土木工程材料總結(jié)

第一節(jié)材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造一、材料的組成材料的組成是指材料的化學(xué)成分、礦物成分和相組成。它不僅影響著材料的化學(xué)性質(zhì)，而且也是決定材料物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。（一）化學(xué)組成：各種土木工程材料都具有一定的化學(xué)成分。材料所含的化學(xué)成分及其含量的多少既影響材料的物理力學(xué)性質(zhì)，也影響材料抵抗外界侵蝕作用的化學(xué)穩(wěn)定性。（二）礦物組成將材料中具有特定的晶體結(jié)構(gòu)和特定物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)稱為礦物。礦物組成是指構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量。一般具有相對固定的化學(xué)成分，礦物是組成巖石和礦石的基本單元。某些土木工程材料如天然石材、無機(jī)膠凝材料等，其礦物組成是決定其材料性質(zhì)的主要因素。例如硅酸鹽水泥中，熟科礦物硅酸三鈣含量高的，其硬化速度就較快，強(qiáng)度也較高。（三）相組成材料中具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。自然界中的物質(zhì)可分為氣相、液相和固相。土木工程材料大多數(shù)是多相固體。凡由兩相或兩相以上的物質(zhì)組成的材料稱為復(fù)合材料。土木工程材料大多數(shù)可看成復(fù)合材料?；炷敛牧峡烧J(rèn)為是集料顆粒分散在水泥漿基體中所組成的兩相復(fù)合材料。復(fù)合材料的性質(zhì)與材料的相組成和界面特性有密切關(guān)系。所謂界面是指多相材料中相與相之間的分界面，在實(shí)際材料中，界面是一個(gè)薄區(qū)，它的成分和結(jié)構(gòu)與相內(nèi)是不一樣的，它們之間是不均勻的，可將其作為“界面相”來處理。因此，通過改變和控制材料的相組成，可改善和提高材料的技術(shù)性能。二、材料的結(jié)構(gòu)（一）宏觀結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能夠分辨的粗大組織。其尺寸在10-3m級以上?？砂纯紫短卣鞣譃椋海?）致密結(jié)構(gòu)（2）多孔結(jié)構(gòu)（3）微孔結(jié)構(gòu)按存在狀態(tài)分：（1）堆聚結(jié)構(gòu)（2）纖維結(jié)構(gòu)（3）層狀結(jié)構(gòu)（二）細(xì)觀結(jié)構(gòu)是指用光學(xué)顯微鏡所能觀察到的材料結(jié)構(gòu)。其尺寸在10-310-6m級。材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)層次上的各種組織性質(zhì)各不相同，這些組織的特征、數(shù)量和分布和界面性質(zhì)對材料性能有重要影響。（三）微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)是指原子和分子層次上的結(jié)構(gòu)。其尺寸在10-610-10m級。材料的許多物理力學(xué)性能如強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱和導(dǎo)電等性能都是由其微觀結(jié)構(gòu)決定的。微觀結(jié)構(gòu)可以分為晶體、非晶體和膠體三種。1、晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)是由質(zhì)點(diǎn)（離子、原子或分子）按照周期性排列而成的微觀結(jié)構(gòu)。晶體本身具有固定的幾何外形、由于其各個(gè)方向的質(zhì)點(diǎn)排列情況和數(shù)量不同，故晶體具有各向異性的性質(zhì)。（1）原子晶體是由中性原子構(gòu)成的晶體，其原于之間是由共價(jià)鍵來聯(lián)系的。原子之間靠數(shù)個(gè)共同電子對來結(jié)合，具有很大的結(jié)合能，結(jié)合比較牢固，因而此種晶體的強(qiáng)度、硬度與熔點(diǎn)都是比較高的。如石英、金剛石、碳化硅等都屬于原子晶體。（2）離子晶體是由正、負(fù)離子所構(gòu)成的晶體，因?yàn)殡x子是帶電荷的，它們之間是靠靜電吸引力（即庫侖引力）所形成的離子鏈來結(jié)合的。離子晶體一般是比較穩(wěn)定的，其強(qiáng)度、硬度、熔點(diǎn)也是比較高的，但在溶液中離子晶體要離解成離子。如NaCl、KCl、MgCl等。（3）分子晶體中性的分子由于電荷的非對稱分布而產(chǎn)生的分子極化或是由于電子運(yùn)動而發(fā)生的短暫極化所形成的一種結(jié)合力，即范德華力。因?yàn)榇朔N控力較弱，故其硬度、熔點(diǎn)也低。一般分子晶體大部分屬于有機(jī)化合物。（4）金屬晶體金屬晶體是由金屬陽離子排列成一定形式的晶格，在晶格間隙中有自由運(yùn)動的電子（這些電子稱為自由電子），自由電子可使金屬具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。在金屬材料中，晶粒的形狀和大小也會影響材料的性質(zhì)。常采用熱處理的方法使金屬晶粒產(chǎn)生變化，以收到調(diào)節(jié)和控制金屬材料機(jī)械性能（強(qiáng)度、韌性、硬度等）的效果。2、非晶體非晶體也稱玻璃體或無定形體，如無機(jī)玻璃。非晶體的結(jié)合力為共價(jià)鏈與離于鍵。熔融物冷卻后可以生成晶體。如果冷卻速度較快，將近凝固溫度時(shí)尚具有很大的粘度．質(zhì)點(diǎn)來不及按一定規(guī)則排列便凝固成固體狀態(tài)，此時(shí)即得到非晶體結(jié)構(gòu)。非晶體結(jié)構(gòu)是無定形物質(zhì)，其質(zhì)點(diǎn)的排列是沒有規(guī)律的，因此它沒有一定的幾何外形而具有備向同性的性質(zhì)非晶體沒有一定的熔點(diǎn)，只是出現(xiàn)軟化現(xiàn)象。非晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的排列雖然不規(guī)則，實(shí)際上也是由許多極微小的晶體——微晶集合而成的，微晶與微晶之間則具有無定形結(jié)構(gòu)。非晶體是化學(xué)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，容易與其它物質(zhì)起化學(xué)作用。如火山灰質(zhì)、粉煤灰、?；邷V渣能與石灰在有水的條件下水化反應(yīng)，而被用作土木工程材料或原料。3、膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)是一種細(xì)小的固體粒子（直徑10-710-9m）分散在介質(zhì)中所組成的結(jié)構(gòu)。這是一種亞微觀結(jié)構(gòu)。由于膠體粒子很微小，其總表面積很大，因而表面能很大，故吸附能力很強(qiáng)。這就是膠體具有很大粘結(jié)力的原因。膠體脫水為質(zhì)點(diǎn)凝聚而產(chǎn)生凝膠。凝膠體具有固體的性質(zhì)，而在長期應(yīng)力作用下卻又具有粘滯性流動的性質(zhì)。這是由于固體微粒為很薄的吸附薄膜所包圍，這種薄膜越?。z體的剛性越大，吸附膜越厚，則流動性越大?；炷恋膹?qiáng)度與變形等力學(xué)性能，都與水泥水化后所形成的凝膠體密切相關(guān)。天然巖石中的硅質(zhì)砂巖也是由硅膠的凝膠體作用將石英砂粒膠結(jié)而成的。三、材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造是指它的宏觀的組織狀態(tài)而言。例如石料中的孔隙和層理等，就是指石材的構(gòu)造而言的。材料的性質(zhì)除與材料的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)外，也與材料的構(gòu)造有著密切的關(guān)系。同一種材料，構(gòu)造越密實(shí)、越均勻．其強(qiáng)度越高。如果材料內(nèi)部含有孔隙．則不但減少了有效的受力面積，而且受力時(shí)會在孔隙尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，而使強(qiáng)度降低。例如混凝土的孔隙率每增加1%,其強(qiáng)度就相應(yīng)地降低3%—5%。層狀和纖維狀構(gòu)造使材料具有各向異性.如木材的物理、力學(xué)性質(zhì)均隨木紋方向而改變。疏松、多封閉孔隙的材料表觀密度較小，強(qiáng)度較低?不容易導(dǎo)熱；開口連通的孔隙容易吸水，使侵蝕性介質(zhì)浸入材料內(nèi)部,故而耐凍性和耐久性都較差。土木工程材料的構(gòu)造狀態(tài)常常決定其使用性能。人們常常根據(jù)對使用性能的不同要求，做成不同構(gòu)造狀態(tài)的材料。例如泡沫塑料相加氣混凝土是很好的隔熱保溫材料、而要求承重的混凝土結(jié)構(gòu)物或高強(qiáng)度混凝土則要求均勻密實(shí)。玻璃纖維與塑料復(fù)合制成的增強(qiáng)塑料可以大大提高材料的抗拉強(qiáng)度。一、材料與質(zhì)量有關(guān)的基本物理性質(zhì)（一）材料的密度、表觀密度與堆積密度堆積體積：含有孔隙和空隙的體積（V0'）。表觀體積：含有孔隙但不含空隙的體積（V0）。（用排水法測得的扣除了材料內(nèi)部開口孔隙的體積稱為近視表觀體積，也稱視體積。）密實(shí)體積：不含有孔隙和空隙的體積（V）。一）材料的密度、表觀密度與堆積密度名稱定義表達(dá)式單位密度材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量mP=—vg/cm3表觀密度材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。mP=—0vo屹/m3或g/cm3堆積密度材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。mP=-'0v'噸/m3（二）密實(shí)度與孔隙率密實(shí)度是指材料體積內(nèi)，被固體物質(zhì)所充實(shí)的程度。孔隙率是指材料體積內(nèi)，孔隙體積占總體積的百分率。（三）填充率與空隙率填充率是指散粒材料在其堆積體積中，被其顆粒填充的程度空隙率是指散粒材料在其堆積體積中，顆粒之間的空隙體積占材料堆積體積的百分率二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)（一）材料的親水性與憎水性（潤濕邊角）（二）吸水性定義：吸水性是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)，其大小用吸水率表示。質(zhì)量吸水率:體積吸水率:影響吸水性的因素：材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；材料的孔隙率孔隙構(gòu)造特征如孔徑大小、開口與否等。（三）吸濕性定義：材料在空氣中，吸收空氣中水分的性質(zhì)，稱為吸濕性。其大小用含水率表示影響吸濕性的因素：材料的本身的性質(zhì)，如親水性或憎水性；材料的孔隙率；孔隙構(gòu)造特征，如孔徑大小、開口與否等；周圍空氣的溫度和濕度。（四）材料的耐水性定義：材料在長期飽和水作用下，其強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)，稱為耐水性。其衡量指標(biāo)為：軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。工程對材料軟化系數(shù)的要求對經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物（如地下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)）的材料，其K軟20.85；受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟20.75；K軟20.80的材料，一般稱為耐水的材料。（五）材料的抗?jié)B性定義：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性。AtH衡量指標(biāo)：k=QdAtH滲透系數(shù)k,單位cm/h,k越大，材料的抗?jié)B性越差。抗?jié)B等級PnPP亠+02對于混凝土和砂漿，抗?jié)B性常用抗?jié)B等級（P）表示：t10Pt——6個(gè)試件中4個(gè)未出現(xiàn)滲水時(shí)的最大水壓值（MPa）P——設(shè)計(jì)要求的抗?jié)B等級值。影響材料抗?jié)B性的因素：孔隙率、孔隙特征地下建筑（地鐵、人防建筑、地下室）、水工結(jié)構(gòu)、防水材料等均要求較高的抗?jié)B性（六）材料的抗凍性定義：材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。?衡量指標(biāo)：抗凍性指標(biāo)用抗凍等級Fn表示，表示經(jīng)過n次凍融循環(huán)次數(shù)后，質(zhì)量損失不超過5%，強(qiáng)度損失不超過25%。凍融破壞的原因材料有孔且孔隙含水；?水一冰，體積膨脹9%,結(jié)冰壓力高達(dá)lOOMPa,結(jié)冰壓力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料開裂；裂縫的增加也進(jìn)一步增加了材料的飽水程度，飽水程度的增加進(jìn)一步加劇了凍融破壞；反復(fù)多次加劇破壞，最終材料崩潰；嚴(yán)寒地區(qū)道路、橋梁、水壩、堤防、海上鉆井平臺、跨海大橋等均需考慮凍融破壞三、材料的熱工性質(zhì)一、導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性一材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率（入）表示。式中入一導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）Q—傳導(dǎo)的熱量（J）A—熱傳導(dǎo)面積（m2）d—材料的厚度（m）t—熱傳導(dǎo)時(shí)間（s）（T2-T1）—材料兩側(cè)溫差（K）導(dǎo)熱系數(shù)入的物理意義：表示單位厚度的材料，當(dāng)兩側(cè)溫差為1K時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的熱量。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素有：材料的組成與結(jié)構(gòu)孔隙率及孔隙特征含水情況二、熱容性熱容性——材料受熱時(shí)吸收熱量和冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。其計(jì)算公式：Q=m.C（t1-t2）式中：Q材料的熱容量（kJ）m材料的質(zhì)量（kg）C——材料的比熱容[kJ/kg.K]tl-t2——材料受熱或冷卻前后的溫度差比熱容——1kg材料在溫度改變1K時(shí)吸收或放出的熱量。第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)一、材料的強(qiáng)度與強(qiáng)度等級強(qiáng)度－－指材料抵抗破壞的能力。材料的抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度。二、材料的比強(qiáng)度衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)的一個(gè)指標(biāo)，材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比，即：比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度與其表觀密度的比值（f/Po），它是評價(jià)材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)。幾種材料的強(qiáng)度比較材料表觀密度（kgm3）強(qiáng)度f(MPa)比強(qiáng)度（f/Po）低碳鋼78604150.053松木50034.30.059混凝土2400600.025三、彈性與塑性E=_彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，外力撤掉后變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)￡塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，若除去外力后仍保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)四、材料的脆性與韌性脆性：在外力作用下，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞而又無明顯的塑性變形的性質(zhì)。脆性材料（如混凝土、玻璃、石材）抵抗沖擊或震動荷載的能力很差。韌性：在沖擊、震動荷載的作用下，能吸收較大能量而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。如鋼材、木材、纖維等。橋梁、牛腿柱、電梯井、高層建筑等處所用的材料須有較好的韌性。五、硬度和耐磨性硬度－指材料表面的堅(jiān)硬程度，是抵抗其他物體刻劃、壓入其表面的能力。測定方法：刻劃法、回彈法、壓入法。磨損率N=（M1—M2）/Aml試件磨損前的質(zhì)量（g）；m2試件磨損后的質(zhì)量（g）；A——試件受磨面積（cm2）。第四節(jié)材料的耐久性材料的耐久性是指材料在使用期間，受到各種內(nèi)在的或外來因素的影響，能經(jīng)久不變質(zhì)不破壞，能保持原有性能不影響使用的性質(zhì)。這是一個(gè)綜合性指標(biāo)?；瘜W(xué)作用包括酸、堿、鹽等物質(zhì)的水溶液以及有害氣體的侵蝕作用。生物作用是指蟲、菌的作用。磚、石材、混凝土等礦物材料，多是由于物理作用而破壞，同時(shí)也可能受到化學(xué)破壞作用。金屬材料主要是由于化學(xué)作用引起的腐蝕。木材等有機(jī)質(zhì)材料常因生物作用而破壞。瀝青材料、高分子材料在陽光、空氣和熱的作用下，會逐漸老化而使材料變壞。二、提高耐久性的措施減輕介質(zhì)對材料的破壞作用提高材料密實(shí)度對材料進(jìn)行憎水或防腐處理在材料表面設(shè)置保護(hù)層

第三章氣硬性膠凝材料膠凝材料：指經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，能夠由漿體變成固體，并在變化過程中把一些散粒材料或塊狀材料膠結(jié)成具有一定強(qiáng)度的整體。煅燒石灰石或白堊,內(nèi)含CaCO3溫度過低時(shí)，欠火石灰(碳酸鈣沒有完全分解，降低了生石灰的產(chǎn)量)溫度在900°C左右時(shí)，正火石灰溫度過高時(shí)，過火石灰(因煅燒溫度過高使粘土雜質(zhì)融化并包裹石灰，從而延緩石灰的熟化導(dǎo)致已硬化的砂漿產(chǎn)生鼓泡、崩裂等現(xiàn)象)生石灰的熟化：生石灰+水——熟石灰水化過程中體積增大1-2.5倍，迅速放出大量熱。將生石灰放入水中，注意水要過量，池中透明液體為氫氧化鈣飽和溶液，下部沉淀即為熟石灰。工程上使用的石灰大都是熟石灰，有時(shí)需要使用石灰膏，有時(shí)使用熟石灰粉?！瓣惙?，在這段時(shí)間里生石灰會完全和水反應(yīng)，不會因含有過火石灰造成熟化推遲而導(dǎo)致墻面鼓泡的現(xiàn)象。將生石灰塊淋水，使石灰充分熟化，又不會過濕成團(tuán)，此時(shí)得到的產(chǎn)品就是熟石灰粉。石灰的硬化干燥、結(jié)晶和碳化三個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行，但極為緩慢。碳化過程長時(shí)間只限于表面，結(jié)晶過程主要在內(nèi)部發(fā)生。原因：空氣中C02含量稀薄，使碳化反應(yīng)進(jìn)展緩慢，同時(shí)表面的石灰漿一旦硬化就形成外殼，阻止了CO2的滲入，同時(shí)又使內(nèi)部的水分無法析出，影響硬化過程的進(jìn)行。石灰的技術(shù)要求生石灰的技術(shù)要求＜有效成分含量未消化殘?jiān)壳坊鸪潭犬a(chǎn)漿量生石灰的技術(shù)要求＜有效成分含量未消化殘?jiān)壳坊鸪潭犬a(chǎn)漿量熟石灰粉的技術(shù)要求＜有效成分含量游離水含量體積安定性細(xì)度石灰的特性：可塑性好和保水性好(Ca(0H)2粒子表面可以吸附水膜)；吸濕性好(生石灰可以用來做干燥劑)；凝結(jié)硬化慢；強(qiáng)度低；體積收縮大；耐水性差石灰的應(yīng)用：配制石灰砂漿、石灰乳；配制石灰土、三合土；生產(chǎn)碳化石灰板；加固含水的軟土地基；靜態(tài)破碎劑石膏的凝結(jié)硬化：干燥硬化和結(jié)晶硬化兩個(gè)過程交錯(cuò)進(jìn)行建筑石膏的特性：硬化后體積微膨脹性硬化后孔隙率大，其強(qiáng)度較低、表觀密度小、吸聲性較強(qiáng)、吸濕性較強(qiáng)耐水性與抗凍性較差凝結(jié)硬化快防火性好但耐高溫性差建筑石膏的應(yīng)用：紙面石膏板；裝飾石膏板；吸聲用穿孔石膏板；石膏藝術(shù)制品特性水泥則是指某種性能比較突出的水泥專用水泥是指專門用途的水泥生產(chǎn)工藝流程(簡稱為“兩磨一燒”)主要礦物組成：硅酸三鈣(C3S)；硅酸二鈣(C2S)；鋁酸三鈣(C3A)；鐵鋁酸四鈣(C4AF)水泥熟料單礦物水化時(shí)特征：

名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結(jié)硬化速度快慢最快快28d水化放熱量多少最多中強(qiáng)度高早期低，后期高低低水化反應(yīng)：方程式硬化后的水泥石是由膠體粒子、晶體粒子、凝膠孔、毛細(xì)孔及未水化的水泥顆粒所組成。硅酸鹽水泥的技術(shù)性質(zhì)：細(xì)度；凝結(jié)時(shí)間；標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量；體積安定性；強(qiáng)度與強(qiáng)度等級；水化熱細(xì)度－－指水泥顆粒的粗細(xì)程度。水泥越細(xì)優(yōu)點(diǎn)：總表面積越大，與水發(fā)生水化反應(yīng)的速度越快，水泥石的早期強(qiáng)度越高。缺點(diǎn):硬化收縮越大；易受潮而降低活性；成本越高。GB規(guī)定：硅酸鹽水泥的比表面積應(yīng)大于300m2/kg；同時(shí)規(guī)定凡細(xì)度不符合規(guī)定者為不合格品。凝結(jié)（開始失去可塑性）終凝（完全失去可塑性）水泥的初凝時(shí)間不能過短，否則在施工前即已失去流動性和可塑性而無法施工。水泥的終凝時(shí)間不能過長，否則將延長施工進(jìn)度和模板周轉(zhuǎn)期。同時(shí)規(guī)定:初凝時(shí)間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時(shí)間不符合規(guī)定者為不合格品在測定水泥的凝結(jié)時(shí)間、體積安定性時(shí)，要將水泥凈漿拌到標(biāo)準(zhǔn)稠度，為了使試驗(yàn)結(jié)果具有可比性。不同的水泥品種，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量各不相同，一般在24%?33%之間。水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量=用水量/水泥用量（xlOO%）水泥的體積安定性－－指水泥硬化后體積變化是否均勻的性質(zhì)不良：水泥硬化后體積發(fā)生不均勻膨脹，導(dǎo)致水泥石開裂、翹曲等現(xiàn)象。注意：安定性不良的水泥為廢品水泥，嚴(yán)禁在工程中使用引起安定性不良的原因：熟料中含有過多的游離CaO;熟料中含有過多的游離MgO;石膏摻量過多GB規(guī)定：用沸煮法（試餅法、雷氏夾法）檢驗(yàn)必須合格；熟料中MgO含量才5%；熟料中SO3含量才3.5%；水泥強(qiáng)度水化熱：水泥與水發(fā)生水化反應(yīng)所放出的熱量對工程的影響：高水化熱的水泥在大體積混凝土工程中是非常不利的，在大體積混凝土中應(yīng)選擇低熱水泥；在混凝土冬期施工時(shí)，水化熱有利于水泥的凝結(jié)、硬化和防止混凝土受凍。水泥石的腐蝕：水泥石在正常使用條件下，具有較好的耐久性，但在某些腐蝕性介質(zhì)作用下，水泥石的結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞，強(qiáng)度下降以致全部潰裂的這種現(xiàn)象主要原因：淡水腐蝕；硫酸鹽腐蝕；溶解性化學(xué)腐蝕防止措施：根據(jù)工程所處環(huán)境，選用適當(dāng)品種的水泥；增加水泥制品的密實(shí)度，減少侵蝕介質(zhì)的滲透；加做保護(hù)層凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材料的硅酸鹽水泥。'?；郀t礦渣活性混合材料＜火山灰質(zhì)混合材料粉煤灰「磨細(xì)石英砂非活性混合材料石灰石粉

高爐渣在急冷水淬后，大部分來不及結(jié)晶呈玻璃體，因而具有較大活性。如果緩慢冷卻生成穩(wěn)定的結(jié)晶，則不易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，礦渣的水淬程度可以用玻璃化率來表示。礦渣的主要化學(xué)成分為SiO2、A12O3、CaO、MgO等。礦粉具有微弱的自身水硬性。非活性混合材料1862年，德國的E.Langen發(fā)現(xiàn)通過堿性激發(fā)，能發(fā)揮水淬礦渣的潛在水硬性。礦渣作為水泥的混合材早已使用于水泥生產(chǎn)中，但因其細(xì)度不夠，活性遠(yuǎn)末被利用，只是充當(dāng)微集料而已。硬度較大，如果將礦渣單獨(dú)磨細(xì)到比表面積4000cm2/g以上，其活性大大增加。通過不同比表面積和對水泥置換率組合，得到很有特色的混凝土。SiO2和A12O3是粉煤灰中的主要活性成分，粉煤灰的燒失量主要是未燃盡碳，其吸水量大，強(qiáng)度低，易風(fēng)化，為粉煤灰中的有害成分。粉煤灰在水泥混凝土中可產(chǎn)生三種作用，即形態(tài)減水效應(yīng)煤粉在高溫燃燒過程中形成的粉煤灰顆粒,絕大多數(shù)為玻璃微珠，可減少內(nèi)摩擦力，從而減少混凝土用水量）、活性效應(yīng)（粉煤灰中所含的活性SiO2和A12O3能與水泥水化產(chǎn)生的CH反應(yīng)生成類似水泥的水化產(chǎn)物）、微集料效應(yīng)（粉煤灰中的微細(xì)顆粒均勻分散于水泥漿內(nèi)，填充孔隙和毛細(xì)孔，改善了混凝十的孔結(jié)構(gòu)，增大了密實(shí)度）礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥分為32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R等6個(gè)強(qiáng)度等級。三種水泥的水化特點(diǎn)：一次水化反應(yīng)：首先是水泥熟料水化，生成較多的水化硅酸鈣、氫氧化鈣等水化產(chǎn)物二次水化反應(yīng)：氫氧化鈣+SiO2水化硅酸鈣：氫氧化鈣+A12O3水化鋁酸鈣三種水泥的共同性質(zhì)凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度發(fā)展較快抗軟水、抗腐蝕能力強(qiáng)水化熱低、放熱速度慢抗碳化能力差抗凍性差、耐磨性差濕熱敏感性強(qiáng)，適合蒸汽養(yǎng)護(hù)三種水泥各自的特性礦渣水泥耐熱性強(qiáng)、干縮性較大、保水性差火山灰水泥保水性好、抗?jié)B性好、硬化干縮性顯著粉煤灰水泥干縮性小、抗裂性好復(fù)合硅酸鹽水泥特性取決于所摻混合材料的種類、摻量及相對比例水泥包裝袋上應(yīng)清楚標(biāo)明：生產(chǎn)者名稱、生產(chǎn)許可證標(biāo)志（QS）及編號、水泥名稱、代號、強(qiáng)度等級、出廠編號、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)號、包裝日期、凈含量。包裝袋兩側(cè)應(yīng)根據(jù)水泥的品種采用不同的顏色印刷水泥名稱和強(qiáng)度等級，硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥采用紅色，礦渣硅酸鹽水泥采用綠色；火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥采用黑色或藍(lán)色。散裝發(fā)運(yùn)時(shí)應(yīng)提交與袋裝標(biāo)志相同內(nèi)容的卡片。鋁酸鹽水泥：以鋁酸鈣為主的鋁酸鹽水泥熟料，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，代號為CA。鋁酸鹽水泥的特性：快硬早強(qiáng)，后期強(qiáng)度下降；耐熱性強(qiáng)；水化熱高，放熱快；抗?jié)B性及耐腐蝕性強(qiáng)。砌筑水泥，適用于磚、石、砌塊等砌體的砌筑砂漿和內(nèi)墻抹面砂漿，但不得用于鋼筋混凝土，作其他用途必須通過試驗(yàn)來確定。道路水泥早期強(qiáng)度高，特別是抗折強(qiáng)度高、干縮率小、耐磨性好、抗沖擊性好，主要用于道路路面、飛機(jī)場跑道、廣場、車站以及對耐磨性、抗干縮性要求較高的混凝土工程。中熱水泥適用于要求水化熱較低的大體積混凝土；可以克服因水化熱引起的溫差應(yīng)力而導(dǎo)致混凝土的破壞；低熱礦渣水泥主要適用于大壩或大體積混凝土及水下等要求低水化熱的工程?？煊补杷猁}水泥水泥的選用：環(huán)境條件；工程特點(diǎn)；水泥的驗(yàn)收：標(biāo)志驗(yàn)收；數(shù)量驗(yàn)收；質(zhì)量驗(yàn)收；結(jié)論水泥的運(yùn)輸與保管：防潮防水；分類儲存；儲存期不宜過長混凝土：由膠凝材料、骨料、水按適當(dāng)比例配合拌制而成的混合物，經(jīng)一定的時(shí)間硬化而成的人造石材按干表觀密度分：普通混凝土的四種基本組成材料：水泥、砂子、石子、水水泥的強(qiáng)度等級應(yīng)與混凝土強(qiáng)度等級相匹配。細(xì)骨料：粒徑在0.15~4.75mm之間的巖石顆粒。細(xì)骨料主要采用天然砂（河砂、海砂、山砂）和人工砂（機(jī)制砂、混合砂）。砂子技術(shù)性能：含泥量、石粉含量和泥塊含量表觀密度、堆積密度、空隙率有害物質(zhì)含量活性氧化硅粗細(xì)程度和顆粒級配堅(jiān)固性篩分析試驗(yàn)——評定砂的粗細(xì)程度和顆粒級配篩余量；a分計(jì)篩余百分率（％）；A累計(jì)篩余百分率（％）；細(xì)度模數(shù)3?7~3?1為粗砂（I區(qū)），3?0~2?3為中砂（II區(qū)），2?2~1?6（III區(qū)）為細(xì)砂。除4.75mm和0.60mm號外，允許稍有超出分界線，但其總量百分率不應(yīng)大于5％。以累計(jì)篩余百分率為縱坐標(biāo)，畫出砂I、II、III級配區(qū)的篩分曲線粗骨料技術(shù)要求有害雜質(zhì)含量；強(qiáng)度針片狀顆粒含量顆粒級配與最大粒徑堅(jiān)固性石子強(qiáng)度指標(biāo)（1）巖石抗壓強(qiáng)度:將母巖制成50mmX50mmX50mm的立方體試件或①50mmX50mm的圓柱體試件，在水中浸泡48h以后，取出擦干表面水分，測得其在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度值（2）壓碎指標(biāo)值:公式粗骨料的顆粒級配按供應(yīng)情況分連續(xù)粒級和單粒級。最大粒徑：公稱粒級的上限最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4；不得超過鋼筋最小凈距的3/4；對于實(shí)心板，不得超過板厚的1/2且不得超過50mm；對于泵送混凝土，最大粒徑與輸送管道內(nèi)徑之比，碎石不宜大于1:3，卵石不宜大于1:2.5。骨料粒徑太大使轉(zhuǎn)換梁澆筑不密實(shí)骨料的含水狀態(tài)一般可分為干燥狀態(tài)、氣干狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)和濕潤狀態(tài)等四種細(xì)骨料的體積和堆積密度與其含水狀態(tài)緊密相關(guān)。氣干狀態(tài)的砂隨著其含水率的增大，砂顆粒表面形成一層吸附水膜，引起砂體積增加，這種現(xiàn)象稱為砂的容脹，細(xì)砂的濕脹要比粗砂大得多。當(dāng)砂的含水率增大至5％一8%，其體積最大而堆積密度最小，砂的體積可增加20％一30％。若含水率繼續(xù)增大，砂表面水膜增厚，水的自重超過砂粒表面對水的吸附力而產(chǎn)生流動，水遷入砂粒間的間隙中，砂體積減小。流動性測定：1?坍落度法：適用于坍落度不小于10mm,骨料最大粒徑不大于40mm2?維勃稠度法：適用于坍落度小于10mm,維勃稠度在5~30s的混凝土拌合物。影響混凝土和易性的因素水泥漿量及水灰比。在水灰比不變的情況下，如果水泥漿越多，則拌合物的流動性越大；但若水泥漿過多，使拌合物的流動性、粘聚性變差?！錾奥?。砂率是指砂用量占砂、石總用量的質(zhì)量百分比。砂率過大或過小都會導(dǎo)致混凝土和易性變差，應(yīng)選擇合理砂率?！鏊嗥贩N及細(xì)度、骨料的性質(zhì)。用礦渣水泥時(shí)，坍落度較普通水泥小，泌水性增加?！霏h(huán)境因素、施工條件、時(shí)間、外加劑■石子表面狀態(tài)砂率對混凝土坍落度的影響：注意圖混凝土的強(qiáng)度■混凝土立方體抗壓強(qiáng)度及強(qiáng)度等級■混凝土軸心抗壓強(qiáng)度■混凝土的抗拉強(qiáng)度1?立方體抗壓強(qiáng)度GB/T50081—2002規(guī)定，按標(biāo)準(zhǔn)方法制作的試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護(hù)到28d齡期，測得的抗壓強(qiáng)度值為混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度，以/Cu表示。2?混凝土強(qiáng)度等級是根據(jù)混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值劃分的立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法測得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度，以fcu?k表示。普通混凝土劃分為十二個(gè)強(qiáng)度等級：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60?；炷疗茐那闆r：骨料最先破壞；水泥石破壞；骨料與粘結(jié)面的破壞混凝土的強(qiáng)度主要取決于骨料和水泥石的粘結(jié)力及水泥石的強(qiáng)度。而骨料與水泥石的粘結(jié)力又與水泥強(qiáng)度等級、水灰比及骨料的性質(zhì)有密切關(guān)系。此外，混凝土的強(qiáng)度還與養(yǎng)護(hù)條件、齡期、試驗(yàn)條件有關(guān)。水泥強(qiáng)度等級和水灰比是影響混凝土強(qiáng)度最主要因素。?在W/C不變時(shí)，水泥強(qiáng)度等級愈高，則配制的混凝土強(qiáng)度也就愈高?在水泥強(qiáng)度等級一定時(shí)，混凝土的強(qiáng)度則主要取決于W/C?。水灰比定律在材料相同的條件下，砼強(qiáng)度值隨水灰比的增大而減小，其變化規(guī)律呈近似雙曲線形狀。（1918年阿布拉姆斯發(fā)表）在材料相同的條件下，當(dāng)砼W/C在0.33?0.80,砼28d的抗壓強(qiáng)度與灰水比呈直線關(guān)系混凝土強(qiáng)度經(jīng)驗(yàn)公式（又稱鮑羅米公式）feu混凝土28d抗壓強(qiáng)度；fee——水泥的28d抗壓強(qiáng)度實(shí)測值經(jīng)驗(yàn)系數(shù)：碎石aa=0?46;ab=0?07卵石aa=0.48;ab=0.33骨料的影響：骨料的表面狀態(tài)；骨料的級配；骨料的強(qiáng)度、有害雜質(zhì)含量等；石子形狀養(yǎng)護(hù)溫度及濕度（溫度和濕度是影響水泥水化速度和程度的重要因素）。齡期（在正常養(yǎng)護(hù)的條件下，混凝土的強(qiáng)度將隨齡期的增長而不斷發(fā)展）。普通砼，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，砼強(qiáng)度的發(fā)展，大致與其齡期的常用對數(shù)成正比關(guān)系：公式試驗(yàn)條件：試件尺寸，應(yīng)根據(jù)骨料的最大粒徑選擇，相同的混凝土，試件尺寸越小測得的強(qiáng)度越高；試件的形狀，當(dāng)試件受壓面積（aXa）相同，而高度（h）不同時(shí)，高寬比（h/a）越大，抗壓強(qiáng)度越??；表面狀態(tài)，試件表面有、無潤滑劑，其對應(yīng)的破壞形式不一，所測強(qiáng)度值大小不同；加荷速度，加荷速度較快時(shí)，材料變形的增長落后于荷載的增加，所測強(qiáng)度值偏高。提高混凝土強(qiáng)度的措施嶽采用高等級水泥或早強(qiáng)型水泥；采用低水灰比的干硬性混凝土；采用濕熱處理養(yǎng)護(hù)混凝土；采用機(jī)械攪拌、機(jī)械振搗；嶽摻入混凝土外加劑、摻合料等?；炷恋淖冃涡阅埽ㄒ唬┓呛奢d作用下的變形＞化學(xué)收縮＞混凝土的干縮濕脹＞溫度變形（二）荷載作用下的變形＞短期荷載作用下的變形＞長期荷載作用下的變形一徐變化學(xué)收縮：在混凝土硬化過程中，由于水泥水化生成物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，從而引起混凝土的收縮干濕變形：由于混凝土周圍環(huán)境濕度的變化，會引起混凝土的干濕變形，表現(xiàn)為干縮濕脹?；炷猎诟稍镞^程中，由于毛細(xì)孔水的蒸發(fā)，使毛細(xì)孔中形成負(fù)壓，隨著空氣濕度的降低負(fù)壓逐漸增大，產(chǎn)生收縮力，導(dǎo)致混凝土收縮。同時(shí)，凝膠體顆粒的吸附水也發(fā)生部分蒸發(fā),凝膠體因失水而產(chǎn)生緊縮。溫度變形：混凝土隨著溫度的變化產(chǎn)生熱脹冷縮的變形?；炷恋目?jié)B性是指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力?？?jié)B性好壞用抗?jié)B等級來表示?？?jié)B等級分為P4、P6、P8、PIO、P12等5個(gè)等級?；炷了冶葘?jié)B性起決定性作用。提高混凝土抗?jié)B性的根本措施在于增強(qiáng)混凝土的密實(shí)度?？箖鲂允侵富炷猎陲柡退疇顟B(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性能，抗凍等級根據(jù)混凝土所能承受的反復(fù)凍融循環(huán)的次數(shù)，劃分為F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300等9個(gè)等級?；炷恋拿軐?shí)度、孔隙的構(gòu)造特征是影響抗凍性的重要因素混凝土的碳化：指空氣中的CO2在濕度適宜的條件下與水泥水化產(chǎn)物Ca（0H）2發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣和水，使混凝土堿度降低的過程，碳化也稱中性化?；炷恋膲A骨料反應(yīng)：是指水泥中的堿（Na2O和K2O）含量較高時(shí)與骨料中的活性SiO2發(fā)生反應(yīng)，在骨料表面生成堿一硅酸凝膠，這種凝膠具有吸水膨脹特性，會使包裹骨料的水泥石脹裂，這種現(xiàn)象稱為堿一骨料反應(yīng)。提高混凝土耐久性的主要措施（1）合理選擇水泥品種（2）適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量（3）選用質(zhì)量良好的砂石骨料（4）摻入引氣劑或減水劑（5）加強(qiáng)混凝土的施工質(zhì)量控制混凝土的質(zhì)量控制混凝土生產(chǎn)前的初步控制（人員配備、設(shè)備調(diào)試、組成材料的檢驗(yàn)及配合比的確定與調(diào)整）混凝土生產(chǎn)過程中的控制（稱量、攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗及養(yǎng)護(hù)）混凝土生產(chǎn)后的合格性控制（批量劃分，確定批取樣數(shù)，確定檢測方法和驗(yàn)收界限）強(qiáng)度平均值只反應(yīng)混凝土強(qiáng)度總體強(qiáng)度水平,不能說明強(qiáng)度波動的大小.標(biāo)準(zhǔn)差。小,正態(tài)頒布曲線窄而高，說明強(qiáng)度分布集中，混凝土質(zhì)量均勻性好；反之，混凝土的施工控制質(zhì)量較差變異系數(shù)：由于。隨強(qiáng)度等級的提高而增大，當(dāng)混凝土強(qiáng)度不同時(shí)，可采用Cv作為評定混凝土質(zhì)量均勻性的指標(biāo)。Cvl,表示混凝土質(zhì)量t；Cvf,則表示混凝土質(zhì)量混凝土配合比設(shè)計(jì)的四項(xiàng)基本要求：滿足結(jié)構(gòu)對強(qiáng)度等級要求；滿足施工所要求的和易性；滿足工程耐久性的要求；符合經(jīng)濟(jì)原則.混凝土配合比：是指單位體積的混凝土中各組成材料的質(zhì)量比例?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)：確定這種數(shù)量比例關(guān)系的工作混凝土配合比的表示方法（1）相對用量表示法（2）絕對用量表示法初步配合比——試驗(yàn)室配合比——施工配合比配合比設(shè)計(jì)的三參數(shù)：水灰比、單位用水量、砂率水灰比——混凝土中水與水泥的比例砂率——砂子占砂石總量的百分率單位用水量用水量是指lm3混凝土拌和物中水的用量（kg/m3）初步配合比的確定1?確定配制強(qiáng)度（fcu,o）。。。1。6452?確定水灰比值（W/C）復(fù)核耐久性3?確定用水量（mwo）干硬性和塑性混凝土用水量流動性和大流動性混凝土用水量4?計(jì)算混凝土的單位水泥用量（mco）復(fù)核耐久性5?確定合理砂率（查表、試驗(yàn)、計(jì)算）6?確定1m3混凝土的砂石用量（體積法）6?質(zhì)量法確定砂石用量7得出初步配合比，表示為m：C:S:G:W或者1：s/c：g/c：w/c混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)包括配合比的試配、調(diào)整與確定。按初步配合比計(jì)算實(shí)際各項(xiàng)材料用量，進(jìn)行試拌，過程如下：（1）檢驗(yàn)工作性，確定基準(zhǔn)配合比mga。按計(jì)算出的初步配合比進(jìn)行試拌，以