土建工程基础第一章工程材料2008.ppt
《土建工程基础第一章工程材料2008.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《土建工程基础第一章工程材料2008.ppt(194页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第1章 工程材料,1.1 工程材料的分类与基本性质 1.2 水泥 1.3 混凝土 1.4 建筑砂浆 1.5 砌体材料 1.6 建筑钢材 1.7 防水材料,1.1.1 工程材料的分类,1.按化学组成分类,2.按使用功能分类,1.1.2 工程材料的物理性质,1. 密度,式中: 材料的密度,g/cm3; 材料的质量(干燥至恒重),g; 材料在绝对密实状态下的体积,cm3。,(一) 密度、表观密度、体积密度和堆积密度,2. 表观密度(视密度),式中: 材料的表观密度,kg/m3或g/cm3; 材料在干燥状态下的质量; 材料在包含闭口孔隙条件下的体积,m3或cm3。,材料在包含闭口孔隙条件下的体积是采用
2、排液置换法或水中称重法测量。,材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积,3. 体积密度(容重),式中: 材料的体积密度,kg/m3或g/cm3; 材料的质量,按有关标准规定,该质量是指自然状态下 的气干质量,即将试件置于通风良好的室内存放7 d后 测得的质量, kg或g; 材料在自然状态下的体积,包括材料实体及内部孔隙 (开口孔隙和闭口孔隙)体积, m3或cm3。,对于不规则形状材料的体积,可采用封蜡排液法测得。,4. 堆积密度,式中: 材料的堆积密度,kg/m3; 材料的质量,kg; 材料的堆积体积,m3。,表1-1 常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度,(二) 材料的孔隙率和密实度
3、,1.孔隙率,材料的孔隙率是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率。,密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。,2.密实度,1.空隙率,材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率。,填充率是指散粒状材料在自然堆积状态下,其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率。,(三) 材料的空隙率和填充率,2.填充率,例:某容量筒质量为3.4 kg,容积为10L。容量筒装满绝对干燥石子后的总质量为18.4 kg。若向筒内注入水,待石子吸水饱和后,再注满此筒,共注入水 4.27 kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为15.2kg。求该石子的表观密
4、度、体积密度、堆积密度和填充率。,(四) 材料与水有关的性质,1.亲水性与憎水性,亲水性材料:水泥、砂、石材、砖、木材等; 憎水性材料:沥青、油漆、塑料、防水油膏等。,2材料的吸水性与吸湿性,(1)吸水性,(2)吸湿性,3耐水性,4抗渗性,抗渗等级是指在规定试验条件下,材料渗透时所能承受的最大水压力。如混凝土的抗渗性用抗渗等级表示,有P2、P4、 P6、 P8、 P10、 P12等几个等级。,5抗冻性,现象:某施工队原使用普通烧结粘土砖,后改为表现密度为700 kg/m3的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同样的方式往墙上浇水,发现原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量,但加气混凝土砌块虽表面看来浇水不少
5、,但实则吸水不多,请分析原因。,工程实例加气混凝土砌块吸水分析,(五) 材料的热工性质,1.材料的热容量,2材料的导热性,材料的导热系数愈小,表示其绝热性能愈好。各种材料的导热系数差别很大,工程中通常把 0.23 W/(mK)的材料称为绝热材料。,材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构(墙体、屋盖)进行热工计算要用到的重要参数,设计时应选用导热系数较小而热容量较大的建筑材料,以使建筑物保持室内温度的稳定性。,表1-2 常用土木工程材料的热工性质指标,加气混凝土砌块与几种墙体材料导热系数比较,1.1.3 工程材料的力学性质,(一) 强度,强度指材料抵抗外力破坏的能力,即材料达到破坏前所能承受的极
6、限应力值。根据外力作用方式的不同,材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度几种。,表13 常用材料强度(MPa),表1-4 钢材、木材和混凝土的强度比较,比强度,指材料强度与其体积密度之比。它是评价材料是否轻质高强的指标。材料比强度越大,越轻质高强。,(二) 弹性和塑性,(三) 脆性和韧性,(四) 硬度和耐磨性,耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨损率表示,即材料受磨损后单位受磨面积损失的材料质量。材料的耐磨性与材料的组成结构及强度、硬度有关。,1.1.4 工程材料的耐久性,材料的耐久性是指材料在长期使用过程中,抵抗周围环境各种介质的侵蚀,能长期保持材料原有性质的能力。,物
7、理作用:干湿变化、温度变化及冻融变化等 化学作用:酸、碱、盐等 生物作用:细菌、微生物等,作业,1.名词解释 平衡含水率 耐水性 比强度 弹性 2.简答题 材料的密度、表观密度、体积密度及堆积密度有何区别? 3.计算题 某材料密度为2.60g/cm3,干燥表观密度为1600 kg/m3,现将质量为954g的该材料浸入水中,待吸水饱和后取出称得质量为1086g。试求该材料的孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。,1.2.1 水泥的分类,1.2.2 硅酸盐水泥,凡由硅酸盐水泥熟料、05石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为硅酸盐水泥(即国外通称的波特兰水泥)。硅酸盐水泥
8、分两种类型:不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥,代号PI;在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量 5的石灰石或料化高炉矿渣混合材料的称型硅酸盐水泥,代号P。,(一)硅酸盐水泥的生产与基本组成,1. 硅酸盐水泥的生产,硅酸盐水泥的生产过程分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥三个主要阶段,该生产工艺过程可概括为“两磨一烧”,如图1-2所示。,2. 硅酸盐水泥熟料矿物组成,表1-5 硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量,表1-6 各种熟料矿物单独与水作用的性质,性质,矿物名称,硅酸盐水泥硬化后生成的主要水化物有: 水化硅酸钙(3CaO2SiO23H2O) 水化铁酸钙(CaOFe2O3H2O) 水化铝酸钙(3CaO
9、Al2O36H2O) 水化硫铝酸钙(3CaOAl2O33CaSO432H2O) 氢氧化钙 Ca(OH)2 水化硅酸钙对水泥石的强度和其他主要性质起主导作用。,(二)硅酸盐水泥的主要技术要求,1. 细度,细度是指水泥颗粒的粗细程度。根据国家标准(GB175-2007)规定,硅酸盐水泥比表面积应大于300m2/kg(1kg水泥所具有的总表面积)。,缺点:,水泥越细,优点:,总表面积越大,与水发生水化反应的 速度越快,水泥石的早期强度越高。,硬化收缩越大;易受潮而降低活性; 成本越高。,2. 凝结时间,水泥加水拌合时起,开始失去可塑性,完全失去可塑性,初凝,终凝,水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间。,
10、水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如:混凝土的施工。,结论1:水泥的初凝时间不能过短,否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。,结论2:水泥的终凝时间不能过长,否则将延长施工进度和模板周转期。,硅酸盐水泥初凝时间不得早于45 min,终凝时间不得迟于6.5 h。凡凝结时间不符合规定的水泥,为不合格品。,3. 体积安定性,体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中,体积变化的均匀程度,又称水泥安定性。,安定性不良的水泥硬化后体积发生不均匀膨胀,导致水泥石开裂、翘曲等现象。,注意:安定性不良的 水泥为不合格品。,国家标准规定,硅酸盐水泥熟料中游离氧化钙含量用沸煮法检验必须合格,游离氧化镁的含量
11、一般不得超过5%,三氧化硫的含量不得超过3.5%。,4. 强度,水泥强度等级是按规定龄期水泥胶砂的抗压强度和抗折强度来划分,水泥胶砂的抗压强度和抗折强度是指按水泥:标准砂(质量比)=1:3,水灰比0.5,以规定方法制成尺寸为4040160mm胶砂试件,在标准温度201的水中养护,测定3天、28天的试件抗压强度和抗折强度。,表1-7 硅酸盐水泥的强度要求,(三)硅酸盐水泥石的腐蚀与防止,1. 硅酸盐水泥石的腐蚀,(1)软水腐蚀 软水侵蚀又称溶出性侵蚀,它是指水泥石长期与雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等含少量碳酸氢盐的软水相接触,使水泥石中氢氧化钙不断溶解流失,从而使水泥石的结构受到破坏。,(2)
12、硫酸盐腐蚀 含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水,长期与水泥石接触时,其中的硫酸盐会与水泥石中的氢氧化钙发生反应,生成二水硫酸钙(CaSO42H2O) 。 二水硫酸钙与水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙(钙矾石): 3CaOAl2O36H2O+3(CaSO42H2O)+19H2O =3CaOAl2O33CaSO43lH2O,(3)镁盐腐蚀 在海水及地下水中,常含有大量的镁盐,主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应: MgSO4+ Ca(OH)2+H2O=CaSO42H2O+ Mg(OH)2 MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+ Mg(OH)2,(4)一般
13、酸性腐蚀 无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸等对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。例如,盐酸与水泥石中的氢氧化钙作用生成氯化钙,反应产物易溶于水,导致水泥石破坏。,(5)强碱腐蚀 碱类溶液在浓度不大时,一般对水泥石是无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱(如氢氧化钠)作用后也会发生腐蚀。氢氧化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐反应,会生成易溶的铝酸钠: 3CaOAl2O3+6NaOH=3Na2OAl2O3+3Ca(OH)2,2. 腐蚀的防止,(1)根据侵蚀环境特点,合理选用适当品种的水泥。,(2)尽量提高水泥石的密实度,减少腐蚀水的渗透作用 。,(3)必要时可在混凝土表面设置防护层
14、。,1.2.3 掺混合材料的硅酸盐水泥,1. 活性混合材料 活性混合材料也称为水硬性混合材料,它是具有火山灰性或潜在水硬性,以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料,包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰。,(一)水泥混合材料,2. 非活性混合材料 非活性混合材料是不具备上述活性材料性能或只具有微弱活性的材料,如石英砂、石灰石粉等,另外,不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰,也可作为非活性混合材料应用。,(二)几种通用水泥的组成与技术要求,1. 普通硅酸盐水泥,(1)组成 凡由硅酸盐水泥熟料,520混合材料,适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料,称为普通硅酸盐水泥(简称普通水泥),代
15、号PO。 掺活性混合材料时,最大掺量不得超过20,其中允许用不超过水泥质量5的窑灰或不超过水泥质量8的非活性混合材料来代替。,(2)技术要求 细度要求比表面积应大于300m2/kg; ;初凝不得早于45 min,终凝不得迟于10 h;强度等级按3d天28d龄期的抗压强度和抗折强度共分42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。,2. 矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥,(1)组成,1)矿渣水泥 凡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凝胶材料称为矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥),代号PS。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为 2070。,2)火山灰水泥 凡由硅酸盐
16、水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥(简称火山灰水泥),代号PP。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为2040。,3)粉煤灰水泥 凡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称为粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥),代号PF。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为 2040。,4)复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料,称为复合硅酸盐水泥(简称复合水泥),代号PC。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于20,但不超过50。允许用不超过8的窑灰代替部分混合材料,掺矿渣时
17、混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。,技术要求,1)细度 细度用筛分法检测,80m方孔筛筛余量不得超过10.0或45m方孔筛筛余量不得超过30.0。 。 2)凝结时间 初凝不得早于45 min,终凝不得迟于10 h。 3)强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度共分32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。,(三)几种通用水泥的性能特点及应用,(四) 水泥的包装、标志、运输与贮存,1.包装 水泥可以散装或袋装,袋装水泥每袋净含量为50kg,且应不少于标志质量的99。,2. 标志 水泥包装袋上应清楚标明:执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称
18、、生产许可证标志(QS)及编号、出厂编号、包装日期、净含量。,3.运输与贮存 水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物,不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。,现象:某大体积的混凝土工程,浇筑两周后拆模,发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的42.5型硅酸盐水泥,其熟料矿物组成如下C3S占61%,C2S占14%,C3A占14%,C4AF占11% 。,工程实例分析挡墙开裂与水泥的选用,作业,1.名词解释 水泥终凝时间 普通水泥 2.简答题 硅酸盐水泥的强度等级是如何划分的? 分析水泥石侵蚀破坏的主要类型。可采取哪些措施进行预防? 下列混凝土工程中应优先选用哪种硅酸盐水泥?请
19、说明理由。 大体积混凝土工程; 采用湿热养护的混凝土构件; 高强混凝土工程; 严寒地区受到反复冻融的混凝土工程; 与硫酸盐介质接触的混凝土工程; 有耐磨要求的混凝土工程。,1.3.1 混凝土的分类及特点,(一) 混凝土的分类,1 .按体积密度分,2.按胶凝材料分,3.按用途分,4 .按强度等级分类,5 .按生产和施工工艺分类,(二)混凝土的特点,1.具有良好的可塑性; 2.可按需配制各种不同性质的混凝土; 3.具有较高的抗压强度,但抗拉强度很低; 4.具有良好的耐久性。,1.3.2 普通混凝土的组成材料,普通混凝土一般是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合
20、料。,水泥浆,(一)水泥,(二)细骨料,砂的粒径在0.154.75mm之间,可分为天然砂与人工砂两类。,1. 砂的定义及分类,2.砂的粗细程度,砂按细度模数大小可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。其细度模数分别为:粗砂(3.73.1)、中砂(3.02.3)、细砂(2.21.6)、特细砂( 1.50.7 )。,3. 砂的颗粒级配,砂的颗粒级配是指粒径大小不同的砂颗粒相互搭配的情况。,表1-8 砂颗粒级配,级配区,方孔筛,例:某砂样500g经筛分析试验,各筛的筛余量见下表,试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。,解先计算分计筛余率和累计筛余率,细度模数的计算如下:,评定结果:该砂属于中砂,颗粒级配为2区。,
21、粗骨料的粒径大于4.75mm,又分天然形成的卵石和人工破碎的碎石二种。粗骨料的粗细程度用最大粒径表示。,(三)粗骨料,粗骨料颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配配制的混凝土拌合物和易性好,不容易发生离析现象,目前应用较为广泛。,混凝土粗骨料最大粒径的选用原则:,从结构上考虑,粗骨料最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的1/4,同时不得大于钢筋最小净距的3/4 ;对混凝土空心板,可允许采用最大粒径达1/2板厚的骨料,但最大粒径不得超过50mm。 从施工方面考虑,根据搅拌、运输、振捣方式,选择合适的粒径。对泵送混凝土,碎石最大粒径与输送管内径之比,宜小于或等于1:3,卵石宜小于或等于1:2.5。
22、 从经济上考虑,粒径越大,水泥用量越小。当最大粒径小于80mm时,节约效果显著,粒径再大,节约效果不明显。故一般取粒径小于80mm。,骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实,(四)混凝土拌合及养护用水,对混凝土拌合用水的质量要求是:不影响混凝土的凝结和硬化;无损于混凝土强度的发展及耐久性;不加快钢筋锈蚀;不引起预应力钢筋脆断;不污染混凝土表面。,混凝土用水标准(JGJ632006),(五)混凝土外加剂,1.减水剂,木质素系减水剂 木质素系减水剂的主要品种有木质素磺酸钙(又称木钙或M型减水剂)、木质素磺酸钠(又称木钠)及碱木素等。M型减水剂的掺量,一般为水泥质量的0.20.3。M型减水剂适用于大模板、滑
23、模施工、泵送混凝土及夏季施工等。,萘系减水剂 萘系减水剂主要成分为萘或萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物,有NNO、NF、FDN、UNF、MF等品种。萘系减水剂的减水、增强效果显著,属高效减水剂。适用于配制早强、高强及流态混凝土。,水溶性树脂系减水剂 水溶性树脂系减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂,如三聚氰胺树脂减水剂(代号SM)、古马隆树脂减水剂等。树脂系减水剂减水及增强效果比萘系减水剂更好。适用于早强、高强、蒸养及流态混凝土。,2.缓凝剂,缓凝剂是指延长混凝土凝结时间的外加剂。 缓凝剂的主要种类有:木质素磺酸盐类缓凝剂(如木质素磺酸钙),糖蜜类缓凝剂(如糖蜜、蔗糖),羟基羧酸及其盐类
24、缓凝剂。 缓凝剂主要用于高温季节施工、大体积混凝土工程、泵送与滑模方法施工以及较长时间停放或远距离运送的商品混凝土等。,3.早强剂,早强剂是指能提高混凝土早期强度,并对后期强度无显著影响的外加剂。 早强剂的常用种类有:氯盐类早强剂(氯化钙),硫酸盐类早强剂(NC复合早强剂,即硫酸钠60%、糖钙2%及细砂38%,混合磨细而成),有机氨类早强剂(三乙醇胺复合早强剂,即三乙醇胺掺量为0.03%0.05%,氯化钠为0.5%0.7% ,亚硝酸钠为1%)。早强剂主要用于混凝土冬季施工和抢修工程等。,4.引气剂,引气剂是在混凝土拌制过程中,能引入大量均匀分布、稳定封闭的微小气泡的外加剂。 引气剂的主要类型有
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 土建 工程 基础 第一章 材料 2008
链接地址:https://www.31doc.com/p-2927012.html