土木工程材料第二节气硬性胶凝材料ppt课件.ppt

1 3材料的力学性质 1 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 2 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 3 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 4 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 1 绪言 11 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 12 13 14 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 15 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 16 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 17 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 18 2 气硬性胶凝材料 19 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 20 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 21 2 1石膏 22 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 23 天然二水石膏 24 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 25 4 石膏的脱水转变图 试验室理想条件 26 工业生产条件 27 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 28 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 29 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 30 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 31 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 32 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 33 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 34 35 石膏制品 36 建筑石膏板 37 建筑石膏粉 38 石膏应用实例 39 问题 为什么说建筑石膏是一种很好的内墙装饰材料 40 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 41 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 42 建筑石膏产品标记教材25页 43 2 2石灰 44 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 45 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 46 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 47 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 48 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 49 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 50 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 51 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 52 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 53 四 石灰的应用 54 2 气硬性胶凝材料 55 3 气硬性胶凝材料 56 2 3水玻璃 57 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 58 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 59 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