土木工程材料ppt第五章

硬度与耐磨性
材料抵抗硬物压入其表面的能力称 为硬度；材料抵抗磨损的能力称为 耐磨性。
材料的耐久性
01 02
耐久性
材料在使用过程中，能够经受住各种自然因素（如阳光、氧气、湿度、 温度等）和环境因素（如化学物质、生物侵蚀等）的作用，保持其原有 性能的能力。
耐火性
材料在火灾情况下保持其完整性和隔热性的能力。
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《土木工程材料》ppt课件
• 引言 • 土木工程材料的性质 • 土木工程材料分类 • 土木工程材料的应用 • 土木工程材料的发展趋势 • 结语
01 引言
课程简介
01
课程名称：《土木工程材料》
02
适用专业：土木工程、建筑工程等
03
课程性质：专业必修课
04
学分：3学分
课程目标
了解各种土木工程材料的生产工艺、应用范围 和发展趋势。
详细描述
包括钢筋混凝土、玻璃纤维增强塑料等，这些材料具有优异的性能和用途，如钢 筋混凝土具有较高的抗压和抗拉强度，适用于建造高层建筑和大型基础设施。
04 土木工程材料的应用
建筑材料的选用
水泥
用于混凝土、砂浆等建筑材料 ，要求强度等级高、耐久性好
。
钢材
用于梁、柱、板等结构件，要 求具有高强度和良好的塑性、 韧性。
本课程总结
了解土木工程材料的种类 和特性
增强对环保和可持续发展 的认识和实践能力
掌握材料的选择和试验方 法
需要进一步深入研究和学 习的方向
下一步学习建议
01
深入学习与实践
02
参与实际工程项目，应用所学知识进行材料选择和 质量控制
03
参加学术研讨会和交流活动，了解最新研究进展和 技术动态

• 水泥负压筛
测水 定泥 仪标 准 稠 度 及 凝 结 时 间
•
4.1.3 硅酸盐水泥的技术性质
（3）体积安定性* • 概念；事例（宜征大楼；建华混凝土）。 • 引起安定性不良的因素：f-CaO；f-MgO；石膏。 CaO+H2O=Ca(OH)2 MgO+H2O=Mg(OH)2 CaSO4· 2H2O+C3AH6→3CaO· Al2O3· 3CaSO4· 32H2O • 标准要求： f-CaO－沸煮法；f-MgO≤5.0％；SO3 ≤ 3.5%。 • （试验仪器图片，下页）
• • • • 硅酸三钙：水化快，放热量速率较大。 硅酸二钙：水化最慢，放热速率最小。 铝酸三钙：水化最快，放热速率最快。 铁铝酸四钙：水化较快，放热较小。 插图：单矿物强度发展比较；单矿物水 化特点
第五章 硅酸盐水泥
• 硅酸盐水泥熟料矿物的强度
硅酸盐水泥熟料矿物水化硬化特性
C3S C2S C3A C4AF
第五章 水泥－概述
第五章 水泥－概述
第五章 水泥－概述
第五章 硅酸盐水泥
5.1.1 硅酸盐水泥生产概念及其矿物组成 • 硅酸盐水泥生产－－“两磨一烧”
第五章 硅酸盐水泥
第五章 硅酸盐水泥
• 回转窑
• 球磨机
第五章 硅酸盐水泥
• 水泥熟料矿物组成
•水泥熟料矿物水化特性
第五章 硅酸盐水泥
4.1.4 水泥石的腐蚀与防止
（2）一般酸类腐蚀 • 概念：一般酸类与水泥石中的 CH 作用生成的 化合物，或易溶于水，或者体积膨胀，在水泥 石内部造成内应力而导致破坏。 • 盐酸的腐蚀反应： 2HCl+Ca(OH)2=CaCl2(易溶)+2H2O • 硫酸的腐蚀反应： H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4· 2H2O(膨胀)

水泥广泛应用于建筑物的基础、墙体、地板以及各种结构的修复和加固。
5. 骨料及其性质
1 骨料的种类
骨料可以是天然石合适的骨料。
2 骨料的性能
骨料应具有适当的粒径、强度和稳定性，以提供混凝土所需的力学性能和耐久性。
3 骨料的应用
骨料广泛应用于混凝土、路面和填充材料等土木工程中，起到增强和填充的作用。
6. 钢铁及其性质
钢材的特点
钢材具有强度高、延展性好、耐腐蚀等特点，适用 于土木工程中的承载结构。
钢筋混凝土
钢筋混凝土是由钢筋和混凝土组成的复合材料，结 合了钢材和混凝土的优点，在土木工程中被广泛使 用。
7. 木材作为建筑材料
路面类型
• 沥青路面 • 沥青混凝土路面 • 沥青透水路面
路面施工
路面施工包括铺设、压实和养 护等步骤，确保道路的平整度 和耐久性。
10. 土工材料及其功能
1 土工布
土工布具有过滤、分离和 保护的功能，在土木工程 中用于土壤改良、水工建 筑和环境工程等。
2 土工膜
土工膜具有隔水和隔沙的 功能，常见的材料有土工 膜和土工格栅。
2. 土木工程材料的分类
水泥和混凝土类
主要包括水泥、混凝土和砂浆，是土木工程中最常用的材料，用于建筑和基础结构。
钢铁类
主要包括钢材和钢筋混凝土，在土木工程中用于梁柱、桥梁和其他承载结构。
木材类
主要包括木材和木质纤维，用于土木工程中的建筑结构、家具和装饰。
3. 混凝土及其性质
混凝土的制作
混凝土是由水泥、沙子、石子和水等组成，通过搅 拌、浇筑和固化而成的人造材料。
混凝土的性能
混凝土具有强度高、耐久性好、隔热性能好等特点， 可以在土木工程中广泛应用。

一、建筑砂浆基本组成
1.胶凝材料
• 常用胶凝材料：水泥（普通水泥、矿渣水泥、
火山灰水泥等）
水泥标号宜为砂浆强度等级的4~5倍，一般不 大于32.5。 • 其他胶凝材料：石灰、石膏、水玻璃、合成树 脂、粘土等
Civil Engineering Materials
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2.砂
应符合混凝土用砂的技术要求，最大粒 径有所要求： ① 毛石砌体：粗砂，Dmax<1/4～1/5砂浆层 厚度 ② 砖砌体：中砂，Dmax≯2.5mm ③ 抹面和勾缝：细砂，Dmax≯1.2mm ☞ 砂应满足《建筑用砂》GB/T14684-2001 中含泥量、有害杂质含量等相应的要求。
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• 影响因素：基本同混凝土 如：①用水量； ②胶凝材种类、用量； ③细骨料种类、级配、粗细等。 • 流动性选择：砌体种类或抹灰层 状况、施 工条件、气候条件
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砂浆流动性选择表（稠度：mm）
砌筑砂浆 砌体种类 砖砌体
普通毛石砌体 振捣毛石砌体 炉渣混凝土砌块 干燥气候 或 多孔砌块 寒冷气候 或 密实砌块
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分类
胶凝材料
水泥砂浆 石灰砂浆 混合砂浆—— 水泥-石灰、水泥-粘
土、石灰-粘土
砂浆
用途
砌筑砂浆 抹面砂浆 特种砂浆 现场拌制砂浆 预拌制砂浆—— 干、湿
生产形式
Civil Engineering Materials
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第一节 建筑砂浆基本组成与性质
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（3）若为水泥混合砂浆，计算掺合料用量QD（kg）。
QD QA Qc
QD——1m3砂浆的掺合料用量；石灰膏、粘土膏使用时的稠 度为120±5mm QA——1m3砂浆中水泥和掺合料总量，一般为300~350kg QC——1m3砂浆中水泥用量 当掺合料石灰膏稠度≠120mm时，应乘以换算系数。

加气混凝土砌块虽多孔，但其气孔大多数为“墨水瓶”
结构，肚大口小，毛细管作用差，只有少数孔是水分蒸
发形成的毛细孔。故吸水及导湿均缓慢，材料的吸水性 不仅要看孔数量多少，还需看孔的结构。
第一章 材料的基本性质
1.1.4 材料与水有关的性质
1.1.4.1 亲水性与憎水性
1.1.4.2 吸水性与吸湿性
1.1.4.3 耐水性 1.1.4.4 抗渗性 1.1.4.5 抗冻性
第一章 材料的基本性质
思考
用什么指标来衡量材料对水的抵抗能力？
耐水性 抗渗性 抗冻性
第一章 材料的基本性质
1.1.4.3 耐水性
1、概念——指材料长期在水的作用下，保持其原有性质不变的能力，用 软化系数K软表示。 2、表达式：
K软
式中：
f饱 f干
f饱--- 材料吸水饱和状态下的抗压强度，MPa 。 f干--- 材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。
第一章 材料的基本性质
1.1.1 材料的密度、表现密度、体积密度与堆积密度
二、各类密度测定办法 4、砂堆积密度的测定——漏斗+容量筒
颗粒材料 空 隙
将容量筒内材料 刮平，容量筒的 容积即为材料堆 积体积。
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
1、密实度
指材料体积内固体物质填充的程度。计算式如下：
封闭孔
连通孔
第一章 材料的基本性质
1.1.2 材料的密实度与孔隙率——单块材料
4、孔隙率（或密实度）、孔隙特征在工程中的作用。
a.影响材料的性质
一般来说，同一种材料，孔隙率越小，连接孔隙越 少，则：强度越高，吸水性越小，抗渗性和抗冻性 越好，但导热性越差。 b.通过改变孔隙率和孔隙特征改善材料性能

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、粉煤灰或炉灰、级配碎石）等。
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
第一节 建筑石膏
建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声， 美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有 发展前途的新型建筑材料之一。 自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏 CaSO4〃2H2O。 在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过 加工而成的半水石膏CaSO4〃1/2H2O，又成熟石膏。 天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同， 会得到结构和性能不同的产物。 高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用语建 筑抹灰或者 制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生 产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。
三 建筑石膏的技术性质
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GB9776-1988。
（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10min左右，终凝 时间不超过30min，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。
途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。
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

砂浆强度等级
水泥用量（kg）
M2.5、M5
M7.5、M10 M15 M20

200～230
220～280 280～340 340～400 1m3干砂的堆积 密度值 270～330
表中水泥采用32.5级，当大于32.5级时，水泥用量宜取下限。

三.试配与调整
按计算配合比，采用工程实际使用材料进行试拌，测 定其拌合物的稠度和分层度，若不能满足要求，则应调整 用水量或掺加料，直到符合要求为止。然后，确定试配时 的砂浆基准配合比。试配时至少应采用三个不同的配合比， 其中一个为基准配合比，另外两个配合比的水泥用量按基 准配合比分别增加及减少１０％，在保证稠度、分层度合 格的条件下，可将用水量或掺加料用量作相应调整。 对三个不同的配合比，经调整后，应按有关标准的规定成 型试件，测定砂浆强度等级，并选定符合强度要求的且水 泥用量较少的砂浆配合比。


二.水泥砂浆配合比设计
由于水泥砂浆按配合比设计规程计算时，普遍出现水泥 用量偏少现象。这主要是因为水泥强度太高（即使是32.5级 的水泥）和砂浆强度太低的缘故。为此规程规定，水泥砂浆 配合比用料可参照美国ASTM和英国BS标准直接查表选用， 见下表。

每立方米砂浆各材料用量 砂用量（kg） 用水量（kg）

用于砖墙的底层抹灰，多用石灰砂浆； 有防水、防潮要求时用水泥砂浆； 用于混凝土基层的底层抹灰，多用水泥混合砂浆； 中层多用水泥混合砂浆或石灰砂浆；面层抹灰多用 水泥混合砂浆、麻刀灰或纸筋灰。 注意：水泥砂浆不得涂抹在石灰砂浆层上。

抹面砂浆


第三节 装饰砂浆
装饰砂浆是指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹 面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式， 以满足审美需要的一种表面装饰。 装饰砂浆饰面可分为两类，即灰浆类饰面和石碴 类饰面。 灰浆类饰面是通过水泥砂浆的着色或水泥砂浆表 面形态的艺术加工，获得一定色彩、线条、纹理质感 的表面装饰。 石碴类饰面是在水泥砂浆中掺入各种彩色石碴作 骨料，配制成水泥石碴浆抹于墙体基层表面，然后用 水洗、斧剁、水磨等手段除去表面水泥浆皮，呈现出 石碴颜色及其质感的饰面。 装饰砂浆所用胶凝材料与普通抹面砂浆基本相同， 只是灰浆类饰面更多地采用白水泥和彩色水泥。

•土木工程材料建筑材料
•4
3.耐久性
耐久性指标主要包括抗风化性能、泛霜程度和石 灰爆裂情况。
（1） 抗风化性能
定义：指在干湿变化、温度变化和冻融变化等物 理因素作用下，材料不变质、不破坏而保持原 有性质的能力。
（2） 泛霜
定义：指可溶性盐类（硫酸盐、镁盐等）在砖表 面的盐析现象，一般呈白色粉未、絮团或絮片 状，严重时会出现起粉、掉角或脱皮等现象。
烧结多孔砖按抗压强度分为MU10，MU15， MU20，MU25，MU30 五 个 强 度 等 级 。 10块砖的抗压强度应符合表5-3的规定。
6.耐久性
多孔砖的耐久性必须符合要求，其耐久性 指标主要包括抗风化性能、泛霜程度和 石灰爆裂情况。其要求与烧结普通砖相 同。
•土木工程材料建筑材料
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Байду номын сангаас
（二）烧结空心砖
•土木工程材料建筑材料
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(一) 普通混凝土小型空心砌块
1.定义
由水泥、水、砂、石和外加剂，按一定比例配 合，经搅拌、成型和养护而成的小型空心块材。
2.主要技术性能
规格和外观质量：主规格为 390mX190mmX190mm。其孔洞设置在受压面， 有单排孔、双排孔、三排及四排孔洞。主规格 配以若干辅助规格，即可组成砌块基本系列 （如图5－3）。
2.特点：强度比毛石高。
•土木工程材料建筑材料
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（三）条石
条石是由致密岩石凿平或锯解而成，其外 露表面可加工成粗糙的剁斧面或平整的 机刨面或平滑而无光的粗磨面或光亮且 色泽鲜明的磨光面。
（四）卵石
二、石材的选用原则
1.适用性 2.经济性
•土木工程材料建筑材料
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放线放线建筑物底层墙身可按龙门板上建筑物底层墙身可按龙门板上轴线定位钉为准拉麻线沿麻轴线定位钉为准拉麻线沿麻线挂下线锤将墙身中心轴线线挂下线锤将墙身中心轴线放到基础面上并据此墙身中放到基础面上并据此墙身中心轴线为准弹出纵横墙身边线心轴线为准弹出纵横墙身边线按选定的组砌方法在墙基顶面放线位置试摆按选定的组砌方法在墙基顶面放线位置试摆砖样生摆即不铺灰尽量使门窗垛符合砖样生摆即不铺灰尽量使门窗垛符合砖的模数偏差小时可通过竖缝调整以减小砖的模数偏差小时可通过竖缝调整以减小斩砖数量并保证砖及砖缝排列整齐均匀斩砖数量并保证砖及砖缝排列整齐均匀以提高砌砖效率
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砖垛的砌筑方法，应根据不同墙厚及垛的大小而定。无论哪种砌 法，应使垛与墙体逐皮塔砌，切不可分离砌筑。搭砌长度不少于 1/2砖长(个别情况下至少1/4砖长)。垛根据错缝需要，可加砌七分 头砖或半砖。
砖垛砌筑应与墙体同时砌起，不能先砌墙后砌垛或先砌垛后砌墙。
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图 一砖墙附砖垛砌法
砂浆的拌制一般用砂浆搅拌机，要求拌和均匀。为改善砂浆的保 水性可掺入粘土、电石膏、粉煤灰等塑化剂。砂浆应随拌随用， 常温下，水泥砂浆和混合砂浆必须分别在搅拌后3h和4h内使用完 毕，如气温在30℃以上，则必须分别在2h和3h内用完。
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第二节 砌筑施工工艺
一、砌砖 施工
砌砖施工 通常包括
横平竖直
砂浆饱满 饱满度不得低于
80%
灰缝均匀 水平缝厚度和竖缝 宽度10+2mm
上下错缝 内外搭砌
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图5-2 接槎
a) 斜槎砌筑； b) 直槎砌筑
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无论哪种砌法，应使柱面上下皮的竖缝相互错开1/2砖长或1/4砖长， 在柱心无通天缝，少打砖，并尽量利用二分头砖。严禁用包心砌 法，即先砌四周后填心的砌法。