建筑材料重点

.材料的物理性质体积密度P0=m/V0’体积密度指材料在自然状态下单位体积的质量密度p=m/V密度指材料在绝对密实状态下单位体积的质量表观密度p’=m/V对于密实材料，以排水法求得的体积作为绝对密实状态下体积的近似值，按该体积计算出的密度称为表观密度空隙率指材料中空隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。P=V孔/V0*100%或P=V0-V/V0*100%即P=(1-V/V0)*100%开口孔隙率Pk指材料中能被水饱和(即被水所充满)的孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。Pk=(m2-m1)/V0*1/pw*100%材料开口孔隙与周围介质相通，孔隙之间也相通，一般的浸水条件(如在水槽中浸泡)下即被水充满。开口孔隙率增加，材料吸水量增大，影响材料其他性质。散粒材料的堆积密度指散粒材料在规定装填条件下单位体积(包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体积和颗粒之间的空隙体积)的质量。P0’=m/V0’空隙率指散粒材料在自然堆积状态下，其中的空隙体积与散粒材料在自然堆积状态下的体积之比的百分率。P=(1-P07P0)*100%亲水性与憎水性：在材料、水和空气交点处，沿水滴表面作切线，此切线和水与材料接触面所成的夹角。，称为湿润角或接触角，当湿润角。＜或=90度时，材料表现亲水性，反之表现憎水性。吸水性用吸水率表示W=(m2-m1)/m1*100%耐水性：材料在水的作用下，保持其原有性质的能力，用软化系数表示KP=fw/f抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。Q=K*H/d*Ft或K=Qd/FtH。材料抗渗性也可以用抗渗标号P表示，抗渗标号是以规定的试件，在标准试验方法下所能承受的最大水压(按MPa计)来确定。如抗渗标号为P6,说明该材料所能承受的最大水压为0.6MPa。材料抗渗性的高低，与孔隙率及孔隙形态特征有关，绝对密实的材料、具有闭口孔隙或极细孔隙的材料，实际上是不透水的。材料抗冻性的好坏，取决于材料吸水饱和程度(即水饱和度)、孔隙形态特征和抵抗冻胀应力的能力。如果孔隙充水不多，远未达到饱和，有足够的自由空间，即使冻胀也不致产生破坏应力；极细的孔隙虽然能充水饱和，但孔壁对水的吸附力极大，水的冰点很低，一般负温下不会结冰；粗大孔隙，水分不能充满其中；闭口孔隙一般情况下水分不能渗入，对冰冻破坏起缓冲作用；毛细孔隙既易充满水分，又易结冰，所以最易产生冻融破坏。材料的变形能力大，强度及软化系数大，则抗冻性较高。一般认为水饱和度大于0.8的材料，抗冻性较差。导热性：。=入*[A*(t1-t2)*Z]/a;材料的导热系数与孔隙率和孔隙形态特征有很大关系，材料的孔隙率越大，空气越多，导热系数越小；导热系数与孔隙形态特征的关系，可以概括认为由细微而封闭孔隙组成的材料，其导热系数小，而由粗大而连通孔隙组成的材料，其导热系数大。材料含水率增加，导热系数也随之增加。作用：是采暖房屋的墙体和屋面热工计算，以及确定热表面或冷藏库绝热层厚度的重要参数。围护结构(如墙体、屋面)的绝热性能，可用传热系数或热阻来表示°Q=入冷*。1七)；入/a为材料层的传热系数K，单位W/(m2*K)，传热系数的倒数为热阻R,K值越大，即通过的热量越多，说明材料层的绝热性能越差，要想降低K值，应降低材料的导热系数或增加材料层的厚度。热容：Q=c*m(t1-t2)，采用高热容材料作为墙体、屋面或房屋其他构件，可以长时间保持房屋温度的稳定。水的比热容最大c=4.2KJ/(kg*K)，各种建筑材料的比热容均小于水，木材对的比热容为2.39〜2.72KJ/(kg*K)。在计算围护结构(墙体、屋面等)保持温度稳定的能力，冬季施工加热材料的有关计算，以及工业窑炉热工计算时，均需要材料热容的数据。石膏生产石膏的原料为天然石膏，或称生石膏，属沉积岩，也称二水石膏。生产时煅烧温度不同分低温煅烧石膏和高温煅烧石膏，低温煅烧石膏有建筑石膏、模型石膏、高强度石膏。建筑石膏的水化反应：CaSO4-1/2H2O+11/2H2O ►CaSO4-2H2O建筑石膏的性质：（1）凝结硬化快，（2）硬化初期体积微膨胀（3）孔隙率高（4）防火性好。建筑石膏的技术要求：强度、细度、凝结时间建筑石膏的应用：室内抹灰和粉刷、石膏板。石灰生产石灰的原料主要是以含碳酸钙为主的天然岩石。石灰的熟化：生石灰加水进行水化称为熟化或消解，CaO+H2——►Ca（OH）2+64.8KJ。伴随此过程放出大量的热，并且体积迅速膨胀1〜1.5倍，反应产物称为熟石灰或消石灰，他有两种熟化和使用方式：（1）石灰膏，陈伏指生石灰中的欠火石灰不能完全熟化，将降低石灰的产量，过火石灰熟化极慢，当石灰使用后已经硬化，它才开始熟化，产生体积膨胀，引起已经变硬的石灰（石灰砂浆）起鼓和开裂，为了消除过火石灰的危害，石灰膏应在储灰坑中存放两周以上。陈伏期间，石灰膏表面要有一层水，以隔绝空气，防止与CO2作用产生碳化。（2）熟石灰。淋灰指生石灰熟化成粉状熟石灰通常采用的方法。石灰的硬化：按其作用分为干燥作用和碳化作用。石灰浆体硬化慢、强度高、不耐水。石灰的性质：（1）保水性好，（2）硬化慢，强度低（3）耐水性差（4）干燥收缩大石灰的技术要求：有效氧化钙含量和有效氧化镁含量、未消化残渣含量（即欠火石灰、过火石灰及杂质含量）、二氧化碳含量（及欠火石灰含量）及产浆量。石灰的应用：石灰乳涂料和砂浆、灰土和三合土、硅酸盐制品。水玻璃水玻璃的组成：为硅酸钠（Na2O・SiO2）的水溶液。n为SiO2与Na2O摩尔数的比值，称水玻璃模数。n值越大，水玻璃粘度越大，粘接性、强度、耐酸性、耐热性也越高，但也越难溶于水，且粘度大不利于施工。同一模数的水玻璃，其浓度（即密度）越高，粘度越大，粘接性能越高，建筑上常用水玻璃的模数为2.2〜3.0，密度为1.3〜1.5g/cm3。水玻璃的硬化：水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，凝胶脱水成为氧化硅而硬化。水玻璃的性质：（1）粘结力强，强度高（2）耐酸性好（3）耐热性高（4）耐碱性和耐水性差。水玻璃的应用：耐酸材料、耐热材料、抗风化材料、灌浆材料硅酸盐水泥硅酸盐水泥生产简要过程：水泥生产主要工艺就是“两磨”（磨细生料，磨细水泥）、“一烧”（生料煅烧成熟料）。硅酸盐水泥熟料矿物组成及其特征：硅酸三钙（C3S）反应速度快，放热量大，强度高；硅酸二钙（C2S）反应速度慢，放热量小，强度高；铝酸三钙（C3A）反应速度最快，放热量最大，强度低；铁铝酸四钙（C4AF）反应速度快，放热量中，强度低。水泥熟料由各种不同特性的矿物组成，因此，改变各熟料矿物的含量，水泥性质即发生相应的变化。例如，要使水泥具有硬化快、强度高的性能，就必须适当提高熟料中C3S和C3A的含量，要使水泥具有较低的水化热，就应降低C3A和C3S的含量。硅酸盐水泥的凝结硬化：（1）水化：水泥颗粒与水接触后，水泥熟料的各种产物立即与水发生水化作用，生成新的水化物，并放出一定的热量。生成的新产物为硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙，石膏。（2）水泥的凝结硬化过程：初始反应期，潜伏期，凝结期，硬化期。（3）水泥石的组成：凝胶体，未水化的水泥颗粒内核，毛细孔。（4）影响水泥石强度发展的因素：保养时间，温度和湿度，水灰比。硅酸盐水泥的技术要求：（1）细度（2）凝结时间：初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于390分钟。（3）体积安定性：指水泥的水化在凝结凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良。引起体积安定性不良的原因是水泥中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁。体积安定性不合格的水泥属于废品，不得使用。但某些体积安定性不合格的水泥在放置一段时间后，由于水泥中游离氧化钙吸收空气中的水蒸汽而水化，变得合格。（4）强度与强度等级。水泥石的腐蚀类型：软水侵蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀，碳酸腐蚀，一般酸腐蚀。水泥石腐蚀的基本原因：（1）水泥石中存在氢氧化钙、水化铝酸钙等水化物是造成腐蚀的内在原因。（2）水泥石本身不密实，含有大量的毛细孔，外部介质得以进入。防止水泥石腐蚀的措施：（1）合理选择水泥品种（2）提高水泥石的密实度（3）设置保护层。硅酸盐水泥的性质：（1）强度等级高，强度发展快，（2）抗冻性好，（3）耐腐蚀性差，（4）水化热高，（5）抗碳化性好，（6）耐热性差，（7）干缩小，（8）耐磨性好。掺混合材料的硅酸盐水泥混合材料：掺入到水泥或混凝土中的人工或天然矿物材料。（1）活性混合材料：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性水化产物，并能逐渐凝结硬化产生强度的混合材料。作用：改善水泥的某些性能，扩大水泥强度等级的范围，降低水化热，增加产量和降低成本。（2）活性混合材料的种类：粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、（含水硅酸质混合材料、铝硅玻璃质混合材料、烧粘土质混合材料）、粉煤灰。（3）活性混合材料的水化：活性混合材料掺入硅酸盐水泥中与水拌合后，首先的反应是硅酸盐水泥熟料水化，生成氢氧化钙。然后，它与掺入的石膏作为活性混合材料的激发剂，产生反应（称二次反应）。二次反应的速度较慢，受温度影响敏感。温度高，水化加快，强度增长迅速，反之，水化减慢，强度增长缓慢。非活性混合材料：常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应甚微，也不能产生凝结硬化的混合材料。作用：掺在水泥中起填充作用，如扩大水泥强度等级范围，降低水化热，增加产量，降低成本。普通硅酸盐水泥凝结时间：初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。火山灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和火山灰质材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥的技术要求：（1）强度等级（2）氧化镁含量不得超过5%（3）三氧化硫不得超过4%三种水泥的性质及应用的相同点：（1）早期强度低（2）强度发展受温度影响较大（3）耐腐蚀性好（4）水化热少（5）抗冻性及耐磨性较差（6）抗碳化能力较差矿渣水泥的性质与应用的特点：（1）泌水性和干缩性较大（2）耐热性好火山灰水泥的性质与应用的特点（1）抗渗性高，水泥中含量较细的火山灰，泌水性小，当在潮湿环境下或在水中养护时，生成较多的水化硅酸钙凝胶，使水泥石结构致密，因而具有较高的抗渗性，使用于要求抗渗的水中混凝土。（2）干缩大，易起粉，火山灰水泥在硬化过程中干缩现象较矿渣水泥更显著，若处在干燥的空气中，水泥石中的水化硅酸钙会逐渐干燥，产生干缩裂缝，在水泥石表面，由于空气中二氧化碳的作用，可使水化硅酸钙分解成硅酸钙和氧化硅的粉状混合物，使已硬化的水泥石表面出现“起粉”现象，为此施工中要加强养护，较长时间保持潮湿，以免产生干燥裂缝和起粉，所以火山灰水泥不宜用于干燥或干湿交替环境下的混凝土，以及有耐磨要求的混凝土。粉煤灰水泥的性质与应用特点：（1）早期强度更低（2）干缩小，抗裂性高普通混凝土的组成材料组成材料：水泥、细骨料（砂、泥、泥块及有害物质）、粗骨料（碎石、卵石）、水水泥：强度为混凝土强度的1.5〜2.0倍为适宜。有害物质：硫化物、硫酸盐、有机物、云母，氯离子对钢筋有锈蚀作用。粗骨料：粒径大于5mm的骨料。常用的有碎石和卵石。与碎石比较，卵石表面光滑，少棱角，孔隙率及表面积较小，拌制混凝土时需用水泥浆量较少，拌制的混凝土拌合物和易性较好，但卵石与水泥石的粘接力较小，因此，在相同条件下，卵石混凝土的强度较碎石混凝土低。最大粒径：在条件允许的情况下，当配制中等强度等级以下的混凝土时，应尽量采用最大粒径大的粗骨料。但最大粒径的确定，还要受到结构截面尺寸、钢筋净距及施工条件的限制。颗粒级配原则：是使不同粒径颗粒适当搭配，使石子的空隙尽可能小，以减少水泥用量，保持混凝土拌合物具有良好的和易性，提高混凝土的密实度。工程中常把连续粒级和单粒级的石子按适当比例配成连续级配的石子。针、片状颗粒：粗骨料中针、片状颗粒含量对混凝土拌合物和易性有明显影响，如针、片状颗粒含量增加25%，高标号混凝土的坍落度约减少12mm。针、片状颗粒含量过大，对强度也有影响。普通混凝土拌合物的性质主要指和易性和易性：也称工作性，指混凝土拌合物是否易于施工操作和获得均匀密实混凝土的性能。包括三方面的含义：流动性、和易性、保水性和易性测定方法：坍落度法和维勃稠度法影响和易性的主要因素：（1）用水量。用水量是决定混凝土拌合物流动性的基本因素，当增加水泥浆中的用水量时，水泥浆量增加，流动性增大，反之则减小，但用水量过多，将时混凝土拌合物的粘聚性和保水性变差，产生分层、离析，影响混凝土硬化后的强度和耐久性。（2）水灰比。水灰比决定着水泥浆的稀稠，水灰比较小时，水泥浆较稠，混凝土拌合物的流动性有所降低，但粘聚性却较好，泌水也较少；当水灰比过小时，在一定施工条件下不能获得密实的混凝土；反之，水灰比较大时，水泥浆较稀，混凝土拌合物流动性有所增加，但粘聚性和保水性却较差；当水灰比过大时，将产生严重离析、泌水现象。（3）砂率。砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石总用量（按质量）的百分数，表现砂与石子二者的组合关系。当砂率过大时，在水泥浆一定的条件下，混凝土拌合物的流动性变小。反之，若砂率过小，混凝土拌合物流动性、粘聚性和保水性均变差，出现离析、流浆、甚至溃散现象。（4）影响和易性的因素还有水泥品种，骨料条件，时间和温度，外加剂的因素。普通混凝土的性质混凝土强度：（1）立方抗压强度/cu：以边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件［温度为（20+3）°C，相对湿度大于90%］下，养护至28天龄期，测得的抗压强度值称为立方体试件抗压强度。立方体抗压强度标准值是指按标准试验方法测得的立方体抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值得百分率不超过5%（即具有95%保证率的立方体抗压强度）。目前我国采用150mm*150mm*300mm的棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件。棱柱体试件抗压强度与立方体试件抗压强度之比为0.7〜0.8。影响混凝土强度的因素：（1）水泥强度和水灰比（2）龄期（3）养护温度和湿度（4）施工质量。提高混凝土强度的措施：（1）采用高标号水泥（2）采用干硬性混凝土拌合物（3）采用湿热处理（4）改进施工工艺（5）加入外加剂。徐变：混凝土在持续荷载的作用下，随时间增长的变形。普通混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性、防止碱-骨料反应。混凝土渗水的原因：混凝土内部的孔隙形成连通的渗水孔道。影响混凝土抗渗性的主要因素：水灰比、水泥品种、水化程度、骨料最大粒径及级配、施工振捣质量及养护条件。改进方法：掺入引气剂。影响混凝土抗冻性的主要因素：水泥品种、骨料的坚固性、混凝土的水灰比。改进方法：掺入引气剂。碱-骨料反应：水泥中的碱（Na2O和K2O）与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成复杂的碱-硅酸凝胶。碱-硅酸凝胶具有吸水膨胀（体积可增大三倍）的特性，当膨胀时，会使包围骨料的水泥石胀裂。这种使混凝土产生破坏作用的化学反应通常称为碱-骨料反应。发生碱-骨料反应的必要条件：1.水泥中碱的含量大于0.6%（以Na2O计）；2.骨料中含有活性氧化硅；3.存在水分。提高耐久性的主要措施：（1）选用适当品种的水泥（2）严格控制水灰比并保证足够的水泥用量（3）选用质量好的砂石，严格控制骨料中泥、泥块及有害物质含量，使其不致影响混凝土的耐久性（4）掺用减水剂以减少混凝土用水量，从而提高混凝土的密实性5）在混凝土施工中，均匀搅拌、浇灌，振捣密实，加强养护等，以提高混凝土质量，增强密实性。十.砌筑砂浆和易性：包括流动性和保水性两个方面的含义流动性用沉入度表示，保水性用分层度表示影响流动性的因素：（1）胶凝材料的种类和用量（2）用水量（3）骨料种类、颗粒形状、粗细程度及级配（4）掺和剂及外加剂的种类和数量。影响砂浆强度的主要因素：水泥强度、水灰比、水泥用量。十^一.钢材的主要性能力学性能：抗拉性能分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。冲击韧性：指冲击荷载作用下，钢材抵抗破坏的能力。规范规定：冲击韧性试验是在摆锤式冲击试验机上进行的。临界温度：当温度降至某一温度范围时，冲击值ak突然下降很多，钢材断口由韧性断裂状转为脆性断裂状，这种性质称低温冷脆性，发生冷脆时的温度（范围），称脆性临界温度（范围）。时效：随着时间的进展，钢材机械强度提高，而塑性和韧性降低的现象。冷弯性能，钢材在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状态、内应力及杂质等缺陷。因此，也可以用冷弯的方法来检验钢的焊接质量。可焊性，钢的可焊性主要受化学成分及其含量的影响。含碳量小于0.3%的非合金钢具有良好的可焊性，超过0.3%，焊接的硬脆倾向增加，硫含量高会使焊接处产生热裂纹，出现热脆性，杂质含量增加，会使可焊性降低、加入锰、钒等化学元素也将增大焊接的硬脆倾向，降低可焊性。十二。钢的组织及化学成分对钢性能的影响钢的基本组织种类：（1）铁素体：强度硬度很低，而塑性、韧性大。（2）奥氏体：强度低，塑性高，碳钢处于红热状态即存在这种组织，这时的钢易于轧制成材。（3）渗碳体：塑性小而硬度高，抗拉强度很低。（4）珠光体：是铁素体和渗碳体的机械混合物，珠光体的晶粒粗细对钢材性能有很大影响，随着晶粒细化，钢材强度提高，而塑性却降低很少，珠光体的晶粒细化，是使钢材强化的方法之一。钢的组织对刚性能的影响：分为常温下的影响和温度变化时的影响。常温下的影响：（1）含碳量为0.8%的碳素钢称为共析钢，其组织为珠光体。（2）含碳量小于0.8%的碳素钢称为亚共析钢，其组织由珠光体和铁素体组成。（3）含碳量大于0.8%（但小于2.06%）的碳素钢称为过共析钢，其组织由珠光体和渗碳体组成。对钢性能有影响的有害杂质为：磷、硫、氮、氧、。4对钢性能有影响的合金元素：碳、锰、硅、钒、钛。淬火：将钢材加热至基本组织改变温度（723°C）以上保温，使基本组织转变成奥氏体，然后投入水或矿物油中急冷，使晶粒细化，碳的固溶量增加，机械强度提高，硬脆性增加，这种热处理方法叫淬火。回火：将比较硬脆、存在内应力的钢材（如淬火后的钢材），加热至基本组织改变温度以下150〜659C保温后按一定制度冷却至室温的热处理方法叫回火。十三.木材的物理力学性质平衡含水率：木材的好含水率是随周围空气湿度的改变而改变的，直到木材的含水率与周围空气的湿度达到平衡为止，此时木材的含水率称为平衡含水率。纤维饱和点：当木材细胞壁中的吸附水达到饱和，而细胞腔和细胞间隙中尚无自由水时，这时木材的含水率称为纤维饱和点。干缩、湿胀与翘曲：木材含水率在0%至纤维饱和点范围内变化时，将引起木材的尺寸和体积的变化，即产生湿胀、干缩，其数量的大小则决定于蒸发或吸收水分的数量和纤维方向。顺纤维方向的线收缩较小。横向更接近于典型的弦向，因而收