土木工程材料笔记

土木工程材料(笔记)

csl

2011.3

第一章. 土木工程材料的基本性质

结构：宏观，细观，微观(晶体、玻璃体、胶体)。

§1-1物理性质

一、基本性质：密度ρ 表观密度0ρ 堆积密度0

ρ' 孔隙率P 空隙率P ' 相关公式：)1(0ρ

ρ-=P V

1

-0

2⋅=H k m m P ρ干饱

)1(0

0ρρ'-

='P 亲、憎水性——润湿角

吸水性——重量吸水率W m ， 体积吸水率W v 二、与水有关性质 吸湿率——含水率

耐水性——软化系数：系数↑，耐水性↑ 抗渗性——渗透系数，抗渗等级 相关公式: 干

干

饱干

m m -m 2=

=

m m W O H m k 1

m -m 22P V

V V W O H O H V =⋅=

=

ρ干饱干

0ρ⋅=m V W W 干饱00ρρ-=V W

三、孔隙对性能的影响：孔隙↑，强度↓，导热系数↓，热容↓，与抗冻无关

吸水率↑，透气透水性↑ 压拉弯剪 211mm N MPa = §1-2力学性质 比强度: 0ρf 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: O H CaSO 245.0⋅α 高强：晶体粗大结实，比表面积小 O H CaS 245.00⋅β 建筑：(与上相反)

水化硬化：水化→CaSO 4. 0.5H 2O(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→CaCO 3 慢，表为CaCO 3，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：SiO 2与Na 2O 的分子比n

硬化→无定形硅酸，缓慢，加促硬剂(Na 2SiF 6 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

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§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) PI PII PO PSA PSB PP PF PC

(混合材料) 0 5 5-20 20-50 50-70 20-40 20-40 20-50 (%) §2-3硅酸盐水泥

熟料：CaO SiO 2 Al 2O Fe 2O 3 以硅酸钙为主

组成 混合材料

石膏：缓凝剂，不足时会瞬凝

一、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： C 3S C 2S C 3A C 4AF (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

C 3S/C 2S + H 2O → C-S-H + CH(晶体) 熟料 C 3A + H 2O → C-A-H

C 4AF + H 2O → C-A-H + C-F-H

ⅰ)水化 石膏(缓凝机理) CaSO 4⋅2H 2O + C-A-H → Aft → AFm 凝胶：C-S-H C-F-H

晶体：CH C-A-H Aft(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 比表面积：单位质量的总表面积(m 2

/kg) 初凝≥45min,终凝≤6.5h 标准稠度用水量P(%) —试锥下沉28±2mm 时的稠度 ⅲ)体积安定性：f-CaO f-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40⨯40⨯160mm,20±1o

C 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

一、混合材料——降成本，改善性能吗，调节强度等级

成分：活性SiO 2 Al 2O 3

结构：玻璃体 非活性：石英砂，石灰石粉

SiO 2 + Ca(OH)2 + H 20 → C-S-H ⅱ)火山灰反应、二次反应 Al 2O 3 + Ca(OH)2 + H 2O → C-A-H

CaSO 4⋅2H 2O + C-A-H → Aft

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

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ⅰ)分类

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生产

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主要产物

ⅰ)细度↑,水化反应↑硬化↑强度{

ⅱ)凝结时间

二、大掺量混合材料水化

{

矿渣、火山灰质、粉煤灰