一级注册建筑师建筑材料和结构资料整理一.docx
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一级注册建筑师建筑材料和结构资料整理一
材料的组成和结构
材料的组成:
化学组成
化学元素和化合物的种类和数量
矿物组成
构成材料的矿物种类和数量
相组成
建筑材料大多为多相固体。
凡由两相及以上材料组成的即为复合材料。
例如混凝土可以认为是骨料颗粒(骨料相)分散在水泥浆基体(基相)中所组成的两相复合材料。
材料的结构:
宏观结构
肉眼或者放大镜可以辨别
如孔隙率孔隙特征层理纹理等
按照孔隙特征可以分为
致密结构(钢铁、有色金属、致密天然石材、玻璃、玻璃钢、塑料等
)
多孔结构(加气混凝土、泡沫混凝土、塑料泡沫等)
微观结构(石膏制品、烧黏土制品等-)
按照存在状态或构造特征可以分为
堆聚结构(水泥混凝土、砂浆、沥青)
纤维结构(木材、玻璃钢、岩棉等)
层状结构(胶合板纸面石膏板等)
散粒结构(混凝土骨料、膨胀珍珠岩等)
细观结构(亚微观结构)
光显镜能看到
微观结构
电子显微镜或者x射线来分析
晶体:
有规则外形各向异性(金属晶体各向同性)
原子晶体
离子晶体
分子晶体:
有机物
金属晶体
玻璃体
胶体
胶凝材料
有机胶凝材料
沥青树脂
无机胶凝材料
水硬性
空气中可以硬化,水中更好。
地上地下和水中都可以用
水泥
气硬性
不耐水,只能用于地上干燥环境
建筑石膏、菱苦土、石灰、水玻璃
气硬性无机胶凝材料
石灰
石灰包括生石灰(块状灰和磨细生石灰粉等),和消石灰
石灰石经900-1100摄氏度煅烧分解得到生石灰(氧化钙)
生石灰熟化(消解)也就是加水得到熟石灰(氢氧化钙)(放热巨大,体积膨胀1-2.5倍)
工地拌制混合砂浆用的袋装石灰是消石灰
生石灰分等指标(优等一等合格)
氧化钙+氧化镁含量
含渣率
二氧化碳含量
产浆量
消石灰粉分等指标(同上)
同上
游离水含量
体积安定性(抹上去膨胀否)
细度
建筑石膏质量指标
(3.0\2.0\1.6)
抗折强度
抗压强度
细度(0.2mm方孔筛余)
凝结时间
过火石灰:
凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等,都可用来生产石灰。
将主要成分为碳酸钙的天然岩石,在适当温度下煅烧,排除分解出的二氧化碳后,所得的以氧化钙(CaO)为主要成分的产品即为石灰,又称生石灰。
在实际生产中,为加快分解,煅烧温度常提高到1000~1100℃。
由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因,石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。
欠火石灰中的碳酸钙未完全分解,使用时缺乏粘结力。
过火石灰结构密实,表面常包覆一层熔融物,熟化很慢。
往往当石灰硬化时,其中的过火颗粒才开始熟化,体积膨胀引起隆起和裂缝。
过火石灰不好,要将石灰浆在储存坑中陈伏两周。
袋石灰也是。
石灰浆(熟石灰的水溶液)的硬化:
(两个过程不可能同时进行)
1.结晶作用(干燥硬化)——游离水分蒸发,氢氧化钙从饱和溶液中结晶出来(建筑中常见)
2.碳化作用(碳化硬化)——碳化板上通二氧化碳
石灰浆的硬化体积大量收缩,所以需要加入砂子,纸筋等,以防止收缩开裂,这就是建筑中的石灰砂浆?
石灰的应用:
石灰砂浆
用于砌筑,抹面
配置石灰土
石灰+粘土
分层夯实,强度大耐水性高,可用作砖基础的垫层。
这里用的石灰是磨细的生石灰或者消石灰
石灰乳
涂料
配置三合土
石灰+粘土+砂石或者炉渣,碎砖等填料
建筑石膏
生石膏(软石膏):
天然二水石膏——107摄氏度~170摄氏度煅烧,磨细——β型半水石膏(建筑石膏)
天然二水石膏——过饱和蒸汽——密实高强的α型半水石膏(高强石膏)
天然二水石膏——400~500℃或高于800℃煅烧——地板石膏(凝结硬化慢但是硬化后强度高耐磨耐水都好)
建筑石膏加水溶解水化生成二水石膏,浆体开始失去可塑性(初凝,3-5min),完全失去可塑性(终凝20-30min)
Ø建筑石膏的特性
●凝结硬化快
●硬化后体积微膨胀(百分之一),因此硬化后外形饱满没有裂痕
●硬化后孔隙率大,达到50-60%,相较水泥强度低,所以表观密度小,导热小,吸声性好,吸湿性好(可用来调节空气湿度)
●耐水性差(气硬性材料)软化系数低,抗冻性也差
●硬化后尺寸稳定,抗火性好(本身为不燃材料,二水石膏本身含有结晶水,蒸发时能吸收热量并且能在表面形成水蒸气幕隔离层)但是制品的使用温度不要超过65摄氏度
Ø建筑石膏的应用范围
●室内抹灰、粉刷
●石膏板、多孔石膏制品;模型或雕塑
●制作吸声板、顶棚(+轻钢龙骨为A级不燃烧材料)、墙面装饰板
●装饰涂料的填充料
●人造大理石
水玻璃(泡花碱)
是能溶于水的碱金属硅酸盐,也就是不耐水。
唯一耐酸的凝胶材料。
不耐碱。
最常用的是硅酸钠水玻璃Na2O·nSiO2,还有硅酸钾K2O·nSiO2。
N为摩尔比,n越大则硅胶越多,则水玻璃越粘,但硅胶不溶于水,so水玻璃越不易溶于水。
N一般介于2~3.5
气硬性材料(在空气中接触二氧化碳和水就变硬,生成无定形硅酸)硅酸——二氧化硅凝胶
硬化促进剂:
氟硅酸钠,一般用量为水玻璃质量的百分之12-15
硅胶:
(Silicagel;Silica)别名:
硅橡胶是一种高活性吸附材料,属非晶态物质,其化学分子式为mSiO2·nH2O。
不溶于水和任何溶剂,无毒无味,化学性质稳定,除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。
硅胶根据其孔径的大小分为:
大孔硅胶、粗孔硅胶、B型硅胶、细孔硅胶
硅酸的化学式:
H2SiO3
水玻璃特性:
可用于涂抹于粘土砖和混凝土制品表面增强表面密实度和抗风化能力(强力堵塞毛细孔),但是不能涂抹于石膏表面(会化学反应产生膨胀破坏)
硬化后耐酸(氢氟酸除外)这在凝胶材料中是唯一
作为胶状二氧化硅很耐火(上千度)但是晶状二氧化硅(石英)就不行了,500摄氏度会有晶形转换,体积膨胀
So可以配置耐酸耐热混凝土和砂浆
怕碱so不可以直接用于水泥砂浆和普通混凝土基层上
地基加固剂
建筑涂料
水泥砂浆防水堵漏剂(但不能用于屋面和地面的防水层因为凝结太快:
水泥质量0.7倍,2min就会初凝)
菱苦土
白色或者浅黄粉末,主要成分为氧化镁怕潮
制备时不用水而是用氯化镁,硫酸镁和氯化铁等盐溶液,称为氯氧镁水泥
水泥
水硬性胶凝材料
四大类
通用水泥(一般建筑工程就用这个)
用量最大
分为六个品种如硅酸盐水泥,普通水泥,火山灰水泥,矿渣水泥和粉煤灰水泥
硅酸盐水泥为熟料+石膏+混合材料
铝酸盐水泥
硫铝酸盐水泥
(铁铝酸盐水泥)
通用水泥专用水泥特种水泥三大类
通用水泥(硅酸盐水泥)
包括硅酸盐水泥(0~5%),普通(硅酸盐)水泥(6~15),矿渣……(20~70),粉煤灰……(20~40),火山灰……(20~50)
石灰石+粘土+铁粉——粉磨——生料——1450℃烧——熟料——粉磨——加入3%生石膏(缓凝)——硅酸盐水泥
硅酸盐水泥(Portland‘cement)
硅酸盐水泥熟料分为四类
硅酸三钙(爸);早强剂1
0~5%石灰石或粒化高炉矿渣
P.1
0
硅酸二钙(妈)
铝酸三钙:
硬化最快放热最多强度最低;早强剂2
P11
<5%
铁铝酸四钙:
提升水泥抗折强度(道路硅酸盐水泥不可缺少)
水化放热这时的石膏与铝酸三钙生成难溶针状晶体,发挥缓凝作用不然几分钟就干了(瞬凝)
注意:
生产时加入石膏是为了缓凝,施工中加入石膏是为了早强
水化物分为凝胶和晶体两类,完全水化的水泥石中,水化硅酸钙凝胶占据百分之70,氢氧化钙晶体占据百分之20,水化硫铝酸钙晶体占据百分之7
凝结硬化:
凝胶和晶体不断增多——网状结晶结构
水泥的水化凝结硬化除了和水泥矿物组成有关以外,还与水泥的细度、拌合水量、温度湿度养护时间和石膏掺量有关
硅酸盐水泥的技术性质:
堆积密度为1t~1.6t/m³密度是前者3倍(3g/立方厘米)
主要指标有四
细度(合格否):
太细则费钱且硬化收缩大,太粗则不利于活性发挥。
用比表面积表示(其他水泥都用筛分法)应该大于300㎡/kg
凝结时间:
凝结时间测定仪标准稠度水泥净浆初凝(废品否)>45min终凝<390min(6小时半)。
我国规定水泥初凝1-3h,终凝5-8h
体积安定性(废品否)游离氧化钙氧化镁过多导致不安定(石膏掺过量?
傻子才多掺)
沸煮法
强度:
水泥与中国ISO标准砂以1:
3质量比混合+水——40*40*160mm³,标准温度20℃加减1℃,分别测定3d和28d的抗压和抗折强度
抗压强度为标准()MPa
三个等级42.5;52.5;62.5再加上对应三个早强型
废品否:
体积安定性(氧化镁,三氧化硫,氧化钙)+初凝时间
不合格品在工程中能用,废品禁用
水泥石的侵蚀和防止
1)本身有些成分溶于水比如氢氧化钙水化铝酸钙等
2)本身不密实,有毛细孔会有淡水酸硫酸盐等渗入内部
对策
1)掺混合材料
2)提高水泥石密实度
3)表面加保护层如耐酸石料塑料沥青等
掺混合材料的硅酸盐水泥
混合材料分类
活性混合材料(活性成分为活性二氧化硅和活性氧化铝)
高活粒化高炉矿渣
高活火山灰质混合材料:
火山灰
硅藻土
浮石
烧粘土
煅煤矸石
煤渣
非活性混合材料
低活……、磨细块状高炉矿渣和炉灰
低活……
磨细石英砂
石灰石粉
粘土
普通(硅酸盐)水泥6~15%混合材料4\5\62.5(R),初凝45min终凝10h细度0.080mm筛余<10%
三种掺混合料多的硅酸盐水泥
3\4\52.5(R)
高强(>C40),快硬早强(高水化热):
硅酸盐水泥
一般(干燥)环境:
普通水泥(便宜点)
耐磨:
优选硅酸盐水泥,普通水泥,高强矿渣水泥(NOTALLOWED:
火山灰,粉煤灰水泥
耐热耐火耐高温比如高温车间:
只有矿渣水泥!
(因为氢氧化钙含量最低并且矿渣本身耐高热)矿渣水泥容易收缩所以不抗渗!
(别人都不能的我能,别人都能的我不能)
有抗冻要求的严寒地区露天混凝土和寒冷地区处于水位升降范围内的混凝土:
普通水泥和硅酸盐水泥(火山灰粉煤灰不用)
严寒地区位于水位升降范围内的混凝土:
高强(>42.5)普通水泥,不要用含氢氧化钙多的硅酸盐水泥了(三混都不用了)
大体积混凝土工程比如大基础水坝桥墩等:
硅酸盐和普通水泥禁用其他都可以(早强者高热)(但是并非基础就是大体积比如高层建筑基础就可以用普通水泥)
抗渗:
普通、火山灰、粉煤灰水泥、膨胀水泥(不能用矿渣水泥:
容易收缩)
受侵蚀性介质作用的混凝土:
三混不用另两个
题目:
适合夏季保温隔热层施工的:
抗裂好干缩小水化少——粉煤灰水泥(火山灰水泥虽然水化热小但是干缩大)
题目:
铝酸盐水泥快硬好,矿渣水泥耐硫酸盐侵蚀好
水泥运输与保管
受潮后强度降低 三个月为保存期(百日存期是错的)<10袋先存先用,不可直接放在地上,室内外高差大于150mm,防潮防水(素土地面不可)
铝酸盐水泥
细度(比表面积300㎡/kg;筛余0.045不超过20%)
凝结时间
强度 6h 1d 3d 28d含A少时强度最高到50MPa
应用:
随时间强度降低,禁用于一般的混凝土工程,但由于早强高热,可以用于抢险工程和冬季施工。
不适用于25℃以上高温施工环境和蒸汽养护。
但是成品耐热性高,可制成1300~1400℃耐热混凝土
抗酸抗硫酸盐但是非常怕碱液
绝对不能和硅酸盐水泥或石灰混合施工,也不能和尚未硬化的硅酸盐水泥接触使用
其他品种水泥
白色和彩色硅酸盐水泥
白色(硅酸盐)水泥:
向
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