建筑材料大学基础知识

建筑材料大学基础知识

1．力学性质

（1）强度。材料在经受外力作用时抵抗破坏的能力，称为材料的强度。根据外力施加方向的不同，材料强度又可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。

（2）材料的弹性、塑性、脆性与韧性。材料在承受外力作用的过程中，必然产生变形，如撤除外力的作用后，若材料几何形状恢复原状，则材料的这种性能称为弹性。若材料的几何形状只能部分恢复，而残留一部分不能恢复的变形，该残留部分的变形称为塑性变形。

材料受力时，在无明显变形的情况下突然破坏，这种现象称为脆性破坏。具有这种破坏特性的材料，称为脆性材料，如玻璃、陶瓷等。

在冲击、振动荷载的作用下，材料在破坏过程中吸收能量的性质称为韧性，吸收的能量越多韧性越好。

2．建筑材料的基本物理参数

（1）密度。材料在绝对密实状态下单位体积内所具有的质量称为密度（g/cm3）。

（2）表观密度。材料在自然状态下（包含内部孔隙）单位体积所具有的质量，称为表观密度（g/m3或kg/m3）。

（3）堆积密度。散粒状材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度（g/cm3或kg/m3）。

（4）孔隙率。材料中孔隙体积占材料总体积的百分率。材料中孔隙的大小，以及大小孔隙的级配是各不相同的，而且孔隙结构形态也各不相同，有的与外界相连通，称开口孔隙，有的与外界隔绝，称封闭孔隙。孔隙率是反映材料细观结构的重要参数，是影响材料强度的重要因素。除此之外，孔隙率与孔隙结构形态还对材料表观密度。吸水。抗渗。抗冻、干湿变形以及吸声、绝热等性能密切相关。因此，孔隙率虽然不是工程设计和施工中直接应用的参数，但却是了解和预估材料性能的重要依据。

（5）空隙率。散粒状材料在自然堆积状态下，颗粒之间空隙体积占总体积的百分率，称为空隙率。

（6）吸水率。材料由干燥状态变为饱水状态所增加的（所吸入水的）质量一：材料十质量之比的百分率，称为材料的吸水率。

（7）含水率。材料内部所包含水分的质量占材料干质量的百分率，称为材料的含水率。

3．建筑材料的耐久性

建筑材料在使用过程中经受各种常规破坏因素的作用而能保持其使用性能的能力，称为建筑材料的耐久性。。第二节 石灰

一、 石灰的原料与生产

生产石灰的原料主要是含碳酸钙为主的天然岩石，如石灰石、白垩等。将这些原料在高温下煅烧，即得生石灰，主要成分为氧化钙。正常温度下煅烧得到的石灰具有多孔结构，内部孔隙率大，晶体粒小，体积密度小，与水作用快。

注意：生产时，由于火候或温度控制不均，常会含有欠火石灰或过火石灰。欠火石灰中含有未分解的碳酸钙内核，外部为正常煅烧的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不会带来危害。温度过高得到的石灰称为过火石灰。过火石灰的结构致密，孔隙率小，体积密度大，并且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土杂质形成的玻璃物质所包覆。因此过火石灰与水作用的速度很慢，须数天甚至数年，这对石灰的使用极为不利。

为避免过火石灰在使用以后，因吸收空气中的水蒸气而逐步熟化膨胀，使已硬化的砂浆或制品产生隆起、开裂等破坏现象，在使用以前必须使过火石灰熟化或将过火石灰去除。常采用的方法是在熟化过程中，利用筛网除掉较大尺寸过火石灰颗粒，而较小的过火石灰颗粒在储

灰坑中至少存放二周以上，使其充分熟化，此即所谓的“陈伏”。陈伏时为防止石灰炭化，石灰膏的表面须保存有一层水。

石灰的特性

1保水性与可塑性好2凝结硬化慢、强度低%3耐水性差4干燥收缩大

5.1 水泥主要技术指标 （1）比重与容重：普通水泥比重为3.1，容重通常采用1300公斤/立方米。（2）细度：指水泥颗粒的粗细程度。颗粒越细，硬化得越快，早期强度也越高。 （3）凝结时间：水泥加水搅拌到开始凝结所需的时间称初凝时间。从加水搅拌到凝结完成所需的时间称终凝时间。硅酸盐水泥初凝时间不早于45分钟，终凝时间不迟于6.5小时。实际上初凝时间在1~3h，而终凝为4~6小时。水泥凝结时间的测定由专门凝结时间测定仪进行 （4）强度：水泥强度应符合国家标准。 （5）体积安定性：指水泥在硬化过程中体积变化的均匀性能。水泥中含杂质较多，会产生不均匀变形（6）水化热：水泥与水作用会产生放热反应，在水泥硬化过程中，不断放出的热量称为水化热。7）标准稠度：指水泥净浆对标准试杆的沉入具有一定阻力时的稠度。

三、定义3.1 复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥）。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比应大于20％，不超过50％。

五、技术要求1 氧化镁：熟料中氧化镁的含量不得超过5.0％。如水泥经压蒸安定性试验合格，则熟料中氧化镁的含量允许放宽到6.0％。 .2 三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5％。 3 细度：80μm方孔筛筛余不得超过10％。4 凝结时间：初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h。 5 安定性：用沸煮法检验必须合格。5.6 强度：425和525号水泥按早期强度

1．组成材料与结构

普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、细骨料（砂）、外加剂和水拌合，经硬化而成的一种人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，并抑制水泥的收缩；水泥和水形成水泥浆，包裹在粗细骨料表面并填充骨料间的空隙。水泥浆体在硬化前起润滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能，硬化后将骨料胶结在一起，形成坚强的整体。2．主要技术性质 混凝土的性质包括混凝土拌合物的和易性、混凝土强度、变形及耐久性等。 和易性又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。和易性是一项综合技术指标，包括流动性（稠度）、粘聚性和保水性三个主要方面。 强度是混凝土硬化后的主要力学性能，反映混凝土抵抗荷载的量化能力。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗折及握裹强度。其中以抗压强度最大，抗拉强度最小。 混凝土的变形包括非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。非荷载作用下的变形有化学收缩、干湿变形及温度变形等。水泥用量过多，在混凝土的内部易产生化学收缩而引起微细裂缝。 改善混凝土拌合物和易性的措施有哪些合适的砂率外加剂与水泥适应性良好掺合料用量足够级配好的砂石质量好的粉煤灰、矿粉等掺合料。

影响混凝土强度的因素

一、水泥的'强度和水灰比

水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。水泥是混凝土中的胶结组分，其强度的大小直接影响混凝土的强度。在配合比相同的条件下，水泥的强度越高，混凝土强度也越高。当采用同一水泥（品种和强度相同）时，混凝土的强度主要决定于水灰比；在混凝土能充分密实的情况下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，强度愈低，与骨料粘结力也愈小，混凝土的强度就愈低。反之，水灰比愈小，混凝土的强度愈高。二、骨料的影响

骨料的表面状况影响水泥石与骨料的粘结，从而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙，粘结力

较大；卵石表面光滑，粘结力较小。因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。骨料的最大粒径对混凝土的强度也有影响，骨料的最大粒径愈大，混凝土的强度愈小。

三、外加剂和掺合料

在混凝土中掺入外加剂，可使混凝土获得早强和高强性能，混凝土中掺入早强剂，可显著提高早期强度；掺入减水剂可大幅度减少拌合用水量，在较低的水灰比下，混凝土仍能较好地成型密实，获得很高的28d强度。

在混凝土中加入掺合料，可提高水泥石的密实度，改善水泥石与骨料的界面粘结强度，提高混凝土的长期强度。因此，在混凝土中掺入高效减水剂和掺合料是制备高强和高性能混凝土必需的技术措施。

四、养护的温度和湿度

混凝土的硬化是水泥水化和凝结硬化的结果。养护温度对水泥的水化速度有显著的影响，养护温度高，水泥的初期水化速度快，混凝土早期强度高。湿度大能保证水泥正常水化所需水分，有利于强度的增长。

五、龄期

混凝土在正常养护条件下，其强度将随着龄期的增加而增长。最初的7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢，龄期延续很长，混凝土的强度仍有所增长。

混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱-集料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等

3. 提高混凝土耐久性的措施

从上述分析可知，混凝土的外部环境、内部孔结构、原料、密实度、和抗渗性是影响混凝土耐久性能的重要因素。因此，工程应根据具体情况，有针对性地采取相应措施，提高混凝土的耐久性。

3.1水泥。水泥类材料的强度和工程性能，是通过水泥砂浆的凝结、硬化形成的，水泥石一旦受损，混凝土耐久性就被破坏，因此水泥的选择须注意水泥品种的具体性能，选择碱含量小、水化热低，干缩性小、抗腐蚀性、抗冻性能好的水泥，并结合具体情况进行选择。工程中选择水泥强度的同时，需考虑其工程性能，有时其工程性能比强度更重要。

3.2砂、石集料。 选择质量良好、技术条件合格的砂、石集料，是保证混凝土耐久性的重要条件。改善粗细集料的颗粒级配，在允许的最大粒径范围内尽量选用较大粒径的粗集料，可减少集料的空隙率和比表面积，也有助于提高混凝土的耐久性。

3.3掺入高效活性矿物掺料。普通混凝土的水泥石中水化物稳定性不足，是混凝土不能超耐久的另一因素。在普通混凝土中掺入活性矿物目的，在于改善混凝土中水泥石的胶凝物质的组成，活性矿物掺料中含有大量活性SiO2及Al2O3，它们能和波兰特水泥水化过程中产生的游离石及高硷性水化矽酸钙产生二次反应，生成强度更高、稳定性更优的低硷性水化矽酸钙，从而达到改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰的目的，使水泥石的结构更为致密，并阻断可能形成的渗透通路。此外，还能改善集料与水泥石的界面结构和界面区性能。这些重要的作用，对增进混凝土的耐久性及强度都有本质性的贡献。

3.4掺用引气剂或减水剂。掺用引气剂或减水剂对提高抗渗、抗冻等有良好作用，在某些情况下，还能节约水泥。

3.5控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是决定混凝土密实性的主要因素，它不但影响混凝土的强度，而且也严重影响其耐久性，故必须严格控制水灰比。

3.6改善混凝土的施工操作方法。在混凝土施工中，应当搅拌均匀，浇灌和振捣密实及加强养护以保证混凝土的施工质量。

砂浆的技术性质 一、新拌砂浆的和易性 砂浆的和易性是指砂浆是否容易在砖石等表面铺成均匀、连续的薄层，且与基层紧密黏结的性质。包括流动性和保水性两方面含义。

（一）流动性 影响砂浆流动性的因素，主要有胶凝材料的种类和用量，用水量以及细骨料的种类、颗粒形状、粗细程度与级配，除此之外，也于掺入的混合材料及外加剂的品种、用量有关。 通常情况下，基底为多孔吸水性材料，或在干热条件下施工时，应选择流动性大的砂浆。相反，基底吸水少，或湿冷条件下施工，应选流动性小的砂浆。

（二）保水性 保水性是指砂浆保持水分的能力。保水性不良的砂浆，使用过程中出现泌水，流浆，使砂浆与基底黏结不牢，且由于失水影响砂浆正常的黏结硬化，使砂浆的强度降低。

影响砂浆保水性的主要因素是胶凝材料种类和用量，砂的品种、细度和用水量。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等粉状混合材料，可提高砂浆的保水性。

二、硬化砂浆的强度 浆强度的因素有：当原材料的质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥标号和水泥用量。此外，砂浆强度还受砂、外加剂，掺入的混合材料以及砌筑和养护条件有关。砂中泥及其他杂质含量多时，砂浆强度也受影响。