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建筑工程材料知識(shí)分析課件第一節(jié)材料的基本性質(zhì)建筑材料的基本性質(zhì)是指組成建筑物的各種建筑材料之間存在的普遍的共性。處于不同部位和環(huán)境的材料要求有不同的性質(zhì)。一、建筑材料的組成和結(jié)構(gòu)㈠材料的組成材料的組成是指材料的化學(xué)成分和礦物成分。它影響材料的化學(xué)性質(zhì)和物理力學(xué)性質(zhì)㈡材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)是指從物質(zhì)的原子、分子層次的微觀結(jié)構(gòu)到宏觀結(jié)構(gòu)的各個(gè)層次的構(gòu)造狀況。材料的結(jié)構(gòu)分為宏觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)三個(gè)層次。1、宏觀結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能分辨的粗大組織。⑴致密結(jié)構(gòu)無孔隙存在的材料⑵多孔結(jié)構(gòu)具有粗大孔隙的結(jié)構(gòu)⑶微孔結(jié)構(gòu)細(xì)微的孔隙結(jié)構(gòu)⑷聚集結(jié)果骨料和膠凝材料結(jié)合而成的材料⑸纖維結(jié)構(gòu)纖維材料特有的結(jié)構(gòu)⑹層狀結(jié)構(gòu)采用粘接或其他方法結(jié)合而成的材料⑺散粒結(jié)構(gòu)松散粒狀結(jié)果2、亞微觀結(jié)構(gòu)光學(xué)顯微鏡能觀察到的結(jié)構(gòu)3、微觀結(jié)構(gòu)原子、分子層次的結(jié)構(gòu)⑴晶體:內(nèi)部指點(diǎn)成規(guī)則排列的物體⑵玻璃體:質(zhì)點(diǎn)排列無規(guī)律,具有各向異性⑶膠體:細(xì)小固體粒子分散在介質(zhì)中組成的結(jié)構(gòu)二、材料的物理性質(zhì)㈠與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)1.實(shí)際密度指材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量,按下式計(jì)算:
式中:ρ——實(shí)際密度,g/cm3或kg/m3;
m——材料的質(zhì)量,g或kg;
V——材料的絕對(duì)密實(shí)體積,cm3或m3。2.表觀密度材料單位表觀體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算:式中:——體積密度,g/cm3或kg/m3;
m——材料的質(zhì)量,g或kg;
——材料的自然體積,cm3或m3。材料的表觀密度與其內(nèi)部構(gòu)成狀態(tài)及含水狀態(tài)有關(guān)。表觀體積是指包括內(nèi)部封閉孔隙在內(nèi)的體積。其封閉孔隙的多少,孔隙中是否含有水及含水的多少,均可能影響其總質(zhì)量或體積。
3.堆積密度堆積密度是指粉狀或粒狀材料,在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。按下式計(jì)算:
式中:ρ0——材料的堆積密度,g/cm3或kg/m3;
m——材料的質(zhì)量,g或kg;——材料的堆積體積,cm3或m3。㈡材料的密實(shí)度和孔隙率密實(shí)度是指材料體積內(nèi)固體物質(zhì)填充的程度。密實(shí)度的計(jì)算式如下:
式中:ρ——密度;ρ0——材料的表觀密度。
對(duì)于絕對(duì)密實(shí)材料,因ρ0=ρ,故密實(shí)度D=1或100%。對(duì)于大多數(shù)土木工程材料,因ρ0<ρ,故密實(shí)度D<1或D<100%。材料的孔隙率是指材料內(nèi)部孔隙的體積占材料總體積的百分率。孔隙率P按下式計(jì)算:式中:V——材料的絕對(duì)密實(shí)體積,cm3或m3;
V0——材料的表觀體積,cm3或m3;
ρ0——材料的表觀密度,g/cm3或kg/m3;
ρ——密度,g/cm3或kg/m3。㈢材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、吸水性和吸濕性材料在水中吸收水分的能力,稱為材料的吸水性。吸水性的大小以吸水率來表示。(1)質(zhì)量吸水率
質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí),所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比,并以wm表示。質(zhì)量吸水率wm的計(jì)算公式為:式中:mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg);
mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg)。(2)體積吸水率體積吸水率是指材料在吸水飽和時(shí),所吸水的體積占材料自然體積的百分率,并以WV表示。體積吸水率WV的計(jì)算公式為:式中: mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg);
mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg)。
V0——材料在自然狀態(tài)下的體積,(cm3或m3);
ρw——水的密度,(g/cm3或kg/m3),常溫下取
ρ
w=1.0g/cm3。材料的吸濕性是指材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)。用含水率Wh表示,其計(jì)算公式為:式中:ms——材料吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg)
mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量(g或kg)
當(dāng)空氣中濕度在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定時(shí),材料的吸濕和干燥過程處于平衡狀態(tài),此時(shí)材料的含水率保持不變,其含水率稱為平衡含水率。2、耐水性、抗?jié)B性和抗凍性材料的耐水性是指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞,強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料耐水性的指標(biāo)用軟化系數(shù)KR表示:式中:KR——材料的軟化系數(shù);
fb——材料吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa);
fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa)。
抗?jié)B性是材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性能。用滲透系數(shù)或抗?jié)B等級(jí)表示。(1)滲透系數(shù)材料的滲透系數(shù)K可通過下式計(jì)算:式中:K——滲透系數(shù),(cm/h);
Q——滲水量,(cm3);A——滲水面積,(cm2);
H——材料兩側(cè)的水壓差,(cm);
d——試件厚度(cm);t——滲水時(shí)間(h)。
材料的滲透系數(shù)越小,說明材料的抗?jié)B性越強(qiáng)??箖鲂允侵覆牧显谖柡蜖顟B(tài)下,能經(jīng)受反復(fù)凍融循環(huán)作用而不破壞,強(qiáng)度也不顯著降低的性能。
材料吸水后,在負(fù)溫作用條件下,水在材料毛細(xì)孔內(nèi)凍結(jié)成冰,體積膨脹所產(chǎn)生的凍脹壓力造成材料的內(nèi)應(yīng)力,會(huì)使材料遭到局部破壞。隨著凍融循環(huán)的反復(fù),材料的破壞作用逐步加劇,這種破壞稱為凍融破壞??箖鲂砸栽嚰趦鋈诤蟮馁|(zhì)量損失和強(qiáng)度損失不超過一定限度時(shí)所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)來表示,或稱為抗凍等級(jí)。
材料的抗凍等級(jí)可分為D15、D25、D50、D100、D200等,分別表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的凍融循環(huán)。三、材料的基本力學(xué)性質(zhì)
材料的強(qiáng)度是材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。根據(jù)外力作用方式的不同,材料強(qiáng)度有、抗壓、抗剪、抗彎(抗折)強(qiáng)度等??箟簭?qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度的計(jì)算:式中:f——材料強(qiáng)度,MPa;
F——材料破壞時(shí)的最大荷載,N;
A——試件受力面積,mm2??箯潖?qiáng)度的計(jì)算:中間作用一集中荷載,對(duì)矩形截面試件,則其抗彎強(qiáng)度用下式計(jì)算:式中:fm——材料的抗彎強(qiáng)度,MPa;F——材料受彎破壞時(shí)的最大荷載,N;A——試件受力面積,mm2L、b、h——兩支點(diǎn)的間距,試件橫截面的寬及高,mm。變形性質(zhì)(1)彈性
材料在外力作用下產(chǎn)生變形,當(dāng)外力取消后能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)稱為彈性。這種完全恢復(fù)的變形稱為彈性變形(或瞬時(shí)變形)。
(2)塑性材料在外力作用下產(chǎn)生變形,如果外力取消后,仍能保持變形后的形狀和尺寸,并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性。這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形(或永久變形)。第二節(jié)水泥水泥的特點(diǎn)
水泥是一種粉末狀材料,加水后拌合均勻形成的漿體,不僅能夠在干燥環(huán)境中凝結(jié)硬化,而且能更好地在水中硬化,保持或發(fā)展其強(qiáng)度,形成具有堆聚結(jié)構(gòu)的人造石材。水泥適用范圍
不僅適合用于干燥環(huán)境中的工程部位,而且也適合用于潮濕環(huán)境及水中的工程部位。一、硅酸鹽水泥㈠硅酸鹽水泥的原材料
生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的原材料石灰質(zhì)原料天然石灰石。也可采用與天然石灰石化學(xué)成分相似的材料如白堊、石灰華等。粘土質(zhì)原料主要為粘土,其主要化學(xué)成分為SiO2,其次為Al2O3和少量Fe2O3。鐵礦粉采用赤鐵礦,化學(xué)成分為Fe2O3。
石膏主要為天然石膏礦、無水硫酸鈣等。
混合材料包括活性混合材料(粒化高爐礦渣、粉煤灰、火山灰質(zhì)混合材料等)和非活性混合材料(石灰石粉、磨細(xì)石英砂等)。硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝——“兩磨一燒”工藝
生產(chǎn)水泥的方法主要有干法立窯生產(chǎn)和濕法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)兩種;硅酸鹽水泥分為:P.Ⅰ型硅酸鹽水泥(不摻混合材料)和P.Ⅱ型硅酸鹽水泥(摻不超過5%混合材料)。石灰石粘土鐵礦粉生料石膏硅酸鹽水泥混合材料熟料按比例混合磨細(xì)1350℃~1450℃煅燒磨細(xì)熟料的礦物組成水泥熟料礦物硅酸二鈣鐵鋁酸四鈣游離氧化鈣和氧化鎂鋁酸三鈣硅酸三鈣堿類及雜質(zhì)2CaO?SiO2,C2S4CaO?Al2O3?Fe2O3,C4AFf-CaO和f-MgO3CaO?Al2O3,C3A3CaO?SiO2,C3S化學(xué)式及簡(jiǎn)寫水泥熟料礦物的主要特性
熟料礦物磨細(xì)加水,均能單獨(dú)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),其特點(diǎn)見上表。礦物名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣含量范圍(質(zhì)量%)37~6715~307~1510~18水化反應(yīng)速度快慢最快快強(qiáng)度高早期低,后期高低低(含量多時(shí)對(duì)抗折強(qiáng)度有利)水化熱較高低最高中㈡凝結(jié)硬化的概念
凝結(jié):水泥加水拌合而成的漿體,經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化,漿體逐漸變稠失去可塑性而成為水泥石的過程;
硬化:水泥石強(qiáng)度逐漸發(fā)展的過程稱為硬化。
水泥的凝結(jié)過程和硬化過程是連續(xù)進(jìn)行的。凝結(jié)過程較短暫,一般幾個(gè)小時(shí)即可完成;硬化過程是一個(gè)長(zhǎng)期的過程,在一定溫度和濕度下可持續(xù)幾十年。熟料礦物的水化反應(yīng)
硅酸三鈣2(3CaO·SiO2)+6H2O==3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2
硅酸二鈣2(2CaO·SiO2)+4H2O==3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2
鋁酸三鈣3CaO·Al2O3+H2O==3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O==3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
鐵鋁酸四鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3+7H2O==3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O熟料礦物的水化反應(yīng)過程
水化初期熟料礦物與水反應(yīng)的速度較快,使水化產(chǎn)物不斷地從液相中析出并聚集在水泥顆粒表面,形成以水化硅酸鈣凝膠為主體的凝膠薄膜,大約在1h左右即在凝膠薄膜外側(cè)及液相中形成粗短的針狀鈣礬石晶體。
水化中期以水化硅酸鈣(C-S-H)和氫氧化鈣的快速形成為特征。
水化后期由于新生成的水化產(chǎn)物的壓力,水泥顆粒薄膜的凝膠薄膜破裂,使水進(jìn)入未水化水泥顆粒的表面,水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。水化產(chǎn)物之間互相交叉連生,不斷密實(shí),固體之間的空隙不斷減小,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不斷加強(qiáng),結(jié)構(gòu)逐漸緊密。A——凝膠體(C-S-H凝膠,水化硅酸鈣凝膠);B——晶體(氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣);C——孔隙(毛細(xì)孔、凝膠孔、氣孔等);D——未水化的水泥顆粒●水泥石的結(jié)構(gòu)
水泥石主要由凝膠體、晶體、孔隙、水、空氣和未水化的水泥顆粒等組成,存在固相、液相和氣相。因此硬化后的水泥石是一種多相多孔體系。
水泥石的結(jié)構(gòu)(水化產(chǎn)物的種類及相對(duì)含量、孔的結(jié)構(gòu))對(duì)其性能影響最大。㈢硅酸鹽水泥的主要技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)密度,kg/m33100~3200堆積密度,kg/m31300~1600不溶物Ⅰ型:不溶物不得超過0.75%;Ⅱ型:不溶物不得超過1.50%燒失量Ⅰ型:燒失量不得大于3.0%;Ⅱ型:燒失量不得大于3.5%氧化鎂水泥中氧化鎂含量不宜超過5.0%。如果水泥經(jīng)壓蒸法檢驗(yàn)安定性合格,則水泥中氧化鎂含量可放寬至6.0%三氧化硫3.5%堿含量水泥中堿含量按Na2O+0.658K2O計(jì)算值來表示。若使用活性集料,用戶要求提供低堿水泥時(shí),水泥中堿含量不得大于0.60%或由供需雙方商定注:表中百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。2.細(xì)度
細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。
水泥顆粒的粗細(xì),直接影響其水化反應(yīng)速度、活性和強(qiáng)度。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,水泥的細(xì)度用篩析法和比表面積法來測(cè)定。硅酸鹽水泥的細(xì)度為其比表面積大于300m2/kg。3.凝結(jié)時(shí)間
凝結(jié)時(shí)間分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間是從加水至水泥漿開始失去塑性的時(shí)間;終凝時(shí)間是從加水至水泥漿完全失去塑性的時(shí)間。
水泥初凝時(shí)間不宜過早,終凝時(shí)間不宜過遲。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999規(guī)定:硅酸鹽水泥初凝不得早于45min,終凝不得遲于6.5h。4.體積安定性
體積安定性是指水泥漿體硬化后體積變化的穩(wěn)定性。水泥在硬化過程中體積變化不穩(wěn)定,即為體積安定性不良。
水泥安定性不良的原因:熟料中含有過量的游離氧化鈣(f-CaO),或含有過量的游離氧化鎂(f-MgO);生產(chǎn)水泥時(shí)摻入的石膏過量。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB175-1999規(guī)定,硅酸鹽水泥的安定性用沸煮法檢驗(yàn)必須合格。
體積安定性不良的水泥嚴(yán)禁用于工程中。5、強(qiáng)度等級(jí)根據(jù)水泥的膠砂強(qiáng)度劃分的級(jí)別稱為強(qiáng)度等級(jí)。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度等級(jí)劃分為42.5,42.5R,52.5,52.5R,62.5,62.5R共六個(gè)等級(jí)。強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度,MPa抗折強(qiáng)度,MPa3d28d3d28d42.542.5R52.552.5R62.562.5R17.022.023.027.028.032.042.542.552.552.562.562.53.54.04.05.05.05.56.56.57.07.08.08.0注:R型為早強(qiáng)型,主要是3d強(qiáng)度較高。㈣水泥石的腐蝕及防止水泥石腐蝕的方式(1)軟水侵蝕(溶出性侵蝕)(2)酸的腐蝕(溶解性化學(xué)腐蝕)一般酸的腐蝕碳酸水的腐蝕(3)硫酸鹽腐蝕(膨脹性化學(xué)腐蝕)(4)強(qiáng)堿腐蝕防止水泥石腐蝕的措施(1)根據(jù)工程的環(huán)境特點(diǎn),合理選擇水泥品種。(2)提高混凝土的密實(shí)度。(3)在水泥石結(jié)構(gòu)的表面設(shè)置保護(hù)層。㈤硅酸鹽水泥的特性及應(yīng)用凝結(jié)硬化快,早期及后期強(qiáng)度均高,適用于有早強(qiáng)要求的工程??箖鲂院?,適合水工混凝土和抗凍性要求高的工程。耐腐蝕性差,因水化后氫氧化鈣和水化鋁酸鈣的含量較多。水化熱高,不宜用于大體積混凝土工程。但有利于低溫季節(jié)蓄熱法施工??固蓟院?。因水化后氫氧化鈣含量較多,故水泥石的堿度不易降低,對(duì)鋼筋的保護(hù)作用強(qiáng)。適用于空氣中二氧化碳濃度高的環(huán)境。耐熱性差。因水化后氫氧化鈣含量高。不適用于承受高溫作用的混凝土工程。耐磨性好,適用于高速公路、道路和地面工程。第三節(jié)木材一、木材構(gòu)造木材的宏觀構(gòu)造美麗的木紋出自于哪個(gè)切面?二、木材的物理性能㈠木材的含水率木材中的水分平衡含水率指木材含水率和周圍環(huán)境達(dá)到指木材含水率和周圍環(huán)平衡纖維飽和點(diǎn)含水率指細(xì)胞壁內(nèi)被吸附水指細(xì)胞壁內(nèi)被吸附水充滿木材中的水分存在部位蒸發(fā)順序自由水存在于細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中首先蒸發(fā)吸附水存在于細(xì)胞壁中在自由水蒸發(fā)后,蒸發(fā)化合水以化學(xué)結(jié)合水的形式存在㈡濕脹干縮㈢木材的力學(xué)性質(zhì)1、木材的強(qiáng)度⑴抗拉強(qiáng)度⑵抗壓強(qiáng)度⑶抗彎強(qiáng)度⑷抗剪強(qiáng)度2、影響木材力學(xué)性質(zhì)的因素⑴含水率⑵溫度⑶負(fù)載時(shí)間⑷缺陷㈣木材的綜合利用1、木材的干燥2、防腐和防蛀3、木材的加工⑴膠合板⑵膠合木⑶纖維板⑷刨花板、木絲板、木屑板第四節(jié)鋼材一、鋼材的基本知識(shí)理論上,凡是把含碳量小于2%,含雜質(zhì)比較少的鐵碳合金稱為鋼。含碳量超過2%,稱為生鐵;含碳量小于0.08%,稱為工業(yè)純鐵。鋼的特點(diǎn)具有強(qiáng)度高,塑性好,具有良好的韌性;工藝性能良好,易于加工;但是,鋼材易銹蝕、耐火性差。㈠鋼的分類1.按冶煉方法分2.按質(zhì)量分按S和P元素含量,分為普通質(zhì)量鋼、優(yōu)質(zhì)鋼和特殊質(zhì)量鋼。鋼轉(zhuǎn)爐鋼沸騰鋼電爐鋼平爐鋼按冶煉方法分按脫氧程度分半鎮(zhèn)靜鋼鎮(zhèn)靜鋼特殊鎮(zhèn)靜鋼按爐襯材料分為酸性鋼和堿性鋼3.按化學(xué)成分分4.按用途分分為建筑鋼、結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼(如不銹鋼、耐酸鋼、耐堿鋼、磁鋼等。鋼中碳鋼低合金鋼高碳鋼低碳鋼碳素鋼合金鋼中合金鋼高合金鋼C<0.25%C=0.25%~0.60%C>0.60%合金總含量<5%5%~10%>10%標(biāo)準(zhǔn)試件按照一定的要求,對(duì)表面進(jìn)行車削加工后的試件。l0
A0d0l非標(biāo)準(zhǔn)試件不經(jīng)過加工,直接在線材上切取的試件。頭部頭部工作段㈡鋼材的性質(zhì)1、拉伸性能σε0鋼材拉伸彈性階段示意圖AB0彈性階段σp—比例極限,MPa。σpσBσB—彈性極限,MPa。注:由于A、B兩點(diǎn)相距較近,一般認(rèn)為σp=σB。σε0
鋼材拉伸屈服階段示意圖AB0C下C上C屈服階段σ
鋼材拉伸強(qiáng)化階段示意圖ε0AB0C下C上CDDDDD強(qiáng)化階段σbσb——抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。DCσε0E鋼材拉伸頸縮階段示意圖AB0C下C上CD2、塑性鋼材在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力叫塑性。常用伸長(zhǎng)率表示。定義及指標(biāo)
指鋼材抵抗沖擊荷載而不被破壞的能力。其大小用沖擊韌性值αk表示。αk越大,則沖擊韌性越好。
αk是以試件沖擊破壞時(shí)缺口處單位面積上所消耗的功(J/cm2)。影響因素
硫、磷含量高,存在化學(xué)偏析,含非金屬夾雜物,焊接形成裂紋,溫度降低等,均會(huì)降低沖擊韌性。
對(duì)于承受沖擊荷載和振動(dòng)荷載部位的鋼材,必須考慮沖擊韌性。3、沖擊韌性4、疲勞強(qiáng)度鋼材在交變荷載長(zhǎng)期作用下,在遠(yuǎn)低于抗拉強(qiáng)度時(shí)突然破壞稱為疲勞破壞。5.冷彎性能指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。冷彎試驗(yàn)的指標(biāo):彎心直徑d與試件厚度(直徑)a的比值d/a;彎曲角度(90°或180°);試樣彎曲外表面無肉眼可見裂紋則冷彎合格。通過冷彎試驗(yàn),更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷,它能揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷。6.可焊性可焊性是指在一定焊接工藝條件下,在焊縫及其附近過熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬影響,焊接后接頭強(qiáng)度是否與母體相近的性能。
可焊性受化學(xué)成分及含量的影響。含碳量高、含硫量高、合金元素含量高等,均會(huì)降低可焊性。含碳量小于0.25%的非合金鋼具有良好的可焊性。
焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)選擇含碳量較低的氧氣轉(zhuǎn)爐或平爐的鎮(zhèn)靜鋼。當(dāng)采用高碳鋼及合金鋼時(shí),為了改善焊接后的硬脆性,焊接時(shí)一般要采用焊前預(yù)熱及焊后熱處理等措施。㈢建筑鋼材的化學(xué)成分1、碳(C)2、硅(Si)3、錳(Mn)4、磷(P)5、硫(S)6、氧(O)7、氮(N)二、常用建筑鋼材
㈠碳素結(jié)構(gòu)鋼(非合金鋼)1.牌號(hào)表示法
由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)、脫氧方法符號(hào)等四個(gè)部分按順序組成;
如:Q235-AF表示為屈服點(diǎn)不小于235MPa的A級(jí)沸騰鋼。2.牌號(hào)
共有Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五個(gè)牌號(hào)。3.技術(shù)要求
化學(xué)成分、力學(xué)性能、冷彎性能應(yīng)符合GB700規(guī)定。4.應(yīng)用
Q195、Q215,含碳量低,強(qiáng)度低,塑性、韌性、加工性能和可焊性好,主要用于軋制薄板和盤條、制造鉚釘、地腳螺栓等。
Q235,含碳適中,綜合性能好,強(qiáng)度、塑性和焊接等性能得到很好配合,用途最廣泛。常軋制成盤條或鋼筋,以及圓鋼、方鋼、扁鋼、角鋼、工字鋼、槽鋼等型鋼,廣泛地應(yīng)用于建筑工程中。
Q255、Q275,強(qiáng)度、硬度較高,耐磨性較好,塑性和可焊性能有所降低。主要用作鉚接與螺栓連接的結(jié)構(gòu)及加工機(jī)械零件。㈡、低合金結(jié)構(gòu)鋼
1、鋼號(hào)表示
依次為平均含碳量數(shù)碼、合金元素符號(hào)及含量數(shù)碼
2、力學(xué)性能見表3-4-5㈢建筑鋼材的主要品種1.型鋼
簡(jiǎn)單截面型鋼:圓鋼、方鋼、六角鋼、八角鋼等;
復(fù)雜截面型鋼:工字鋼、角鋼、槽鋼、鋼軌等。2.線材如鋼筋、鋼絲等。3.管材無縫鋼管、焊接鋼管等。4.板材光面鋼板、花紋鋼板、彩色涂層鋼板等。㈣、鋼筋⑴.生產(chǎn)
采用鋼錠經(jīng)加熱軋制自然冷卻而成。⑵.分類
鋼筋混凝土用熱軋鋼筋分為光圓鋼筋和帶肋鋼筋兩種。⑶.牌號(hào)
熱軋直條光圓鋼筋:HPB235
熱軋帶肋鋼筋:HRB335、HRB400、HRB500H、R、B分別為熱軋(Hotrolled)、帶肋(Ribbed)、鋼筋(Bars)三個(gè)詞英文首位字母。推薦公稱尺寸:光圓:8、10、12、16、20;帶肋:6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm1、熱軋鋼筋2、冷加工鋼筋⑴冷拉鋼筋⑵冷拔低碳鋼絲⑶冷軋帶肋鋼筋1.概述
熱處理鋼筋是經(jīng)過淬火和回火調(diào)質(zhì)處理的螺紋鋼筋。分有縱肋和無縱肋兩種,其外形分別見右圖。代號(hào)為RB150。2.規(guī)格
公稱直徑6、8.2、10mm。3.牌號(hào)
有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三個(gè)。有縱肋無縱肋3、熱處理鋼筋1.生產(chǎn)以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼盤條為原料,經(jīng)淬火、酸洗、冷拉制成的用作預(yù)應(yīng)力混凝土骨架的鋼絲。2.分類
按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲和消除應(yīng)力鋼絲兩種;
按外形分為光面鋼絲和刻痕鋼絲兩種。3.力學(xué)性能
應(yīng)符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
鋼絲主要用作橋梁、吊車梁、電桿、樓板、大口徑管道等預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件中的預(yù)應(yīng)力筋。鋼絲4、預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線1.生產(chǎn)
由多根圓形斷面鋼絲捻制而成。鋼絞線按左捻制成并經(jīng)回火處理消除內(nèi)應(yīng)力。2.規(guī)格
鋼絞線按應(yīng)力松弛性能分為兩級(jí):Ⅰ級(jí)松弛(代號(hào)Ⅰ)、Ⅱ級(jí)松弛(代號(hào)Ⅱ)。公稱直徑有9.0、12.0、15.0mm三種規(guī)格。3.特點(diǎn)及應(yīng)用
鋼絞線與其他配筋材料相比,具有強(qiáng)度高、柔性好、質(zhì)量穩(wěn)定、成盤供應(yīng)不需接頭等優(yōu)點(diǎn)。
適用于作大型建筑、公路或鐵路橋梁、吊車梁等大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力鋼筋,廣泛地應(yīng)用于大跨度、重荷載的結(jié)構(gòu)工程中。鋼絞線第五節(jié)磚㈠、燒結(jié)普通磚品種:●按原材料不同分:粘土磚、頁巖磚●按焙燒火候分:正火磚、過火磚、欠火磚●按顏色不同分:紅磚、青磚一、普通磚燒結(jié)普通磚的質(zhì)量等級(jí)依據(jù)其主要技術(shù)性能及其指標(biāo)分為優(yōu)等品(A)、一等品(B)、合格品(C)。主要技術(shù)性能及其指標(biāo):
尺寸規(guī)格
外觀質(zhì)量
強(qiáng)度
抗風(fēng)化性能
泛霜
石灰爆裂標(biāo)準(zhǔn)尺寸:240mm×115mm×53mm尺寸特點(diǎn):4×240+40=1000mm8×115+80=1000mm16×53+160=1008mm
該尺寸的磚1m3磚砌體的大約用磚量為4×8×16=512塊
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:尺寸允許偏差燒結(jié)普通磚的尺寸規(guī)格:●兩條面的高度差●彎曲●雜質(zhì)凸出高度●缺棱掉角情況●裂紋長(zhǎng)度●完整面●顏色外觀質(zhì)量●隨機(jī)抽取試樣:10塊●制作磚試件:●力學(xué)試驗(yàn):測(cè)定其最大破壞荷載●計(jì)算其強(qiáng)度值●判斷強(qiáng)度等級(jí)●強(qiáng)度等級(jí):MU10、MU15、MU20、MU25、MU30磚的強(qiáng)度●抗風(fēng)化性能
磚在干濕變化、溫度變化、凍融變化等氣候條件下抵抗破壞的能力?!穹核?/p>
又稱鹽析現(xiàn)象,是由于磚內(nèi)部的可溶性鹽析出而沉積在磚的表面。
泛霜影響建筑美觀、導(dǎo)致磚表面起酥甚至剝落?!袷冶?/p>
原材料中的石灰石在焙燒工程中被燒制成生石灰,生石灰吸水熟化,體積膨脹,從而產(chǎn)生爆裂現(xiàn)象。磚的抗風(fēng)化性能、泛霜、石灰爆裂●優(yōu)點(diǎn)
傳統(tǒng)墻體材料;
具有較高的強(qiáng)度和耐久性;
孔隙率較大,具有較良好的保溫隔熱性能和隔聲吸聲性能?!袢秉c(diǎn)
塊體小,施工效率低;
自重大;
產(chǎn)生能耗高;
粘土磚所用原料粘土,需毀田取土,擠占耕地;
抗震性能差。㈡、灰砂磚、粉煤灰磚生產(chǎn)工藝:蒸壓養(yǎng)護(hù)成型外形:六面體形(240mm×115mm×53mm)強(qiáng)度等級(jí):MU10、MU15、MU20、MU25質(zhì)量等級(jí):優(yōu)等品(A)、一等品(B)、合格品(C)應(yīng)用:建筑基礎(chǔ)、墻體不能使用的部位:長(zhǎng)期受熱、受急冷火急熱、有酸性腐蝕的環(huán)境。二、空心磚燒結(jié)多孔磚與燒結(jié)空心磚比較品種多孔磚空心磚孔洞率20%左右大于35%孔洞方向豎向橫向孔洞個(gè)數(shù)多少單個(gè)孔洞的大小小大應(yīng)用承重墻非承重墻強(qiáng)度等級(jí)MU10、MU15、MU20、MU25、MU30共5個(gè)MU2.0、MU3.0、MU5.0共3個(gè)三、砌塊優(yōu)點(diǎn)
塊體較大,施工效率較高,且施工機(jī)械化程度較高;
改善建筑物功能;
原材料豐富,可充分利用地方資源和工業(yè)廢料。分類
按有無孔洞分:實(shí)心砌塊、空心砌塊
按大小分:中型砌塊、小型砌塊
按原材料分:硅酸鹽砌塊、混凝土砌塊㈠、粉煤灰砌塊㈡、加氣混凝土砌塊原材料水泥、石灰、砂、粉煤灰、礦渣等生產(chǎn)原料磨細(xì),以鋁粉為發(fā)氣劑,經(jīng)配合、澆注、發(fā)氣成型、坯體切割、蒸壓養(yǎng)護(hù)而成。主要技術(shù)性能
規(guī)格
強(qiáng)度等級(jí)(7個(gè)):A1.0A2.0A2.5A3.5A5.0A7.5A10.0
體積密度等級(jí)(6個(gè)):B03B04B05B06B07B08
質(zhì)量等級(jí):優(yōu)等品(A)、一等品(B)、合格品(C)㈢、混凝土空心砌塊定義以普通混凝土為原材料,空心率25~50%技術(shù)性能
規(guī)格:390×190×190mm
強(qiáng)度等級(jí):MU3.5MU5.0MU7.5MU10.0MU15.0MU20.0
質(zhì)量等級(jí):A、B、C第六節(jié)混凝土砂漿一、砂、石子㈠砂一般有河砂、海砂和山砂1、顆粒形狀和表面特征2、顆粒級(jí)配和粗細(xì)程度3、有害雜質(zhì)4、物理性質(zhì)(密度和空隙率)1.表觀密度、堆積密度及空隙率
表觀密度ρs′>2500kg/m3;
松散堆積密度ρso′>1350kg/m3;
空隙率P′<47%。2.含泥量、泥塊含量及石粉含量
含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量;
泥塊含量是指粒徑大于1.18mm,經(jīng)水洗、手捏后小于600μm的顆粒含量;
石粉含量是指人工砂中粒徑小于0.075mm的顆粒含量。有害物質(zhì)含量砂中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料等雜物,有害物質(zhì)主要是云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等。見下表。項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類云母(%)(質(zhì)量計(jì))<1.0<2.0<2.0輕物質(zhì)(%)(質(zhì)量計(jì))<1.0<1.0<1.0有機(jī)物(比色法)合格合格合格硫化物及硫酸鹽(SO3質(zhì)量計(jì))<0.5<0.5<0.5氯化物(氯離子質(zhì)量計(jì))<0.01<0.02<0.06顆粒級(jí)配(1)顆粒級(jí)配是指不同粒徑顆粒搭配的比例情況。(2)級(jí)配良好的砂,不同粒徑顆粒搭配比例適當(dāng),其空隙率小,且總表面積小,可以節(jié)約水泥或改善混凝土拌合物的和易性。(3)顆粒級(jí)配采用篩分法確定。(4)顆粒級(jí)配的指標(biāo)級(jí)配區(qū)按600μm篩的累計(jì)篩余率的大小,可分為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū)共三個(gè)級(jí)配區(qū)。詳見下頁表。級(jí)配合格判定砂的實(shí)際級(jí)配全部在任一級(jí)配區(qū)規(guī)定范圍內(nèi);除4.75mm和600μm篩檔外,可以略有超出,但超出總量應(yīng)小于5%。方篩孔累計(jì)篩余率,%1區(qū)2區(qū)3區(qū)9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm010~035~565~3585~7195~80100~90010~025~050~1070~4192~70100~90010~015~025~040~1685~55100~901)砂的實(shí)際顆粒級(jí)配與表中所列數(shù)字相比,除4.75mm和600μm篩檔外,可以略有超出,但超出總量應(yīng)小于5%。2)1區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~85,2區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~80,3區(qū)人工砂中150μm篩孔的累計(jì)篩余可以放寬到100~75。砂的顆粒級(jí)配區(qū)㈡石子粒徑大于4.75mm的骨料稱為粗骨料。分類
按產(chǎn)源分:卵石和碎石
按技術(shù)要求分:Ⅰ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)大于C60的混凝土;Ⅱ類用于強(qiáng)度等級(jí)為C30~C60及抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土;Ⅲ類宜用于強(qiáng)度等級(jí)小于C30的混凝土和建筑砂漿。1、顆粒級(jí)配
為減少空隙率,改善混凝土拌合物和易性及提高混凝土的強(qiáng)度,粗骨料也要求有良好的顆粒級(jí)配。
粗骨料的顆粒級(jí)配有連續(xù)級(jí)配與間斷級(jí)配兩種。連續(xù)級(jí)配是石子由小到大連續(xù)分級(jí);間斷級(jí)配是指用小顆粒的粒級(jí)直接和大顆粒的粒級(jí)相配,中間為不連續(xù)的級(jí)配,由于易產(chǎn)生離析,應(yīng)用較少。2、有害物質(zhì)含量卵石、碎石中不應(yīng)混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。見下表。項(xiàng)目指標(biāo)Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類有機(jī)物合格合格合格硫化物及硫酸鹽(%)(SO3質(zhì)量計(jì))<0.5<1.0<1.03.強(qiáng)度采用巖石抗壓強(qiáng)度和壓碎指標(biāo)兩種檢驗(yàn):巖石抗壓強(qiáng)度是將母巖制成50mm×50mm×50mm立方體試件,在水飽和狀態(tài)下測(cè)定其極限抗壓強(qiáng)度值。壓碎指標(biāo)是將一定質(zhì)量風(fēng)干狀態(tài)下9.50~19.0mm的顆粒裝入標(biāo)準(zhǔn)圓模內(nèi),在壓力機(jī)上按1kN/s速度均勻加荷至200kN并穩(wěn)定,卸荷后用2.36mm的篩篩除被壓碎的細(xì)粉,稱出篩余量。按下式計(jì)算:式中:Qc——壓碎指標(biāo)值;
G1——試樣的質(zhì)量,g;
G2——壓碎后的篩余量,g。4、物理性質(zhì)⑴.表觀密度、堆積密度及空隙率
表觀密度ρg′>2500kg/m3;
松散堆積密度ρgo′>1350kg/m3;
空隙率P′<47%。⑵.含泥量、泥塊含量及石粉含量
含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量;
泥塊含量是指卵石、碎石中粒徑大于4.75mm經(jīng)水洗手捏后小于2.36mm的顆粒含量。二、混凝土主要介紹混凝土的配合比設(shè)計(jì)步驟:(一)確定混凝土初步配合比(二)試配、調(diào)整,確定設(shè)計(jì)配合比(三)計(jì)算施工配合比1.計(jì)算施工配制強(qiáng)度fcu,0式中:fcu,0——混凝土配制強(qiáng)度,MPa;fcu,k——混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,即混凝土強(qiáng)度等級(jí)值,MPa;σ——混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差,MPa。混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計(jì)資料確定,并應(yīng)符合以下規(guī)定:計(jì)算時(shí),強(qiáng)度試件組數(shù)不應(yīng)少于25組;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20和C25級(jí),其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值σ<2.5MPa時(shí),取σ=2.5MPa;當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)等于或大于C30級(jí),其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值σ<3.0MPa時(shí),取σ=3.0MPa;當(dāng)無統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差時(shí),其值按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB50204)的規(guī)定取用。2.確定水灰比mw/mc(1)按混凝土強(qiáng)度要求計(jì)算水灰比式中:αa、αb——回歸系數(shù);應(yīng)根據(jù)工程所用的水泥、集料,通過試驗(yàn)由建立的水灰比與混凝土強(qiáng)度關(guān)系式確定;當(dāng)不具備上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料時(shí),可取碎石混凝土αa=0.46,αb=0.07;卵石混凝土αa=0.48,αb=0.33。fce——水泥28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值,MPa。強(qiáng)度等級(jí)<C20C20~C35≥C35標(biāo)準(zhǔn)差σ,MPa4.05.06.0混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差(2)復(fù)核耐久性為了使混凝土耐久性符合要求,按強(qiáng)度要求計(jì)算的水灰比值不得超過規(guī)定的最大水灰比值,否則混凝土耐久性不合格,此時(shí)取規(guī)定的最大水灰比值作為混凝土的水灰比值。3.確定單位用水量mw(1)水灰比在0.40~0.80范圍內(nèi)時(shí),根據(jù)粗集料的品種、粒徑及施工要求的坍落度,按下表選取。拌合物稠度卵石最大粒徑,mm碎石最大粒徑,mm項(xiàng)目指標(biāo)102031.540162031.540坍落度,mm10~3019017016015020018517516535~5020018017016021019518517555~7021019018017022020519518575~90215195185175230215205195塑性混凝土的單位用水量,kg(2)水灰比小于0.40的混凝土以及采用特殊成型工藝的混凝土單位用水量應(yīng)通過試驗(yàn)確定。(3)摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量可按下式計(jì)算:mwa=mw0(1-β)式中:mwa——摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量,kg;mw0——未摻外加劑時(shí)混凝土的單位用水量,kg;β——外加劑的減水率,應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。拌合物稠度卵石最大粒徑,mm碎石最大粒徑,mm項(xiàng)目指標(biāo)102040162040維勃稠度,s16~2017516014518017015511~151801651501851751605~10185170155190180165干硬性混凝土的單位用水量,kg4.計(jì)算水泥用量mc(1)計(jì)算(2)復(fù)核耐久性將計(jì)算出的水泥用量與規(guī)定的最小水泥用量比較:如計(jì)算水泥用量不低于規(guī)定的最小水泥用量,則耐久性合格;否則耐久性不合格,此時(shí)應(yīng)取規(guī)定的最小水泥用量。5.確定砂率βs
(1)坍落度為10~60mm的混凝土砂率,可根據(jù)粗骨料品種、粒徑及水灰比按下表選取。(2)坍落度大于60mm的混凝土砂率,可經(jīng)試驗(yàn)確定;也可在下表基礎(chǔ)上,坍落度每增大20mm,砂率增大1%確定。(3)坍落度小于10mm的混凝土,其砂率應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。6.計(jì)算砂、石子用量ms0、mg0
(1)體積法又稱絕對(duì)體積法。1m3混凝土中的組成材料——水泥、砂、石子、水經(jīng)過拌合均勻、成型密實(shí)后,混凝土的體積為1m3,即:Vc+Vs+Vg+Vw+Va=1混凝土砂率,%水灰比mw/mc卵石最大粒徑,mm碎石最大粒徑,mm1020401620400.4026~3225~3124~3030~3529~3427~320.5030~3529~3428~3333~3832~3730~350.6033~3832~3731~3636~4135~4033~380.7036~4135~4034~3939~4438~4336~41解方程組,可得ms0、mg0。式中:ρc、ρs、ρg、ρw——分別為水泥的密度、砂的表觀密度、石子的表觀密度、水的密度,kg/m3。水泥的密度可取2900~3100kg/m3;α——混凝土的含氣量百分?jǐn)?shù),在不使用引氣型外加劑時(shí),可取α=1。(2)質(zhì)量法質(zhì)量法又稱為假定體積密度法。假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp,kg。解方程組可得ms0、mg0。式中:mc0、ms0、mg0、mw0——分別為1m3混凝土中水泥、砂、石子、水的用量,kg;mcp——1m3混凝土拌合物的假定質(zhì)量,kg。可取2350~2450kg/m3。βs——混凝土砂率。7.計(jì)算初步配合比(1)以1m3混凝土中各組成材料的實(shí)際用量表示。(2)以組成材料用量之比表示:mc0:ms0:mg0=1:x:y,mw/mc=?。(二)試配調(diào)整,確定設(shè)計(jì)配合比1.試配按初步配合比稱取一定質(zhì)量的組成材料,拌制15L或25L混凝土,分別測(cè)定其和易性、強(qiáng)度。2.調(diào)整(1)調(diào)整和易性,確定初步配合比
測(cè)拌合物坍落度,并檢查其粘聚性和保水性能:如實(shí)測(cè)坍落度小于或大于設(shè)計(jì)要求,可保持水灰比不變,增加或減少適量水泥漿;如出現(xiàn)粘聚性和保水性不良,可適當(dāng)提高砂率;每次調(diào)整后再試拌,直到符合要求為止。記錄好各種材料調(diào)整后用量,并測(cè)定混凝土拌合物的實(shí)際體積密度(ρc,t)。(2)強(qiáng)度調(diào)整一般采用三個(gè)不同的配合比,其中一個(gè)為初步配合比,另外兩個(gè)配合比的水灰比值,應(yīng)較初步配合比分別增加及減少0.05,其用水量應(yīng)該與初步配合比相同,但砂率值可做適當(dāng)調(diào)整并測(cè)定體積密度。各種配比制作兩組強(qiáng)度試塊,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定。3.設(shè)計(jì)配合比的確定(1)根據(jù)試驗(yàn)得出的混凝土強(qiáng)度與其相應(yīng)的灰水比(mc/mw)關(guān)系,用作圖法或計(jì)算法求出與混凝土配制強(qiáng)度(fcu,0)相對(duì)應(yīng)的灰水比,確定1m3混凝土中的組成材料用量:①單位用水量(mw)應(yīng)在初步配合比用水量的基礎(chǔ)上,根據(jù)制作強(qiáng)度試件時(shí)測(cè)得的坍落度或維勃稠度進(jìn)行調(diào)整確定;②水泥用量(mc)應(yīng)以用水量乘以選定出來的灰水比計(jì)算確定;③粗集料和細(xì)集料用量(ms、mg)應(yīng)在初步配合比的用量基礎(chǔ)上,按選定的灰水比進(jìn)行調(diào)整后確定。(2)經(jīng)試配確定配合比后,按下列步驟進(jìn)行校正:①按上述方法確定的各組成材料用量按下式計(jì)算混凝土的體積密度計(jì)算值ρc,c:ρc,c=mc+ms+mg+mw②應(yīng)按下式計(jì)算混凝土配合比校正系數(shù)δ:式中:ρc,t——混凝土體積密度實(shí)測(cè)值,kg/m3;ρc,c——混凝土體積密度計(jì)算值,kg/m3。③當(dāng)體積密度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值不超過計(jì)算值的2%時(shí),按(1)條確定的配合比即為設(shè)計(jì)配合比;當(dāng)二者之差超過2%時(shí),應(yīng)將配合比中各組成材料用量均乘以校正系數(shù)δ,得到設(shè)計(jì)配合比。(三)計(jì)算施工配合比假定現(xiàn)場(chǎng)砂、石子的含水率分別為a%和b%,則施工配合比中1m3混凝土的各組成材料用量分別為:=mc=ms(1+a%)=mg(1+b%)=mw-ms×a%-mg×b%施工配合比可表示為:配合比計(jì)算例題某工程現(xiàn)澆室內(nèi)鋼筋混凝土梁,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。施工采用機(jī)械拌合和振搗,選擇的混凝土拌合物坍落度為30~50mm。施工單位無混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)資料。所用原材料如下:水泥:普通水泥,強(qiáng)度等級(jí)42.5MPa,實(shí)測(cè)28d抗壓強(qiáng)度48.0MPa,密度ρc=3.1g/cm3;砂:中砂,級(jí)配2區(qū)合格。表觀密度ρs=2.65g/cm3;石子:卵石,5~40mm。表觀密度ρg=2.60g/cm3;水:自來水,密度ρw=1.00g/cm3。試用體積法和質(zhì)量法計(jì)算該混凝土的初步配合比。解:1.計(jì)算混凝土的施工配制強(qiáng)度fcu,0:根據(jù)題意可得:fcu,k=30.0MPa,查表3.24取σ=5.0MPa,則fcu,0=fcu,k+1.645σ=30.0+1.645×5.0=38.2MPa2.確定混凝土水灰比mw/mc
(1)按強(qiáng)度要求計(jì)算根據(jù)題意可得:fce=48.0MPa,αa=0.48,αb=0.33,則:(2)復(fù)核耐久性:經(jīng)復(fù)核,耐久性合格。3.確定用水量mw0根據(jù)題意,骨料為中砂,卵石,最大粒徑為40mm,查表取mw0=160kg。4.計(jì)算水泥用量mc0(1)計(jì)算:(2)復(fù)核耐久性經(jīng)復(fù)核,耐久性合格。5.確定砂率βs根據(jù)題意,采用中砂、卵石(最大粒徑40mm)、水灰比0.50,查表βs=28%~33%,取βs=30%。6.計(jì)算砂、石子用量ms0、mg0(1)體積法將數(shù)據(jù)代入體積法的計(jì)算公式,取α=1,可得:
解方程組,可得ms0=570kg、mg0=1330kg。(2)質(zhì)量法假定混凝土拌合物的質(zhì)量為mcp=2400kg,將數(shù)據(jù)代入質(zhì)量法計(jì)算公式,得:
ms0+mg0=2400-320-160
解方程組,可得ms0=576kg、mg0=1344kg。6.計(jì)算初步配合比(1)體積法mc0:ms0:mg0=320:570:1330=1:1.78:4.16,mw/mc=0.50;(2)質(zhì)量法mc0:ms0:mg0=320:576:1344=1:1.80:4.20,mw/mc=0.50。三、建筑砂漿定義砂漿是由膠凝材料、細(xì)骨料、摻加料和水按一定比例配制而成的建筑工程材料。分類
按用途不同分砌筑砂漿、抹面砂漿和特種砂漿。
按膠凝材料分水泥砂漿、石灰砂漿、混合砂漿(一)砌筑砂漿1、主要技術(shù)性質(zhì)⑴.和易性包括流動(dòng)性和保水性兩個(gè)方面。①流動(dòng)性指砂漿在自重或外力作用下能產(chǎn)生流動(dòng)的性能。流動(dòng)性采用砂漿稠度測(cè)定儀測(cè)定,以沉入度(mm)表示。②保水性
新拌砂漿能夠保持水分的能力稱為保水性。
砂漿的保水性用分層度表示。用分層度測(cè)定儀測(cè)定。
分層度值越小,則保水性越好。砌筑砂漿的分層度以在30mm以內(nèi)為宜。2.強(qiáng)度砂漿強(qiáng)度是以邊長(zhǎng)為70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方體試塊,在溫度為20±3℃,一定濕度下養(yǎng)護(hù)28d,測(cè)得的極限抗壓強(qiáng)度。砂漿按其抗壓強(qiáng)度平均值分為M0.4、M1、M2.5、M5.0、M7.5、M10和M15等七個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。在一般工程中,辦公樓、教學(xué)樓以及多層建筑物宜選用M5.0~M10的砂漿,平房商店等多選用M2.5~M5.0的砂漿,倉(cāng)庫(kù)、食堂、地下室以及工業(yè)廠房等多選用M2.5~M10的砂漿,而特別重要的砌體宜選用M10以上的砂漿。3、砌筑砂漿的配合比設(shè)計(jì)⑴.計(jì)算砂漿配制強(qiáng)度?m,o
?m,o=?2+0.645σ⑵.計(jì)算每立方米砂漿中的水泥用量QC
⑶.計(jì)算摻加料用量QD
QD=QA-QC⑷.確定每立方米砂漿中砂的用量QS1m3干燥狀態(tài)砂的堆積密度,即1m3砂漿所用的干砂用量。⑸.確定每立方米砂漿的用水量QW根據(jù)砂漿稠度要求可選用240~310kg⑹.配合比的試配、調(diào)整與確定首先按計(jì)算所得配合比進(jìn)行試拌,測(cè)定其分層度和沉入度,根據(jù)要求調(diào)整材料用量,得到初步配合比。㈡抹面砂漿1、普通抹面砂漿2、裝飾抹面砂漿第七節(jié)石材石材是使用歷史最久的建筑材料之一。分為天然石材和人造石材。一、天然石材㈠巖石的分類及常用石材1、分類⑴巖漿巖是地殼深處上升的巖漿冷卻而成,有分為深成巖、噴出巖和變質(zhì)巖。⑵沉積巖是地表巖石經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化成為碎粒和粉塵,經(jīng)風(fēng)、水搬運(yùn),再經(jīng)沉淀和再造而成。⑶變質(zhì)巖是巖石由于劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)高溫高壓下再結(jié)晶而成的一種新的巖石。2、工程常用石材⑴花崗巖⑵玄武巖⑶石灰?guī)r⑷砂巖屬沉積巖⑸大理石屬變質(zhì)巖⑹石英巖屬變質(zhì)巖㈡天然石材的技術(shù)性質(zhì)1、表觀密度4、抗凍性2、吸水性5、抗壓強(qiáng)度3、耐水性㈢天然石材的應(yīng)用1、毛石:山體爆破直接得到的石塊。⑴.亂毛石:形狀不規(guī)則,主要用于砌筑基礎(chǔ)、勒角、墻身、堤壩、擋土墻等;⑵.平毛石:亂毛石經(jīng)粗略加工而成,主要用于砌筑基礎(chǔ)、墻身、勒角、橋墩、涵洞等。2、料石(條石):具有較規(guī)則六面體形的石塊。⑴.毛料石:外觀大致方正⑵.粗料石:⑶.細(xì)料石:經(jīng)過細(xì)加工,外觀規(guī)則二、人造石材1、鑄石2、人造石板材第八節(jié)氣硬性無機(jī)膠凝材料一、石灰
㈠石灰的生產(chǎn)原材料生產(chǎn)石灰的原材料包括天然石灰石和化工副產(chǎn)品。主要成分為CaCO3。生產(chǎn)工藝——煅燒石灰生產(chǎn)過程,是石灰石煅燒過程。根據(jù)煅燒程度可分為欠火石灰、正火石灰、過火石灰。CaCO3==CaO+CO2MgCO3==MgO+CO2900℃700℃㈡生石灰的熟化
熟化的過程生石灰+水熟石灰
熟化的方式淋灰——生石灰粉(消石灰粉)化灰——熟石灰膏
熟化過程的特點(diǎn)放出大量的熱;體積膨脹1.5~3.5倍。
熟化過程的注意事項(xiàng)熟石灰在使用前必須陳伏15d以上——防止過火石灰的危害;在化灰池表面保留一層水——防止石灰碳化。MgO+H2O==Mg(OH)2CaO+H2O==Ca(OH)2+64.
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