土木工程概论第三章 土木工程材料PPT课件

主要原料：石灰石、白云石、白垩、贝壳等。 烧制及产品：
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CaCO3 900~1100℃
CaOCO 2
生石灰
石灰的煅烧
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石灰的煅烧过程
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石灰的熟化与硬化 1. 石灰的熟化
熟化（消化）：工地上使用石灰时，通常将生石灰加 水，使之消解为熟(消)石灰——氢氧化钙的过程。
C n a H 2 O O Ca 2 n H ( 2 O O 6K H 4 /m .J ) 9
硬化慢
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2. 硬化过程缓慢
从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀 薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于 碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此石灰是硬化 缓慢的材料。
3. 硬化时体积收缩大
石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩、 开裂，所以除调成石灰乳作为薄层涂刷外，不宜单独使用。常 在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩、提高抗裂能力和节约石灰。
由此可见，石灰是一种硬化慢、强度低的气硬性胶凝材料。
硬化的技术性质
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石灰的技术特性
1. 保水性与可塑性好
生石灰熟化为石灰浆时，形成了颗粒极细的呈胶体分散状 态的氢氧化钙，表面吸附一层厚水膜。因此用石灰调成的石灰 砂浆突出的优点是具有良好的可塑性。 工程应用：
水泥砂浆 石灰浆
混合砂浆
一种常见的改善水泥砂浆可塑性的方法
结晶作用（干燥硬化）：游离水分蒸发或被砌体吸收，
Ca(OH)2以结晶形态析出， 浆体逐渐失去塑性。
碳化作用（碳化硬化）：Ca(OH)2与空气中的CO2与水化合生
成CaCO3晶体，释出水分并被蒸发：
碳化
Ca2 (C O 2 O n H 2 O )Ca 3 ( C n 1 )H O 2 O
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3. 硬化的特点 ◘ 结晶自里向表，碳化自表向里 ◘ 速度慢（通常需要几周的时间） ◘ 体积收缩大（容易产生收缩裂缝）
水硬性胶凝材料
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◘气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化、
保持或持续发展强度的无机胶凝材料。
常用：石灰、石膏、水玻璃等 特点：在水中不凝结，也基本没有强度。即使在潮 湿环境中强度也很低，通常不宜使用。
◘ 水硬性胶凝材料：不仅在空气中而且在水中能
更好地硬化，并保持和发展其强度(各种水泥)
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3.6.1 石灰 主要原料、烧制及产品
0’=
m
v
’ 0
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3.2.2 密实度与孔隙率
密实度：是指材料体积内被固体物质充实的程度。
V D= *100%
V0
孔隙率：是指材料在自然状态下的体积内，孔隙体积所 占所占的比例。
P= V0-V *100% V0
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3.2.3 填充率与空隙率
填充率：是指散粒材料在堆积体积重颗粒体积所占的比 例。
D’= V *100% V0
2. 有机材料：木材、沥青、树脂和塑料等。
复合材料：是由两种或两种以上不同性 质的材料，通过物理或化学的方法，在 宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
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按用途分：
结构材料:以力学性能为基础，以制造 受力构件所用材料
绝热材料:用于建筑围护或者热工设备、 阻抗热流传递的材料或者材料复合体
吸声材料:是具有较强的吸收声能、减 低噪声性能的材料。
第三章 土木工程材料
教师：王爽
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3.1 概述
建筑材料是指建筑工程中使用的各种材 料及制品。
正确选择建筑材料的质量、品种、规格 以及色彩，对建筑工程额安全、使用、 耐久、美观及造价等均有重要意义。
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按基本成分分类：
金属材料 非金属材料：
1. 无机材料：天然石材、烧土制品、凝胶 材料、一凝胶材料为基料的人造石
特点：速度快；体积膨胀；放出大量的热
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CaCO3 900~1100℃
CaOCO 2
块状生石灰
生石灰粉
磨细 加适量水消化、然后干燥
加过量水消化 石灰膏
加水拌合
消石灰粉，主要成分为Ca(OH)2，又称“熟石灰”。
用于拌制石灰砌筑 砂浆或抹灰砂浆
陈伏
用于拌制石灰土、 三合土
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2. 石灰的硬化
石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由以下两个同时进行的过程 来完成的：
空隙率：是指散粒材料在在堆积体积重颗粒之间的空隙 体积所占的。
P’ = VV ’ 0-’ 0V’*100%
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3.3 材料的力学性质
3.3.1 强度
强度：材料在外力作用下抵抗变形的能力。
抗拉强度
抗压强度
抗剪强度
抗弯强度
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3.3.2 弹性和塑性
弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，完 全恢复为原来形状的性质。
生一定的变形不发生破坏的性质。
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3.3.4 硬度和耐磨性
硬度：材料表面能抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力。 耐磨性：是指材料表面抵抗磨损的能力。
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3.4 材料与水有关的性质
3.4.1 亲水性与憎水性
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3.4.2 吸水性与吸湿性
吸水性指材料在水中能吸收水分的性质，常用吸 水率wx表示；
吸湿性指材料吸收空气中水分的性质，常以含水 率wh。
防水材料:涂料、卷材 装饰材料：室内、室外
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3.2建筑材料物理性质的基本状态参数
3.2.1 材料的密度、表观密度、堆积密度
密度：是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。
= m v
表现密度：是指材料在自然状态下，单位体积的质量。
0=
m v0
堆积密度：是指粉状或粒状材料在自然状态下，单位体
积的质量。
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3.5 材料的其他性质
3.5.1 导热性：物质传导热量的性能。 3.5.2 耐久性：材料抵抗自身和自然环境双重因
素长期破坏作用的能力。
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3.6 气硬性凝胶材料
何为胶凝材料？
定义：在土木过程中，能将各种散粒矿质材 料或块状材料粘结成为一个整体的材料。
分类：
有机胶凝材料：沥青、树脂、橡胶
无机胶凝材料：气硬性胶凝材料
D’= V *100%
塑性：材料在外力V作0 用下产生变形，当外力取消后，材 料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝或发生 断裂的性质。
3.3.3 脆性与韧性
弹性的：性材质料P。’ 在=达V 到V ’ 一0 -’ 定0V程’*度1且0无0% 明显变形而发生的破坏 韧性：材料在冲击荷载作用下能够吸收较大的能量，产
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3.4.3 耐水性
材料长期在水的作用下，抵抗谁破坏作用的能力， 称为耐水性。
软化系数 KR
强度降低
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3.4.4 抗渗性
材料长期在压力水的作用下，抵抗水渗透的能力， 称为抗渗性。
渗透等级 Pn
渗透系数 Ks
3.4.5 抗冻性
材料在饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而 不破坏，强度也不显著降低的性能。用Fn表示。