土木工程材料笔记.docx

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土木工程材料笔记

土木工程材料（笔记）

csl2011.3

耐水性——软化系数：

系数↑，耐水性↑抗渗性——渗透系数，抗渗等级

压拉弯剪1MPa1Nmm2

§1-2力学性质比强度:

f0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:

CaSO40.5H2O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→CaSO4.0.5H2O（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——陈伏

二、石灰熟（消）化→Ca（OH）2放热，体积↑

硬化干燥结晶，析出Ca（OH）2碳化硬化→CaCO3慢，表为CaCO3，内为Ca（OH）2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→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：

CaOSiO2

Al2OFe2O3

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→煅烧→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+H2O→C-S-H+CH（晶体）

熟料C3A+H2O→C-A-H

C4AF+H2O→C-A-H+C-F-H

ⅰ）水化石膏（缓凝机理）CaSO42H2O+C-A-H→Aft→AFm

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→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↑,水化反应↑硬化↑强度比表面积：

单位质量的总表面积（m2/kg）

ⅱ）凝结时间

初凝≥45min,终凝≤6.5h

标准稠度用水量P（%）—试锥下沉282mm时的稠度

ⅲ）体积安定性：

f-CaOf-MgO过量石膏——试饼法42.5（R）ⅳ）强度等级C:

S:

H=1:

3:

0.5,试件4040160mm,201oC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

）分类

、混合材料——降成本，改善性能吗，调节强度等级

成分：

活性SiO2Al2O3结构：

玻璃体

非活性：

石英砂，石灰石粉

ⅱ）火山灰反应、二次反应

SiO2+Ca（OH）2+H20→C-S-H

Al2O3+Ca（OH）2+H2O→C-A-H

CaSO42H2O+C-A-H→Aft

、大掺量混合材料水化

一次水化:

熟料→CH

二次水化:

混合材料→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砼缺：

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）

细度模数f（A2A3A6）5A1

100A1

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SiO2③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

分类：

碎、卵

四、粗骨料

流动性：

卵＞碎

最大粒径:

颗粒级配——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）；缓凝剂粉煤效灰应:

活性、形态、微骨料效应

作用:

和易↑可泵↑可塑↑耐腐↑抗渗、冻↑,水化热↓早强↓硅灰：

作用——粘聚性↑保水性↑强度↑耐久性↑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——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——恒定用水量法则砂率——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——砂率↑

、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

§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

三、内容

二、要求：

强度、和易、耐久、经济初步C:

W:

S:

G实验室C0:

W0:

S0:

G0施工C:

W:

S:

GCC0

S=S0（1+a%）a%——砂含水率

其中G=G0（1+b%）b%——石含水率

W=W0-S0a%-G0b%

§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——稠度（沉入度/量）

和易性保水性——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WQc吸水基层：

f28fm.0AfcecB

1000

fm.0f280.645（f配f设0.645）配合设计

1m3砂浆水泥用量Qc1000（fm.0B）Afce

三、抹面砂浆：

底层—粘结（保水）中间—找平（平整）面层—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%）：

24011553mm33

ⅰ）1m3需要砖512块，需砂浆0.251m3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≤35%）——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——室内装饰天然花岗岩：

全晶质岩石——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

、钢、铁主要是

含C量>2.06%→（生）铁

ⅱ）塑性——伸长率δ

ⅲ）冲击韧性ak温度降到一定程度时钢材呈脆性——冷脆性

Fe-C合金含C量<2.06%→钢

Q195-AF：

屈服点为195MPa的A级沸腾钢

、常用钢种碳素结低构合钢金—高—强例度结构钢

低合金高强度结构钢

热轧钢筋——分级依据s、b、、冷弯

冷轧）

、钢筋混凝土用钢材例：

HRB400冷轧带肋钢筋——例：

CRB800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、密封膏按特性刚性——防水砂浆、混凝土

§6-1分类瓦——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——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

树脂（半固）——塑性、粘结性

ⅰ）各组分特性地沥青质（固）——耐热性、粘性、脆性

石蜡（有害成分）——降低塑性、粘结性、对温度敏感

ⅱ）胶体结构——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——针入度（0.1mm）→分级指标:

针入度↑,牌号↑,粘性↓塑性——延（伸）度（cm）

温敏性——软化点（OC）→环球法:

软化点↑,温敏性↓,温稳性↑,耐热↑大气稳定性——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20-25OC（沥青屋面高于气温25-30OC）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——同属石油沥青或同属煤沥青才可掺配

掺配公式：

Q1T2T100%,Q2=1-Q1（Q1、Q2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→高聚

ⅰ）发展趋势多层→单层

热熔法→冷粘法

ⅱ）沥青防水卷材（油毡）——有胎

ⅲ）高聚物改性沥青防水卷材SBS（弹性体）——用于寒冷及变形频繁地区

ⅲ高聚物改性沥A青PP防（水卷材塑性体）——用于炎热、太阳强辐射地区

ⅳ）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——软木

一、针叶树应用：

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

二、构造宏观：

树皮、木质部、髓心

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

二、木材强度顺拉＞抗弯＞顺压＞横剪吸附水↓，强度↑

§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——未加工的木材

§7-5木材综合利用率原木——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