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土木工程材料笔记
土木工程材料(笔记)
csl2011.3
Wn0
压拉弯剪1MPa1Nmm2
§1-2力学性质比强度:
r°►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:
CaSQ0.5H2O高强:
晶体粗大结实,比表面积小
CaS040.5H2O建筑:
(与上相反)
水化硬化:
水化tCaSQ,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,消解缓慢一一陈伏
二、石灰熟(消)化宀Ca(OH)2放热,体积f
硬化干燥结晶,析出Ca(OH)2
碳化硬化tCaCO慢,表为CaCO,内为Ca(OH>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t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
§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)PIPII
PO
PSAPSB
PP
PF
PC
(混合材料)05
5-20
20-5050-70
20-40
20-40
20-50(%)
§2-3硅酸盐水泥
熟料:
CaOSiQ
AI2OFe2O3
以硅酸钙为主
组成混合材料
石膏:
缓凝剂,不足时会瞬凝
、生产生产原料:
石灰质、粘土质、校正过程:
两磨一烧磨原料t煅烧t磨成品
熟料组成:
C3S
C2S
C3A
C4AF
(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+H2OtC-S-H+CH(晶体)
熟料C3A+H2OtC-A-H
C4AF+H20tC-A-H+C-F-H
i)水化石膏(缓凝机理)CaS042H2O+C-A-HtAfttAFm
亠凝胶:
C-S-HC-F-H
主要产物晶体:
chC-A-HAft(高硫型水化硫铝酸钙,钙凡石)
ii)凝结、硬化t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
i)细度匸水化反应匸硬化匸强度比表面积:
单位质量的总表面积(m2/kg)
i)凝结时间
初凝》45min,终凝w6.5h
标准稠度用水量P(%)—试锥下沉282mm寸的稠度
i)体积安定性:
f-CaOf-MgO过量石膏一一试饼法42.5(R)
iv)强度等级C:
S:
H=1:
3:
0.5,试件4040160mm,201°C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
i)分类
、混合材料一一降成本,改善性能吗,调节强度等级
成分:
活性SiO2Al2O
结构:
玻璃体
非活性:
石英砂,石灰石粉
i)火山灰反应、二次反应
SiO2+Ca(OH)2+H20tC-S-H
Al2Q+Ca(OH)2+H2OtC-A-H
CaSO2H2O+C-A-HtAft
、大掺量混合材料水化
一次水化:
熟料tch
二次水化:
混合材料T发生火山灰反应
三、通用水泥特性、应用、储存运输
§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
特点优:
造价低,耐久高,可塑性好
§3-1碇'八缺:
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)
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SiQ③存在H2O)有害物:
有机物、硫
颗粒形状佳:
球、正方体
差:
针片状
强度:
碎>卵
四、粗骨料
分类:
碎、卵一
流动性:
卵>碎
最大粒径:
颗粒级配一一节约水泥用量
坚固性、碱活性
减水剂保持塌落度不变,减少用水量,提高强度
五、外加剂
六、掺合料
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);缓凝剂粉煤效应:
活性、形态、微骨料效应
木作用:
和易f可泵f可塑f耐腐f抗渗、冻f,水化热J早强J
硅灰:
作用——粘聚性f保水性f强度f耐久性f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
流动性一一塌落度(精确至5mm)
粘聚、保水性(无指标,观察)用水量:
水泥浆数量和稠度一一恒定用水量法则空砂率——合理砂率
、和易性影响因素组分材料:
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,W不变增加C、W大时,砂率不变增加s、G
C
粘聚保水性不良一一砂率f
、强度:
定义--150mm立方体,抗压强度fcu
等级:
C30表示立方体抗压强度标准值为30MPa
轴心抗压强度fcp(0.7~0.8)fcu,抗压强度ftp,抗弯拉强度fcf
水泥强度等级
提咼措施
化学收缩一一微裂缝
非荷载变形
三、变形性能
干湿变形:
湿胀无害,干缩开裂(主因)温度变形:
冷缩危害大一一设置温度缝短期荷载一一弹塑性;长期一一徐变
抗渗性:
等级P4——抗0.4MPa水压不渗水。
>P6为抗渗砼
四、耐久性抗冻性:
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(WC)max及水泥用量Cmin
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
§3-5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C:
W:
S:
G实验室C°:
Wd:
S0:
G0施工C:
W:
S:
G
三、内容
CC0
S=So(1+a%)a%——砂含水率
其中G=G(1+b%)b%――石含水率
W=Woa%-Gb%
§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
和易性流动性一一稠度(沉入度/量)易保水性一一分层度
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:
f28fm.00.29fce(_C0.4)
强度公式W
Qc吸水基层:
f28fm.0Afce-B
1000
fm.0f280.645(f配f设0.645)
配合设计
1m3砂浆水泥用量Qc1000(fm.0ByAfce
三、抹面砂浆:
底层一粘结(保水)中间一找平(平整)面层一装饰(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%):
24011553mm
33
i)1m需要砖512块,需砂浆0.251m
尺寸偏差、外观质量
ii)技术性质
0.21:
平均值、标准值,0.21:
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W35%)――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,硬度不高一一室内装饰
天然花岗岩:
全晶质岩石一一室内外地面,柱石等
第五章.建筑钢材
§5-1土木工程的用钢及制品
§5-2钢的冶炼与分类
钢结构用
钢筋混凝土结构用
围护结构和装修工程用
含C量>2.06%~(生)铁
、钢、铁主要是
匚aQ厶仝
ii)塑性——伸长率3
合金含C量<2.06%T钢
、常用钢种碳素结构钢二度结构钢低合金咼强度结构钢
热轧钢筋分级依据s、b、、冷弯
、钢筋混凝土用钢材例:
HRB4°0
冷轧带肋钢筋一一例:
CRB800
冷轧)
注:
H(热轧)P(光圆)R(带肋)B(钢筋)C(
第六章•沥青材料及防水材料
柔性防水卷材、涂料、密圭寸膏
按特性刚性一一防水砂浆、混凝土
§6-1分类瓦一一烧结瓦、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、定义一一有机胶凝材料,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
、土树脂(半固)一一塑性、粘结性
1)各组分特性地沥青质(固)――耐热性、粘性、脆性
石蜡(有害成分)一一降低塑性、粘结性、对温度敏感
ii)胶体结构一一以地沥青质为核心,吸附树脂细分形成胶体
溶胶,凝胶,溶凝胶
iii)技术性能:
粘(滞)性一一针入度(0.1mm)t分级指标:
针入度f,牌号f,粘性J
塑性一一延(伸)度(cm)
温敏性——软化点(°C)t环球法:
软化点f,温敏性J,温稳性f,耐热f大气稳定性一一蒸发损失率、针入度比
iv)石油沥青的选用:
屋面沥青:
软化点高于屋面最高温20-25°C(沥青屋面高于气温25-30°C)
南方地区:
路面沥青选用热稳定性好,针入度小的
北方地区:
选用针入度大的
v)掺配一一同属石油沥青或同属煤沥青才可掺配
掺配公式:
Q,卫一T100%,Q2=1-Ql(Qi、C2分别为较软、较硬沥青用量)
三、煤沥青(煤焦油、柏油):
温敏性差,塑性差,有毒臭味,防腐好,粘附力好§6-3防水材料
一、防水卷材
沥青基T高聚
1)发展趋势多层t单层
热熔法T冷粘法
i)沥青防水卷材(油毡)一一有胎
i)高聚物改性沥青防水卷材SBS(弹性体)一用于寒冷及变形频繁地区)高聚物改ApP(水材塑性体)一一用于炎热、太阳强辐射地区
v)合成高分子防水卷材:
聚氯乙烯(PVC),三元乙丙(EPOM)
v)卷材胶黏剂:
沥青胶,冷底子油
二、防水涂料沥青基防水涂料—乳化沥青高聚物改性沥青防水涂料
三、建筑密封膏
第七章•木材
§7-1优点:
轻质高强(比强度高),良好弹塑性缺点:
吸湿性高,尺寸变化大
§7-2木材分类与构造
一针叶树特点:
树叶细长,纹理顺直,材质均匀、质软一一软木、'应用:
强度高,承重,模板
阔叶树特点:
叶宽大,质硬——硬木
应用:
胀缩,翘曲大,室内装饰,家具
一构造宏观:
树皮、木质部、髓心
一微观:
细胞壁、细胞腔
§7-3主要性能
自由水:
细胞腔内和细胞间隙的水
一、木材的水分吸附水:
细胞壁内的水
i)木材干燥时,自由水很快蒸发,但不影响木材尺寸,
自由水蒸发完全后,吸附水才开始蒸发
ii)纤维饱和点:
吸附水饱和且无自由水的含水率,是力学性能的转折点
平衡含水率:
与空气湿度平衡的含水率
iii)湿胀干缩
吸附水含量变化引起木材变形变形形变量:
弦向>径向〉顺纹
一、木材强度顺拉〉抗弯〉顺压〉横剪
一、叉吸附水强度f
§7-4木材的防护与防火:
完全干燥和完全浸入水中的木材不易腐朽
原条一一未加工的木材
§7-5木材综合利用率原木一一按尺寸切取的材料
锯材锯解成一定尺寸的木料
宽度为厚度3倍以上为板材,不足3倍为枋材
2011年于福州
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