材料的基本物理性质1

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1、项目一建筑材料基本性质（1）真实密度（密度）岩石在规定条件（105土5）C烘干至恒重，温度20C）下，单位矿质实体体积（不含孔隙的矿质实体的体积）的质量。真实密度用P表示，按下式计算：式中：p真实密度，g/cm3或kg/m3;ms材料的质量，g或kg;Vs材料的绝对密实体积，cm3或m3。因固min-m=测定方法：李氏比重瓶法将石料磨细至全部过的筛孔，然后将其装入比重瓶中，利用已知比重的液体置换石料的体积。（2）毛体积密度岩石在规定条件下，单位毛体积（包括矿质实体和孔隙体积）质量。毛体积密度用任表示，按下式计算:Pr=K+K+H式中：d-岩石的毛体积密度，g/cm3或kg/m3；ms材料的质量

2、，g或kg;Vi、Vn岩石开口孔隙和闭口孔隙的体积，cm3或m3。(3)孔隙率岩石的孔隙率是指岩石内部孔隙的体积占其总体积的百分率。孔隙率n按下式计算：V0n=100=1-也100vP.式中：v岩石的总体积，cm3或m3；V。岩石的孔隙体积，cm3或m3;p岩石的毛体积密度，g/cm3或kg/m3p-真实密度，g/cm3或kg/m3。2、吸水性、岩石的吸水性是岩石在规定的条件下吸水的能力。、岩石与水作用后，水很快湿润岩石的表面并填充了岩石的孔隙，因此水对岩石的破坏作用的大小，主要取决于岩石造岩矿物性质及其组织结构状态(即孔隙分布情况和孔隙率大小）。为此，我国现行公路工程岩石试验规程规定，采用吸

3、水率和饱水率两项指标来表征岩石的吸水性（1）吸水率岩石吸水率是指在室内常温（202C）和大气压条件下，岩石试件最大的吸水质量占烘干（1055c干燥至包重）岩石试件质量的百分率。吸水率wa的计算公式为：mh-mQ愉=一100%mO式中：mh材料吸水至恒重时的质量（g）；mg材料在干燥状态下的质量（g）。（2）饱和吸水率在强制条件下（沸煮法或真空抽气法），岩石在水中吸收水分的能力。吸水率Wsa的计算公式为：mhmvWsa=-100%m%式中：mb材料经强制吸水至饱和时的质量（g）；mg材料在干燥状态下的质量（g）。饱水率的测定方法（JTGE4F2005）:采用真空抽气法。因为当真空抽气后占据岩石孔

4、隙内部的空气被排出，当恢复常压时，则水即进入具有稀薄残压的岩石孔隙中，此时水分几乎充满开口孔隙的全部体积；而通常认为在常压下测定的吸水率，此时水分只充填部分孔隙，所以，饱水率大于吸水率。饱水率的计算方法与吸水率相同。吸水率与饱和吸水率之比称为饱水系数（Kw）当Kw90%寸，抗冻性较差。影响岩石吸水性的因素岩石的吸水率与其孔隙率有关，更与其孔特征有关。因为水分是通过岩石的开口孔吸入弁经过连通孔渗入内部的。岩石内与外界连通的细微孔隙愈多，其吸水率就愈大。3、耐久性：岩石抵抗大自然因素作用的性能。目前已列入我国公路工程岩石试验规程（JTGE4F2005）的方法有：（1）抗冻性。（2）坚固性。抗冻性：

5、岩石抗冻性是指岩石在吸水饱和状态下，抵抗多次冻结和融化作用而不发生显著破坏，同时也不严重降低强度的性质。?岩石吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔内冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的内应力，会使材料遭到局部破坏。随着冻融循环的反复，材料的破坏作用逐步加居L这种破坏称为冻融破坏。*1I我国现行抗冻性的试验方法是采用直接冻融法。该方法是将岩石加工为规则的块状试样，在常温条件下（205C）,采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采用-15C）的冰箱中冻结4h,最后在常温条件下融解，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，观察其外观破坏情况弁加以记录。岩

6、石抗冻质量损失率mrL=工1OO%kJ式中：ms试验前烘干试件的质量（g）mf试验后烘干试件的质量（g）止匕外，抗冻性亦可采用未经冻融的岩石试件抗压强度与冻融循环后的岩石试件抗压强度比值（称为冻融系数）表示。=尸C1.1 冻融破坏的原因：材料有孔且孔隙含水；果一冰体积膨胀9%,结冰压力高达100MPa;黑冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；臬缝的增加也进一步增加了材料的饱水程度；影响抗冻性的因素：1 .材料的密实度（孔隙率）密实度越高则其抗冻性越好。2 .材料的孔隙特征开口孔隙越多则其抗冻性越差。3 .材料的强度强度越高则其抗冻性越好。4 .材料的耐水性耐水性越好则其抗冻性也越好。5 .材料

7、的吸水量大小吸水量越大则其抗冻性越。（2）坚固性：评定岩石试样经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环后，不发生显著破坏或强度降低的性质。将烘干岩石试件置入饱和硫酸钠溶液中浸泡20h后，将试件取出置于1055c的烘箱中烘烤4h,至此完成第1个循环。待试样冷却至2025c后，即开始第2个循环。从第2个循环起，浸泡和烘烤时间均为4ho完成5次循环后，仔细观察试件有无破坏现象，将试件洗净烘至恒重，准确称出其质量，计算坚固性试验质量损失率。质量损失率：Q100口式中：Q冻冻融后的质量损失率（）mi试验前烘干试件的质量（g）m2试验后烘干试件的质量（g）（二）力学性质1、单轴抗压强度厂尺=八式中：R岩石单轴抗

8、压强度，MPa；P材料破坏时的最大荷载，N;A试件受力面积，mm2。2、磨耗性指石料抵抗撞击、剪切和磨擦等综合作用的性质。材料的磨耗性用磨耗率表示，计算公式如下：G=E,一砂之A式中：G材料的磨耗率，（g/cm2）；mi材料磨损前的质量，（g）;m2材料磨损后的质量，（g）;3、冲击韧度晶体结构的岩石石材的冲击韧度取决于岩石的矿物组成和构造较非晶体结构的岩石具有较高的韧性。4、硬度硬度取决于组成石材矿物的硬度和构造。凡由致密、坚硬矿物组成的石材，具硬度就高。岩石的硬度以莫氏硬度表示。（三）化学性质按SiQ含量，将石料划分为：酸性岩SiQ65%中性岩52%SiQW65%碱性岩SiC2有效成分含量

9、未消化残渣含量欠火程度 产浆量等品合格品五,常用建筑石灰的品种1 .生石灰块由石灰石煨烧的白色或灰色疏松结构的块状物，主要成分Cao.块灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成熟石灰粉，还会再吸收空气中的CO2生成CaCO,失去胶结能力。贮存生石灰，要防止受潮，且不宜贮存太久。一般运到现场后，立即熟化，变贮存期为陈伏期。2 .磨细生石灰粉表面积大，水化反义快，可不经“陈伏”直接使用，提高了工效。过火石灰因磨细加快了熟化，欠火石灰因磨细混合均匀，挺高了石灰的质量和利用率促进硬化过程合二为一，热化时产生的热量能促进硬化，克服了石灰硬化慢的缺点3消石灰粉4石灰膏5.石灰乳常用于粉刷墙壁浆，抹面砂浆

10、。常用于配置混合砂浆，石灰砌筑砂化学稳定性差：碱性物质，遇酸时易发生化学反应。六.石灰的特性和应用1.石灰的特征良好的可塑性好及保水性凝结硬化慢，强度低。2.石灰的应用拌制灰土或三合土夯实后的灰土或三合土广泛用做建筑的基础，路面或地面的垫层。本章小结2、石灰的技术指标石灰的质量等级建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO+MgO的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见教材。（P27表3-1/2/3）五、石灰的储存生石灰必须在干燥条件下储存，时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。当生石灰长时间存放时必须密闭防

11、水、防潮。消石灰粉储存时应包装密封，以隔绝空气，防止碳化22建筑石膏一、石膏胶凝材料的原料和生产建筑石膏的原料：生产建筑石膏的原料主要是天然二水石膏，也可以采用化工石膏、天然无水石膏。1、生石膏：指天然二水石膏，分子式为CaSO2H2O,也称软石膏。是生产建筑石膏最主要的原料。生石膏粉加水不硬化，无胶结力。2、化工石膏：指含有二水硫酸钙(CaSQ2H2O)及CaSQ的化工副产品。如生产磷肥和磷酸时的废料称为磷石膏；生产氢氟酸时的废料称为氟石膏，此外还有盐石膏、芒硝石膏、钛石膏等。3、硬石膏：指天然无水石膏(CaSO),它结晶紧密、质地较硬，不含结晶水，与生石膏差别较大。石膏胶凝材料的生产石膏胶

12、凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煨烧、脱水，再经磨细而成。在不同的煨烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示：400750 c不溶性石膏800 cCaSQ 图温煨烧石在建筑工程中常用建筑石膏；高强石膏用于生产建筑石膏制品:、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏加水后，与水发生的化学反应如下：CaSO-+H2O=CaSO2H2O建筑石膏的凝结硬化过程可以表示如下:建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。晶体之间互相交叉连生，形成网状结构；随着反应的继续进行，结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。三、建筑石膏

13、的技术要求建筑石膏的质量等级建筑石膏按其细度、强度、凝结时间等指标，划分为优等品、一等品、合格品三个等级。技本指标名称优等品一等品合格品强度抗折强度抗压强度细皮（方孔筛筛余）0凝结时间初凝不早于6min,终凝不迟于30min四、建筑石膏的特性1 .凝结硬化速度快加缓凝剂；2 .硬化制品的孔隙率大、重量轻，强度低加筋、覆面；3 .导热率小、保温、吸声性好，具有一定的调温调湿性（“呼吸”功能）；4 .凝结硬化时体积微膨胀制品密实、表面光滑细腻；5 .防火性好高温结晶水脱出；6 .耐水、抗冻性差防水剂、铝箔覆面改性；7.装饰性和可加工性好。5 、建筑石膏的应用1 .室内抹灰与粉刷石膏砂浆及粉刷石膏。

14、2 .生产建筑石膏制品石膏板、石膏砌块、制作建筑雕塑和模型。3 .生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中。6 、建筑石膏的储存1 .石膏在运输和储存时要注意防水、防潮。2 不宜长期储存，长期储存会使石膏的强度下降很多（一般储存3个月后，强度会下降30%左右）。23水玻璃、水玻璃的组成和生产水玻璃的组成：1、水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性的硅酸盐，由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成，如：硅酸钠(Na2OnSiO0、硅酸钾(K2OnSiO2)等。2、优质纯净的水玻璃为无色透明的粘稠液体，溶于水，当含有杂质时呈淡黄色或青灰色。3、钠水玻璃分子式Na2OnSiO2中的n称为水玻璃的模数，是非常重要的参数。4、n

15、值越大，水玻璃的黏性和强度越高，但是在水中的溶解能力越差。5、工程中常用水玻璃的模数n为，即易溶于水又有较高的强度。水玻璃的生产：水玻璃的生产方法有湿法生产和干法生产两种。材料设备条件方法湿法生产石英砂、氢氧化钠水溶液压蒸锅用蒸汽加热溶解干法生产石英砂粉和碳酸钠磨细拌匀玻璃炉1300-1400c熔融反应式为：NaC。nSi。=n32OnSiO2+CO2、水玻璃的硬化1、水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳并与其发生反应，析出无定形二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化，其化学反应为：Na2OnSiO2+CO2+m屋O=NaCO3+nSiOmH2O2、由于空气中CO2有限，硬化过程缓慢，为加速其硬化，常假如促

16、硬剂氟硅酸钠（Na2SiF6）。3、但是氟硅酸钠的掺量不能太多，也不能太少，其适宜用量为水玻璃质量的1215%。三、水玻璃的特性与应用水玻璃的特性：1、黏结力强，强度较高硬化后成分为硅凝胶，比表面积大，黏结力强；2、耐酸性好硅酸凝胶不与酸类物质发生反应；3、耐热性好不燃烧，高温下干燥很快，且强度不降低；4、抗渗性和抗风化能力好硅酸凝胶能堵塞材料毛细孔并在表面形成连续封闭膜。水玻璃的应用：1、涂刷材料表面，提供抗风化能力不能用来涂刷或浸渍石膏制品；2、加固土壤双液注浆，水玻璃和氯化钙溶液，常用于粉土、砂土和填土的地基加固；3、配制速凝防水剂即配即用；4、配制耐酸胶泥、耐酸砂浆和耐酸混凝土；5、配

17、制耐热胶泥、耐热砂浆和耐热混凝土；本章小结胶凝材料的定义和分类；石灰、石膏、水玻璃都是气硬性胶凝材料，在现代建筑中的应用是很常见的建筑材料。（1）石灰品种很多，各种石灰产品都统称石灰。石灰的强度很低，主要来源于Ca（OH）2的结晶和碳化。利用石灰的特性可将其用于拌制砂浆、配制灰土和三合土、制作石灰碳化板和硅酸盐制品等。（2）石膏的品种很多，不同品种的石膏，其生产条件不同，且性能及应用各异。建筑石膏是建筑工程中应用最多的一种石膏产品，建筑石膏凝结硬化速度很快，其技术性质要求主要表现在强度、细度、凝结时间三方面，利用它的特性可用于建筑室内抹灰及粉刷、并大量用于制作石膏制品。（3）水玻璃黏结力强，强

18、度较高，多用于涂刷材料表面，加固土壤等。项目四水泥性能与检测水泥的特点和适用范围水泥的特点：水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围：不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。水泥的发展历程：1824年水泥问世：波特兰水泥；1824-1850年砂浆、混凝土；1850年钢筋混凝土；1900年石棉水泥；1929年预应力混凝土；1935年外加剂混凝土；20世纪50年代聚合物水泥混凝土；20世纪70年代高强混凝土；20世纪90年代高性能混凝土。水泥的分

19、类（硅酸法水泥普通肝酸珏水潴矿造硅酸盐水泥硅酸掰类火山女逢酸赴水湘水泥Y甘酸舐水潴 酸盐水源L石茨有柱酸址水泌硫钥酸曲笑铁伯酸甜类按主要水硬性物质分水泥种奥主要水硬性物质主要品种硅酸盐水泥硅酸钙绝大多数通用水泥、专用水泥和特性水泥铝酸盐水泥铝酸钙高铝水泥、自应力铝酸盐水泥、快硬高强铝酸盐水泥等。硫铝酸盐水泥无水硫铝酸钙硅酸二钙有自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥等铁铝酸盐水泥铁相、无水硫铝酸钙、硅酸二钙有自应力铁铝酸盐水泥、膨胀铁铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥等氟铝酸盐水泥氟铝酸钙、硅酸二钙氟铝酸盐水泥等以火山灰或潜在水硬性材料以及其他活性材料为主要组分的水泥活性二氧化硅活

20、性氧化铝心灰火山灰水泥、后臂矿渣水泥、低热钢渣矿渣水泥等41通用水泥一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺1、硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料石灰质原料：天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩等。粘土质原料：主要为粘土，其主要化学成分为SiO2,其次为A12O3和少量Fe2O3铁矿粉：采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。混合材料：包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。2、硅酸盐水泥的生产工艺2、硅酸盐水泥的生产工艺硅酸盐水泥的生产工艺一一两磨一烧”工艺混合材料孰料硅酸盐水泥生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种硅酸盐水泥分为：I型硅酸盐水泥（不掺混合材料），代号：P?1。II型硅酸盐水泥（掺不超过5%昆合材料），代号：P?II