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1、材料的共性（基本性质）物理性质（化学性质）力学性质耐久性（功能性）（装饰性） 第一节 材料基本的物理性质一、与体积和质量有关的物理性质（一）密度：材料单位体积的质量.按体积状态不同分为：实际密度、体积密度、堆积密度等. 材料的实际密度 （1） 材料的实际密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量（简称密度）. 2）按下式计算: m/v 式中密度， g/cm3（精度0。 g/3 ） m材料的质量,g 材料的绝对密实体积,cm3 （3）测定 材料必须是绝对干燥状态。含孔材料则必须磨细后采用排开液体的方法来测定其体积。2、空隙率 空隙率是指散粒材料在其堆集体积中， 颗粒之间的空隙体积所占的比例.空隙

2、率P， 按下式计算： 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据.三、与热有关的性（一）导热性：质 。定义:2.评定指标:3。影响因素:。应用:（二）热容量和比热 1。2。评定指标:3。影响因素： 4.应用：（三）材料的温度变形性强度的单位:帕斯卡 Pa（简称：帕）1Pa=1N/m2 。 k100Pa MP（兆帕）=106a 1Pa（吉帕）=10Pa 1MPa10/c2 还需注意强度的精度（按相关标准） 二、材料的环境协调性第三节 材料的声学性能与装饰性一、材料的声学性能: 二、材料的吸声性能：三、材料的隔声性能: 四、材料的装饰性能：

3、第三章 石 材 岩石是在地质作用下产生的、由一种或多种矿物按一定的规律组成的自然集合体。 石材是天然岩石不经机械加工或镜机械加工而的到的材料的统称。 建筑石材分为天然石材和人工石材. 天然石材:指从天然岩石中采得的毛石,或经加工制成的石块、石板及其定型制品等。 优点:抗压强度高、耐久性好、生产成本低等.是古今土木建筑工程的主要建筑材料。一。造岩矿物 天然岩石是矿物的集合体，组成岩石的矿物称为造岩矿物。 石英 是结晶的二氧化硅 长石 是钾、钠、钙等的铝硅酸盐的晶体 角闪石，辉绿石，方解石白云石二岩石的结构与性质 1.岩石大多数属于结晶晶体,少数属于玻璃质结构两者相比结晶质的较玻璃质的强度高，化学

4、稳定性及耐久性好。 2.岩石的孔隙率较大，则岩石的强度，抗冻性,耐水性及耐久性等会显著下降。3.1天然石材的分类岩浆岩（深成岩，喷出岩,火山岩）二。沉积岩（机械沉积岩，化学沉积岩，有机沉积岩）三.变质岩2天然石材的技术性质1.表观密度：同种石材表观密度越大，抗压强度越高，吸水率越小,耐久性,导热性越好。.吸水性：分为低，中，高吸水性岩石。3.耐水性：石材的耐水性用软化系数K表示。高耐水性石材,其软化系数为k0。,中耐水性石材,其软化系数为070。9， 低耐水性石材， 其软化系数为k=。0.7。.抗冻性：试件在规定的冻融循环次数内无（穿过试件两棱角的）贯穿裂纹,质量损失不超过5%，强度降低不大于

5、25的石材方为合格.耐热性:耐热性与岩石的物质组成有关。6。强度:根据边长mm立方体试件的抗压强度,砌筑石材的强度等级分为：M1、MU15、U2、MU30、M40、MU50、M6、M80、MU10共九个等级。 7.硬度:取决于矿物组成的硬度与构造。8.耐磨性:是石材抵抗摩擦,边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。9.抗风化性:0.放射性:3.3常用建筑石材（一）花岗岩常用建筑石材它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石,其主要的矿物组成为长石,石英和少量的云母。它耐磨性好,抗风化性好及耐久性高,耐酸性好。花岗岩主要用于基础，挡土墙,勒脚,踏步地面，外墙饰面雕塑。（二）大理岩它属于副变质岩，由石灰岩或

6、白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要用于室内的装修，如墙面,柱面及磨埙较小的地面,踏步。（三）石灰岩它属于沉积岩，主要由方解石组成石灰岩可用与基础，墙体,挡土墙等砌体.（四）砂岩3.4工程砌筑石材 。工程对砌筑石材的要求 （1）石材尺寸规格常用的砌筑石材有毛石和料石. 毛石-为不规则形,但毛石的中间厚度不小于15m，至少有一个方向的长度不小于30，平毛石应有两个大致平行的面。 料石宽度和厚度均不宜小于,长度不宜大于厚度的4倍,形状应大致呈六面体。（2）石材抗压强度|根据边长70mm立方体试件的抗压强度,砌筑石材的强度等级分为MU10、M1、U20、U0、M4、M5、MU60

7、、MU、00共九个等级.。5装饰石材1。天然大理石 天然大理石是石灰岩或白云岩在地壳内经过高温高压作用形成的变质岩，多为层状结构,有明显的结晶,纹理有斑纹、条纹之分,是一种富有装饰性的天然石材. 成分：化学成分为碳酸盐，矿物成分为方解石或白云石。 颜色:纯大理石为白色，当含有部分其它深色矿物时,产生多种色彩与优美花纹。从色彩上来说,有纯黑、纯白、纯灰、墨绿等数种。纹理:有晚霞、云雾、山水、海浪等山水图案、自然景观.优点：抗压强度较高，但硬度并不太高,易于加工雕刻与抛光。工程装饰中得以广泛应用.缺点:长期受雨水冲刷，特别是受酸性雨水冲刷时,易被侵蚀而失去原貌和光泽,影响装饰效果。因此大理石多用于

8、室内装饰。2。天然花岗石-建筑用天然花岗石是由天然花岗石加工成板材、块材用于建筑装饰工程中。花岗岩是典型的火成岩,是全晶质岩石。主要成分:石英、长石和少量的暗色矿物和云母。结构：按结晶颗粒大小,分为细粒、中粒和斑状等.颜色：呈灰色、黄色、蔷薇色、红花等。优质花岗岩石英含量多（2%）,云母含量少，晶粒细而匀，结构紧密,不含其他杂质,抛光后光泽明亮,不易风化,色调鲜明,花色丰富，庄重大方。优点:比大理石密度大,密度为2002800/3,抗压强度高达1225MPa。孔隙率吸水率极低,材质硬度高,其耐磨、耐久、耐腐蚀性能均优于其他石材。经抛光后,是室内外地面、墙面、踏步、柱石、勒脚等处首选装饰材料。胶

9、凝性材料:在工程中,凡是能将粒状、散状材料胶结为整体的一类材料的总称。按其成分分为有机和无机两种 有机：沥青、树脂等 胶凝性材料（按化学成分不同分为） 无机（按硬化条件不同）：分为气硬性和水硬性两种 第四章 气硬性无机胶凝材料 只能在空气中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为气硬性无机胶凝材料。 不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化、保持或继续发展强度的无机胶凝材料称为水硬性无机胶凝材料. 将胶凝性材料划分为气硬性和水硬性有其重要的意义. 土木工程中常用的气硬性无机胶凝材料主要有：石灰、石膏、菱苦土和水玻璃。4。1 石 灰 一、生产 （一）原料:主要为天然碳酸盐类岩石（石灰石、白云石）

10、其主要成分CaCO3.（二）生产:经高温煅烧, aCO3分解为以CaO为主要成分的生石灰，其化学反应可表示如下：生石灰（堆积密度为8001000 kg/3 ）一般为白色或黄灰色块灰，块灰碾碎磨细即为生石灰粉。根据石灰石受热时温度不同,生产出的产品可能有: 正火石灰 欠火石灰 过火石灰石灰的消化和硬化石灰的熟化和“陈伏 工地上使用石灰时，通常将生石灰加适量的水,使之消解为消（熟）石灰氢氧化钙，这个过程称为石灰的“消化”,又称“熟化”： 生石灰熟化时的特点：放热;体积膨胀生石灰烧制过程中,往往由于石灰石原料的尺寸过大或窑中温度不均匀等原因，生石灰中残留有未烧透的的内核,这种石灰称为“欠火石灰”。

11、第二种情况是由于烧制的温度过高或时间过长,使得石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色,种石灰称为“过火石灰。过火石灰表面常被粘土杂质融化形成的玻璃釉状物包覆,熟化很慢.当石灰已经硬化后,过火石灰才开始熟化,并产生体积膨涨,引起隆起鼓包和开裂。为了消除过火石灰的危害,生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周（七天）以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。“陈伏”期间,石灰浆表面应保有一层水分,与空气隔绝,以免碳化。. 石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（）结晶作用：游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶。（）碳化作用:氢氧化钙与空气中的二

12、氧化碳化合生成碳酸钙结晶,释出水分并被蒸发: 碳化作用实际是二氧化碳与水形成碳酸，然后与氢氧化钙反应生成碳酸钙。所以这个作用不能在没有水分的全干状态下进行。需要注意的是:石灰的碳化和结晶相互制约、相互影响，同时进行。二.建筑石灰的技术指标建筑石灰的技术指标有细度、CaO+MgO含量、C含量和体积安定性等。并按技术指标分为优等品 一等品和合格品三个等级。具体技术要求见表： JC/T79192 建筑生石灰 J/T80192 建筑生石灰粉 JCT481-992 建筑消石灰粉 钙质生石灰 g%； 钙质消石灰粉 MgO4% 镁质生石灰 Mg5 镁质消石灰粉 MgO4三.石灰的技术性质（1）可塑性好 生石

13、灰熟化为石灰浆时,能自动形成颗粒极细（直径约为m）的呈胶体分散状态的氢氧化钙,表面吸附一层厚的水膜。因此用石灰调成的石灰砂浆其突出的优点是具有良好可塑性.在水泥砂浆中掺入石灰浆,可使可塑性显著提高。（2）硬化慢、强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳,不利于碳化作用的深入,也不利于内部水分的蒸发,因此石灰是硬化缓慢的材料。 同时，石灰的硬化只能在空气中进行，硬化后的强度也不高。受潮后石灰溶解,强度更低，在水中还会溃散。如石灰砂浆（：）28天强度仅为。2。MPa。所以，石灰不宜在潮湿的环境下作用,也不宜用于重要建筑物基础。（3）硬化

14、时体积收缩大石灰在硬化过程中,蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。（4）耐水性差，不易贮存块状类石灰放置太久,会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中二氧化碳作用而还原为碳酸钙,失去胶结能力所以贮存生石灰,不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。最好运到后即熟化成石灰浆,将贮存期变为陈伏期。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热,而且体积膨胀,所以,储存和运输生石灰时，还要注意安全。四。 石灰的应用（1）石灰乳和石灰砂浆将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释,成为石灰乳,是一种廉价的涂料,主要用于内墙和

15、天棚刷白，增加室内美观和亮度.我国农村也用于外墙。石灰乳可加入各种耐碱颜料.调入少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰,可提高其耐水性,调入氯化钙或明矾,可减少涂层粉化现象石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成,按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。（2）石灰土（灰土）和三合土石灰与粘土或硅铝质工业废料混合使用，制成石灰土或石灰与工业废料的混合料,加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中使石灰与粘土或硅铝质工业废料表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，适于在潮湿环境中使用。如建筑物或道路基础中使用的石灰土,三合土，二灰土（石灰、粉煤灰或炉灰），二灰碎石（石灰、粉煤灰或炉

16、灰、级配碎石）等。（3）灰砂砖和硅酸盐制品石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌， 经压振或压制，形成硅酸盐制品.为使其获早期强度,往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等.4.2建筑石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的矿物，当石膏中含有结晶水不同时可形成多种性能不同的石膏。1 石膏的原料、分类及生产根据石膏中含有结晶水的多少不同可分为:（1）无水石膏（aO4）:也称硬石膏,它结晶紧密,质地较硬,是生产硬石膏水泥的原料。（2）天然石膏（CaSO2O）：也称生石膏或二水石膏,大部分自然石膏矿为生石膏,是生产

17、建筑石膏的主要原料。（3）建筑石膏 （aSO41/2H2O）也称熟石膏或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏: 建筑石膏通常是由天然石膏经压蒸或煅烧加热而成的.常压下煅烧加热到0770,可产生型建筑石膏： （二水石膏） （型半水石膏）|12条件下压蒸（1大气压）加热可产生型建筑石膏：| （二水石膏） （型半水石膏）|型半水石膏与型半水石膏相比,结晶颗粒较粗,比表面积较小，强度高,因此又称为高强石膏。|当加热温度超过170时，可生成无水石膏，只要温度不超过200，此无水石膏就具有良好的凝结硬化性能。2.2 建筑石膏的水化与硬化建筑石膏与适量水拌合后,能

18、形成可塑性良好的浆体,随着石膏与水的反应,浆体的可塑性很快消失而发生凝结,此后进一步产生和发展强度而硬化。建筑石膏与水之间产生化学反应的反应式为：|此反应实际上也是半水石膏的溶解和二水石膏沉淀的可逆反应，因为二水石膏溶解度比半水石膏的溶解度小得多,所以此反应总体表现为向右进行,二水石膏以胶体微粒自水中析出。|随着二水石膏沉淀的不断增加,就会产生结晶,结晶体的不断生成和长大，晶体颗粒之间便产生了磨擦力和粘结力，造成浆体的塑性开始下降,这一现象称为石膏的初凝；而后随着晶体颗粒间磨擦力和粘结力的增大，浆体的塑性很快下降，直至消失,这种现象为石膏的终凝。|石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和连生,形成

19、相互交错且孔隙率逐渐减小的结构,其强度也会不断增大，直至水分完全蒸发，形成硬化后的石膏结构，这一过程称为石膏的硬化。石膏浆体的凝结和硬化，实际上是交叉进行的.|2。3 建筑石膏的技术要求|建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。具体技术要求见G6-1988。建筑材料P8表44）建筑石膏的技术性质（1）凝结硬化速度快建筑石膏的浆体，凝结硬化速度很快。一般石膏的初凝时间仅为0n左右，终凝时间不超过3m,这对于普通工程施工操作十分方便.有时需要操作时间较长,可加入适量的缓凝剂，如硼砂、动物胶、亚硫酸盐酒精废液等（）凝结硬化时的膨胀性 建筑石膏凝结硬化是石膏

20、吸收结晶水后的结晶过程,其体积不仅不会收缩，而且还稍有膨胀（0。%1。5）,这种膨胀不会对石膏造成危害,还能使石膏的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整、避免了普通材料干燥时的开裂。（）硬化后的多孔性,重量轻，但强度低 建筑石膏在使用时,为获得良好的流动性,常加入的水分要比水化所需的水量多，因此，石膏在硬化过程中由于水分的蒸发，使原来的充水部分空间形成孔隙，造成石膏内部的大量微孔，使其重量减轻，但是抗压强度也因此下降.通常石膏硬化后的表观密度约为0kg/31000 gm,抗压强度约为3MPa5Ma。（）良好的隔热和吸音和“呼吸”功能 石膏硬化体中大量的微孔,使其传热性显著下降,因此具有良好的绝热能力

21、;石膏的大量微孔，特别是表面微孔对声音传导或反射的能力也显著下降，使其具有较强的吸声能力。大热容量和大的孔隙率及开口孔结构, 使石膏具有呼吸水蒸气的功能。（5）防火性好,但耐水性差 硬化后石膏的主要成分是二水石膏,当受到高温作用时或遇火后会脱出1%左右的结晶水,并能在表面蒸发形成水蒸气幕,可有效地阻止火势的蔓延,具有良好的防火效果 由于硬化石膏的强度来自于晶体粒子间的粘结力,遇水后粒子间连接点的粘结力可能被削弱。部分二水石膏溶解而产生局部溃散，所以建筑石膏硬化体的耐水性较差.（6）有良好的装饰性和可加工性 石膏表面光滑饱满,颜色洁白,质地细腻，具有良好的装饰性。微孔结构使其脆性有所改善，硬度也

22、较低，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉。具有良好的可加工性.4建筑石膏的应用（1）石膏砂浆及粉刷石膏（2）建筑石膏制品:石膏板、石膏砌块等 （3） 制作建筑雕塑和模型43。 水玻璃 水玻璃俗称泡花碱，由碱金属氧化物和二氧化硅组成,属可溶性的硅酸盐类。 根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有: 硅酸钠水玻璃（N2OSO）、硅酸钾水玻璃2nSO2）、硅酸锂水玻璃（2OiO）等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃。（ 称为水玻璃模数） 根据水玻璃模数的不同，又分为“碱性”水玻璃（n和“中性”水玻璃（3）。实际上中性水玻璃和碱性水玻璃的溶液都呈明显的碱性反应。1 水玻璃的生产 生产水玻璃的方法分为湿法和干法两种。 湿法

23、生产硅酸水玻璃是将石英砂和苛性钠溶液在压蒸锅内用蒸汽加热。直接反应生液体水玻璃。 干法生产硅酸钠水玻璃是将石英砂和碳酸钠磨细拌匀,在熔炉中于1001400温度下熔化,按下式反应生成固体水玻璃。固体水玻璃于水中加热溶解而生成液体水玻璃。其反应式为：2水玻璃的硬化 液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳,形成无定形硅酸凝胶，并逐渐干燥而硬化: 由于空气中C2浓度较低,这个过程进行的很慢,为了加速硬化和提高硬化后的防水性,常加入氟硅酸钠a2S6作为促硬剂，促使硅酸凝胶加速析出。氟硅酸钠的适宜用量为水玻璃重量的215%。|3。3 水玻璃的技术性质（1）粘结力强。 水玻璃硬化后具有较高的粘结强度、抗拉强度和抗压

24、强度。另外，水玻璃硬化析出的硅酸凝胶还有堵塞毛细孔隙而防止水分渗透的作用。（）耐酸性好。 硬化后的水玻璃,其主要成分是iO，具有高度的耐酸性能，能抵抗大多数无机酸和有机酸的作用.但其不耐碱性介质侵蚀（3）耐热性高 水玻璃不燃烧，硬化后形成SiO2空间网状骨架，在高温下硅酸凝胶干燥得更加强烈，强度并不降低，甚至有所增加.|.4 水玻璃的应用（）用作涂料，涂刷材料表面 直接将液体水玻璃涂刷在建筑物表面，或涂刷粘土砖、硅酸盐制品、水泥混凝土等多孔材料，可使材料的密实度、强度、抗渗性、耐水性均得到提高. 这是因为水玻璃与材料中的Ca（H）2反应生成硅酸钙凝胶,填充了材料间孔隙。反应式为:|同时硅酸钠本

25、身硬化所析出的硅酸凝胶也有利于材料保护。选用不同的耐火填料,还可配制不同耐热度的水玻璃耐热涂料。|（2）配制防水剂| 以水玻璃为基料,配制防水剂.例如:四矾防水剂是以蓝矾（硫酸铜）、明矾（钾铝矾）、红矾（重铬酸钾）和紫矾（铬矾）各1份,溶于60份的沸水中,降温至0，投入40份水玻璃溶液中，搅拌均匀而成的。这种防水剂可以在min内凝结，适用于堵塞漏洞、缝隙等局部抢修。|（3）加固土壤 将模数为2。3的液体水玻璃和氯化钙溶液通过金属管交替向地层压入,两种溶液发生化学反应,可析出吸水膨胀的硅酸胶体，包裹土壤颗粒并填充其空隙，阻止水分渗透并使土壤固结.用这种方法加固的砂土，抗压强度可达|36M。|（

26、4 ） 配制水玻璃砂浆。 将水玻璃、矿渣粉、砂和氟硅酸钠按一定比例配合成砂浆,可用于修补墙体裂缝。（）配制耐酸砂浆、耐酸混凝土、耐热混凝土 用水玻璃作为胶凝材料,选择耐酸骨料，可配制满足耐酸工程要求的耐酸砂浆、耐酸混凝土。选择不同的耐热骨料,可配制不同耐热度的水玻璃耐热混凝土。例3-1 某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面.数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹.试分析上述现象产生的原因。例3 既然石灰不耐水,为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位?例3建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？例3-4

27、水玻璃的化学组成是什么？水玻璃的模数、密度（浓度）对水玻璃的性能有什么影响?例3-1某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后,墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解 石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹,引发的原因很多,但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。 墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹,是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化,以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化,造成体积膨胀.从而出现上述现象。例3-2例- 既然石灰不耐水,为什么由它配制的灰土或三合土却可以 用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位?解：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实,在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应,生成具有水硬