抗?jié)B等級與抗?jié)B標(biāo)號

1、滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算2007-12-2415:53劉文波嵇艷玲沙元?？?jié)B性是混凝土的一項(xiàng)重要指標(biāo)，我們在抗?jié)B混凝土施工前需要對混凝土進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)?？?jié)B試驗(yàn)就是對試件定時(shí)逐級加壓，即從O.IMPa開始，每隔8h增加0.IMPa,直至6個(gè)試件中有3個(gè)端面滲水為止。這樣，進(jìn)行一次試驗(yàn)，需要連續(xù)進(jìn)行數(shù)十小時(shí)至上百小時(shí)。這么長時(shí)間的試驗(yàn)，如果發(fā)生停電現(xiàn)象，會給試驗(yàn)帶來影響，使試驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行，影響對抗?jié)B性能的評估。研究表明，混凝土的滲水高度Dm與其所受壓力水頭H及施壓時(shí)間T的乘積(TH)的平方根成正比。式中：K混凝土滲透系數(shù)；m混凝土空隙率，通常取m=0.03。國內(nèi)科研單位還據(jù)此給出了混凝土抗?jié)B標(biāo)號

2、與滲透系數(shù)的換算關(guān)系。根據(jù)以上成果，我們在長期試驗(yàn)實(shí)踐中，摸索出在停電狀況下，通過測試水壓衰減曲線，繼續(xù)進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)的新方法，有效地解決了停電或無電情況下的抗?jié)B試驗(yàn)問題。水壓衰減曲線所謂水壓衰減曲線，就是在加壓試驗(yàn)過程中，停止加壓，此時(shí)，試驗(yàn)水在已有壓力作用下，將會繼續(xù)向試件上部滲透，隨著時(shí)間的推移，水壓逐漸衰減，這種衰減是有規(guī)律的，如以時(shí)間為橫坐標(biāo)，水壓為縱坐標(biāo)，繪制兩者的關(guān)系圖，可得一條比較光滑的曲線，稱作水壓衰減曲線。根據(jù)試驗(yàn)過程中的供電情況，水壓衰減曲線有以下幾種類型：進(jìn)行抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)過程中，停電時(shí)間較長，未能恢復(fù)正常試驗(yàn)的，為分級加壓一衰減型(圖1a)。進(jìn)行抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)過程中，停電時(shí)

3、間較短，供電后又恢復(fù)正常試驗(yàn)的，為分級加壓一衰減一分級加壓型(圖1b)。無電時(shí)，人工加壓一衰減型(圖1c)。無電時(shí)，人工數(shù)次加壓一衰減型(圖1d)。抗?jié)B混凝土試驗(yàn)間斷的處理圖1幾種水壓衰減曲線示意圖水壓衰減曲線測繪及計(jì)算停電時(shí)，立即記錄下停電時(shí)間及當(dāng)時(shí)水壓(P),并切斷電源，防止來電時(shí)人不在場，無法記錄繼續(xù)加壓情況。0停電2h內(nèi)，因水壓衰減較快，每隔10min左右觀測一次水壓衰減情況，做好記錄；2h后，水壓衰減變緩，可半小時(shí)或更長一些時(shí)間觀測一次，直至恢復(fù)正常試驗(yàn)。繪制水壓衰減曲線。根據(jù)測試結(jié)果，繪制水壓衰減曲線圖。計(jì)算停電觀測期間水壓(P)與加壓時(shí)間(T)的乘積之和。工Tp二tp+TP+TP

4、1122nn式中：T，T，T分別為第1，2，n次觀測的時(shí)間間隔；P，P，P為與之對應(yīng)的觀測時(shí)間段內(nèi)的平均水壓。這里的平均水壓是個(gè)變量，但由于各個(gè)觀測段的時(shí)間比較短，每個(gè)觀測段內(nèi)的水壓變化可認(rèn)為近似一條直線，所以，該段的平均水壓近似等于其上、下兩個(gè)測點(diǎn)水壓的平均值。P=(P+P)2101P=(P+P)2212P=(Pn-1+P)2當(dāng)n個(gè)觀測段的時(shí)間間隔相同時(shí)：Sni=1TP=T(P/2+P+P+P+P/2)為換算方便，式中的水壓單位以取兆帕、時(shí)間單位以取小時(shí)為宜。滲透系數(shù)的計(jì)算多數(shù)時(shí)間供電正常，偶爾出現(xiàn)短時(shí)間停電的，可在來電后繼續(xù)進(jìn)行逐級加壓試驗(yàn)(如圖1-b)。但應(yīng)扣除停電期間已經(jīng)施加的水壓、時(shí)

5、間乘積之和。試驗(yàn)結(jié)束后，立即將試件卸下，沿軸線方向從中間劈開，測得其平均滲水高度D，而后計(jì)算滲透系數(shù)K。K=(mD2)/2STH(cm/s)式中：m混凝土空隙率；D平均滲透高度(cm)；T滲水時(shí)間(S)；H壓力水頭，壓強(qiáng)為m1MPa時(shí)的壓力水頭H104(cm)根據(jù)算得的滲透系數(shù)將其換算成抗?jié)B標(biāo)號。滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算根據(jù)理論計(jì)算，滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算關(guān)系見表。表1混凝土抗?jié)B標(biāo)號與滲透系數(shù)的關(guān)系數(shù)抗?jié)B標(biāo)號滲透系數(shù)K(cm/s)抗?jié)B標(biāo)號滲透系數(shù)K(cm/s)S10.391X10-7S100.177X10-8S20.196X10-7S120.129X10-8S40.783X10-8S160.

6、767X10-9S60.419X10-8S300.236X10-9S80.261X10-8實(shí)際工作中，會發(fā)現(xiàn)按表1換算出來的抗?jié)B標(biāo)號偏高。原因是，表中的K值是按平均滲水高度為15cm計(jì)算的，實(shí)際上，混凝土的滲水線是條不規(guī)則的曲線，按抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)要求，試件端部滲水，即行停止試驗(yàn)，而此時(shí)最大滲水高度為15cm。通過大量試驗(yàn)獲得，平均滲水高度與最大滲水高度關(guān)系：D=(Dmax-1.22)1.02當(dāng)Dmax為15cm時(shí)，D13.5cm。按實(shí)測平均滲水高度計(jì)算所得的滲透系數(shù)，相對應(yīng)的抗?jié)B標(biāo)號約比表1低一個(gè)等級。施工中常遇到有W6、S6、P6三種混凝土抗?jié)B等級的標(biāo)法，其實(shí)都一樣的，只是叫法不同,以前水利規(guī)

7、范叫S,建筑也是,，現(xiàn)在新的規(guī)范水利叫W,建筑叫P,試驗(yàn)方法基本上一樣.目前建筑行業(yè)中的抗?jié)B標(biāo)號還是按P,但水工方面多用W,（亂）抗?jié)B等級也就是抗?jié)B標(biāo)號，都是水壓力的整數(shù)換算但抗?jié)B標(biāo)號與滲透系數(shù)，屬于混凝土性能的兩種參數(shù)，是兩種不同試驗(yàn)方法的結(jié)果，不能直接換算。通常使用抗?jié)B等級來評價(jià)抗?jié)B性能，滲透系數(shù)作為參考，詳見水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001試驗(yàn)計(jì)算及換算詳見規(guī)范內(nèi)容及上面兩篇文獻(xiàn)參考規(guī)范渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范SL18-91水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SL/T191-96水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001補(bǔ)充：混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級（P）或滲透系數(shù)來表示。我國標(biāo)準(zhǔn)采用抗?jié)B等

8、級?？?jié)B等級是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力來確定。GB50164混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)混凝土試件在抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力，混凝土的抗?jié)B等級劃分為P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級。相應(yīng)表示混凝土抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)一組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)不同的最大水壓力。試配要求的抗?jié)B水壓值應(yīng)比設(shè)計(jì)提高0.2MPa。試配時(shí)應(yīng)采用水灰比最大的配合比作抗?jié)B試驗(yàn):抗?jié)B等級最大水灰比C20C30C30以上P60.600.55P8P120.550.50P120.500.45其抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下式要求：Pt三P/10+0.2|式中P設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級S是建筑老規(guī)范

9、表示抗?jié)B等級的，P是新規(guī)范表示方法，W是水利工程表示抗?jié)B等級的?；炷恋目?jié)B性用抗?jié)B等級（P）或滲透系數(shù)來表示。我國標(biāo)準(zhǔn)采用抗?jié)B等級。抗?jié)B等級是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力來確定。GB50164混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)混凝土試件在抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力，混凝土的抗?jié)B等級劃分為P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級。相應(yīng)表示混凝土抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)一組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)不同的最大水壓力。試配要求的抗?jié)B水壓值應(yīng)比設(shè)計(jì)提高0.2MPa。試配時(shí)應(yīng)采用水灰比最大的配合比作抗?jié)B試驗(yàn)：抗?jié)B等級最大水灰比C20C30C30以上P60.600.55P8P12

10、0.550.50P120.500.45其抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下式要求：PtP/100.2式中P-設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級抗?jié)B等級與抗?jié)B標(biāo)號2007-12-2416:10文章摘要:摘要：通過對水灰比分別為0.25、0.30、0.50的混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B等級研究，并根據(jù)低滲透性混凝土的特點(diǎn)，測量了壓力水滲透的深度，利用公式初步估計(jì)了混凝土的滲透系數(shù)。采用硅灰與高效減水劑雙摻的方法，可以制備抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；硅灰；減水劑；抗?jié)B性中圖分類號：TU528.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1001-702X(2006)10-0059-020前摘要：通過對水灰比分別為0.2

11、5、0.30、0.50的混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B等級研究，并根據(jù)低滲透性混凝土的特點(diǎn)，測量了壓力水滲透的深度，利用公式初步估計(jì)了混凝土的滲透系數(shù)。采用硅灰與高效減水劑雙摻的方法，可以制備抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。關(guān)鍵詞：高強(qiáng)混凝土；硅灰；減水劑；抗?jié)B性中圖分類號：TU528.32文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1001-702X(2006)10-0059-020前言在過去的幾十年中，高強(qiáng)混凝土(HSC)的研究與應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展，80130MPa的HSC成功地應(yīng)用在許多建設(shè)工程中，包括高層或超高層建筑、橋梁路面、橋面和海洋結(jié)構(gòu)等。但大型水工工程的建設(shè)，諸如混凝土水壩、水渠、涵管及位于地

12、下水位線以下的地下結(jié)構(gòu)如隧道等要求混凝土必須有高的抗?jié)B性，一旦混凝土的抗?jié)B性能不足或受到破壞，就會降低這些結(jié)構(gòu)的使用效能，造成污染、滲漏等事故。從20世紀(jì)80年代起，由于混凝土的耐久性問題日益為人們所關(guān)注，各國學(xué)者重新對混凝土抗?jié)B性能產(chǎn)生了興趣?；炷恋哪途眯裕c水和其它有害液體、氣體向其內(nèi)部滲透的數(shù)量、范圍等有關(guān)，因此，抗?jié)B性能高的混凝土，其耐久性就好。近年來，高性能混凝土的概念大有取代高強(qiáng)混凝土概念的趨勢，因?yàn)槿藗冋J(rèn)識到強(qiáng)度這一單一的指標(biāo)并不足以揭示結(jié)構(gòu)材料的工作狀態(tài)。高強(qiáng)混凝土也要保證耐久性，因此，要研究高性能混凝土，就不能不關(guān)注混凝土的抗?jié)B性能1。為提高基材的膠結(jié)強(qiáng)度和混凝土的密實(shí)性，

13、僅靠高強(qiáng)度等級水泥和提高水泥用量是不夠的，而且水泥用量過大對混凝土的耐久性并不完全有利。因此，必須用極細(xì)的優(yōu)質(zhì)活性顆粒摻入混凝土，使它們在水泥漿的細(xì)微孔隙中水化減少和填充混凝土中的毛細(xì)孔，達(dá)到密實(shí)和增強(qiáng)的作用。而這些微集料水化需要大量的水，若用水量過少則對和易性不利，這時(shí)加入減水劑在減少用水量的同時(shí)，能保證微集料水化。在雙摻技術(shù)下，混凝土拌和物的和易性得到改善，減少了離析和泌水現(xiàn)象，水泥漿和集料界面密實(shí)程度提高，混凝土強(qiáng)度提高，耐久性得到改善2。本試驗(yàn)擬充分利用高效減水劑和高活性摻和料硅粉的超疊加效應(yīng)，采用雙摻技術(shù)，配制出強(qiáng)度高、抗?jié)B性好的混凝土。1試驗(yàn)原材料和試驗(yàn)方法1.1原材料水泥：四川都

14、江堰拉法基水泥廠生產(chǎn)的42.5級普通硅酸鹽水泥；硅灰：EBS-S硅灰，活性SiO2含量大于95%,市售；減水劑：市售聚羧酸系高效減水劑；集料：細(xì)集料為四川金堂中砂，粗集料為河卵石，粒徑520mm。1.2試驗(yàn)方法為了研究不同配比、不同強(qiáng)度等級混凝土的抗?jié)B性能，并且為便于和普通混凝土進(jìn)行對比，我們成型了1#、2#、3#3組混凝土，其水膠比分別為0.25、0.30、0.50,1#、2#組混凝土摻加了占膠體材料質(zhì)量10%的硅灰和適量的高效減水劑，3#組混凝土作為對比組。3組混凝土的配比見表1。聶：混書士加合*比兀日晁僅徑nn口抗專述君筑盤U41?殂甘曲逼,広前1和我4,寵產(chǎn)吊lid即越14處匚KU土腫

15、-度少詠0挨1$40叫J甘弘:%.片巧巒屮TGlI鼻春用，11比！24055510260J4O45.03組混凝土均由強(qiáng)制攪拌機(jī)拌制，1#和3#混凝土在振動(dòng)臺上成型，2#混凝土由于流動(dòng)性極好，用搗棒插搗后直接成型。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至齡期28d后測試其抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性，試驗(yàn)結(jié)果見表1。抗壓強(qiáng)度試件尺寸為70.7mmX70.7mmX70.7mm。表1所示為3個(gè)試件的平均值?？?jié)B試驗(yàn)按GBJ8285普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行。2抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果和分析混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。采用I個(gè)尺寸為180(175)mmX150mm的圓臺形試件從0.1MPa開始施加水壓，每隔8h水壓增

16、加0.1MPa，直至6個(gè)試件中有3個(gè)被壓力水穿透時(shí)，停止試驗(yàn)，記錄此時(shí)的水壓力值；通過抗?jié)B等級公式S=10H-1,將停止試驗(yàn)時(shí)的水壓力值換算成整數(shù)，這個(gè)整數(shù)即混凝土的抗?jié)B標(biāo)號1。但對于水膠比為0.25和0.30的高強(qiáng)混凝土在壓力分別加到2MPa和3MPa時(shí)還沒有一個(gè)出現(xiàn)表面滲水。我們將這2組混凝土的試塊全部從中劈裂后發(fā)現(xiàn)水滲入的高度非常小，滲水的最高部位往往是有大粒徑粗集料的地方。以水膠比為0.25的混凝土為例。有大粒徑粗集料的地方滲水最高的為2.0cm，沒有大粒徑粗集料的部位滲水最高的也僅有1.5cm，也就是說硬化水泥漿體的抗?jié)B能力是非常高的。而此時(shí)的抗?jié)B等級公式對該混凝土顯然失去了意義，因

17、此，我們采用適用于低抗?jié)B性混凝土的滲透深度法1來初步估計(jì)混凝土的滲透系數(shù)。滲透系數(shù)的計(jì)算由式（1）表示：式中：K滲透深度法測量的滲透系數(shù)；d平均滲透高度；v混凝土孔隙率；t恒定壓力時(shí)間；H水頭高度。式（1）中的d值我們分別取試驗(yàn)中測試的最大滲透高度、最小滲透高度和平均滲透高度3組值來計(jì)算；t值僅僅取了最大水頭作用的時(shí)間8h；孔隙率估計(jì)為20%。滲透系數(shù)估算結(jié)果如表2所示，實(shí)際的混凝土滲透系數(shù)應(yīng)該比表2中給出的數(shù)據(jù)要小得多。863P.COI2由埜式匚初步佔(zhàn)葬前滲誘系詛nansI*由fi眾洞肉彳山樹廬畑曲平丄40水灰比為0.5的3#普通混凝土試件有3個(gè)表面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，開始滲水時(shí)的壓強(qiáng)分別為1.1

18、MPa、1.4MPa、1.5MPa,由S=10H-1，取H=1.5，則S=14，該混凝土的抗?jié)B等級為14。采用硅灰與高效減水劑雙摻的方法，可以制備抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土，這是因?yàn)椋汗杌业幕钚院芨?，?dāng)與高效減水劑配合摻入混凝土?xí)r，硅灰與Ca（OH）2反應(yīng)生成水化硅酸鈣凝膠體，填充水泥顆粒間的空隙，改善界面結(jié)構(gòu)和粘聚力，可以顯著提高混凝土強(qiáng)度。減水劑分子吸附在水泥顆粒表面，其親水基團(tuán)攜帶大量水分子，在水泥顆粒周圍形成一定厚度的吸附水層，增大了水泥顆粒間的可滑性，減水劑還可使溶液的表面張力降低，在機(jī)械攪拌作用下使?jié){體內(nèi)引入部分氣泡，這些都使拌和物的和易性提高。因此，水泥石中的大孔隙和連通孔隙減少

19、，超細(xì)微孔隙增加，阻斷了滲透通道，抗?jié)B性也顯著提高2。但是，必須說明，并不是混凝土強(qiáng)度越高，混凝土的抗?jié)B性就越好。在本次試驗(yàn)中，1#混凝土由于流動(dòng)性較2#混凝土差，且拌和物比較黏稠，在澆筑成型時(shí)，試件內(nèi)部的氣泡很難排出，導(dǎo)致硬化后的混凝土內(nèi)部存在較多的缺陷，雖然其強(qiáng)度較高，但是其抗?jié)B性卻較2#混凝土差。3結(jié)論采用雙摻硅灰和高效減水劑的方法，可以配制出強(qiáng)度較高、抗?jié)B透性能極為優(yōu)異的混凝土。由于其滲透系數(shù)極低，采用常規(guī)的抗?jié)B標(biāo)號法基本上無法成功完成試驗(yàn)。建議采用滲透深度法來研究此類混凝土的抗?jié)B性能。參考文獻(xiàn):易成，謝和平.混凝土抗?jié)B性能研究的現(xiàn)狀與發(fā)展.混凝土，2003，（2）：7-11，34.李

20、亞杰建筑材料（第四版）.武漢：中國水利水電出版社,2001，3.抗?jié)B等級、抗?jié)B標(biāo)號及滲透系數(shù)的關(guān)系2007-12-2417:30施工中常遇到有W6、S6、P6三種混凝土抗?jié)B等級的標(biāo)法，其實(shí)都一樣的，只是叫法不同,以前水利規(guī)范叫S,建筑也是,，現(xiàn)在新的規(guī)范水利叫W,建筑叫P,試驗(yàn)方法基本上一樣.目前建筑行業(yè)中的抗?jié)B標(biāo)號還是按P,但水工方面多用W,（亂）抗?jié)B等級也就是抗?jié)B標(biāo)號，都是水壓力的整數(shù)換算但抗?jié)B標(biāo)號與滲透系數(shù)，屬于混凝土性能的兩種參數(shù)，是兩種不同試驗(yàn)方法的結(jié)果，不能直接換算。通常使用抗?jié)B等級來評價(jià)抗?jié)B性能，滲透系數(shù)作為參考，詳見水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001試驗(yàn)計(jì)算及換算詳見

21、規(guī)范內(nèi)容及上面兩篇文獻(xiàn)參考規(guī)范渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范SL18-91水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范SL/T191-96水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T5150-2001補(bǔ)充：混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級(P)或滲透系數(shù)來表示。我國標(biāo)準(zhǔn)采用抗?jié)B等級?？?jié)B等級是以28d齡期的標(biāo)準(zhǔn)試件，按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力來確定。GB50164混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)混凝土試件在抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)所能承受的最大水壓力，混凝土的抗?jié)B等級劃分為P4、P6、P8、P10、P12等五個(gè)等級。相應(yīng)表示混凝土抗?jié)B試驗(yàn)時(shí)一組6個(gè)試件中4個(gè)試件未出現(xiàn)滲水時(shí)不同的最大水壓力。試配要求的抗?jié)B水壓值應(yīng)比設(shè)計(jì)提高0.2MPa。試配時(shí)應(yīng)采用水灰比最

22、大的配合比作抗?jié)B試驗(yàn):抗?jié)B等級最大水灰比C20C30C30以上P60.600.55P8P120.550.50P120.500.45其抗?jié)B試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合下式要求：Pt三P/10+0.2|式中P設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算2007-12-2415:53劉文波嵇艷玲沙元?？?jié)B性是混凝土的一項(xiàng)重要指標(biāo)，我們在抗?jié)B混凝土施工前需要對混凝土進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)?？?jié)B試驗(yàn)就是對試件定時(shí)逐級加壓，即從0.1MPa開始，每隔8h增加0.IMPa,直至6個(gè)試件中有3個(gè)端面滲水為止。這樣，進(jìn)行一次試驗(yàn)，需要連續(xù)進(jìn)行數(shù)十小時(shí)至上百小時(shí)。這么長時(shí)間的試驗(yàn)，如果發(fā)生停電現(xiàn)象，會給試驗(yàn)帶來影響，使試驗(yàn)無法繼續(xù)進(jìn)行，影

23、響對抗?jié)B性能的評估。研究表明，混凝土的滲水高度Dm與其所受壓力水頭H及施壓時(shí)間T的乘積(TH)的平方根成正比。式中：K混凝土滲透系數(shù)；m混凝土空隙率，通常取m=0.03。國內(nèi)科研單位還據(jù)此給出了混凝土抗?jié)B標(biāo)號與滲透系數(shù)的換算關(guān)系。根據(jù)以上成果，我們在長期試驗(yàn)實(shí)踐中，摸索出在停電狀況下，通過測試水壓衰減曲線，繼續(xù)進(jìn)行抗?jié)B試驗(yàn)的新方法，有效地解決了停電或無電情況下的抗?jié)B試驗(yàn)問題。水壓衰減曲線所謂水壓衰減曲線，就是在加壓試驗(yàn)過程中，停止加壓，此時(shí)，試驗(yàn)水在已有壓力作用下，將會繼續(xù)向試件上部滲透，隨著時(shí)間的推移，水壓逐漸衰減，這種衰減是有規(guī)律的，如以時(shí)間為橫坐標(biāo)，水壓為縱坐標(biāo)，繪制兩者的關(guān)系圖，可得一

24、條比較光滑的曲線，稱作水壓衰減曲線。根據(jù)試驗(yàn)過程中的供電情況，水壓衰減曲線有以下幾種類型：進(jìn)行抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)過程中，停電時(shí)間較長，未能恢復(fù)正常試驗(yàn)的，為分級加壓衰減型(圖1a)。進(jìn)行抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)過程中，停電時(shí)間較短，供電后又恢復(fù)正常試驗(yàn)的，為分級加壓衰減分級加壓型(圖1b)。無電時(shí)，人工加壓衰減型(圖1c)。無電時(shí)，人工數(shù)次加壓衰減型(圖1d)?？?jié)B混凝土試驗(yàn)間斷的處理圖1幾種水壓衰減曲線示意圖水壓衰減曲線測繪及計(jì)算停電時(shí)，立即記錄下停電時(shí)間及當(dāng)時(shí)水壓(P),并切斷電源，防止來電時(shí)人不在場，無法記錄繼續(xù)加壓情況。0停電2h內(nèi)，因水壓衰減較快，每隔10min左右觀測一次水壓衰減情況，做好記錄；2h

25、后，水壓衰減變緩，可半小時(shí)或更長一些時(shí)間觀測一次，直至恢復(fù)正常試驗(yàn)。繪制水壓衰減曲線。根據(jù)測試結(jié)果，繪制水壓衰減曲線圖。計(jì)算停電觀測期間水壓(P)與加壓時(shí)間(T)的乘積之和。工Tp二tp+TP+TP式中：T，T，T分別為第1，2，n次觀測的時(shí)間間隔；P，P，P為與之對應(yīng)的觀測時(shí)間段內(nèi)的平均水壓。這里的平均水壓是個(gè)變量，但由于各個(gè)觀測段的時(shí)間比較短，每個(gè)觀測段內(nèi)的水壓變化可認(rèn)為近似一條直線，所以，該段的平均水壓近似等于其上、下兩個(gè)測點(diǎn)水壓的平均值。P=(P+P)2101P=(P+P)2212P=(Pn-1+P)2當(dāng)n個(gè)觀測段的時(shí)間間隔相同時(shí)：工ni=lTP二T(P/2+P+P+P+P/2)為換算

26、方便，式中的水壓單位以取兆帕、時(shí)間單位以取小時(shí)為宜。滲透系數(shù)的計(jì)算多數(shù)時(shí)間供電正常，偶爾出現(xiàn)短時(shí)間停電的，可在來電后繼續(xù)進(jìn)行逐級加壓試驗(yàn)(如圖1-b)。但應(yīng)扣除停電期間已經(jīng)施加的水壓、時(shí)間乘積之和。試驗(yàn)結(jié)束后，立即將試件卸下，沿軸線方向從中間劈開，測得其平均滲水高度D，而后計(jì)算滲透系數(shù)K。K=(mD2)/2STH(cm/s)式中：m混凝土空隙率；D平均滲透高度(cm)；T滲水時(shí)間(S)；H壓力水頭，壓強(qiáng)為m1MPa時(shí)的壓力水頭H104(cm)根據(jù)算得的滲透系數(shù)將其換算成抗?jié)B標(biāo)號。滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算根據(jù)理論計(jì)算，滲透系數(shù)與抗?jié)B標(biāo)號的換算關(guān)系見表。表1混凝土抗?jié)B標(biāo)號與滲透系數(shù)的關(guān)系數(shù)抗?jié)B標(biāo)號

27、滲透系數(shù)K(cm/s)抗?jié)B標(biāo)號滲透系數(shù)K(cm/s)S10.391X10-7S100.177X10-8S20.196X10-7S120.129X10-8S40.783X10-8S160.767X10-9S60.419X10-8S300.236X10-9S80.261X10-8實(shí)際工作中，會發(fā)現(xiàn)按表1換算出來的抗?jié)B標(biāo)號偏高。原因是，表中的K值是按平均滲水高度為15cm計(jì)算的，實(shí)際上，混凝土的滲水線是條不規(guī)則的曲線，按抗?jié)B標(biāo)號試驗(yàn)要求，試件端部滲水，即行停止試驗(yàn)，而此時(shí)最大滲水高度為15cm。通過大量試驗(yàn)獲得，平均滲水高度與最大滲水高度關(guān)系：D=(Dmax-1.22)1.02當(dāng)Dmax為15cm時(shí)

28、，D13.5cm。按實(shí)測平均滲水高度計(jì)算所得的滲透系數(shù)，相對應(yīng)的抗?jié)B標(biāo)號約比表1低一個(gè)等級。土木工程材料教案第一章緒言本章提要本章主要介紹了土木工程材料的分類等基本概念，即材料的基本物理、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)和有關(guān)參數(shù)。r內(nèi)容：多、舌L、雜、需要“記憶”【上至綢緞，下至蔥蒜；看就懂，一學(xué)就會，一放就忘】1、本門課程特點(diǎn)丿特點(diǎn)：理解一記!含義方法：知其然，更知其所以然一是什么？為什么？怎么樣？2、建議：（1）筆記在書上；（2）理解的含義在課堂上，即老師講的內(nèi)容一聽；（3）培養(yǎng)獨(dú)立思考，獨(dú)立分析，獨(dú)立解決問題的能力；（4）標(biāo)準(zhǔn)化考試以性能及應(yīng)用為主；（5）中心內(nèi)容一性能及應(yīng)用。3、要求：通過課后作業(yè)及提

29、問形式邙限時(shí)答完）鞏固所學(xué)內(nèi)容；回答問題時(shí)：聲音、語言、正確；試驗(yàn)：單獨(dú)記分，試驗(yàn)課，預(yù)習(xí)報(bào)告；-抽查一不及格沒有資格考試I試驗(yàn)報(bào)告一、建材的發(fā)展古：1、古代勞動(dòng)人民成功的使用建材實(shí)例（長城、木塔、文物）;2、至今仍是“迷”：銅車馬、金字塔、三角洲。今：1、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后：研究、制造、應(yīng)用各自獨(dú)立一閉門造車;2、材料性能落后：環(huán)境污染（空氣、人體）；能源浪費(fèi)；L一次性。未：1、生態(tài)、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展；2、輕質(zhì)、高強(qiáng)、多功能；3、按指定性設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、材料；4、各行業(yè)間的滲透：化工產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品一建材；河、湖、海清理一建材；垃圾灰一建材。二、地位1、物質(zhì)基礎(chǔ)：萬丈高樓平地起，全靠材料擺積起。2、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)

30、：50%以上第一節(jié)概述本課程討論的對象是建筑材料。一般所說的建筑材料，除用于建筑物本身的各種材料之外，還包括衛(wèi)生潔具、采暖及空調(diào)設(shè)備等器材，以及施工過程中的暫設(shè)工程，如圍墻、腳手架、板樁、模板等所用的材料，艮廣義的建筑材料。本課程討論的是狹義的建筑材料，即構(gòu)成建筑物本身的材料，從地基基礎(chǔ)，承重構(gòu)件（梁、板、柱等），直到地面、墻體、屋面等所用材料。一、土木工程材料的分類1、按材料在建筑物中的部位分類：承重構(gòu)件（梁、板、柱等）、屋面、墻體、地面等材料。2、按材料的化學(xué)成分分類：黑色金屬廠金屬材料無機(jī)材料L帀也金屬一一気鋅、銅等艮其合金韭金雇材料一一石、玻璃、水忍混筒土等鋼筋混凝土等L金屬一非金屬復(fù)

31、合朋土木工程材料有機(jī)材料一一木材咫其制品、瀝書及其制品、璽料、涂料、膠粘劑等無機(jī)非金屬一有機(jī)復(fù)合材料一一玻璃I有機(jī)一無機(jī)復(fù)合材料扌纖維增強(qiáng)塑料等L金屬有機(jī)復(fù)合材料一一質(zhì)金屬夾心板等3、按材料的功能進(jìn)行分類：結(jié)構(gòu)材料一一主要用作承重的材料，如梁、板、柱所用材料。功能材料一一主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、裝飾、保溫等的材料。二、土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）：國家及有關(guān)部委根據(jù)材料本身固有的特性，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)物的要求，對各種材料提出相應(yīng)的技術(shù)要求，以滿足建筑物的設(shè)計(jì)和施工的需要，這些由國家和有關(guān)部委頒發(fā)的技術(shù)要求統(tǒng)稱為標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)是指對重復(fù)事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，它以科學(xué)、技術(shù)和

32、實(shí)踐的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。以便于建筑現(xiàn)代化生產(chǎn)的科學(xué)管理。它是企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否合格的技術(shù)依據(jù)，也是供需雙方對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收的依據(jù)。通過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，就能按標(biāo)準(zhǔn)合理的選用材料，從而使設(shè)計(jì)、施工也相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)可加快施工進(jìn)度，降低造價(jià)。ASTM標(biāo)準(zhǔn)DIN標(biāo)準(zhǔn)BS標(biāo)準(zhǔn)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)包括：產(chǎn)品的規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)收規(guī)則、標(biāo)志、運(yùn)輸和儲存等方面的內(nèi)容。美國常用標(biāo)準(zhǔn)德國常用標(biāo)準(zhǔn)英國常用標(biāo)準(zhǔn)世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)我國常用標(biāo)準(zhǔn)有三大類：標(biāo)準(zhǔn)的一般表示方法，是由標(biāo)準(zhǔn)名稱、部門代號、編號和批準(zhǔn)年份等組成。1、國家標(biāo)準(zhǔn)：包括強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)

33、（代號GB）,推薦性標(biāo)準(zhǔn)（代號GB/T）。表示方法：國家標(biāo)準(zhǔn)代號編號制、修訂年代號（批準(zhǔn)年份）標(biāo)準(zhǔn)名稱GB17592硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥2、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：如建工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號JG）、建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號JC）、冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號YB）、交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號JT）、石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號SH）等。表示方法：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號二級類目順序號制、修訂年代號（批準(zhǔn)年份）標(biāo)準(zhǔn)名稱SH052292道路石油瀝青3、地方標(biāo)準(zhǔn)（代號DB）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號QB）對于強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，任何技術(shù)（或產(chǎn)品）不得低于其規(guī)定的要求；對推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)，表示也可以執(zhí)行其它標(biāo)準(zhǔn)的要求；地方標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所制定的技術(shù)要求應(yīng)高于國家標(biāo)準(zhǔn)。第二

34、節(jié)材料的基本狀態(tài)參數(shù)一、材料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度：材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（工程中也稱為重量）。式中：p材料的密度，g/cm3；mpVm材料在干燥狀態(tài)下的重量，g；V材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積,cm3。絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積，它不包括材料內(nèi)部的孔隙的體積。除個(gè)別材料如：玻璃、鋼、瀝青外大多數(shù)材料是含有孔隙的。因此，測定材料絕對密實(shí)的體積，應(yīng)把材料磨成小于0.20mm的細(xì)粉末，以消除材料內(nèi)部的孔隙，用排水法求得粉末的體積，即是材料絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積。2、表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量（原稱容重）。p0V0材料在自然狀態(tài)下的體積，

35、m3。所謂自然狀態(tài)下的體積，是指包括材料實(shí)體體積和閉口孔隙的體積，而不包括開口孔隙的體積。對外觀形狀規(guī)則的材料，可直接度量外形尺寸后計(jì)算體積；若外觀形狀不規(guī)則，可將其臘封后用排水法求得其體積。式中：p0m0材料的表觀密度，kg/m3；材料的重量，kg；從公式可以看出，表觀密度永遠(yuǎn)小于密度。注意：材料的表觀密度與含水狀況有關(guān)，材料含水時(shí)，重量增加，體積也會發(fā)生不同程度的變化，因此測定材料的表觀密度時(shí)應(yīng)以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)，而對含水狀態(tài)下測定的表觀密度，須注明含水量。3、堆積密度：散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。包括松堆密度和緊堆密度。mV70式中：p散粒材料的堆積密度，kg/m3；m散粒材料的

36、重量，kg；V0散粒材料的自然堆積體積，m3。散粒材料的堆積體積包括顆粒自然狀態(tài)下的體積和開口孔隙的體積，又包括了顆粒之間的空隙體積。常用其所填充滿的容器的標(biāo)定體積來表示。二、材料的孔隙和空隙：1、材料的孔隙：大多數(shù)材料的內(nèi)部都含有孔隙，它們會對材料的性能產(chǎn)生不同程度的影響?？紫秾Σ牧闲阅墚a(chǎn)生影響的因素包括:：（1）、孔隙的多少1（2）、孔隙的特征1）、孔隙率（P）：是指材料內(nèi)部孔隙體積（Vp）占材料總體積（V。）的百分率。是表示材料中孔隙多少的指標(biāo)。p=V_pV0V一VPX100%=X100%=(1-)X100%VP0材料的孔隙率在很大范圍內(nèi)波動(dòng)，如：平板玻璃的孔隙率接近于零，而微孔橡膠的孔

37、隙率卻高達(dá)98%。2）、密實(shí)度（D）：指材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)體體積占材料總體積的百分率。VPD=X100%二耳X100%=1-PV0P3）、材料的孔隙特征：按大?。何⒖住⒓?xì)孔、大孔。按相互是否連通：孤立孔、連通孔。-按與外界是否連通：開口孔（Vm）閉口孔（VB）。11L02-聽離醫(yī)障；：厘鶴罷薩V=V+VPKB廠VP=-KKV0mm1=ixX100%PVw0PV=B-BV0:P=P+PKB式中：m2材料飽水時(shí)質(zhì)量m1材料干燥時(shí)質(zhì)量pw水的密度w2、材料的空隙：散粒材料顆粒間的空隙1）、空隙率：散粒材料顆粒間的空隙體積（VS）占堆積體積（VJ）的百分率。TV=V-VS00X100%V-V=亠_o

38、X100%=Vo2）、填充率：指顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率。DVoX100%Vo=PoX100%=1-P，P第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)度與比強(qiáng)度1、強(qiáng)度：指材料在外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力。（或稱：材料在外力作用下抵抗破壞的能力）由于外力作用的形式不同，破壞時(shí)的應(yīng)力形式也不同。因此強(qiáng)度分為抗壓強(qiáng)度（a）、抗拉強(qiáng)度（b）、抗彎強(qiáng)度（c）、抗剪強(qiáng)度（d）。p心；(b).c.(d)1.3材科聽受外力示意圖壓丿”；（b）-fiJj；心彎曲1剪切1）、材料的抗拉抗壓、抗剪強(qiáng)度用下式計(jì)算：f=夕式中：P一材料破壞時(shí)的最大荷載，N；f抗拉（或抗壓或抗剪）強(qiáng)度，MPa；A一受力面面積，mm2；

39、2）、材料的抗彎強(qiáng)度：、試件在一支點(diǎn)的中間受一集中荷載的作用：“f_3PLf2bh2式中：ff抗彎（折）強(qiáng)度，MPa；P試件破壞時(shí)的最大荷載，N；L二支點(diǎn)之間的距離，mm；b、h試件截面的寬度和高度，mm。（2）、在試件二支點(diǎn)的三分點(diǎn)處作用兩個(gè)相等的集中荷載:f=PLfbh2影響材料強(qiáng)度的因素：1、材料的組成。2、材料的孔隙率增加，強(qiáng)度下降。3、材料的含水率增加，溫度升高，強(qiáng)度也降低。4、試件尺寸大，強(qiáng)度低。5、加荷速度高或表面不平，強(qiáng)度偏低。2、比強(qiáng)度：指單位體積重量的材料強(qiáng)度，它等于材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比。比強(qiáng)度大，則材料輕質(zhì)、高強(qiáng)。二、材料的彈性與塑性1、彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變

40、形，當(dāng)外力去除后，能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。這種可恢復(fù)的變形叫彈性變形（又稱瞬時(shí)變形）。2、塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，材料仍保持變形后的形狀和尺寸，且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)。這種不可恢復(fù)的變形叫塑性變形（又稱永久變形）。1尺松緊帶剛買：1尺拉力“5尺變形0.5尺（彈性變形）一彈性3個(gè)月后：1.1尺拉力.1.5尺:0.1尺（塑性變形）一塑性L0.4尺（彈性變形）一塑性3、彈性模量：表示材料在彈性范圍內(nèi)應(yīng)變與應(yīng)力a之間的線性關(guān)系，此關(guān)系即胡（虎）克定律。a=E式中：e應(yīng)變；。一應(yīng)力，MPa；E彈性模量，MPa。彈性模量是材料剛度的度量，反映了材料抵抗變形的能力，是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)

41、之一。注意單純的彈性材料是沒有的，有的材料在荷載不大的情況下，外力與變形成正比，產(chǎn)生彈性變形，荷載超過一定限度后，接著出現(xiàn)塑性變形，鋼材就是這樣。鋼筋混凝土這種材料，受力后彈性變形與塑性變形同時(shí)產(chǎn)生，去掉荷載后，彈性變形部分可以恢復(fù)，而塑性變形部分則不能恢復(fù)。材料的彈性與塑性除與材料本身的成分有關(guān)以外，還與外界條件有關(guān)。如材料在一定溫度和一定外力條件下屬于彈性，但當(dāng)改變其條件時(shí)，也可能變成塑性性質(zhì)。三、材料的脆性與韌性1、脆性：材料在外力作用下，無明顯塑性變形而突然破壞的性質(zhì)。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。2、韌性：材料在沖擊或震動(dòng)荷載作用下，能吸收較大能量，產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)稱為

42、韌性或沖擊韌性。A它可用材料受荷載作用達(dá)到破壞時(shí)所吸收的能量來表示。a=體kA式中：ak材料的沖擊韌性，J/mm2；AK試件破壞時(shí)所消耗的功，J;A試件受力凈截面積，mm2。四、材料的硬度和耐磨性1、硬度：材料抵抗較硬物質(zhì)刻劃或壓入的能力。測定方法：刻劃法（即莫式硬度計(jì)法）：此方法常用與測定天然礦物的硬度后，再通過他們對材料的劃痕來確定所測材料的硬度。壓入法：以一定的壓力將一定規(guī)格的鋼球或金剛石制成的尖端壓入式樣表面，根據(jù)壓痕的面積或深度來測定其硬度。常用的壓入法有布氏法、洛氏法、維氏法三種。相應(yīng)的硬度即布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度。2、耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力。用磨損率來表示。式中：M

43、耐磨率，g/cm2；，g；m?量，g；A試樣受磨面積，cm2。第四節(jié)材料與水有關(guān)的性質(zhì)、材料的親水性與增水性濕潤邊角：在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水滴表面做切線，此切線與材料和水接觸面的夾角稱為濕潤邊角警暮材針幣調(diào)料親水性材料：當(dāng)9900時(shí)，材料不能被水潤濕而表現(xiàn)出憎水性，這種材料稱為憎水性材料。如：瀝青、石蠟等。由此可見，濕潤邊角越小，材料親水性越強(qiáng)，越易被水潤濕。二、材料的含水狀態(tài)親水性材料的含水狀態(tài)可分為四種基本狀態(tài)，如圖15所示。5干燥狀態(tài)吐）氣干怯態(tài):沁和面干弋態(tài)干燥狀態(tài)：材料的孔隙中不含水或含水極微；氣干狀態(tài)：材料的孔隙中所含水與大氣濕度相平衡;飽和面干狀態(tài)：材料表面干燥，而孔

44、隙中充滿水達(dá)到飽和；濕潤狀態(tài)：材料不僅孔隙中含水飽和，而且表面上為水潤濕附有一層水膜。除上述四種基本含水狀態(tài)外，材料還可以處于兩種基本狀態(tài)之間的過渡狀態(tài)中。三、材料的吸濕性和吸水性1、吸濕性：材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質(zhì)。還濕性：材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)。mm材料的吸濕性用含水率來表示：W=一4X100%hmg式中：wh材料含水率，%；ms材料吸濕狀態(tài)下的重量，g；mg一材料干燥狀態(tài)下的重量，g。材料的含水率大小，除與材料本身的成分、組織構(gòu)造等因素有關(guān)以外，還與周圍環(huán)境溫度、濕度有關(guān)。氣溫越低，相對濕度越大，材料的含水率也就越大。材料的開口微孔越多，吸濕性越強(qiáng)。木材的吸濕性

45、隨著空氣濕度變化尤其明顯。平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對應(yīng)的濕度相平衡式的含水率。2、吸水性：材料在水中吸收水分的性質(zhì)。材料的吸水性用吸水率來表示：它包括1）、重量（質(zhì)量）吸水率：材料吸水飽和時(shí)，吸收的水分重量占材料干燥時(shí)重量的百分率。mmW=JX100%mmg式中：Wm材料的重量吸水率，%；mb材料吸水飽和時(shí)的重量，g；mg材料在干燥狀態(tài)下的重量，g。2）、體積吸水率：材料吸水飽和時(shí)，所吸水分體積占材料干燥狀態(tài)時(shí)體積的百分率。mm1W二gxx100%VVP0W式中：Pw=lg/cnt為水在常溫下的密度。重量吸水率和體積吸水率之間存在以下關(guān)系：W=WXpVm0式中：P材料干燥狀態(tài)時(shí)的

46、表觀密度，g/cm3。一般來說，孔隙率越大，吸水率越大。但在材料的孔隙中，并不是所有的孔隙都能被水充滿，因?yàn)榉忾]的孔隙，水分不易滲入；而粗大的孔隙，水分又不易保留，故材料的體積吸水率，常小于孔隙率。這類材料常用質(zhì)量吸水率來表示它的吸水性。對于某些輕質(zhì)材料，如加氣混凝土、軟木等，由于具有很多開口而微小的孔隙。所以它的質(zhì)量吸水率往往超過100%。即濕質(zhì)量為干質(zhì)量的幾倍，在這種情況之下，最好用體積吸水率表示其吸水性。四、材料的耐水性耐水性：指材料長期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。用軟化系數(shù)表示：K二fRfg式中：Kr材料的軟化系數(shù)；厶一材料在飽和吸水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa;/材料在干燥

47、狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。材料的軟化范圍在01之間。工程中常將K0.85的材料，稱為耐水性材料。一般材料吸水后，強(qiáng)度均會有所下降，強(qiáng)度降低越多，軟化系數(shù)越小，說明該材料的耐水性越差。五、材料的抗?jié)B性：抗?jié)B性：指材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)。用滲透系數(shù)和抗?jié)B標(biāo)號表示：1、滲透系數(shù)：根據(jù)達(dá)西定律，在一定時(shí)間t內(nèi)，透過材料試件的水量W,與試件的斷面積A及水頭差H成正比，與試件的厚度d成反比。AtH式中：K一滲透系數(shù)，cm/h；Q滲水總量，cm3；A滲水面積，cm2；d一試件厚度，cm；t滲水時(shí)間，h；H一靜水壓力水頭，cm。2、抗?jié)B標(biāo)號（S）：是以規(guī)定的試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下所能承受的最大水壓力（Mpa）

48、來確定。表示為S、S等。角標(biāo)為最大不滲水壓力值的1/10Mpa。48材料的抗?jié)B性與孔隙率及孔隙特征有關(guān)，開口的連通大孔越多，抗?jié)B性越差，閉口孔隙率大的材料，抗?jié)B性仍可良好。滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號越高，表明材料的抗?jié)B性越好。地下建筑、壓力管道等設(shè)計(jì)時(shí)都必須考慮材料的抗?jié)B性。六、材料的抗凍性：抗凍性：指材料在含水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不明顯降低的性質(zhì)。用抗凍標(biāo)號（D）表示：是以規(guī)定的吸水飽和試件，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)試驗(yàn)后，強(qiáng)度降低不超過25%，質(zhì)量損失不超過5%，也無明顯的損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標(biāo)號。表示為D、D、D、D、D10152550

49、100等。角標(biāo)為凍融循環(huán)次數(shù)。對于水工建筑、或經(jīng)常處于水位變化的結(jié)構(gòu)，由于交替的受到水的飽和凍融作用，尤其是冬季氣溫達(dá)一150C的地區(qū)，一定要對使用材料進(jìn)行抗凍性試驗(yàn)。第五節(jié)材料的熱性質(zhì)材料的熱性質(zhì)主要包括：熱容性、導(dǎo)熱性和熱變形性。1、熱容性：材料加熱時(shí)吸熱，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容性1）、同種材料的熱容性用熱容量表示：熱容量是指材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的能力。Q=mc（t-t）12式中：Q熱容量，KJ；m一材料的質(zhì)量，kg；ti-t2材料受熱和冷卻時(shí)的溫差，K；c材料的比熱，KJ/（kg.K）。2）、不同材料的熱容性用比熱表示：比熱是指單位質(zhì)量的材料升高單位溫度時(shí)所需要的熱量。

50、c二Q-m（t一t）122、導(dǎo)熱性：指材料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫一側(cè)向低溫一側(cè)傳遞的能力。用導(dǎo)熱系數(shù)來表示：導(dǎo)熱系數(shù)為單位厚度的材料當(dāng)兩側(cè)溫度差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。QdAZ(t-1)21式中：入一導(dǎo)熱系數(shù)（w/mK）；Q傳導(dǎo)熱量（J）；d一材料厚度（m）；A傳熱面積（m2）；Z一傳熱時(shí)間（s）；t2-t1材料傳熱時(shí)兩面的溫度差（K）。當(dāng)材料的密度一定時(shí)，孔隙率越大，則表觀密度越小，其導(dǎo)熱系數(shù)也就越小。反之，材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨著表觀密度的增大而增大。材料的導(dǎo)熱系數(shù)還與濕度、溫度有關(guān)。因?yàn)樗膶?dǎo)熱系數(shù)入=0.58W/mK,比靜態(tài)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)入=0.023W/mK大20倍，所以

51、受潮的材料導(dǎo)熱系數(shù)增大。如材料中的水分凍結(jié)，導(dǎo)熱系數(shù)將更大，冰的導(dǎo)熱系數(shù)入=2.33W/mK.約時(shí)水的4倍.因此材料受潮和受凍將嚴(yán)重影響其保溫效果。所以工程中對保溫材料應(yīng)特別注意防潮。3、熱變形性：指材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化的性質(zhì)。除個(gè)別的如水結(jié)冰之外，一般材料均符合熱脹冷縮這一規(guī)律。用線膨脹系數(shù)來表示：-ALL（t一t）21式中：a線膨脹系數(shù)，1/k；AL材料的線變形量，mm；L材料原來的長度，mm；t2-t1材料在升降溫前后的溫度差，K土木工程總體上要求材料的熱變形不要太大，在有隔熱保溫要求的工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量選用熱容量（或比熱）大、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。第六節(jié)材料的耐久性一、耐久性：指材料

52、在外界各種因素的作用下，能長期的正常工作，不破壞、不失去原來性能的性質(zhì)。影響耐久性的因素：材料在使用過程中，除受到各種外力的作用以外，還會經(jīng)常受到物理、化學(xué)和生物（包括人的機(jī)械作用）的作用而破壞。具體反映：1、金屬材料會被氧化腐蝕；2、無機(jī)非金屬材料（石、玻璃、水泥、混凝土）因碳化、融蝕、凍融、熱應(yīng)力干濕交替等作用而破壞。3、有機(jī)材料如木材、竹材及其它的植物纖維組成的材料，常因蟲、菌蛀蝕、融蝕而破壞；4、瀝青因受陽光、空氣和熱的作用而逐漸變得硬脆老化而破壞等。二、提高耐久性的措施1、降低濕度、排除侵蝕性物質(zhì)。2、提高材料本身的密實(shí)度、改善材料的空隙構(gòu)造。3、適當(dāng)改變成分、進(jìn)行憎水處理及防腐處理

53、等。4、增加保護(hù)層、保護(hù)材料，如抹灰、刷涂料、作飾面等。只有這樣，才能更好的節(jié)約材料、減少維修費(fèi)用，延長建筑物的使用壽命。第一章課后復(fù)習(xí)思考題1、什么叫標(biāo)準(zhǔn)？我國目前常用的標(biāo)準(zhǔn)有哪幾大類？標(biāo)準(zhǔn)的一般表示方法怎樣？2、已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%，此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40cm3,質(zhì)量為85.50g,吸水飽和后的質(zhì)量為89.77g,烘干后的質(zhì)量為82.30g。試求該料的密度、開口孔隙率、閉口孔隙率、表觀密度及含水率。3、已知混凝土攪拌機(jī)一次攪拌需加入216kg干砂，450kg干石子。如果砂子和石子的含水率分別為3%和0.5%,求每次攪拌時(shí)需用多少濕石子和砂？4、材料的強(qiáng)度、塑性、彈性

54、、脆性、韌性、硬度、耐磨性的定義是什么？5、材料受凍破壞的原因？抗凍性大小如何表示？解釋抗?jié)B等級S，抗凍標(biāo)號D1015膨潤土一、礦產(chǎn)名稱膨潤土（Bentonite），又稱斑脫巖、膨土巖等，是以蒙脫石為主要成分的粘土巖一蒙脫石粘土巖。二、礦床類型及其分布1礦床的成因類型膨潤土礦的成因分為火山巖型礦床、火山巖一沉積型礦床、沉積礦床、侵入巖型礦床?；鹕綆r型礦床實(shí)例有遼寧黑山、吉林九臺、浙江仇山、河南信陽、山東涌泉莊等；火山巖沉積巖型礦床實(shí)例有浙江平山、安徽新潭、內(nèi)蒙高廟子等；沉積礦床實(shí)例如廣西寧明、甘肅紅泉、四川三臺等；侵入巖型礦床如江蘇平橋、湖南金沙洲等。礦床的工業(yè)類型膨潤土的目的礦物是蒙脫石(M

55、ontmorillonite)亦稱微晶高嶺石或膠嶺石，是含少量堿及堿土金屬的含水鋁硅酸鹽礦物，其化學(xué)通式為：Nax(H2O)4(AI2-xMgX)Si4O10(OH)2ENa+EK+ECa2+EMg2+根據(jù)蒙脫石層間可交換陽離子種類、含量將膨潤土劃分為鈉基膨潤土(堿性土)、鈣基膨潤土(堿土性土)和天然漂白土(酸性土)三種。其中鈣基膨潤土包括鈣鈉基、鈣鎂基等膨潤土。鈣基膨潤土和鈉基膨潤土這二種工業(yè)類型是根據(jù)礦石的堿性系數(shù)劃分的。堿性系數(shù)()大于或等于1的為鈉基膨潤土礦，小于1的為鈣基膨潤土礦，天然漂白土則是以交換陽離子為H+、Al3+確定的。礦產(chǎn)的分布情況世界膨潤土資源豐富，分布甚廣。世界膨潤土

56、總儲量約為25億噸，其中美國、原蘇聯(lián)和中國的儲量占世界儲量的3/4,其次是意大利、希臘、澳大利亞和德國。鈣基膨潤土約占7080%，鈉基膨潤土儲量不足5億噸。因此，世界膨潤土資源雖然十分豐富，但用量最大的優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土卻十分短缺。我國膨潤土90%為鈣基膨潤土。膨潤土礦產(chǎn)遍布全國23個(gè)省，大型礦床20多個(gè)。大多數(shù)礦床集中在東北三省及東部沿海各省，以及新疆、四川、甘肅、河南、廣西等省。主要礦區(qū)有：遼寧黑山礦、浙江臨安礦、浙江仇山礦、四川三臺、甘肅酒泉、吉林雙陽、福建連城、吉林九臺、山東濰縣涌泉、河南信陽、河北張家口和宣化、新疆托克遜礦等。三、礦床的主要工業(yè)指標(biāo)膨潤土礦石質(zhì)量的一般工業(yè)要求以礦石中蒙脫

57、石含量來衡量:邊界品位：n40%；工業(yè)平均品位：50%o蒙脫石含量一般是用吸藍(lán)量換算，即：M=B/K100式中M-膨潤土礦石中蒙脫石相對含量，%；B-吸藍(lán)量，毫克當(dāng)量/100克樣；K-換算系數(shù)，150。可采厚度：12m；夾石剔除厚度：1m。礦石儲量5000萬噸的為大型礦床，中型礦床為5005000萬噸，500萬噸的為小型礦床。膨潤土礦石的測試分基本性能測試和工藝性能測試。基本性能測試項(xiàng)目包括：吸藍(lán)量、陽離子交換總量及分量、膠質(zhì)價(jià)、膨脹容、PH值等。工藝性能測試項(xiàng)目是按其用途確定的，常見的測試項(xiàng)目有：機(jī)械制造濕壓強(qiáng)度、干壓強(qiáng)度、熱濕拉強(qiáng)度、透氣性；冶金球團(tuán)抗壓強(qiáng)度、落下次數(shù)、爆裂溫度、2小時(shí)和2

58、4小時(shí)吸水率；鉆井泥漿造漿率、失水率、粘度計(jì)讀數(shù)、視粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、濕篩分析等；石油化工脫色力、比表面積、游離酸、活性度、水分、粒度等。具體指標(biāo)見六、產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。四、礦石性質(zhì)1.礦石的礦物組成根據(jù)礦石的礦物組合及其結(jié)構(gòu)構(gòu)造，將膨潤土礦石劃分成為粘土狀、粉砂狀、砂狀、角礫狀等類型，見表1。表1膨潤土礦石的礦物組成礦石類型粘土狀膨潤土粉砂狀膨潤土砂狀膨潤土含“礫”膨潤土角礫狀膨潤土顏色青灰色夾紫紅色青灰色或磚紅色磚紅色青灰或磚紅色雜色，以青灰色為主結(jié)構(gòu)變余晶屑凝灰結(jié)構(gòu)，變余沉凝灰結(jié)構(gòu)變余凝灰結(jié)構(gòu)，變余粉砂狀沉凝灰結(jié)構(gòu)變余凝灰結(jié)構(gòu)粉砂-細(xì)砂結(jié)構(gòu)變余沉火山角礫結(jié)構(gòu)，變余火山角礫結(jié)構(gòu)角礫沉凝灰

59、結(jié)構(gòu)組成主要：蒙脫石，玻屑次要：晶屑：石英長石斜發(fā)沸石1530%陸源碎屑2025%主要：蒙脫石次要：巖屑：硅質(zhì)巖凝灰?guī)r熔結(jié)凝灰?guī)r安山巖霏細(xì)巖晶屑：石英、斜長石、黑云母玻屑陸源碎屑：粉砂、砂、泥主要：蒙脫石、斜發(fā)沸石3050%次要：巖屑：硅質(zhì)巖、凝灰?guī)r、安山巖520%晶屑：1020%陸源碎屑：黃鐵礦、方解石主要：蒙脫石火山巖角礫次要：礫石-硅質(zhì)巖晶屑：石英斜發(fā)沸石10%，石英，火山巖，礫”少量主要：蒙脫石玻屑次要:巖屑：熔結(jié)凝灰?guī)r凝灰?guī)r斜發(fā)沸石少量陸源碎屑10%2.目的礦物的礦物特征膨潤土礦的目的礦物蒙脫石是一種含水的層狀鋁硅酸礦物。晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是二層硅氧四面體晶片與其間的鋁氧八面體晶片相結(jié)合形

60、成晶層，構(gòu)成2：1型結(jié)構(gòu)。晶層具有水分子和可交換性陽離子，見圖1。八面體空隙中的陽離子為AI3+離子，剩下兩個(gè)空位，為二八面體型。蒙脫石晶體化學(xué)特點(diǎn)是類質(zhì)同象種類多，使之化學(xué)成分復(fù)雜，變化大。八面體空隙中的AI3+常被低價(jià)的Mg2+、Fe2+置換；四面體空隙中的Si4+被AI3+置換，由于低價(jià)陽離子替代高價(jià)陽離子，使結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生多余的負(fù)電價(jià)。為了保持電中性，在結(jié)構(gòu)層之間，除水分子外，存在較大半徑的陽離子Na1+、Ca2+、Mg2+等。這些陽離子是可交換的，使蒙脫石族礦物具有離子交換性、吸水性、膨脹性、觸變性、粘結(jié)性、吸附性等一系列很有價(jià)值的特性。（圖1待掃描）圖1蒙脫石的晶體結(jié)構(gòu)五、工藝特性及主