建筑材料課件

土木工程材料

————一切建筑的基礎緒論第一部分土木工程材料的性質第二部分基本材料第三部分建筑功能材料第四部分土木工程材料試驗緒論土木工程材料的發(fā)展是隨著人類社會生產力的不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高而向前發(fā)展的。隨著社會生產力的發(fā)展，對建筑物的規(guī)模、質量等方面的要求愈來愈高，這種要求與工程材料的數(shù)量、品種、質量等都有著相互依賴和相互矛盾的關系。工程材料的生產與使用就是在不斷的解決這個矛盾的過程中不斷向前發(fā)展的。同時相關學科的進步也為工程材料的發(fā)展提供了有利的條件。

古代人類最初是“穴居巢處”?；鸬睦檬谷祟悓W會了燒制磚、瓦、陶瓷與石灰。鐵器時代以后有了簡單的工具，工程材料（木材、磚、石等）才由天然材料進入人工生產階段，為較大規(guī)模的土木工程和人類需要的其他建筑物建立了基本條件。在漫長的封建社會中，生產力停滯不前，土木工程材料的發(fā)展也極為緩慢，長期限于磚、石、木材作為結構材料。資本主義的興起，城市的出現(xiàn)于擴大，工業(yè)的迅速發(fā)展，交通的日益發(fā)達，需要建造大規(guī)模的建筑物構筑物和建筑設施，例如大跨度的工業(yè)廠房，高層的公用建筑以及橋梁、港口等，推動了土木工程材料的前進，在18~19世紀相繼出現(xiàn)了鋼材、水泥、混凝土以及鋼筋混凝土成為了主要的結構材料。使建筑業(yè)的發(fā)展進入了一個新階段。工業(yè)的發(fā)展使一些具有特殊功能的材料，如絕熱材料，吸聲材料、耐熱、耐腐蝕、抗?jié)B透以及防輻射材料應運而生。人民生活水平的提高，對建筑物修飾的要求愈來愈高，于是各種裝飾材料層出不窮。

為了適應建筑工業(yè)的自動化和建議不提高土木工程質量的要求，工程材料今后的發(fā)展將有以下幾個趨勢：

1.盡可能的提高材料的強度，降低材料的自重；

2.研究并生產多功能、高效能的材料；

3.由單一材料向復合材料及其制品發(fā)展；

4.對材料的耐久性將引起更大的重視；

5.建筑制品的生產，講向預制化、單元化發(fā)展，構件尺寸日益增大；

6.大量利用工農業(yè)廢料、廢渣、生產廉價的、低性能的材料及制品；

7.利用現(xiàn)代科學技術及手段，在深入認識材料的內在結構對性能影響的基礎上，按指定的要求，設計與制造更新品種的土木工程材料。土木工程材料種類繁多，根據(jù)化學成分建筑材料可分為無機材料，有機材料和復合材料。見表1建筑材料分類按功能可以分為建筑結構材料，墻體材料和建筑功能材料。見表——建筑材料分類2建筑材料是建筑施工專業(yè)的一門重要技術基礎課，主要研究建筑材料的組成和構造，性質和應用，技術與標準，檢驗方法與保管等內容。在學習中，應主要以下幾點：

1.材料的組成和結構是決定材料性質的內在因素，只有了解材料性質與組成構造的關系才能掌握材料的性質。

2.同類材料存在共性；同類材料的不同品種還存在著特性。學習時應掌握各種材料的共性，再運用對比的方法掌握不同品種材料的特性，便于理解。

3.使用時材料的性質會受到外界環(huán)境條件的影響，學習時要運用已學過的物理，化學等基礎知識加深理解，提高分析和解決問題的能力。

4.材料實驗是本門的一個重要環(huán)節(jié)，因此必須上好實驗課，通過實驗培養(yǎng)動手能力，獲取感性知識，了解技術標準與檢驗方法。

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建筑材料無機材料非金屬材料天然石材：石子，砂，毛石，料石燒土制品：黏土磚，瓦，空心磚，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特種玻璃膠凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各種水泥混凝土及砂漿：普通混凝土，輕混凝土，特種混凝土，各種砂漿硅酸鹽制品：粉煤灰磚、灰砂磚，硅酸鹽砌塊絕熱材料：石棉，礦棉，玻璃棉，膨脹珍珠巖金屬材料黑色金屬：生鐵、碳素鋼、合金鋼有色金屬：鋁，鋅，銅及其合金有機材料植物質材料木材，竹材，軟木，毛氈瀝青材料石油瀝青，煤瀝青，瀝青防水制品高分子材料塑料，橡膠，涂料，膠粘劑復合材料無機非金屬材料和有機材料的復合聚合物混凝土、瀝青混凝土，水泥刨花板，玻璃鋼

返回鍵建筑材料建筑結構材料磚混結構：石材，磚，水泥混凝土，鋼筋鋼木結構：建筑鋼材，木材墻體材料磚及砌塊：普通磚、空心磚，硅酸鹽及砌塊墻板：混凝土墻板、石膏半、復合墻板建筑功能材料防水材料：瀝青及其制品絕熱材料：石棉、礦棉，玻璃棉、膨脹珍珠巖石吸聲材料；木絲板、毛氈，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃裝飾材料：涂料、塑料裝飾材料、鋁材返回鍵第一部分土木工程材料的基本性質土木工程的各個部位都處于不同的環(huán)境條件并起一定的作用。如梁、板、柱以及承重的墻體主要承受各種荷載作用；房屋屋面要承受風霜雨雪的作用且能保溫、防水；基礎除承受建筑物全部荷栽外，還要承受冰凍及地下水的侵蝕；墻體要起到抗凍、隔聲、保溫隔熱等作用。這就要求用于不同工程部位的材料應具有相應的性質。這些性質歸納起來可分為：

一、物理性質與各種物理過程（水、熱作用）有關的性質；

二、力學性質材料在荷載作用下的變形及抵抗變形的能力；

三、耐久性材料在使用環(huán)境中，受到各種作用（物理作用、化學作用及生物作用等）而影響使用功能。

工程材料所具有的各種性質，主要取決于材料的組成和結構狀態(tài)，同時還受到環(huán)境條件的影響。為了能夠合理地選擇和正確地使用材料，必須了解材料的各種性質以及性質與組成、結構狀態(tài)的關系。

第一章材料的基本性質第一節(jié)材料物理性質第二節(jié)材料的力學性質第一節(jié)材料物理性質材料的結構特征參數(shù)

（一）材料的密度密度是指材料的質量與其體積之比。根據(jù)材料所處狀態(tài)不同，可分為密度、體積密度和堆積密度。

密度

材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質量稱為密度。按下式計算：ρ=m/v

式中ρ—密度,g/cm3或kg/m3；

m---材料的質量，g或kg；

v—材料在絕對密實狀態(tài)下的體積，（即材料體積內固態(tài)物質的實體積），cm3或m3。

材料密度的大小取決于材料的組成及微觀結構，因此相同組成及微觀結構的材料其密度為一定值。

在建筑材料中，除金屬、玻璃等少數(shù)材料外，都含有一些孔隙。為了測得含孔材料的密度，應把材料磨成細粉，除去孔隙，經(jīng)干燥后用李氏瓶測定其實體積。材料磨得越細，所測得的體積越接近絕對體積。

體積密度(表觀密度)

材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質量稱為體積密度。按下式計算：ρ0=m/vo

式中ρ0---體積密度，g/cm3或kg/m3；m---自然狀態(tài)下材料的質量，g或kg；v0—材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3。

在自然狀態(tài)下，材料體積內常含有孔隙。一些孔之間相互連通，且與外界相通稱為開口孔。一些孔互相獨立，不與外界相通稱為閉口孔，如圖1-1。一般材料在使用時，其體積為包括內部所有孔在內的體積即自然狀態(tài)下的體積，如磚、混凝土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料時，因其內部的開口孔被水所填入,因此體積內只包括材料的實體積及內部的閉口孔.為了區(qū)別這兩種情況,常將包括所有孔隙在內的密度稱為體積密度.把只包括閉口孔在內時的密度稱為視密度.用ρ,表示。表觀密度在計算砂、石在混凝土中的實際體積時有實用意義。

在自然狀態(tài)下，材料內往往含有水分，其質量將隨含水程度而改變，故測定體積密度時應注明其含水程度。一般指的是材料在氣干狀態(tài)下的體積密度，干燥材料的體積密度稱為干體積密度。

材料的體積密度主要取決于材料的密度、宏觀結構以及含水程度。．堆積密度

粉狀或顆粒狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質量稱為堆積密度。按下式計算：ρ’=m/v’

式中ρ'---材料的堆積密度，kg/m3；m---材料的質量，kg；v'—材料的堆積體積，m3。

材料在堆積狀態(tài)下，其堆積體積不但包括所有顆粒內的孔隙，而且還包括顆粒間的空隙。其值大小不但取決于材料顆粒的體積密度，而且還與堆積的疏密程度有關。

在土木工程中，進行配料計算、確定材料堆放空間及運輸量、材料用量及構件自重等經(jīng)常用到的材料的密度、體積密度和堆積密度的數(shù)值，見表1-1常用材料的密度、表觀密度，堆積密度。二)材料的密實度與孔隙率

密實度

密實度是指材料體積內，被固體物質充實的程度。以D表示，并按下式計算：D=V/V0

孔隙率

孔隙率是指材料體積內，孔隙體積所占有的比例。以P表示，并按下式計算：P=（V-V0）/V0=1-D=1-ρ/ρ0

孔隙率與密實度從兩個不同側面來反映材料的致密程度，即D+P=1。

建筑材料的許多工程性質如強度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導熱性、吸聲

性等都與材料的致密程度有關。這些性質除取決于孔隙率的大小外，還與孔隙的構造特征密切相關。孔隙特征主要指孔隙的種類（開口孔與閉口孔）、孔徑的大小及孔的分布等。實際上絕對的閉口孔是不存在的。在建筑材料中，常以在常溫、常壓下水能否進入孔中來區(qū)分開口與閉口。因此，開口孔隙率（Pk）是指常溫常壓下能被水所飽和的孔體積（即開口孔體積Vk）與材料體積之比。閉口孔隙率（PB）便是總孔率P與開口孔隙率Pk-之差。

由于孔隙率的大小及孔隙特征對材料的工程性質有不同的影響，因此常采用改變材料的孔隙率及孔隙特征的方法來改善材料的性能，例如對水泥混凝土加強養(yǎng)護提高密實度或加入引氣劑，引入一定數(shù)量的閉口孔，都可以提高混凝土的抗?jié)B及抗凍性能。二、材料與水有關的性質

（一）親水性與憎水性

材料與水接觸時出現(xiàn)兩種不同的現(xiàn)象，如圖1-6所示，這是由于水與固體表面之間的作用情況不同。若材料遇水后其表面能降低，則水在材料表面易于擴展。這種與水的親合性稱為親水性。表面與水親合能力較強的材料稱為親水性材料。親水性材料遇水后呈圖1-2（a）的現(xiàn)象，其潤濕邊角（固、氣、液三態(tài)交點處，沿水滴表面的切線與水和固體接觸面所成的夾角）θ≤90o。與此相反，當材料與水接觸時不與水親合，這種性質稱為憎水性。憎水性材料遇水呈圖1-2（b）的現(xiàn)象，θ>90o。

工程材料中，各種無機膠凝混凝土、石料、磚瓦等均為親水性材料，它們?yōu)闃O性分子所組成，與極性分子水之間有良好的親合性。瀝青、油漆、塑料等為憎水性材料，這是因為極性分子的水與這些非極性分子組成的材料互相排斥的緣故。憎水性材料常用作為防潮、防水及防腐材料，也可以對親水性材料進行表面處理，用以降低吸水性。

（二）吸濕性與吸水性

吸濕性材料在環(huán)境中，能自發(fā)地吸收空氣中水分的性質稱為吸濕性。材料的吸濕性用含水率表示，即吸入水與干燥材料的質量之比。材料的吸濕性主要取決于材料的組成及結構狀態(tài)。一般說，開口孔隙率較大的親水性材料具有較強的吸濕性。材料的含水率還受到環(huán)境條件的影響，它隨環(huán)境的溫度和濕度的變化而改變。最后材料的含水率將與環(huán)境濕度達到平衡狀態(tài)，與空氣濕度達到平衡時的含水率稱為平衡含水率。此時的含水狀態(tài)稱為氣干狀態(tài)。

吸水性材料在水中能吸收水分的性質稱為吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用質量吸水率，即材料吸入水的質量與材料干質量之比表示：W質=（m飽-m干）/m干式中W質—材料的質量吸水率，%；

m飽—材料吸水飽和后的質量，g或kg；

m干—材料在干燥狀態(tài)下的質量，g或kg；

對于高度多孔的材料的吸水率常用體積吸水率表示，即材料吸入水的體積與材料自然狀態(tài)下體積之比。W體=V水/V干=（m飽-m干）/ρ0V干式中，W體—材料的體積吸水率，%；

ρw—水的密度，g/cm3；

V干—材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3；

V水—材料吸水飽和時，水的體積，cm3。

由于在自然狀態(tài)下，吸入水的體積與開口孔體積相等，因此材料體積吸水率與開口孔隙率數(shù)值相等。將上式變換可導出體積吸水率與質量吸水率的關系

材料吸水率的大小不僅取決于材料對水的親憎性還取決于材料的孔隙率及孔隙特征。密實材料及具有閉口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其開口孔隙率；而那些孔隙率較大，且具有細小開口連通孔的親水性材料往往具有較大的吸水能力。

材料在水中吸水飽和后，吸入水的體積與孔隙體積之比稱為飽和系數(shù)。材料含水后，不但可使材料的質量增加，而且會使強度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時還會發(fā)生明顯的體積膨脹?？梢姴牧现泻畬Σ牧系男阅芡遣焕?。

（三）耐水性

材料在水的作用下，其強度不顯著降低的性質稱為耐水性。

一般材料含水后，將會以不同方式減弱材料的內部結合力，使強度有不同程度的降低。材料的耐水性用軟化系數(shù)表示：K=f1/f

式中K—材料的軟化系數(shù)；

f1—材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強度，MPa；

f—材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度，Mpa。

材料的軟化系數(shù)波動在0-1之間，軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后強度降低得越多，耐水性越差。處于水中或潮濕環(huán)境中的重要結構物所選用的材料其軟化系數(shù)不得小于0.85～0.90。因此軟化系數(shù)大于0.85的材料，可認為是耐水的。干燥環(huán)境下使用的材料可不考慮耐水性。返回鍵材料名稱密度g/cm3表觀密度g/cm3堆積密度g/cm3鋼材7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石（石灰石）2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通黏土磚2.6016.0~1.90——

返回鍵第二節(jié)材料的力學性質一.強度及強度等級根據(jù)外力作用方式的不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度（或抗折強度）及抗剪強度等，抗壓、抗拉、抗剪強度的計算公式如下:f=F/A

式中f—材料的強度，Mpa；

F—材料破壞時的最大荷載，N；

A—材料受力截面積，mm2。

材料的抗彎強度用下式計算f彎=3FL/2bh~2

不同種類的材料具有不同的抵抗外力的特點。相同種類的材料，其強度隨孔

隙率及宏觀結構特征的不同有很大差異。一般說，材料的孔隙率越大，強度越低，兩者有近似直線的比例關系，如圖1-5所示。

材料的強度除與組成和結構有關外，其強度值還受試件的形狀、尺寸、表面

狀態(tài)、溫度、濕度及試驗時的加荷速度等因素影響，因此國家規(guī)定了試驗方法，測定強度時應嚴格遵守。強度等級

強度等級為了掌握材料的力學性質，合理選擇材料，將材料按極限強

度(或屈服點)劃分成不同的等級，即強度等級。如石材、混凝土、紅磚等脆性材料主要用于抗壓，因此以其抗壓極限強度來劃分等級，而鋼材主要用于抗拉，故以其屈服點作為劃分等級的依據(jù)。

“比強度”

比強度是評價材料是否輕質高強的指標。它等于材料的強度與體積密度之比，其數(shù)值大者，表明材料輕質高強。二、脆性與韌性

脆性

材料在外力作用下，直至斷裂前只發(fā)生很小的彈性變形，不出現(xiàn)塑性變形

而突然破壞的性質稱為脆性。具有這種性質的材料稱為脆性材料。脆性材料的抗壓強度比抗拉強度大得多，可達幾倍到幾十倍。脆性材料抵抗沖擊或振動荷載的能力差，故常用于承受靜壓力作用的工程部位如基礎、墻體、柱子、墩座等。屬于此類的材料如石材、磚、混凝土、鑄鐵等。韌性

材料在沖擊、振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時也能產生一定的塑性變形而不致破壞的性質稱為韌性（或沖擊韌性）。建筑鋼材、木材、瀝青混凝土等屬于韌性材料。用作路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結構都要考慮材料的韌性。材料的韌性用沖擊試驗來檢驗。常用材料的強度表1-2

材料的理論強度與實際強度

材料在外力作用下，抵抗破壞的能力稱為強度。當材料受到外力、荷載、變形限制、溫度等作用都可使其內部產生應力。當應力增大到一定數(shù)值時，不同的材料可出現(xiàn)兩種情況：一種是當應力達到某一值（屈服點）后，應力不再增加就能產生較大的塑性變形，使構件失去使用功能，卻并未達到極限應力值。另一種是應力未能使材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象就直接達到材料的極限應力值而出現(xiàn)斷裂。這兩種情況下的應力值都可稱為材料的強度，前者如建筑鋼材以屈服點值作為鋼材的設計依據(jù)，而幾乎所有的脆性材料都屬于后者。從理論上講，材料受外力作用產生破壞的原因主要是由于拉力造成質點間結合鍵斷裂的緣故?；蛘弋a生脆裂，或者產生晶界面的滑移。材料受壓破壞，實際上也是由于壓力作用引起內部產生拉應力或剪應力而造成的破壞。

三.材料的受力變形

材料受外力作用，其內部會產生一種用來抵抗外力作用的內力，同時還伴隨

著材料的變形。根據(jù)變形的特點，可將變形分為彈性變形和塑性變形。

1）.彈性變形

材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，能夠完全恢復原來形狀的性質

稱為彈性。這種能夠完全恢復的變形稱為彈性變形。

2）.塑性變形

材料在外力作用下產生變形，當外力取消后仍保持變形后的形狀和尺寸，并

且不產生裂縫的性質稱為塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變形。

實際上，只有單純的彈性或塑性的材料是不存在的。各種材料在不同的應力

下，表現(xiàn)出不同的變形性能。

四、硬度和耐磨性

硬度是材料抵抗其他物體刻劃，壓入其表面出現(xiàn)塑性變形的能力，通常，礦物的硬度采用刻劃法測定其莫氏硬度，鋼材，木材，混凝土采用鋼球壓入法測定其布氏硬度（HB）。耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力，通常用磨損率K表示，即K=M1-M2/A其中M1，M2——表示磨損前后的質量，g；A——受損面積，cm2。

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返回鍵材料抗壓抗拉抗彎花崗巖100~2505~810~14普通黏土磚7.5~30——1.6~4.0普通混凝土7.5~601~9——松木（順紋）30~5080~12060~100建筑鋼材240~1500240~1500——第二部分基本材料第二章燒結磚第三章天然石材第四章無機氣硬性膠凝材料第五章水泥第六章水泥混凝土第七章建筑砂漿第八章瀝青及瀝青混合料第九章建筑鋼材第十章木材及其制品

第四章無機氣硬性膠凝材料建筑上用來將散粒材料（如砂、石子）或塊狀材料（如磚、石塊）粘結成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。膠凝材料按其化學成分可分為無機膠凝材料和有機膠凝材料兩大類，前者如水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃等，后者如瀝青、有機高分子聚合物等。其中無機膠凝材料在建筑工程上應用更加廣泛，用量也較大。無機膠凝材料按其硬化條件的不同又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料兩大類。

所謂氣硬性膠凝材料是只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續(xù)提高強度的膠凝材料。如石灰、石膏。水玻璃、菱苦土等。所謂水硬性膠凝材料是指不僅能在空氣中硬化，而且能更好地在水中硬化保持并繼續(xù)提高其強度的膠凝材料。如各種水泥。下面將介紹集中在建筑工程中常用的氣硬性膠凝材料，這類材料只能在空氣中（干燥條件下）硬化，產生并增長強度。第一節(jié)石膏第二節(jié)石灰第三節(jié)菱苦土第四節(jié)水玻璃

返回鍵第一節(jié)石膏建筑石膏及其制品具有輕質，高強，隔熱，吸聲，美觀及易于加工等優(yōu)點，因此用途廣泛，是一種有發(fā)展前途的新型建筑材料之一。自然界中存在有天然的無水石膏CaSO4和二水石膏CaSO4·2H2O。在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏經(jīng)過加工而成的半水石膏CaSO4·1/2H2O，又成熟石膏。天然二水石膏在加工時隨溫度和壓力等條件的不同，會得到結構和性能不同的產物。

高強度石膏硬化后，密實度大，強度高，可用語建筑抹灰或者制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生產方便，成本低，可在建筑工程中廣泛大量使用。

一、建筑石膏的凝結硬化建筑石膏與適量水混合后，最初成為可塑的漿體，但很快就失去可塑性產生強度，并發(fā)展成為堅硬的固體。發(fā)生這種現(xiàn)象的實質，是由于漿體內部經(jīng)歷了一系列的物理化學變化。首先半水石膏溶解于水，很快成為不穩(wěn)定的飽和溶液。溶液中的半水石膏與水反應形成二水石膏。水化反應按下式進行。CaSO4*1/2H2O+3/2H2O→CaSO4*2H2O由于水化產物二水石膏的溶解度比b型半水石膏小得多（僅為b型半水石膏溶解度的1/5），b型半水石膏的飽和溶液對二水石膏就成了過飽和溶液，逐漸形成晶核，當晶核大到某一臨界值以后，二水石膏就結晶析出。這時溶液濃度降低，使新的一批半水石膏又可繼續(xù)溶解和水化。如此循環(huán)進行，直到b型半水石膏完全耗盡。隨著水化的進行，二水石膏生成量不斷增加，水分逐漸減少，漿體開始失去可塑性，這稱為初凝。爾后漿體繼續(xù)變稠，顆粒間的摩擦力、粘結力增加，并開始產生結構強度，表現(xiàn)為終凝。其間晶體顆粒也逐漸長大、連生和互相交錯，使?jié){體強度不斷增長，直至剩余水分完全蒸發(fā)后，強度才停止發(fā)展。這就是建筑石膏硬化過程。二、建筑石膏的技術要求及特性（一）建筑石膏的等級及質量標準

根據(jù)《建筑石膏》（GB9776-88）的規(guī)定，建筑石膏按抗折強度、抗壓強度和細度分為優(yōu)等品、一等品和合格品三個等級，具體質量指標見表4－1建筑石膏的技術要求所示。建筑石膏的密度一般為2.60g/cm3~2.75g/cm3，堆積密度為800kg/m3~1000kg/m3。

建筑石膏產品標記的順序為：產品名稱、抗折強度、標準號。例如抗折強度為2.1MPa的建筑石膏，其標記為：建筑石膏2.1GB9776。（二）建筑石膏的特性

1、凝結硬化快。在自然干燥的條件下，建筑石膏達到完全硬化的時間約需一星期。

2、建筑石膏硬化后孔隙率大、強度低。半水石膏水化反應，理論上所需水分只占半水石膏質量的18.6％。為了使石膏漿具有必要的可塑性，通常加水60%~80％。石膏漿體硬化后，多余的水分蒸發(fā)，內部具有很大的孔隙率（約達總體積的50%～60％），故其強度低。

3、建筑石膏硬化體隔熱性和吸聲性能良好、耐水性較差。建筑石膏制品的導熱系數(shù)較小，一般為0.121~0.205W/(m·K)。在潮濕條件下吸濕性強，水分削弱了晶體粒子間的粘結力，故耐水性差，軟化系數(shù)為0.3~0.45，長期浸水還會因二水石膏晶體溶解而引起潰散破壞。在建筑石膏中加入適量水泥、粉煤灰、磨細?；郀t礦渣以及各種有機防水劑，可提高制品的耐水性。

4、防火性能良好。建筑石膏硬化后的主要成分是帶有兩個結晶水分子的二水石膏，當其遇到火時，二水石膏脫出結晶水，結晶水吸收熱量蒸發(fā)時，在制品表面形成水蒸氣幕，有效地阻止火的蔓延。制品厚度越大，防火性能越好。

5、微膨脹建筑石膏硬化時體積略有膨脹。一般膨脹率約為1%，這可使硬化體表面光滑飽滿，干燥時不開裂，且能使制品造型棱角很清晰，有利于制造復雜圖案花型的石膏裝飾件。三、建筑石膏的應用(一)室內抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂漿，可用語室內抹灰。這中抹灰墻面具有絕熱，阻火，隔音，舒適，美觀等特點。抹灰后的墻面和天棚還可以直接涂刷尤其及貼墻紙。建筑石膏加水調成石膏漿體，還可以摻如部分石灰用于室內粉刷涂料。粉刷后的墻面光滑，細膩，潔白美觀。（二）裝飾制品以石膏為主要原料，摻加少量的纖維增強材料和膠料，加水攪拌成石膏漿體，利用石膏硬化時體積微膨脹的性能，可制成各種石膏雕塑，飾面板及各種裝飾品。（三）石膏板

我國目前生產的石膏板，主要有紙面石膏板，石膏空心板，石膏裝飾板，纖維石膏板等。

（1）紙面石膏板它是石膏作芯材，兩面用紙做護面而制成的，主要用于內墻，隔墻，無花板等處。

（2）石膏空心條板這種石膏板強度高，可用作住宅和公共建筑的內墻和隔墻等，安裝時，不需要龍骨。

（3）石膏裝飾板石膏裝飾板有平板，多孔板，花紋板，浮雕板等多種，它尺寸精確，線條清晰，顏色鮮艷，造型美觀，品種多樣，施工簡單，主要用于公共建筑，可作為墻面和無花板等。

（4）纖維石膏板以建筑石膏為主要原料摻加適量的縣委增強材料而制成。這種板的抗彎強度高，可用于內墻和隔墻，也可用來替代木材制作家具。

將玻璃纖維、紙筋或礦棉等纖維材料先在水中松解，然后與建筑石膏及適量的浸潤劑混合制成漿料，在長網(wǎng)成型機上經(jīng)鋪漿、脫水而制成纖維石膏板。它的抗折強度和彈性模量都高于紙面石膏板。纖維石膏板主要用于建筑物的內隔墻和吊頂。

此外，還有石膏蜂窩板，防潮石膏板，石膏礦棉復合板等品種，可分別用做絕熱板，吸聲板，內墻和隔墻板，天花板，地面基層板等。四、建筑石膏的存儲在存儲建筑石膏時應注意防雨防潮，存儲期一般不要超過三個月。石膏制品表面如未做防潮處理則只能在干燥環(huán)境中使用，其存儲期也不宜超過三個月，在存儲運輸及施工過程中要嚴格注意防水防潮。

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返回鍵指標\等級優(yōu)等品一等品合格品強度MPa抗折強度2.52.11.8抗壓強度4.93.92.9細度以0.2mm方孔篩篩余百分數(shù)計，不大于5.010.015.0凝結時間min初凝時間不小于6終凝時間不大于30第五章水泥

水泥是最主要的建筑材料之一，廣泛應用于工業(yè)民用建筑、道路、水利和國防工程。作為膠凝材料與骨料及增強材料制成混凝土、鋼筋混凝土、預應力混凝土構件，也可配制砌筑砂漿、裝飾、抹面、防水砂漿用于建筑物砌筑、抹面、裝飾等。水泥品種繁多，按其主要水硬性物質，可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等系列，其中以硅酸鹽系列水泥生產量最大，應用最為廣泛。

硅酸鹽系列水泥是以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和適量石膏，共同磨細制成。按其性能和用途不同，又可分為通用水泥、專用水泥和特性水泥三大類。第一節(jié)硅酸鹽類水泥第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥第三節(jié)其他品種水泥第一節(jié)硅酸鹽類水泥硅酸鹽類水泥是硅酸鹽類水泥熟料、0~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量的石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，即國外統(tǒng)稱的波特蘭水泥。硅酸鹽類水泥分兩種型號：不摻混合材料的稱Ⅰ型硅酸鹽水泥，在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥重量5%石灰石或礦渣混合材料的稱為Ⅱ型硅酸鹽水泥。一、硅酸鹽類水泥的生產及熟料礦物組成（一）硅酸鹽類水泥的生產硅酸鹽類水泥的生產過程是“兩磨一燒”，即（1）將原料按一定比例配料并磨細成符合成分要求的生料：（2）將生料煅燒使之部分熔融形成熟料；（3）將熟料與適量的石膏共同磨細成為硅酸鹽類水泥。其主要過程如下圖：硅酸鹽水泥生產過程（二）硅酸鹽類水泥的礦物組成在煅燒過程中，配成生料的各種原料首先要分解，然后在更高的溫度下形成各種新的礦物。硅酸鹽類水泥熟料的主要礦物有硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）,鋁酸三鈣C3A），鐵鋁酸四鈣（C4AF），以上礦物中硅酸鈣約占70%以上。水泥熟料是以上四種礦物的混合物，其中每種礦物單獨水化都具有一定的特點。如果改變熟料中礦物成分的比例，水泥的性質也將隨著改變。二、硅酸鹽類水泥的凝結硬化水泥用適量的水調和后，最初形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠失去可塑性，這一過程稱為凝結。然后逐漸產生強度不斷提高，最后變成堅硬的石狀物——水泥石，這一過程稱為硬化。水泥的凝結和硬化是人為劃分的，實際上是一個連續(xù)、復雜的物理化學變化過程，這些變化決定了水泥石的某些性質，對水泥石的應用有著重要意義。1.水泥的水化水泥加水后，水泥顆粒被水包圍，熟料礦物顆粒表面立即與水發(fā)生化學反應，生成水化產物，并放出一定的能量。為了調節(jié)水泥的凝結時間，在熟料磨細時，應摻有適量的（3%左右）石膏，這些石膏與部分水化鋁酸鈣反應，生成難溶的水化硫鋁酸鈣的針狀晶體并伴有明顯的體積膨脹。綜上所述，硅酸鹽水泥與水作用后，生產的主要水化產物有水化硅酸鈣，水化鐵酸鈣凝膠體，氫氧化鈣，水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體。在完全水化的水泥石中，水化硅酸鹽約為50%，氫氧化鈣約為25%。2.水泥的凝結和硬化當水泥加水拌合后，在水泥顆粒表面即發(fā)生化學反應，生產的膠體水化產物聚集在顆粒表面，使化學反應減慢，并使水泥漿體具有可塑性。由于生產的膠體狀水化產物不斷增多并在某些點接觸，構成疏松的網(wǎng)狀結構，使水泥漿體失去流動性及可塑性，這就是水泥的凝結。此后由于生成的水化硅酸鈣，，氫氧化鈣，水化鋁酸鈣和水化硫鋁酸鈣晶體等水化產物不斷增多，它們相互接觸連生，到一定程度，建立起較為緊密的網(wǎng)狀結晶結構，并在網(wǎng)狀結構內部不斷充實水化產物，使水泥具有初步的強度，此后水化產物不斷增加，強度不斷提高，最后形成具有較高強度的水泥石，這就是水泥的硬化。硬化后由水泥石水化產物，未水化完的水泥熟料顆粒，水及大小不等的孔隙所組成。國家標準GB175-92規(guī)定，硅酸鹽水泥有不溶物、氧化鎂、三氧化硫含量、燒失量、細度、凝結時間、安定性、強度和堿含量等九項技術要求。1.不溶物Ⅰ型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過0.75%；Ⅱ型硅酸鹽水泥中不溶物不得超過1.50%。2.燒失量Ⅰ型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸鹽水泥中燒失量不得大于3.5%。3.細度水泥的細度表示水泥磨細的程度，通常用比表面積法或篩粉法來確定。國家標準規(guī)定，硅酸鹽水泥比表面積大于300M~2/Kg。水泥的細度對水泥的性能影響很大，水泥顆粒越細，與水接觸面積越大，水化反應月快，這對強度的發(fā)展，尤其是早期強度的發(fā)展是非常有利的。但是也不宜過細，水泥磨得過細一方面在存儲期間容易細潮而降低強度，另一方面也會大大增加粉磨的能耗。4.凝結時間凝結時間分為初凝和終凝。由加水攪拌到水泥開始失去蘇醒的時間稱為初凝，由加水拌合到水泥漿體完全失去塑性并開始產生強度的時間稱為終凝時間。水泥的初凝不宜太早，以便施工時有足夠的時間來完成混凝土或砂漿的攪拌，運輸，澆注和砌筑等操作，水泥的終凝不宜過遲，以便使混凝土能盡快地硬化，達到一定的強度，以利于下道工序的進行。國家標準規(guī)定，硅酸鹽水泥初凝不得早于45分鐘，終凝不得遲于390分鐘。影響水泥凝結的因素很多，如熟料的礦物組成，水泥的細度，環(huán)境的溫度，和濕度，拌合水量等。使用時可加入調凝劑來調整水泥的凝結速度。5.安定性安定性是指標準稠度的水泥漿在凝結硬化過程中體積均勻變化的性質。如果在工程中使用安定性不合格的水泥，將使水泥制品差事膨脹性裂縫，甚至使構件破壞，引起嚴重的事故。安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含有的游離氧化鈣或游離氧化鎂過多，也可能是摻入石膏量過多而造成的。熟料中所含有的游離氧化鈣或游離氧化鎂都是過燒的，水化緩慢，往往在水泥硬化后才開始水化，這些氧化物在水化時體積劇烈膨脹使水泥石開裂。當石膏摻量過多時，在水泥硬化后，石膏與水化鋁酸鈣反應生產水化硫鋁酸鈣，使體積膨脹，也會引起水泥石開裂。安定性是水泥在施工中保證質量的一項重要的技術指標，國家標準規(guī)定，水泥的安定性用沸煮法檢驗必須合格。但沸煮法只能檢驗由于游離氧化鈣所引起的安定性不良，所以，氧化鎂及石膏的數(shù)量在水泥生產時加以控制。國標中規(guī)定，水泥中氧化鎂含量不得超過5.0%。如果水泥經(jīng)過壓蒸喊定性實驗合格，則水泥中氧化鎂含量允許放寬到6.0%。水泥中的石膏含量常用三氧化硫含量控制，國標規(guī)定，水泥中三氧化硫的含量不得超過3.5%。6.強度水你的強度是表明水泥質量的重要指標。根據(jù)國家標準《水泥膠砂強度檢驗方法》GB177-85規(guī)定，水泥和標準砂按1：2.5混合，加入規(guī)定數(shù)量的水，按規(guī)定的方法制成試件，在標準溫度（18~22度）的水中養(yǎng)護，測定其規(guī)定的齡期的強度。國家標準GB175-92中規(guī)定，水泥標號按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度來劃分，各標號水泥的各齡期強度不得低于表3-2的數(shù)值。7.堿含量在水泥中含是引起混凝土產生堿-骨料反應的條件，為了避免堿-骨料反應的發(fā)生，國標中規(guī)定若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中堿含量（按氧化鈉+0.658氧化鉀計算）不得大于0.60%。國標還規(guī)定：凡氧化鎂、三氧化硫、初凝時間、安定性中的任何一項不符合標準規(guī)定時，均為廢品。凡細度、終凝時間、不溶物和燒失量中的任何一項不符合標準規(guī)定或混合材料摻加量超過最大限度和強度低于商品標號規(guī)定的指標時稱為不合格品。廢品水泥在工程中嚴禁使用。（四）水泥石的腐蝕及防止方法已經(jīng)硬化的水泥制品在一般條件下，具有良好的耐久性，但在某些腐蝕性液體和氣體（統(tǒng)稱侵蝕介質）的作用下，有時也會逐漸遭到破壞，引起強度降低甚至造成建筑物結構破壞，這樣的現(xiàn)象叫做侵蝕對水泥石的腐蝕。產生水泥石腐蝕的主要原因有以下幾種：1.淡水腐蝕水泥石中氫氧化鈣等易溶于水的成分，在淡水中有較大的溶解度，水質越純，溶解度越大。特別是在流動水的沖刷或壓力水的滲透作用下會加速其溶解，致使水泥石的孔隙增大強度降低，逐漸被破壞。2.酸性腐蝕在工業(yè)廢水、地下水、沼澤水中常含有不同種類的酸，這些酸與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成的化合物有的易溶于水，有的體積膨脹，使水泥石受到腐蝕以至破壞。3.硫酸鹽腐蝕在海水、地下水或某些工業(yè)廢水中常含有鈉、鉀、銨等硫酸鹽，它們與水泥石中的氫氧化鈣起置換作用，在水泥石的孔隙中形成石膏，石膏進一步與水泥石中水化鋁酸鈣起作用，生成針狀結晶的水化硫驢酸鈣，體積增大2~2.5倍，從而對水泥石產生巨大的破壞作用。因水化硫鋁酸鈣的針狀結晶與細菌中的桿菌外形相似，所以被稱為“水泥桿菌”。此外，鎂鹽、碳酸水及強堿等對水泥石均有一定的腐蝕作用。根據(jù)產生腐蝕的原因可采取下列防止措施：（1）根據(jù)工廠所處的環(huán)境，選用適當?shù)乃啵唬?）提高水泥制品本身的密實度，減少侵蝕介質的滲透；（3）當侵蝕作用很強時，在水泥結構物表面加做防護層，如涂刷瀝青、粘貼瓷磚等。五、硫酸鹽水泥的特征及應用硫酸鹽水泥具有一些良好的特征，因此應用廣泛。六、水泥的運輸及保管水泥很容易吸收空氣中的水分，發(fā)生水化作用凝結成塊狀，從而失去膠結能力。因此水泥在運輸和保管中應特別注意防水，防潮。工地存儲水泥應有專用倉庫，庫房要干燥。存放袋裝水泥時，地面墊板要離地30cm，四周離墻30cm，堆放高度一般以10袋為宜，水泥的儲存應按照到貨先后依次堆放，盡量作到先到先用，防止存放過久。不同品種不同標號的水泥要分別存放，不得混雜，并要防止其他雜務混入。一般水泥的儲存氣為三個月，三個月后的強度降低約10~20%，時間越長，強度降低越多，使用存放三個月以上的水泥，必須重新檢驗其強度，否則不得使用。對于受潮水泥可以進行處理，然后再使用，處理方法和使用范圍見表5-3。

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第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥摻混合材料的硅酸鹽水泥，是用硅酸鹽熟料加入一定比例一的混合材料和適量石膏，經(jīng)過共同磨細而制成的。加入混合料后，可以改善水泥的性能，調節(jié)水泥的標號，增加品種，提高產量和成本，同時可以綜合利用工業(yè)廢料和地方材料。這類水泥根據(jù)摻入的混合材料的數(shù)量和品種的不同有：普通硅酸鹽水泥，礦渣硅酸鹽水泥，火山灰質硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥。一?；旌喜牧匣旌喜牧弦话銥樘烊坏V物材料或工業(yè)廢料，根據(jù)其性能分為活性混合材料和非活性混合材料。1.活性混合材料這類混合材料摻入硅酸鹽水泥后，能與水泥水化產物氫氧化鈣起化學反應，生成水硬性膠凝材料，凝結硬化后具有強度并能改善硅酸鹽水泥的某些性質，常用的有?；郀t礦渣，火山灰質混合材料和粉煤灰。2.非活性混合材料這類混合材料又被稱為填充材料，它不能與水泥起化學反應或化學作用很小，僅能起調節(jié)水泥標號，增加產量，降低水化熱等作用，常用的有：磨細的石英砂，石灰石、黏土等。窯灰也是一種混合材料，它是從水泥的回轉窯窯尾廢氣中收集的粉塵，其性能介于活性混合材料和非活性混合材料之間。二、普通硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、6~15%的混合材料，、適量的石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，都稱為普通硅酸鹽水泥，簡稱普通水泥，代號P.O。普通水泥的標號的范圍比較寬，使用范圍也比較廣，其標號分為325、425、425R、525、525R、625、625R。各種標號水泥在各個齡期的強度見表5-4。國標GB175-92中規(guī)定：普通硅酸鹽水泥中燒失量不得大雨5.0%，細度用80μm方空篩，篩余量不得超過10.0%，初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于10h。其余技術要求與硅酸鹽水泥相同。三、礦渣硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為礦渣硅酸鹽水泥，代號P.S。?；郀t礦渣的摻加量按質量的百分比計為20~70%，它比普通硅酸鹽水泥中混合材料的摻加量要大得多。四、火山灰質硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為火山灰質硅酸鹽水泥，簡稱火山灰水泥，代號P.P?；鹕交屹|混合材料摻加量按質量百分比計為20~50%。五、粉煤灰硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，簡稱為粉煤灰水泥，代號P.F，粉煤灰水泥摻加量按按質量百分比計為20~40~%。礦渣水泥、火山灰質水泥、粉煤灰水泥分為275、325、425、425R、525、525R和625R七個標號。水泥各齡期的強度應該符合表5-5的規(guī)定。對礦渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥，除了礦渣水泥中三氧化硫含量不得超過4.0%外，其他技術要求均與普通水泥相同。以上五大品種水泥的的重要特性及適用范圍見表5-6。六、水泥的質量等級根據(jù)建材行業(yè)標準《水泥質量分等原則》JC/T452-92規(guī)定，水泥產品水平劃分為優(yōu)等品，一等品和合格品三個等級。

返回鍵第三節(jié)其他品種水泥在實際建筑施工中，往往會遇到一些有特殊要求的工程，如緊急搶修工程、具有鮮艷色彩的工程，耐熱耐酸工程，新舊混凝土搭接工程等，前面介紹的五個品種的水泥已不能滿足這些工程的要求，這就需要采用其他品種的水泥，如快硬硅酸鹽水泥，高鋁水泥，白色硅酸鹽水泥等。一、快硬硅酸鹽水泥凡以硅酸鹽水泥熟料和適量的石膏磨細而成的，以3d抗壓強度表示標號的水硬性膠凝材料稱為快硬硅酸鹽水泥。這種水泥凝結硬化快，根據(jù)《快硬硅酸鹽水泥》GB199-90規(guī)定，初凝時間不得早于45min,終凝時間不得遲于10h，并以3d抗壓強度表示標號。分為325、375、425三個標號。各種標號水泥各齡期強度不得低于表3-8數(shù)值。這種水泥可用來配制早強、高標號混凝土，適用于緊急搶修工程，低溫施工工程和高標號混凝土預制件等，在存儲和運輸中要特別注意防潮。二、高鋁水泥高鋁水泥也稱為礬土水泥是以鋁礬土和石灰石為原料，經(jīng)高溫煅燒得到以鋁酸鈣為主要成的熟料，經(jīng)磨細而成的水硬性膠凝材料。高鋁水泥早期強度增長快，水化熱大而且強度高，并以3d抗壓強度表示標號，分為425、525、625、725四個標號。高鋁水泥不僅強度高，而且耐硫酸鹽腐蝕和高溫，在運輸和儲存過程中要注意高鋁水泥防潮，否則吸濕后強度下降快，在施工中不得與硅酸鹽水泥、石灰等混用，否則使水泥迅速凝結，強度降低。三、白色硅酸鹽水泥由白色硅酸鹽水泥熟料加入矢量石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料稱為白色硅酸鹽水泥，簡稱白水泥。白水泥的基本性質與普通水泥相同，根據(jù)標準劃分為325、425、525、625四個標號，各齡期的強度不得超過低于表3-10所列數(shù)值。表3-11水泥的白度等級等級特級一級二級三級白度%86848075此外白水泥的一個重要指標是白度，我過的白水泥的白度分為四個等級，各等級白度不得低于表3-11所列數(shù)值。白水泥產品分為優(yōu)等品、一等品和合格品，主要用于建筑物內外表面的裝飾，制作具有一定裝潢效果的水磨石、水刷石、人造大理石、斬假石和砂漿等各種裝飾制品。

返回鍵表3-12如下白水泥的等級劃分白水泥等級白度級別標號優(yōu)等品特級625525一等品一級525425二級525425二等品二級325三級425325

返回鍵硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性1.快硬早強2.水化熱較高3.抗凍性好4.耐熱性較差5.耐腐蝕性較差

1.早期強度較高2.水化熱較大3.耐凍性好4.耐熱性較差5.耐腐蝕性較差和耐水性較差

1.早期強度低后期強度增長較快2.水化熱較低3.耐熱性好4.耐硫酸鹽侵蝕和耐水性較好5.抗凍性差6.易泌水7.干縮性大

1.抗?jié)B性較好2.耐熱性較差3.不易泌水其他同礦渣水泥

1.干縮性較小、抗裂性較好2.抗碳化能力差其他同火山灰水泥

適用范圍快硬早強的工程，配制高標號混凝土，預應力構件，地下工程的噴射里襯等

一般土建工程中混凝土及預應力鋼筋混凝土結構，受反復冰凍作用的結構，拌制高強度的混凝土

1.高溫車間和有耐熱要求的混凝土結構2.大體積混凝土結構3.蒸汽養(yǎng)護的混凝土構件4.地上、地下和水中的一般混凝土結構5.有抗硫酸鹽侵蝕要求的一般工程1.地下、水中大體積混凝土結構和有抗?jié)B要求的混凝土結構2.蒸汽養(yǎng)護的混凝土構件3.一般混凝土結構4.有抗硫酸鹽侵蝕要求的一般工程]

1.地上，地下、水中及大體積混凝土結構2.蒸汽養(yǎng)護的混凝土構件3.有抗硫酸鹽侵蝕要求的一般工程

不適用范圍1.大體積混凝土工程2.受化學侵蝕水及海水侵蝕的工程3.受水壓作用的工程1.大體積混凝土工程2.受化學侵蝕水及海水侵蝕的工程3.受水壓作用的工程1.早期強度要求較高的工程2.嚴寒地區(qū)，處在水位升降范圍內的混凝土結構

1.處在干燥環(huán)境中的工程2.有耐磨性要求的工程其他同礦渣水泥有抗碳化要求的工程

其他同火山灰水泥

返回鍵標號抗壓強度抗折強度3d7d28d3d7d28d275——13.027.5——2.55.0325——15.032.5——3.05.5425——21.042.5——4.06.5425R19.0——42.54.0——6.552521.0——52.54.0——7.0525R23.0——52.54.5——7.0625R28.0——62.55.0——8.0

返回鍵標號抗壓強度抗折強度3253d28d3d28d425425R12.032.52.55.5525525R16.021.042.542.53.54.06.56.5625625R27.031.062.562.55.05.58.08.0

返回鍵受潮程度處理方法使用范圍有松塊、小球，可以捏成小末，但無硬塊將松塊、小球壓成粉末，用時加強攪拌試驗后根據(jù)實際標號使用

部分結成硬塊篩去硬塊，并將松塊壓碎1.試驗后根據(jù)實際標號使用2.用于不重要、受離較小部位3.用于砌筑砂漿硬塊漿硬塊壓成粉末，摻入25%硬塊重量新鮮水泥做強度試驗試驗后根據(jù)實際標號使用

返回鍵標號抗壓強度抗折強度3天28天3天28天425R22.042.54.06.5525525R23.027.052.552.54.05.07.07.0625625R28.032.062.562.55.05.58.08.0725R37.072.56.08.5第四章水泥混凝土混凝土是由膠凝材料、顆粒狀的粗細骨料和水按適當比例配合拌制成的拌合物，經(jīng)硬化而成的一種人造石材，是建筑工程中的一種主要建筑材料?；炷劣泻芏鄡?yōu)點：（1）使用方便，新拌制的混凝土拌合物具有良好的可塑性，可澆注成各種形狀和尺寸的構件及結構物；（2）價格低廉，原材料豐富可就地選材，除水泥外，骨料及水約占80%以上，符合經(jīng)濟原則；（3）高強耐久，常用混凝土的強度為20~30MPa，尚可提高至50MPa以上，具有良好的耐久性?；炷烈泊嬖谝恍┤秉c，如，自重大，抗拉強度低，受力變形小，容易開裂等?；炷恋姆N類繁多，根據(jù)不同條件如下：（1）按表觀密度分為重混凝土；普通混凝土和輕混凝土（2）按性能和用途分為結構混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、隔熱混凝土、防射線混凝土等。

（3）按所用膠凝材料分為水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土、瀝青混凝土及聚合物混凝土等。（4）按混凝土的特性或施工方法分為防水混凝土、高強混凝土、纖維混凝土、泵送混凝土及噴射混凝土等。

在混凝土中應用最廣，用量最大的水泥混凝土。第一節(jié)普通混凝土第二節(jié)混凝土外加劑第三節(jié)其他混凝土第一節(jié)普通混凝土普通混凝土（以下簡稱混凝土）是由水泥、水、砂、石所組成，各種原料按一定比例配合，經(jīng)均勻的漿體稱為混凝土拌合物，再經(jīng)凝結硬化后成為堅硬的人造石材稱為混凝土。普通混凝土結構示意圖

一、混凝土的組成材料

普通混凝土由水泥、水和砂石骨料組成，有時為了改善性能還可加入外加劑和摻合料。

（一）水泥

1.水泥品種的選擇配制混凝土用的水泥應符合國家現(xiàn)行標準的有關規(guī)定。選用水泥時，應根據(jù)工程特點，所處環(huán)境以及設計、施工的要求，選用適當品種和標號。常用水泥品種選擇參見表4-1。2.水泥標號的選用應與混凝土的強度相適應。一般水泥的強度約為混凝土強度的1.5~2.0倍較為適宜。若水泥標號過低會使水泥用量過大而不經(jīng)濟。若水泥標號過高，則水泥用量偏少對混凝土的工作性和耐久性均帶來不利影響。表4-1常用水泥的選用（二）細骨料——砂顆粒直徑在0.16~5mm之間的骨料稱為砂。砂可分為天然砂和人工砂。天然砂是由巖石風化所得，按產源天然砂分為河砂、海砂和山砂。1.物理性質常用砂一般為硅質砂，其視密度與密度值非常接近，約為2.6~2.7克/cm3，在干燥狀態(tài)下松散堆積時，其堆積密度為1350~1650千克/立方米。砂在自然狀態(tài)下，往往含有一定水分，其含水狀態(tài)可分為四種，見砂的四種含水狀態(tài)（1）完全干燥狀態(tài)（烘干狀態(tài)）在100~110度溫度下烘干，達到恒重狀態(tài)；（2）氣干狀態(tài)（風干狀態(tài)）在環(huán)境中達到平衡含水率時的狀態(tài)；（3）飽和面干狀態(tài)（表干狀態(tài)）顆粒表面干燥，內部孔隙吸水飽和時的狀態(tài)；（4）濕潤狀態(tài)（潮濕狀態(tài)）顆粒內部吸水飽和，表面附有吸附水的狀態(tài)。砂處于潮濕狀態(tài)時，因含水率不同，其堆積密度隨之改變，使得砂的堆積體積也不同（圖4-4）。在采用體積法驗收、堆放及配料時，都應該注意濕砂的體積變化問題。在拌遮混凝土時，砂含水狀態(tài)不同將會影響混凝土的拌合水量及砂的用量，在配制混凝土時規(guī)定，以干燥狀態(tài)為準計算，在含水狀態(tài)是應進行換算。2.有害雜質含量JGJ52-79《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》中規(guī)定，規(guī)定了砂中的有害雜質（包括黏土，淤泥，云母，輕物質，硫化物，和硫酸鹽及有機物質）的含量范圍以保證混凝土的質量。砂中的黏土，淤泥，云母及輕物質會粘附在骨料表面，防礙骨料與水泥石的黏結，從而降低了混凝土的抗凍性和抗?jié)B性，硫化物與硫酸鹽及一些有機物質會腐蝕水泥石降低混凝土的強度和耐久性。3.顆粒形狀與表面狀態(tài)河砂、海砂等顆粒圓滑，拌制的混凝土流動性好，但海砂中常含有貝殼碎片及可溶性鹽類，影響混凝土強度，所以配制混凝土時多采用河砂。山砂顆粒多棱角、表面粗糙，與水泥石粘結好，故拌制的混凝土強度較高。4.粗細程度與顆粒級配砂的粗細程度是只不同粒徑的顆?；旌显谝黄鸷罂傮w的粗細程度。在混凝土中砂的表面有水泥漿包裹，砂的總表面積越大，需要包裹沙礫的水泥漿越多。因此一般說用較粗的砂拌制混凝土可比用細砂拌制節(jié)省水泥漿。砂的顆粒級配是只指砂中不同顆粒互相搭配的比例情況，粒徑相同的砂堆積起來空隙率最大；兩種粒徑的砂搭配起來，空隙就減少；三種粒徑的砂搭配，空隙率就更小了，在混凝土中，砂顆粒間的空隙是由水泥漿來填充的，因此，級配良好的砂可以節(jié)省水泥。在拌制混凝土時應同時考慮砂的顆粒程度和級配。選擇較粗的、級配良好的砂，既能保證混凝土的質量，又能節(jié)省水泥。砂的粗細程度和顆粒級配用篩分析的方法來確定（詳見實驗部分）（三）粗骨料（碎石和卵石）粒徑大于5mm的骨料稱為粗骨料。常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石兩種。1.物理性質粗骨料的視密度一般在2.50~2.70~克/cm3。在干燥狀態(tài)下，松散堆積時，其堆積密度約為1450~1650~Kg/m3。粗骨料在自然狀態(tài)下也有四種含水狀態(tài)。計算混凝土中的各種材料的配合比時，一般內以干燥骨料為準。2.有害雜質含量JGJ53-79《普通混凝土用砂質量標準及檢驗方法》中，規(guī)定了包括黏土，淤泥，云母，輕物質，硫化物，和硫酸鹽及有機物質均為有害物質，其含量應該控制4-6的范圍內。如石子含泥量過大，應過篩或沖洗后才能使用。當粗骨料中含有活性二氧化硅成分（如蛋白質，玉髓和鱗石英等）時，遇到水泥中的堿在有水存在的情況下，能相互作用生成復雜的堿-硅酸凝膠，并吸水膨脹，破壞混凝土結構。這種堿性氧化物與骨料中活性氧化硅之間的化學作用稱為堿-骨料反應。因此，當水泥含堿量大于0.6%時需對骨料中活性氧化硅的有害作用進行檢驗以確定能否使用。3.顆粒形狀與表面特征天然卵石是由巖石經(jīng)過自然條件形成的，可分為可河卵石，海卵石和山卵石。它們表面叫為光華呈圓形無棱角，山卵石和海卵石常含有些雜質，河卵石比較清潔，多為采用河卵石拌制混凝土。人工碎石表面粗糙，多棱角，與水泥石黏結比卵石好，因此在性同水泥用量的情況下，卵石混凝土拌合物比碎石混凝土有較好的流動性，但在相同配合比的情況下，卵石混凝土的強度卻比碎石混凝土的低。在石子中，常含有針狀顆粒和片狀顆粒會使骨料空隙增大，增加水泥用量和降低拌合物的流動性，而且硬化后會降低混凝土的強度及耐久性，因此應控制其含量C30及C30以上的混凝土，粗骨料中針，片狀顆粒含量應該不大于15%；C30以下的混凝土應不大雨15%；C10及C10以下的混凝土含量可放寬到40%。4.其強度和堅固性粗骨料在混凝土中起骨架作用，必須有足夠的強度和堅固性。碎石和卵石的強度可用巖石立方體強度和壓碎指標兩種方法表示。有抗凍要求的混凝土用粗骨料，應具有在凍融作用下，抗碎裂的能力，其堅固性必須合格。5.最大粒徑與顆粒級配工稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。例如，5-40mm粒級，40mm是該粒級的上限值，該粒級的最大粒徑就是40mm。粗骨料的最大粒徑反映了骨料的粗細程度?！痘炷两Y構工程施工及驗收規(guī)范》GB50204-92中規(guī)定：粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋間最小凈距的3/4；混凝土實心板骨料的最大粒徑不宜超過板厚的1/2，且不得超過50mm。粗骨料的級配與細骨料級配的原理基本相同，級配良好的石子可實現(xiàn)最密實的堆積。粗骨料繼配的好壞對保證混凝土的流動性、強度和節(jié)省水泥等方面影響起著重要作用。粗骨料顆粒級配也通過篩分析實驗確定（具體見實驗部分）。四）水混凝土拌合用水及養(yǎng)護水應符合JGJ63-89《混凝土拌合用水標準》的規(guī)定，凡符合國家標準的生活飲用水，均可拌制各種混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制鋼筋混凝土和預應力混凝土。不宜用海水拌制有飾面要求的素混凝土。地表水、地下水以及經(jīng)適當處理或處置的工業(yè)廢水，若水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸鹽、硫化物的含量符合JGJ63-89規(guī)定的數(shù)值，且凝結時間對比試驗，水泥的初終凝時間差不大于30min并尚符合水泥國標規(guī)定；強度對比試驗抗壓強度不低于標準試樣混凝土抗壓強度的90%，也可以用用于拌制混凝土。二、普通混凝土的主要性質混凝土在凝結硬化前稱為混凝土拌合物?；炷涟韬衔锉仨毦哂辛己玫暮鸵仔裕ɑ蚍Q工作性），硬化后的混凝土應具有足夠的強度和必要的耐久性。（一）混凝土拌合物的和易性1.和易性含義混凝土拌合物的和易性是指混凝土拌合物易于澆注、搗實，且保持組成材料均勻穩(wěn)定的性質。和易性良好的混凝土拌合物應具有較好的流動能力，這樣澆注時才能在自重或外力（振搗）的作用下充滿模具，并且在振搗時容易密實?；炷涟韬衔锏牧鲃有灾饕Q于拌合物的稠度。在混凝土施工中，不同的施工條件和施工方法應采用相應的稠度。因此，混凝土拌合物和易性的好與差應該用拌合物的稠度能否適應所澆注結構的構造特征以及采用的運輸和搗實方法來衡量。和易性良好的混凝土拌合物除具有一定的稠度，易于成型外，還應在攪拌后，直至成型結束，組成材料都能保持在混凝土中均勻分布，即粘聚性和保水性。對于均勻穩(wěn)定性較差的混凝土拌合物在靜置、運輸、澆注和搗實的過程中都可能發(fā)生離析和泌水。離析是指拌合物中大顆粒和細顆粒間產生分離的現(xiàn)象。對于流動性較大的混凝土拌合物，因各組分粒度及密度不同，易引起砂漿與石子間的分層離析現(xiàn)象。對于硬性或少砂的混凝土拌合物，若裝卸及澆注方法不當，也會發(fā)生離析現(xiàn)象。泌水是指拌合水按不同方式從拌合物中分離出來的現(xiàn)象。固體材料在混凝土拌合物中下沉使水被排出并上升至表面，使表面形成浮漿；有些水達鋼筋及粗骨料下沿而停留；有些水通過模板接縫滲漏；都是泌水的表現(xiàn)。無論是離析，還是泌水對硬化后混凝土的強度和耐久性都將有很大的影響。顯然，混凝土拌合物的和易性是一項綜合的技術性質，它包括流動性和均勻穩(wěn)定性兩方面的含義。這兩者相互聯(lián)系，又相互矛盾。流動性過大將影響均勻穩(wěn)定性；反之亦然。因此在實際工程中，應在流動性基本滿足施工的條件下，力求保證均勻穩(wěn)定性，使兩者統(tǒng)一起來。2.混凝土拌合物和易性的測定根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗方法》（GBJ80—85）規(guī)定，混凝土拌合物的稠度可采用塌落度法和維勃稠度法測定。

由于和易性是一項綜合的技術性制，因此很難找到一種能全面反映拌合物和易性的測定方法。通常以測定流動性（即稠度）為主，而對均勻穩(wěn)定性主要通過觀察進行評定。a．塌落度法

塌落度法適用于骨料最大粒徑不大于40mm、塌落度值大于10mm的塑性和流動性混凝土拌合物稠度測定。方法是將拌合物按規(guī)定的試驗方法裝入塌落度筒內，提起塌落度筒后拌合物因自重而向下塌落，下落的尺寸即為混凝土拌合物的塌落度值，以毫米為單位，用T表示，見圖4-5。在測定塌落度的同時，應觀察拌合物的均勻穩(wěn)定性情況，以全面地評定混凝土的和易性?；炷涟韬衔锔鶕?jù)其塌落度大小可分為四級，見表4-8．塌落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物應采用維勃稠度法測定。具體實驗過程見塌落度實驗。（大流動性混凝土坍塌落度）

b.維勃稠度法

維勃稠度法適用于骨料最大粒徑不大于40mm，維勃稠度在5~30s之間的混凝土拌合物稠度的測定。這種方法是先按規(guī)定方法在圓柱形容器內做塌落度試驗，提起塌落度筒后在拌合物試體頂面上放一透明圓盤，開啟振動臺，同時啟動秒表并觀察拌合物下落情況。當透明圓盤下面全部布滿水泥漿時關閉振動臺，停秒表，此時拌合物已被振實。秒表的讀數(shù)“s”即為該拌合物的維勃稠度值，以“秒”為單位，用V表示，見維勃稠度法。3.影響和易性的因素混凝土拌合物的和易性主要取決于各組成材料的品種、規(guī)格及組成材料之間數(shù)量的比例關系（水灰比、砂率、漿骨比）。1）水泥品種不同品種的水泥，需水量不同，因此在相同配合比時，拌合物的稠度也有所不同。需水量大者，其拌合物的塌落度較小。一般采用火山灰水泥、礦渣水泥時，拌合物的塌落度較用普通水泥時小些。2）骨料的種類、粗細程度及顆粒級配河砂和卵石表面光滑無棱角，多呈球狀，拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的拌合物流動性好。采用最大粒徑較大的級配良好的砂石，因其總表面積和空隙率小，包裹骨料表面和填充空隙用的水泥漿用量小，因此拌合物的流動性也好。

3）水灰比水灰比的大小決定了水泥漿的稠度。水灰比愈小，水泥漿就愈稠，當水泥漿與骨料用量比一定時，拌制成的拌合物的流動性便愈小。當水灰比過小時，水泥漿較干稠，拌制的拌合物的流動性過低會使施工困難，不易保證混凝土質量。若水灰比過大，會造成拌合物均勻穩(wěn)定性變差，產生流漿、離析現(xiàn)象。因此，水灰比不易過小或過大，應根據(jù)混凝土的強度和耐久性要求合理地選用。4）砂率砂率是指拌合物中砂的質量占砂石總質量的百分率。砂的粒徑比石子小得多，具有很大的比表面積，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改變會使骨料的總表面積和孔隙率有顯著的變化，可見砂率對拌合物的和易性有顯著的影響。

砂率過大，骨料的總表面積及空隙率都會增大啊，在水泥漿量一定的條件下，骨料表面的水泥漿層厚度減小，水泥漿的潤滑作用減弱，使拌合物的流動性變差。若砂率過小，砂填充石子空隙后，不能保證粗骨料間有足夠的砂漿層，也會降低拌合物的流動性，而且會影響拌合物的均勻穩(wěn)定性，使拌合物粗澀，松散，粗骨料易發(fā)生離析現(xiàn)象。當砂率適宜時，砂不但填滿石子的空隙，而且還能保證粗骨料間有一定厚度的砂漿層以便減小粗骨料的滑動阻力，使拌和物有較好的流動性。這個適宜的砂率稱為合理砂率。采用合理砂率時，在用水量和水泥用量一定的情況下，能使拌合物獲得最大的流動性，且能保證良好的粘聚性和保水性?；蛘?，在保證拌合物獲得所要求的流動性及良好的粘聚性和保水性時，水泥用量為最小，5）漿骨比

水泥漿與骨料的數(shù)量比稱為漿骨比。在骨料量一定的情況下，漿骨比的大小可用水泥漿的數(shù)量表示，漿骨比愈大，表示水泥漿用量愈多。在混凝土拌合物中，水泥漿賦予拌合物以流動性，是影響拌合物稠度的主要因素。在水泥漿稠度（即水灰比）一定時，增加水泥漿數(shù)量，拌合物流動性隨之增大。但水泥漿過多，不僅不經(jīng)濟，而且會使拌合物均勻穩(wěn)定性變差，出現(xiàn)流漿現(xiàn)象。6）外加劑

在拌制混凝土時，摻用外加劑（減水劑、引氣劑）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的條件下，顯著地提高流動性，且具有較好的均勻穩(wěn)定性。

此外，由于混凝土拌和后水泥立即開始水化，使水化產物不斷增多，游離水逐漸減少，因此拌合物的流動性將隨時間的增長不斷降低。而且，塌落度降低的速度隨溫度的提高而顯著加快。（二）混凝土的強度混凝土的強度包括抗壓、抗拉、抗彎、抗剪以及握裹強度等，其中以抗壓強度最大，故工程上混凝土主要承受壓力，混凝土的抗壓強度與其它強度間有一定的相關性，可以割據(jù)抗壓強度的大小來估計其它強度值，因此混凝土的抗壓強度是最重要的一項性能指標。①混凝土的立方體抗壓強度及強度等級

按照國家標準BGJ81—85《普通混凝土力學性能試驗方法》的規(guī)定，以邊長為150mm的立方體試件為標準試件，在標準養(yǎng)護條件（溫度20±3℃，相對濕度90%以上）下養(yǎng)護28d，測得其抗壓強度，所測得的抗壓強度值稱為立方體抗壓強度，以fcu表示。測定混凝土立方體抗壓強度時，也可以采用非標準尺寸的試件，其尺寸應根據(jù)混凝土中粗骨料的最大粒徑而定，單其測定結果應乘以相應的尺寸換算系數(shù)見表根據(jù)國家標準GBJ107—87《混凝土強度檢驗評定標準》規(guī)定，混凝土的強度等級按立方體抗壓強度標準值劃分?；炷恋膹姸鹊燃壊捎梅朇與立方體抗壓強度標準值fcu,k(以N/mm2)表示。立方體抗壓強度標準值系指對按標準方法制作和養(yǎng)護的邊長為150mm的立方體試件在28d齡期，用標準試驗方法測得的抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值的百分率不超過5%?；炷恋膹姸鹊燃壏譃镃7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60十二個等級，例如強度等級C25表示該混凝土的立方體抗壓強度標準值為25Mpa。

工程設計時應根據(jù)建筑物的不同部位及承受荷載情況的不同，選取不同強度等級的混凝土。②軸心抗壓強度混凝土的強度等級只是評價混凝土力學性能的依據(jù)，為了使測得的混凝土強度接近于混凝土結構的實際情況，在鋼筋混凝土結構計算中，計算軸心受壓構件（如柱子）時都采用軸心抗呀強度作為標準試件，測定其標養(yǎng)28天的抗壓強度值。3.混凝土強度的因素1