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建筑材料手北京体彩册-高清晰pdf

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  第一章 绪 论 修筑业是邦民经济的支柱之一,修筑质料是修筑业必不行少的物质本原,它是组成 衡宇修筑的主体机合,直至每一个零部构件的原质料和要紧构成个人。 正在修筑工程总制价中,质料用度占很大的比重,凡是占工程总制价的 60%足下。修筑 质料的机能、质地、种类和规格,直接影响到修筑工程的机合方法和施工本领,修筑材 料直接相干到修筑质地、修筑效力和修筑方法,对邦民经济的生长、城乡修筑及百姓居 住条款的革新,有着相当要紧的影响。 修筑手艺确当代化,正在很大水平上是与古代修筑质料的改制和新修筑质料的研制分 不开的,新机合方法的崭露也往往是新修筑质料发作的结果。因而,修筑质料的科学研 究及其坐褥工艺的火速生长,关于当代化的经济修筑,具有相当要紧的事理。 第一节 修筑质料及其分类 从广义上讲,修筑质料指修筑工程(工业与民用修筑、水利、道道桥梁、口岸等) 中全盘质料的总称。修筑质料不只搜罗组成修筑自身的质料(钢材、木柴、水泥、砂石 等),并且还搜罗正在修筑施工历程中操纵和花费的质料(脚手架、组合钢模板、平和防护 网等)以及种种配套工具(水、电、暖装备等)。 本课程磋商的是狭义的修筑质料,即组成修筑物自身的质料。修筑质料的分类本领 许众,首要有以下两种: 一、遵循化学因素分类(睹外 1-1)。 外1-1 遵循化学因素分类 金属质料 玄色金属(如铁)、有色金属(如铝、锌、铜) 无机质料 自然石材(搜罗混凝土用砂、石)、烧结成品(如 非金属质料 烧结浅显砖、陶瓷)、玻璃及其成品、水泥、石 灰、石膏、水玻璃、混凝土、砂浆、硅酸盐成品 植物质质料 木柴、竹材、植物纤维及其成品 有机质料 合成高分子质料 塑料、涂料、胶粘剂 沥青质料 石油沥青及煤沥青、沥青成品 复合质料 无机非金属质料 玻璃纤维加强塑料、蚁合物混凝土、沥青混凝土、 与有机质料复合 水泥刨花板等成品 二、按质料的行使效力分类,凡是可分为机合质料、围护质料、效力质料三大类。 1、机合质料首要指组成修筑物受力构件和机合所用的质料,质料的机能央浼是具有 强度和耐久性。常用的有混凝土、钢材等。 2、围护质料是用于修筑物围护机合的质料,不只央浼是具有肯定强度和耐久性,还 央浼具有优越的绝热性,适当节能央浼。 3、效力质料首要是指防水、掩饰、绝热等担负某些修筑效力的非承重用的质料。 1 第二节 修筑质料生长大概 修筑质料是跟着人类社会坐褥力的生长而生长的,修筑质料的操纵与生长,反响着 一个民族、一个时期的文明特色及科学水准,是人类物质文雅的要紧标识之一。古代人 类最初“洞居巢处”,其后有了简略的用具,就“凿石成洞,砍木为棚”,再其后,到了 也许烧制砖瓦和石灰,修筑质料由自然的筑土、垒土进入了人工坐褥,为较大范畴地营 制衡宇和其他修筑物奠定了基础条款。从天下各地保存至今的古代出名修筑中,不难看 到人类展开修筑勾当的长远而坚苦的进程和高超的施工手艺,如希腊的雅典卫城、古罗 马的斗兽场、中邦的万里长城等等。 修筑质料的生长史,是人类文雅史的一个人。跟着社会坐褥力和科学手艺的生长, 修筑质料也正在渐渐生长中。人类从不懂行使质料到简略地行使土、石、树木等自然质料, 进而左右人制质料的创筑本领。从烧制石灰、砖、瓦,生长到烧制水泥和大范畴炼钢。 修筑机合也从简略的砖木机合生长到钢和钢筋混凝土机合。质料的生长反过来又使社会 坐褥力和科学手艺取得子生长。20世纪中期从此,修筑质料生长速率愈加火速。古代材 料朝着轻质、高强、众效力倾向生长,新质料延续崭露,高分子合成质料及复合质料更 是异军突起,越来越众地被操纵于种种修筑工程上。从一万年昔人类行使自然石材、木 材等筑制简略的衡宇,到其后坐褥和行使陶器、砖瓦,石灰、三合土、玻璃、青铜等筑 筑质料,中心通过了数千年,其生长速率极为怠缓。从公元前两三千年到 18 世纪,修筑 质料的生长固然有了较大的前进,但已经异常怠缓。19 世纪发作的工业革命,大大激动 了工业的生长,也极大地激动了修筑质料的生长,接踵崭露了钢材、水泥、混凝土、钢 筋混凝土,成为当代修筑的首要机合质料。 进入 20世纪后,质料科学与工程学的变成和生长,不只使修筑质料机能和质地延续 革新,并且种类延续增加,少少具有特地效力的新型修筑质料,如绝热质料、吸声隔声、 种种掩饰质料、耐热防水质料、防水防渗质料以及耐磨、耐侵蚀、防暴和防辐射质料等 等延续问世。到 20 世纪后半叶,修筑质料日益向着轻质、高强、众效力倾向生长。近年 来,跟着人们环保认识的延续巩固,无毒、无公害的“绿色筑材”正在日益执行。 以来一段年华内,修筑质料将向以下几个倾向生长。 1、高机能质料。将研制轻质、高强、高耐久性、高耐火性、高抗震性、高保温性、 高吸声性、优异掩饰性及优异防水性的质料。这对进步修筑物的平和性、合用性、艺术 性、经济性及行使寿命等有着异常要紧的效用。 2、复合化、众效力化。使用复合手艺坐褥众效力质料、特地机能质料及高机能质料。 这对进步修筑物的行使效力、经济性及加疾施工速率等有着相当要紧的效用。 3、充盈使用地方资源和工业废渣。充盈使用工业废渣坐褥修筑质料,以维持自然资 源、维持境遇,维持生态境遇的平均。 4、节能质料。将研制和坐褥低能耗(搜罗质料坐褥能耗和修筑行使能耗)的新型节能 修筑质料。这对低浸修筑质料和修筑物的本钱以及修筑物的行使能耗,减省能源起到十 分有益的效用。 第三节 修筑质料手艺尺度简介 修筑质料当代化坐褥的科学解决,必需对质料产物的各项手艺协议联合的尺度。 目前我邦常用的尺度有如下三大类: 1、邦度尺度。邦度尺度有强制性尺度(GB)、推举性尺度(GB/T)。 2、行业尺度。如修筑工程行业尺度,冶金工业行业尺度等。 2 3、地方尺度和企业尺度。 实行尺度化对经济、手艺、科学及解决等社会实习有着要紧事理,云云就能对反复 性事物和观念抵达联合理解。以修筑质料机能的试验本领为例,要是不实行尺度化,不 同部分或单元采用区别的试验本领,则测得的试验结果就无可比性,其得回的数据将毫 无事理。于是,没有尺度化,则工程的计划、产物的坐褥及质地的查验就失落了协同的 根据和原则。由此可睹,尺度化为坐褥手艺和科学生长扶植了最佳次第,并带来了社会 效益。 第四节 修筑质料课程的性子、义务和研习本领 修筑质料是一门专业本原课。它除了为后续的修筑机合、修筑施工等专业课供给必 要的本原常识外,也为正在工程本质中管理修筑质料题目供给肯定的基础外面常识和基础 试验手艺。 课程的义务是使学生领略修筑质料的保管常识,左右修筑质料及其成品的手艺机能 和行使本领,分解修筑质料的查验本领,具有合理选用修筑质料的发轫技能和对常用筑 筑质料举行查验的技能。研习时应着重左右修筑质料的手艺机能、质地查验及合理行使。 对质料的原料、坐褥及储运也要有所领略。 修筑质料是一门实习性较强的课程,正在研习中除要左右与质料相合的少少基础外面 外,更应左右何如正在工程本质中精确行使种种质料,以抵达既平和牢靠、经久耐用,又 经济合理的方针。此外,正在以来的实习中,正在接触质料题目时,要特长利用已学过的知 识来明白、管理题目,进一步坚固和深化对修筑质料的理解。 习 题 1、修筑质料的分类本领何如?按化学因素和行使效力分类又分为哪几类? 2、修筑质料的生长倾向何如? 3、我邦修筑质料的尺度分为哪几级? 4、修筑质料课程的义务是什么? 3 第二章 修筑质料的基础性子 正在修筑物中,修筑质料要接受种种区别的效用,因此央浼修筑质料具有区别的性 质。 梁、板、柱以及承重墙体首要接受荷载效用;屋面要接受风霜雨雪效用且能保温、 防水;本原除接受修筑物一概荷载外,还要接受冰冻及地下水的腐蚀;墙体要起到抗冻、 隔声、保温隔热等效用。这就央浼用于区别修筑部位的修筑质料应具有相应的性子。 为了担保修筑物的耐久性,央浼正在工程计划与施工中精确地采选和合理地行使材 料,因而,必需熟习和左右种种质料的基础性子。 第一节 质料的基础物理性子 一、质料的密度、体积密度与聚集密度 3 3 密度是指物质单元体积的质地。单元为g/cm 或kg/m 。 因为统一质料正在区别形态下其体积境况区别,故有密度、体积密度和聚集密度之 分。 1、质料的密度 本质密度是指质料正在绝对密实形态下,单元体积所具有的质地,按下式阴谋: m ρ V 式中 ρ—本质密度(g/cm3 ) m —质料的质地(g ) V —质料正在绝对密实形态下的体积(cm3 ) 绝对密实形态下的体积是指不搜罗孔隙正在内的体积。 除了钢材、玻璃等少数挨近于绝对密实的质料外,绝大无数质料都有少少孔隙。 正在测定有孔隙的质料密度时,应把质料磨成细粉以清除其内部孔隙,用密度瓶(李 氏瓶)测定其本质体积,该体积即可视为质料绝对密实形态下的体积。 正在衡量某些较致密的不条例的散粒质料(如玻璃、卵石、砂等)的密度时,常直 接用排水法测其绝对体积的近似值(颗粒内部的紧闭孔隙体积无法清除),这时求得的密 度为外观密度(也称视密度)。 质料的密度与 4 ℃纯水密度之比称相对密度是一个无量纲的物理量。 2 、体积密度 也称容重,是指质料正在自然形态下,单元体积所具有的质地,按下式阴谋: m ρ0 V 0 式中 ρ —体积密度(g/cm3 或kg/m3 ) 0 4 m—质料的质地(g 或 kg ) 3 3 V —质料正在自然形态下的体积(cm 或m ) 0 质料正在自然形态下的体积是指包蕴质料内部孔隙正在内的体积。 当质料含有水分时,其质地和体积就均有所变更。故测定体积密度时,须外明含 水处境。 正在烘干形态下的体积密度,称为干体积密度。 3 、聚集密度 聚集密度是指粉状、颗粒或纤维质料正在自然聚集形态下,单元体积(包蕴了颗粒 内部的孔隙及颗粒之间的空闲)所具有的质地,按下式阴谋: m ρ0 V 0 式中 ρ —聚集密度(kg/m3 ) 0 m—质料的质地(g 或 kg ) V —质料的聚集体积(m3 ) 0 测定散粒状等质料的聚集密度时,质料的质地是指填充正在肯定的容器内的质料质 量,其聚集体积是指所用容器的容积而言。因而,质料的聚集体积包蕴了质料颗粒之间 的孔隙。 正在修筑工程中,阴谋质料的用量、构件自重、配料阴谋以及堆放空间时常要用到 质料的密度、体积密度和聚集密度等数据。几种常睹修筑质料的相合数据睹外 2-1 常用修筑质料的密度、体积密度、聚集密度和孔隙率 外 2-1 3 3 3 P (%) 材 料 ( / gρ)cm ( /Kgρ )m ( / Kgρ )cm 0 0 石灰岩 2.60 1800~2600 0.2~4 花岗岩 2.60~2.80 2500~2800 1 浅显混凝土 2.60 2200~2500 5~20 碎石 2.60~2.70 1400~1700 砂 2.60~2.70 1350~1650 粘土空心砖 2.50 1000~1400 20~40 水泥 3.10 1000~1100(松散) 木柴 1.55 400~800 55~75 钢材 7.85 7850 0 铝合金 2.70 2750 0 泡沫塑料 1.04~1.07 20~50 注:民俗上 ρ 的单元采用g cm/ 3 、ρ 和 ρ 的单元采用Kg m / 3 。 0 0 5 二、质料的密实度与孔隙率 1、密实度 密实度是指质料体积内被固体物质所满盈的水平,也即是固体物质的体积占总体 积的比例。 密实度反响了质料的致密水平,以 D 默示: V ρ0 =× D × 100% 100% V ρ 0 含有孔隙的固体质料的密实度均小于 1。 质料的许众机能如强度、吸水性、耐久性、导热性等均与密实度相合。 2 、孔隙率 孔隙率是指质料体积内,孔隙体积与总体积之比,以 P 默示,可用下式阴谋: V V − V ρ 0 0 1 =− (1 −) 100×% P V V ρ 0 0 孔隙率与密实度的相干为: P +D 1 上式证实,质料的总体积是由该质料的固体物质与其所包蕴的孔隙所构成。 孔隙的巨细直接反响了质料的致密水平。 质料内部的孔隙又可分为启齿的孔隙和紧闭的孔隙,启齿孔隙不只相互理解且与 外界相通,而紧闭孔隙相互不连通且与外界圮绝。 孔隙按其巨细又可分为粗孔和细孔。 孔隙率的巨细及孔隙自身的特色与质料的许众要紧性子相合,如:强度、吸水性、 抗渗性、抗冻性、和热性等。凡是而言,孔隙率较小,且连通孔较少的质料,其吸水性 小、强度高,抗渗性和抗冻性较好。 几种常用修筑质料的孔隙率睹外 2-1 。 三、质料的填充率与空闲率 1、填充率 填充率是指散粒质料正在某容器的聚集体积中,被其颗粒填充的水平,以 D 默示, 可用下式阴谋: V ρ 0 0 D × 100% V ρ0 0 2 、空闲率 空闲率是指散粒正在某容器的聚集体积中,颗粒之间的空闲体积所占的比例,以P 外 示,可用下式阴谋: V V − V ρ 0 0 0 0 1 =− P(1 −) 100×% V V ρ0 0 0 空闲率与填充率的相干为: P D + P D1− 1或 6 空闲的巨细反响了散粒质料的颗粒之间的彼此填充的致密水平。 空闲率P 可行为局限混凝土骨料级配与阴谋含水量砂率的根据。 四、质料与水相合的性子 1、亲水性与憎水性 质料正在氛围中与水接触时,按照其是否能被水润湿,可将质料分为亲水性和憎水 性(也叫疏水性)两大类。 质料被水润湿的水平可用润湿角θ默示。如图 2-1 : 图 2-1 质料的潮湿示妄图 润湿角是正在质料、水和氛围三相的交点处,沿水滴外面切线与水和固体接触面之 间的夹角。θ愈小,则该质料能被水润湿的水平愈高。凡是以为,润湿角θ≤90 °(如 图 a 所示)的质料为亲水性质料。反之θ>90 °(如图 b 所示),证实该质料不行被水润 湿,称为憎水性质料。 大无数质料,如石料、砖、混凝土、木柴等都属亲水性质料,外面均能被水润湿, 且能通过毛细管效用将水吸入质料的毛细管内部。 沥青、白腊等属于憎水性质料,外面不行被水润湿,该类质料凡是能制止水分渗 入毛细管中,因此能低浸质料的吸水性。憎水性质料不只可用作防水质料,并且还可用 于亲水性质料的外面治理,以低浸其吸水性。 2 、吸水性 质料正在水中摄取水份抵达饷的技能称为吸水性。 吸水性的巨细,以吸水率默示。吸水率有质地吸水率和体积吸水率之分。 质地吸水率:质料吸水饱和时所摄取水分的质地占质料干燥质地的百分数,可按 下式阴谋: m m − W b 100×% w m 式中: W ——质料的质地吸水率(% ); w m ——质料吸水饱和后的质地(g ); b m ——烘干到恒重的质地(g )。 体积吸水率:是指体积内被水满盈的水平。即质料摄取水分的体积占干燥质料自 然体积的百分数,可按下式阴谋: 7 Vm m − 1 w b × × 100% W v V V ρ 0 0 w 式中: W ——质料的体积吸水率(% ); v V ——质料正在吸水饱和时,水的体积(cm3 ); w V ——干燥质料正在自然形态下的体积(cm3 ); 0 ρ ——水的密度(g/cm3 )。 w 质地吸水率与体积吸水率存正在如下相干: 1 W W ρ 100×% v w 0 ρw 质料的吸水性,不只取决于质料自身是亲水性的照样憎水性的,也与其孔隙特色有 合。凡是孔隙率愈大,则吸水性也强。紧闭的孔隙,水分不易进入;粗大启齿的孔隙, 水分不易存留,故质料的体积吸水率,常小于孔隙率。这类质料常用质地吸水率默示它 的吸水性。 关于某些轻质质料,如加气混凝土、软木等,因为具有许众启齿而渺小的孔隙,所 以它的质地吸水率往往横跨 100%,即湿质地为干质地的几倍,正在这种处境下,最好用 体积吸水率默示其吸水性。 水正在质料中对质料性子将发作不良的影响,它使质料的外观密度和导热性增大,强 度低浸,体积膨胀。因而,吸水率大对质料机能是倒霉的。 3 、吸湿性 质料正在湿润的氛围中摄取水分的技能称为吸湿性。 吸湿性的巨细用含水率默示。 质料所含水的质地占质料干燥质地的百分数,称为质料的含水率,可按下式阴谋: m m − W s 100×% m 式中: W ——质料的含水量(% ); m ——质料含水时的质地(g ); s m ——烘干到恒重的质地(g )。 质料的含水率巨细,除与质料自身的特质相合外,还与边缘境遇的温度、湿度相合。 气温越低、相对湿度越大,质料的含水率也就越大。 质料跟着氛围湿度的变更,既能正在氛围中摄取水分,又可向外界扩散水分,最终将 使质料中水分与边缘氛围的湿度抵达平均,这时质料的率,称为平均含水率。平均含水 率并不是固定褂讪的,它随境遇的温度的变更而变更。当质料吸水抵达饱和形态时含水 率即为吸水率。 4 、耐水性 8 质料历久正在饱和水效用下不损坏,其强度也不明显低浸的性子称为耐水性。质料 的耐水性用软化系数默示。可按下式阴谋: f w K p f 式中: K ——质料的软化系数; p f w ——质料正在水饱和形态下的抗压强度(MPa ); f ——质料正在干燥形态下的抗压强度(MPa )。 软化系数的巨细证实质料浸水后强度的低浸水平,凡是震荡正在 0~1 之间。软化系 数越小,证据质料吸水饱和后的强度的低浸越众,于是耐水性越差。关于时时位于水中 或受潮重办的要紧机合物的质料,其软化系数不易小于 0.85 ;受潮较轻或次要机合物的 质料,其软化系数不易小于 0.70 。软化系数大于 0.8 的质料,凡是可能以为是耐水的材 料。 5、抗渗性 地下修筑物、水工修筑物或屋面质料都需求具有足够的抗渗性,以防范渗水、漏 水气象。 质料屈膝压力水排泄的性子称为抗渗性(或不透水性),可用排泄系数 k 默示。 按照水力学的排泄定律,正在肯定的年华 t 内,通过质料的水量 Q 与试件截面面积 A 及质料两侧的水头差 H 成正比,而与试件厚度 d 成反比,而其比例系数 k 即界说为排泄 系数。 HAt Qd 即 Q k 或 k d HAt k 式中: ——排泄系数(cm/h) ; Q ——透过质料试件的水量(cm3 ); t ——渗水年华(h ); A ——渗水面积(cm2 ); H ——静水压力水头(cm ); d ——试件厚度(cm )。 排泄系数反响了质料屈膝压力水排泄的性子,排泄系数越大,质料的抗渗性越差。 质料的抗渗性,也可用抗渗等第默示。即正在尺度条款下,质料的最大渗水压力 (MPa )。如抗渗等第为 P6 ,默示该种质料的最大渗水压力为 0.6MPa 。 质料抗渗性的利害,与质料的孔隙率和孔隙特色有亲近相干。孔隙率很小并且是 紧闭孔隙率的质料具有较高的抗渗性。关于地下修筑及水工修建物,因常受到压力水的 效用,故央浼质料具有肯定的抗渗性。关于防水质料,则央浼具有更高的抗渗性。质料 屈膝液体排泄的性子,也属于抗渗性。 6 、抗冻性 质料正在吸水饱和形态下,能经受众次冻结和融解效用(冻融轮回)而不被损坏, 同时也不明显低浸强度的性子称为抗冻性。 9 凡是采用-15 ℃的温度(水正在渺小的毛细管中低于-15 ℃技能冻结)冻结后,再正在 20 ℃的水中融解,云云的一个历程为一次冻融轮回。 质料经众次冻隔瓜代效用后,外面将崭露剥落、裂纹,发作质地牺牲,强度也将 低浸。由于,冰冻对质料的损坏效用是因为质料孔隙内的水结冰使体积膨胀所发作的, 于是,抗冻性的崎岖,决断于质料的吸水饱和水平和质料结结冰时体积膨胀所发作的压 力的屈膝。 抗冻性优越的质料,关于屈膝温度变更、干湿瓜代等损坏效用的机能也较强,所 以,抗冻性常行为考查质料耐久性的一个目标。 抗冻性用抗冻等第 F 默示。比如,抗冻等第 F15 默示正在尺度试验条款下,质料强 度低浸不大于 25% ,质地牺牲不大于 5% ,所能经受的冻融轮回的次数最众为 15 次。抗 冻等第实在定是按照修筑物的品种、质料的行使条款和部位、本地的天色条款等身分决 定的。如陶瓷面砖、浅显烧结砖等墙体质料央浼抗冻等第为 F15 或 F25 ,而水工混凝土 的抗冻等第央浼高达 F500 。 五、质料的热工性子 1、导热性 质料传导热量的技能称为导热性。 质料导热技能的巨细可用导热系数(λ)默示。导热系数正在数值上等于厚度 1m的 质料,当其相对外面的温度差为 1K时,其单元面积(1m2 )单元年华(1s)所通过的热 量,可用下式默示: Qd λ (T T )At − 1 2 λ w m k ⋅ 式中: ——导热系数[ ] ; Q ——传导的热量(J ); A ——热传导面积(m2 ); d ——质料厚度(m ); t ——热传导年华(s ); ( T )T − ——质料两侧温差(K )。 1 2 图 2-2 质料导热示妄图 质料的导热系数越小,绝热机能越好。种种修筑质料的导热系数区别很大,大致 w m k ⋅ w m k ⋅ w m k ⋅ 正在 0.035~3.5 之间,如泡沫塑料λ=0.035 ,而大理石λ=3.5 。 热导率与质料内部孔隙构制有亲近相干。因为密闭氛围的热导率很小λ w m k ⋅ =0.023 ,于是质料孔隙率较大者其热导率较小,但如孔隙粗大或理解,因为对流 效用的影响,质料的导热率反而增高。 质料受潮或受冻后,其热导率会大大进步。这是因为水和冻的热导率比氛围的热 w m k ⋅ w m k ⋅ 导率高许众[划分为 0.58 和 2.20 。 因而绝热质料应时时处于干燥形态,以利于阐扬质料的绝热效率。常用修筑质料 的热工机能睹外 2-2 2 、比热容和热容量 质料加热时摄取热量,冷却时放出热量的性子,称为热容量。 10 热容量巨细用比热高视睨步(也称热容量系数,简称比热)默示。比热容默示 1g 质料温度升高 1K 时所摄取的热量,或低浸 1K 时放出的热量。质料摄取或放出的热量可 由下式阴谋: 常用修筑质料的热工机能目标 外 2-2 比热容 质料 ( /w mλ)k ⋅ C( J / g K) ⋅ 钢 55 0.48 铝合金 370 烧结砖 0.55 0.84 混凝土 1.8 0.88 泡沫塑料 0.03 1.30 松木 0.15 1.63 氛围 0.024 1.00 水 0.60 4.19 冰 2.20 2.05 Q cm T T( 2 ) 1 − Q c m( T T ) − 2 1 式中:Q——质料摄取或放出的热量(J ); c ——质料的比热[J/ (g. K )] m ——质料的质地(g )。 ( T )T − ——质料受热或冷却前后的温差(K )。 2 1 比热是反响质料的吸热或放热技能巨细的物理量。区别质料的比热区别,纵然是 统一种质料,因为所处物态区别,比热也区别。比如,水的比热为 4.186 J/ (g. K ),而 结冰后比热则是 2.093 J/ (g. K )。 质料的比热,对保留修筑物内部温度安祥有很大事理。比热大的质料,能正在热流 蜕变或采暖装备供热不匀称时,懈弛室内的温度震荡。 3 、质料的保温隔热机能 正在修筑热工中常把 1/ λ称为质料的热阻,用 R 默示,单元为 (m.k )/W 。热导率 (λ) 和热阻(R )都是评定修筑质料保温隔热机能的要紧目标。 人们常民俗把防范室内热量的散失称为保温,把防范外部热量的进入称为隔热, 将保温隔热统称为绝热。 质料的热导率越小,其热阻值愈大,则质料的导热机能愈差,北京体彩其保温机能愈好, 于是常将λ≤0.175 (m. k )/W 的质料称为绝热质料。 11 第二节 质料的基础力学性子 质料的力学性子首要是质料正在外力(荷载)效用下,相合屈膝损坏和变形的技能 和性子。 一、质料的强度、比强度 质料正在外力(荷载)效用下屈膝损坏的技能称为强度,其值是以质料受损坏时, 单元面积所接受的力默示。 质料正在修筑物上所受的外力,首要有拉力、压力、弯曲及剪力等。质料屈膝这些 外力损坏的技能,划分称为抗拉、抗压、抗弯和抗剪等强度。这些强度凡是是通过静力 试验来测定的,因此总称为静力强度。图 2-3 为常睹强度试验示妄图。 图 2-3 常睹质料强度试验图 抗压、抗拉、抗剪强度可联合按下式阴谋: F 抗压强度(Mpa) :f max A 式中 f ——质料抗压、抗拉、抗剪强度(MPa ); F 质料受压、受拉、受剪损坏时的极限荷载值(N ); max A ——质料受力的截面面积(mm2 )。 质料的抗弯(抗折)强度取决于外力效用方法的区别而区别。凡是所采用的是矩 形截面,试件放正在两支点间,正在跨中点处效用有聚积荷载,此时抗弯(抗折)强度可按 下式阴谋: F 3l f t max 2bh2 f t ——质料的抗弯(抗折)强度(MPa ) F ——试件损坏是的极限荷载值(N ); max l ——试件两支点间的间距(mm ); b ——试件矩形截面的宽度(mm ) h ——试件矩形截面的高度(mm ) 质料的静力强度,本质上只是正在特定条款下测定的强度值。常用修筑质料的强度 值睹外 2-3 。 12 常用修筑质料的强度值(MPa ) 外 2-3 质料 抗压 抗拉 抗折 花岗岩 100~250 5~8 10~14 浅显混凝土 5~60 1~9 - 轻骨料混凝土 5~50 0.4~2 - 松木(顺纹) 30~50 80~120 60~100 钢材 240~1500 240~1500 - 为了使试验结果对比无误并且具有彼此对比的事理,每个邦度都规矩有联合的标 准试验本领。测定质料强度时,必需肃穆遵循尺度试验本领举行。 大个人修筑质料按照其极限强度的巨细,划分为若干区别的强度等第。 如混凝土按抗压强度有 C10~C60 等 11 个强度等第,浅显水泥按抗压强度及抗折 强度分为 32.5~62.5 等强度等第。 将修筑质料划分为若干强度等第,对左右质料机能,合理选用质料,精确举行设 计和局限工程质地,是相当要紧的。 为了对区别的质料强度举行对比,可能采用比强度。 比强度是按单元质地阴谋的质料强度,其值等于质料的强度与其外观密度之比, 它是权衡质料轻质高强度的一个首要目标。 以钢材、木柴和混凝土的抗压强度来作对比,从比强度来看,钢材比混凝土强, 而松木又比钢材强。就三者对比而言,混凝土是质地大而强度低的质料。 二、质料的弹性与塑性 质料正在外力效用下发作变形,当外力废止后,质料变形即可消逝并能一律复兴原 来式样的性子称为弹性。这种当外力废止后霎时内即可一律消逝的变形称为弹性变形。 这种变形属于可逆变形,其数值的巨细与外力成正比。其比例系数 E 称为弹性模量。正在 弹性变形范畴内: σ E ε 式中:σ——质料的应力(MPa ); ε——质料的应变; E ——质料的弹性模量(MPa )。 弹性模量是权衡质料屈膝变形技能的一个目标,E 愈大,质料愈不易变形。 正在外力效用下质料发作变形,要是废止外力,仍保留变形后的式样尺寸,而且不 发作裂纹的性子称为塑性。这种不行消逝的变形称为塑性变形(或永世变形)。 很众质料受力不大时,仅发作弹性变形;受力横跨肯定的限制后,即发作塑性变 形。如修筑钢材,当外力值小于弹性极限时,仅发作弹性变形;若外力大于弹性极限后, 则除了弹性变形外,还发作塑性变形。有的质料正在受力时弹性变形和塑料性变形同时产 生,要是废止外力,则弹性变形即可消逝,而塑性变形则不行消逝(如混凝土)。 三、质料的脆性和韧性 13 正在外力效用下,当外力抵达肯定限制后,质料蓦然损坏而又无鲜明的塑性变形的 性子称为脆性。 脆性质料屈膝攻击荷载或振撼效用的技能很差。其抗压强度比抗拉强度高得众, 如混凝土、玻璃、砖、石、陶瓷等。 正在攻击、振撼荷载效用下,质料能接受很大的变形也不致被损坏的机能称为韧性。 如修筑钢材、木柴等属于韧性质料。修筑工程中,关于要接受攻击荷载和有抗震央浼的 机合,其所用的质料,都要商讨质料的攻击韧性。 四、质料的硬度、耐磨性 硬度是质料外面能屈膝其它较硬物体压入或刻划的技能。 区别质料的硬度测定本领区别。按刻划法,矿物硬度分为 10 级(莫氏硬度),其 硬度递增的程序为:滑石 1;石膏 2 ;方解石 3 ;莹石 4 ;磷灰石 5 ;正长石 6 ;石英 7 ; 黄玉 8 ;刚玉 9 ;金刚石 10。 木柴、混凝土、钢材等的硬度常用钢球压入法测定(布氏硬度 HB )。凡是,硬度 大的质料耐磨性较强,但不易加工。 耐磨性是质料外面屈膝磨损的技能,常用磨损率(B )默示: m m − 1 2 B A 式中:m 、m ——试件被磨损前、后的质地(g ); 1 2 A——试件受磨损的面积(cm2 )。 修筑工程中,用于道道、地面、踏步等部位的质料均应试虑其硬度和耐磨性。一 般说,强度较高且密实的质料,其硬度较大,耐磨性好。 修筑钢材 质料正在行使历程中能屈膝边缘种种介质腐蚀而不损坏,也不易失落原有机能的性 质,称为耐久性。 耐久性是质料的一种归纳性子,诸如抗冻性、抗风化性、抗老化性、耐化学侵蚀 等均属于耐久性的范畴。另外,质料的强度、抗渗性、耐磨性比及也与质料的耐久性有 亲近相干。 质料正在行使历程中,除受到种种外力的效用外,还历久受到边缘境遇和种种自然 身分的损坏效用。这些损坏效用凡是可分为物理效用、化学效用及生物效用等。 物理效用搜罗质料的干湿变更、温度变更及冻融变更比及。这些变更可惹起质料 的屈曲和膨胀,长功夫或屡屡效用会使质料渐渐损坏。 化学效用搜罗酸、盐、碱等物质的水溶液及气体对质料发作的腐蚀效用,使质料 发作质的变更而损坏。比如钢筋的锈蚀等。 生物效用是虫豸、菌类等对质料所发作的蛀、陈旧等损坏效用。如木柴及植物纤 维质料的朽败等。 凡是矿物质质料,如石材、砖瓦、陶瓷、混凝土等,走漏正在大气中时,首要受到 大气的物理效用;当质料处于水位变更区或水中时,还受到境遇水的化学腐蚀效用。金 属质料正在大气中易被锈蚀。沥青及高分子质料,正在阳光、氛围及辐射的效用,会渐渐老 14 化、变质而损坏。 为了进步质料的耐久性,以利于拉长修筑的行使寿命和淘汰维修用度,可按照使 用处境和质料特色选取相应设施。如想法减轻大气或边缘介质自身对质料的损坏效用(降 低湿度,清除腐蚀性物质等);进步质料自身对外界效用的屈膝性(进步质料的密实度, 选取防腐设施等),也可用其它质料维持主体质料免受损坏(覆面、抹灰、刷涂料等)。 习 题 1、何谓质料的密度、体积密度和聚集密度?何如阴谋? 2 、何谓质料的密实度和孔隙率?两者有什么相干? 3 、试证据质料导热系数的物理事理及影响身分。 4 、质料的强度与强度等第间的相干是什么? 5、何谓质料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性和抗冰性?各用什么目标默示? 6 、软化系数是反响质料什么性子的目标?为什么要局限这个目标? 7 、何谓质料的耐久性?它搜罗哪些实质? 8、已知某砌块的外包尺寸为 240mm ×240mm ×115mm,其孔隙率为 37% ,干燥质地为 2487g ,浸水饱和质地为 2984g ,试求该砌块的体积密度、密度、质地吸水率。 9 、某种石子经一律干燥后,其质地为 482g ,将其放入盛有水的量筒中吸水饱和后,水 3 3 面由原本的 452cm 上升至 630cm ,取出石子,擦干外面后称质地为 487g ,试求该石子 的外观密度、体积密度及吸水率。 3 3 10、一种质料的密度为 2.7g/cm ,浸水饱和形态下的体积密度为 1.862g/cm ,其体积吸 水率为 46.2% ,试求此质料干燥形态下的体积密度和孔隙率各为众少? 15 第三章 气硬性胶凝质料 胶凝质料是用来把块状、颗粒状或纤维状的疏散质料粘结为具有肯定强度的具体的 质料。遵循胶凝质料的化学构成区别,凡是可分为有机胶凝质料和无机胶凝质料。 有机胶凝质料是以自然或合成的高分子化合物(如沥青、树脂、橡胶等)为基础组 成的胶凝质料。无机胶凝质料是以无机化合物为首要因素的胶凝质料,行使时往往先掺 入水或适量的盐类水溶液调成浆体状,过程一系列的物理化学变更后,自己开端冻结硬 化,同时它还也许把疏散的质料胶结成具有肯定强度的具体。 无机胶凝质料按硬化的条款区别又可分为气硬性胶凝质料和水硬性胶凝质料两类。 气硬性胶凝质料是指只可正在氛围中冻结、硬化、保留和生长强度的胶凝质料,如修筑工 程终常用的石灰、石膏、菱苦土、水玻璃等。凡是来说,气硬性胶凝质料正在水中不行硬 化,也就不具有强度。依然正在氛围中硬化并具有强度的气硬性胶凝质料成品正在水的历久 效用下,强度也会明显低浸以致损坏,即软化系数较小。水硬性胶凝质料是指既能正在空 气中硬化,又能更好地正在水中冻结、硬化、保留和生长强度的胶凝质料,如种种水泥。 第一节 石灰 石灰是修筑工程中行使最早的气硬性胶凝质料之一。因为坐褥石灰的原料分散广, 坐褥工艺简略,本钱低廉,于是正在土木匠程中至今仍被寻常地采用。 一、 石灰的种类和坐褥 1. 石灰的种类 修筑工程中常用的石灰有块状生石灰(块灰)、生石灰粉、熟石灰粉(又称消石灰粉)、 石灰膏以及石灰乳等区别种类。 生石灰是石灰岩、白垩等以CaCO 为首要因素的自然岩石经高温煅烧,认识并排出 3 CO2 而制得的白色或灰色块状质料,也称为块灰,其首要因素为CaO 。由于坐褥原料中 往往含有MgCO3 因素,于是经煅烧天生的生石灰中,也会相应地含有少量的MgO因素。 遵循我邦筑材行业尺度JC/T479—1992 《修筑生石灰》规矩,MgO含量≤5 %时,称为钙 质生石灰;MgO含量5 %时,称为镁质生石灰。 为便于行使,块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏等行使形状。生 石灰粉是将块状的生石灰分裂、磨细而取得的细粉,其首要因素是CaO ;熟石灰粉是块 状生石灰用适量水熟化和干燥而取得的粉末,又称消石灰粉,其首要因素是Ca(OH)2 ; 石灰乳是将生石灰用较众的水(约为生石灰质地的 3 倍)熟化而成的一种乳状液体,其主 要因素是Ca(OH) 和H O ;石灰膏则是石灰乳浸淀后除去外层众余水分而取得的具有肯定 2 2 稠度的膏状物,其首要因素是Ca(OH) 和H O 。 2 2 2. 石灰的坐褥 生石灰的坐褥历程即是煅烧石灰石,使CaCO 认识并排出CO 的历程。其化学响应 3 2 16 式如下: 900 ℃ CaCO3 →CaO十CO2 ↑ 700 ℃ MgCO3 →MgO十CO2 ↑ 正在本质坐褥中,石灰石致密水平、块体巨细及杂质含量有所区别,并商讨到热牺牲 等身分,所认为了加疾认识,煅烧温度常进步到 1000~1100℃。因为石灰石的外形尺寸 大或煅烧时窑中温度分散不均等原故,生石灰中常含有欠火石灰和偏激石灰。当煅烧温 渡过低,煅烧年华不充裕时,CaCO3 不行一律认识,将天生欠火石灰。欠火石灰行使时, 粘结力小,产浆量较低,低浸了石灰的使用率。当煅烧温渡过高,煅烧年华过长时,将 天生颜色较深,密度较大的偏激石灰。偏激石灰机合密实,晶粒粗大,熟化速率很慢, 容易使硬化的浆体发作隆起和开裂,影响工程质地。 二、 石灰的熟化和硬化 1. 石灰的熟化 生石灰加水天生氢氧化钙的历程,称为石灰的熟化或消解历程,其化学响应为: CaO十H O =Ca(OH) 十 64 .8KJ /mol 2 2 凡是处境下,生石灰的熟化响应相当强烈,熟化速率疾,同时放出大宗的热,其体 积膨胀 l~2.5 倍。工地上生石灰熟化的常用本领有两种:淋灰法(消石灰粉法)和化灰 法(消石灰浆法)。石灰熟化的外面需水量仅为生石灰质地的 32 %,因为一个人水未能 参加熟化响应,本质加水量约为生石灰质地 60 %~80 %。工地上用淋灰法调制消石灰粉 时,每堆放半米高的块灰,淋 60 %~80 %的水,再堆放再淋即可。用化灰法调制石灰膏 凡是正在化灰池和储灰坑中完工,开始正在化灰池中放入块灰,然后参加 2.5~3 倍的水制得 石灰乳,再经筛网过滤后,进入储灰坑存放。生石灰中常含有偏激石灰,偏激石灰外面 有一层深褐色熔融物,以致熟化响应很慢,当石灰浆体依然硬化后,此中的偏激石灰才 开端缓慢熟化,体积的鲜明膨胀将惹起硬化石灰浆体的隆起和开裂,急急影响工程质地。 为了杀绝偏激石灰的损害,石灰浆应正在储灰池中“陈伏”两周以上,“陈伏”时刻石灰浆 外面应留有—层水,与氛围圮绝免得外层发作碳化响应。 2. 石灰的硬化 调制好的石灰浆体具有肯定的滚动性、可塑性,将它就寝正在氛围中一段年华后,它 渐渐失落滚动性,并发作肯定的强度,也即是所谓的冻结、硬化历程。这个历程凡是包 括以下三方面实质: (1)干燥硬化:石灰浆体因大宗水分向外蒸发或被摄取而干燥,正在浆体内的大宗相互 相通的孔隙网中,发作毛细管压力。使氢氧化钙颗粒愈加严密而得回强度。这种强度类 似于粘土失水干燥而得回的强度,其值不大,当再碰到水时强度又会亏损。 (2) 结晶硬化:石灰浆正在行使历程中,因逛离水分渐渐蒸发或被砌体摄取,使得 Ca(OH)2 溶液过饱和而渐渐析出晶体,变成条例的空间网状机合,鼓吹石灰浆体的硬化, 进一步进步了强度。干燥硬化和结晶硬化两个历程基础是同步举行的,而且供给了首要 的强度。 (3) 碳化硬化:石灰浆体外面的Ca(OH) 与氛围中的CO 效用,天生不熔解于水的 2 2 17 CaCO3 的化学响应称为碳酸化响应,简称碳化响应。其响应如下: Ca(OH) 十CO 十nH O =CaCO 十(n十 1)H O 2 2 2 3 2 碳化响应天生的CaCO 晶体,与Ca(OH) 颗粒沿道组成严密交错的结晶网,进步了浆 3 2 体强度。此外,因为CaCO3 的固相体积比Ca(OH)2 固相体积大,从而使硬化的石灰浆体外 面机合愈加致密,强度进一步进步。但氛围中的CO2 含量少,碳化响应首要发作正在与空 气接触的外层上,并且外层天生的致密的CaCO 薄层,打击了氛围中的CO 进一步渗透, 3 2 同时也打击了内部水分向外蒸发,使Ca(OH)2 的结晶效用也举行得较慢,跟着年华的增 长,外层CaCO3 厚度推广,打击效用更大,于是石灰硬化是个相当怠缓的历程。 三、石灰的手艺央浼 生石灰是以石灰中活性氧化钙和氧化镁的含量崎岖、偏激石灰和欠火石灰及其它杂 质含量的众少行为首要目标来评判其质地等第的。按照筑材行业尺度(JC/T479-1992 和 JC/T480-1992 ),将修筑生石灰和修筑生石灰粉划分为三个等第,详细目标睹外 3-1 ,外 3-2 。 修筑生石灰手艺目标 JC/T479-1992 外 3-1 钙质石灰 镁质石灰 项目 上等品 一等品 及格品 上等品 一等品 及格品 CaO+MgO 含量≮(%) 90 85 80 85 80 75 未消化残渣含量 5 10 15 5 10 15 (5mm 圆孔筛筛余≯)(%) CO 含量≯(%) 5 7 9 6 8 10 2 产浆量≮(L/Kg) 2.8 2.3 2.0 2.8 2.3 2.0 修筑生石灰粉手艺目标 JC/T480-1992 外 3-2 钙质石灰 镁质石灰 项目 上等品 一等品 及格品 上等品 一等品 及格品 CaO+MgO 含量≮(% ) 90 85 80 85 80 75 CO 含量≯(% ) 5 7 9 6 8 10 2 细 0.90mm 筛筛余≯(% ) 0.2 0.5 1.5 0.2 0.5 1.5 度 0.125mm 筛筛余(%) ≯ 7.0 12.0 18.0 7.0 12.0 18.0 修筑消石灰粉(熟石灰粉)按 MgO 含量分为:钙质消石灰粉、镁质消石灰粉和白 云石消石灰粉等,其分类范畴睹外 3-3 。 修筑消石灰粉按氧化镁含量的分类范畴 外 3-3 种类名称 MgO 目标 钙质消石灰粉 MgO ≤4% 镁质消石灰粉 MgO 4%~24% 白云石消石灰粉 MgO 25%~30% 修筑消石灰粉的品德余有用物质和水分的相对含量及细度相合,消石灰粉颗粒愈细, 18 有用因素愈众,其品德愈好。修筑消石灰粉的质地按《修筑消石灰粉》(JC/T481-1992 ) 规矩也可分为三个等第,详细目标睹外 3-4 。 修筑消石灰粉手艺目标 JC/T481-1992 外 3-4 钙质消石灰粉 镁质消石灰粉 白云石消石灰粉 项目 上等品 一等品 及格品 上等品 一等品 及格品 上等品 一等品 及格品 CaO+MgO 含 70 65 60 65 60 55 65 60 55 量≮(% ) 逛离水(% ) 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 0.4~2 体积镇静性 及格 及格 — 及格 及格 — 及格 及格 — 0.90mm 筛 0 0 0.5 0 0 0.5 0 0 0.5 细 筛余≯(% ) 度 0.125mm 筛 3 10 15 3 10 15 3 10 15 筛余≯(%) 生石灰会摄取氛围中的水分和二氧化碳,天生碳酸钙粉末,从而失落粘结力。于是 生石灰要正在干燥境遇中蓄积和保管,若蓄积期较长,必需正在密闭容器中存放。此外,应 将生石灰与可燃物离开保管,并选取防潮防水设施,免得生石灰熟化时聚积放出大宗的 热而惹起火警。磨细生石灰粉正在干燥条款下存储期凡是不横跨一个月,最好是随坐褥随 用。块灰凡是正在进场后当即陈伏,将蓄积期变为熟化期。 四、石灰的手艺性子 石灰的首要手艺性子有: 1.保水性优越:石灰浆体中氢氧化钙粒子呈胶体疏散形态,颗粒极细(其粒径约为 1 μm ),比外面积很大(约 10~30 m2/g ),于是颗粒外面能吸附一层较厚的水膜,从而 使石灰浆体有较强保留水分的技能,即优越的保水性。将它掺入水泥砂浆中,可配成具 有较好滚动性和可塑性的搀和砂浆,并降服了水泥砂浆容易泌水的谬误。 2 .冻结硬化慢、可塑性好:石灰浆体通过干燥、结晶以及碳化效用而硬化,因为良 好的保水性以及氛围中的二氧化碳含量低,且碳化后变成的碳酸钙硬壳制止二氧化碳向 内部排泄,也阻碍水分向外蒸发,因此硬化怠缓。 3 .强度低、耐水性差:硬化浆体的强度首要由干燥、结晶效用而发作,其值并不高, 1:3 的石灰砂浆 28 d 的抗压强度只要 0.2~0.5 MPa 。正在湿润境遇中,石灰浆体中的水分 不易蒸发,二氧化碳也无法渗透,硬化将撒手;因为氢氧化钙易溶于水,纵然已硬化的 石灰浆体遇水也会熔解溃散。因而,石灰不宜正在历久湿润和受水浸泡的境遇中行使,也 不宜用于要紧修筑物本原。 4 .体积屈曲大:石灰浆体正在硬化历程中,要蒸发掉大宗水分,惹起体积较大屈曲, 以致容易崭露干缩缝隙,因而除了调成石灰乳作薄层粉刷外,凡是不宜孤单用来制制筑 筑构件和成品。本质行使时常正在石灰浆体中掺入砂行为骨料或者麻刀、纸筋等纤维状材 料以屈膝屈曲

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