材料基本性质.docx

材料基本性质密度:指材料在绝对密实状态下,单位体积所具有的质量. P=M/V表观密度:指材料在自然状态下,单位体积所具有的质量. P。=M/V。堆积密度:指散粒状或粉状材料在自然堆积状态下,单位体积所具有的质量. P=M/V m体积的百分率.(D)孔隙率:指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率.(P)*当开口孔隙率增大时,材料吸水性,吸湿性,透水性和吸声性增强,抗冻抗掺性变差,*当闭口孔隙率增大时,材料的保温隔热性能和耐久性增强.填充率:指颗粒或粉状材料在堆积体积内,被颗粒材料表观体积所填充的程度.(D)空隙率:指颗粒或粉状材料在堆积体积内,颗粒之间的空隙体积所占总体积的百分率.(P)亲水性:材料能被水润湿. 润湿角小于等于90度为亲水性材料.*砖,混凝土,砂浆,木材.憎水性:材料很难或不能被水润湿. 润湿角大于90度为憎水性材料.*沥青,石蜡,塑料. (用作防水防潮,也作亲水性材料的表面处理,来提高耐久性)吸水性:指材料在浸水状态下吸收水分的能力,用吸水率来表示.(吸水率的大小与材料的亲水性憎水性,孔隙率大小,孔隙特征等有关.)质量吸水率:指材料吸水饱和时,所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率.体积吸水率:指材料吸水饱和时,其内总吸入水分的体积占干燥材料自然体积的百分率.两者关系:体积吸水率=质量吸水率*干燥表观密度/水密度.*吸水率 花岗石0.5-0.7% 混凝土2-3% 烧结砖 8-20% 软木材 超100% 质量吸水率可能超过100%,体积吸水率不可能超过100%.吸湿性:指材料在潮湿空气中吸收水分的性质.具有可逆性.受温度影响.*吸水性和吸湿性使材料性能发生改变,如抗冻性变差,保温性能下降,强度耐久性降低.耐水性:指材料长期在饱和水作用下不破坏,强度也不显著降低的性质. *耐水性取决于其化学成分的溶解度和材料内部开口孔隙率大小.耐水性用软化系数表示.软化系数=吸水饱和的抗压强度/干燥抗压强度*软化系数大于0.85的材料为耐水材料.强度是指材料抵抗外力破坏的能力.比强度是按单位体积质量计算的材料强度,其值等于材料的抗压强度与其表观密度之比,是衡量材料轻质高强性能的重要指标.*比强度 松木0.200 低碳钢 0.054 普通混凝土 0.017 韧性指材料在冲击或振动荷截作用下,能吸收较大能量,产生一定的变形而不致破坏的性能.具有冲击韧性的材料为韧性材料,有木材,钢材,沥青混凝土.气硬性胶凝材料凡在一定条件下,经过一系列的物理,化学作用,能将散粒或块状材料粘结成整体并具有一定强度的材料,统称为胶凝材料.气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化,也只能在空气中保持和发展其强度的无机胶凝材料. *常见有石膏,石灰和水玻璃等.只适用在干燥环境,不宜用于潮湿环境和水中.水硬性胶凝材料是指既能在空气中,也能更好地在水中凝结硬化,保持并继续发展其强度的无机胶凝材料. *常见有各种水泥,能适用于干燥环境,又可用于潮湿和水下工程.石灰生产: 原料以碳酸钙(CaCO3)为主的天然岩石(石灰石,白云石),在适当温度(900C)下煅烧,得到白色或灰白色的块状生石灰(CaO),将其磨细成粉状,或得生石灰粉. *煅烧温度和时间的控制是关键环节.为加快分解和反应充分,可提温度到1000-1100C 如果温度过低和时间不足,不完全分解,会生成”欠火石灰”(含有CaCO3),这样会降低石灰利用率.如果温度过高和时间过长,会生成”过火石灰”,这种石灰熟化速度十分缓慢,熟化时释放大量热量并体积膨胀,会使石灰产品及构件鼓包,隆起,开裂等,影响工程质量.熟化:生石灰具有反应快速,体积膨胀并放出大量热量的水化特性.(时间为几秒,体积膨胀2倍) 熟化指生石灰与水反应生成熟石灰Ca(OH)2的过程.熟化方法: 1石灰膏法 将生石灰块在化灰池中与水反应熟化成石灰浆.使石灰浆通过一定孔径的滤网流入储灰坑,沉淀后除去上层水分,可得膏状体即石灰膏. *石灰膏主要用于拌制砌筑砂浆和抹面砂浆.主要成分为氢氧化钙和水.反应时,须用洁净水,用量为生石灰体积的3-4倍.还要搅拌散热来控制温度不致过高. 生石灰中常含欠火石灰和过火石灰.块状的欠火石灰被滤网筛除,而过火石灰难于除去留在石灰膏中.故使用石灰膏前要陈伏. 陈伏是指石灰膏(乳)在储灰坑中放置2周以上时间,使过火石灰逐渐熟化.其间表面应保持一层水分,以免与空气中的二氧化碳反应. 2消石灰粉法 在块状生石灰中加入适量的水,使块状生石灰熟化成粉状的消石灰,也称熟石灰粉. *主要成分为氢氧化钙,用水量一般为生石灰重量的60-80%.理论为32.1%.一般分钙质和镁质消石灰粉.消石灰粉使用前也要陈伏,但将生石灰磨细成一定细度的细石粉使用,刚不需陈伏.硬化:石灰浆体能在空气中凝结硬化,主要由结晶和碳化两个同时作用过程来完成. 碳化作用指氢氧化钙与空气中的水反应,形成自身强度较高的碳酸钙晶体,析出水分并被蒸发的过程. *碳化作用过程缓慢,需数周时间,且长时间只限于表层.石灰技术性质 1可塑性好 在水泥砂浆中掺入石灰膏,提高砂浆的可塑性.2 硬化慢,强度较低 石灰不宜在潮湿环境使用,不宜单独用于建筑物的基础.3 体积收缩大 除作薄层涂刷外,不宜单独使用,常掺入骨料和纤维材料,减入体积收缩.4吸湿性强 储存时防止受潮.优等品,一等品用于饰面层和中间层抹面或涂刷,合格品仅用于砌筑.石灰一般用作调制石灰乳,配制砂浆,拌制石灰土和三合土,还有制作硅酸盐制品.石膏石膏生产原料为含二水石膏(CaSO42H2O)的天然石膏矿.生产工序是原料破碎,加热和磨细.当加热温度为65-75C时,二水石膏开始脱水,当温度升至107-170C时,二水石膏脱去部分结晶水.得半水石膏CaSO41/2H2O,即建筑石膏.呈白色粉未状.凝结硬化.建筑石膏与适量的水搅合后,可调制成可塑性浆体.随后很快失去塑性并凝结硬化成具有一定强度的固体.生成物CaSO42H2O建筑石膏技术性质1凝结硬化快,体积微膨胀.2孔隙率大,表观密度小.3吸湿性强,防火性能好.4耐水抗冻性差.水泥水泥的体积安定性及引起水泥体积安定性不良的原因水泥的体积安定性是指水泥浆体硬化后其体积变化的均匀性.如果其体积安定性不良,水泥硬化后将产生不均匀的体积变化,会导致水泥制品膨胀性裂缝,降低工程质量,并引起严重事故.原因主要是由于水泥熟料中所含的游离氧化钙,游离氧化镁或水泥粉磨时掺入的石膏太多所致.游离氧化镁和游离氧化钙在高温过烧后,其结构致密,水化很慢,在水泥硬化后才进行水化,体积膨胀大,在97%以上,从而引起了不均匀性的体积膨胀.当水泥粉磨时掺入的石膏过量,水泥硬化后,这些残余石膏反应生成钙矾石,体积增大1.5倍,导致水泥开裂.引起水泥腐蚀的原因和防止腐蚀的措施在通常环境条件下,水泥石在一些侵蚀性液体或气体作用下,水泥石会逐渐受腐蚀,导致性能降低甚至结构破坏的现象为水泥石的腐蚀.1 溶出性腐蚀(软水侵蚀)指硬度较小的水(雨水,雪水,河水和湖水),当石泥在静水或无水压时与这些水接触,溶出的氢氧化钙很容易饱和,溶解作用会中止,但当是流动水和压力水的作用下,溶出的氢氧化钙就不断流失使水泥石变得疏松,另一方面水泥石的碱度降低,一些只能在碱性环境稳定存在的水化产物又开始分解,最终使水泥石的结构破坏和强度降低.当环境水中含有较多的重碳酸盐即水硬度较高时,反应生成的碳酸钙会形成致密的保护层阻止外界水的继续侵入,这时的氢氧化钙溶解就受到抑制,溶出性腐蚀被减弱或中止.2酸类侵蚀和盐类侵蚀和强碱侵蚀.因为水泥的水化产物呈碱性,各种酸类会对水泥石产生不同程度的侵蚀,生成易溶物使水泥石结构产生溶解性破坏.同时当碳酸超过平衡浓度时也会对水泥产生侵蚀,使氢氧化钙转化为碳酸氢钙而不断流失,导致其他水化产物分解.海水和地下水含有的氯化镁等镁盐与水泥石中的氢氧化钙发生置换反应生成易溶的氯化钙和无胶结能力的氢氧化镁或生成石膏.降低碱度,导致水化产物分解.强碱侵蚀刚是当强碱浓度强时与铝酸盐反应生成的铝酸钠易溶造成水泥石的侵蚀破坏.3膨胀性化学侵蚀.水泥石与含硫酸或硫酸盐的水接触,生成水化硫铝酸钙,其含大量结晶水,从而体积膨胀1.5倍左右,对水泥产生严重破坏.主要原因为内因和外因.内因:水泥存大易腐蚀的成分,如氢氧化钙,水化铝酸钙,防止措施为在水泥中掺入活性混合材料,合理选用水泥品种.水泥本身不致密.防止措施为提高水泥石的密实度.外因:周围环境中存在腐蚀性介质,如流动的软水和酸,盐,强碱等,防止措施为合理选用水泥品种,设置隔离层或保护层.硅酸盐水泥熟料的矿物,种矿物特点矿物成分硅酸三钙 (C3S ) 含量38-60% 水化速度很快,水化放出热量较高,生成物几乎不溶于水,具有很高的强度,是决定硅酸盐水泥强度(尤其是早期强度)高低的最重要矿物成分.28D水化70%左右.硅酸二钙 (C2S ) 含量 15-37% 水化产物与硅酸三钙相同,数量有所不同.水化速度慢,放热量少,早期强度低,但后期强度接近或超过硅酸三钙的强度.铝酸三钙 (C3A ) 含量 7-15% 水化速度极快,放热量中等,生成物强度较低.铁铝酸四钙 (C4AF )含量 10-18% 水化速度较快,放热量中等,生成物强度较低.一般硅酸盐矿物含量占75%左右,熔齐矿物含量22%.还含有少量CaO,MgO,SO3和碱物质,这些成分有害,须严格限制.当增加C3S和C3A的相对含量,硅酸盐水泥的凝结硬化速度加快.增加C2S的相对含量,降低C3S和C3A的相对含量,可制得低水化热的硅酸盐水泥.掺入石膏的作用,初凝终凝时间的作用在水泥中掺入一定量的石膏,可调节水泥的凝结硬化速度.在水泥粉磨时,如不加石膏,水泥