本章主要介紹了道路橋梁工程中的砂石材料、建筑砂漿材料、金屬材料、墻體材料、屋面材料、建筑裝飾材料、工程聚合物材料等。


節(jié) 土的工程性質(zhì)與砂石材料


一、土的工程性質(zhì)


（一）土的三相組成


土的三括固相、液相和氣相。土的三相物質(zhì)組成是很復(fù)雜的。


pan style="font-family:宋體">土的固相


土的固相物質(zhì)分無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，稱為土的骨架。礦物顆粒由原生礦物和次生礦物組成。原生礦物是指巖漿在冷凝過(guò)程中形成的礦物，如石英、長(zhǎng)石、云母等。原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化作用后發(fā)生化學(xué)變化而形的次生礦物，如三氧化二鐵、三氧化二鋁、次生二氧化硅、黏土礦物、碳酸鹽等。次生礦物按其與水的作用可分為可溶的或不可溶的，可溶的按其溶解難易程度又可分為易溶的、中溶的和難溶的。次生礦物的成分和性質(zhì)均較復(fù)雜，對(duì)土的工程性質(zhì)影響也較大


在風(fēng)化過(guò)程中，往往有微生物的參與，在土中產(chǎn)生有機(jī)質(zhì)成分，如多種復(fù)雜的腐殖質(zhì)礦物。此外，在土中還會(huì)有動(dòng)植物殘骸體等有機(jī)殘余物，如泥炭等。有機(jī)質(zhì)對(duì)土的工程性質(zhì)影響很大，但目前對(duì)土的有機(jī)質(zhì)組成的研究還很不夠。


2.土的液相


土的液相是指土孔隙中存在的水。一般把土中的水看成是中性的，無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅，其密度為1gcm'，容量為9.81k/m’，在0℃時(shí)凍結(jié)，在100℃時(shí)沸騰。但實(shí)質(zhì)上，土中水是成分復(fù)雜的電解質(zhì)水溶液，它與土粒間有著復(fù)雜的相互作用。


由于土的顆粒表面通常帶有負(fù)電荷，因此水在帶電固體顆粒之間受到表面電荷電場(chǎng)的作用，水分子和水化陽(yáng)離子就會(huì)向顆粒周圍聚集。根據(jù)受顆粒表面靜電引力作用的強(qiáng)弱，土孔隙中的水可以劃分為三種類型：強(qiáng)結(jié)合水，弱結(jié)合水和自由水。


（pan>）強(qiáng)結(jié)合水


強(qiáng)結(jié)合水是指緊靠土顆粒表面的水，受表面電荷靜電引力。靜電引力把極性水分子和水化陽(yáng)離子牢固地吸附在顆粒表面上形成固定層。這部分水的特征是沒(méi)有溶解能力，不能傳遞靜水壓力，不能自由移動(dòng)，只有吸熱變成蒸汽時(shí)才能移動(dòng)。它牢固地結(jié)合在土顆粒表面上，其性質(zhì)于固體，密度為1.2~2.4g/cm’，冰點(diǎn)極低，有時(shí)甚至在-78℃都不凍結(jié)，具有極大的黏滯性。如果將于燥的土移置在天然濕度的空氣中，則土的質(zhì)量將增加，直到土中吸著強(qiáng)結(jié)合水達(dá)到容量為止。土顆粒越細(xì)，土的比表面積越大，則吸濕容量就越大。強(qiáng)結(jié)合水層也稱為吸附層或固定層，其厚度很薄，一般僅為1~2個(gè)水分子的厚度。


（2）弱結(jié)合水


弱結(jié)合水就是緊靠強(qiáng)結(jié)合水外圍的一層水膜。在這層水膜范圍內(nèi)的水分子和水化陽(yáng)離子仍受到一定程度的靜電引力，離顆粒表面距離越遠(yuǎn)，受靜電引力越小。這部分的水仍然不能傳遞靜水壓力，但水膜較厚的弱結(jié)合水能向較薄水膜處緩慢轉(zhuǎn)移。弱結(jié)合水層稱為擴(kuò)散層。固定層和擴(kuò)散層與土層表面負(fù)電荷一起構(gòu)成所謂的雙電層。


（3）自由水


在結(jié)合水膜以外的水，為正常的液態(tài)水溶液，它受重力的控制而流動(dòng)，能傳遞靜水壓力，稱水。自由水括毛細(xì)水及重力水。毛細(xì)水是受毛細(xì)作用控制的水，它除了受重力作用外，還受到表面張力引起的毛細(xì)作用的支配。可以把土的孔隙看作是連續(xù)的變截面的毛細(xì)管，毛細(xì)管中毛細(xì)水的土升高度取決于毛細(xì)管的直徑，毛細(xì)管直徑越小，上升高度越高土中的毛細(xì)水也會(huì)從潛水而上升到一定的高度。毛細(xì)水對(duì)公路路基的干濕狀態(tài)及凍害有重要的影響，對(duì)砂類土的強(qiáng)度也有一定的影響。重力水是只受重力控制的自由水，它不……