建筑材料思维导图
竹斜影
2023-07-19
建筑材料
建筑材料
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建筑材料思维导图模板大纲
一、砂石材料
砂石材料的技术性质及测定方法
岩石性质
物理性质
密度
真实质量与真实体积之比（不含空隙）ρt=Ms/Vs
毛体积密度
可分为干密度、饱和密度、天然密度
真实质量与体积之比（含空隙）ρ0=Ms/（Vs+Vi+Vn）
测量方法：量积法（可制作标准试件）、水中称量法（除易与水发生反应外常用）、蜡封法
空隙率
空隙体积与岩石体积之比n=V0/V*100%或n=（1-ρ0/ρt）*100%
空隙分为开口空隙Vi和闭口空隙Vn
岩石体积V=Vs+Vi+Vn，实体体积+开口空隙体积+闭口空隙体积
吸水性
吸水率
规定条件下吸水质量与烘干质量之比（自由浸水发测定），ωa=（m1-m）/m *100%
饱和吸水率
强制条件下吸水质量与烘干质量之比（煮沸法或真空抽气法），ωsa=（m2-m）/m *100%
抗冻性
饱和吸水状态下经规定次数的冻融后抵抗破坏的能力
质量损失率
加工规则试块饱水状态下-15℃冻结4h后（20±5）℃融解4h达规定次数后损失质量占总质量之比 L=（Ms-Mf）/Ms
耐冻系数
未经冻融的试块抗压强度与冻融后的试块抗压强度之比Kf=Rf/Rs
坚固性
经饱和硫酸钠溶液多次浸泡与烘干循环后不发生显著破坏和强度降低的性能，以质量损失率衡量 Q=（m1-m2）/m1*100%
力学性质
单轴抗压强度
抵抗单轴压力时保持自身不破坏的极限应力
磨耗性
抵抗桩基边缘剪力和摩擦联合作用的性能，以磨耗性衡量（洛杉矶施式磨耗实验） Q=（m1-m2）/m1*100%，m2-试验后1.7mm筛上洗净烘干质量
风化性质
物理风化
无力作用，不产生新物质
化学分化
化学作用，产生新物质
集料的技术性质
粗集料的技术性质
物理常数
表观密度
实体质量/（实体体积+闭口空隙） ρs=Ms/（Vs+Vn）
毛体积密度
实体质量/（实体体积+闭口空隙+开口空隙） ρb=Ms/（Vs+Vn+Vi）
堆积密度
实体质量/（实体体积+闭口空隙+开口空隙+颗粒间隙） ρ=Ms/（Vs+Vn+Vi+Vv）
空隙率
集料颗粒间隙占集料体积（含闭口空隙）的百分比 n=（1-ρ/ρs）*100%
级配
各组成颗粒的分级和搭配成为级配
水泥混凝土用粗集料采用干筛分法
对沥青混合料及基层用粗集料采用水洗法
坚固性
浸入硫酸钠溶液中5次评估其质量损失来评价
力学性质
压碎值
逐渐增加荷载下，抵抗压碎的能力，Qa‘=m1/m0*100%，m1-试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量
冲击值
抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，采用冲击实验仪测定，AIV=m1/m*100%，m1-试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量
磨耗值
抵抗车轮撞击及磨耗的能力，AAV=3（m1-m2）/ρs*100%
磨光值
抵抗轮胎磨光作用能力的指标，以利用加速磨光机磨光集料后以摆式摩擦系数测定仪测定摩擦系数来衡量
细集料的技术性质
物理常数（同粗集料）
级配
分计筛余百分率
累积筛余百分率
通过百分率
粗度
粗砂Mx=3.7~3.1
中砂Mx=3.0~2.3
细砂Mx=2.2~1.6
水泥和石灰
水泥
分类
用途和性能
通用水泥
专用水泥
特种水泥
水硬性物质名称
硅酸盐水泥
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥等
硅酸盐水泥熟料的矿物成分特性
硅酸盐水泥的水化及凝结、硬化
硅酸盐水泥的水化
完全水化水泥中水化硅酸钙胶凝约占70%，氢氧化钙占20%，水化硫铝酸钙占7%
硅酸盐水泥的凝结、硬化
水泥硬化后的水泥石是由水泥水化产物、未水化完的水泥颗粒、空隙、水组成
瞬凝（未参石膏或石膏参量过低）、缓凝（石膏参量过高）
硅酸盐水泥的技术性质
细度
水泥颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化迅速且完全，早期强度及后期强度均较高，已比表面积衡量（硅酸盐水泥应大于300平方/kg）
凝结时间
初凝
加水至开始失去可塑性所需时间（不早于45min）
终凝
加水至完全失去可塑性所需时间（硅酸盐水泥不迟于6h，其他通用水泥不迟于10h）
体积安定性
水泥加水硬化后体积变化均匀性的物理性质（体积安定性不良主要由于游离的氧化钙或氧化镁过多【不得超过5%】或参入石膏过量【不得超过3.5%】）
煮沸法鉴定
饼法
雷氏夹法
强度
水泥：标准砂：水=1:3:0.5
40mm*40mm*160mm试件
[20±2]℃水中养护
测定3d和28d抗压强度和抗折强度
石灰（生石灰块、生石灰粉、消石灰粉）
石灰的性质
保水性和可塑性好
硬化慢、强度低
耐水性差
体积收缩大
石灰的技术标准
建筑生石灰
建筑生石灰粉
建筑消石灰粉
石灰的消化、硬化
消化（熟化）CaO与水反应生成Ca(OH)2的过程
速度快
体积膨胀，体积膨胀1.5~3.5倍
放出大量热量，单位molCaO熟化产热64.9kJ热量
过火石灰-“陈伏”2周，石灰浆表面应留一层水，以避免石灰碳化
硬化
干燥硬化与结晶硬化
碳化作用
无机结合料稳定材料
水泥稳定材料、石灰稳定材料、石灰粉煤灰稳定材料的技术性质
水泥稳定材料
水泥稳定土强度形成原理
化学作用
水泥颗粒的水化硬化作用、有机物的聚合作用、水泥水化物与黏土矿物间的化学作用
物理-化学作用
粘土颗粒与水泥及水泥水化产物之间的吸附作用、微粒的凝聚作用、水及水化产物的扩散、渗透作用、水化产物的溶解结晶作用
物理作用
机械粉碎、拌合、压实作用
水化作用
离子交换作用
化学激发作用
碳酸化作用
石灰稳定土材料
离子交换作用
氢氧化钙的碳酸化反应
火山灰反应
氢氧化钙同图中活性氧化硅和氧化铝作用
氢氧化钙的结晶反应
石灰工业废渣稳定材料
主要由氧化硅、氧化铝氧化铁组成
强度形成主要靠集料的骨架作用和石灰粉煤灰的水硬性胶结及填充作用
无机稳定材料配合比设计方法
水泥混凝土和砂浆
水泥混凝土（水泥、水、细集料、粗集料、外加剂及矿物）
普通水凝混凝土的主要技术性质及影响因素
新拌混凝土的和易性
定义：一定施工条件下易于搅拌、运输、浇灌、捣实等施工操作可获得质量均匀、成型密实的性能
流动性
以坍落度或维勃稠度作为指标
坍落度适用流动性比较大的拌合物（坍落度不小于10mm）
干硬性混凝土（坍落度<10mm）
塑性混凝土（坍落度1~90mm）
流动性混凝土（坍落度100~150mm）
大流动性混凝土（坍落度>160mm）
维勃稠度适用于干硬的混凝土拌合物
黏聚性
保水性
影响因素
拌合物组成材料的性质及其用量
水泥浆数量与水泥浆稠度（本质是水的用量）
砂率
水泥
水泥的细度高度，同等条件下细度高的水泥较较细度低的水泥差
集料
集料的级配、颗粒形状、表面特征及最大粒径
外加剂和掺合料
拌合物所处的环境条件
时间和环境条件
和易性随拌合后时间增长、温度升高而降低
混凝土强度
混凝土抗压强度和强度等级
抗压强度
150mm标准立方体试件，[20±2]℃，相对湿度95%以上，养护28d所能承受抗压强度
强度等级
抗拉强度（抗压强度的1/20~1/10）
抗弯拉强度
影响混凝土强度的主要因素
水泥强度等级和水灰比
水泥强度等级越高，混凝土强度越高
水灰比越小，混凝土强度越高
集料
集料级配好，粗集料空隙率小，其混凝土和易性好密实度高，故而强度更高
外加剂和掺合料
养护温度和湿度
龄期
混凝土的变形性能
化学收缩
水泥水化引起，不可恢复，随时间增长而增大，成型后40填增长较快，但总体收缩量不大
干湿变形
湿胀变形量很小
干缩变形明显往往引起混凝土开裂，主要影响因素：水泥品种、细度及用量，水灰比，集料质量，养护条件（水泥用量大，水灰比大，砂石用量少干缩越大）
温度变形
对大体积混凝土影响较大
荷载作用下变形
短期荷载作用下变形
弹性变形（可恢复）
塑性变形（不可恢复）
徐变
长期荷载作用下随时间增加的变形
混凝土的耐久性
抗渗性（主要因素）
抗侵蚀性
碱集料反应
氯离子渗透及钢筋锈蚀
混凝土外加剂的品种及分类
减水剂
提高流动性
提高强度
节约水泥
早强剂
氯化物系早强剂
硫酸盐系早强剂
三乙醇胶系早强剂
缓凝剂
速凝剂
引气剂
普通水泥混凝土的配合比设计
计算配合比的确定
计算配置强度
确定水灰比
确定混凝土的单位水泥用量
确定合理的砂率值
计算粗、细集料的用量
质量法
体积法
适配、调整、确定基准配合比
施工配合比的确定
混凝土质量评定
水泥混凝土强度测定
回弹法检测混凝土强度
超声回弹法检测混凝土强度
取芯发检测混凝土强度
砂浆
和易性
流动性
以圆锥沉入砂浆深度（稠度值）表示
保水性（保水率）
可以分层度表示（mm），一般为10~20mm
凝结时间
强度与强度等级
沥青混合料
石油沥青的组成结构
成分组成
油分
淡黄色液体，占40%~60%，赋予沥青流动性
树脂
黄色定黑褐色的半固体，占15%~30%，赋予沥青黏性与塑性
地沥青质
黑色固体，占10%~30%，决定石油沥青热稳定性与粘性的重要组成
结构类型
溶胶型
油分树脂较多，流动性和塑性较好，开裂后自愈能力强，对温度敏感
凝胶型
油分树脂较少，弹性黏性较高，温度敏感性较小，开裂后自愈能力差，流动性和塑性较低
溶胶-凝胶型
石油沥青的技术性质及测定方法
防水性
粘滞性（黏性）
以绝对黏度表示-针入度-25℃下，以规定质量（100g）标准针，在规定时间（5s）内贯入试样中的深度（0.1mm）
液体石油沥青或者胶稀的石油沥青，其黏度可用标准黏度计测定
塑性
延度越大，塑性越好
温度敏感性
沥青软化点是反映沥青温度敏感性的指标，软化点高表示沥青的耐热性或温度稳定性好
大气稳定性
抵抗老化的能力
改性石油沥青
树脂作为改性材料可使改性沥青耐温变形小，低温柔性好，耐老化性高
沥青的应用
冷底子油
沥青胶（玛蹄脂）
建筑防水沥青嵌缝油膏
沥青防水卷材
常用毛毡
SBS改性沥青柔性油毡
沥青再生胶油毡
沥青混合料
结构形成原理
悬浮-密实结构
连续型密级配矿料+沥青
多级密垛可获得很大密实度，但无法形成骨架
较高黏聚力，内摩擦角较低，温度稳定性差
骨架-空隙结构
连续开级配矿料+沥青
具有较大内摩擦角，但黏聚力低
密实-骨架结构
间断型密级配矿料+沥青
具有较高黏聚力同时具有较大的内摩擦角
强度形成原理
沥青混合料在路面结构中破环原因
高温：抗剪强度不足或塑性变形过剩产生推挤
低温：抗拉强度不足或变形能力差而产生裂缝
沥青混合料抗剪强度
沥青混合料技术性质和技术标准
高温稳定性
高温条件下沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力
马歇尔稳定度
车辙试验
低温抗裂性
耐久性
影响因素：沥青的化学性质、矿料的矿物成为和沥青混合料的组成结构
衡量指标：空隙率、沥青饱和度、残留稳定度
抗滑性
影响因素：矿质集料的表面性质、混合料的级配组成、沥青用量、含蜡量
施工和易性
粗细集料的颗粒大小相差过大，缺乏中间尺寸
混合料易分层层积
细集料过少
沥青不会均匀的分布在粗颗粒表面
细集料过多
拌合困难
沥青用料过少或矿粉用量过多
混合料容易疏松，不易压实
理清了用料过多或矿粉用量过少
混合料易黏结成块，不易摊铺
沥青混合料的配合比设计方法
确定沥青混合料类型
确定矿料级配范围
矿料配合比计算
应使0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔通过量尽可能接近设计级配范围的中限
确定沥青混合料的最佳沥青用量
测定力学指标
马歇尔实验结构分析
沥青混合料呢使用性能检测
水稳性能检验
车辙实验
低温抗裂性检验
建筑钢材
建筑钢材主要力学性能及指标
屈服点
C下即为钢材屈服点
伸长率
冲击韧性
冷脆性
疲劳强度
教鞭荷载作反复作用下，往往在远小于其抗礼强度是突然发生破坏。
硬度
抵抗硬物压入表面的能力
布式发、洛式法、维式法
冷弯性能
建筑钢材的技术标准
碳素结构钢
牌号：Q195、Q215、Q235、Q275
质量等级：A、B、C、D
脱氧程度：F、b、Z、TZ
高强度结构钢
牌号：Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690
质量等级：A、B、C、D、E
钢筋混凝土结构用钢
热轧钢筋
光圆钢筋
带肋钢筋
月牙肋钢筋
等高肋钢筋
冷轧钢筋
热轧光圆钢筋经冷轧减径后其表面冷轧成二面或三面横肋的钢筋
预应力混凝土用钢丝和钢绞线
钢丝强度1570~1700N/mm2
应力松弛
长度不变的情况下，所承受的拉力随时间边长而略有降低
钢结构用钢
热轧型钢
采用碳素结构钢Q235-A及低合金高强度钢Q345和Q390热轧成型
常用型钢：角钢、工字钢、槽钢、T形钢、H形钢、Z形钢
冷弯型钢
用钢板或带钢冷轧成型
压型钢板
薄板冷轧或冷压成波形、双曲形、V形等形状的钢材
单位质量轻、强度高、抗震性能好、施工快、外形美观，常用语围护结构、楼板、屋面等
建筑钢材实验
钢材拉伸实验
钢筋冷弯实验
其他建筑材料
木材的主要技术性能
含水量
木材中的水
自由水
木材大到纤维饱和点后，存在于细胞腔与细胞间隙之间的水
影响木材表观密度、抗腐蚀性、可燃性
吸附水
吸入细胞壁中的水
影响木材强度和胀缩性
纤维饱和点
自由水蒸发完毕，吸附水饱和的临界状态
平衡含水量
木材与环境空气水分交换达平衡时的含水量
湿胀与干缩
当在含水量小于纤维饱和点的含水量是发生
强度
各项异性-顺纹抗拉强度最大、抗弯强度次之、抗压强度再次，其他强度低
影响木材强度的因素
土工合成材料的技术性能
物理特性
厚度
厚度变化对织物的空隙率、透水性、过滤性等水利特性影响很大
常见土工合成材料厚度
土工织物
0.1~0.5mm，最厚可达十几毫米
土工膜
0.25~0.75mm，最厚可达2~4mm
复合型材料
最薄可达0.1mm
单位面积质量
称量发测量
试样面积100平方厘米
数量不得少于10块
天平秤读数精度0.01g（现场测量0.1g）
式样养护大气恒温[20±2]℃、恒湿[65%±2%]24h
力学特性
拉伸特性及抗拉强度
试样分类
宽条试样
宽200mm，长100mm，宽长比=2
窄条试样
宽50mm，长100mm，宽长比=1/2
强度计算
握持强度
反映材料分散集中力的能力，土工织物握持力一般为0.3~0.6kN
撕裂强度
反映试样抵抗扩大破损裂口的能力
试样形状
梯形法
土工织物梯形撕裂强度值一般为0.15~30kN
不加筋土工膜梯形撕裂强度一般为0.03~0.4kN
翼形法
舌形法
单缝
双缝
刺破强度及穿透强度
抵抗小面积集中荷载的能力
蠕变特性
土工合成材料与填料相互作用时的界面摩擦特性
与土界面摩擦特性
直接剪切摩擦实验
拉拔摩擦实验
与路面结构的界面特性
基层加筋
提高基层整体性和承载能力，有时可起到隔离上下层、避免不同材料混杂的作用
沥青混合料面层或罩面加筋
界面特性检测方法
直接拉伸、拉拔和剪切实验
水力学特性
透水性和导水能力
阻止颗粒流失的能力
耐久性
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