水工建筑材料-总复习课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,水工建筑材料,总复习,1,水工建筑材料总复习1,期末考试,1. 成绩比例,期末考试 70%；,试验及试验报告15%,平时及作业 15%,2. 考试内容：,选择题 40题,40分,名词解释 6题，12分,判断题 8题，8分,填空题 10分,简答题 4题，20分,计算题1题，10分,2,期末考试1. 成绩比例2,水工建筑材料课程复习要点,绪论,第一章 建筑材料基本性质,第二章 石 材,第三章 气硬性胶凝性材料,第四章 水泥,第五章混凝土,第六章 建筑砂浆,第七章 沥青及沥青混合材料,第八章 建筑钢材,3,水工建筑材料课程复习要点 绪论3,绪 论,一.建筑材料定义、分类、对发展建筑业的作用及其发展概况。,二.建筑材料产品及其应用的技术标准:,产品标准与工程标准、国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。,国际标准:团体标准和公司标准、区域性标准、国际标准化组织的标准。,三.课程的目的、任务及基本要求。,4,绪 论 一.建筑材料定义、分类、对发展建,第一章 建筑材料基本性质,一.材料的组成与结构,(一)材料的化学组成与矿物组成。,(二)建筑材料材料的宏观结构(散粒,聚集,多孔,致密、纤维及层状结构)、,显微结构(显微镜下的结晶的和无定形的)及微观结构(原子,离子,分子晶体）。,(三)建筑材料的孔隙、形成的原因、孔隙的类型及孔隙对材料性质的影响。,5,第一章 建筑材料基本性质 一.材料的组成与结构 5,二.材料的物理性质,(一)表示材料物理状态特征的性质:,1.掌握区分四个密度：绝对密度、视密度、表观密度、堆积密度,绝对密度视密度表观密度堆积密度,2.掌握孔隙率、空隙率及计算,(二)与水有关的材料性质,亲水性与憎水性、吸水性概念及其计算、耐水性、抗滲性及抗冻性概念。,了解等级标号的意义。,6,二.材料的物理性质 (一)表示材料物理状态特征的性质: 6,三.材料的力学性质,(一)材料在外力作用下的变形性质:弹性变形、塑性变形及弹性模量。,(二）有关强度概念:,1.材料在不同受力方式下的强度:轴向抗压强度和抗拉强度、抗弯强度的概念。,2.试验条件对强度试验结果的影响。,3.强度标号或等级。,7,三.材料的力学性质 (一)材料在外力作用下的变形性质:弹性变,材料的耐久性,耐水性,抗渗性,抗冻性,耐腐蚀性,耐候性,抗老化,8,材料的耐久性耐水性8,影响材料耐久性的因素,材料在使用中会被破坏的原因有两方面：,内因，材料自身的内部因素因：,材料内部存在不稳定的化学组分，如Ca(OH),2,、挥发份、杂质等；,材料内部存在一些缺陷，如孔隙、裂缝等。,外因，材料服役环境因素：,物理作用：光、热、雨水、风等,化学作用：酸、碱、盐、水等,生物作用：细菌、昆虫等,9,影响材料耐久性的因素 材料在使用中会被破坏的原因有两方,第二章 石 材,一.岩石的基本知识:常见造岩矿物(石英,长石方解石等)的形成,分类与性质、,岩石的结构与性质的关系。,二.常用建筑石材,(一)天然石材的性质与技术要求:其物理性质与要求、力学性质与要求(抗压强度,抗折强度,硬度,耐磨性,抗冲击性。,二)花岗岩、石灰岩、大理岩、砂岩的性质与应用。,(三)建筑石材的规格。,10,第二章 石 材 一.岩石的基本知识:常见造岩,第三章 气硬性胶凝性材料,定义：,经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。,特征：,严格意义上胶凝材料应指浆体；,能在常温下凝结硬化为固体；,有较强的胶结能力；,具有一定的使用性能。,气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；,关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！,水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。,关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！,11,第三章 气硬性胶凝性材料 定义：11,石灰,建筑石灰的特性：,表观密度较小 浆体的可塑性好,硬化后的强度较低 耐水性差,浆体硬化中容易开裂,过火石灰的危害,与水反应很慢，石灰硬化后再与水反应发生体积膨胀而引起开裂 。,12,石灰12,石膏,性质,石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是,-,半水石膏CaSO,4,0.5H,2,O;,生产方法,建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在120180 C干燥下脱水制备；,凝结硬化机理,“溶解沉淀”理论，即通过半水石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化；,性能,浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。,应用,各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。,13,石膏性质石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是-半,第四章 水泥（重点）,一.硅酸盐水泥,(一）硅酸盐水泥的组成、生产过程、矿物组成特性、以及与水泥性能,的关系。,（二）硅酸盐水泥的水化凝结过程、水化产物及水泥石的组成。硅酸盐,水泥的凝结硬化与水泥石性能的关系，养护温度、湿度对水泥水化及凝,结硬化的影响。硅酸盐水泥的强度发展规律。,（三）硅酸盐水泥的细度、凝结时间、体积安定性、标号、等技术要求,及实用意义。,（四）六种典型介质（软水及含硫酸盐、镁盐、碳酸盐、一般酸、强碱,14,第四章 水泥（重点）一.硅酸盐水泥 14,矿物名称,英文名称,缩写,分子式,矿 物 式,硅酸三钙,Alite,C,3,S,Ca,3,SiO,5,3CaOSiO,2,硅酸二钙,Belite,C,2,S,Ca,2,SiO,4,2CaOSiO,2,铝酸三钙,Aluminate,C,3,A,Ca,3,Al,2,O,6,3CaOAl,2,O,3,铁铝酸四钙,Ferrite,C,4,AF,Ca,2,(Al,Fe),2,O,5,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,含 量,(mass%),3760,1537,715,1018,化学组成：,主要成分：CaO(=C)，SiO,2,(=S)， Al,2,O,3,(=A)， Fe,2,O,3,(=F),少量杂质：MgO、K,2,O、Na,2,O、SO,3,、P,2,O,5,等。,矿物组成：,硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：,硅酸盐水泥熟料的组成,15,矿物名称英文名称缩写分子式矿 物 式硅酸三钙AliteC3S,需学习与掌握的内容：,化学过程水泥熟料矿物的水化反应,石膏的作用,物理过程水泥浆的凝结硬化,硬化水泥浆的组成与结构,水泥浆凝结硬化的影响因素,16,需学习与掌握的内容：化学过程水泥熟料矿物的水化反应16,石膏的作用,避免水泥浆的闪凝和假凝现象。,调节水泥的凝结时间。,导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。,17,石膏的作用避免水泥浆的闪凝和假凝现象。17,（1）水泥矿物组成,（2）水泥细度,（3）养护条件（温度、湿度）与时间,（4）拌合用水量,（5）水泥中的混合材,（6）水泥外加剂,水泥凝结硬化的主要影响因素,18,（1）水泥矿物组成水泥凝结硬化的主要影响因素18,C,3,S、C,3,A含量多，凝结硬化快，反之亦然。,掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。,有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。,细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。,水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。,提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化,19,C3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。19,硅酸盐水泥应满足哪些技术性质,密度与堆积密度,细度,标准稠度用水量,凝结时间,体积安定性,强度,水化热,耐腐蚀性,软水侵蚀,盐类侵蚀,酸类腐蚀,强碱腐蚀,防腐措施,20,硅酸盐水泥应满足哪些技术性质密度与堆积密度耐腐蚀性20,影响水泥石的强度,水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，强度越低,水泥组成：熟料矿物、混合材,养护条件：温度、湿度、龄期,水泥细度：水泥颗粒越细，强度发展越快,21,影响水泥石的强度21,活性混合材水泥的共性,密度较小 2.703.10。,早期强度较低，后期强度增长率高。,对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。,水化热较小。,耐腐蚀性较好。,抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。,22,活性混合材水泥的共性密度较小 2.703.10。22,活性混合材水泥的特性,矿渣水泥：,保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。,火山灰水泥：,易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。,粉煤灰水泥：,吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。,复合水泥：,取决于所掺的混合材种类。,23,活性混合材水泥的特性矿渣水泥：23,其他水泥,快硬水泥 ，C,3,A和C,3,S含量高，凝结硬化快，早强；,中、低热水泥， C,3,A和C,3,S含量较低，水化热较小 ；,抗硫酸盐水泥， C,3,A和C,3,S含量较低，抗蚀系数较大；,膨胀、自应力水泥，生产体积可膨胀的水化物；,高铝水泥，熟料矿物主要为铝酸钙，快硬，耐高温等。,24,其他水泥24,高铝水泥的特点与应用,1. 耐高温性能好，配制耐高温混凝土或砌筑砂浆；,2. 耐硫酸盐腐蚀性能较好，适用于有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；,3.耐碱性较差，不能用于接触碱溶液的工程；,4. 水化热较大，适用于冬季施工，不适用于大体积混凝土；,5. 快硬早强，宜用于紧急抢修工程。,6. 高铝水泥有强度倒缩现象，如需用于工程中，应按最低稳定强度设计。,25,高铝水泥的特点与应用 1. 耐高温性能好，配制耐高温混凝土或,第四章,（重点）,水泥混凝土,26,第四章（重点）水泥混凝土26,牢记基本概念混凝土是由胶凝材料(水泥)胶结各种粗、细颗粒状骨料，形成的一种颗粒堆聚材料。,理解混凝土中各组分材料的要求与作用；,熟悉混凝土的各种性质及其影响因素；,掌握混凝土的配合比设计方法和质量控制措施；,了解各种混凝土的应用技术。,27,牢记基本概念混凝土是由胶凝材料(水泥)胶结各种粗、细颗粒,普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；,砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形；,水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将骨料颗粒胶结成整体；,混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构；,结构特点有,多物相、多孔性的堆积体,复杂而不均匀,非固定而多变,混凝土的理想结构均匀、密实的堆积体,28,普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外,混凝土中骨料,的基本要求,具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；,骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；,含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；,具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。,29,混凝土中骨料的基本要求 具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，,表面特征与形状对混凝土性能的有何影响？,表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影响混凝土的成本。,影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。,影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大。,影响混凝土的强度,骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度越高；,针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；,大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料,30,表面特征与形状对混凝土性能的有何影响？表面粗糙和针片状颗粒需,混凝土拌和物的性能,和易性,流动性,粘聚性,保水性,凝结时间,水化热与温度,31,混凝土拌和物的性能和易性31,和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、粘聚性、保水性。,和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保水性的定性观察，综合评价。,和易性影响到浇灌后混凝土的均匀密实性，从而影响硬化后混凝土性能。,和易性受下列因素影响：,水泥品种、细度与水泥用量；,用水量与水灰比,骨料(颗粒特征、粒径与级配、砂率等),外加剂,搅拌方式与时间,32,和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、,合理砂率的选用原则,1),粗骨料的D,max,较大，级配较好时，可选用较小砂率；,2),砂的细度模数较小时，砂的总表面积较大，可选用较小砂率；,3),水灰比较小、水泥浆较稠时，可选用较小砂率；,4),流动性要求较大时，需采用较大砂率；,5),掺用引气剂或减水剂时，可适当减小砂率；,33,合理砂率的选用原则1) 粗骨料的Dmax较大，级配较好时，可,外加剂,种类：,按照功能有：,改善和易性：减水剂、泵送剂、引气剂等；,调节凝结时间：速凝剂、缓凝剂、早强剂等；,减少塑性收缩：减缩剂、膨胀剂等；,提高耐久性：引气剂、阻锈剂、防水剂等；,34,外加剂种类：34,矿物外加剂(掺合料),问题？,混凝土中为什么要使用矿物外加剂或掺合料？,代替水泥，所以也称水泥代用材料,改善混凝土微结构，尤其是界面过渡区结构,改善混凝土性能，尤其是耐久性,保护生态环境，节约资源和能源,35,矿物外加剂(掺合料)问题？35,混凝土强度,轴心抗压强度和抗拉强度的确定及其与立方体抗压强度之间的大致关系,立方体抗压强度、立方体抗压强度标准值及强度等级的确定,影响混凝 土强度的诸因素、水灰比对强度影响的规律、强度经验公式的运用、不同龄期 混凝土强度的估算方法及提高混凝土强度的主要措施。,36,混凝土强度轴心抗压强度和抗拉强度的确定及其与立方体抗压强度之,荷载作用下的变形,单轴受压时的应力应变行为,混凝土的弹性模量,混凝土弹性模量的主要影响因素；,37,荷载作用下的变形单轴受压时的应力应变行为37,2、,混凝土在非荷载作用下的变形,干燥收缩,自收缩,温度变形,38,2、混凝土在非荷载作用下的变形干燥收缩38,骨料和水泥石是弹性体，而混凝土是弹塑性体或粘弹性体，在受压应力作用，既产生弹性变形，又产生塑性变形；,混凝土的弹性模量不是一个常数，工程应用中，一般用割线弹性模量作为设计依据，其大小取决于水泥石和骨料的弹性模量及其相对含量，以及界面状况；,在干燥状态下，混凝土内部水的损失，而引起干缩变形，它与混凝土的组成、构件几何尺寸与形状、环境条件等有关；,在与外界隔绝的条件下，由于水泥水化会引起混凝土内部自干燥，而产生整体的自干缩变形；,在荷载长期作用下，混凝土会发生随时间增加的变形徐变，干燥会使徐变增大；,在约束条件下，混凝土发生的各种变形，可引起开裂。,39,骨料和水泥石是弹性体，而混凝土是弹塑性体或粘弹性体，在受压应,强度是混凝土的重要性能指标，它与混凝土其它性能有着密切的关系；,混凝土强度主要是抗压与抗拉强度，二者之间没有直接关系；,抗压强度采用单轴抗压试验直接测量，而抗拉强度一般采用劈裂和四点弯曲试验间接测量与评价；,混凝土强度的主要影响因素比较复杂，主要有三个方面：,组成材料的性能与掺量；,成型工艺与养护条件,试件与试验参数(影响测试值),获得指定强度的技术途径：,原材料的选择,配合比设计,成形工艺与养护制度,40,强度是混凝土的重要性能指标，它与混凝土其它性能有着密切的关系,3、,混凝土强度的影响因素,混凝土的强度,f,c,随着龄期和养护不断增长，主要有三方面的影响因素：,组成材料的特性与配合比（内在因素）,浇灌与养护条件（温湿度、时间）,生产工艺与条件,此外，强度试验参数影响到测试值。,分析和掌握的思路：,材料的强度与其组成、结构密切有关,组成影响因素：水泥、骨料和水及其特性与掺量；,结构影响因素：组成材料及其分布、生产工艺与条件、浇灌与养护制度等。,水泥品种,龄期,养护条件,外加剂,水化度,水灰比,凝胶结构与组成,孔隙率,含水量,水泥石强度,骨料质量,表面特征,化学组成,骨料用量,粒径,弹 模,水泥石骨料粘结力,混凝土,强度,生产因素,混凝土强度的影响因素图解,41,3、混凝土强度的影响因素 混凝土的强度fc随着,混凝土的质量评定：常用统计量（平均值、标准差、变异系数）的意义，直方图和频率分布曲线，正态分布曲线和正态概率密度函数，混凝土 强度保证率，混凝土配制强度。,普通混凝土配合比设计。,42,混凝土的质量评定：常用统计量（平均值、标准差、变异系数）的意,43,43,第六章 建筑砂浆,一.砂浆的技术性质：新拌砂浆的和易性（流动性及保水性），硬化砂浆的强 度（砂浆的抗压强度、强度等级与影响强度的因素）。,二.砌筑砂浆：组成材料（胶凝材料、细骨料、水、掺合料与外加剂），砂浆 配合比选择（砌筑砂浆的种类、强度等级的选择及配合比设计）。,44,第六章 建筑砂浆 一.砂浆的技术性质：新拌砂,第七章 沥青及沥青材料,沥青材料有机胶凝材料,三组分分析：油分、树脂、沥青质,胶体结构：溶胶型、凝胶型、溶-凝胶型,主要技术性质：1.物理常数 2.粘滞性 3.延性 4.温度敏感性 5.耐久性,6.安全性 7.其他性质,45,第七章 沥青及沥青材料沥青材料有机胶凝材料45,第八章 钢材,1、钢材的基本知识：铁和钢的概念。钢的分类。钢的冶炼和脱氧及其对钢质量的影响。,2、钢材的主要技术性质：,力学性质,工艺性能。,3、钢材的晶体组织与化学成分及其对钢性能的影响：,4、钢材的冷加工和热处理：,钢材的加工强化和时效处理,钢材的热处理。,5、建筑钢材的技术标准及选用：,碳素结构钢,低合金结构钢,钢筋混凝土结构用钢筋和钢丝。,6、建筑钢材的防锈：钢的锈蚀、钢材防锈的要点,46,第八章 钢材 1、钢材的基本知识：铁和钢的概念。钢的分类。,塑 性,钢材在荷载作用下断裂前产生永久变形的能力称为钢材的塑性, 用伸长率和断面收缩率来表示。,伸长率（,）,在拉伸试验中, 试样拉断后, 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。,= （L,1,L,0,）/ L,0, 100%,断面收缩率（,）,试样拉断后, 缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。,= （F,0,F,1,）/ F,0, 100%,伸长率和断面收缩率的值越大，钢材的塑性越大,47,塑 性 钢材在荷载作用下断裂前产生永久变形的能力称为,强 度,钢材抵抗塑性变形或断裂的能力称为其强度，钢材的强度用拉伸试验测定。强度指标根据其变形特点分下列几个：,弹性极限（,e,）,表示钢材保持弹性变形, 不产生塑性变形的最大应力, 是弹性零件的设计依据。,屈服强度（,s,）,表示钢材开始发生明显塑性变形的抗力，是钢结构设计的依据。,条件屈服强度,0.2,对于屈服现象不明显的硬钢，则规定以产生残余变形为0.2%时的应力。,强度极限(抗拉强度,b,),表示金属受拉时所能承受的最大应力。,48,强 度 钢材抵抗塑性变形或断裂的能力称为其强度，钢材的,