驗(yàn)時(shí)，Pa,直至試塊頂面透水

，

當(dāng)試件只有兩個(gè)試件表面開(kāi)

水現(xiàn)象時(shí)的水壓力值(以MPa計(jì))

，

就稱(chēng)為該混凝土的

,

用符號(hào)P來(lái)表示。我國(guó)（高150m

試驗(yàn)

，

并8h加0.1M

始發(fā)現(xiàn)滲

抗?jié)B等級(jí)1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.5抗凍性材料在水飽和狀態(tài)下，

能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，

也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)，稱(chēng)為材料的抗凍性。1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.5抗凍性材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示。抗凍等級(jí)：

以吸水飽和的試件，在規(guī)定試驗(yàn)條件下，抗壓強(qiáng)度下降不超過(guò)25%，而且重量損失不超過(guò)5%

時(shí)所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)。用符號(hào)Fn表示，其中n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)，

如F25、F50等。材料的抗凍等級(jí)可分為F25、F50、F100、F200等，

分

別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。1.3

材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.3.5抗凍性.凍害機(jī)理：

水結(jié)冰，體積膨脹9%、對(duì)孔壁造成很

大的靜水壓力，使得孔壁開(kāi)裂。材料的抗凍性與材料的強(qiáng)度、孔結(jié)構(gòu)、耐水性和吸水飽和程度有關(guān)。第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.

1強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)（1）

強(qiáng)度材料抵抗外力破壞的能力，稱(chēng)為強(qiáng)度。f--強(qiáng)度（MPa）F—破壞荷載（N）A—受荷面積（mm2）強(qiáng)度類(lèi)別受力示意圖計(jì)算公式

附注抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗剪

強(qiáng)度第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.

1強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)（2）

強(qiáng)度等級(jí)脆性材料（磚、混凝土、石材、水泥）根據(jù)材

料的抗壓強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級(jí)。彈性和塑性材料按抗拉強(qiáng)度劃分。（3）

比強(qiáng)度比強(qiáng)度是材料的強(qiáng)度與表觀(guān)密度的比值，

是衡

量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。比強(qiáng)度越大，材料的輕質(zhì)高強(qiáng)性越好。常用材料

的比強(qiáng)度見(jiàn)表1.2.第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.

1強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.2變形性質(zhì)（1）

彈性變形彈性：

材料在外力的作用下產(chǎn)生變形,外力取消后,能夠完全恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)；

則材料發(fā)生的變形為彈性變形。受力后材料的應(yīng)力與應(yīng)變的比值為彈性模量。第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.2變形性質(zhì)（2）

塑性變形塑性：

材料在外力作用下產(chǎn)生變形,外力取消后,仍保

持變形后的形狀和尺寸,

并且不產(chǎn)生裂紋的性質(zhì)。塑性變形為永久變形、不可逆變形。常見(jiàn)塑性材料:

砼拌合物,水泥漿,石灰膏,

鋼材,瀝青等.實(shí)際上，完全彈性的材料是沒(méi)有的，

當(dāng)材料所受外

力在一定范圍內(nèi)，材料產(chǎn)生彈性變形，

當(dāng)外力超出

一定限度后，便出現(xiàn)明顯塑性變形。因此，準(zhǔn)確地講，

大多數(shù)材料都是彈塑性材料。Ab

a

變形彈塑性材料的變形曲線(xiàn)荷載0第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.3脆性和韌性材料在沖擊荷載作用下發(fā)生破壞的形式為脆性破壞和韌性破壞。1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.3脆性和韌性脆性：

材料受外力達(dá)到一定程的塑性變形的性質(zhì).石材、水泥砼、砂漿、玻璃和

陶瓷等屬于脆性材料。特點(diǎn)：

抗壓強(qiáng)度高，其它強(qiáng)度

低。按抗壓強(qiáng)度極限值劃分強(qiáng)

度等級(jí)。度后突然破壞,破壞時(shí)無(wú)明顯脆性：

材料受外力達(dá)到一定程度后突然破壞,破壞時(shí)無(wú)明顯

的塑性變形的性質(zhì).石材、水泥砼、砂漿、玻璃和

陶瓷等屬于脆性材料。特點(diǎn)：

抗壓強(qiáng)度高，其它強(qiáng)度

低。按抗壓強(qiáng)度極限值劃分強(qiáng)

度等級(jí)。1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.3脆性和韌性變形脆性材料的變形曲線(xiàn)A生一定變形而不致破壞的性質(zhì)。鋼材和木材等材料均屬于韌性材料。特點(diǎn)：

有較高的抗拉和抗壓等強(qiáng)

度。鋼材以抗拉強(qiáng)度極限劃分等

級(jí)。1.4

材料的力學(xué)性質(zhì)1.4.3脆性和韌性韌性：

在沖擊外力和震動(dòng)荷載作

用下,材料能吸收大量的能量，產(chǎn)復(fù)習(xí)題：材料的密度、表觀(guān)密度、堆積密度、孔隙率、空隙率之間有何關(guān)系？練習(xí)題：某立方體巖石試件

，

外形尺寸為50×50×50mm3，測(cè)得其在絕干、

自然狀態(tài)及吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量分

別為325g

，

325.3g

，

326.

1g

，

并測(cè)得該巖石的密度為2.68g/cm3

。試求該巖石的絕干體積密度、孔隙率。第一章土木工程材料的基本性質(zhì)1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.

1導(dǎo)熱性當(dāng)材料兩面存在溫度差時(shí)，

熱量從材料一面通

過(guò)材料傳導(dǎo)至另一面的性質(zhì)，稱(chēng)為材料的導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性用導(dǎo)熱系數(shù)

λ

表示。在物理意義上，度差為1K

時(shí)、在單1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.

1導(dǎo)熱性導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度（1m）

的材料、兩面溫

位時(shí)間（1s0內(nèi)通過(guò)單位面積（1㎡）的熱量。Q-

傳導(dǎo)的熱量

，

Jd—材料厚度

，

m

;F——熱傳導(dǎo)面積

，

m2Z一熱傳導(dǎo)時(shí)間

，

h；（t2-t1）

－材料兩面溫度差

，

K式中λ——

導(dǎo)熱系數(shù)

，

W/(m

·K

)

;.絕大多數(shù)建筑材料的導(dǎo)熱系數(shù)0.023-3.49W/(mK)通常所指的絕熱材料是指導(dǎo)熱系數(shù)小于0.23W/m

·K的材料。1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.

1導(dǎo)熱性幾種典型材料的熱工性質(zhì)指標(biāo)（m

·K）

）

比熱（J/

(kg

·K）

）

0.48花崗巖普通混凝土泡沫塑料冰靜止空氣材料

導(dǎo)熱系數(shù)（w/鋼

58

燒結(jié)普通磚

0.80

0.88

松木（橫紋）0.17

0.35

2.72

2.202.05

0.584.18

0.0231.00

0.03

1.30

水0.920.843.491.511.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.

1導(dǎo)熱性影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素?zé)o機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料；材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導(dǎo)熱系數(shù)愈小同類(lèi)材料的孔隙率是隨體積密度的件小而增大,則導(dǎo)熱系數(shù)

隨體積密度的減小而減小；導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關(guān)系,認(rèn)為有微細(xì)而封閉孔隙組成的材料,導(dǎo)熱系數(shù)小,反之大；材料的含水率增加,導(dǎo)熱系數(shù)也增加。1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.2熱容量和比熱容材料在受熱時(shí)吸收熱量，

冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)稱(chēng)

為材料的熱容量。單位質(zhì)量材料溫度升高或降低1K所吸

收或放出的熱量稱(chēng)為熱容量系數(shù)或比熱容。

比熱容的計(jì)

算式如下所示：式中C—材料的比熱，J/（

g

·K）Q—材料吸收或放出的熱量(熱容量)m—材料質(zhì)量，

g（t2

-t1

）

—材料受熱或冷卻前后的溫差，K1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.2熱容量和比熱容比熱容是反映材料的吸熱和放熱能力的物理量。不同材料的比熱容不同，

它對(duì)保持建筑物內(nèi)部溫度溫度有很大的意義，

比熱容大的材料，

能在熱流變動(dòng)或采暖設(shè)備供熱不均勻時(shí)，

緩和室內(nèi)的溫度波動(dòng)。1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.3熱阻熱阻是材料抵抗熱量傳遞的能力，

與熱導(dǎo)相對(duì)

——電阻、

電導(dǎo)熱阻的倒數(shù)稱(chēng)為材料的傳熱系數(shù)，

是材料兩面溫度差為1k時(shí)，

單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的熱量。1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.3溫度變形性材料的溫度變形是指溫度升高或降低時(shí)材

料的體積變化

。除個(gè)別材料以外，

多數(shù)材料在溫度升高時(shí)體積膨脹，

溫度下降時(shí)體積收縮

。這種變化表現(xiàn)在單向尺寸時(shí)，

為線(xiàn)膨脹或線(xiàn)收縮，

相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)為線(xiàn)膨脹系數(shù)

(α)。1.5

材料的熱物理性質(zhì)1.5.3溫度變形性材料的單向線(xiàn)膨脹量或線(xiàn)收縮量計(jì)算公式為：

ΔL=（t2

-t1

）·

α

·

L式中ΔL——線(xiàn)膨脹或線(xiàn)收縮量

（mm或cm）(t2-t1

）

——材料升（降）溫前后的溫度差

(K)建筑工程中，對(duì)材料的溫度變形大多關(guān)心其某一單向尺寸的變化，

因此，

研究其平均線(xiàn)膨脹系數(shù)具有實(shí)際意義。

材料的線(xiàn)膨脹系數(shù)與材料的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)，

常選擇合適

的材料來(lái)滿(mǎn)足工程對(duì)溫度變形的要求。α-——材料在常溫下的平均線(xiàn)膨脹系數(shù)(1/

K)

L——材料原來(lái)的長(zhǎng)度

(

mm或m

)第一章

土木工程材料的基本性質(zhì)1.7

材料的耐久性耐久性：

材料在各種環(huán)境因素作用下，

在長(zhǎng)期使

用過(guò)程中保持其性能穩(wěn)定的性質(zhì)。說(shuō)明：

環(huán)境因素是多種多樣的，

有物理(如溫度、濕度、機(jī)械力等)、化學(xué)(大氣、光、酸、堿、

鹽等作用)以及生物(細(xì)菌、

昆蟲(chóng)等)等方面的

作用

。耐久性是一個(gè)綜合性能，

包括抵抗上述

各類(lèi)因素的長(zhǎng)期作用。對(duì)砼材料，

與耐久性有關(guān)的主要有抗?jié)B性、抗凍性、堿骨料反應(yīng)、碳化、鋼筋銹蝕等。第三章

氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料本章知識(shí)點(diǎn)：

膠凝材料的概念

，

石灰

、石膏的生產(chǎn)原理

、凝結(jié)硬化過(guò)程

、技術(shù)性質(zhì)要求

、特

性及應(yīng)用重點(diǎn)及難點(diǎn)：

石膏

、石灰的原料與生產(chǎn)

、凝結(jié)硬化原理

、技術(shù)性質(zhì)要求

、特性及應(yīng)用第二章

氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料指經(jīng)過(guò)自身的物理

、化學(xué)作用后

，

由液態(tài)或半固態(tài)變成堅(jiān)硬的固態(tài)

，

并能將散粒狀材料（砂

、石等）

或塊狀材料（磚

、石塊等）

粘結(jié)成

為一個(gè)整體的材料

，

統(tǒng)稱(chēng)為膠凝材料。一、膠凝材料的定義只能在空氣中硬化、保持

和發(fā)展強(qiáng)度如：

石膏、石灰、水玻璃、

菱苦土等。能在空氣和水中硬化、保持和發(fā)展強(qiáng)度

。如：

水泥。有機(jī)膠凝材料無(wú)機(jī)膠凝材料基本成分為天然的或合成的有機(jī)

高分子化合物

，

如瀝青

、樹(shù)脂。氣硬性膠凝材料水硬性膠凝材料二、膠凝材料的分類(lèi)基本成分為無(wú)機(jī)化合物膠凝材料①

氣硬性膠凝材料：

只能在空氣中硬化，

保持并發(fā)展其強(qiáng)度的材料。適合：

地上和干燥環(huán)境②

水硬性膠凝材料：

既能在空氣中硬化，

又能更

好的在水中硬化，

保持并發(fā)展其強(qiáng)度的材料。適合：

既適宜于地上，

也可用于地下和水中環(huán)境。二、膠凝材料的分類(lèi)石灰原料來(lái)源廣泛

，

生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單

，

成本低廉，膠結(jié)性能較好

，

廣泛用于建筑中。>

石灰的制備>

石灰的熟（消化）

和硬化>

石灰的技術(shù)性質(zhì)>

應(yīng)用第一節(jié)

石

灰生石灰MgCO3

700℃

MgO+CO2根據(jù)MgO的含量，

生石灰分為兩種：

鈣質(zhì)生石灰MgO≤5%

鎂質(zhì)生石灰MgO≥5%一、生石灰的生產(chǎn)生產(chǎn)石灰的原料主要是以碳酸鈣為主要成分的礦物、巖石或貝殼等

。高溫煅燒碳酸鈣盡可能分解

，

并排出二

氧化碳得到氧化鈣。根據(jù)石灰制備的溫度和時(shí)間，

生石灰可分為兩種：過(guò)火石灰欠火石灰>

煅燒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溫度過(guò)高→過(guò)火石灰；

粘土雜質(zhì)熔融、填充或包裹石灰表面→密實(shí)度高

→石灰消解慢>

溫度過(guò)低或煅燒時(shí)間不足→欠火石灰；一

、生石灰的生產(chǎn)解不足、產(chǎn)率低。CaCO

分3●

欠火石灰：

欠火石灰的中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，

形成渣子?！?/p>

過(guò)火石灰：

過(guò)火石灰結(jié)構(gòu)緊密，

熟化很慢，

當(dāng)用

于建筑后，

可能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，

引氣隆起、

鼓包和開(kāi)裂。石灰漿的陳伏：

為消除過(guò)火石灰的危害

，

石灰漿需在消解坑里存放兩星期以上（稱(chēng)為“

陳伏

”），使未熟化的石灰充分熟化

。

陳伏期間石灰漿表面應(yīng)

覆蓋一層水

，

以免石灰漿碳化。石灰的陳伏二

、石灰的品種①

生石灰（塊灰）：

石灰石煅燒而成

。②

生石灰粉（磨細(xì)生石灰）：

塊灰破碎、磨

細(xì)而成。③

消石灰粉（熟石灰）：

塊灰淋水消解而得。④

石灰膏：

塊灰加入足量的水，

淋制熟化而

成（膏狀）

。⑤

石灰乳（石灰水）：

石灰膏用水沖淡而成

（漿液狀）

。石灰乳石灰膏三、石灰的熟（消化）和硬化1

、生石灰的熟化（消化）：

熟石灰反應(yīng)：cao

+H2O→

ca(OH)?

+Q熟石灰特點(diǎn)：①放熱量大、快（1h放熱是混凝土1d放熱量的9倍多）②體積增大：

1～2.5倍二

、石灰的熟（消化）

和硬化2、石灰的硬化石灰漿體在空氣中逐漸硬化是由兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的

過(guò)程完成的：

結(jié)晶作用和碳化作用。結(jié)晶過(guò)程中產(chǎn)生Ca(OH)2

，

反應(yīng)快。在碳化過(guò)程中，

Ca(OH)2吸收空氣中的CO2生成

CaCO3

，

由內(nèi)向外反應(yīng)緩慢。ca(OH),+CO,+nH,O→caco,+(N+1)H,O結(jié)晶

硬化過(guò)程

碳化Ca(OH)2

Ca(OH)2結(jié)晶析出

主要變化

結(jié)晶析出特征2

、石灰的硬化內(nèi)部反應(yīng)快由表及里項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量≥

,

（%）908580858075CO2含量≤

,

（%）5796810未消解殘?jiān)浚?mm

圓孔篩余）

≤

,

（%）5101551015產(chǎn)漿量≥

,（L/kg）2.82.32.02.82.32.0三

、石灰的技術(shù)性質(zhì)1.建筑生石灰>產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：

《建筑生石灰》（JC/T479-92）>鈣質(zhì)生石灰（MgO≤5%）

，

鎂質(zhì)生石灰（MgO＞5%）

。建筑生石灰的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目鈣質(zhì)生石灰粉鎂質(zhì)生石灰粉優(yōu)等品一等品合格品優(yōu)等品一等品合格品CaO+MgO含量≥,（%）908580858075CO2含量≤,（%）5796810細(xì)0.90mm篩的篩余≤,（%）0.20.51.50.20.51.5度0.

125mm篩的篩余≤,（%）7.012.018.07.012.018.02.建筑生石灰粉>產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：

《建筑生石灰粉》（JC/T480-92）；>分類(lèi)：

鈣質(zhì)生石灰粉（MgO≤5%）

，

鎂質(zhì)生石灰粉（MgO

>5%）

。建筑生石灰粉的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目鈣質(zhì)消石灰粉鎂質(zhì)消石灰粉白云石消石灰粉優(yōu)等品一

等品合格品優(yōu)等品一

等品合格品優(yōu)等品一

等品合格品CaO+MgO含量≥,（%）706560656055656055游離水（%）0.4~2體積安定性合格合格—合格合格—合格合格—細(xì)

度0.90mm篩的篩余≤,(%)000.5000.5000.50.

125mm篩的篩余≤,(%)3101531015310153.建筑消石灰粉>產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：

《建筑消石灰粉》（JC/T481-92）；>分類(lèi)：

鈣質(zhì)消石灰粉（MgO＜4%）

，

鎂質(zhì)消石灰粉（4%≤

MgO＜24%）

，

白云石消石灰粉（24%≤MgO＜30%）

。建筑消石灰粉的技術(shù)指標(biāo)cao

+H2O=ca(OH)2+64.9KJ

石灰的“熟化

”或“消化

”過(guò)火石灰：

硬化后慢慢水化膨脹→局部隆起和開(kāi)裂→需“預(yù)

水化

”（陳狀）

二周左右。陳伏：

為保證石灰完全熟化

，

石灰必須放入坑中以水覆蓋保存

兩星期以上

，

這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為“陳伏

”。

否則

，

未水化的石灰顆

粒將混入砂漿中

，

在砂漿應(yīng)用之后熟化

，

體積膨脹

，

致使已硬

化的砂漿產(chǎn)生“崩裂

”或“鼓包

”現(xiàn)象

，

影響工程質(zhì)量。2.生石灰水化時(shí)水化熱大

，

體積增大（增大1.0～2.5倍）1.可塑性和保水性較好高度分散的Ca(OH)2膠體表面吸附較厚水膜。四

、石灰的特性石灰砂漿膨脹性開(kāi)裂>游離水分蒸發(fā)所致。>除調(diào)成石灰乳做薄層粉刷外

，

不宜單獨(dú)使用。>施工時(shí)常加入骨料或纖維材料（如麻刀

、紙筋）

。>結(jié)晶作用

。水分蒸發(fā)

，

Ca(OH)2逐漸結(jié)晶析出。>碳化作用

。

ca(OH)2+CO2+nH2O→

caco;+(n-1)H2O表層以CaCO3為主

，

內(nèi)層以Ca(OH)2晶體為主

，

內(nèi)部水分脫

出緩慢

，

因而石灰凝結(jié)硬化緩慢。4.硬化時(shí)體積收縮大3.硬化緩慢石灰漿的硬化過(guò)程：>生石灰消化理論需水量32.

13%

，

實(shí)際消化用水量很大，多余水分在硬化后蒸發(fā)留下大量孔隙。>1

:3石灰砂漿28d抗壓強(qiáng)度只有0.2~0.5MPa。>大部分尚未碳化的Ca(OH)2易溶于水所制。

>石灰不宜用于潮濕環(huán)境。7.吸濕性強(qiáng)

，

是傳統(tǒng)的干燥劑5.硬化后強(qiáng)度低6.耐水性差品種適用范圍生石灰配置石灰膏；

磨細(xì)成生石灰粉。生石灰粉

（磨細(xì)生

石灰粉）調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿；

配置無(wú)熟料水泥（石灰礦渣水

泥、石灰粉煤灰水泥、石灰火山灰水泥等）；

制作硅酸鹽制品

（如灰砂磚等）；

制作碳化制品（如碳化石灰空心板）；

石灰

土（灰土）和三合土。消石灰粉制作硅酸鹽制品；

石灰土和三合土。石灰膏調(diào)制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿；

稀釋成石灰乳（石灰水）涂料。石灰乳用于內(nèi)墻和平頂刷白抹面砂漿。五

、石灰的應(yīng)用*

石膏生產(chǎn)簡(jiǎn)介*

石膏的凝結(jié)與硬化*

石膏的技術(shù)要求和性質(zhì)

*

建筑石膏的應(yīng)用第二節(jié)

石

膏一

、建筑石膏的原料與生產(chǎn)（一）建筑石膏的原料1、天然二水石膏CaSO4?2H2O(生石膏）2、化工石膏含有二水硫酸鈣CaSO4.2H2O和CaSO4

的混合物、第二節(jié)

石

膏廢渣(磷石膏、氟石膏、硼石膏)。天然二水石膏（二）

建筑石膏的生產(chǎn)建筑石膏是以β型半水石膏為主要成分

，

不加任何外加劑的白色粉狀膠結(jié)料

。

由天然二水石膏經(jīng)低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。二水石膏β型半水石膏s-cso

u:o

為建筑石膏

，

又稱(chēng)熟石膏。

為高強(qiáng)石膏。由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（約四倍）

，

所以二水石膏處于過(guò)飽和狀態(tài)，

不斷從溶

液中析晶，

水解反應(yīng)不斷右移，

直至半水石膏全

部轉(zhuǎn)變成二水石膏。1

、水化：

半水石膏和水反應(yīng)生成二水石膏的過(guò)程。二

、石膏的凝結(jié)與硬化二

、石膏的凝結(jié)與硬化

2、凝結(jié)：

可塑性漿體失去可塑性，

開(kāi)始產(chǎn)生強(qiáng)

度的過(guò)程。生成二水石膏用水水分蒸發(fā)溶液中的自由水漿體變稠摩擦力粘結(jié)力吸附水失去可塑性石膏晶體數(shù)量增加，

晶體長(zhǎng)大，

彼此連生，

相

互交錯(cuò)，

形成結(jié)晶網(wǎng)，

產(chǎn)生強(qiáng)度。以上三個(gè)過(guò)程是相互交錯(cuò)，

連續(xù)進(jìn)行的。3、硬化：

失去可塑性漿體強(qiáng)度增加的過(guò)程。二

、石膏的凝結(jié)與硬化··技術(shù)指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品抗折強(qiáng)度，MPa，

≥2.52.11.8抗壓強(qiáng)度，MPa，

≥4.93.92.9細(xì)度（0.2mm方孔篩篩

余，%）

，

≤5.010.015.0凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間≥6min；

終凝時(shí)間≤30min。三

、石膏的技術(shù)要求>產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)：

《建筑石膏》（GB

9776-88）

>分為優(yōu)等品、一等品和合格品。建筑石膏技術(shù)指標(biāo)caso·2H2O的溶解度很小

，

約為半水石膏的1/5

，

很

快達(dá)到飽和析出晶體

，

晶體長(zhǎng)大、連生、交錯(cuò)

，

并產(chǎn)

生強(qiáng)度。常溫下完全水化的時(shí)間為5～15min

，

終凝時(shí)間不超過(guò)

30min

，

7d左右完全硬化。三

、石膏的技術(shù)要求1.凝結(jié)硬化快。凝結(jié)硬化原理>石膏緩凝劑：

硼砂

、酒石酸鉀鈉

、檸檬酸

、

聚乙烯醇

、石灰活化動(dòng)物骨膠或皮膠等。>作用：

降低半水石膏的溶解度和溶解速度。膠化結(jié)晶開(kāi)始結(jié)晶長(zhǎng)大與交錯(cuò)1

－半水石膏；

2

－二水石膏膠粒；

3

－二水石膏晶體；

4

－交錯(cuò)的晶體建筑石膏凝結(jié)硬化示意圖>膨脹率約為0.05%

至0.

15%；>石膏制品表面光滑

飽滿(mǎn)

、棱角清晰

，

表

面潔白細(xì)膩

，

適用于

澆注各種建筑花飾和

雕塑；>干燥時(shí)不開(kāi)裂。2.硬化時(shí)體積微膨脹>石膏制品遇火時(shí)

，

二水石膏的結(jié)晶水蒸發(fā)

，

吸收熱量

，

并在

表面形成蒸汽幕和脫水物隔熱層

。蒸汽幕可阻止火勢(shì)蔓延

，

能

起到防火作用。>不宜長(zhǎng)期靠近65℃以上高溫的部位

，

以免脫水分解

。二水石膏脫水分解

，

強(qiáng)度降低

，

因而不耐火。半水石膏水化

，

理論需水量18.6%

，

實(shí)際加水量約為60~80%，

多余水分硬化后蒸發(fā)

，

留下孔隙。3.孔隙率大

，

表觀(guān)密度小

，

強(qiáng)度低。5.防火性好

，

耐火性差4.隔熱、吸聲性良好?？紫堵矢?/p>

，

且為微細(xì)的毛細(xì)孔。加入水硬性材料

，

如水泥

、礦渣。加入水溶性樹(shù)脂氨基

、密胺

、

聚乙烯醇等

加入有機(jī)乳液

，

如瀝青

、石蠟潮濕條件→

晶粒間的結(jié)合力減弱

，

強(qiáng)度下降；水中浸泡→水化物二水石膏晶體逐漸溶解而破壞；

吸水受凍→空隙中水分會(huì)結(jié)冰膨脹破壞。6.具有一定的調(diào)溫、調(diào)濕性。熱容量大

，

吸濕性強(qiáng)

，

可以保持室內(nèi)“小氣候

”均衡狀態(tài)。7.耐水性和抗凍性差。8.加工性能好?？射?/p>

，

可刨

，

可釘

，

可打眼。提高石膏耐水性四

、建筑石膏的應(yīng)用1.制備粉刷石膏。2.石膏砂漿

。室內(nèi)抹灰與粉刷；3.建筑石膏制品

。如石膏墻板

、石膏砌塊；4.藝術(shù)裝飾石膏

。如裝飾石膏板

、石膏浮雕花飾

、雕塑制品；5.用作石膏板

:紙面石膏板

、纖維石膏板

、空心石膏板；紙面石膏板裝飾石膏制品天花板裝飾花壁花羅馬柱線(xiàn)條拐角、線(xiàn)條裝飾石膏制品藝術(shù)鏡框梁托第三章水

泥水

泥本章主要知識(shí)點(diǎn)：

水泥的定義

、原料及生產(chǎn)工藝流程；水泥熟料的礦物組成及其對(duì)水泥性質(zhì)的影響；

水泥的水

化

、凝結(jié)

、硬化過(guò)程

，

影響水泥凝結(jié)硬化及強(qiáng)度發(fā)展的

因素。重點(diǎn)：

水泥的礦物組成及特性

，

影響水泥凝結(jié)與硬化的因素。難點(diǎn)：

水泥的凝結(jié)硬化及水化產(chǎn)物與水泥性能的關(guān)系。1824年10月21日

，

英國(guó)利茲（Leeds）

城的水泥匠阿斯

普丁（J.Aspdin）

獲得英國(guó)第5022號(hào)“波特蘭水泥

”專(zhuān)利

證書(shū)

，

從而一舉成為流芳百世的水泥發(fā)明人。強(qiáng)生確定了水泥制造的兩個(gè)基本條件：

第一是燒窯的溫度必須高到足以使燒塊含一定量玻璃體并呈墨綠色；

第二是原料比例必須正確而固定

，

燒成物內(nèi)部

不能含過(guò)量石灰

，

水泥硬化后不能開(kāi)裂

。這些條件確

保了“波特蘭水泥

”質(zhì)量

，

解決了阿普斯丁無(wú)法解決

的質(zhì)量不穩(wěn)定問(wèn)題

。從此

，

現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的基本參數(shù)

已被發(fā)現(xiàn)。1824年，

英國(guó)石匠阿斯普丁偶然發(fā)現(xiàn)粘土+石灰+水——人造石（波特蘭水泥）特點(diǎn)：

強(qiáng)度高、耐久性好、

防水、

防火。水泥

，

是一種無(wú)機(jī)、粉末狀材料

，

與水拌合能形成具有流動(dòng)性、可塑性的漿體——水泥漿

，

隨著

時(shí)間延長(zhǎng)

，

水泥漿體經(jīng)自身的物理和化學(xué)作用

，

由可塑性的漿體變成堅(jiān)硬的固體

，

具有一定的強(qiáng)

度

，

并能將塊狀或顆粒狀材料膠結(jié)成整體。水泥不僅能在空氣中硬化

，

產(chǎn)生強(qiáng)度

，

還能

在水中硬化

，

并能很好地保持和發(fā)展強(qiáng)度

，

是一

種水硬性膠凝材料。水泥具有以下優(yōu)點(diǎn)

，

因此

，

在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。水硬性多樣性工藝簡(jiǎn)單與鋼筋

粘結(jié)性好可塑性水泥的優(yōu)點(diǎn)低成本耐久性3.

1

硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥的原材料與生產(chǎn)工藝

硅酸鹽水泥的組成硅酸鹽水泥的水化和凝結(jié)硬化硅酸鹽水泥的技術(shù)要求水泥石的腐蝕與防止硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用及儲(chǔ)存硅酸鹽系水泥的分類(lèi)硅酸鹽系水泥按用途可分為通用水泥、專(zhuān)用水泥和

特性水泥。

特性水泥?

快硬水泥?

膨脹水泥?

抗硫酸鹽水泥

?

中熱水泥□普通硅酸鹽水泥□礦渣硅酸鹽水泥□火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥□粉煤灰硅酸鹽水泥□復(fù)合水泥專(zhuān)用水泥?砌筑水泥

?油井水泥

?道路水泥

通用水泥□硅酸鹽水泥水泥按礦物成分可分為硅酸鹽類(lèi)水泥、鋁酸鹽類(lèi)水泥和硫鋁酸鹽類(lèi)水泥等。快硬

、早強(qiáng)

。主要用于緊急

搶修工程

、早強(qiáng)工程

、冬季

施工

、抗蝕

、抗凍等工程。早強(qiáng)

、膨脹

。適用于搶修工

程

、錨固和地下工程等。一般工程硫鋁酸鹽水泥鋁酸鹽水泥硅酸鹽水泥Back常用的彩色摻加顏料有氧化鐵（紅

、黃

、褐

、黑），

二氧化錳（褐

、黑），氧化鉻（綠），鈷藍(lán)（藍(lán)），

群青藍(lán)（靛藍(lán)），孔雀藍(lán)（海藍(lán)）

、炭黑（黑）

等3.

1.

1

硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝1.原料主

（1）

石灰質(zhì)原料：

主要提供CaO

。采用石灰?guī)r

、凝

灰?guī)r和貝殼等。料（2）

粘土質(zhì)原料：

主要SiO2

、Al2O3及Fe2O3

。采用

粘土

、黃土

、頁(yè)巖

、泥巖

、粉砂巖及河泥等。（3）

校正原料（輔助原料）：

為滿(mǎn)足成分要求用。

如：

鐵礦粉的鐵質(zhì)原料補(bǔ)充氧化鐵的含量。砂巖的硅質(zhì)原料增加二氧化硅的成分等。原原要要3.

1.

1

硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝生產(chǎn)水泥的基本工序可以概括為“兩磨一

燒

”：

先將原材料破碎并按化學(xué)成分配料后

，

在球磨機(jī)中研磨成生料

，

然后入窯煅燒至部分

熔融

，

得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料

，配以適量的石膏及混合料在球磨機(jī)中再研磨至

一定細(xì)度

，

即得到硅酸鹽水泥。3.

1.

1

硅酸鹽水泥的原材料及生產(chǎn)工藝兩磨一燒：

制備生料（

一磨）煅燒熟料（

一燒）粉磨水泥（二磨）

P石灰石或粒化高爐礦渣

P生料

1450℃熟料

磨細(xì)圖4.2

硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝流程黏土鐵礦粉磨細(xì)

均化

石灰

石灰石Ⅰ

Ⅱφ3.5×10m中卸烘干磨（生料粉磨）生料粉磨工藝五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器CDC窯外分解系統(tǒng)熟料