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)分無機礦物顆粒和有機質(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程中形成的礦物，如石英、長石、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，對土的工程性質(zhì)影響也較大


在風(fēng)化過程中，往往有微生物的參與，在土中產(chǎn)生有機質(zhì)成分，如多種復(fù)雜的腐殖質(zhì)礦物。此外，在土中還會有動植物殘骸體等有機殘余物，如泥炭等。有機質(zhì)對土的工程性質(zhì)影響很大，但目前對土的有機質(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，無色、無味、無嗅，其密度為1gcm'，容量為9.81k/m’，在0℃時凍結(jié)，在100℃時沸騰。但實質(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電荷，因此水在帶電固體顆粒之間受到表面電荷電場的作用，水分子和水化陽離子就會向顆粒周圍聚集。根據(jù)受顆粒表面靜電引力作用的強弱，土孔隙中的水可以劃分為三種類型：強結(jié)合水，弱結(jié)合水和自由水。


（pan>）強結(jié)合水


強結(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有溶解能力，不能傳遞靜水壓力，不能自由移動，只有吸熱變成蒸汽時才能移動。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’，冰點極低，有時甚至在-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，直到土中吸著強結(jié)合水達到容量為止。土顆粒越細，土的比表面積越大，則吸濕容量就越大。強結(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個水分子的厚度。


（2）弱結(jié)合水


弱結(jié)合水就是緊靠強結(jié)合水外圍的一層水膜。在這層水膜范圍內(nèi)的水分子和水化陽離子仍受到一定程度的靜電引力，離顆粒表面距離越遠，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)合水層稱為擴散層。固定層和擴散層與土層表面負電荷一起構(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，能傳遞靜水壓力，稱水。自由水括毛細水及重力水。毛細水是受毛細作用控制的水，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)的變截面的毛細管，毛細管中毛細水的土升高度取決于毛細管的直徑，毛細管直徑越小，上升高度越高土中的毛細水也會從潛水而上升到一定的高度。毛細水對公路路基的干濕狀態(tài)及凍害有重要的影響，對砂類土的強度也有一定的影響。重力水是只受重力控制的自由水，它不……