12-材料-注册岩土基础考试笔记

第一节材料科学与物质结构基础知识一建筑材料的组成、结构及其对性能的影响建筑材料的组成化学成分无机材料金属材料非金属材料有机材料植物质材料沥青材料合成高分子材料复合材料金属-非金属材料有机-无机非金属材料金属-有机矿物成分材料的微观结构及其对性质的影响按尺度微观结构原子-分子电子显微镜亚微观结构宏观结构肉眼或放大镜固态物质晶体内部质点（原子、分子）按一定规则排列，长程有序和平移有序固定熔点，良好的导电性和导热性各向同性金属材料、石英矿物、花岗石等非晶体玻璃体无定形体，熔融物质急冷形成无固定熔点各向同性火山灰、岩棉、矿棉、粒化高炉矿渣等胶体众多细小固体粒子分散在连续介质中而成吸附力良好、粘结力较强，总表面积大，表面能很大沥青、固化后的水玻璃、水泥石中的水化硅酸钙等材料的亚微观结构及其对性质的影响金属材料的晶粒粗细及金相组织影响强度、硬度、韧性木材的纤维状组织强度、导热性起支配作用材料的宏观结构及其对性质的影响密实性孔隙特征孔隙的分布情况和连通情况构造形式层状、粒状、纤维状等二建筑材料的基本性质建筑材料的物理性质密度干燥、绝对密实李氏瓶法表观密度自然状态与含水情况有关堆积密度堆积状态粉状或粒状材料孔隙率密实度=1-孔隙率空隙率亲水性90憎水性≥90沥青、石蜡吸水性吸湿性耐水性软化系数K饱和抗压/干燥抗压软化系数↗，耐水性↗＞0.85水中或受潮严重＞0.75受潮较轻或次要结构物抗渗性渗透系数KQd/AtH渗透系数↗抗渗性↘孔隙率大孔隙连通，渗透系数↘耐久性抗冻性质量损失≤0.5强度损失≤0.25水工及冬季气温低于-15°耐久性导热性导热系数λQd/At(T2-T1)导热系数↗,导热性↗绝热材料＜0.23W/m*K热容量建筑材料的力学性质强度和等级拉、压、弯、剪变形性能弹性和塑性弹性可恢复塑性不可恢复脆性和韧性韧性脆性韧性第二节气硬性无机胶凝材料一、石灰碳酸钙为主的原料-900~1100锻烧得出氧化钙和二氧化碳钙质生石灰（氧化镁含量小于等于5%），镁质生石灰（氧化镁含量大于5%）生石灰的熟化加水成Ca(OH)2(称熟石灰或消石灰)放热，体积膨胀1~2.5倍过火石灰陈伏两周使抹灰层表面开裂或隆起石灰浆的硬化结晶作用游离水分蒸发，氢氧化钙从饱和溶液中结晶硬化石灰浆体强度不高，受潮后更低，强度增长慢，硬化过程体积收缩大，加入砂子纸筋等防止收缩开裂碳化作用Ca(OH)2与二氧化碳化合生成碳酸钙石灰的应用配制石灰砂浆、石灰乳砌筑、抹面、石灰乳做涂料配制三合土、三灰土三合土：石灰+粘土+砂石或矿渣、碎砖等填料分层夯实，用作砖基础的垫层三灰土：石灰+粘土生产灰砂砖、碳化石灰板灰砂砖：磨细生石灰或消（熟）石灰粉与天然砂配合拌匀，加水搅拌，经陈伏，加压成型和压蒸处理磨细生石灰粉、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质集料（矿渣）搅拌成型，再人工碳化12~24h无熟料水泥及多种硅酸盐制品二、建筑石膏石膏制品强度一般比石灰制品高胶结强度：石灰石膏水泥天然二水石膏（生石膏）煅烧107~170度磨细得半水石膏（熟石膏），190度得模型石膏水化生成二水石膏，自由水分水化和蒸发后，变稠，凝结，性质凝结硬化快体积微膨胀1%孔隙率大，可达50~60%强度低，表观密度较小，导热性较低，吸音性较强，吸湿性较强耐水性和抗冻性较差抗火性好释放结晶水形成水蒸气幕，耐热性差不可长期用于65度以上的高温环境应用轻质、防火、吸声、保湿隔热、调湿、可钉可锯内部装饰和生产纸面石膏板、石膏空心条板、石膏砌块等墙体材料第三节水泥一、硅酸盐水泥（一）硅酸盐水泥的矿物组成（二）硅酸盐水泥的水化、凝结、硬化（三）硅酸盐水泥的技术性质细度凝结时间初凝标准维卡仪终凝体积安定性游离CaO、游离MgO、石膏过量煮沸法强度40*10*160mm，20+2,3d28d（四）硅酸盐水泥的侵蚀与防止引起水泥石侵蚀的原因易溶与水的组份，氢氧化钙、水化铝酸钙与其它物质发生反应，生成易溶于水或体积膨胀或松软无胶凝力的新物质本身不密实，有孔隙，侵蚀性物质（水，酸、硫酸盐与镁酸盐）防止侵蚀的措施水泥品种表面做保护层二、掺混合材料的硅酸盐水泥活性混和材料：粒化高炉矿渣、火山质混合材料（火山灰、浮石、硅藻土、烧粘土、煤矸石灰渣等）非活性混和材料：石英砂、石灰石粉、粘土、慢冷矿渣、磨细的块状高炉矿渣及炉灰、等五种通用水泥的性能对比表硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥PO矿渣水泥PS火山灰水泥PP粉煤灰水泥PF复合水泥凝结硬化快较快慢慢慢慢、早期强度，后期强度高高低，增长较快低，增长较快低，增长较快低，增长较快初凝/终凝45min6.5h45min10h蒸汽养护适合适合适合掺和料PI无掺和料PII0~5%石灰石或粒化高炉矿渣Mgo5.0%，SO33.5%6%-~20%，允许用≤5%的窑灰或≤10%的非活性混合材料粒化高炉矿渣A：20%-~50%B：50%-~70%允许用≤8%其它混合材料代替矿渣火山灰质混凝土材料和适量石膏20%-~50%粉煤灰和适量石膏20%-~40%SO34%水化热大较大较小，放热慢较小，放热慢较小，放热慢较小抗冻性，抗碳化好较好差差耐磨性好较好较好较差耐热性差较差较好较好较差耐腐蚀性差较差较好较好较好较好干缩性较小较小较大大较小泌水性大、⑤其他性能与所掺人的两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关抗渗性好差较好较好耐软水性和硫酸盐侵蚀差较差好抗裂性较好不适用大体积混凝土流动性好三、铝酸盐水泥矿物组成和水化产物CA-70%，凝结不快，硬化迅速20度，CAH10片状或针状晶体，不稳定，转变成C3AH6同时析出游离水，增大孔隙，强度降低，温热条件加速20~30度，C2AH830度C3AH6CA2-20%C2A少量AH3技术性质细度凝结时间强度特性与应用长期强度降低不宜用于长期承重、高温高湿环境，一般工程禁用早期强度增长快1d强度80%，紧急抢修、要求早强的特殊工程水化热大、放热速度快总热量的70%~80%养护温度15度，不超过25度不适合高温季节，也不适合蒸气养护耐热性较高可制成耐热混凝土抗硫酸盐侵蚀强，耐酸好抗碱差闪凝与硅酸盐水泥或石灰相混，并生成高碱性的水化铝酸钙，混凝土开裂不得接触未硬化的硅酸盐水泥四、其它品种水泥白色硅酸盐水泥氧化铁含量少初凝45min，终凝10hMgo5.5%,SO33.5%彩色硅酸盐水泥碱性矿物颜料颜料要求不溶于水，分散性好，耐碱性强，抗大气稳定性好，不影响水泥的硬化、着色力强快硬硅酸盐水泥提高铝酸三钙和硅酸三钙的含量、增加石膏掺量（达8%），提高水泥的细度初凝45min，终凝10h紧急抢修工程及低温施工工程膨胀水泥混凝土膨胀，钢筋微、混凝土微压自应力水泥砌筑水泥第四节混凝土一、普通混凝土原材料的技术要求重混凝土干表观密度大于2800kg/m3普通混凝土干表观密度大于2000~2800kg/m3轻混凝土干表观密度小于2000kg/m3（一）水泥品种选择根据工程特点、环境、施工条件等强度等级混凝土强度的1.2~2.0倍高强混凝土，0.9~1.5倍（二）细集料粒径0.15~5mm有害杂质泥、泥块、云母、轻物质、硫化物与硫酸盐、有机物质、氯化物等泥、云母、轻物质降低集料与水泥浆的粘结泥增多用水量，加大收缩，降低抗冻性、抗渗性硫化物与硫酸盐侵蚀泥块、轻物质强度低形成薄弱部分氯钢筋锈蚀活性二氧化硅碱集料反应砂的粗细程度与颗粒级配和易性和水泥用量级配良好空隙率小，水泥浆量少，提高流动性、密实度和强度粗细程度影响总表面积，包裹的水泥浆少细度模数细度模数越大，砂越粗。3.7~3.1为粗砂3.0~2.3为中砂2.2~1.6为细砂（三）粗集料粒径大于5mm接近立方体或球形为好碎石与水泥浆粘结较好，强度较高卵石流动性好有害杂质泥、泥块、云母、有机质、硫化物与硫酸盐、等重要工程做碱活性检验针、片颗粒含量针颗粒：长度大于所属粒级平均粒径的2.4倍片颗粒：颗粒厚度小于平均粒径的0.4倍易折断，含量较大时影响孔隙率，影响混凝土的工作性及强度，强度岩石的块体抗压强度边长50mm立方体试件（或直径、高度为50的圆柱体），浸泡48h，岩石的抗压强度不低于混凝土抗压强度的1.5倍，岩浆岩≥80Mpa，沉积岩≥45Mpa，变质岩≥60Mpa，压碎指标（卵石）越大，强度越大颗粒级配最大粒径粒径越大，总表面积越小，包裹的水泥浆少不超过最小截面尺寸的1/4，不超过钢筋间最小净距的3/4不超过实心板板厚的1/3，不超过40mm坚固性评价指标硫酸钠溶液浸渍，五次循环后的质量损失碱-集料反应指水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂现象无裂缝、酥裂、胶体外溢，膨胀率0.1%（四）水采用符合国标的饮用水（五）外加剂（不超过水泥质量的5%）减水剂前提稠度不变，经济技术效果提高流动性：配合比不变，塌落度增大100~200mm提高强度：塌落度不变，减少水量10%~20%，强度提高10%~20%节约水泥：强度不变，水泥节省10%~15%，改善砼某些性能：减少泌水、离析，延缓凝结、水化放热，提高抗渗性和抗冻性常用品种类型掺量（水泥用量的）减水宜其它木质素系减水剂（引气1%~2%）0.2%~0.3%10%夏季施工、滑模施工、大体积混凝土、泵送混凝土不宜蒸气养护缓凝（1~3h）萘系减水剂0.5~1.0%10%~25%所有混凝土，尤其高强混凝土和流态混凝土非引气型聚羧酸系减水剂0.2%~0.3%25%~30%塌落度损失小树脂系减水剂0.5~2.0%20%~30%有特殊要求的混凝土工程贵，早强，非引气型糖蜜系减水剂0.2%~0.3%6%~10%夏季施工、大体积混凝土水工混凝土缓凝（3h），降低水化热复合减水剂弥补引气而导致的后期强度降低早强剂类型例掺量优点缺点其它氯化物系氯化钙1%~2%早强、促凝、防冻钢筋锈蚀钢筋混凝土中掺量小于1.0%，与阻锈剂NaNO2复合使用硫酸盐系硫酸纳0.5%~2%又称元明粉硫酸纳、糖钙、与青砂混合磨细而成三乙醇胺系0.02%~0.05%有缓凝作用，不单掺，与其它早强剂复合使用缓凝剂木质磺酸钙与糖蜜高温季节，大体积混凝土，泵送与滑模方法方式，及较长时间停放或无距离运送的商品混凝土速凝剂隧道与地下工程，引水涵洞等工程锚喷支护时的喷射混凝土引气剂气泡直径0.05~1.25mm掺量：0.005%~0.012%强度稍降提高抗渗、抗冻，改善拌和物的工作性，多用于水工混凝土其它防水剂、防冻剂、膨胀剂、发气剂等（六）矿物掺和料二、普通混凝土的主要技术性质（一）混凝土拌合物的和易性（又称工作性）和易性流动性坍落度150mm，大流动性100~150，流动性50~90，塑性10~30配筋稀疏的结构30~50板、梁或大中型截面的柱等50~70配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）70~90配筋特密的结构10-40，低塑性尺寸越小、配筋越密或人工插捣时，坍落度选大，保证施工为前提，坍落度越小为宜维勃稠度适用于干硬混凝土拌和物粘聚性保水性影响和易性的主要因素（决定作用：用水量）水泥浆的数量与稠度，由水灰比控制砂率（砂的质量占砂石总量的比值），合理砂率值，过大过小都减少和易性水泥品种与集料品质、性质外加剂、时间、环境的温度、温度等调整和易性的措施合理砂率，提高混凝土质量和节省水泥改善砂石级配尽量采用较粗的砂、石配合比初步确定后，根据现场砂石情况调整水泥浆量（水灰比不变）外加剂（减水剂、引气剂）提高流动性（二）混凝土的强度混凝土立方体抗压强度标准值及强度等级划分强度等级150mm，20±3度，相对温度90%以上，28d混凝土轴心抗压强度立方体抗压强度的0.67倍直径150，高度300混凝土抗拉强度劈裂法水泥强度等级和水灰比水泥水化需要的水约在水泥重量的23%，多余的水分形成水泡可蒸发后成气孔，减少抵抗荷载的实际有效面，强度降低公式水灰比越小，，水泥浆硬化后的强度越高与集料表面的粘结力越强混凝土强度越高水灰比过小过于干稠，振捣困难，较多的蜂窝、空洞温度温度↗水化速度加快，强度发展加快冰点以下，水化停止湿度干燥：失水影响水化作用，水化不充分