材料的基本物理性质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)℃烘干至恒重，温度20℃)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ρt表示，按下式计算：式中：ρt——真实密度，g/cm3 或 kg/m3；m s——材料的质量，g 或 kg；Vs——材料的绝对密实体积，cm3或 m3。

➢∙因固➢∙测定方法：氏比重瓶法将石料磨细至全部过0.25mm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ρd表示，按下式计算：式中：ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3；m s——材料的质量，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部孔隙的体积占其总体积的百分率。

孔隙率n按下式计算：式中：V——岩石的总体积，cm3或 m3；V0——岩石的孔隙体积，cm3或 m3；ρd——岩石的毛体积密度, g/cm3或 kg/m3ρt——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常温(202℃)和大气压条件下，岩石试件最大的吸水质量占烘干(1055℃干燥至恒重)岩石试件质量的百分率。

吸水率ｗa的计算公式为：式中：m h——材料吸水至恒重时的质量（g）；m g——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：式中：m b——材料经强制吸水至饱和时的质量（g）；m g——材料在干燥状态下的质量（g）。

饱水率的测定方法(JTG E41—2005)：采用真空抽气法。

因为当真空抽气后占据岩石孔隙部的空气被排出，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Kw>90%时，抗冻性较差。

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并经过连通孔渗入部的。

岩石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》（JTG E41—2005）的方法有：(1)抗冻性。

(2)坚固性。

(1)抗冻性：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。

Ø岩石吸水后，在负温作用条件下，水在材料毛细孔冻结成冰，体积膨胀所产生的冻胀压力造成材料的应力，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剧，这种破坏称为冻融破坏。

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(205℃)，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-15℃)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并加以记录。

岩石抗冻质量损失率式中：m s——试验前烘干试件的质量（g）m——试验后烘干试件的质量（g）f此外，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。

冻融破坏的原因：材料有孔且孔隙含水；水→冰体积膨胀9％，结冰压力高达100MPa ；结冰压力超过材料的抗拉强度时，材料开裂；裂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105土5℃的烘箱中烘烤4h，至此完成第1个循环。

待试样冷却至20~25℃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4h。

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:式中：Q冻——冻融后的质量损失率(％)m1——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、单轴抗压强度式中：R——岩石单轴抗压强度，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：式中：G——材料的磨耗率，（g/cm2）；m1——材料磨损前的质量，（g）；m2——材料磨损后的质量，（g）；3、冲击韧度石材的冲击韧度取决于岩石的矿物组成和构造。

晶体结构的岩石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，其硬度就高。

岩石的硬度以莫氏硬度表示。

（三）化学性质按SiO2含量，将石料划分为：①酸性岩SiO2>65%②中性岩52% ≤SiO2≤65%③碱性岩SiO2<52%三、常用建筑石材1、砌筑用石材：➢料石－毛料石、粗料石、半细料石、细料石料石的宽度和厚度均不宜小于20cm，长度不宜大于厚度的４倍，形状应大致呈六面体。

毛石－乱毛石、平毛石毛石为不规则形状，但毛石的中间厚度不小于15cm，至少有一个方向的长度不小于30㎝，质量约为20-30kg，强度不宜小于10MPa，软化系数不宜小于0.75。

平毛石应有两个大致平行的面。

2、板材：天然岩石经过开采、锯切、磨光等加工而成的板状装饰材料。

较常见的是：石板材和花岗岩板材。

3、颗粒状石料(拌合混凝土用石材)：碎石（粒径大于4.75mm的颗粒状石料）；卵石（较光滑的颗粒状石料）；石渣（天然石材破碎后加工而成，一般为人造石的骨料）。

常用装饰用石材的品种、性能及应用四、石材的选用原则1、适用性：室外、使用部位、施工方式、使用环境、周围材料的拼接等。

选定主要技术指标能满足要求的岩石。

2、经济性：天然石材投资大，尽可能做到就地取材。

选材时注意降低成本。

3、安全性：可能含有镭、钍等放射性物质，选材时应该避免。

五、人造石材人造石具有天然石材的花纹、质感和装饰效果，而且具有质量轻，强度高，耐腐蚀，耐污染，施工方便等优点。

目前常用的人造石有下述四类：1、水泥型人造石材2、聚酯型人造石材3、复合型人造石材了解石灰、石膏等常用气硬性胶凝材料的原料、生产原理及储存；理解石灰、石膏等材料的共性和各自的特性；掌握石灰、石膏等材料的硬化机理、技术性质、检测方法和用途。

项目三气硬性无机胶凝材料胶凝材料的定义：凡在一定条件下，经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结无机胶凝材料气硬性胶凝材料：加水拌合均匀后形成的浆体，只能在空气中凝结硬化，而不能在水中硬化的胶凝材料。

如石灰、石膏、水玻璃、镁质胶凝材料等。

水硬性胶凝材料：加水拌合均匀后形成的浆体，不仅能在干燥空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度。

通称为“水泥”。

欠火石灰：生石灰烧制过程中，往往由于石灰石原料的尺寸过大、窑中温度不均匀或时间不足等原因，生石灰中残留有未烧透的的核，这种石灰称为“欠火石灰”。

过火石灰：由于烧制的温度过高或时间过长，使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，这种石灰称为“过火石灰”。

过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆，结构致密，颜色较深，熟化很慢。

二 生石灰的熟化熟化方法：根据熟化时加水量的不同，石灰的方式分为两种： 1、化灰2、淋灰。

化灰——熟化为石灰膏1.熟化为石灰膏：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰乳经筛网储灰坑石灰膏要在水中放置两周以上，以消除过火的危害，此过程即为“伏”。

2.熟化为熟石灰粉：将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。

不同品质的石灰熟化速度不同。

对放热量大，熟化速度快的石灰要保证充足的水量，并不断搅拌，以保证热量尽快散发；对熟化慢的石灰，加水应少而慢，保持较高的温度，促使熟化尽快完成。

在操作过程中要注意安全和劳动保护。

气硬性胶凝材料只能在空气中凝结硬化，而水硬性胶凝材料既能在空气中凝结硬化，又能在水中凝结硬化。

原料：石灰岩，主要成分Caco3,其次为Mgco3生产工艺：煅烧三.石灰的硬化1.结晶过程2.碳化过程这两个过程都需要在空气中才能进行，所以石灰是气硬性胶凝材料。

结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。

碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在部发生。

原因：空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成，外壳阻止了CO2的渗入，同时又使部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。

四．石灰的技术要求五．常用建筑石灰的品种1.生石灰块由石灰石煅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CaCO3,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，变贮存期为伏期。

2.磨细生石灰粉表面积大，水化反义快，可不经“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。

34石灰膏5.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。