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▲建筑材料可分为狭义建筑材料和广义建筑材料
▲建筑材料按化学成分分可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类,每一类又可细分为许多小类
▲按使用功能分类可分为承重结构材料、墙体材料及建筑功能材料三大类
▲建筑材料是建筑工程重要物质基础
▲未来的建筑材料发展有着以下的发展趋势
1在材料性能方面,要求轻质、高强、多功能和耐久
2在产品形式方面,要求大型化、构件化、预制化和单元化
3在生产工艺方面,要求采用新技术和新工艺,改造和淘汰陈旧设备和工艺,提高产品质量
4在资源利用方面,既要研制和开发新材料,又要充分利用工农业废料和地方材料5在经济效益方面,要降低材料消耗和能源消耗,进一步提高劳动生产率和经济效益
▲绿色建筑材料又称生态建筑材料或无公害建筑材料
▲我国根据技术标准的发布单位与适用范围,分为国家标准、行业(或部)标准、地方标准和企业标准四级
P=M/V P(密度g/cm3)M(干燥环境下的质量g) V(绝对密实状态下的体积cm3)
堆积密度P(kg/cm3)
▲当空气湿度大且温度较低时,材料含水率就大,反之则小
▲材料的导热系数:
1材料的化学组成与结构:
通常金属材料、无机材料、晶体材料、的导热系数大于非金属材料、有机材料、非晶体材料。
2材料的孔隙率、孔隙构造特征
材料的孔隙率愈大,导热系数愈小。
▲脆性和韧性
脆性,大部分无机非金属材料均属脆性材料,如天然石材、烧结普通砖、陶瓷、普通混凝土、砂浆等
韧性,低碳钢、低合金钢、木材、钢筋混凝土等都属于韧性材料
▲硅酸盐水泥熟料的矿物组成及含量
硅酸三钙45~60%
硅酸二钙15~30%
铝酸三钙(放热量最大)6~15%
铁铝酸四钙6~8%
▲硅酸三钙是决定水泥前度的主要矿物;硅酸二钙是保证水泥后期强度的主要矿物。
▲通用硅酸盐水泥的品种和组分
水泥品种
1硅酸盐水泥(P·I . P·II)
2普通硅酸盐水泥(P·O)
3矿渣硅酸盐水泥(P·S·A . P·S·B)
4火山灰质硅酸盐水泥(P·P)
5粉煤灰硅酸盐水泥(P·F)
6复合硅酸盐水泥(P·C)
▲国家标准规定,硅酸盐水泥初凝时间不小于45min,终凝时间不大于390min;普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于45min,终凝时间不大于600min
▲水泥的体积安定性是指水泥浆硬化后体积变化是否均匀的性质,当水泥浆体在硬化后体积发生不均匀变化时,会导致膨胀开裂、翘曲等现象,称为体积安定性不良
▲体积安定性及其检测
国家标准规定:
通用硅酸盐水泥的体积安定性经沸煮法检验必须合格。
体积安定性检测:
体积安定性可以用试饼法(代用法),也可以用雷氏法(标准法),有争议时以雷氏法为准
▲强度及其检测
国家标准规定
强度时水泥性质的一项重要指标,是确定水泥强度等级的依据。
按照(3d,28d)的抗压强度和抗折强度,硅酸盐水泥分为42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R六个强度等级,普通硅酸盐水泥分为42.5,42.5R,52.5,52.5R四个强度等级,矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥分为32.5,32.5R,42.5,42.5R,52.5,52.5R六个强度等级,其中R表示早强型。
强度检测
通用硅酸盐水泥的强度应按《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T 1771—1999)进行试验。
试模可同时成型三条截面为40mm×40mm,长160mm的棱形试体
▲水泥和标准砂的质量比为1:3,水灰比为0.5。
每成型一联三条试件需称取水泥450g,标准砂1350g,拌合水225g
▲粉煤灰硅酸盐水泥保水性差,容易泌水,干缩小、抗裂性好
▲矿渣硅酸盐水泥泌水性大、抗渗透性差,干缩大,耐热性较好
▲火山灰硅酸盐水泥保水性好、抗渗透性好,干缩大
▲复合硅酸盐水泥干缩较大
▲普通混凝土:厚大体积混凝土,优先选用矿渣、火山灰、粉煤灰、复合水泥,可以选用普通水泥,不宜使用硅酸盐水泥
▲有特殊要求的混凝土
有抗渗要求的混凝土,优先选用普通水泥、火山灰水泥,不宜使用矿渣水泥
有耐磨性要求的混凝土,优先使用硅酸盐、普通水泥可以选用矿渣水泥(强度等级大于32.5),不宜选用火山灰、粉煤灰水泥
▲道路硅酸盐水泥用于道路
▲白色硅酸盐水泥的主要特点是色白,以白度表示
▲白色硅酸盐水泥与彩色硅酸盐水泥主要应用于装饰工程
▲普通混凝土概述;
在混凝土中,水泥与水形成水泥浆,包裹砂、石颗粒表面,并填充砂、石空隙。
水泥砂浆在硬化前主要起润滑、填充、包裹等作用,使混凝土拌合物具有良好的和易性;在硬化后,主要起胶结作用
,将砂、石黏结成一个整体,使其具有良好的强度和耐久性。
砂、石的强度高于水泥的强度,因而它们在混凝土中起骨架作用,故称为骨料,骨料可抑制混凝土的收缩,减少水泥用量,提高混凝土的强度和耐久性
▲细骨料的主要质量和粗细程度
粗细程度是指不用粒径砂粒混合在一起的总体粗细程度。
在相同质量的条件下,粗砂的总表面积小,包裹砂表面所需的水泥浆就少;反之细砂总表面积大,包裹砂表面所需水泥浆量就多。
因此,在和易性要求一定的条件下,采用粗砂配置混凝土,可减少拌合用水量,节约水泥用量。
▲砂的粗细程度用细度模数Uf表示
粗砂:Uf=3.7~3.1
中砂:Uf=3.0~2.3
细砂:Uf=2.2~1.6
特细砂:Uf=1.5~0.7
Uf=[(A2+A3+A4+A5+A6)-5A1]/﹙100-A1﹚
A1~A6:分别为公称直径5.00mm,2.50mm,1.25mm,630um,315um,160um方孔筛的累计筛余量,代入公式计算时,Ai不带%
▲普通混凝土是指干表观密度未2000~2800kg/m3,以水泥为胶凝材料,天然的砂、石为粗细骨料配置而成的混凝土。
▲和易性:
和易性是一项综合技术性质,具体包括(流动性)、(粘聚性)、(保水性)三方面涵义
流动性的大小,反映拌合物的稠稀程度,它直接影响着混凝土浇筑的难易和混凝土的密实程度。
若拌合物太干稠,混凝土难以捣实,易造成内部孔隙;若拌合物过稀,振捣后混凝土易出现水泥浆上浮而石子下沉的分层离析现象,影响混凝土的匀质性。
▲有钢筋的混凝土要求坍落度比较大,没有钢筋的混凝土要求坍落度比较小
和易性的评定:通常的方法是用定量方法来测定流动性的大小,再辅以直观经验来评定拌合物的(粘聚性)和(保水性)。
拌合物的流动性大小用坍落度与坍落扩展度法和维勃稠度法测定。
▲坍落度与坍落扩展度的测定方法与步骤
将拌合物按规定的方法装入坍落度筒内,并均匀插捣,装满刮平后,将坍落度筒垂直提起,移到混凝土拌合物一侧,拌合物在自重作用下向下坍落,量出筒高与混凝土试体最高点之间的高度差(mm),即为坍落度值(用T表示),拌合物坍落度值越大,表示其流动性越大
▲坍落度测定步骤(用自己的话描述)
1湿润坍落度筒及底板,在坍落度筒内壁和底板上应无明水
2把按要求取得或制备的混凝土试样用小铲分为三层均匀地装入筒内,使捣实后每层高度为筒高的三分之一左右,每层用捣棒擦匀,最后顶层插捣完成后,刮去多余混凝土,并用抹刀抹平
3清楚筒边底板上的混凝土后,垂直平稳地提起坍落度筒,坍落度筒的提离过程应在5~10s内完成
4提起坍落度筒后,测量筒高与坍落后混凝土试体的最高点之间的高度差,即为改混凝土拌合物的坍落值
▲影响和易性的主要因素(简答题)
影响混凝土和易性的因素很多,主要有原材料的性质、原材料之间的相对含量(水泥浆量、水灰比、砂率)、环境因素及施工条件等。
1水泥浆量:水泥浆量是指单位体积混凝土内水泥浆的数量。
在水灰比一定的条件下,水泥浆量越多,对砂石的润滑作用越好,拌合物的流动性越大。
但是水泥浆量过多,则会产生流浆现象,使拌合物黏聚性、保水性变差;水泥浆量过少,不能填满砂石间空隙,或者不能很好地包裹骨料表面,同样会是拌合物流动性降低,黏聚性降低,故拌合物中水泥浆量不能过多或过少,以满足流动性要求为宜
单位体积混凝土内水泥浆的含量,在水灰比不变的条件下,可以用单位体积用水量(1m3混凝土拌合物用水量)来表示。
因此,水泥砂浆对拌合物流动性的影响,实质上就是单位用水量对拌合物流动性的影响
2水灰比:在水泥品种、水泥用量一定的条件下,水灰比越小,水泥浆就愈稠,拌合物流动性越小。
当水灰比过小时,混泥土过于干涩,会使施工困难,且不能保证混凝土的密实性;水灰比增大,流动性加大,但水灰比过大,会由于水泥浆过稀,使黏聚性、保水性变差,并严重影响混凝土的强度和耐久性,水灰比的大小应根据混凝土的强度和耐久性合理选用。
3砂率:砂率是指混凝土中砂占砂、石总量的百分率,可用式子
βs=(ms/(ms+mg)×100%
βs:砂率
ms:砂的质量(kg)
mg: 石子的质量(kg)
▲改善和易性的措施(答题时不可少)
改善混凝土拌合物的和易性,须同时兼顾流动性,黏聚性和保水性的统一,并考虑对混凝土强度、耐久性的影响。
综合起来,可采取以下措施来改善混凝土拌合物的和易性。
①合理选取粗骨料。
通过试验,确定合理砂率,有利于提高混凝土的质量和节约水泥;选用质地优良、顶级良好的粗、细骨料,可改善混凝土的综合性能。
②当所测混凝土拌合物坍落度小于设计值时,保持水灰比不变,适当增加水泥浆用量;拌合物的坍落度大于设计值时,保持砂率不变,增加砂石用量
③改进混凝土拌合物的施工工艺。
采用搞笑了的强制式搅拌机,可以提高混凝土的流动性,尤其是低水灰比混泥土拌合物的流动性。
商品混凝土在远距离运输时,为了减小坍落度损失,还经常采用二次加水法,即在搅拌站只加入大部分水,剩余部分水在快到施工现场时再加入,然后迅速搅拌以获得较好的坍落度。
④掺加外加剂和掺合剂。
使用外加剂是改善混凝土拌合物性能的重要手段。
▲混凝土强度等级
强度保证率是指在混凝土强度总体中,不小于设计要求强度等级的校准值的概率P(%)
普通混凝土划分为C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75及C80等14个等级。
“C”为混凝土强度符号,C后面为混凝土立方体抗压强度标准值。
例如C25表示混凝土立方体抗压强度≥5MPa且<30MPa的保证率为95%,即立方体抗压强度标准值为25MPa
▲影响干缩的因素是因为外来环境水的侵入或自身水的流失
▲引气剂
引气剂是表面活性剂,可以使混泥土的很多性能改善
引气剂的作用效果
1改善混凝土拌合物的和易性
2提高混凝土的抗冻性和抗渗性
3降低弹性模量及强度
引气剂的品种
引气剂主要有松香树脂类、烷基苯磺酸盐类和脂肪醇磺酸盐类,其中松香树脂类中的松香热聚物和松香皂应用最多。
▲必考▲
▲普通混凝土配合比设计概念及要求
普通混凝土配合比是指混凝土仲水泥、粗、细骨料和水等各项组成材料用量之间的比例关系。
配合比的表示方法有连中国:一种是以每1m3混凝土中各项材料的质量表示,如水泥300kg,水190kg,砂700kg,石子1200kg;另一种表示方法是以各材料间的质量比来表示(以水泥质量为1),将上述质量换算成质量比:水泥:砂子:石子,水灰比0.623。
当掺加外加剂或混凝土掺合料时,用水占胶凝材料总量的比值来表示,称为水胶比。
混凝土配合比设计必须满足下面四个基本要求
1施工方面的混凝土拌合物的和易性要求
2混凝土结构设计方面的强度要求
3应满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求,即为抗冻、抗渗、抗腐蚀等方面的要求
4符合经济原则,在保证混凝土质量的前提下,尽量节约水泥,降低混凝土成本
▲混凝土配合比设计的三个基本参数
1水与水泥之间的比例关系,用水灰比(w/c)表示
2砂与石子之间的比例关系,用砂率(βs)表示
3水泥浆与骨料之间的比例关系,用单位用水量(1m3混凝土的用水量)来反映
▲石灰浆在空气中逐渐变硬的过程叫做石灰的硬化(气硬性),气硬性胶凝材料
▲水泥是水硬性
▲砂浆的流动性又称为稠度,指砂浆在自重或者外力作用下产生的流动的性能,用沉入度表示
▲用于外墙的抹面砂浆以水泥为主要胶凝材料
▲砖
按火候分为正火砖,欠火砖,过火砖。
若烧结程度高于烧结上限时,砖坯体孔隙率小、密度大、导热性大、强度高、吸水率低、颜色深、敲击时声音清脆、但有弯曲变形。
欠火砖和过火砖均为不合格产品
▲可能出问答题▲
▲烧结多孔砖和烧结空心砖的优点
由烧结粘土砖改为烧结空心黏土砖,可节约粘土原料用量15%~60%,节约煤炭等燃料30%~50%,由于烧成速度和窑炉生产能力提高,劳动生产率可提高25%~35%。
空心砖规格较大,砌筑效率提高15~30%,可节约砂浆越20%。
通过对孔洞结构和大小的合理设计,空心砖除了能满足建筑设计要求的强度外,导热系数还可以降低到0.29W/(m·K),具有良好的保温性能,由于优点多被广泛运用,发展多孔砖空心砖是墙体材料改革的方向
▲非烧结砖主要品种有灰砂砖、粉煤灰砖等
1增压灰砂砖(LSB),是以石灰、砂子为原料(也可以加入着色剂或掺合剂),经配料、拌合、压制成型和蒸压养护而制成
▲钢
▲按脱氧程度分:沸腾钢,半镇静钢,镇静钢
▲硫、磷:磷能使钢材的强度’硬度、耐蚀性提高,但是显著降低钢材的塑性和韧性特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显,使钢材容易脆裂这种现象称为冷脆性。
冷脆性使钢材的冲击韧性以及焊接等性能都下降
▲拉伸性能
1弹性阶段
2屈服阶段
3强化阶段
4颈缩阶段。