《土木工程材料》 課件 柯龍 第1-6章 緒論、土木工程材料的基本性質(zhì)-混凝土

緒論第一章目錄01土木工程與土木工程材料02土木工程材料的分類03土木工程材料的發(fā)展04土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的速度入文字1.了解土木工程材料的分類2.了解土木工程材料的發(fā)展3.了解土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)案例引入的速度入文字在衛(wèi)星云圖上能夠清晰地看到萬(wàn)里長(zhǎng)城這條東方巨龍，因此被稱為世界第8大奇跡，不光因?yàn)樗拈L(zhǎng)度和高度，最重要的是它被認(rèn)為是人類不可能完成的工程，但在中國(guó)古人的手中完成了。長(zhǎng)城包含了古代歷史上所有的建筑智慧，但更多的是血與火、情與淚的交織，今天的人們只有真正登上長(zhǎng)城，用手觸摸每一塊方方正正的巨石，仿佛立刻就回到了2000年前，感受歷史的溫度。案例引入的速度入文字思考：1、萬(wàn)里長(zhǎng)城作為中國(guó)古代最具代表性的建筑之一并保存至今，它所采用的主要建筑材料有哪些？01土木工程與土木工程材料的速度入文字土木工程既指所應(yīng)用的材料、設(shè)備和所進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、保養(yǎng)、維修等技術(shù)活動(dòng)，也指工程建設(shè)的對(duì)象，即建造在地上或地下、陸上或水中，直接或間接為人類生活、生產(chǎn)、軍事、科研服務(wù)的各種工程設(shè)施，例如房屋、道路、鐵路、管道、隧道、橋梁、運(yùn)河、堤壩、港口、電站、飛機(jī)場(chǎng)、海洋平臺(tái)、給水排水工程以及防護(hù)工程等。土木工程的指代非常寬泛，而土木工程材料的指代同樣非常寬泛，泛指用于土木工程建設(shè)的各類材料及制品。土木工程與土木工程材料的速度入文字土木工程材料品種繁多，性能各異。在土木工程建造過(guò)程中，能夠根據(jù)工程所處環(huán)境和功能要求等條件，正確合理地選用土木工程材料，對(duì)于節(jié)約材料、降低工程造價(jià)（材料費(fèi)占30~70%）、保障工程質(zhì)量等具有非常重要的意義。土木工程與土木工程材料02土木工程材料的分類的速度入文字土木工程材料種類繁多，其分類方法也多種多樣。按照土木工程材料的使用功能和用途，可以分為以下三種：土木工程材料的分類結(jié)構(gòu)材料裝飾材料功能材料詳見(jiàn)表1-1(表1-1請(qǐng)見(jiàn)本書第2頁(yè))的速度入文字按照土木工程材料使用部位不同，可以分為:土木工程材料的分類土木工程材料屋面材料墻體材料詳見(jiàn)表1-1(表1-1請(qǐng)見(jiàn)本書第2頁(yè))的速度入文字按照土木工程材料的化學(xué)成分來(lái)分類，土木工程材料可以分為：土木工程材料的分類有機(jī)材料復(fù)合材料無(wú)機(jī)材料詳見(jiàn)表1-1(表1-1請(qǐng)見(jiàn)本書第2頁(yè))的速度入文字一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)良的土木工程材料必須具備足夠的強(qiáng)度,能夠安全地承受設(shè)計(jì)荷載；自身的重量(表觀密度)以輕為宜，以減少下部結(jié)構(gòu)和地基的負(fù)荷；具有與使用環(huán)境相適應(yīng)的耐久性，以便減少維修費(fèi)用；用于裝飾的材料，應(yīng)能美化房屋并能產(chǎn)生一定的藝術(shù)效果；用于特殊部位的材料，應(yīng)具有相應(yīng)的特殊功能，如：屋面材料要能隔熱、防水，樓板和內(nèi)墻材料要能隔聲等。除此之外，土木工程材料在生產(chǎn)過(guò)程中還應(yīng)盡可能保證低能耗、低物耗及環(huán)境友好。土木工程材料的分類03土木工程材料的發(fā)展的速度入文字作為傳統(tǒng)的土木工程材料，木材、石灰、水泥、瀝青、混凝土、砌筑材料、鋼筋混凝土等構(gòu)筑了工業(yè)和民用建筑的基礎(chǔ)。隨著材料科學(xué)與工程學(xué)的形成發(fā)展，土木工程材料性能和質(zhì)量不斷改善，品種不斷增加。一些具有特殊功能的新型土木工程材料，如絕熱材料、吸聲隔聲材料、各種裝飾材料、耐熱防火材料、防水抗?jié)B材料以及耐磨、耐腐蝕、防爆和防輻射材料等應(yīng)運(yùn)而生。土木工程材料從強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)性和適用性，開(kāi)始向強(qiáng)調(diào)“可再生、綠色化”發(fā)展。土木工程材料的發(fā)展的速度入文字建筑材料的綠色發(fā)展融合了綠色建材、清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和低碳排放等諸多領(lǐng)域的先進(jìn)理念，這也對(duì)土木工程材料的發(fā)展提出了更高的要求。具體表現(xiàn)為以下幾方面：土木工程材料的發(fā)展高性能化智能化工業(yè)化節(jié)能化、綠色化復(fù)合化、多功能化的速度入文字將研制輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性、高抗震性、高保溫性、高吸聲性、優(yōu)異裝飾性及優(yōu)異防水性的材料，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)―功能一體化。這對(duì)提高建筑物的安全性、適用性、藝術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性及使用壽命等有著非常重要的作用。例如，現(xiàn)今鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)材料自重大（每立方米重約2500kg)，限制了建筑物向高層、大跨度方向進(jìn)一步發(fā)展。通過(guò)減輕材料自重，及盡量減輕結(jié)構(gòu)物自重，可提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，世界各國(guó)都在大力發(fā)展高強(qiáng)混凝土、加氣混凝土、輕骨料混凝土、空心磚、石膏板等材料，以適應(yīng)土木工程發(fā)展的需要。土木工程材料的發(fā)展(1)高性能化的速度入文字所謂智能化材料，是指材料本身具有自感知、自調(diào)節(jié)、自清潔、自修復(fù)，實(shí)現(xiàn)構(gòu)筑物自我監(jiān)控的功能，以及可重復(fù)利用性。土木工程材料向智能化方向發(fā)展，是人類社會(huì)向智能化發(fā)展過(guò)程中降低成本的需要。土木工程材料的發(fā)展（2)智能化的速度入文字利用復(fù)合技術(shù)生產(chǎn)多功能材料、特殊性能材料及高性能材料，這對(duì)提高建筑物的使用功能、經(jīng)濟(jì)性及加快施工速度等有著十分重要的作用。土木工程材料的發(fā)展(3)復(fù)合化、多功能化(4)工業(yè)化工業(yè)化生產(chǎn)主要是指應(yīng)用先進(jìn)施工技術(shù)，改造或淘汰陳舊設(shè)備，采用工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)品規(guī)范化、系列化。的速度入文字由于材料在土木工程中消耗量很大，而以往材料生產(chǎn)大多利用天然資源，因此現(xiàn)今可利用的自然資源、能源已非常有限。綠色建材就是從可持續(xù)發(fā)展角度出發(fā)，盡可能少用天然資源，充分利用再生資源，大量使用工業(yè)或城市固體廢棄物，采用低能耗，無(wú)污染的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)能夠降解有害氣體、抑菌與殺菌，對(duì)人體健康和環(huán)境無(wú)害并且可循環(huán)再生利用的新型材料。土木工程材料的發(fā)展(5)節(jié)能化、綠色化04土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是評(píng)價(jià)土木工程材料質(zhì)量的依據(jù)。目前，我國(guó)絕大多數(shù)土木工程材料都制定有產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)通常包括產(chǎn)品分類、規(guī)格、技術(shù)要求、檢驗(yàn)指標(biāo)和方法、產(chǎn)品驗(yàn)收以及儲(chǔ)運(yùn)等方面的內(nèi)容。土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為四大類:土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)添加標(biāo)題行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)地方標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字這些標(biāo)準(zhǔn)分別由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化管理部門批準(zhǔn)并發(fā)布，各類標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)參見(jiàn)表1-2，代號(hào)中帶字母“T”的屬于推薦性標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)屬于全國(guó)通用標(biāo)準(zhǔn)，地方標(biāo)準(zhǔn)適用于發(fā)布該標(biāo)準(zhǔn)的省、直轄市或自治區(qū)，而企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)僅適用于企業(yè)內(nèi)部。(表1-2請(qǐng)見(jiàn)本書第4頁(yè))土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字標(biāo)準(zhǔn)的表示方法由產(chǎn)品(或技術(shù))名稱、部門代號(hào)、編號(hào)和批準(zhǔn)年份組成。例如《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》(JGJ55—2011)，前面為技術(shù)名稱，部門代號(hào)為JCJ，編號(hào)為55，批準(zhǔn)年份為2011。伴隨著“一帶一路”倡議的實(shí)施，我國(guó)承建的國(guó)際工程會(huì)越來(lái)越多，很多工程在設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中會(huì)參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或其他國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)ISO)，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)ANSI)，美國(guó)材料與試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)ASTM)，歐盟標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)EN)，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)(代號(hào)BS)，等等。土木工程材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字像素大樓—澳洲綠色之星建筑像素大樓占地250㎡，建筑面積約1000㎡，旨在為開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和銷售人員提供一座六星級(jí)綠色標(biāo)準(zhǔn)、碳中和的建筑，并為未來(lái)該地段的開(kāi)發(fā)建設(shè)和銷售提供展示區(qū)域和綠色景觀空間?！疤贾泻汀钡恼f(shuō)法最早起源于英國(guó)，意味著在一年中建筑產(chǎn)生的能量能夠自給自足，并且將剩余的能量回饋電網(wǎng)以平衡建造過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放。知識(shí)拓展的速度入文字像素大樓的屋頂是澳大利亞第一個(gè)節(jié)水型花園，超過(guò)75%的建筑屋頂面積由維多利亞草地原生物種所覆蓋。該物種由墨爾本大學(xué)專家基于維多利亞土植被資源挑選而得，代表著墨爾本居住區(qū)的優(yōu)勢(shì)物種。該屋頂草原植被增加了墨爾本地區(qū)生態(tài)多樣性，將吸引當(dāng)?shù)匾欢仁⑿械囊吧鷦?dòng)物（尤其是昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類和蝴蝶）在此繁衍，同時(shí)起到過(guò)濾雨水并對(duì)建筑起到隔熱保溫的作用。知識(shí)拓展1、綠色屋頂?shù)乃俣热胛淖窒袼卮髽蔷哂邢冗M(jìn)的水循環(huán)利用系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是，如果墨爾本維持在10年（1999～2009年）降雨量的平均值水平，像素大樓可實(shí)現(xiàn)水資源的自我供給。從可收集雨水的原生態(tài)綠色屋頂?shù)浇ㄖ饬⒚娴姆N植陽(yáng)臺(tái)，像素大樓絕非僅僅匯集了可持續(xù)設(shè)計(jì)的概念，而是一座共生系統(tǒng)整體覆蓋的實(shí)驗(yàn)室，其中包括最顯而易見(jiàn)的元素——像素表皮。在澳大利亞，像素大樓將首次采用獨(dú)特的蘆葦基系統(tǒng)對(duì)灰水進(jìn)行回收利用，該系統(tǒng)同時(shí)也可作為窗戶遮陽(yáng)。由于主要供給水源為回收雨水，在建筑中僅需利用極少量的飲用水。滴落到像素大樓的每一滴雨水都能得到充分運(yùn)用。知識(shí)拓展2、水循環(huán)利用系統(tǒng)的速度入文字像素大樓獨(dú)具一格、五彩斑斕的“像素”表皮讓人過(guò)目不忘，它們是由種植植被、遮陽(yáng)百葉、雙層玻璃幕墻以及太陽(yáng)能遮陽(yáng)共同組成的綜合系統(tǒng)。505工作室研發(fā)的該系統(tǒng)構(gòu)造復(fù)雜但形象簡(jiǎn)潔，可根據(jù)建筑功能、ESD需求和材料的不同，使立面肌理在人的尺度下呈現(xiàn)不同的視覺(jué)感受，并具有流動(dòng)感和一致性?！跋袼亍笨稍谶^(guò)濾陽(yáng)光的同時(shí)為室內(nèi)提供自然采光，會(huì)重復(fù)利用3次。知識(shí)拓展3、建筑表皮的速度入文字這些彩色的翼片是固定在表皮上的（不能旋轉(zhuǎn)），具有3個(gè)功能：首先賦予建筑獨(dú)特的視覺(jué)效果；其次，作為遮陽(yáng)百葉系統(tǒng)在夏天起遮陽(yáng)作用，減少空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷；第三是照明調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的葉片可以100%地允許自然光進(jìn)入辦公區(qū)域，同時(shí)避免眩光的影響。因此室內(nèi)光線非常溫和，主要窗戶上不需設(shè)置遮陽(yáng)百葉，各區(qū)域均可使用筆記本電腦。知識(shí)拓展3、建筑表皮圖1-2像素大樓1.國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)是()A.DB

B.GB

C.JT

D.JC2.下列哪種材料屬于有機(jī)材料？()A.天然石材

B.石墨

C.木材

D.普通玻璃3.材料按其化學(xué)組成可以分為哪幾種?()A.無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料B.金屬材料、非金屬材料C.植物質(zhì)材料、高分子材料、新青材料、金屬材料D.無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料本章習(xí)題一、選擇題4.某棟普通樓房建筑造價(jià)1000萬(wàn)元，據(jù)此估計(jì)建筑材料費(fèi)用大約為下列哪一項(xiàng)?()A.250萬(wàn)元B.100萬(wàn)元C.450萬(wàn)元D.800萬(wàn)元本章習(xí)題一、選擇題二、填空題1.在我國(guó)，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分為4級(jí)：_____、_____、_____、______。2.石灰、石膏屬于______材料。本章習(xí)題三、簡(jiǎn)答題的速度入文字1.土木工程材料有哪些種類？哪些標(biāo)準(zhǔn)？2.結(jié)合自己專業(yè)，談一談土木工程材料未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。感/謝/觀/看THANKYOUFORWATCHING土木工程材料的基本性質(zhì)第二章目錄01材料的組成與結(jié)構(gòu)02材料的基本性質(zhì)03材料的力學(xué)性質(zhì)04材料的耐久性學(xué)習(xí)目標(biāo)的速度入文字1.了解材料的物理性質(zhì)，力學(xué)性質(zhì)的相關(guān)概念，表示方法及影響因素。2.了解土木工程材料的密度，與水有關(guān)的性質(zhì)，強(qiáng)度，彈性，黏性與塑性。3.了解對(duì)砂石的表觀密度，堆積密度，吸水率和含水率進(jìn)行檢測(cè)。案例引入的速度入文字土木工程涉及范圍極為廣泛，在土木工程建造過(guò)程中，如何選擇適宜的土木工程材料，不僅需要考慮工程性質(zhì)，使用環(huán)境和結(jié)構(gòu)部位，還要考慮耐久性和成本等諸多因素。因此，認(rèn)識(shí)和熟悉土木工程材料，首先應(yīng)了解土木工程材料的基本性質(zhì)，如結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性質(zhì)和耐久性，以及圍護(hù)材料的防水防潮.隔聲吸聲和保溫隔熱等功能。案例引入的速度入文字熟悉土木工程材料的基本性質(zhì)，不僅有利于更好地理解膠凝材料，混凝土，墻體材料，金屬和高分子材料等諸多材料的性能特點(diǎn)，也有利于更好地將土木工程材料教材中的諸多知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，如結(jié)構(gòu)材料必須具備良好的力學(xué)性質(zhì)；墻體材料應(yīng)具備良好的保溫隔熱性能，隔聲吸聲性能；屋面材料應(yīng)具備良好的抗?jié)B防水性能；地面材料應(yīng)具備良好的耐磨損性能等等，從而更容易掌握土木工程材料繁雜的知識(shí)點(diǎn)。01材料的組成與結(jié)構(gòu)的速度入文字材料的組成包括材料的化學(xué)組成、礦物組成和相組成。它不僅影響材料的化學(xué)穩(wěn)定性，而且也是決定材料物理及力學(xué)性質(zhì)的重要因素。2.1.1材料的組成化學(xué)組成礦物組成相組成的速度入文字化學(xué)組成指構(gòu)成材料的基本化合物或化學(xué)元素的種類和數(shù)量。當(dāng)材料與外界自然環(huán)境及各類物質(zhì)相接觸時(shí)，它們之間必然要按照化學(xué)變化規(guī)律發(fā)生作用，如木材的腐蝕.鋼材的銹蝕等材料有關(guān)這方面的性質(zhì)都是由材料的化學(xué)組成決定的。2.1.1材料的組成1.化學(xué)組成2.1.1材料的組成的速度入文字無(wú)機(jī)非金屬材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特定的物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物。礦物組成指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量。材料中的天然石材.無(wú)機(jī)膠凝材料等，其礦物組成是決定材料性質(zhì)的主要因素。例如，硅酸鹽類的水泥主要由硅酸鈣.鋁酸鈣等熟料礦物組成，決定了水泥易水化成堿性凝膠體具有凝結(jié)硬化的性能，同時(shí)當(dāng)水泥所含的熟料礦物不同或含量不同時(shí)又可形成各種不同性質(zhì)的水泥。2.礦物組成的速度入文字材料中具有相同物理.化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。凡由兩相或兩相以上物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。土木工程材料大多數(shù)是多相固體，可看作復(fù)合材料。例如，混凝土可認(rèn)為是骨料顆粒（骨料相）分散在水泥漿基體（基相）中所組成的兩相復(fù)合材料。兩相之間稱為界面，即“界面相”，影響這類材料的主要因素是原材料的品質(zhì)及配合比例。由膠凝材料.粗骨料.細(xì)骨料.水及其他外加劑或摻合料組成的。2.1.1材料的組成3.相組成2.1.1材料的組成的速度入文字復(fù)合材料的性質(zhì)與其構(gòu)成材料的相組成和界面特性有密切關(guān)系。所謂界面是指多相材料中相與相之間的分界面。在實(shí)際材料中，界面是一個(gè)各種性能尤其是強(qiáng)度性能較薄弱的區(qū)域，它的成分和結(jié)構(gòu)與相內(nèi)的部分是不一樣的，可作為“相界面”來(lái)處理。因此，對(duì)于土木工程材料，可通過(guò)改變和控制其相組成和界面特性來(lái)改善和提高材料的。3.相組成的速度入文字材料的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造是決定材料性質(zhì)的重要因素。材料的結(jié)構(gòu)可分為:2.1.2材料的結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)宏觀結(jié)構(gòu)的速度入文字宏觀結(jié)構(gòu)是指用肉眼或放大鏡就可分辨的毫米級(jí)組織。有以下四個(gè)分類：2.1.2材料的結(jié)構(gòu)1.宏觀結(jié)構(gòu)致密結(jié)構(gòu)多孔材料纖維結(jié)構(gòu)層狀結(jié)構(gòu)的速度入文字具有致密結(jié)構(gòu)的材料可以看作為無(wú)孔隙的材料，如鋼材.玻璃.塑料.致密天然石材等，這類材料強(qiáng)度和硬度高.吸水性小.抗凍性和抗?jié)B性好。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)1.宏觀結(jié)構(gòu)(1）致密結(jié)構(gòu)多孔材料是指材料內(nèi)部有分布較均勻的孔隙，孔隙率高。例如，加氣混凝土.泡沫塑料.燒土制品.石膏制品等。這類材料質(zhì)量輕.保溫隔熱.吸聲隔聲性能好。(2）多孔材料2.1.2材料的結(jié)構(gòu)1.宏觀結(jié)構(gòu)的速度入文字材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列具有方向性，其平行纖維方向.垂直纖維方向的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性等性質(zhì)具有明顯的方向性，即各向異性，如木材.石棉.玻璃纖維.鋼纖維混凝土等。（3）纖維結(jié)構(gòu)天然形成或用人工黏結(jié)等方法將材料疊合而成層狀的材料結(jié)構(gòu)，如膠合板.紙面石膏板.蜂窩夾心板.各種節(jié)能復(fù)合墻板等。這類結(jié)構(gòu)能提高材料的強(qiáng)度.硬度.保溫及裝飾等性能，擴(kuò)大材料使用范圍。（4）層狀結(jié)構(gòu)的速度入文字細(xì)觀結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡能觀察到的微米組織，如分析金屬材料的金相組織，觀察木材的木纖維、導(dǎo)管、髓線、樹(shù)脂道等組織，以及觀察混凝土內(nèi)的微裂縫等。材料內(nèi)部各種組織的性質(zhì)各不相同，這些組織的特征.數(shù)量.分布及界面之間的結(jié)合情況等，都對(duì)材料性質(zhì)有重要的影響。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)2.細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）的速度入文字微觀結(jié)構(gòu)是材料的極小尺度結(jié)構(gòu)，定義為材料制備表面的結(jié)構(gòu)，如放大25倍以上的光學(xué)顯微鏡所顯示的。材料（如金屬、聚合物、陶瓷或復(fù)合材料）的微觀結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)烈影響物理性能，如強(qiáng)度.韌性.延展性.硬度.耐腐蝕性.高/低溫行為或耐磨性。這些特性反過(guò)來(lái)決定了這些材料在工業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)的速度入文字材料在微觀結(jié)構(gòu)層次上可分為晶體、玻璃體、膠體。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)晶體膠體玻璃體2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)的速度入文字晶體是質(zhì)點(diǎn)（離子、原子、分子）在空間上按特定的規(guī)則呈周期性排列時(shí)所形成的。晶體具有特定的幾何外形，各向異性，固定的熔點(diǎn)和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。根據(jù)組成晶體的質(zhì)點(diǎn)及化學(xué)鍵的不同可分為：(1）原子晶體:中性原子以共價(jià)鍵結(jié)合而成的晶體。其強(qiáng)度.硬度.熔點(diǎn)均較高，而密度小，如石英等。(2）離子晶體:正負(fù)離子以離子鍵結(jié)合而成的晶體。其強(qiáng)度.硬度.熔點(diǎn)也較高，密度中等，不耐水，如石膏等。1）晶體的速度入文字(3）分子晶體:以分子間的范德華力即分子鍵結(jié)合而成的晶體。其強(qiáng)度.硬度.熔點(diǎn)較低.密度小，如有機(jī)化合物等。(4）金屬晶體:以金屬陽(yáng)離子為晶格，由自由電子與金屬陽(yáng)離子間金屬鍵結(jié)合而成的晶體。其強(qiáng)度.硬度變化大，密度大，如鋼材等。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)1）晶體2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)的速度入文字晶體材料在外力作用下具有彈性變形的特點(diǎn)，但因質(zhì)點(diǎn)的密集程度不同而具有許多滑移面，當(dāng)外力達(dá)到一定限度時(shí)，則易沿著滑移面產(chǎn)生塑性變形。1）晶體的速度入文字晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)密集程度，質(zhì)點(diǎn)間的結(jié)合力和晶粒的大小，對(duì)晶體材料的性質(zhì)有著重要的影響。以碳素鋼材為例，因?yàn)榫w內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)密集程度高，質(zhì)點(diǎn)間又以金屬鍵聯(lián)結(jié)，其結(jié)合力強(qiáng)，所以鋼材具有較高的強(qiáng)度，較大的塑性變形能力。若再經(jīng)熱處理使晶粒更細(xì)小、均勻，則鋼材的強(qiáng)度還可以提高。又因?yàn)槠渚Ц耖g隙中存在有自由運(yùn)動(dòng)的電子，所以使鋼材具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)的速度入文字具有一定的化學(xué)成分的熔融物質(zhì)，經(jīng)急冷，使質(zhì)點(diǎn)來(lái)不及按一定的規(guī)則排列，便凝固成固體，即得玻璃體。玻璃體的特點(diǎn)：無(wú)一定的幾何外形，無(wú)熔點(diǎn)而只有軟化現(xiàn)象，各向同性，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定等，如水淬?；郀t礦渣、火山灰、粉煤灰等均屬玻璃體。在一定的條件下，具有較大的化學(xué)潛能，因此，大量用做硅酸鹽水泥的摻合料，改善其性能。2）玻璃體的速度入文字物質(zhì)以極微小的質(zhì)點(diǎn)（粒徑為1～100μm）分散在連續(xù)相介質(zhì)中形成的分散體系稱為膠體。膠體的總表面積很大，因而表面能很大，有很強(qiáng)的吸附力，所以具有較強(qiáng)的黏結(jié)力。膠體由于脫水作用或質(zhì)點(diǎn)的凝聚而形成凝膠，凝膠具有固體的性質(zhì)，在長(zhǎng)期應(yīng)力下，又具有黏性液體流動(dòng)的性質(zhì)，如水泥水化物中的凝膠體。2.1.2材料的結(jié)構(gòu)3.微觀結(jié)構(gòu)3）膠體2.1.3材料的構(gòu)造的速度入文字材料的構(gòu)造是指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的相互組合搭配情況。構(gòu)造概念與結(jié)構(gòu)概念相比，更強(qiáng)調(diào)了相同材料或不同材料的搭配組合關(guān)系。例如，節(jié)能墻板就是具有不同性質(zhì)的材料經(jīng)特定組合搭配而成的一種復(fù)合材料，使其具有良好的保溫隔熱、吸聲隔聲、防火抗震等性能。的速度入文字按孔隙的大小,可將材料的孔隙分為微小孔隙、細(xì)小孔隙（毛細(xì)孔）、粗大孔隙等。對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬材料,孔徑小于20nm的微小孔隙,水或有害氣體難以侵入,可視為無(wú)害孔。按孔隙形狀可將材料的孔隙分為球形孔隙、片狀孔隙（即裂紋）、管狀孔隙、墨水瓶狀孔隙、帶尖角的孔隙等。片狀孔隙、管狀孔隙、帶尖角的孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響較大。按常壓下水能否進(jìn)入到孔隙中,將常壓水可以進(jìn)入的孔隙稱為開(kāi)口孔隙,而將常壓水不能進(jìn)入的孔隙稱為閉口孔隙。另外,開(kāi)口孔中有些孔不僅與外界相通,而且彼此貫通,稱為連通孔。開(kāi)口孔隙對(duì)材料性質(zhì)的影響較閉口孔隙大,往往使材料的大多數(shù)性質(zhì)降低（吸聲性除外）。2.1.4材料的孔隙1.孔隙的分類的速度入文字孔隙特征是指材料內(nèi)部孔隙的大小、形狀、分布、連通與否等構(gòu)造上的特征,對(duì)材料的物理、力學(xué)性質(zhì)均有顯著影響。一般情況下,材料的孔隙率越大,則材料的表觀密度、堆積密度、強(qiáng)度均越小,耐磨性、抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性、耐水性及其他耐久性越差,而保溫性、吸聲性、吸水性與吸濕性等越強(qiáng)。2.1.4材料的孔隙2.孔隙特征對(duì)材料性質(zhì)的影響02材料的基本性質(zhì)的速度入文字體積是物體所占有的空間尺寸大小，其度量單位通常以cm3或m3表示。依據(jù)不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，材料的體積可以采用不同的參數(shù)來(lái)表示。材料在絕對(duì)致密狀態(tài)下的體積，或材料內(nèi)不包括孔隙時(shí)的體積，并以Ｖ表示。自然狀態(tài)下，除嚴(yán)格控制條件下生產(chǎn)的鋼材、玻璃等少數(shù)材料可視為絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)，絕大多數(shù)材料并非絕對(duì)密實(shí)，其密實(shí)體積也難以直接測(cè)定。測(cè)定有孔隙材料的密度時(shí)，通常將材料磨成一定細(xì)度的粉末，干燥至恒重后用李氏瓶測(cè)定其體積。2.2.1材料的體積1）材料的密實(shí)體積的速度入文字整體材料（包括內(nèi)部孔隙）的外觀體積，并以V0表示。外形規(guī)則且表面平整材料的表觀體積，可直接以尺度量后用體積公式計(jì)算求得；外形不規(guī)則材料（圖2-1（a））的表觀體積，常用排水法（或排油法）來(lái)測(cè)定。2.2.1材料的體積2）材料的表觀體積的速度入文字顆粒材料堆積狀態(tài)下的總體外觀體積，并以V′0表示。顆粒材料的堆積體積中既包含顆粒內(nèi)部的孔隙，也包含顆粒間的間隙體積（圖2-1（b））。堆積體積可以通過(guò)測(cè)量其所占有容器的容積，或通過(guò)測(cè)量其規(guī)則堆積形狀的幾何尺寸計(jì)算求得。2.2.1材料的體積3）材料的堆積體積的速度入文字根據(jù)上述定義可知，材料的密實(shí)體積僅取決于其微觀或細(xì)觀結(jié)構(gòu)，而與宏觀結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)；材料的表觀體積則與其宏觀組成結(jié)構(gòu)有關(guān)；堆積體積不僅與材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與其顆粒間相互填充與接觸的程度有關(guān)。2.2.1材料的體積的速度入文字密度是指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算:2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度1.密度（2-1）

的速度入文字材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，指不包括材料孔隙在內(nèi)的體積。鋼材、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料可根據(jù)外形尺寸求得體積，按上式求得密度。大多數(shù)有孔隙的材料，在測(cè)定材料的密度時(shí)，應(yīng)把材料磨成細(xì)粉，干燥后用李氏瓶測(cè)定其體積。材料磨得越細(xì)，測(cè)得的密度數(shù)值就越精確。磚、石等塊狀材料的密度即用此法測(cè)得。2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度1.密度的速度入文字表觀密度是指材料單位體積（含材料實(shí)體及閉口孔隙體積）的質(zhì)量，也稱視密度。按下式計(jì)算：2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度2.表觀密度（2-2）

的速度入文字多孔材料內(nèi)部的孔隙包括開(kāi)口孔隙和閉口孔隙。在測(cè)量表觀密度時(shí)，可以直接采用排水法或水中稱重法測(cè)出材料不含開(kāi)口孔隙的體積，再按上式計(jì)算表觀密度。2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度2.表觀密度2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度的速度入文字體積密度是指材料在自然狀態(tài)下單位體積（含材料實(shí)體及開(kāi)口孔隙、閉口孔隙）的質(zhì)量，俗稱容重。按下式計(jì)算：3.體積密度

（2-3）

的速度入文字外形規(guī)則的材料，可直接按外形尺寸計(jì)算出體積，按上式求得表觀密度。外形不規(guī)則的材料可加工成規(guī)則外形后求得體積。當(dāng)材料孔隙內(nèi)含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積均有所變化，故測(cè)定體積密度時(shí)，須注明其含水情況。干體積密度指材料在烘干狀態(tài)下的測(cè)定值。2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度3.體積密度的速度入文字堆積密度是指散?；蚍蹱畈牧希ㄈ缟?、石子、水泥等）在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算：2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度4.堆積密度

（2-4）

2.2.2材料的密度、表觀密度與堆積密度的速度入文字測(cè)定散粒材料的堆積密度時(shí)，按一定的方法將散粒材料裝入一定的容器中，則堆積體積為容器的容積。在土木工程中，材料的密度、表觀密度與堆積密度，經(jīng)常用來(lái)計(jì)算材料的用量，構(gòu)件的自重、配料、運(yùn)輸、堆放等。4.堆積密度的速度入文字材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。按下式計(jì)算：2.2.3材料的密實(shí)度與孔隙率1.密實(shí)度（2-5）或（2-6）的速度入文字材料體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例按下式計(jì)算：2.2.3材料的密實(shí)度與孔隙率2.孔隙率（2-7）即D+P=1（或密實(shí)度+孔隙率=1）。2.2.3材料的密實(shí)度與孔隙率的速度入文字孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度，它對(duì)材料的物理、力學(xué)性質(zhì)均有影響。材料內(nèi)部孔隙的構(gòu)造，可分為連通的與封閉的兩種。連通孔隙不僅彼此貫通且與外界相通，而封閉孔隙則不僅彼此不連通且與外界相隔絕?？紫栋闯叽缬址譃闃O微細(xì)孔隙、細(xì)小孔隙、較粗大孔隙?？紫兜拇笮〖捌浞植继卣鲗?duì)材料的性能影響較大。2.孔隙率

散粒材料堆積體積中，顆粒填充的程度。按下式計(jì)算：2.2.4材料的填充率與空隙率1.填充率（2-8）

或的速度入文字散粒材料堆積體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例。用下式計(jì)算:2.2.4材料的填充率與空隙率2.空隙率

（2-10）

2.2.4材料的填充率與空隙率的速度入文字空隙率的大小反映了散粒材料的顆?；ハ嗵畛涞闹旅艹潭取？障堵士勺鳛榭刂苹炷凉橇霞?jí)配與計(jì)算含砂率的依據(jù)。常用材料的密度、表觀密度、堆積密度及孔隙率見(jiàn)表2-1。(表2-1請(qǐng)見(jiàn)本書第13頁(yè))2.空隙率的速度入文字【例1】某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3;表觀密度為2.61g/cm3堆積密度為1680kg/m3，計(jì)算此石子的孔隙率與空隙率。【解】石子的孔隙率P為：2.2.4材料的填充率與空隙率2.空隙率

的速度入文字

2.2.4材料的填充率與空隙率2.空隙率

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)的速度入文字材料在使用過(guò)程中，經(jīng)常與水接觸，如雨水、雪水、地下水、生活用水、大氣中的水汽等。不同的固體材料表面與水之間作用的情況不同，對(duì)材料性質(zhì)的影響也不同，因此要研究材料與水接觸后的有關(guān)性質(zhì)。的速度入文字下面將用以下四種有關(guān)的性質(zhì)來(lái)講解：2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料的吸水性與吸濕性材料的親水性與憎水性材料的抗凍性與抗?jié)B性材料的耐水性的速度入文字材料與水接觸時(shí)能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為親水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為親水性材料，例如磚、混凝土、木材等。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性1）親水性材料與水接觸時(shí)不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)稱為憎水性。具備這種性質(zhì)的材料稱為憎水性材料，例如石蠟、瀝青等。2）憎水性的速度入文字材料的親水性與憎水性可用潤(rùn)濕角θ來(lái)說(shuō)明。當(dāng)材料與水接觸時(shí)，在材料、水、空氣三相的交點(diǎn)處，作沿水滴表面的切線，該切線與固體、液體接觸面的夾角稱為潤(rùn)濕角θ。θ越小，表明材料越易被水潤(rùn)濕。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)潤(rùn)濕角θ≦90°時(shí)，這種材料稱為親水性材料，如圖2-2（a）所示；當(dāng)潤(rùn)濕角θ>90°時(shí)，這種材料稱為憎水性材料，如圖2-2（b）所示。(圖2-2見(jiàn)本書第14頁(yè))2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性2）憎水性的速度入文字這一概念也可應(yīng)用到其他液體對(duì)固體材料的浸潤(rùn)情況，相應(yīng)地稱為親液性材料或憎液性材料。大多數(shù)土木工程材料（如磚、瓦、砂、石、木材、鋼材、玻璃等）都屬于親水性材料，瀝青、石蠟、某些油漆、塑料等屬于憎水性材料。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.材料的親水性與憎水性2）憎水性的速度入文字材料在水中通過(guò)毛細(xì)孔隙吸收并保持水分的性質(zhì)用吸水率表示，即2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性1）吸水性

（2-7）式中：W——材料質(zhì)量吸水率（%）；

m——材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）；

m1-——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量（g）。的速度入文字吸水性也可以用體積吸水率表示，即材料吸入水的體積占材料自然狀態(tài)體積的百分率。材料吸水率的大小主要取決于材料孔隙的大小和特征?？紫堵试酱螅栽綇?qiáng)。但因封閉孔隙水分不易滲入，粗大孔隙水分不易保留，故有些材料盡管孔隙率大，但吸水率卻較小。只有孔隙連通而微小的材料，其吸水率才較大。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性1）吸水性的速度入文字材料在一定溫度和濕度下吸附水分的能力用含水率表示，即2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性2）吸濕性

(2-12）式中：W含——材料含水率（%）；

m含——材料含水時(shí)的質(zhì)量（g）；

m——材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量（g）。的速度入文字材料的吸濕性作用一般是可逆的，也就是說(shuō)材料既可吸收空氣中的水分，又可向空氣中釋放水分。在一定的溫度和濕度條件下，材料與空氣濕度達(dá)到平衡時(shí)的含水率稱為平衡含水率。木材的吸濕性特別明顯，它能大量吸收水汽而增加質(zhì)量、降低強(qiáng)度和改變尺寸。木門窗在潮濕環(huán)境往往不易開(kāi)關(guān)，就是由于吸濕而引起的。保溫材料吸收水分后將降低或喪失其性能，所以應(yīng)特別注意采取有效的防護(hù)措施。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性2）吸濕性

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性

2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)2.材料的吸水性與吸濕性

材料抵抗水破壞作用的性質(zhì)稱為耐水性,用軟化系數(shù)表示,即2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)3.材料的耐水性

（2-13）式中:KP——材料的軟化系數(shù)；

fw

——材料在吸水飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度（MPa）；

f——材料在干燥狀態(tài)下的強(qiáng)度（MPa）。

材料的軟化系數(shù)在0~1的范圍內(nèi)。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料,必須選用軟化系數(shù)不低于0.85的材料；用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料,則軟化系數(shù)不宜小于0.70~0.85。通常軟化系數(shù)大于0.85的材料稱為耐水性材料。處于干燥環(huán)境的材料可以不考慮軟化系數(shù)?；◢徥L(zhǎng)期浸泡在水中,強(qiáng)度下降3%,普通貓土磚和木材所受影響更為顯著。根據(jù)建筑物所處的環(huán)境,軟化系數(shù)成為選擇材料的重要依據(jù)。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)3.材料的耐水性

【例2-3】某石材在氣干、絕干、水飽和情況下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度分別為174MPa、178MPa、165MPa,求該石材的軟化系數(shù),并判斷該石材可否用于水下工程。【解】該石材的軟化系數(shù)為2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)3.材料的耐水性

該石材的由于軟化系數(shù)為0.93,大于0.85,故該石材可用于水下工程

材料在吸水飽和狀態(tài)下,能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不被破壞,同時(shí)也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)稱為抗凍性,用抗凍等級(jí)表示。冰凍的破壞作用是由材料孔隙內(nèi)的水分結(jié)冰而引起的。水分結(jié)冰時(shí)體積約增大9%,從而對(duì)孔隙產(chǎn)生壓力而使孔壁開(kāi)裂?？箖龅燃?jí)表示材料經(jīng)過(guò)的凍融循環(huán)次數(shù),其質(zhì)量損失、強(qiáng)度下降均不超過(guò)規(guī)定值。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)4.材料的抗凍性與抗?jié)B性1）抗凍性的速度入文字材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性,用滲透系數(shù)表示,即2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)（2-14）4.材料的抗凍性與抗?jié)B性2）抗?jié)B性

式中:K——滲透系數(shù)（cm/h）；

Q——透水量（cm3）；

d——試件厚度（cm）；

A——透水面積（cm2）；

t——滲水時(shí)間（h）；

H-——靜水壓力水頭（cm）。

滲透系數(shù)越小，則表示材料的抗?jié)B性越好。對(duì)于防潮、防水材料（如瀝青、油氈、瀝青混凝土、瓦等），常用滲透系數(shù)表示其抗?jié)B性。對(duì)于砂漿、混凝土等材料，常用抗?jié)B等級(jí)表示其抗?jié)B性，即2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)4.材料的抗凍性與抗?jié)B性

（2-15）式中：P——抗?jié)B等級(jí)；

H——試件開(kāi)始滲水時(shí)的水壓力（MPa）。2）抗?jié)B性

抗?jié)B等級(jí)越高，則表示材料的抗?jié)B性能越好。材料抗?jié)B性的好壞與材料的孔隙率和孔隙特征有密切關(guān)系。孔隙率很低而且是封閉孔隙的材料具有較高的抗?jié)B性能。對(duì)于地下建筑及水下構(gòu)筑物，因?yàn)槌Ｊ艿綁毫λ淖饔?，所以?duì)材料的抗?jié)B性有較高的要求。對(duì)于防水材料，則要求具有更高的抗?jié)B性。材料抵抗其他液體滲透的性質(zhì)也屬于抗?jié)B性。例如，對(duì)于儲(chǔ)油罐，則要求材料具有良好的不滲油性。2.2.5材料與水有關(guān)的性質(zhì)4.材料的抗凍性與抗?jié)B性2）抗?jié)B性

土木工程材料在滿足強(qiáng)度和其他性能的基礎(chǔ)上，還要考慮材料的熱工性能，以保證室內(nèi)溫度在一定的溫度范圍內(nèi)，為學(xué)習(xí)、生產(chǎn)和生活創(chuàng)造適宜的條件。材料與熱有關(guān)的性質(zhì)有以下四種：2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)材料的導(dǎo)熱性材料的熱容量材料的耐燃性材料的耐火性的速度入文字材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性，以導(dǎo)熱系數(shù)表示，即2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)（2-16）1.材料的導(dǎo)熱性

式中：λ——導(dǎo)熱系數(shù)（W/（m.K））；

Q——總傳熱量（J）；

a-——材料厚度（m）；

A——熱傳導(dǎo)面積（m2）；

t——熱傳導(dǎo)時(shí)間（h）；

T2

—T1——材料兩面溫度差（K）。

材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大，其傳導(dǎo)的熱量就越多。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的主要因素有材料的物質(zhì)構(gòu)成、微觀結(jié)構(gòu)、孔隙構(gòu)造、溫度、濕度和熱流方向等。（1）物質(zhì)構(gòu)成。金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)最大，無(wú)機(jī)非金屬材料次之，有機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)最小。（2）微觀結(jié)。相同化學(xué)組成的材料，結(jié)晶結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最大，微晶結(jié)構(gòu)次之，玻璃體結(jié)構(gòu)的導(dǎo)熱系數(shù)最小。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1.材料的導(dǎo)熱性

(3）孔隙構(gòu)造。由于固體物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)大得多，一般來(lái)說(shuō)，材料的孔隙率越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小。在孔隙率相近的情況下，孔徑越大，孔隙相通將使材料導(dǎo)熱系數(shù)有所提高，這是由于孔內(nèi)空氣流通與對(duì)流的結(jié)果。對(duì)于纖維狀材料，導(dǎo)熱系數(shù)還與壓實(shí)程度有關(guān)。當(dāng)壓實(shí)到某一表觀密度時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)最小，該表觀密度稱為最佳表觀密度；當(dāng)小于最佳表觀密度時(shí)，材料內(nèi)空隙過(guò)大，由于空氣對(duì)流作用，導(dǎo)熱系數(shù)將有所提高。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1.材料的導(dǎo)熱性

（4）溫度。溫度材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大。因此，絕熱材料在低溫下的使用效果更佳。（5）濕度。由于固體導(dǎo)熱最好，液體次之，氣體最差，因此，材料受潮會(huì)使導(dǎo)熱系數(shù)增大，若水分結(jié)冰，材料導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)進(jìn)一步增大，因?yàn)楸膶?dǎo)熱系數(shù)比水的導(dǎo)熱系數(shù)更大。為了保證保溫效果，絕熱材料要特別注意防潮。（6）熱流。對(duì)于木材等纖維狀材料，熱流方向與纖維排列方向垂直時(shí)材料的導(dǎo)熱系數(shù)要小于平行時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)1.材料的導(dǎo)熱性

材料受熱（或冷卻）時(shí)吸收（或放出）熱量的性質(zhì)稱為材料的熱容量，用比熱容表示，即2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)2.材料的熱容量

式中：C——材料比熱容（J/（g.K））；

Q——材料吸收或放出的熱量（J）

m——材料的質(zhì)量（g）；

T2-T1——材料受熱或冷卻前后溫差（K）。（2-17）

比熱容指質(zhì)量為1g的材料，當(dāng)溫度升高（或降低）1K時(shí)所吸收（或釋放）的熱量。比熱容與材料質(zhì)量之積稱為材料的熱容量值，它表示材料溫度升高或降低1K所吸收或放出的熱量。熱容量值大的材料，其本身能吸入或儲(chǔ)存較多的熱量，對(duì)于保持室內(nèi)溫度有良好的作用，并減少能耗。材料中熱容量最大的是水，其比熱容C=4.19J/（g?K），因此蓄水的平屋頂能使室內(nèi)冬暖夏涼。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)2.材料的熱容量

建筑物失火時(shí)，材料能經(jīng)受高溫與火的作用不被破壞，強(qiáng)度不嚴(yán)重下降的性能，稱為材料的耐燃性。根據(jù)耐燃性可將材料分為三大類：2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)3.耐燃性

難燃燒類不燃燒類燃燒類

（1）不燃燒類：材料遇火遇高溫不易起火，不陰燃，不碳化，如普通石材、混凝土、磚、石棉等。（2）難燃燒類：材料遇火遇高溫不易起火、不陰燃或不碳化，只有在火源存在時(shí)能繼續(xù)燃燒或陰燃，火焰熄滅后，即停止燃燒或陰燃，如瀝青混凝土、經(jīng)防火處理的木材等。（3）燃燒類：材料遇火遇高溫即起火或陰燃，在火源移去后，能繼續(xù)燃燒或陰燃，如木材、瀝青等。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)3.耐燃性

材料在長(zhǎng)期的高溫作用下，保持不熔性并能工作的性能稱為材料的耐火性，如砌筑窯爐、鍋爐、煙道等的材料。按耐火性高低可將材料分為以下三類：2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)4.耐火性耐火材料難熔材料易熔材料

（1）耐火材料：耐火度不低于1580節(jié)的材料，如耐火磚中的硅磚、錢磚、鋁磚、銘磚等。（2）難熔材料：耐火度為1350~580節(jié)的材料，如難熔貓土磚、耐火混凝土等。（3）易熔材料：耐火度低于1350節(jié)的材料，如普通貓土磚等。2.2.6材料與熱有關(guān)的性質(zhì)4.耐火性

當(dāng)聲波傳播到材料的表面時(shí)，一部分聲波被反射，另一部分穿透材料，其余部分則傳遞給材料。對(duì)于含有大量連通孔隙的材料，傳遞給材料的聲能在材料的孔隙中將引起空氣分子與孔壁的摩擦和貓滯阻力，使相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被材料吸收或消耗。2.2.7材料的吸聲性能1.吸聲性

隔聲與吸聲不同，不能簡(jiǎn)單地把吸聲材料作為隔聲材料使用。聲波在建筑結(jié)構(gòu)中的傳播主要通過(guò)空氣和固體來(lái)實(shí)現(xiàn)，因而隔聲可分為隔空氣聲和隔固體聲兩種，兩者隔聲方法是不同的。隔聲量R（又稱傳聲損失）表示材料隔絕空氣聲的能力，是在標(biāo)準(zhǔn)隔聲試驗(yàn)室內(nèi)測(cè)出的，其單位為分貝（dB）。R越大，隔聲效果越好。2.2.7材料的吸聲性能2.隔聲性

聲能穿透材料和被材料消耗的性質(zhì)稱為材料的吸聲性，評(píng)定材料的吸聲性能好壞的主要指標(biāo)稱為吸聲系數(shù)α，即2.2.7材料的吸聲性能1.吸聲性

（2-18）式中：Ea——穿透材料的聲能；

Eτ——材料消耗的聲能；

E0——入射到材料表面的全部聲能；

E——被吸收的聲能。吸聲系數(shù)α值越大，表示材料吸聲效果越好。03材料的力學(xué)性質(zhì)

材料在外力（荷載）作用下抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度。當(dāng)材料承受外力作用時(shí)，內(nèi)部就產(chǎn)生應(yīng)力，外力逐漸增加，應(yīng)力相應(yīng)地加大，直到質(zhì)點(diǎn)間作用力不能夠再承受時(shí)，材料即被破壞，此時(shí)的極限應(yīng)力值就是材料的強(qiáng)度。根據(jù)外力作用方式的不同，材料強(qiáng)度有抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度等，如圖2-3所示。（圖2-3請(qǐng)見(jiàn)本書第20頁(yè)）2.3.1材料的強(qiáng)度

材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度按下式計(jì)算：2.3.1材料的強(qiáng)度1.材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度

（2-19）式中：f——材料的強(qiáng)度（MPa）；

Fmax——破壞時(shí)最大荷載（N）；

A——受力截面面積（mm2）。

一般試驗(yàn)方法是將條形試件放在兩支點(diǎn)上,中間作用一集中荷載,對(duì)于矩形截面試件,其抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：2.3.1材料的強(qiáng)度2.材料抗彎強(qiáng)度（2-20）

式中：fm

——抗彎強(qiáng)度（MPa）；

Fmax——彎曲破壞時(shí)最大荷載（N）；

b,h——試件橫截面的寬及高（mm）；

L——兩支點(diǎn)間的距離（mm）。

另外的試驗(yàn)方法是在等跨度的試件三分點(diǎn)上作用兩個(gè)相等的集中荷載,則抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：2.3.1材料的強(qiáng)度（2-21）2.材料抗彎強(qiáng)度

式中：fm

——抗彎強(qiáng)度（MPa）；

Fmax——彎曲破壞時(shí)最大荷載（N）；

b,h——試件橫截面的寬及高（mm）；

L——兩支點(diǎn)間的距離（mm）。

材料的強(qiáng)度與組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造有關(guān)。不同組成的材料具有不同的抵抗外力的特點(diǎn)。相同組成的材料的強(qiáng)度也會(huì)因結(jié)構(gòu)及構(gòu)造的不同而有較大的差異。例如,石材、磚、混凝土等非勻質(zhì)材料的抗壓強(qiáng)度較高,而抗拉及抗折強(qiáng)度卻很低,因此多用于房屋的墻體和基礎(chǔ)等承壓部位。例如,木材內(nèi)部為纖維結(jié)構(gòu),順紋方向的抗拉強(qiáng)度高于橫紋方向的抗拉強(qiáng)度,可按順紋方向用作梁、屋架等構(gòu)件。例如,鋼材為勻質(zhì)的晶體材料,其抗拉、抗壓強(qiáng)度都很高,適合用作承受各種外力的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件。常用材料的強(qiáng)度值見(jiàn)表2-2。(表2-2請(qǐng)見(jiàn)本書第20頁(yè))2.3.1材料的強(qiáng)度2.材料抗彎強(qiáng)度

材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)取消外力后,變形能完全消失的性質(zhì)稱為彈性。這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形或瞬時(shí)變形。材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)取消外力后,仍保持變形后的形狀,并不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形或永久變形。2.3.2材料的彈性與塑性

實(shí)際上,純的彈性材料是沒(méi)有的。有的材料在受力不大的情況下,表現(xiàn)為彈性變形,但受力超過(guò)一定限度后,則表現(xiàn)為塑性變形。鋼材就屬于這種類型的材料。有的材料在受力后,彈性變形及塑性變形同時(shí)產(chǎn)生,如圖2-4所示。如果取消外力,則彈性變可以恢復(fù),而其塑性變形則不能恢復(fù)。混凝土就屬于這種類型的材料。2.3.2材料的彈性與塑性

外力作用于材料,當(dāng)外力達(dá)到一定限度后,材料突然被破壞,而被破壞時(shí)無(wú)明顯的塑性變形,這種性質(zhì)稱為材料的脆性。脆性材料的變形曲線如圖2-5所示。因?yàn)榇嘈圆牧系目箟簭?qiáng)度比抗拉強(qiáng)度往往要高很多倍,而達(dá)到破壞荷載時(shí)的變形值很小,所以承受沖擊和震動(dòng)荷載的能力很差。例如,混凝土、磚、石材、陶瓷、玻璃、鑄鐵等都屬于脆性材料。2.3.3材料的脆性與韌性2.材料抗彎強(qiáng)度

材料在沖擊、震動(dòng)荷載作用下,能夠吸收較大的能量,同時(shí)也能產(chǎn)生一定的變形而不被破壞的性質(zhì)稱為沖擊韌性或韌性。因?yàn)轫g性材料的變形值較大,而抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度,所以它承受沖擊和震動(dòng)荷載的能力強(qiáng)。例如,材料中的低碳鋼、低合金鋼等屬于韌性材料,可用于有沖擊、震動(dòng)荷載的廠房、鐵路、橋梁等。2.3.3材料的脆性與韌性2.材料抗彎強(qiáng)度

硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力。土木工程中為保持建筑物的使用性能和外觀，常要求材料具有一定的硬度，如部分裝飾材料、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土錨具等。工程中用于表示材料硬度的指標(biāo)有很多，對(duì)金屬、木材等材料常以壓入法檢測(cè)其硬度，其方法分別有洛氏硬度（HR，它是以金剛石圓錐或圓球的壓痕深度計(jì)算求得的硬度值）、布氏硬度（HB，它是以壓痕直徑計(jì)算求得的硬度值）等。2.3.4材料的硬度與耐磨性1.硬度

天然礦物材料的硬度常用摩氏硬度表示，它以兩種礦物相互對(duì)刻的方法確定礦物的相對(duì)硬度，并非材料絕對(duì)硬度的等級(jí)。其硬度的對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)分為十級(jí)，由軟到硬依次分別為滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。磨光天然石材的硬度常用肖氏硬度計(jì)檢測(cè)（用測(cè)得的撞銷回跳的高度來(lái)表示）。2.3.4材料的硬度與耐磨性1.硬度

材料的耐磨性是指材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性常以磨損率G表示，其計(jì)算公式為2.3.4材料的硬度與耐磨性2.耐磨性

（2-22）式中：G——材料的磨損率（g/cm2）；

m1—m2材料磨損前后的質(zhì)量損失（g）；

A——材料試件受磨面積（cm2）。

材料的磨損率G值越低，表明該材料的耐磨性越好。一般硬度較高的材料，耐磨性也較好。土木工程中有些部位經(jīng)常受到磨損的作用，如路面、地面等。選擇這些部位的材料時(shí)，其耐磨性應(yīng)滿足工程的使用壽命要求。材料的硬度和耐磨性均與其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、組成、孔隙率、孔特征、表面缺陷等有關(guān)。2.3.4材料的硬度與耐磨性2.耐磨性04材料的耐久性

材料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，抵抗各種自然因素及有害介質(zhì)的作用，保持其原有性能不變質(zhì)和不被破壞的能力稱為材料的耐久性。作用于材料的自然因素和有害介質(zhì)可概括為以下幾個(gè)方面：2.4材料的耐久性化學(xué)作用生物作用物理作用

（1）物理作用:物理作用指材料經(jīng)干濕、冷熱、凍融變化等，使材料體積發(fā)生收縮與膨脹，或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開(kāi)裂損壞。（2）化學(xué)作用

:化學(xué)作用指材料在大氣和環(huán)境水中的酸堿鹽等溶液的侵蝕下，逐漸發(fā)生質(zhì)變而損壞。（3）生物作用

:生物作用指材料在昆蟲(chóng)或菌類等的侵害下，發(fā)生蟲(chóng)蛀、腐朽而損壞。2.4材料的耐久性

建筑材料中的磚、石、混凝土等礦物材料，大多數(shù)是由于物理作用而被破壞的。金屬材料主要是因化學(xué)作用而被腐蝕的。木材、植物等天然材料，主要是因生物作用而被腐蝕的。2.4材料的耐久性

為了提高材料的耐久性，延長(zhǎng)建筑的使用壽命和減少維修費(fèi)用，可根據(jù)使用情況和材料特點(diǎn)采取相應(yīng)的措施。例如：設(shè)法減輕大氣或周圍介質(zhì)對(duì)材料的破壞作用（降低濕度、排除侵蝕性物質(zhì)等）；提高材料本身對(duì)外界作用的抵抗性（提高材料的密度、采取防腐措施等），也可用其他材料保護(hù)主體材料免受破壞（覆面、抹灰、刷涂料等）。2.4材料的耐久性

現(xiàn)代工程對(duì)材料的耐久性的要求越來(lái)越高，提出耐久性指標(biāo)的工程設(shè)計(jì)也越來(lái)越多。對(duì)材料的質(zhì)量評(píng)定也應(yīng)逐漸由強(qiáng)度指標(biāo)發(fā)展為耐久性指標(biāo)。未來(lái)工程設(shè)計(jì)中將用耐久性設(shè)計(jì)取代目前按強(qiáng)度進(jìn)行的設(shè)計(jì)。研究耐久性具有明確的經(jīng)濟(jì)意義：節(jié)約材料、降低成本；減少維修費(fèi)用；延長(zhǎng)土木工程結(jié)構(gòu)使用壽命。2.4材料的耐久性

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及民眾對(duì)居住環(huán)境要求的不斷提高，我國(guó)開(kāi)發(fā)出各類新型土木工程材料，相關(guān)新型土木工程材料的研發(fā)技術(shù)也越來(lái)越成熟。與傳統(tǒng)的土木工程材料相比，新型土木工程材料具有顯著的優(yōu)勢(shì)，如使用壽命更長(zhǎng)，性能更優(yōu)，能耗更低，更抗水、防火、防輻射、防菌等。常見(jiàn)的新型土木工程材料種類較多，包括高分子類、金屬類、無(wú)機(jī)類等，這些新型材料作為高科技產(chǎn)品很好地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)土木工程材料的缺陷，實(shí)現(xiàn)了功能多樣化，不僅能滿足民眾的日常使用要求，而且能提升結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，更加環(huán)保、綠色、健康。知識(shí)拓展

高分子材料的多樣性結(jié)構(gòu)特征賦予其不同的特性和功能，且高分子材料可以與其他助劑融合，制備出功能各異且性能優(yōu)異的復(fù)合材料，為土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更全面的選擇性。再生混凝土在原材料組成、配合比設(shè)計(jì)方面存在較大的差異，傳統(tǒng)的普通混凝土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范文件不能適用于特殊材料組成的再生混凝土，針對(duì)各類再生混凝土制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范具有重大的意義。知識(shí)拓展

超高性能混凝土（UltrA-HighperformAnceConcrete，UHPC）材料是水泥基材料發(fā)展的主要方向之一，并且向著更加環(huán)保、綠色的方向發(fā)展。UHPC材料勢(shì)必會(huì)對(duì)我國(guó)未來(lái)的土木工程行業(yè)發(fā)展發(fā)揮巨大優(yōu)勢(shì)，對(duì)節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略作出貢獻(xiàn)知識(shí)拓展1.親水性材料的潤(rùn)濕角θ≦（）。A.45°B.75°

C.90°

D.115°2.受水浸泡或處于潮濕環(huán)境中的重要建筑物所選用的材料，其軟化系數(shù)應(yīng)（）。A.>0.5B.>0.75C.>0.85D.>13.對(duì)于同一材料，各種密度參數(shù)的大小排列為（）。A.密度>堆積密度>體積密度B.密度>體積密度>堆積密度C.堆積密度>密度>體積密度D.體積密度>堆積密度>密度本章習(xí)題一、選擇題本章習(xí)題二、填空題1.材料的密度是指材料在___________狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量；材料的表觀密度是指材料在___________狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。2.材料的吸水性大小用___________表示，吸濕性大小用___________表示。3.材料的耐水性是指在長(zhǎng)期___________作用下，___________不顯著降低的性質(zhì)。本章習(xí)題三、計(jì)算題的速度入文字1.普通貓土磚進(jìn)行抗壓實(shí)驗(yàn)，浸水飽和后的破壞荷載為183kN，干燥狀態(tài)的破壞荷載為207kN（受壓面積為115mm×120mm），問(wèn)此磚是否宜用于建筑物中常與水接觸的部位。2.某巖石的密度為2.75g/cm3，孔隙率為1.5%。今將該巖石破碎為碎石，測(cè)得碎石的堆積密度為1560Kg/m3，試求此巖石的體積密度和碎石的空隙率。感/謝/觀/看THANKYOUFORWATCHING氣硬性膠凝材料第三章目錄01石灰02石膏03水玻璃04鎂質(zhì)膠凝材料學(xué)習(xí)目標(biāo)的速度入文字1.掌握石灰、石膏、水玻璃這三種常用氣硬性膠凝材料的性質(zhì)、技術(shù)要求和應(yīng)用。2.了解石灰、石膏、水玻璃的水化、凝結(jié)、硬化的規(guī)律。3.了解石灰、石膏、水玻璃的原料和生產(chǎn)。案例引入的速度入文字千錘萬(wàn)鑿出深山，烈火焚燒若等閑。粉身碎骨渾不怕，要留清白在人間。—于謙《石灰吟》這首詩(shī)是明朝的卓越政治家于謙所寫的，運(yùn)用擬人的手法，贊揚(yáng)了石灰的不怕艱難、不畏犧牲的精神，同時(shí)也是借石灰這種材料表現(xiàn)自己堅(jiān)守清白、為國(guó)盡忠的決心。最早古希臘人把石灰用在建造房屋上，在此之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間石灰只是被用作建筑材料。隨著科技經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的工具和傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝結(jié)合在一起并不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新，使得石灰的應(yīng)用更加廣泛。石灰是在建筑中使用歷史最長(zhǎng)的膠凝材料之一。案例引入的速度入文字在物理、化學(xué)作用下，由塊狀、顆粒狀或纖維狀材料黏結(jié)為整體并具有一定力學(xué)強(qiáng)度的材料，稱為膠凝材料，又稱膠結(jié)材料。膠凝材料按其化學(xué)組成可分為有機(jī)膠凝材料和無(wú)機(jī)膠凝材料兩大類。無(wú)機(jī)膠凝材料是自身經(jīng)過(guò)一系列物理、化學(xué)作用，或與其他物質(zhì)（水或適量的鹽類水溶液）混合后，由漿體變成堅(jiān)硬的固體，并能將散粒材料（如砂、石等）或塊、片狀材料（如磚、石塊等）膠結(jié)成整體的物質(zhì)。有機(jī)膠凝材料是以天然或合成的高分子化合物（如瀝青、樹(shù)脂、橡膠等）為基本組分的膠凝材料。案例引入的速度入文字無(wú)機(jī)膠凝材料按硬化條件的不同可分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料是只能在空氣中凝結(jié)、硬化、保持和發(fā)展強(qiáng)度的膠凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；水硬性膠凝材料是既能在空氣中硬化，又能在水中凝結(jié)、硬化、保持和發(fā)展強(qiáng)度的膠凝材料，如各種水泥。01石灰的速度入文字生產(chǎn)石灰的原料主要是石灰石或白云石質(zhì)石灰石、白堊等天然巖石，其主要成分為碳酸鈣（CaCO3），經(jīng)過(guò)煅燒，碳酸鈣可分解為生石灰（CaO）和CO2氣體。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)

的速度入文字石灰煅燒窯主要有土窯和立窯。土窯使用間歇式煅燒，立窯使用連續(xù)式煅燒。由于機(jī)械化立窯具有操作可靠、能耗低、生產(chǎn)效率高和成品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，因而在目前石灰生產(chǎn)中被較多采用。立窯生產(chǎn)石灰的過(guò)程為：原料和燃料按一定比例從窯頂分層裝入，逐層下降，在窯中經(jīng)預(yù)熱、煅燒、冷卻等階段后，從窯底卸出成品。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)的速度入文字石灰的煅燒需要足夠的溫度和時(shí)間。在煅燒過(guò)程中，石灰石在600℃左右開(kāi)始分解，并隨著溫度的提高，其分解速度也逐漸加快；當(dāng)溫度達(dá)到900℃時(shí)，CO2分壓達(dá)到1X105Pa，此時(shí)的分解達(dá)到較快的速度，因此，常將這個(gè)溫度作為CaCO3的分解溫度。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，可采用更高的煅燒溫度，以進(jìn)一步加快石灰石的分解速度，但不得采用過(guò)高的溫度，通常控制在1000~1200℃之間。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)的速度入文字正常煅燒溫度和煅燒時(shí)間所得的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙率大，表觀密度較小，晶粒細(xì)小，與水反應(yīng)迅速，這種石灰稱為正火石灰。若煅燒溫度低或煅燒時(shí)間短時(shí)，石灰的表層部分可能為正火石灰，而內(nèi)部會(huì)有未分解的石灰石核心，該核心稱為欠火石灰。含有欠火石灰的石灰塊與水反應(yīng)時(shí)僅表面水化，而其石灰石核心不能水化，降低了石灰的利用率，屬于廢品石灰。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)的速度入文字若煅燒溫度過(guò)高或高溫持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)因高溫?zé)Y(jié)收縮而使石灰內(nèi)部孔隙率減小，體積收縮，晶粒變得粗大，這種石灰稱為過(guò)火石灰。過(guò)火石灰的結(jié)構(gòu)較致密，其表面常被黏土雜質(zhì)融熔形成的玻璃種狀物所覆蓋而帶有玻璃狀外殼或產(chǎn)生裂紋，它與水反應(yīng)時(shí)速度很慢，往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能產(chǎn)生明顯的水化效果。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)的速度入文字原料純凈、煅燒良好的塊狀石灰，質(zhì)輕色白，呈疏松多孔結(jié)構(gòu)，密度為3.1~3.4g/cm3，堆積密度為800~1000kg/m3。由于石灰石中常含有一定量的碳酸鎂（MgCO3），在煅燒過(guò)程中碳酸鎂分解得到氧化鎂（MgO），其反應(yīng)式為：3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)

的速度入文字由于MgO的燒成溫度比CaO低，當(dāng)石灰燒成時(shí)，MgO已達(dá)到過(guò)火狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，水化速度很慢。因此，當(dāng)MgO含量過(guò)多時(shí)，對(duì)于石灰的使用將會(huì)產(chǎn)生不利影響。生石灰中氧化鎂的含量不大于5%的稱為鈣質(zhì)生石灰，大于5%的稱為鎂質(zhì)生石灰。鎂質(zhì)石灰熟化較慢，但硬化后強(qiáng)度較高。3.1.1石灰的原料與生產(chǎn)的速度入文字石灰的消解（又稱熟化或消化）是生石灰與水作用生成氫氧化鈣的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,其反應(yīng)式如下：3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化1.石灰的消解

的速度入文字經(jīng)過(guò)消解所得的氫氧化鈣稱為消石灰（又稱熟石灰）。生石灰具有強(qiáng)烈的水化能力,水化時(shí)放出大量的熱,同時(shí)體積增大1~2.5倍。原因可歸結(jié)為如下幾點(diǎn)：（1）生石灰消化過(guò)程吸收24.3%的水分；（2）生石灰的相對(duì)密度由3.35kg/m3降低到熟石灰的2.34kg/m3；（3）生石灰的比表面積為0.2~0.4m2/g,而熟石灰可高達(dá)10~30m2/g。3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化1.石灰的消解的速度入文字建筑工程中使用更多的是消石灰,煅燒良好、有效氧化鈣含量高、雜質(zhì)少的生石灰在消解過(guò)程中不但消解速度快,放熱量大,而且體積膨脹也大。根據(jù)消解時(shí)加水量的不同,消石灰主要有消石灰粉和石灰膏。消石灰粉目前主要是由專業(yè)化工廠生產(chǎn),消解時(shí)首先將生石灰塊破碎成一定粒度,然后放入消化器內(nèi)進(jìn)行消解,最后得到消石灰粉。生石灰在專業(yè)化工廠消解時(shí)消化率可以達(dá)到98%以上,與傳統(tǒng)的采用化灰池人工熟化生石灰相比,工廠化生產(chǎn)消石灰解決了石灰消化過(guò)程中的環(huán)境污染問(wèn)題,生石灰消化率和消石灰質(zhì)量也顯著提高。3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化1.石灰的消解的速度入文字當(dāng)石灰中含有欠火石灰時(shí),由于欠火石灰不能完全消解,導(dǎo)致消石灰的有效氧化鈣和氧化鎂含量低,降低了石灰利用率,同時(shí)消石灰缺乏黏結(jié)力,但不會(huì)帶來(lái)危害。當(dāng)石灰中含有過(guò)火石灰時(shí),由于過(guò)火石灰消解很慢,在石灰漿體硬化以后才發(fā)生水化反應(yīng),會(huì)產(chǎn)生體積膨脹而引起隆起或開(kāi)裂等破壞現(xiàn)象。為了消除過(guò)火石灰的危害,消解后的石灰膏應(yīng)在儲(chǔ)灰池中熟化至少15d（即“陳伏”）,使過(guò)火石灰顆粒充分消解,當(dāng)石灰膏用于罩面抹灰砂漿時(shí)熟化時(shí)間不應(yīng)少于30d,并應(yīng)用孔徑不大于3mm×3mm的網(wǎng)過(guò)濾?！笆旎逼陂g,為防止石灰碳化,可以在其表面保存一定厚度的水,以隔絕空氣。3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化1.石灰的消解的速度入文字石灰漿體在空氣中凝結(jié)硬化包含了兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化2.石灰的凝結(jié)硬化結(jié)晶作用碳化作用的速度入文字石灰漿體在干燥過(guò)程中多余水分蒸發(fā)或被磚石砌體吸收從而使石灰粒子緊密接觸,獲得一定強(qiáng)度。這種強(qiáng)度類似于黏土失水后獲得的強(qiáng)度，強(qiáng)度值不大，而且再遇水后又會(huì)喪失。隨著游離水分的減少，氫氧化鈣逐漸從飽和溶液中結(jié)晶析出，形成晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)、使強(qiáng)度繼續(xù)增加。但由于析出的晶體數(shù)量較少，所以這種結(jié)晶引起的強(qiáng)度增長(zhǎng)并不顯著。3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化1）結(jié)晶作用2.石灰的凝結(jié)硬化的速度入文字氫氧化鈣與空氣中的二氧化碳化合生成碳酸鈣晶體，釋放水分并蒸發(fā)，稱為碳化，其反應(yīng)式如下：3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化2）碳化作用2.石灰的凝結(jié)硬化

的速度入文字生成的碳酸鈣晶體相互交叉連生或與氫氧化鈣共生，構(gòu)成較緊密的結(jié)晶網(wǎng)，使硬化漿體的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。但是，空氣中CO2含量很低，且表面形成碳化層后，CO2不易深入內(nèi)部，還阻礙了內(nèi)部水分蒸發(fā)，故自然狀態(tài)下的碳化干燥過(guò)程很緩慢。3.1.2石灰的消解與凝結(jié)硬化2）碳化作用2.石灰的凝結(jié)硬化的速度入文字石灰具有以下的技術(shù)性質(zhì)：3.1.3石灰技術(shù)性質(zhì)硬化時(shí)體積收縮大保水性與可塑性好耐水性差凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低的速度入文字（1）保水性與可塑性好生石灰消解為石灰漿時(shí)，能自動(dòng)形成極微細(xì)的呈膠體狀態(tài)的氫氧化鈣，表面吸附一層較厚的水膜，由于其顆粒數(shù)量多，總表面積大，可吸附大量水，因此具有良好的保水性與可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰膏，能使其可塑性和保水性顯著提高。3.1.3石灰技術(shù)性質(zhì)的速度入文字（2）凝結(jié)硬化慢、強(qiáng)度低由于空氣中CO2的濃度很低，且與空氣接觸的表層碳化后形成碳酸鈣硬殼阻止了CO2的持續(xù)滲入，也不利于內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，使碳酸鈣和氫氧化鈣晶體生成緩慢且數(shù)量少，因此石灰是一種硬化緩慢的膠凝材料，硬化后強(qiáng)度也很低。另外，為使石灰漿具有一定的可塑性以便于使用，同時(shí)考慮到一部分水分因消解時(shí)放熱而被蒸發(fā)，故實(shí)際消解用水量很大，多余水分在硬化后蒸發(fā)，將留下大量孔隙，導(dǎo)致了硬化石灰密實(shí)度和強(qiáng)度低（如1:3的石灰砂漿，28d抗壓強(qiáng)度只有0.2~0.5MPa）。3.1.3石灰技術(shù)性質(zhì)的速度入文字（3）硬化時(shí)體積收縮大石灰漿體硬化的過(guò)程中，由于水分大量蒸發(fā)，引起體積收縮，使其開(kāi)裂，因此，除調(diào)成石灰乳作薄層涂刷外，不宜單獨(dú)使用。工程上應(yīng)用時(shí)，常在石灰中摻入砂、麻刀、紙筋等，以抵抗收縮引起的開(kāi)裂和提高抗拉強(qiáng)度。3.1.3石灰技術(shù)性質(zhì)的速度入文字（4）耐水性差由于石灰漿體硬化慢，強(qiáng)度低，尚未硬化的石灰漿體處于潮濕環(huán)境中，石灰中的水分不易蒸發(fā)，因此不會(huì)硬化；已硬化的石灰中，大部分是尚未碳化的氫氧化鈣，氫氧化鈣微溶于水（20節(jié)時(shí)，100g水中的溶解度為0.166g），石灰硬化體遇水后容易被水軟化而破壞，甚至產(chǎn)生潰散，因而耐水性差。所以，石灰不宜用于與水接觸或潮濕的環(huán)境，也不宜單獨(dú)用于建筑物基礎(chǔ)。3.1.3石灰技術(shù)性質(zhì)的速度入文字建筑工程中常用的石灰有建筑生石灰和建筑消石灰，由于生產(chǎn)生石灰的原料中常含有碳酸鎂，因此在建筑生石灰中也常含有氧化鎂。3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑生石灰》（JC/T479-2013）規(guī)定，按石灰中MgO的含量，將石灰分為鈣質(zhì)和鎂質(zhì)兩大類。鈣質(zhì)石灰（MgO含量≦5%）包括鈣質(zhì)石灰90、鈣質(zhì)石灰85和鈣質(zhì)石灰75。鎂質(zhì)石灰（MgO含量>5%）包括鎂質(zhì)石灰85和鎂質(zhì)石灰75。3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字根據(jù)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑消石灰》（JC/T481-2013）規(guī)定，建筑消石灰按扣除游離水和結(jié)合水后（CaO十MgO）的含量加以分類，分為鈣質(zhì)消石灰和核質(zhì)循石灰。鈣質(zhì)石灰（MgO含量三5%）包括鈣質(zhì)石灰90、鈣質(zhì)石灰85和鈣質(zhì)石灰75。鎂質(zhì)石灰（MgO含量>5%）包括鎂質(zhì)石灰85和鎂質(zhì)石灰75。3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字鈣質(zhì)石灰的熱化速度較快，而鎂質(zhì)石灰的消化速度較慢，但硬化后強(qiáng)度稍高。通常生石灰質(zhì)量好壞與其氧化鈣和氧化鎂的含量密切相關(guān)。此外，建筑消石灰使用時(shí)還需要注意體積安定性問(wèn)題。建筑消石灰的體積安定性是指將一定稠度的清石灰漿做成中間厚邊緣薄的一定直徑的試餅，然后在100~105節(jié)下烘4h，若無(wú)橫散、裂紋、鼓包等現(xiàn)象，則為體積安定性合格。3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字建筑工程中還可能會(huì)用到石灰乳和石灰膏。石灰乳是將生石灰加大量水消化而成的一種乳狀液體，主要成分為CA（OH）2和H2O，石灰膏是由消石灰粉加水拌合調(diào)制成的具有一定稠度的膏狀物。石灰膏含水約50%，主要成分為CA（OH）2和H2O，表觀密度為1300~1400kg/m3。3.1.4石灰的分類與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的速度入文字各類石灰在建筑上的主要用途見(jiàn)表3-1。3.1.5石灰的工程應(yīng)用類別主要用途生石灰調(diào)制石灰膏；磨細(xì)成生石灰粉生石灰粉配制石灰砌筑砂漿或抹面砂漿；配制無(wú)熟料水泥；拌制石灰土和三合土；生產(chǎn)硅酸鹽制品（如蒸壓加氣混凝土、灰砂磚、粉煤灰磚及砌塊）；制作碳化石灰板；加固含水軟土地基（即石灰樁）消石灰粉拌制石灰土和三合土；調(diào)制石灰膏或石灰乳；生產(chǎn)硅酸鹽制品石灰膏配制石灰砂漿或抹面砂漿；稀釋成石灰乳涂料，用于內(nèi)墻和天棚刷白表3-1各類石灰的主要用途的速度入文字石灰膏或消石灰粉可以單獨(dú)配制石灰砂漿，也可與水泥或石膏一起配制成水泥石灰混合砂漿、石膏石灰混合砂漿，用于墻體的砌筑和抹面。將消石灰粉或石灰膏加入大量水，稀釋成石灰乳涂料，主要用于要求不高的內(nèi)墻及房屋頂棚的刷白。3.1.5石灰的工程應(yīng)用1.配制砂漿和石灰乳涂料的速度入文字灰土（石灰+黏土）和三合土（石灰+黏土+砂石或爐渣等填料）的應(yīng)用，在我國(guó)有很長(zhǎng)的歷史。經(jīng)夯實(shí)后的灰土或三合土廣泛用作建筑物的基礎(chǔ)、路面或地面的墊層，其強(qiáng)度和耐水性比石灰或黏土都高。其原因是黏土顆粒表面的少量活性氧化硅、氧化鋁與石灰反應(yīng)，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等不溶于水的水化產(chǎn)物。另外，石灰改善了黏土的可塑性，在強(qiáng)力夯打下密實(shí)度提高，也是強(qiáng)度和耐水性改善的原因之一。在灰土和三合土中，石灰的用量為灰土總質(zhì)量的6%~12%。3.1.5石灰的工程應(yīng)用2.配制灰土和三合土的速度入文字生石灰可直接用來(lái)加固軟土地基（稱為石灰樁），石灰樁是以生石灰為主要固化劑，與粉煤灰或火山灰、爐渣、礦渣、黏土等摻合料按一定的比例均勻混合后，在樁孔中經(jīng)機(jī)械或人工分層振壓或夯實(shí)所形成的密實(shí)樁體。為提高樁身強(qiáng)度，還可摻加石膏、水泥等材料。其做法是：在樁孔內(nèi)灌入以生石灰為主的固化劑，利用生石灰吸水熟化時(shí)體積膨脹的性能產(chǎn)生膨脹壓力，以及石