建築材料大學基礎知識
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1．力學性質
（1）強度。材料在經受外力作用時抵抗破壞的能力，稱為材料的強度。根據外力施加方向的不同，材料強度又可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度等。
（2）材料的彈性、塑性、脆性與韌性。材料在承受外力作用的過程中，必然產生變形，如撤除外力的作用後，若材料幾何形狀恢復原狀，則材料的這種效能稱為彈性。若材料的幾何形狀只能部分恢復，而殘留一部分不能恢復的變形，該殘留部分的變形稱為塑性變形。
材料受力時，在無明顯變形的情況下突然破壞，這種現象稱為脆性破壞。具有這種破壞特性的材料，稱為脆性材料，如玻璃、陶瓷等。
在衝擊、振動荷載的作用下，材料在破壞過程中吸收能量的性質稱為韌性，吸收的能量越多韌性越好。
2．建築材料的基本物理引數
（1）密度。材料在絕對密實狀態下單位體積內所具有的質量稱為密度（g/cm3）。
（2）表觀密度。材料在自然狀態下（包含內部孔隙）單位體積所具有的質量，稱為表觀密度（g/m3或kg/m3）。
（3）堆積密度。散粒狀材料在自然堆積狀態下單位體積的質量，稱為堆積密度（g/cm3或kg/m3）。
（4）孔隙率。材料中孔隙體積佔材料總體積的百分率。材料中孔隙的大小，以及大小孔隙的級配是各不相同的，而且孔隙結構形態也各不相同，有的與外界相連通，稱開口孔隙，有的與外界隔絕，稱封閉孔隙。孔隙率是反映材料細觀結構的重要引數，是影響材料強度的重要因素。除此之外，孔隙率與孔隙結構形態還對材料表觀密度。吸水。抗滲。抗凍、乾溼變形以及吸聲、絕熱等效能密切相關。因此，孔隙率雖然不是工程設計和施工中直接應用的引數，但卻是瞭解和預估材料效能的重要依據。
（5）空隙率。散粒狀材料在自然堆積狀態下，顆粒之間空隙體積佔總體積的百分率，稱為空隙率。
（6）吸水率。材料由乾燥狀態變為飽水狀態所增加的（所吸入水的）質量一：材料十質量之比的百分率，稱為材料的吸水率。
（7）含水率。材料內部所包含水分的質量佔材料幹質量的百分率，稱為材料的含水率。
3．建築材料的耐久性
建築材料在使用過程中經受各種常規破壞因素的作用而能保持其使用效能的能力，稱為建築材料的耐久性。。第二節 石灰
一、 石灰的原料與生產
生產石灰的原料主要是含碳酸鈣為主的天然岩石，如石灰石、白堊等。將這些原料在高溫下煅燒，即得生石灰，主要成分為氧化鈣。正常溫度下煅燒得到的石灰具有多孔結構，內部孔隙率大，晶體粒小，體積密度小，與水作用快。
注意：生產時，由於火候或溫度控制不均，常會含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰中含有未分解的碳酸鈣核心，外部為正常煅燒的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不會帶來危害。溫度過高得到的石灰稱為過火石灰。過火石灰的結構緻密，孔隙率小，體積密度大，並且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土雜質形成的玻璃物質所包覆。因此過火石灰與水作用的速度很慢，須數天甚至數年，這對石灰的使用極為不利。
為避免過火石灰在使用以後，因吸收空氣中的水蒸氣而逐步熟化膨脹，使已硬化的砂漿或製品產生隆起、開裂等破壞現象，在使用以前必須使過火石灰熟化或將過火石灰去除。常採用的方法是在熟化過程中，利用篩網除掉較大尺寸過火石灰顆粒，而較小的過火石灰顆粒在儲
灰坑中至少存放二週以上，使其充分熟化，此即所謂的“陳伏”。陳伏時為防止石灰炭化，石灰膏的表面須儲存有一層水。
石灰的特性
1保水性與可塑性好2凝結硬化慢、強度低%3耐水性差4乾燥收縮大
5.1 水泥主要技術指標 （1）比重與容重：普通水泥比重為3.1，容重通常採用1300公斤/立方米。（2）細度：指水泥顆粒的粗細程度。顆粒越細，硬化得越快，早期強度也越高。 （3）凝結時間：水泥加水攪拌到開始凝結所需的時間稱初凝時間。從加水攪拌到凝結完成所需的時間稱終凝時間。矽酸鹽水泥初凝時間不早於45分鐘，終凝時間不遲於6.5小時。實際上初凝時間在1~3h，而終凝為4~6小時。水泥凝結時間的測定由專門凝結時間測定儀進行 （4）強度：水泥強度應符合國家標準。 （5）體積安定性：指水泥在硬化過程中體積變化的均勻效能。水泥中含雜質較多，會產生不均勻變形（6）水化熱：水泥與水作用會產生放熱反應，在水泥硬化過程中，不斷放出的熱量稱為水化熱。7）標準稠度：指水泥淨漿對標準試杆的沉入具有一定阻力時的稠度。
三、定義3.1 複合矽酸鹽水泥 凡由矽酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規定的混合材料、適量石膏磨細製成的水硬性膠凝材料，稱為複合矽酸鹽水泥（簡稱複合水泥）。水泥中混合材料總摻加量按質量百分比應大於20％，不超過50％。
五、技術要求1 氧化鎂：熟料中氧化鎂的含量不得超過5.0％。如水泥經壓蒸安定性試驗合格，則熟料中氧化鎂的含量允許放寬到6.0％。 .2 三氧化硫：水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5％。 3 細度：80μm方孔篩篩餘不得超過10％。4 凝結時間：初凝不得早於45min,終凝不得遲於10h。 5 安定性：用沸煮法檢驗必須合格。5.6 強度：425和525號水泥按早期強度
1．組成材料與結構
普通混凝土是由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細骨料（砂）、外加劑和水拌合，經硬化而成的一種人造石材。砂、石在混凝土中起骨架作用，並抑制水泥的收縮；水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細骨料表面並填充骨料間的空隙。水泥漿體在硬化前起潤滑作用，使混凝土拌合物具有良好工作效能，硬化後將骨料膠結在一起，形成堅強的整體。2．主要技術性質 混凝土的性質包括混凝土拌合物的和易性、混凝土強度、變形及耐久性等。 和易性又稱工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工條件下，便於各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土的效能。和易性是一項綜合技術指標，包括流動性（稠度）、粘聚性和保水性三個主要方面。 強度是混凝土硬化後的主要力學效能，反映混凝土抵抗荷載的量化能力。混凝土強度包括抗壓、抗拉、抗剪、抗彎、抗折及握裹強度。其中以抗壓強度最大，抗拉強度最小。 混凝土的變形包括非荷載作用下的變形和荷載作用下的變形。非荷載作用下的變形有化學收縮、乾溼變形及溫度變形等。水泥用量過多，在混凝土的.內部易產生化學收縮而引起微細裂縫。 改善混凝土拌合物和易性的措施有哪些合適的砂率外加劑與水泥適應性良好摻合料用量足夠級配好的砂石質量好的粉煤灰、礦粉等摻合料。
影響混凝土強度的因素
一、水泥的強度和水灰比
水泥的強度和水灰比是決定混凝土強度的最主要因素。水泥是混凝土中的膠結組分，其強度的大小直接影響混凝土的強度。在配合比相同的條件下，水泥的強度越高，混凝土強度也越高。當採用同一水泥（品種和強度相同）時，混凝土的強度主要決定於水灰比；在混凝土能充分密實的情況下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，強度愈低，與骨料粘結力也愈小，混凝土的強度就愈低。反之，水灰比愈小，混凝土的強度愈高。二、骨料的影響
骨料的表面狀況影響水泥石與骨料的粘結，從而影響混凝土的強度。碎石表面粗糙，粘結力
較大；卵石表面光滑，粘結力較小。因此，在配合比相同的條件下，碎石混凝土的強度比卵石混凝土的強度高。骨料的最大粒徑對混凝土的強度也有影響，骨料的最大粒徑愈大，混凝土的強度愈小。
三、外加劑和摻合料
在混凝土中摻入外加劑，可使混凝土獲得早強和高強效能，混凝土中摻入早強劑，可顯著提高早期強度；摻入減水劑可大幅度減少拌合用水量，在較低的水灰比下，混凝土仍能較好地成型密實，獲得很高的28d強度。
在混凝土中加入摻合料，可提高水泥石的密實度，改善水泥石與骨料的介面粘結強度，提高混凝土的長期強度。因此，在混凝土中摻入高效減水劑和摻合料是製備高強和高效能混凝土必需的技術措施。
四、養護的溫度和溼度
混凝土的硬化是水泥水化和凝結硬化的結果。養護溫度對水泥的水化速度有顯著的影響，養護溫度高，水泥的初期水化速度快，混凝土早期強度高。溼度大能保證水泥正常水化所需水分，有利於強度的增長。
五、齡期
混凝土在正常養護條件下，其強度將隨著齡期的增加而增長。最初的7～14d內，強度增長較快，28d以後增長緩慢，齡期延續很長，混凝土的強度仍有所增長。
混凝土耐久性問題，是指結構在所使用的環境下，由於內部原因或外部原因引起結構的長期演變，最終使混凝土喪失使用能力。即所為的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗凍失效，鹼-集料反應失效，化學腐蝕失效，鋼筋鏽蝕造成結構破壞等
3. 提高混凝土耐久性的措施
從上述分析可知，混凝土的外部環境、內部孔結構、原料、密實度、和抗滲性是影響混凝土耐久效能的重要因素。因此，工程應根據具體情況，有針對性地採取相應措施，提高混凝土的耐久性。
3.1水泥。水泥類材料的強度和工程效能，是透過水泥砂漿的凝結、硬化形成的，水泥石一旦受損，混凝土耐久性就被破壞，因此水泥的選擇須注意水泥品種的具體效能，選擇鹼含量小、水化熱低，幹縮性小、抗腐蝕性、抗凍效能好的水泥，並結合具體情況進行選擇。工程中選擇水泥強度的同時，需考慮其工程效能，有時其工程效能比強度更重要。
3.2砂、石集料。 選擇質量良好、技術條件合格的砂、石集料，是保證混凝土耐久性的重要條件。改善粗細集料的顆粒級配，在允許的最大粒徑範圍內儘量選用較大粒徑的粗集料，可減少集料的空隙率和比表面積，也有助於提高混凝土的耐久性。
3.3摻入高效活性礦物摻料。普通混凝土的水泥石中水化物穩定性不足，是混凝土不能超耐久的另一因素。在普通混凝土中摻入活性礦物目的，在於改善混凝土中水泥石的膠凝物質的組成，活性礦物摻料中含有大量活性SiO2及Al2O3，它們能和波蘭特水泥水化過程中產生的遊離石及高礆性水化矽酸鈣產生二次反應，生成強度更高、穩定性更優的低礆性水化矽酸鈣，從而達到改善水化膠凝物質的組成，消除遊離石灰的目的，使水泥石的結構更為緻密，並阻斷可能形成的滲透通路。此外，還能改善集料與水泥石的介面結構和介面區效能。這些重要的作用，對增進混凝土的耐久性及強度都有本質性的貢獻。
3.4摻用引氣劑或減水劑。摻用引氣劑或減水劑對提高抗滲、抗凍等有良好作用，在某些情況下，還能節約水泥。
3.5控制混凝土的水灰比及水泥用量。水灰比的大小是決定混凝土密實性的主要因素，它不但影響混凝土的強度，而且也嚴重影響其耐久性，故必須嚴格控制水灰比。
3.6改善混凝土的施工操作方法。在混凝土施工中，應當攪拌均勻，澆灌和振搗密實及加強養護以保證混凝土的施工質量。
砂漿的技術性質 一、新拌砂漿的和易性 砂漿的和易性是指砂漿是否容易在磚石等表面鋪成均勻、連續的薄層，且與基層緊密黏結的性質。包括流動性和保水性兩方面含義。
（一）流動性 影響砂漿流動性的因素，主要有膠凝材料的種類和用量，用水量以及細骨料的種類、顆粒形狀、粗細程度與級配，除此之外，也於摻入的混合材料及外加劑的品種、用量有關。 通常情況下，基底為多孔吸水性材料，或在乾熱條件下施工時，應選擇流動性大的砂漿。相反，基底吸水少，或溼冷條件下施工，應選流動性小的砂漿。
（二）保水性 保水性是指砂漿保持水分的能力。保水性不良的砂漿，使用過程中出現泌水，流漿，使砂漿與基底黏結不牢，且由於失水影響砂漿正常的黏結硬化，使砂漿的強度降低。
影響砂漿保水性的主要因素是膠凝材料種類和用量，砂的品種、細度和用水量。在砂漿中摻入石灰膏、粉煤灰等粉狀混合材料，可提高砂漿的保水性。
二、硬化砂漿的強度 漿強度的因素有：當原材料的質量一定時，砂漿的強度主要取決於水泥標號和水泥用量。此外，砂漿強度還受砂、外加劑，摻入的混合材料以及砌築和養護條件有關。砂中泥及其他雜質含量多時，砂漿強度也受影響。
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