土木工程材料第二章气硬性胶凝材料.ppt

1 3材料的力学性质 材料的强度 外力作用下不破坏时能承受的最大应力 按外力作用方式 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度及抗剪强度 抗压抗拉抗弯抗剪 一 强度 比强度 材料强度的计算公式 1 抗拉 抗压 抗剪强度 f 材料的强度 N mm2或MPa Fmax 材料破坏时的最大荷载 N A 受力截面面积 2 抗弯强度 常用土木工程材料的强度 N mm2或MPa 材料强度的影响因素 材料组成 孔隙率 含水率 尺寸 加载速度 表面状况 比强度 材料强度与表观密度之比 衡量材料轻质高强性能的主要指标 钢材 木材和混凝土的强度比较 1 弹性 弹性变形 可完全恢复的变形 材料的弹性变形曲线 外力作用 变形外力除去 变形保持 塑性变形 不能恢复的变形 材料的塑性变形曲线 二 弹性与塑性 外力作用 变形外力除去 变形完全恢复 2 塑性 真实材料中 完全的弹性材料或完全的塑性材料不存在 3 弹塑性变形 材料的弹塑性变形曲线 外力作用 变形 卸载后 弹性变形恢复 塑性变形保留 1 脆性 外力达到一定限度 材料突然破坏 无明显塑性变形 脆性材料的变形曲线 常见脆性材料 砖 玻璃 生铁 混凝土 陶瓷 石材 砂浆 2 韧性 冲击 振动荷载作用 材料吸收较大的能量而不发生破坏 三 脆性和韧性 1 硬度 材料表面抵抗其它较硬物体压入或刻划的能力 回弹法测混凝土的抗压强度 2 耐磨性 材料表面抵抗磨损的能力 四 硬度和耐磨性 莫氏硬度 刻划 测定天然矿物 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 压入法 评价材料是否轻质高强的指标是 它等于 其值越大 表明材料 软化系数指 大于 的材料认为是耐水的 1 绪言 材料在使用中 抵抗其自身和环境的长期破坏作用 保持其原有性能而不变质 不破坏的性质 土木工程材料耐久性与破坏因素有关 破坏因素包括物理作用 化学作用和生物作用 如抗渗性 抗冻性 冲磨气蚀 碳化 化学侵蚀 老化 钢筋锈蚀 碱集料反应 腐朽 虫柱 耐热 耐火等 1 4材料的耐久性 材料的耐久性 材料长期在水作用下不破坏 强度也不明显下降的性质 一 耐水性 耐水性用软化系数KR表示 fb 材料在吸水饱和状态下的抗压强度 MPa fg 材料在干燥状态下的抗压强度 MPa 0 KR 1 常位于水中或潮湿环境的重要结构 KR 0 85 耐水材料 受潮较轻或次要结构 KR 0 75 材料抵抗压力水 或液体 渗透的性质 压力水的渗透 常用渗透系数 K 或抗渗等级 P 来评价 二 抗渗性 材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏 强度也不显著降低的性质 常用抗冻等级 F 来评价 三 抗冻性 现代工程中 对耐久性的要求愈来愈高 提出耐久性指标的工程设计也愈来愈多 对材料的质量评定也应逐渐由强度指标发展为耐久性指标 未来工程设计中将用耐久性设计取代目前按强度进行的设计 本章结束 2 气硬性胶凝材料 1 胶凝材料 胶凝材料 经过自身的物理化学作用后 能够由液态或半固态变成坚固的物质 如 水泥 石膏 石灰 沥青等 概述 胶凝材料的定义与分类 2 胶凝材料的分类 胶凝材料 基本成分为天然的或合成的有机高分子化合物 如沥青 树脂 基本成分为无机化合物 只能在空气中硬化 保持或发展强度如 石膏 石灰 水玻璃等 能在空气和水中硬化 保持和发展强度 如 水泥 2 1石膏 一 建筑石膏生产简介 1 生产原理 2 原材料 天然二水石膏 又称生石膏 软石膏 分子式 天然硬石膏 主要由无水硫酸钙组成 又名无水石膏 工业副产石膏 如磷石膏 氟石膏 盐石膏 苏打石膏 天然二水石膏 3 在系统中公认的石膏相有5种形态 7个变种 为建筑石膏 又称熟石膏 为高强石膏 4 石膏的脱水转变图 试验室理想条件 工业生产条件 二 石膏的技术要求 产品标准 建筑石膏 GB9776 88 分为优等品 一等品和合格品 建筑石膏技术指标 1 凝结硬化快 常温下完全水化的时间为5 15min 终凝时间不超过30min 7d左右完全硬化 三 建筑石膏的特性 凝结硬化原理 的溶解度很小 约半水石膏的1 5 很快达到饱和析出晶体 晶体长大 连生 交错 并产生强度 建筑石膏凝结硬化示意图 石膏缓凝剂 硼砂 酒石酸钾钠 柠檬酸 聚乙烯醇 石灰活化动物骨胶或皮胶等 作用 降低半水石膏的溶解度和溶解速度 2 硬化时体积微膨胀 膨胀率约为1 注模后能真实反映模子的细致纹理 石膏制品表面光滑饱满 棱角清晰 表面洁白细腻 适用于浇注各种建筑花饰和雕塑 干燥时不开裂 5 防火性好 石膏制品遇火时 二水石膏的结晶水蒸发 吸收热量 并在表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层 不宜长期靠近65 以上高温的部位 以免脱水分解 3 孔隙率大 表观密度小 强度低 半水石膏水化 理论需水量18 6 实际加水量约为60 80 多余水分硬化后蒸发 留下孔隙 4 隔热 吸声性良好 孔隙率高 且为微细的毛细孔 7 耐水性和抗冻性差 潮湿条件 晶粒间的结合力减弱 强度下降 水中浸泡 水化物二水石膏晶体逐渐溶解而破坏 吸水受冻 空隙中水分会结冰膨胀破坏 提高石膏耐水性 6 具有一定的调温调湿性 热容量大 吸湿性强 可以保持室内 小气候 均衡状态 8 加工性能好 可锯 可刨 可钉 可打眼 四 建筑石膏的应用 1 制备粉刷石膏 2 石膏砂浆 抹灰 3 建筑石膏制品 如石膏墙板 石膏砌块 4 艺术装饰石膏 如装饰石膏板 石膏浮雕花饰 雕塑制品 石膏制品 建筑石膏板 建筑石膏粉 石膏应用实例 问题 为什么说建筑石膏是一种很好的内墙装饰材料 要点 强度低 不能用于承重 不耐水 不能用外墙 孔隙高 可用隔声 隔热保温 防火 调节室内空气相对湿度 体积膨胀 表面光滑 细腻 无裂缝 问题2 某材料重100g 其中含水3g 放入水中吸入5g水后达到饱和 该材料吸水率为 5 100 5 97 8 100 8 97 建筑石膏产品标记教材25页 2 2石灰 一 石灰生产简介 1 生产原理 煅烧时间过长或温度过高 过火石灰 温度过低或煅烧时间不足 欠火石灰 降低产量 2 石灰的品种 生石灰 块灰 石灰石煅烧而成 生石灰粉 磨细生石灰 块灰破碎 磨细而成 消石灰粉 熟石灰 块灰淋水消解而得 石灰膏 块灰加入足量的水 淋制熟化而成 膏状 石灰乳 石灰水 石灰膏用水冲淡而成 浆液状 自行消解 热量促硬化 膨胀促致密 磨细 过火石灰消解加快 混合均匀 若条件许可 尽可能采用 石灰的 熟化 或 消化 自身粉化 不需磨细 大量放热 不断搅拌 减少逆反应 防潮 防火防爆 体积增大 注意容器匹配 二 石灰的技术要求 1 建筑生石灰 产品标准 建筑生石灰 JC T479 92 钙质生石灰 MgO 5 镁质生石灰 MgO 5 建筑生石灰的技术指标 2 建筑生石灰粉 产品标准 建筑生石灰粉 JC T480 92 分类 钙质生石灰粉 MgO 5 镁质生石灰粉 MgO 5 建筑生石灰粉的技术指标 3 建筑消石灰粉 产品标准 建筑消石灰粉 JC T481 92 分类 钙质消石灰粉 MgO 4 镁质消石灰粉 4 MgO 24 白云石消石灰粉 24 MgO 30 建筑消石灰粉的技术指标 三 石灰的特性 1 可塑性和保水性较好 高度分散的Ca OH 2胶体表面吸附较厚水膜 2 生石灰水化时水化热大 体积增大 增大1 0 2 5倍 石灰的 熟化 或 消化 过火石灰 硬化后慢慢水化膨胀 局部隆起和开裂 需 预水化 陈状 二周左右 根据 砌筑砂浆配合比设计规程 JGJ98 2000 生石灰熟化成石灰膏时 应用孔径不大于3mm 3mm的网过滤 熟化时间不得小于7d 磨细生石灰粉的熟化时间不得小于2d 石灰的陈伏 建筑装饰装修工程质量验收规范 GB50203 2001 规定 抹灰用的石灰膏的熟化期不应小于15d 罩面用的磨细石灰粉的熟化期不应小于3d 3 硬化缓慢 石灰浆的硬化过程 表层以CaCO3为主 内层以Ca OH 2晶体为主 内部水分脱出缓慢 因而石灰凝结硬化缓慢 4 硬化时体积收缩大 游离水分蒸发所致 除调成石灰乳做薄层粉刷外 不宜单独使用 施工时常加入骨料或纤维材料 如麻刀 纸筋 6 耐水性差 大部分尚未碳化的Ca OH 2易溶于水所制 石灰不宜用于潮湿环境 7 吸湿性强 是传统的干燥剂 5 硬化后强度低 生石灰消化理论需水量32 13 实际消化用水量很大 多余水分在硬化后蒸发留下大量孔隙 1 3石灰砂浆28d抗压强度只有0 2 0 5MPa 四 石灰的应用 2 气硬性胶凝材料 3 气硬性胶凝材料 2 3水玻璃 概述 水玻璃俗称泡花碱 化学通式为 其中 n是二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比 为水玻璃的模数 一般在1 5 3 5之间 按碱金属氧化物 分为钠水玻璃 钾水玻璃和钾钠水玻璃 按含水程度的不同 分为以下三类 块状或粉状水玻璃 溶解度很小 尤其是高模数的水玻璃 含有化合水的固体水玻璃或水合水玻璃 溶解度提高 块状水玻璃的水溶液 即液体水玻璃 我国目前最常用的仍然是液体钠水玻璃 简称水玻璃 一 水玻璃的生产 湿法 将磨细的石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅 2 06 105 3 09 105Pa 内用蒸气加热 并搅拌 使之直接反应而成液体水玻璃 干法 将石英砂和碳酸钠磨细拌匀 在熔炉内于1300 1400 温度下熔化 生成固体水玻璃 再将它装进蒸压釜内 通入蒸汽熔 溶 化后 即制成液体水玻璃 1 在空气中凝结硬化情况 无定形硅胶 空气中CO2浓度低 反应较慢 提高反应速度 可将水玻璃加热或加入氟硅酸钠促硬剂 二