土木工程材料、建筑材料

这是一篇关于土木工程材料、建筑材料思维导图，从土木工程材料的基础定义出发，明确了广义与狭义的材料范畴；再到材料分类体系，按化学成分、使用功能两大维度详细拆解各类材料的细分类型，如无机材料中的金属、非金属材料，有机材料中的植物、沥青、高分子材料，复合材料中的金属基、非金属基复合材料，以及结构材料、围护材料、功能材料的划分；随后阐述了建筑材料在工程中的核心地位与作用，以及建筑业发展对材料行业的推动趋势；同时梳理了土木工程材料的技术标准体系与行业规范，最后明确了课程的学习目标与要点，帮助使用者快速搭建完整的知识体系，理清各知识点之间的逻辑关系，避免学习中出现知识零散、体系混乱的问题，大幅提升课程学习效率与备考复习效果。本模板适用于土木工程专业本科生、建筑材料课程学习者、高校土木工程专业教师、工程类专业备考学生及建筑行业入门人员，尤其适合需要快速搭建土木工程材料课程知识框架、整理课堂笔记、制定备考复习计划的用户。无论是课程学习笔记整理、课堂教学课件制作、期末备考复习框架，还是课程论文写作的知识梳理，本模板均可直接使用。本模板借助万兴脑图软件绘制，助力土木工程材料课程高效学习与教学备课。

绪论

• 一、土木工程材料的定义
  • 广义：建筑工程中所使用的各种材料及制品的总称
  • 狭义：直接构成建筑工程实体的材料
  • 它是土木工程的物质基础
• 二、土木工程材料的分类
  • 1、按化学成分
    • 无机材料
      • 金属材料
        • 黑色金属(钢、铁、不锈钢)
        • 有色金属（铜、铝等及其合金合金）
        • 钢纤维
      • 非金属材料
        • 胶凝材料（水泥、石灰、石膏、水玻璃）
        • 天然石材（砂、石、石材制品）
        • 混凝土和砂浆
        • 烧土制品（砖、瓦、玻璃、陶瓷、）
        • 蒸压和蒸养硅酸盐制品
        • 玻璃：普通玻璃、特种玻璃
        • 无机纤维材料：碳纤维
    • 有机材料
      • 植物材料
        • 木材、植物纤维
      • 沥青材料
        • 石油沥青、煤沥青
      • 高分子材料
        • 塑料、涂料、合成橡胶、胶粘剂
    • 复合材料
      • 金属——非金属复合
        • 玻璃纤维增强塑料、聚合物混凝土、玻璃钢、沥青混合物、钙塑材料
      • 金属——有机复合
        • 钢筋混凝土、钢纤维混凝土
      • 非金属——有机复合
        • pvc钢板等
      • 非金属+非金属（书本没有）
        • 可考虑砂浆（沙子和胶结材料（水泥、石灰膏、黏土等）加水和成）混凝土（水泥、砂、石和水）
  • 2、按使用功能分
    • 建筑结构材料
      • 受力构件和结构的材料：板梁柱框架基础等
      • 砖石、水泥混凝土等
    • 墙体材料
      • 承重和非承重
    • 建筑功能材料
      • 防水，隔热等
• 三、建筑材料在建筑工程中的地位和作用
  • ①资金上：在建筑工程总投资中，建筑材料投资占50%以上。
  • ②材料的发展将促进结构设计和施工技术的创新
  • ③建筑艺术的发挥，建筑功能的实现，必须有品种多样良好的建筑材料
  • ④建筑材料的质量直接关系到建筑工程的质量
• 四、建筑材料及建筑工业的发展
  • ①建筑材料向轻质、高强、多功能方向发展
  • ②合理利用工业废料生产建筑材料
  • ③产品的技术含量和档次进一步提高
  • ④新技术、新工艺不断应用，新产品不断涌现
• 五、土木工程材料的技术标准
  • 国家标准<（部）行业标准<地方标准<企业标准
  • 作用
    • 建材工业企业:必须严格按技术标准进行设计、生产，以确保产品质量，生产出合格的产品。
    • 建筑材料的使用者:必须按技术标准选择、使用质量合格的材料,使设计、施工标准化，以确保工程质量，加快施工进度，降低工程造价。
    • 建筑材料供需双方:必须按技术标准规定进行材料的验收，以确保双方的合法权益。
• 本门课程的学习重点:
  • ⑴建筑材料的基本性质及影响因素
  • ⑵建筑材料的技术标准
  • ⑶建筑材料的质量检验
  • (4)建筑材料的合理选用

基本物理性质

• 密度（绝对干燥）
  • 概念：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。
  • 李氏瓶法
• 表观密度（空气中状态）
  • 概念：材料在自然状态下单位体积的质量。
  • v。=v+v（闭口+开口）
    • ρ。—材料的表观密度, g/cm3或 kg/m3 m —在自然状态下材料的质量，g 或 kg V。—在自然状态下材料的体积，cm3 或 m3
  • 测定方法
    • 游标卡尺法（形状规则体）
    • 蜡封法（形状不规则体）
• 视密度
  • 概念：指散粒体材料在包含闭口孔隙在内时单位体积的质量
  • v'=v+v闭口
  • 排液法
• 堆积密度
  • 概念：指散粒体材料在堆积状态下单位体积的质量
• p>p'>p。>p。'
• 密实度，孔隙率
  • 密实度
    • 概念：材料体积内被固体物质充实的程度
    • 公式：D=v/v。×100%
  • 孔隙率
    • 概念:指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率
    • 孔隙率反映材料的结构致密程度
  • D+P=1
• 空隙率
  • 概念：空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒中的开口孔隙体积及颗粒之间的空隙体积之和所占的比例
  • 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒互相填充的紧密程度
  • 空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算砂率的依据
• 总结
  • 同一种材料的密度与表观密度值越大
    • 孔隙率越大
      • 吸音能力越强
        • 保温性越好
          • 抗冻性越差
    • 强度越低
      • 说明材料结构密实度越差。
  • 就一种材料而言，其密度是相对固定的
• 材料与水有关的性质
  • 亲水性与憎水性
    • 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性;
    • 材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。
      • 憎水性材料是防水材料
    • 湿润角θ越小，越容易被湿润。 湿润角在材料，空气和水的交界处。
  • 吸水性与吸湿性
    • 材料浸入水中吸收水的能力称为材料的吸水性
      • 吸水率表示
    • 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性
      • 常用质量含水率表示
      • 影响材料吸湿性的因素有()。
        • 材料的组成
          • 微细孔隙的含量
            • 材料的构造特征
    • 吸水性与吸湿性含水率
      • 含水率
        • 概念：材料含水的多少用含水率表示
        • 平衡含水率
          • 平衡含水率：材料的含水率与外界湿度一致时的含水率
          • 平衡含水率并不是不变的，它随环境中的温度和湿度的变化而改变
            • 当气温低、相对湿度大时，材料的含水率也大。
          • ×，不变的，随材质不同而不同的常数
      • 吸水率
        • 概念：材料吸水达到饱和时的含水率称为吸水率（也称饱和面干吸水率）
        • =P开孔
        • Wm=Wv×P。， 质量吸水率超过100的用体积吸水率表示，如吸水性很强的轻质多孔材料，木材等 混凝土的体积吸水率一定大于其质量吸水率。
        • 表面含水率
          • 概念：以饱和面干状态为基准，衡量材料含水多少的指标
    • • 含水率与质量含水率之间的关系当
        • 干燥状态时
          • W=0，W<Wm
        • 气干状态时
          • 0<W<Wm，平均含水率，
        • 饱和面干状态时
          • W=Wm\W=Wv
        • 湿润状态时
          • W>Wm
      • 某种材料的表面含水率
        • <0
          • 气干状态、干燥状态
        • =0
          • 饱和干面状态
            • 测定实验时的状态
        • >0
          • 湿润状态
      • 对同种材料而言，当处于干燥和饱和面干状态时，其含水率的大小是相对国定的。
  • 影响材料吸水性强弱的因素
    • 材料的孔隙特征
      • 材料的开口孔隙率大小
        • 材料的湿润角大小
  • 材料吸水率大小
    • 孔隙率
      • 孔隙特征
        • 亲水性
          • 憎水性
  • 建筑材料与水相关的物理特性表述
    • 渗透系数越小，其抗渗性能越好
    • 开口孔隙率越大，其吸水率越大
    • 软化系数越大，其耐水性越好
    • 材料吸水后，将使材料的表观密度和导热系数提高
    • ×，对于混凝土材料，应采用渗透系数表征其抗渗性

基本力学性质

• 强度
  • 概念：在外力作用下抵抗破坏的能力。
  • 分类
    • 抗剪
      • 抗压
        • 抗拉
      • 计算公式：f=Fmax/A
        • f--材料强度（MPa）； Fmax--材料破坏时的最大载荷（N）； A--试件受力面积
    • 抗弯或者抗折 .......
      • 三分点加荷f=FL/bh² 单点加荷f=3FL/2bh²
        • 在梁的抗弯强度试验测定中(梁的断面尺寸相同).分别采用一点集中荷载(1/2处)法和两点集中荷载(1/3处)法，若所测得的破坏荷载相同，则梁的抗弯强度关系是()。
        • 一点集中荷载法的抗弯强度大
  • 影响因素
    • 1.材料的组成，结构和构造。
    • 2.孔隙率与孔隙特征。（空隙率高强度低）
    • 3.试件的形状和尺寸。（棱柱体<正方体）
      • 试件断面相同时，短试件的强度测定值比长试件的高 小试件的抗压强度测定值高于大试件的测定值
      • 受压面积相同时，立方体试件整体受到环箍效应的限制 立方体试件的单轴抗压强度高于棱柱体试件的单轴抗压强度。
      • 混凝士抗压强度测试中，150mm立方体试件的抗压强度试验值高于200mm立方体试件的抗压强度试验值。
    • 4.加荷速度。（速度快，破坏时强度值高）
      • ×试验加荷速度较快时，材料的强度测定值偏高，反之偏低， 故试验时应尽可能采用较快的加荷速度
    • 5.实验环境的温度，湿度。（温度高，强度低）
      • ×在干燥状态下测定材料的强度，因为在干燥状态时，材料的强度最高
      • 含水率越高，强度降低越多。
    • 6.受力面状态。（表面平整的强度高）
      • 试件表面凸凹不平、出现缺棱掉角现象，或试件与试验装置间采用光滑接触， 将会导致应力集中，均会使强度测定值偏低
    • 材料的抗弯强度与试件的受力情况、截面尺寸及支承条件等有关
    • 就同品质材料而言，表观密度值越大，则孔隙率越小（即结构越致密），故强度就越高
• 一、材料的变形性质
  • 弹性和塑性
    • 弹性
      • 定义：材料在外力作用下产生变形，外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。
      • 指标：弹性模量--E=σ/ε，E越大，越不易变形
    • 塑性：永久变形
      • 定义：材料在外力作用下变形，外力取消后，仍能保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂缝。
      • 钢材等塑性材料的抗压强度、抗拉强度及抗弯强度大致相等，抗剪最低，它们可以承受拉，压，弯矩
    • 大多数材料 先经过弹性变形，再塑性变形
  • 脆性和韧性
    • 脆性
      • 定义：外力达到限度时，材料突然破坏，破坏前并无明显的塑性变形而不是不产生任何变形。
      • 力学特点：抗压强度远高于抗拉、抗折。即常用于受压部位
        • 岩石、陶瓷、玻璃、普通混凝土、天然石材、粘土砖
    • 韧性
      • 定义：在冲击、震动荷载作用下， 材料能够吸收较大能量，同时也能产生一定的变形而不破坏。
        • 木材，橡胶
  • 徐变与应力松弛
    • 徐变
      • 固体材料在外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象
        • 与材料所受应力大小，所处环境的温度、湿度密切相关。
    • 应力松弛
      • 材料在荷载作用下，当所产生的变形因受到约束而不能发展时，应力将随时间的延长而逐渐减少的现象。（是材料塑性变形逐渐增大上升á，弹性变形逐渐减少â，《总变形不变》而造成的）

材料的耐久性

• 耐久性
  • 概念：是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来的自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质
• 耐水性
  • 概念：材料在长期饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。
  • 公式：
    • K软——软化系数。 fb——材料吸水饱和状态下的抗压强度。（Mpa） fg——材料干燥状态下的抗压强度（Mpa）
  • 软化系数反映了材料饱水后强度降低的程度，是材料吸水后性质变化的重要特征之一，软化系数越大，其耐水性越好
  • 材料吸水，强度降低； K软≥0.85，耐水材料
• 抗渗性
  • 概念：材料在压力水作用下抵抗水渗透的性能。用渗透系数或抗渗等级表示
    • ×，对于混凝土材料，应采用渗透系数表征其抗渗性
  • 公式：K=Qd/AtH
    • K--渗透系数（cm/h）； Q--渗水量（cm3）； A--渗水面积（cm2）；d--试件厚度（cm） H--材料两侧水压差（cm）；t--渗水时间（h）
    • k越小，抗渗性越强
  • 抗渗等级
    • 在砼抗渗性试验中，以每组6个试件中2个表面出现渗水 （即4个表面未出现渗水)时的最大水压力(MPa)的10倍表示。
    • 如W2、W4、W6、w8、W10、W12，分别表示试件能承受最大压力为 0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa的水压而不渗透。
  • 影响材料抗渗性的因素
    • 材料亲水性和憎水性
      • 通常憎水性材料其抗渗性优于亲水性
    • 材料的密实度
      • 密实度高的材料其抗渗性也较高
    • 材料的孔隙特征
      • 具有较多的开口孔隙的材料其抗渗性较差
    • 主要要素
• 抗冻性
  • 概念：指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能
  • 混凝土的抗冻等级
    • F50、F100、F150、F200、F250、F300六级
  • 说明:抗冻等级——以28d龄期的标准试件在吸水饱和后于-25°℃~20℃的冻融液中进行反复冻融循环，→已达到以下任意标准之一时所能承受的最大冻融循环次数来确定抗冻等级（相对动弹性模量下降至初始值的60%，或质量损失率达5%)。
  • 增加同一种材料的孔隙率，则其抗冻性不一定降低，其由开口孔隙率决定
  • 影响抗冻性的因素
    • ①材料的密实度：密实度越高（孔隙率越小）则抗冻性越小
    • ②材料的孔隙特征：开口孔隙即连通孔隙越多其抗冻性越差
    • ③材料的强度：强度越高其抗冻性越好
    • ④材料的耐水性：耐水性越好其抗冻性越好
    • ⑤材料的吸水量大小：吸水量越大抗冻性越差,（吸水饱和使抗冻性变差）
• 耐候性
  • 暴露于大气中的材料，经常受阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气体(如二氧化硫、二氧化碳、臭氧)等因素的侵蚀。材料对这些自然侵蚀的耐受能力称为耐候性。
• 材料的组成、结构、构造 及其对材料性质的影响
  • 材料的组成
    • 化学组成
      • 化学组成决定着材料的化学性质，影响其物理性质和力学性质
      • 无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物含量来表示。金属材料以元素含量来表示
    • 矿物的组成
      • 矿物组成是无机非金属材料中化合物存在的基本形式。
      • 材料中的元素和化合物以特定的矿物形式存在并决定着材料的许多重要性质。
  • 微观结构
    • 晶体结构
    • 非晶体结构
    • 胶体结构
  • 关于晶体、非晶体和胶体， 下列说法中正确的是()。
    • 它们的微观结构不同
    • 所有的非晶体材料都是各向同性的
    • 晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点
    • 从微观结构看，建筑钢材属于晶体结构，新鲜水泥浆属于胶体结构
    • ×所有的晶体材料都是各向异性的

砌筑材料

• 石材
  • 分类
    • 天然岩石
      • • 按耐久性由低到高排序石灰岩→大理岩→花岗岩
        • 黏土质砂岩遇水软化，不能用于水工建筑物。
    • 砌筑用石材
      • 毛石
        • 爆破后直接得到的形状不规则的石块→常用来砌筑基础、勒脚、墙身、挡土墙、堤岸及护坡，还可以用来浇筑毛石混凝土
        • 乱毛石
          • 形状极不规则的冒失。（工程中常称为毛石）
        • 平毛石
          • 形状虽不规则，但大致有两个平行面的毛石。 （过程中常称为块石）若厚度较薄的，常称为片石
      • 料石
        • 料石(也称条石):是由人工或机械开拆出的较规则的六面体石块,并经加工凿琢而成。 毛料石、粗料石主要应用于建筑物的基础、勃脚、墙体部位,半细料石和细料石主要用作镶面的材料。
        • 毛料石
          • 形状规则,外观大致方正,料石的宽度和厚度不宜小于200mm,长度不宜大于厚度的4倍。叠砌面和接砌面的表面凹入深度不大于25mm。
        • 粗料石
          • 规格尺寸同上,叠砌面和接砌面的表面凹入深度不大于20mm;外露面及相接周边的表面凹入深度不大于20mm.
        • 半细料石
          • 规格尺寸同上,叠砌面和接砌面的表面凹入深度不大于15mm;外露面及相接周边的表面凹入深度不大于10mm。
        • 细料石
          • 通过细加工,规格尺寸同上，叠砌面和接砌面的表面凹入深度不大于10mm,外露面及相接周边的表面凹入深度不大于2mm。
        • 注:相接周边的表面是指叠砌面、接砌面和外露面相接处20~30mm范围内的部分。
    • 装饰用石材
      • 天然大理石(岩)
        • 主要化学成分以碳酸钙为主
          • 耐化学腐蚀和抗风化性能较差
        • 主要用于室内装饰
      • 天然花岗石
        • 强度高、耐磨、抗风化、耐腐蚀性能好
        • 主要用于室内外装饰
      • 青石
        • 属于砂岩
        • 具有古建筑的独特风格
  • 工程中常用的石材制品有毛石、片石、料石和石板
  • 技术性质
    • 物理性质
      • 物理常数（真实密度、表观密度、孔隙率）
      • 吸水性（吸水率、饱水率）
      • 石材的施工性能受外界环境温度影响不大
      • 耐候性(抗冻性、坚固性）
    • 力学性质
      • 抗压强度
        • 应采用在浸水饱和状态一组3个试块抗压破坏时测得的极限抗压强度平均值来评定石料的抗压强度
        • MU15的石材，表示（该石材的抗压强度平均值）≥15MPa而<20MPa。
      • 耐磨耗性
        • 耐磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能
        • 由石英。长石组成的岩石（如花岗岩、石英岩等）其硬度和耐磨性较高
        • 由方解石组成的岩石（石灰岩、白云岩），其硬度和耐磨性较低
• 砖
  • 分类
    • 按生产工艺分类
      • 烧结砖（烧结成型）
      • 非烧结砖 （养护成型）
    • 按焙烧火候分
      • 欠火砖
        • 色浅、敲击声哑、强度低、孔隙率大、吸水性强
      • 正火砖
      • 过火砖
        • 色深、敲击声脆、强度高、尺寸不规则
      • 颜色、敲击声来判别
    • 按颜色分
      • 红砖
      • 青砖
      • 青砖的品质、耐久性优于红砖，但耗能大，少生产
    • 按孔洞率来分
      • 普通砖
      • 多孔砖
        • 多孔砖(孔洞率≥28%(多孔砌块≥33%)[与原GB13544-2000相比有变化],且孔洞小数量多)
      • 空心砖
        • 空心砖(孔洞率≥40%[与原GB13545-2003规定相同]，且孔洞大数量少)
  • 烧结砖
    • 普通烧结砖
      • 尺寸规格
        • 砌筑一堵100㎡的二四清水墙考虑灰缝厚度为10mm、砖的损耗率为1%的情况下，则烧结普通砖的实际需用量应为12411块
        • 说明:砌筑施工时,灰缝厚度(即胶结砂浆厚度)一般控制在10mm
        • (注:，砌筑后墙面不抹灰的墙称为清水墙：二四墙体厚度为一趹砖长24cm)
      • 产品质量等级判定
        • 产品质量:GB/T5101-2017采用“合格、不合格”判定产品质量
        • 外观
          • 外观检验样品中,有欠火砖、酥砖、螺旋纹砖，则判定该批产品不合格。
        • 出厂检验
          • 按出厂检验项目和在时效范围内最近一次型式检验中的抗风化性能、石灰爆裂、泛霜等项目的技术指标进行判定。其中有一项不合格，则判定该批产品不合格。
        • 型式检验:
          • 按GB/T5101-2017规定的技术指标进行判定 (尺寸偏差、外观质量、强度等级、抗风化性能、泛霜、石灰爆裂、放射性核素限量等)， 其中有一项不合格，则判定该批产品不合格。
        • 强度
          • 外观质量、强度、抗风化性能、泛霜、石灰爆裂
          • 强度等级的划分:GB/T5101-2017依据抗压强度平均值、强度标准值评定。(注:烧结普通砖抗压强度试验时，10个试样为一组)
      • 与烧结普通粘十砖相比, 烧结粘士多孔砖所具有的特点中正确的是()。
        • 减轻自重、改善隔热吸声性能，缩短焙烧时间、节省燃料、少耗粘土、节省耕地
      • 在评价烧结普通砖的抗风化性能时，下列省市中列为严重风化区、宜须对砖进行冻融试验的是()。
        • 黑龙江、辽宁
      • 思考
        • 在砌砖前常提前1~2天常对砖堆进行浇水湿润,请问为什么要这么做?
        • 解析:是为了砂浆和砖能很好的粘结(因为预先浇水湿润的砖,不容易夺走砂浆中的水分,故利于砂浆强度的发展，从而提高砂浆和砖之间的粘结力)。注意:浇水湿润应提前1~2d进行，严禁砌筑前临时浇水。
    • 烧结多孔砖和空心砖
      • 适用于承重墙体砌筑的
        • 烧结普通砖、烧结多孔砖、普通混凝土小型空心砌块
      • 仅能用于砌筑填充墙的是()。
        • 烧结空心砖
          • 烧结煤砰石砖、烧结多孔砖、烧结普通砖×
  • 非烧结砖
    • 蒸压灰砂砖
      • 以适当比例的石灰和石英砂、砂或细纱岩，经磨细、加水拌和，压制成型并经蒸压养护而成
    • 粉煤灰砖
      • 粉煤灰砖——以粉煤灰、石灰为主要原料，掺加适量石膏和骨料，经混合，压制成型，高压或常压蒸养而成。注意:蒸压灰砂砖、粉煤灰砖:均不得用于长期受(200℃以上)、受急冷急热、有酸性介质侵蚀的结构部位。
    • 煤渣砖
      • 煤渣砖——以煤渣为主要原料，掺入适量石灰、石膏,经混合、压制成型或蒸压而成的实心煤渣砖。

气硬性胶凝材料

• 胶凝材料
  • 定义
    • 经过一系列物理化学变化能够凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成一个整体的材料
  • 分类
    • 无机胶凝材料
      • 气硬性胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃） 石灰≠石灰石（以碳酸钙为主）
        • 只能在空气中凝结硬化
      • 水硬性胶凝材料（水泥）
        • 在空气中和水中都可以凝结硬化
    • 有机胶凝材料（沥青、聚合物）
• 石灰
  • 石灰的生产
    • 原材料CaCO3
    • 生产工艺——煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。 根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。
  • 石灰的品种
    • ①块状生石灰
      • ②磨细生石灰粉
        • ③消石灰粉
          • ④石灰膏
            • ⑤石灰乳
    • 石灰膏，熟石灰粉，生石灰粉
      • 不包括石灰岩块体
  • 熟化
    • 石灰的熟化过程:生石灰+水=熟石灰
      • 熟化过程特点放出大量热 体积膨胀1.5-3.5倍
    • 石灰熟化方式
      • • 生石灰加水熟化后形成的石灰膏， 不可立即用来配制砌筑砂浆用于墙体砌筑。
    • 对过火石灰欠火石灰的处理
    • 熟化过程注意事项
      • ·陈伏2周以上:→目的:防止过火石灰的危害。
      • ·防止石灰碳化∶→措施:在化灰池表面保留一层水分。
  • 硬化
    • 硬化过程
      • ·Ca(OH)2从饱和溶液中析出，晶体互相交连共生，从而提高强度。
        • 干燥硬化
      • . Ca(OH)2与空气中CO,发生反应，形成CaCO,使石灰的强度逐渐提高。
        • 碳化硬化
      • 硬化过程包括干燥硬化(结晶作用)和碳化硬化(碳化作用)两个同时进行的过程（无水化硬化）
    • 碳化硬化“由表及里”进行得较缓慢→砌筑砂浆的灰缝、抹面砂浆硬化后，仍然有未碳化的Ca(OH)2成分存在。
    • 思考:在长期受潮的环境中,石灰砂浆抹面为何容易出现开裂、跳壳、剥落现象? 在潮湿环境中受水分作用，未碳化硬化的Ca (OH)2溶于水导致结构体强度降低→从而出现砂浆开裂、跳壳、剥落等现象。
  • 石灰的技术性质及应用
    • 石灰的质量等级
      • 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO+MgO的含量， 可分为优等品、一等品和合格品三个等级。
    • 石灰的特性
      • 1.可塑性好;
        • 工程中常在水泥砂浆中加入(石灰膏)以改善其可塑性
      • 2.生石灰吸湿性强，保水性好
      • 3.凝结硬化慢、强度低;
      • 4.硬化后体积收缩大，易开裂
      • 5.耐水性差。
      • 6.熟化过程特点放出大量热，体积膨胀1.5-3.5倍，即微小膨胀
      • 7.凝结硬化过程只能够在空气环境中进行（气硬性胶凝材料）
    • 石灰的应用
      • 配制石灰砂浆和石灰乳; ·配制灰土(熟石灰+粘土)、三合土(熟石灰+粘土+砂); ·制作碳化石灰板;
      • ·生产硅酸盐制品(例如以石灰(熟石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等) 为主要原料,经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品);
      • ·加固地基。
  • 石灰的储存
    • ·不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。
    • ·生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。
    • ·熟石灰在使用前必须陈伏两周以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。
    • 生石灰应储存于干燥仓库内以防水防潮。 储存时间长时最好在化灰池内消化成石灰膏，并使表面覆盖永膜以隔绝空气防止碳化。
• 石膏
  • 石膏的原材料、生产及品种
    • 石膏胶凝材料的生产通常是把二水石膏在一定的温度和压力下，经过煅烧、脱水，再经磨细而成。
    • ·在不同的煅烧温度下，得到的产品是不同的。具体过程如下所示∶
    • ·建筑工程中常用建筑石膏;高强石膏用于生产建筑石膏制品。
  • 建筑石膏的凝结硬化
    • 建筑石膏凝结:是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程;
    • 石膏硬化:则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。
    • (晶体之间互相交叉连生，形成网状结构;随着反应的继续进行， 结晶结构网逐渐密实，从而使石膏晶体逐渐硬化。)
  • 建筑石膏的技术要求
  • 石膏的性质及其应用
    • 建筑石膏的技术性质
      • ·凝结硬化快;
      • 凝结时体积产生微膨胀;
      • ·孔隙率大→表观密度小，强度较低; 热导率小、隔热保温性能好、吸声性能好; 吸湿性强，耐水性、抗冻性差;一般不用于室外装饰
      • ·具有较好的防火性能
        • 9.石膏制品具有较好的防火性能，其原因是()。
        • 石膏制品孔隙率大
        • 所含的大量结晶水在蒸发的过程中可吸收大量的热量
        • 火灾时CaSO4·2H20脱水，表面形成水膜
      • 可加工性好。
    • 石膏的应用
      • ·室内抹灰与粉刷;
      • ·生产建筑石膏制品;
      • ·生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中。
      • 石膏制品可以用于()。
        • 内墙保温材料,非承重隔墙板,吊顶材料,影剧院、报告厅的穿孔贴面板
  • 普通建筑石膏的强度较低，这是因为在施工过程中调制浆体时的加水量(远大于)理论加水量，多余水分的蒸发导致了内部形成大量毛细孔隙。
• 水玻璃
  • 水玻璃的生产
  • 水玻璃的硅酸盐模数
    • ·水玻璃的模数n:指硅酸钠中氧化硅和氧化钠的分子数之比(Na,OnSiOz)，一般在1.5~3.5之间。
    • 配制耐热砼或作为水泥的促凝剂
      • n=3.3~3.5为宜
    • 用于地基灌浆
      • n=2.6~2.8为宜
    • 用于涂刷材料表面
      • n-2.7~3.0为宜
  • 水玻璃的硬化
    • 液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，具体反应式如下:
    • 为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入13%~15%的促硬剂氟硅酸钠。
  • 水玻璃的性质和应用
    • 水玻璃的性质
      • ①粘结力强②耐酸性好③耐热性好
    • 水玻璃的应用
      • ①·涂刷或浸渍材料，提高其抗风化性能(但石膏制品表面禁止使用);
      • ②·配制耐热砂浆和耐热混凝土;
      • ③·配制耐酸砂浆和耐酸混凝土;
      • ④·配制防水剂，用于修补裂缝、堵漏;
      • ⑤·氯化钙加固地基。Na0· nSi02+CaCl2 + .xHl,O= 2NaC1+nSi0(x—1)H.O+Ca(OH),
  • 水玻璃可以用于涂刷()表面，提高其耐水性能。
    • 水泥混凝土，粘土砖，硅酸盐制品，石材
• 菱苦土
  • 菱苦土:由碳酸氢镁经高温煅烧生成，成分为氧化镁。
  • 直接加水拌合:生成Mg(OH),→松散无胶结能力。 加氯化镁溶液拌合:凝结硬化快，反应生成物硬化后强度可达40~60MPa。 (工程中有时会采用氧化镁和氯化镁两种镁化合物为主要原料生产水泥，称之为“氯氧镁水泥”，也称“双镁水泥”)
  • 菱苦士水化硬化产物胶凝性能差，但与氯化镁水溶液共拌硬化后强度较高
  • 菱苦土硬化过程会产生体积微膨胀;硬化后呈弱碱性，具有一定强度，吸湿性强、耐水性差;对钢筋有腐蚀作用。
• 石膏、石灰的吸湿性很强，故其制品适宜用于潮湿环境装修装饰中，以降低环境的湿度从而起到防霉等作用？（×）

通用硅酸盐水泥

• 水泥
  • 水泥的特点
    • ·水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持及发展其强度，形成坚硬的人造石材。
  • 水泥适用范围
    • ·不仅适用于干燥环境中的工程部位，而且也适用于潮湿环境及水中的工程部位。
  • 按性能和用途分类
    • 通用水泥
      • 最常用的通用硅酸盐水泥
    • 专用水泥
      • 如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥
    • 特性水泥
      • 白色硅酸盐水泥，快凝快硬硅酸盐水泥
• 定义、分类、生产工艺
  • 定义
    • 水硬性胶凝材料
      • 硅酸盐水泥熟料
        • 适量石膏
          • 规定的混合材料
  • 工艺+原料
  • 分类
    • 通用硅酸盐水泥按混合材料种类、掺量划分 ·硅酸盐水泥(P.I、P.IⅡ) 普通硅酸盐水泥(P.O) ·矿渣硅酸盐水泥(P.S.A、P.S.B) 火山灰质硅酸盐水泥(P.P) 粉煤灰硅酸盐水泥(P.F) ·复合硅酸盐水泥(P.C)
• 组成材料
  • • 硅酸盐水泥熟料矿物
  • 1硅酸盐水泥熟料
    • 2.石膏
      • ·天然石膏:应符合GB/T5483中规定的G类或M类二级以上的石膏或混合石膏。 工业副产石膏:以硫酸钙为主要成分的工业副产物。使用前应经过试验证明对水泥性能无害。
      • 加入石膏的作用——调节水泥的凝结时间。
    • 3.活性混合材料
      • ·所谓活性混合材料是指这类材料磨成粉末后，与石灰、石膏或硅酸盐水泥加水拌合后，能发生水化反应，在常温下能生成具有水硬性的胶凝物质。 (符合GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求 的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料，均属活性混合材料)
  • 4.非活性混合材料
    • ·凡不具有活性或活性很低的人工或天然的矿物质材料，磨成细粉后与石灰、石膏或硅酸盐水泥加水拌合后，不能或很少生成水硬性的胶凝物质的材料，称为非活性混合材料。
    • ·常用的非活性混合材料有:活性指标分别低于GB/T203、GB/T18046、GB/T1596、GB/T2847标准要求的 粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料;石灰石和砂岩，其中石灰石中的三氧化二铝含量应不大于2.5%。
    • ·掺加非活性混合材料的目的主要是:起填充作用、增加水泥产量、调节（并一定是提高）水泥强度等级、 降低水泥成本和水化热、变工业废料为宝、改善水泥的某些性质等。（不包括增加水泥密度）
  • 5.窑灰
    • ·窑灰是从水泥回转窑窑尾废气中收集的粉尘，应符合JC/T742的规定。窑灰的性能介于活性混合材料与非活性混合材料之间，主要组成物质是碳酸钙、脱水粘土、玻璃态物质、氧化钙，另外还有少量的熟料矿物、碱金属硫酸盐和石膏等。技术性质符合JC/T742的规定。
  • 6.助磨剂
    • ·在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂。水泥粉磨时允许加入助磨剂,其加入量应不大于水泥质量的0.5%,应符合JC/T667的规定。
• 通用硅酸盐水泥的腐蚀和防止
  • 水泥石腐蚀的方式
    • ①软水侵蚀（溶出性侵蚀）
    • ②酸性侵(溶解性侵蚀)
      • 一般酸性侵蚀
      • 碳酸性侵蚀
    • ③盐类侵蚀
      • 硫酸盐腐蚀（膨胀性侵蚀）
      • 镁盐腐蚀（双重侵蚀）
    • ④强碱侵蚀
  • 引起水泥石腐蚀的原因
    • 内因
      • Ca(OH)2溶于水后，会引起水化硅酸钙、水化铝酸钙分解，从而导致结构体破坏。
      • 水化产物中的Ca(OH)2和水化铝酸钙会与 环境水中的某些酸类、盐类发生化学反应,生成的物质易溶于水或会发生体积膨胀。
      • 水泥石结构体不密实。
    • 外因
      • 侵蚀性介质的存在
  • 3.水泥石腐蚀的防止
    • ①根据工程的环境特点,合理选择水泥品种。
    • ②提高水泥石的密实度。
    • ③在水泥石结构表面设置保护层。
• 通用硅酸盐水泥的水化、凝结硬化
  • 硅酸盐水泥的水化
    • 为避免通用硅酸盐水泥出现闪凝现象，常在水泥中掺入适量石膏加以调节，其作用原理是利用石膏与水泥熟料矿物组成中的(C3A)成分发生水化友应生成钙矾石，从而抑制水泥的水化进程。
  • 硅酸盐水泥的凝结硬化
    • 水泥石
      • 水化产物
        • 凝胶体、晶体
        • 未来水泥颗粒
        • 孔隙（水、空气）
        • 组成的不均匀结构体
      • 泥石各组成成分的相对含量一取决于“水泥的水化程度（水泥品种）”和“水灰比“
      • 在水泥石结构中起骨架作用的是水化产物中的“晶体与凝胶体共生交错形成的网络结构“
      • 对水泥石强度产生明显影响的主要因素有()。
        • 水泥细度
          • 水灰比
            • C3S和C2S含量
    • 影响水泥凝结硬化的因素
      • 水泥矿物成分 水泥细度 石膏掺量 养护条件（温度和湿度）、养护龄期 拌合用水量（水灰比） 外加剂
    • 关于水泥石腐蚀的相关说法
      • 原因
        • 内因
          • 水泥石结构体不密实
          • 水化产物中的 Ca(OH)2易溶于水
          • 水化产物中的Ca(OH)2溶于水后，会引起水化硅酸钙、水化铝酸钙分解
          • 水化产物中的Ca(OH)2、水化铝酸钙会与环境水中的某些酸类、盐类发生化学反应，生成的物质易溶于水或会发生体积膨胀
        • 外因
          • 侵蚀性介质的存在和作用
      • 措施
        • C提高水泥石的密实度，可以提高其抗腐蚀能力。
        • D防止水泥石腐蚀的最行之有效的措施之一是，根据工程的环境特点合理选择水泥品种。
        • E：掺混合材料的水泥的抗腐蚀能力更好。
      • 硫酸盐的侵蚀是由于海水或污水中硫酸盐类与水泥石中的水化铝酸钙反应引起膨胀破坏。

通用硅酸盐水泥技术要求

• 1化学指标
• 2碱含量(选择性指标)
  • 碱含量是指水泥中氧化钠(Na2O)和氧化钾(K2O)的含量。
  • 近些年来，在混凝土施工中发现了许多碱—骨料反应，导致混凝土开裂(因此，当使用活性骨料配制混凝土时，要使用低碱水泥)。
  • 水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或由买卖双方协商确定。
• 3物理指标
  • 试验
    • 水泥净浆制备:
      • ·采用净浆搅拌机搅拌(将拌合水倒入搅拌锅→将500g水泥加入水中→低速搅拌120s→停15s→高速搅拌120s后结束)。
    • 水泥标准稠度用水量测定、凝结时间测定、安定性测定时，其标准的试验条件为:(见GB/T1346-2011)
    • ·试验室:20℃士2℃，相对湿度不小于50%。 ·湿气养护箱:20℃士1℃，相对湿度不小于90%。
  • 水泥标准稠度用水量测定
    • 维卡仪
      • 试模高40mm顶内径直径65mm底内径直径75mm+试件
    • 标准稠度用水量:水泥浆达到规定的“标准稠度”时所需的加水量。→用“拌和水量与水泥质量的百分比”表示。
    • 采用调整水量500g水泥加水制备净浆）试验标准稠度的控制标准是 ·标准法:试杆沉入净浆并底反6±1)mm. ·代用法:试锥下沉深度(30± 1)mm。
  • 凝结时间测定
    • ·初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间。 ·终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。
    • 初凝时间测定:
      • 直径大端朝下，小端朝上临近初凝，每5min测一次
      • ·初凝时间的控制标准:试针沉入试件并距底板(4±1)mm。
    • 终凝时间测定:
      • 直径小端朝下，大端朝上临近终凝，每15min测一次
      • 终凝时间的控制标准:试针沉入试件0.5mm。
    • 施工
      • 施工操作
        • 水泥的初凝时间不宜过早:是为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土施工的各工序操作。(为了施工操作)
      • 施工进度
        • 水泥的终凝时间不宜过长:是为了使混凝土在浇筑完毕后尽早凝结硬化,以利于下一道工序及早施工。(为了施工进度)
        • 可选用快硬早强的水泥品种
  • 安定性测定
    • ·安定性是指水泥浆体硬化时体积均匀变化的性质。 ·水泥的安定性不良，会影响工程质量(使水泥制品、混凝土构件产生膨胀性裂缝)，甚至引起严重的工程事故。→安定性不良的水泥，严禁用于工程中。
    • 水泥安定性不良的原因:
      • ①熟料中含有过量的游离氧化钙(f-CaO); ②含有过量的游离氧化镁(f一MgO); ③生产水泥时掺入的石膏过量(即SO,的影响)。
    • 煮沸法检验安定性 沸煮:30min士5min内加热至沸腾，并恒沸180min土5min。
      • 标准法：雷氏法
        • 雷氏法试验结果的判定: (C-A)≯5mm，安定性合格。
        • [说明:①当两个试件沸煮后增加距离(C-A)的平均值不大于5mm时，则认为该水泥的安定性合格; ②当两个试件沸煮后增加距离(C-A)的平均值大于5mm时，应用同一样品重做一次试验,以复检结果为准。
      • 代用法：试饼法 直径70-80mm，中心厚10mm
        • 试饼法试验结果判定:目测沸煮后的试饼未发现裂纹,用钢直尺检查也没有弯曲时的试饼安定性合格;反之，不合格。
        • 当两个试饼判别结果有矛盾时，该水泥的安定性不合格
    • 水泥安定性的检测方法:
      • ①游离氧化钙:用沸煮法测定;②氧化镁:用压蒸法测定;③三氧化硫:用浸水法测定。
      • GB175-2007规定:通用硅酸盐水泥安定性用沸煮法检验必须合格。
      • [说明:①用沸煮法不能全面检验通用硅酸盐水泥的体积安定性是否良好。 ②因水泥出厂的时候,已对游离氧化镁、sO3的含量做了严格的限制(若该两项不合格,则不允许出厂),所以工程中一般只进行沸煮法检验游离氧化钙是否合格就可以了]。
  • 细度（选择性指标）
    • 细度是指水泥颗粒的粗细程度
    • 水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度
    • 水泥细度的检验方法
      • 筛析法
        • 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥:以筛余表示细度→【规定】:80um方孔筛筛余不大于10%或45um方孔筛筛余不大于30%。
      • 比表面积法（勃式法）
        • 硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥:以比表面积表示细度。 →【规定】:比表面积不小于300m2/kg(即不小于3000cm2/g)。
  • 强度p44-45
    • ①胶砂试件40×40x160mm
    • 养护条件：拆模前20±1℃，相对湿度90％以上， 拆模后：恒温水槽（20±1℃，养护期间可以更换不超过50％的水） 通用硅酸盐水泥的强度等级，是依据(3d、28d两个龄期条件下的抗折强度及抗压强度)进行评定的。
      • 受力面为成型时的侧面
  • 水化热
    • 水化热：是指水泥水化过程中的放热量
    • 水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关
      • C3A、C3S
        • 水化热高
      • C4AF、C2S
        • 水化热低
    • 水化热对工程的影响
      • 不利影响
        • 大体积混凝土——易产生温度裂缝——应采用水化热较低的水泥或采取特殊措施降低水化热的危害
      • 有利影响
        • 普通混凝土——能促进水泥水化、水泥石强度发展
  • 密度与堆积密度
    • 水泥的密度、堆积密度是比较重要的两个物理指标，在进行混凝土、砂浆配合比设计及水泥贮运时都会用到。
• 合格与不合格品
  • 均符合规范要求
    • 化学指标
    • 凝结时间
    • 安定性
    • 强度
    • 任一项不符合即为不合格品

水泥的应用

• 通用硅酸盐水泥的特性
  • 硅酸盐水泥
    • 凝结硬化快，强度高→适用于有早强要求的工程。
      • 低温环境下强度发展最快的水泥是()。
        • 硅酸盐水泥
    • 抗冻性好→适用于水工混凝土和抗冻性要求高的工程。
    • 耐磨性好→适用于高速公路、道路和地面工程。
    • 抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。→适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。
    • 水化热高→不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。
    • 耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。→不适用于承受高温作用的混凝土工程。
    • 耐腐蚀性差
      • 引起硅酸盐水泥腐蚀的原因
        • 周围环境中存在有腐蚀性介质
        • 水泥石结构中存在孔隙
        • 因水化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。
  • 普通硅酸盐水泥
    • 早期强度略低，后期强度高。
      • 与同强度等级的普通型硅酸盐水泥相比，早强型硅酸盐水泥具有的特点是()。
        • 早期强度高、后期强度基本相同
    • 水化热略低。
    • 抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。
    • 抗腐蚀能力稍好。
    • 耐磨性较好;耐热性能较好。
    • 普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。
  • 矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥
    • 共同特性:
      • 凝结硬化较慢,早强强度较低,后期强度增长较快
      • 水化热较低,放热速度慢;
      • 抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好;
      • 蒸汽养护适应性好;
      • 抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。
    • 各种特性
      • 矿渣水泥
        • 抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于200℃的混凝土工程中。
        • 与硅酸盐水泥相比，矿渣硅酸盐水泥的抗硫酸盐腐蚀能力强的原因是()。（耐侵蚀性） 水泥熟料相对含量减少，加之矿渣活性效应的发挥,使水化产物中氢氧化钙和水化铝酸钙含量减少
      • 火山灰水泥:抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。
      • 粉煤灰水泥:干缩小，抗裂性好。
  • 粉煤灰水泥抗腐蚀性能优于硅酸盐水泥，原因是其水泥石中()。
    • Ca(OH)2含量较低，结构较致密
  • 侵蚀类型
    • 跨海大桥所用的钢筋混凝土，其水泥石结构体所受的侵蚀类型主要是()。
      • 盐类侵蚀
    • 水库工程的输水隧洞所用混凝土，其水泥石结构体所受的侵蚀类型主要是()。
      • 软水侵蚀
  • 其他水泥品种P55
    • 铝硅酸盐水泥
      • 铝酸盐水泥是一种硬化快、早期强度高、水化热高、耐热和耐腐蚀性能好的水泥。
      • 铝酸盐水泥凝结硬化快，早期强度发展迅速，适用于紧急抢修工程和有早强要求的混凝土工程。
      • 不宜采用蒸汽养护
      • 水化热高，且集中在早期放出
        • 适用于冬季施工的混凝土工程，不宜用于大体积混凝土工程中
      • 耐碱腐蚀能力差
        • 铝酸盐水泥的水化产物中没有易受侵蚀的组分氢氧化钙，而且水泥石结构密实， 因此可用于有抗渗性和抗软水、酸、盐侵蚀要求的混凝土工程中。铝酸盐水泥在碱性环境中容易腐蚀，应避免与碱性介质接触。
      • 在湿热养护条件下,强度降低更为明显。铝酸盐水泥不宜用于高温施工的工程,更不适合湿热养护的混凝土工程。
      • 硬化的铝酸盐水泥石具有较高的耐热性。
        • 可制成耐热混凝土
      • 施工时不得与石灰和硅酸盐水泥混合外，也不得与尚未硬化的硅酸盐水泥接触使用。
        • 铝酸盐水泥与硅酸盐水泥或石灰相混不但产生闪凝， 而且生成高碱性的水化铝酸三钙，使混凝土开裂破坏
  • 采用()制作的混凝土构件，宜采用蒸汽、蒸压养护。
    • 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥
      • 火山灰质硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥
  • 提示：采用矿渣硅酸盐水泥 、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥制作的混凝土构件，与常温洒水养护相比，采用 蒸汽、蒸压养护时可加快混 凝土的强度发展，提高早强度，缩短养护时间。
• 水泥品种的选用
  • 选用P51
    • • 1、普通硅酸盐水泥，代号P.O 2、矿渣硅酸盐水泥，代号P.S 3、粉煤灰硅酸盐水泥，代号P.F 4、火山灰硅酸盐水泥，代号P.P 5、复合硅酸盐水泥，代号P.C 6、白水泥，代号P.W
    • 有硫酸盐腐蚀的环境中，宜选用()。
      • 粉煤灰硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥
    • 紧急抢修工程中，配制混凝土时宜选用
      • 铝酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥、硅酸盐水泥
    • 以下工程不宜使用硅酸盐水泥的是
      • 海港混凝土工程、耐热混凝土工程、大体积混凝土工程
    • 粉煤灰硅酸盐水泥后期强度发展较普通硅酸盐水泥快，其最主要原因是()生成越来越多具有胶凝性物质。
      • 活性siO2.Al203会与Ca(OH)2发生二次水化反应
    • 有抗磨性要求的混凝土工程，不宜使用的水泥是()。
      • 砌筑水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥
• 水泥强度等级的选择P45
  • 用高强度的水泥配制低强度等级的混凝土，需要水泥用量少，集料包裹性差，混凝土结构耐久性差，同时容易混凝土离析泌水
  • 用低强度等级水泥配制高强度的混凝土，需要水泥用量多，水泥浆量富余大，成本高
  • 水泥品种中，依据3d和28d的抗折强度及抗压强度来评定其强度等级的是()。
    • 道路硅酸盐水泥、通用硅酸盐水泥
  • A：砌筑水泥，依据7d和28d的抗折强度及抗压强度来评定其强度等级。 C：铝酸盐水泥，依据6h、1d、3d和28d的抗折强度及抗压强度来评定其强度等级。 E：快硬硅酸盐水泥，依据 1d、3d和28d的抗折强度及抗压强度来评定其强度等级。
• 水泥的运输及存储
  • 不同品种或不同强度等级的水泥
    • 不得混杂贮运:避免错用。
    • 不得混合使用:同一厂家不同品种、不同等级水泥不能混合使用; 同品种、同等级、但不同厂家的水泥也不得混合使用。
  • 水泥的储存不得受潮;储存期不宜太久。
    • 通常贮存三个月的水泥，强度降低10~20%。
    • 通常贮存六个月的水泥，强度降低15~30%。
  • 【规定】:贮存期超过3个月的通用硅酸盐水泥不管是不是结块变硬，需重新鉴定强度等级合格后方可使用。
    • 在正常条件下，通用硅酸盐水泥的储存期不宜过(3)个月。

水泥混凝土

• 混凝土
  • 由①胶凝材料(水泥、掺合料)、②细骨料、③粗骨料、④水以及必要时掺入⑤外加剂组成，经拌合均匀、成型密实，经过胶凝材料凝结硬化后，胶结在一起形成具有一定强度和耐久性的人造石材。
  • 普通混凝土
    • 由水泥、砂、石子、水组成，经拌合均匀、成型密实，并经过凝结硬化后形成的具有一定强度和耐久性的人造石材。又称为水泥混凝土，简称为“混凝土”。
• 混凝土的分类
  • 按胶凝材料分
    • 水泥砼、沥青砼、聚合物砼、聚合物浸渍砼等。
  • 按所用矿物掺合料种类分
    • 粉煤灰砼、硅灰砼、磨细矿渣砼、纤维砼、钢纤维混凝土等。
  • 按性能和用途分
    • 结构砼、保温砼、装饰砼、大体积砼、水工砼、海工砼、道路砼、防水砼、耐热砼、耐酸砼、防辐射砼等。
  • 按生产和施工工艺分
    • 预拌砼、现场搅拌砼、商品混凝土、泵送混砼、喷射砼、碾压砼等。
  • 按配筋方法分
    • 素砼、钢筋砼、钢丝网砼、纤维砼、预应力砼等。
  • 按表观密度分
    • 适宜采用轻混凝土浇筑的是混凝土隔墙
  • 按拌合物的和易性分
    • 塑性混凝土(坍落度10~90mm) 流动性混凝土(坍落度100~150mm) 大流动性混凝土(坍落度≥160mm) 干硬性混凝土(坍落度<10mm)
  • 按强度分
    • 普通混凝土
      • <C60
    • 高强混凝土
      • C60~C100
    • 超高强混凝土
      • ≥C100
• 混凝土的特点
  • 优点
    • ①原材料丰富、成本低; ②可调配性好，混凝土拌合物具有良好的可塑性; ③与钢筋粘结良好，且一般不会锈蚀钢筋; ④抗压强度高、耐久性好; ⑤施工方便。
  • 缺点
    • ①自重大(表观密度约为2400kg/m3左右);
    • ②属脆性材料，抗拉强度低(约为抗压强度的1/10～1/20),抗变形能力差;
    • ③导热系数大;④硬化较缓慢;
    • ⑤生产周期长，施工过程质量难以控制。
• 混凝土的结构
  • 水泥+水→水泥浆+砂→水泥砂浆＋石子→混凝土拌合物→硬化混凝土。
  • 水泥石:25%左右; 砂和石子:70%以上; 孔隙和自由水:1%～5%。
  • 组成材料的作用
• 水泥混凝土的组成材料
  • 水泥
    • 选用水泥应考虑的主要因素混凝土的用途;
      • 混凝土的用途;
        • 混凝土所处的环境条件
      • 混凝土的设计强度等级
        • 混凝土的施工条件
    • 结合考虑上述因素的基础上，→恰当选择水泥的品种和强度等级。
  • 混凝土拌合及养护水
    • 按水源不同，混凝土拌合水、养护用水分为:饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企业设备洗刷水和海水等。
    • • 进行水样检验时，被检水样应与饮用水样进行如下对比试验:
      • 水泥凝结时间对比试验:初凝时间差、终凝时间差，均不应大于30min。
      • 水泥胶砂强度对比试验:3d、28d强度，不低于饮用水配制的水泥胶砂强度的90%。
  • 细骨料与粗骨料
    • 定义
      • 细骨料
        • 粒径≤4.75mm的岩石颗粒的总称。
      • 粗骨料
        • 粒径≥4.75mm的岩石颗粒的总称。
    • 分类
      • 天然砂:自然生成的,经人工开采和筛分的粒径小于4.75mm的岩石颗粒,但不包括软质、风化的岩石颗粒。（河砂、山砂、湖砂、淡化海砂等)
      • 机制砂:经除土处理，由机械破碎、筛分制成的，粒径小于4.75mm的岩石颗粒,但不包括软质、风化的颗粒。(俗尘人工砂)
      • 卵石:由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的，粒径大于4.75mm的岩石颗粒。
      • 碎石:是由天然岩石、卵石或矿山废石经机械破碎、筛分制成的,粒径大于4.75mm的岩石颗粒。
    • 细骨料与粗骨料1-6

细骨料与粗骨料1-3

• 1
  • 含泥量
    • 天然砂、卵石、碎石中，粒径<75um的颗粒→含泥量。
  • 石粉含量
    • 机制砂中，粒径<75um的颗粒→石粉泥量。
  • 泥块含量
    • 定义
      • 砂:原粒径>1.18mm→(经水浸洗、手捏后)→变为<600um的颗粒。
        • 来源于淡化海砂的砂应检测贝壳含量。
      • 卵石、碎石:原粒径>4.75mm→(经水浸洗、手捏后)→变为<2.36mm的颗粒。
    • 检测
      • 砂:取干砂(已筛除小于1.18mm颗粒)200g,清水中浸泡24h，用手在水中碾碎泥块后，在600um筛上淘洗直至洗净，取出剩余物烘干。
      • 卵石、碎石:取一定量的烘干样(已筛除小于4.75mm颗粒)，清水中浸泡24h，用手碾碎泥块后，在2.36mm筛上淘洗直至洗净，取出剩余物烘干。
    • 若砂、石的总表面积及空隙率均小的话，那填充其空隙、包裹其表面所用的水泥浆量可降低(即可以节约水泥)。
    • 影响
      • 对采用人工砂(即机制砂)配制的混凝土，从保证混凝土粘聚性的角度出发，人工砂中应含有一定量的石粉；
      • 若含量过高
        • 降低混凝土强度
        • 降低混凝土耐久性
        • 增大混凝土干缩变形
  • 混凝土用砂的质量要求
    • 坚固性
      • 砂的颗粒级配
        • 有害物质的含量
          • 砂的粗细程度
  • 粗骨料的质量要求
    • 级配
      • 压碎指标
        • 最大粒径
          • 空隙率
  • 亚甲蓝
    • 快速法试验:一次性向烧杯悬浮液中加入30ml亚甲蓝溶液,以400rlmin持续搅拌8min→然后用玻璃棒沾取一滴悬浮液，滴于滤纸上，观察沉淀物周围是否出现明显色晕。 →若出现明显色晕，则判断亚甲蓝快速试验为“合格”。 若未出现明显色晕，则判断亚甲蓝快速试验为“不合格”。
• 2有害物质
  • 1云母
    • 呈薄片状，表面光滑，与水泥石的粘结力较低，会降低混凝土的强度和耐久性 检测：根据砂的粗细不同，取0.35-5mm的干试样10-20g在放大镜下挑出云母，测其含量
  • 2轻物质
    • 表观密度小于2000kg/m3的物质(如煤、褐煤等)。→质轻、颗粒软弱，与水泥石粘结力低，使砼强度和耐久性降低。 检测:采用表观密度为2000kg/m3的氯化锌溶液进行分离。
  • 3.有机物、硫化物、硫酸盐
    • 其可溶性物质会与水泥水化产物起反应，对水泥石有侵蚀作用。
      • 砂子中(有机物)会对混凝土产生侵蚀，从而使混凝土的强度和耐久性变差。
  • 4.氯化物
    • 会引起钢筋混凝土中的钢筋发生锈蚀。
• 3砂的粗细程度与颗粒级配
  • 砂率：SP= 砂的用量S/(砂的用量S+石子用量G)×100%
    • 是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。
  • 粗细程度
    • 常用细度模数(Mx、u或FM)表示不同粒径的砂粒混在一起后的平均粗细程度，但不能表示级配的好坏。
    • 砂子的细度模数减小，则砂子就越细→砂子越细， 则砂子的总表面积及空隙率就越大，从而混凝土中水泥浆的需用量就越（即浪费水泥）。
  • 颗粒级配
    • 常用级配区(或累计筛余百分率)表示不同粒径砂粒的搭配组合情况。
      • 具体通过筛分试验测定。
  • ①砂的级配区应根据600μm方孔筛上的累计筛余百分率进行划分。 ②4.75mm和0.6mm不允许超出界线，否则级配不良 ③其余各筛分级配是否良好：超出总量5％；<5％级配良好
  • 1.细度模数相同的两种砂,其颗粒级配一定相同吗?一不一定相同 2.颗粒级配相同的两种砂,其细度模数一定相同吗?一一定相同 3.细度模数不相同的两种砂,其颗粒级配一定不相同吗?一一定不相同 4.颗粒级配不相同的两种砂,其细度模数一定不相同吗?一有可能相同，也有可能不同
    • 细度模数=平均成绩，颗粒级配=各科成绩

细骨料与粗骨料4-6

• 4石子的颗粒级配与最大粒径
  • 1.颗粒级配
    • 粗骨料的公称粒级
      • 连续粒级:按颗粒尺寸由小到大连续分级，自最小粒径5mm~DMo
      • 单粒级:预先分级筛分的粗骨料，自(1/2DM)～~DMo
    • 粗骨料的级配
      • 连续级配:从DM开始,由大到小各粒径级相连，每一粒径级都占有适当的比例。→配制的混凝土拌合物和易性较好，不易发生离析。
      • 间断级配
        • 采用不相邻的单粒级骨料相互搭配组合而成。(即抽去中间的一、二级石子，各粒径级石子不相连)。
        • 可减小石子颗粒的空隙率，从而能节约水泥,但间断级配容易导致混凝土拌和物产生离析现象， 而且它与骨料天然存在的级配情况不相适应,所以工程中较少应用
  • 2.最大粒径Dm
    • 粗骨料最大粒径的选用会直接影响水泥的用量。当最大粒径增大时,骨料总表面积减小,包裹其表面所需的水泥浆量会减少,节约水泥，节约成本。
    • 粗骨料公称粒级的上限值，称为粗骨料的最大粒径。P73
      • 海港工程混凝土，粗骨料最大粒径应不超过80mm
      • 搅拌容量0.8m³的搅拌机，不得用于搅拌四级配混凝土
    • 超径颗粒与逊径颗粒
      • 超径颗粒:在某一粒级的石子中混杂有超过该公称粒级上限值的颗粒。
      • 逊径颗粒:在某一粒级的石子中混杂有低于该公称粒级下限值的颗粒。
• 5坚固性及压碎指标
  • • 硫酸钠溶液法
      • 以砂为例
    • 压碎指标法
      • 机制砂
• 6骨料的物理力学性质
  • 1.颗粒形状及表面特征
    • 骨料的颗粒形状及表面特征→会影响其与水泥石的粘结及砼拌合物的流动性。
    • 针状颗粒:粗骨料中长度大于该粒级平均粒径的2.4倍的颗粒。
    • 片状颗粒:粗骨料中厚度小于该粒级平均粒径的0.4倍的颗粒。
    • 不良影响:
      • ①使骨料空隙率增大，浪费水泥。
      • ②受力后易于被折断，含量过多,使砼强度降低。
  • 2表观密度、堆积密度及空隙率
    • 表观密度
    • 堆积密度
  • 3骨料的含水状态 具体见第一章物理性质
    • 装样:分2层均匀装入(每层为筒高的1/2)。
      • 插捣:每层用捣棒轻捣13次(捣棒从试样表面上10mm自由下落)。
  • 4.粗骨料强度
    • 抗压强度值
      • 标准试件置于水中浸泡48h以吸水饱和，取出试件测定其水饱和状态下的极限抗压强度(加荷速率0.5~1MPa/s; 6个试件的试验结果平均值作为抗压强度)。
    • ·压碎指标值
      • 取粒径在10~20 mm之间的颗粒(剔除针、片状颗粒)3kg试压(160~300秒内加荷至200kN稳定5秒，然后卸荷)→用2.5mm筛过筛。(平行试验三次，取其平均值)。
    • 因卵石与水泥石的粘结力比碎石与水泥石的粘结力低,故在相同条件下，对中低强度等级的混凝t而言，卵石混凝土强度小于碎右混凝土的强度。

水泥混凝土的主要性质

• 评价 混凝土拌合物的性能
  • 一、和易性
    • 概念
      • 混凝土拌合物在一定施工条件下便于施工操作(拌合、运输、浇筑、振捣)， 并能获得质量均匀、成型密实的性能——称为“和易性”。
    • 流动性
      • 1. 易成型密实
    • 粘聚性
    • 保水性
    • 易达结构均匀
    • 保证混凝土硬化后的质量
      • 是指混凝土拌合物在自重或外力作用下能产生流动,并均匀密实填满模板仓面的性能。
      • 是指混凝土拌合物组成材料间有一定的粘聚力,在施工中不致出现分层和离析的性能。
      • 是指混凝土拌合物具有一定的保持水分不让其泌出的性能。
    • 评价方法和指标P79
      • 流动性
        • 坍落度：适用于塑性混凝土、流动性混凝土
          • 坍落度＞220mm的应测坍落度拓展度
          • 拌和物坍落度为零的混凝土,浇筑成型困难, 当浇筑密实度得不到保证时会导致混凝土强度降低。
        • 维勃稠度法：适用于干硬性混凝土
        • 影响流动性的因素不只水泥将用量一个，还有掺外加剂、掺合料这些也会影响。
      • 粘聚性
        • 看拌合物锥体的状态
          • 粘聚性不良→混凝土会出现分层、离析现象(水泥浆上浮、骨料下沉，混凝土不均匀) →拆模后，混凝土会出现蜂窝麻面现象，严重的会出现空洞现象。
      • 保水性
        • 看是否有稀浆、水分泌出
          • 保水性不良→混凝土会出现流浆、泌水现象→硬化混凝土的密实度变差。
    • 流动性（坍落度）指标选用
      • 混凝土拌和物的流动性（坍落度）应根据结构类型、构件截面大小、钢筋疏密、施工工艺和捣实方法等确定，其基本原则是：
      • （1）结构、构件的截面尺寸较大时,选用较小的坍落度。
      • （2）结构、构件的钢筋配置较疏时,选用较小的坍落度。
      • （3）机械振捣时,选用较小的坍落度;人工振捣时,选用较大的坍落度
      • （4）选择坍落度的原则应当是在满足施工要求的条件下，尽可能采用较小的坍落度，来节约水泥和获得较高质量混凝土
    • 影响混凝土拌合物和易性的因素P79
      • ①单位用水量W(水泥浆用量)
        • ②水胶比W/B或水灰比W/C(浆液稀稠程度)
      • ③含砂率(Bs或Sp)
        • ④组成材料性质
          • ⑤存放时间及环境温度
            • ⑥施工工艺等
    • 改善混凝土拌合物和易性的措施83
      • 调整材料组成
        • 掺外加剂及掺合料
          • 提高振捣设备效能
    • 当混凝土拌和物出现粘聚性尚好、无泌水，坍落度太小，可来取的措施是:在保持水灰比不变的情沉下，适当地增加水泥浆用量。
    • 普通混凝土的流动性增大，其保水性会有所变差。
    • 当混凝土拌和物有稀浆出现，同时坍落度试验混凝土锥体有崩塌松散现象时，应保持砂右用量不变，适当增加砂率。
    • 坍落度大，则混凝土流动性好，施工就越容易。但若坍落度过大，则会伴随混凝土流浆、泌水现象出现(即:粘聚性、保水性变差)，则使振捣后混凝土的密实度、均匀性变差。
  • 二、凝结时间P83
    • ·混凝土拌合物的凝结时间与所用水泥的凝结时间有关系，但并不一致。 ·混凝土拌合物的凝结时间:用“贯入阻力法”测定。
• 硬化混凝土的强度
  • 混凝土强度
    • 1.立方体抗压强度及强度等级
      • “C” 为混凝土强度符号,“ C”后面的数字为混凝土立方体抗压强度标准值。
      • 对于水工大体积混凝土而言，设计龄期一般不釆用28d,而普遍釆用90d或180d龄期。
      • 强度换算系数P85
        • 釆用边长为100 mm的立方体试件时，尺寸换算系数取0.95
    • 2混凝土的轴心抗压强度
    • 3劈裂抗拉强度
      • 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/10～1/20。
    • 4影响混凝土抗压强度的因素
      • 水泥强度和水灰比
        • A.随水胶比的增大而降低。 B.如水泥过多，导致水灰比过小，混凝士比较干稠，混凝土成型困难、不密实，从而强度会降低。
        • 普通混凝土的28d强度与其灰水比(即:水灰比的倒数)成线性关系。
      • ⑵骨料的质量及品种
        • 在水泥石强度及其它条件相同时→碎石混凝土的强度高于卵石混凝土的强度。
      • ⑶养护条件
        • 潮湿的环境条件下，混凝土的强度可持续增长。
        • 混凝土的养护温度不宜高于40℃、不宜低于4℃，适宜的养护温度是5～35℃。
      • (4)养护龄期
        • 混凝土的强度随龄期的增长而提高，早期显著，后期逐渐缓慢。
      • (5)试验条件
        • 试验加荷速度，试件形状、尺寸、表面状况。
      • (6)施工工艺
        • 机械拌合、机械振捣、SEC法、泵送施工等均有利于提高混凝土的强度。
    • 5提高混凝土强度的措施
      • ①采用高强度水泥和低水胶比
        • 若W/C过低，则混凝土比较干稠难以施工，当浇筑密实度得不到保证时会导致混凝土强度降低。
      • ②掺入混凝土外加剂和掺合料 ③采用湿热处理(蒸汽养护、蒸压养护) ④采用机械搅拌、振捣
  • 混凝土的变形性能
    • 化学收缩（自生体积变形）
      • 收缩值较小，不能恢复，对混凝土结构没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝而影响承载性能和耐久性。
    • 干湿变形（物理收缩) 混凝土干缩裂缝由于物理收缩引起
      • 对混凝土有利的变形
        • 混凝土的湿胀变形量很小，一般无破坏作用。
      • 干缩变形对混凝土危害较大，干缩能使混凝土表面产生较大的拉应力而导致开裂，从而使混凝土的抗渗、抗冻、抗侵蚀等耐久性能降低。
    • 温度变形
      • 温度变形是指混凝土随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。
      • 温度变化很大时，会对混凝土产生影响;另外，混凝土结构内部与外部的温度差较大，也会导致混凝土温度变形的产生，从而易使混凝土产生温度裂缝。
    • 在短期荷载作用下的变形（弹塑性变形）
      • 混凝土在短期荷载作用下产生变形并破坏，主要是混凝土因塑性变性的发生导致内部产生裂缝并逐步扩展的结果。
    • 在长期荷载作用下的变形（徐变)
      • 混凝土在持续荷载作用下，其变形随时间增长而增大的现象，称为徐变。
  • 混凝土的耐久性
    • 定义:混凝土抵抗环境因素的作用，并保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力，称为混凝土的耐久性。
    • 1.抗渗性
      • 概念:砼抗渗性——砼抵抗压力水渗透作用的能力。 (它不仅关系到砼的挡水和防水作用,还会直接影响砼的抗冻性和抗侵蚀性等。)
      • 水胶比（W/B)→直接影响砼的抗渗性。
      • 具体见第一章材料的耐久性
      • 抗渗等级为w8的C30混凝土，其水灰比值应不大于(0.55)。P94
    • 2.抗冻性
      • 概念:砼的抗冻性——是指混凝土在吸水饱和状态下，能抵抗冻融循环作用(试件中心温度[-18±2]℃～[5±2]℃)而不发生破坏,强度也不显著降低的性能。
      • 砼抗冻等级:在饱和水状态下，相对动弹性模量下降至初始值的60%或质量损失达5%时,所能承受的最大冻融循环次数来表示。如: F50、F100、F150、F200、F250、F300。
      • 水胶比（W/B)→是影响砼抗冻性的主要因素。
    • 提高混凝土抗渗性和抗冻性的主要措施有()
      • 提高施工技术，采用合理养护制度以提高混凝土密实度
      • 控制最大水灰比和最小水泥用量
      • 合理选用水泥及骨料
      • 加入引气剂改善孔隙特征，减少开口连通孔隙
    • 3.抗磨性和抗气蚀性
      • 溢洪道混凝土(受挟砂高速水流冲刷)、道路路面混凝土(受反复冲击荷载及循环磨损)等，要求具有较高的耐磨性。
      • 对于表面凸凹不平、断面突变或急速转弯的渠道、溢洪道等结构体，要求混凝土具有抗气蚀性能，以避免当高速水流流经时会出现气蚀现象，在结构体表面产生高频、局部、具冲击性的应力而剥蚀混凝土。
    • 4.抗侵蚀性
      • 混凝土受环境水的侵蚀，其实质主要是水泥石结构体受到侵蚀。
    • 5.混凝土的碳化
      • 空气中的CO2通过砼的毛细孔隙扩散到其内部，在有水分存在的条件下，会与Ca(OH)2反应生成CaCO3，使砼中的Ca(OH)2浓度下降，称为“碳化(或中性化)”。
      • 影响碳化的主要因素
        • CO2浓度
          • 浓度高→碳化速度快
        • 环境湿度
          • 相对湿度50％-75％的空气→碳化速度最快
        • 混凝土配合比
          • 采用惨混合材料的硅酸盐水泥→抗碳化能力变差
      • 碳化的有利影响
        • 碳化生成的CaCO3填充孔隙→混凝土的密实度提高。 碳化产生水→促进水泥进一步水化→使混凝土强度提高。
      • 碳化的不利影响
        • 降低混凝土的碱度→减弱了对钢筋的保护作用
          • 引起钢筋锈蚀
        • 使混凝土产生收缩→表面产生微细裂纹。
          • 使混凝土抗拉、抗折能力降低。
    • 碱——骨料反应
      • 混凝土原材料中过量的碱会与骨料中的活性成分反应，反应生成物吸水膨胀使混凝土产生内部应力，导致凝土膨胀开裂、失去设计性能，这种现象统称为“碱一活性骨料反应”。
        • 可溶性碱(Na2o，K2o)
        • 碱——碳酸盐反应
        • 碱——硅酸盐反应
      • ①含碱超量:砼中含碱量较高 (如水泥含碱当量>0.6%或砼含碱量>3kg/m3)。
      • ②活性骨料:骨料中含活性成分,并超过一定量。
      • ③水分:潮湿环境,有充足的水分或湿空气供应。
      • 混凝土膨胀开裂，甚至破坏
      • 防止措施
        • ①尽量选择非活性骨料。
          • ②选择低碱水泥，并控制砼中总的含碱量。
            • ③在砼中掺入活性掺合料。
        • ④改善混凝土孔隙结构。
          • ⑤改善使用条件，对砼表面进行防护处理。
      • 提高混凝土耐久性的措施
        • ①把好组成材料的质量关。
          • (合理选择水泥品种;选用级配良好的骨料，并严格控制有害杂质的含量。)
        • ②严格控制水灰比和保证水泥的用量。
        • ③适当掺用外加剂（如减水剂和引气剂）。
        • ④把好施工质量关。
  • 水灰比是影响混凝土（抗冻性、抗渗性、抗碳化性、强度）的最主要因素
    • 水灰比过大→混凝土强度、耐久性降低、拌合物保水性差

混凝土外加剂

• 定义
  • 混凝土拌制过程中加入的、用以改善新拌混凝土和硬化混凝土性能的材料，称为混凝土外加剂
• 外加剂的分类
  • ①用以改善混凝土拌合物流变性、硬化性能的外加剂
  • ②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂
  • ③改善混凝土耐久性的外加剂
  • ④改善混凝土其他性能的外加剂
• 二、外加剂的选择与使用
  • 外加剂掺入混凝土时应遵循的原则
    • 可溶于水的外加剂:应先配成一定浓度的溶液,随水加入搅拌机。
    • 不溶于水的外加剂:应与适量水泥或砂混合均匀后，再加入搅拌机内。
• 三、外加剂的掺加方法
  • 外加剂的掺入方法
    • ①同掺法效果较差，坍落度损失较大。
    • ②滞水掺入法
    • ③后掺法
      • 效果比较好,坍落度损失较小。
    • “混凝土坍落度损失"——混凝土拌合物的和易性，会随混凝土停放时间的延长而降低的现象。
• 四、外加剂的储运保管要求
  • ①失效的、不合格的外加剂，禁止使用。 ②长期存放、质量未经检验明确的外加剂，禁止使用。 ③不同品种、不同类别的外加剂应分别储存运输。 ④应注意防潮、防水，避免受潮后影响功效。 ⑤有毒的外加剂必须单独存放，专人管理，并不得用于饮水工程等。 ⑥有强氧化性的外加剂必须进行密封储存。
• 常用的混凝土外加剂
  • 减水剂
    • 概念
      • 减水剂是指在保持混凝土拌合物坍落度基本相同的情况下,能减少拌合用水量的外加剂。
    • 作用机理
    • 技术经济效果
      • ①保持配合比不变的条件下
        • 可使拌合物的流动性↗，且不降低混凝土强度
      • ②保持流动性及w/c不变的条件下
        • 可使W↘、C↘以节约水泥
      • ③保持流动性及水泥用量不变的条件下
        • 可使W↘，使W/C↘，从而使混凝土的强度、耐久性↗
  • 引气剂
    • (1)定义
    • 在砼搅拌过程中能引入能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡且能保留在硬化混凝土中的外加剂——称为“引气剂”。
    • (2)作用效果
      • ①改善混凝土拌合物的和易性
        • 提高流动性，减小泌水。
      • ②提高混凝土的耐久性
        • 有利于提高混凝土的抗渗性和抗冻性。
      • ③混凝土的强度和耐磨性将有所降低
    • 引气剂与减水剂的适用性相比
      • 减水剂比较适用于强度要求比较高、水灰比较小的混凝土
      • 引气剂比较适用于：抗冻性要求比较高的混凝土， 水工大体积混凝土等强度要求不太高、水灰比较大的混凝土
  • 泵送剂
    • 泵送剂是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。
    • 泵送混凝土的要求:坍落度大、粘聚性好、泌水率小等特点。
    • 组分:专用泵送剂由流化组分、引气组分、缓凝组分、其它组分(如早强组分、防冻组分等)所构成。
  • 早强剂
    • 加速混凝土早期强度发展的外加剂——早强剂
    • 我国常用的早强剂以硫酸钠系外加剂为主，使用时应注意以下问题:
    • 1适用于日最低气温不低于-5℃环境下的混凝土施工; 2必须以干粉掺入使用，并适当延长搅拌时间，掺用时应掺加在水泥里，不得加在潮湿的砂石上，当粉剂中有结块和粗粒时,必须粉碎,通过30目筛后才能使用。
  • 速凝剂
    • 能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂
    • 用途：堵漏抢险工程；配制喷射混凝土
  • 缓凝剂
    • 能延缓混凝土凝结时间的外加剂——缓凝剂。
    • 缓凝剂主要用于大体积混凝土和炎热气候下施工的混凝土，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土工程。
  • 膨胀剂
    • ·膨胀剂主要适用于配制补偿收缩混凝土(砂浆)和自应力混凝土(砂浆)，以减少混凝土(砂浆)的干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性。
  • 防冻剂
    • ·目前国内混凝土防冻剂的适用气温范围为-20℃~0℃。
    • 使用禁忌:
      • 硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐类外加剂不得用于预应力混凝土及镀锌钢材或与铁接触部位的钢筋混凝土结构;
      • 含有六价路盐、亚硝酸盐等有毒防冻剂,禁止用于饮水工程及与食品接触的工程。

混凝土矿物掺合料

• 概念
  • 定义
    • ·在混凝土(砂浆)拌制时掺入的质量大于水泥质量5%的矿物质粉末，称为混凝土掺合料。
  • 作用
    • ·在混凝土中掺入掺合料，具有显著的技术、经济和环境效益。 往往可以起到节约水泥、改善混凝土性能、调节混凝土强度等级的功效。
  • 作用机理
• 等级划分及应用
  • Ⅰ级粉煤灰:一般为静电收尘灰，品质最好。适用于钢筋混凝土和跨度小于6m的预应力钢筋混凝土。 Ⅱ级粉煤灰:多为机械收尘灰。适用于钢筋混凝土及素混凝土。 Ⅲ级粉煤灰:主要用于素混凝土(但对于设计强度等级>C30的素混凝土，所掺用的粉煤灰宜采用I、II 级灰)。
• 粉煤灰
  • 掺和方法
    • 等量取代法
      • 掺入的全部粉煤灰取代等量C(即保持胶凝材料总用量不变)的掺用方法。
      • 砼的早期及28d强度均降低，但后期强度会逐渐赶上基准混凝土。
      • 节约水泥，并可改善砼的性能。
    • 外加法
      • 在保持c用量不变的情况下，掺入的粉煤灰代替同体积的砂。(即:粉煤灰代砂法)
      • 拌合物的粘聚性和保水性显著改善，砼的强度及抗渗性均有提高。
    • 超量取代法
      • 掺入的粉煤灰，一部分代替等质量的水泥、另一部分代替同体积的砂
      • 节约水泥，且混凝土和易性及2 8d强度保持不变
    • 钢筋混凝土在掺用粉煤灰的同时往往还会同时掺用阻锈剂; 低温条件下的粉煤灰混凝土，适宜同时掺入早强剂或防冻剂。
    • 在混凝土中同时掺用掺合料和外加剂的掺配技术——称为“双掺技术”。
• 粒化高炉矿渣灰
  • ·以粒化高炉矿渣为主要原料,可掺加少量石膏磨制成一定细度的粉体，称为粒化高炉矿渣粉，简称矿渣粉。
  • 作用效果与应用
    • ①改善混凝土的孔隙结构，提高耐久性。
      • ②改善混凝土拌合物的和易性。
    • ③提高混凝土的强度。
      • ④降低混凝土的水泥用量和水化热。
• 硅灰（硅粉）
  • 1.改善混凝土拌合物的和易性
    • 适宜配制: 高流态混凝土、泵送混凝土及水下浇筑混凝土等。 (为了保持混凝土的流动性，必须与高效减水剂联合使用才能取得良好的效果)
    • 可用于: 基础灌浆工程中以提高浆液的可灌性。
  • 2提高混凝土的强度
    • 硅灰因其颗粒极细、且具有很高的活性，故可显著提高混凝土强度，故常可采用掺入硅灰来配制高强混凝土。
  • 3改善混凝土的孔隙结构，提高其耐久性
    • 掺入硅灰后，可显著改善水泥石的孔隙结构(大孔隙减少、微细孔隙增加)，故可提高混凝土的耐久性。
    • 适用于:
      • 有抗侵蚀性要求的混凝土工程; 水工建筑物中的抗冲刷部位 高速公路路面工程。
  • 4提高喷射混凝土的施工性能
    • 硅灰的掺入，可减小喷射混凝土的回弹量，从而增大喷射混凝土的一次成型厚度，缩短工期。
    • 可用于:喷射混凝土工程。
  • 使用硅灰时应注意的问题:
    • ①硅灰混凝土易产生塑性开裂和早期收缩，所以施工过程中必须加强早期养护。
    • ②硅灰的需水量较大,掺入后为了保持混凝土的流动性,必须与高效减水剂联合使用。

混凝土的质量控制

• 砼强度波动规律与统计参数
  • 波动规律
    • 在正常施工条件下，混凝土强度波动符合正态分布
  • 质量均匀性及强度统计参数
    • 标准值
    • 平均值
    • 离差系数
    • 混凝土强度标准差σ或离差系数Cv，是决定强度分布特性的重要参数。 在施工质量控制中，可将σ或Cv作为评定混凝土均匀性的指标。
• 砼强度保证率与配制强度
  • 在混凝土强度总体中大于及等于设计强度的强度值出现的概率p（％）——强度保证率
  • 为了混凝土具有工程设计所要求的强度保证率，则在混凝土配合比设计时，应使混凝土配制强度大于设计强度。
  • 当混凝土的设计强度等级<C60时
    • (对普通砼工程，要求P=95%，此时概率度t=-1.645)。
  • 当混凝土的设计强度等级≥C60时:
• 砼施工质量管理图
  • 如果连续一批点子显著地偏离中心线一方:则说明施工中产生了系统性的变动因素，混凝土强度总体已有所变化。
  • 如果一群点子自高向低（或自低向高)逐渐变动:则表面混凝土强度总体在逐渐改变。
  • 如果连续出现点子超出了控制线（特别是下控制线):说明混凝土质量已有问题，应立即查明原因,加以解决。
• 砼强度的检验评定
  • 一个验收批的混凝土:应由强度等级相同、龄期相同以及生产工艺条件和配合比基本相同的混凝土组成。
  • 对大批量、连续生产混凝土的强度应按统计方法评定。
  • 对小批量或零星生产混凝土的强度应按非统计方法评定
  • 统计方法评定
    • 1.统计法应用情况①:当连续生产的混凝土，生产条件在较长时间内保持一致，且同一品种、同一强度等级混凝土的强度变异性保持稳定时: 要求:前一检验期内的样本容量不应少于45组。
    • 2.统计法应用情况②:其他情况 当样本容量不少于10组时，其强度应同时满足下列
  • 非统计方法评定
    • 非统计法应用:当用于评定的样本容量小于10组时,应采用非统计方法评定混凝土强度。
    • 按非统计方法评定混凝土强度时，其强度应同时满足下列规定:

混凝土配合比设计

• 配合比
  • 混凝土配合比的含义
    • 是指混凝土中各组材料用料间的比例关系
  • 配合比的表示方法
    • 法①:以1m3混凝土中各组成材料的实际用量表示。
    • 法②:以各组成材料用量之比表示。
• 一、砼配合比设计的基本要求
  • ①工作性
    • 满足混凝土施工所要求的和易性
      • 粘聚性，保水性良好
      • 碾压混凝土S＜10mm
      • 塑性混凝土S为30-90mm
      • 泵送混凝土S＜100mm
  • ②强度
    • 满足结构设计的强度等级要求
  • ③耐久性
    • 满足工程所处环境对混凝土耐久性的要求
      • 抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗磨性.
  • ④经济性
    • 配合比经济合理，以节约混凝土成本
• 砼配合比设计的三大参数
• 砼配合比设计的方法及步骤
  • 混凝土初步配合比的计算确定
    • • • 若无混凝土历史资料统计，故混凝土强度标准差按表4-34选取

建筑砂浆

• 建筑砂浆组成材料
  • 一、水泥
    • 水泥品种
      • 砌筑砂浆配置采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥
      • 特殊用途的砂浆采用特种水泥配制
    • 强度等级
      • M15及以下等级的砌筑砂浆→宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。
      • M15以上等级的砌筑砂浆→宜选用42.5级的通用硅酸盐水泥。
    • 水泥用量
      • 水泥砂浆中:水泥用量≥200 kg/m3;
      • 水泥混合砂浆中:水泥和掺合料总量≥350 kg/m3。
  • 二、细骨料
    • 石砌体用的砂浆
      • 粗砂，最大粒径不大于5.0mm
    • 砖砌体用的砂浆
      • 中砂，最大粒径不大于2.5mm
    • 抹面及勾缝用的砂浆
      • 细砂，最大粒径不大于1.2mm
  • 三、掺合料
    • 当采用高强度等级水泥配制低强度等级砂浆时→因水泥用量较少，砂浆易产生分层、离析及泌水。
    • 为了改善砂浆的和易性、节约胶凝材料用量、降低砂浆成本，在配制砂浆时可掺入一定的掺合料 (如:磨细生石灰、石灰膏、石膏、粉煤灰、粘土膏、电石膏等)。
    • 砌筑砂浆配制中，石灰膏试配时的标准稠度应为(120±5)mm。
  • 四、外加剂
    • 为改善新拌砂浆的和易性与硬化后砂浆的各种性能或赋予砂浆某些特殊性能，可在砂浆中掺入适量外加剂(如减水剂、引气剂、微沫剂、防水剂等)。
  • 五、聚合物
    • 在混凝土修补、补强加固中，往砂浆中掺入一定的聚合物(如:环氧树脂、聚酯树脂等)，可显著提高砂浆的粘接性、韧性、抗冲击性及耐久性等。
  • 六、水
    • 拌合砂浆用水:与混凝土拌合水的要求相同。
  • A.干燥环境中的砂浆既可以采用气硬性胶凝材料（如：石灰）配制，也可以采用水硬性胶凝材料配制（如：水泥）。 B.加入石灰主要是为了改善砂浆的保水性。 C.专用于配制砌筑砂浆的砌筑水泥，是不能用于配制混凝土的。 D.配制水泥砂浆时，水泥不宜大于32.5级；配制水泥混合砂浆时，水泥不宜大于42.5级。 E将石灰、粉煤灰等掺合料加入到建筑砂浆中.在隆低砂浆成本的同时，更主要的目的是为了改善砂浆的和易性。
• 建筑砂浆的主要技术性质
  • 砂浆的和易性
    • 和易性较好的砂浆，应该是沉入度较大、分层度较小。
    • 与普通混凝土相比,水泥砂浆的组成材料中缺少粗骨料.故砂浆的和易性评价中不涉及粘聚性的评价。
    • 流动性
      • 用砂浆稠度测定仪测定，以沉入度（mm）表示
        • 新拌砂浆的流动性用沉入度(即稠度值)表示，干燥气候下进行砖砌体施工，其砌筑砂浆的沉入度可选80-90mm
      • 多孔吸水的砌体材料和干热的天气，要求砂浆的流动性大些 对于密实不吸水的材料和湿冷的天气,可要求流动性小些。
      • 影响砌筑砂浆流动性的因素，主要是水泥的用量、砂子的粗细程度、级配及粒形、用水量大小等。
      • 砂浆沉入度越大，则流动性越好。
    • 保水性
      • 用分层度测定仪测定，用分层度（mm）表示
      • 规定范围内，分层度值越小，保水性越好，但不宜过小
        • 砌筑砂浆的分层度以10-20mm为宜，不大于30mm
      • 分层度大的砂浆， 容易产生离析，不便于施工; 分层度接近于零的砂浆，其保水性太强,在砂浆硬化过程中容易产生干缩裂缝。
      • 5.改善砂浆的保水性可以采用
        • 增加水泥用量，加入粉煤灰，加入石灰膏，有机塑化料、引气剂
        • 不可取：采用高强度等级水泥
    • 为改善砌筑砂浆的和易性和节约水泥用量，常掺入()。
      • 石灰膏、粘土膏、粉煤灰
    • 普通砖墙砌筑前，一般要对砖块进行浇水湿润，其目的是()。
      • 避免砖块夺走砂浆中的大量水分
        • 保持砂浆良好的和易性
          • 增加砂浆对砖的粘结力
  • 硬化砂浆的技术性质
    • 砂浆强度和强度等级
      • 砂浆强度是以70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试块，在标准条件下养护至28d龄期，测得的极限抗压强度。
      • 砂浆强度等级按抗压强度平均值进行划分。
        • ·水泥砂浆分为:M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30七个强度等级。
        • ·水泥混合砂浆分为: M5、M7.5、M10、M15四个等级。
        • 砌筑砂浆强度等级分为M20、M15、M10、M7.5、M5和M2. 5六个等级。
      • 不吸水基底面（致密石料砌体）的砂浆的强度 ，与混凝土相似，主要取决于水泥强度和水灰比。
      • 吸水基底面(如砖或其他多孔材料)时， 砂浆的强度主要取决于水泥强度等级及水泥用量
    • 黏结力 黏结强度
      • ·砖石砌体是靠砂浆把块状材料粘结成坚固整体的，因此要求砂浆具有一定的黏结力。
      • ·砂浆黏结力的影响因素:
        • ①黏结力随抗压强度增加而增强;②黏结力与砖石表面状态有关;
        • ③与砖石表面清洁程度、湿润情况有关;④与施工养护条件有关⑥砂浆强度
      • 我国古代在石灰砂浆中掺入糯米汁、黄米汁，也是为了提高砂浆的黏结力。
    • 例题
      • 用于普通烧结粘士砖砌体的砌筑砂浆， 其黏结力与()等因素关系密切。
        • 水泥强度、水泥用量
          • 砂浆强度
        • 砖块表面的清洁程度
          • 砖块砌筑前的浇水湿润情况
      • 用于致密石砌体的砌筑砂浆， 其黏结力与()等因素关系密切。
        • 水灰比、水泥强度
          • 砂浆强度
        • 养护条件
          • 石块表面的粗糙程度
    • 砌筑砂浆强度同混凝土相比,除考虑抗压强度外，还应主要考虑(黏结强度)。
    • 变形性能及耐久性
      • 变形性能(要求砂浆具有较小的变形性):
      • 影响:砌筑砂浆发生变形→会降低砌体质量，引起沉降或开裂。抹面砂浆发生变形→会使抹面层产生裂纹或剥离。
      • 改善:在实际工程中，可通过掺加抗裂性材料,提高砂浆的塑性、韧性，来改善砂浆的变形性能。
      • ·耐久性:硬化砂浆要与砌筑块体一起经受周围介质的物理化学作用，因而要求砂浆应具有与使用环境相适应的耐久性。
      • 建筑砂浆中掺入麻刀等纤维材料具有很好的增韧作用，能抑制砂浆的体积收缩,提高砂浆的抗裂性。
  • 砂浆的表观密度
    • 水泥砂浆:表观密度不应小于1900 kg/m3。
    • 水泥混合砂浆:表观密度不应小于1800 kg/m3。
  • 砌筑砂浆配合比
    • 配合比设计
      • 1.计算砂浆试配强度fm,o
        • 砂浆的试配强度按下式计算:
          • 设计砂浆的配合比时，配制强度公式中的概率度t应为(-0.645)。
      • 2确定用水量Qw
        • 砂浆的用水量一般为240~310kg/m3，具体根据砂浆稠度等要求选用。
      • 3.计算水泥用量Qc
        • 不吸水基底面的砌筑砂浆:
        • 吸水基底面的砌筑砂浆:
      • 4.计算掺合料用量QD
        • QD=QA一Qc
          • 每方砂浆中水泥和掺合料的总量QA:宜为300～350 kg/m3之间。
      • 5.确定每方砂浆中砂的用量Qs
        • 干燥状态砂(含水率<0.5%)的堆积密度，即为1m3砂浆中的干砂用量。 【用1m³干砂拌制1m³砂浆，每m³砂浆含水率小于0.5%的1m³】。
        • Qs=1× Po'干
      • 6.配合比的试配、调整与确定
        • 进行试拌，测定分层度和沉入度，调整后得到基准配合比。 进行强度校核，得到试验室配合比。
    • 配合比选用

建筑钢材

• 钢的冶炼
• 钢材生产方法
  • 轧制
    • 将金属坯料通过一对旋转轧棍的间隙(各种形状)，受轧辗压缩而使材料截面减小、长度增加的压力加工方法。
    • 它是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。
  • 锻造
    • 利用锻锤的往复冲击力或压力机的压力使坯料改变成所需的形状和尺寸的一种压力加工方法。
    • 它常用作生产大型材等截面尺寸较大的材料。
  • 拉拔
    • 是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法。
    • 它大多用作冷加工。
  • 挤压
    • 是将金属放在密闭的挤压筒内，一端施加压力，使金属从规定的模孔中挤出而得到不同形状和尺寸的成品的加工方法。
    • 它多用于生产有色金属材料。
• 钢的分类
  • 按化学成分分类
    • 碳素钢
      • 低碳钢
        • C＜0.25%
      • 中碳钢
        • C=0.25%～0.60%
      • 高碳钢
        • C=0.60%～2%
      • ¯强度提高、塑性、韧性降低
    • 合金钢
      • 低合金钢
        • 合金总含量<5%
      • 中合金钢
        • 5%～10%
      • 高合金钢
        • >10%
  • 按用途分
    • 结构钢
      • 建筑用钢
      • 机械用钢
    • 工具钢
      • 碳素工具钢
      • 合金工具钢
      • 高级工具钢
    • 特殊性能钢
      • 不锈钢、耐酸钢、磁钢等
  • 按冶炼方法分类
    • 按冶炼方法分类
      • 平炉钢
      • 转炉钢
      • 电炉钢
      • 按炉衬材料分为 酸性钢和碱性钢
    • 按脱氧程度分
      • 沸腾钢
      • 半镇静钢（×）已取消
      • 镇静钢
      • 特殊镇静钢
  • 按质量分 硫、磷含量划分
    • 普通钢
      • S:不大于0.055%~0.065% P:不大于0.045%~0.085%
    • 优质钢
      • S:不大于0.03%~0.055% P:不大于0.035%~0.045%
    • 高级优质钢
      • S:不大于0.02%~0.03% P:不大于0.027%~0.035%
• 防护措施P189
  • 保护层法
    • 非金属保护层
      • 在钢结构表面刷漆
    • 金属保护层
      • 钢材表面进行电镀处理
  • 制成合金
  • 阴极保护法
• 建筑钢材的技术性质
  • 钢材的力学性质
    • 拉伸性能
      • 屈服强度
        • 在钢结构设计时，屈服强度是确定钢材强度取值的依据。
        • • 低碳钢:以下屈服点对应的应力作为屈服强度。
          • 中碳钢与高碳钢:以使其产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服强度(即条件屈服点s0.2)。
      • 抗拉强度
      • 屈强比
        • 屈强比是指屈服强度与抗拉强度之比，它是反映钢材强度的利用率和结构的安全可靠程度的重要指标。
        • 屈强比越小，其结构的安全可靠程度越高，反之亦然 屈强比过小，说明钢材强度的利用率偏低，造成钢材浪费
        • 屈强比越大，其钢材利用率越高，反之亦然
        • 建筑结构钢合理的屈强比一般为0.60~0.75
    • 塑性
      • 伸长率
        • 伸长率d是衡量钢材塑性的一个重要指标，d越大→钢材塑性越好。
        • d5是表示钢材L0=5d。(即原标距L0与直径d0之比为5)时的伸长率。
      • 钢材的塑性通常用伸长率和断面收缩率表示。
      • 下列测试中，用于检验钢材塑性的是冷弯和伸长率
    • 冲击韧性
      • 是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。
      • 同一种钢材的冲击韧性常随温度下降而降低。(具有冷脆性)
      • 钢材的化学成分、内部组织状况等对冲击韧性有很大影响。
    • 耐疲劳性
      • 钢材在交变荷载的反复作用下，往往在最大应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为钢材的疲劳性。
    • 硬度
      • 是指金属材料在表面局部体积内，抵抗硬物压入表面的能力。
  • 钢材的工艺性能
    • 冷弯性能
      • 是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力
      • 冷弯试验的指标:弯心直径d与试件(直径)的比值d/a;弯曲角度(90°或180°); 试样弯曲处未出现裂纹、断裂或起皮,则冷弯性能合格。
    • 可焊性:是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。钢材的可焊性受化学成分及含量的影响。
    • 含碳量高、含硫量高、含磷量高等，均会降低可焊性。 含碳量小于0.25%的碳素钢具有良好的可焊性。
  • 冷加工性能及时效处理
    • 1.冷加工强化处理
      • 冷加工强化处理:就是将钢材在常温下进行诸如冷拉、冷拔或冷轧等的冷加工， 使之产生塑性变形，从而提高屈服强度，但钢材的塑性、韧性及弹性模量则会降低的过程。
      • 经冷拉、冷拔等处理后，使钢材的塑性及韧性降低 但屈服强度、抗拉强度得以提高，从而节约钢材用量，
      • 需进行冷拉处理的钢筋，其焊接应在冷拉之前进行。
    • 2.时效
      • 钢材经冷加工后，在常温下存放15～20d或加热至100～200℃保持2h左右, 其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性有所降低,这种现象称为时效。 前者称为自然时效,后者称为人工时效。
• 化学成分对钢材性能的影响
  • 碳
    • 碳是决定钢材性能的最重要元素
    • 当钢中含碳量在0.8%以下时,随着含碳量的增加,钢材的强度和硬度提高,而塑性和韧性降低;
    • 但是，当含碳量在1.0%以上时,随着含碳量的增加,钢材的强度反而下降。
    • 随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差，冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。
    • 冷脆性——指金属材料在低温下呈现的冲击值明显降低的现象。
    • 热脆性——指某些钢材在400～500℃温度区间长期停留后，室温下的冲击值有明显下降的现象。
  • 硅√
    • 硅是钢中的有益元素。控制其含量<1.0%时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。
  • 锰√
    • 锰作为钢中的有益元素，是我国低合金结构钢中的主要合金元素。
    • 锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。
  • 硫×
    • 硫是钢中有害元素。
    • 硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。
  • 磷×
    • 磷是钢中有害元素。
    • 随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。显著加大钢材的冷脆性。
    • 磷也使钢材的可焊性显著降低。
    • 但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性。
  • 氧×
    • 氧是钢中的有害元素。
    • 随着氧含量的增加，钢材的强度有所提高,但塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差。
    • 氧的存在会造成钢材的热脆性。
  • 氮
    • 随着氮含量增加，可使钢材的强度提高，塑性特别是韧性显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧。
  • 钛
    • 钛能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性。
  • 钒
    • 加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但也会增加焊接脆硬倾向。

建筑钢材的技术标准和选用

• 钢结构用钢
  • 定义
    • 钢结构是指由钢板、型钢、钢管、钢绳、钢束等钢材,用焊、铆、螺栓等连接而成的结构。
  • 分类
    • 冷轧
    • 热轧
  • 碳素结构钢
    • 1.牌号表示组成
      • 屈服点的字母(Q)
        • 屈服点数值（MPa）=N/mm³
      • 质量等级符号（A、B、C、D）
        • 碳素结构钢的质量等级是按钢中硫、磷含量由多至少划分的, 随A,B、C、D的顺序质量等级逐级提高。
      • 脱氧方法符号（F、Z、TZ）
        • 特殊镇静钢(TZ)、镇静钢(Z)、沸腾钢(F)。 当为镇静钢或特殊镇静钢时,则牌号表示“Z”与“TZ”符号可予以省略。
      • Q235AF表示为
        • 屈服点为235MPa的A级沸腾钢
    • 牌号
      • Q195,Q215、Q235和 Q275。 例如,Q235 -AF表示:屈服点为235 MPa的平炉或氧气转炉冶炼的A级沸腾碳素结构钢。
    • P178应用
      • Q235:含碳适中，综合性能好，强度、塑性和焊接等性能得到很好配合， 在建筑工程中用途最广泛(常轧制成钢板、钢筋,及生产圆钢、方钢、扁钢、角钢、工字钢、槽钢等型钢)。
      • Q195、Q215:含碳量低,强度低,塑性、韧性、加工性能和可焊性好，主要用于制造铆钉、螺栓及铁丝等。
      • Q275:塑性和可焊性能有所降低，但强度、硬度较高，耐磨性较好。主要用于加工机械零件和工具等。
  • 优质碳素结构钢
    • 定义
      • 优质碳素结构钢所含硫、磷及其他杂质比碳素结构钢少， 力学性能比较均匀，强度、塑性和韧性都比较好,比较适用于机械零件用钢。
    • 分类
      • 按含Mn量不同，分为:普通含Mn量（含Mn量小于0.8%)和较高含Mn量（含Mn量为0.7%～1.2%)两种。
      • 优质碳素结构钢的质量等级分为:优质钢、高级优质钢(A)及特级优质钢(E)三级。
    • 牌号表示:
      • ①优质碳素结构钢的牌号用含C量的万分数表示; 加Mn表示较高的含锰(0.70~1.2%)，不加Mn表示普通的含锰量。例如:45、50Mn….
      • ②在牌号后加“A”即为高级优质钢,加“E”即为特级优质钢。
      • ③现行标准GB/T 699-2015《优质碳素结构钢》取消了沸腾钢、半镇静钢。
      • 例题
        • 某优质碳素结构钢牌号为40MnA，其中40表示的含义是()。
          • C平均含量为0.4%
  • ⑶低合金高强度结构钢
    • 1.牌号表示
      • 代表屈服点的字母
        • 屈服点数值
      • 交货状态代号(热轧—AR或WAR(可省略)，正火或正火轧制—N，热机械轧制—M)
      • 质量等级符号(B、C、D、E、F)等四个部分组成。
      • 【注:当需方要求钢板具有厚度方向性能时,则在上述规定牌号后边加上代表厚度方向(Z向)性能级别的符号。
      • Z向钢:是指“抗层状撕裂钢”(就是为防止出现层状撕裂而对道Z向拉伸提出特殊要求的钢种，一股来说，其化学成分中S的含内量较低) Z25:表示钢板厚度方向的抗撕裂性能等级(Z向拉伸延仰率≥25%).
      • 例:Q355ND;Q355NDZ25。
    • 2.牌号
      • ·有Q355、Q390、Q420、Q460四个牌号。
    • 3.应用
      • ·低合金结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、大跨度结构、高层结构及桥梁工程等。
• 总结
  • 钢筋牌号划分
    • 依据“平均含碳量的万分数”进行划分
      • C.优质碳素结构钢
    • 依据“屈服强度”进行划分
      • A.热轧钢筋、D.碳素结构钢、E.低合金高强度结构钢
    • 依据“抗拉强度”进行划分
      • B.冷轧钢筋
  • 钢材牌号的表示方法:
    • ①普通碳素结构钢:由“代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号”等四个部分组成。
    • ②优质碳素结构钢:用含C量的万分数表示(锰含量较高的优质碳素结构钢,应将Mn元素标出;沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出;在牌号后加“A”即为高级优质钢，加“E”即为特级优质钢)
    • ③热车轧钢筋:由HRB和规定的屈服强度最小值表示(注:I级钢筋为光圆钢筋,用HPB表示)。
    • ④冷轧钢筋:由CRB和抗拉强度最小值表示。
  • 下列钢筋混凝土用钢筋中，属于螺纹钢(即带肋钢筋)的是()。
    • ①冷轧钢筋均为带肋钢筋（即螺纹钢）。 ②热轧钢筋中，HPB300钢筋为光圆钢筋； 而4号钢筋(即HRB400)、 5号钢筋(即HRB500)、 6号钢筋(即HRB600)为带肋钢筋（即螺纹钢）。
• 钢材的选用
  • 结构承受荷载的性质
  • 使用温度;
  • 连接方式
  • 钢材厚度;
  • 结构重要性
• 钢筋混凝土结构用钢
  • 外形：光圆钢筋和带肋钢筋（变形钢筋）
  • 交货状态：直条和盘卷（圆盘卷）
    • 钢筋一般按直条交货，直径小于（12mm）的钢筋也可以按盘条交货。
  • 热轧钢筋
    • 热轧光圆钢筋 Hot rolled Plain Bars
      • (由碳素结构钢轧制而成)
      • 牌号及表示:HPB300。【牌号由“HPB+屈服强度特征值”构成】
      • 化学成分
      • 公称直径范围:6mm~22mm(推荐的钢筋公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm)。
    • 热轧带肋钢筋 (Hot rolled Ribbed Bars)
      • (由低合金钢轧制而成)
      • 牌号及表示
      • 化学成分
      • 公称直径:6mm、8mm、10mm、12mm、14mm、16mm.18mm、20mm . 22mm、25mm、28mm、32mm、36mm.40mm、50mm。
      • HPB300它广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。
      • HRB400广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。
      • HRB500可用作预应力钢筋。
  • 冷轧带肋钢筋 (cold rolled Ribbedl stell Bars)
    • 热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的横肋的钢筋。
    • 牌号及应用:
    • 公称直径:
      • CRB550、CRB600H、CRB680H钢筋的公称直径范围为4mm~12mm。
      • CRB650、CRB800、CRB800H钢筋公称直径为4mm、5mm、6mm
  • 热处理钢筋
    • 是用热轧带肋钢筋经淬火和回火调质处理后的钢筋。直径较小(有6、8.2、10mm三种规格)。
  • 预应力砼用钢丝、钢绞线
    • 预应力混凝土用钢丝:是采用优质碳素钢或其他性能相应的钢种，经冷加工及时效处理而制成的高强度钢丝。
    • 预应力混凝土用钢绞线:是由2根、3根或7根直径为2.5～5.0mm的高强度钢丝，绞捻后经一定热处理清除内应力而制成。

沥青

• 石油沥青
  • 组分
    • • 随着时间的延长，石油沥青中三大组分逐渐递变的趋势是()。 油分→树脂→沥青质
  • 结构
    • 石油沥青是一种胶体结构。
    • 分散相(胶体颗粒):吸附部分树脂的地沥青质; 分散介质:溶有树脂的油分。
    • 根据沥青中各组分的化学组成和相对含量不同，可分为:溶胶型结构、凝胶结构、溶─凝胶结构。
    • 某高速公路沥青混凝土路面施工中，宜选用()结构的沥青。
      • 溶–凝胶型
        • 溶–凝胶型结构的沥青: 在高温时具有较低的温度敏感性，低温时又具有较好的变形能力。
        • 因此，修筑高速公路用的沥青，大多采用这种结构的沥青。
  • 技术性质
    • 黏滞性
      • 含义
        • 是在外力作用下，沥青材料抵抗粘性变形的能力
      • 影响因素
        • 组分；温度
      • 评价指标
        • 粘稠沥青
          • 针入度：一定质量G的标准针在一定温度T、一定时间t内 锥入沥青试样的深度P（单位1/10mm）
        • 液体沥青
          • “标准黏度(黏滞度)”:常用流出时间来表示 一定试验温度T时,从一定直径d的流孔流出50ml沥青所用的时间C。
        • 针入度越大，表明黏稠石油沥青的黏度越小; 标准黏度越大，表明液体石油沥青的黏度越大。
    • 塑性
      • 含义
        • 是在外力作用下，沥青材料产生变形而不破坏,除去外力后,仍能保持变形后形状的性质。→它一定程度上反映了沥青开裂后的自愈能力。
      • 影响因素
        • 组分;温度;沥青膜层的厚度
      • 评价指标
        • 延度→在规定温度的水槽中，以50mm/min速率拉伸沥青试样，当拉断时所延伸的长度。
    • 温度敏感性
      • 含义
        • 指沥青的粘滞性和塑性受温度变化而影响的程度。 →温度敏感性大的沥青，在温度升高时,很快变软而流淌;温度降低时，极易变脆而破坏。
        • 当温度在一定范围内升降,石油沥青的粘性和塑性变化程度不大时，则说明沥青的温度稳定性好。
      • 影响因素
        • 组分
          • 沥青质是决定石油沥青耐热性(温度敏感性)的最大组分，其含量越多，则沥青软化点越高。
      • 评价指标
        • “软化点”(沥青从固态→达到“某种特定黏流状态{即沥青在软化点温度下的针入度值为800}”时的温度)。 →采用“环球法”测定:以5C/min的速度加热甘油或水，当f=9.53mm、G=3.5g的钢球下垂25.4mm时的水温T(C)。
        • “针入度指数PI":PI=30/(1+50A)-10 , 其中A=[Ig800-Ig(25°C,100g,5s)]/[T-25]。→PI值愈大，沥青的温度敏感性愈小。
      • 改善措施
        • 工程中，使用沥青时往往加入滑石粉、石灰粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。
    • 大气稳定性
      • 含义
        • 沥青在热、空气、阳光等因素的长期综合作用下，性能保持稳定(不显著恶化)的性质。
      • 影响因素
        • 紫外线;热;水;氧;氧化剂;应力。
      • 评价指标：（160°c下加热5h）
        • 蒸发损失
          • =(沥青试样原质量-加热后质量)/沥青原质量×100% 。
        • 针入度比
          • =沥青试样加热后针入度/沥青原针入度×100%。
        • 蒸发损失率越小或针入度比越大,则表示沥青的大气稳定性越好，也就是耐老化性能越好。
    • 施工安全性
      • ·沥青的闪点:指加热沥青试样至挥发出的可燃气体与空气混合， 在规定的条件下与火焰接触,当试验液面最初出现一瞬即灭的蓝色火焰时的温度(以℃表示)。
      • ·沥青的燃点:是加热沥青试样至挥发出的可燃气体与空气混合， 在规定的条件下与火焰接触能持续燃烧不少于5s时的试样温度(以℃表示)。
    • 总结
      • 沥青的温度敏感性（温度稳定性）一般采用软化点或针入度指数来评价。
      • 针入度：用于评价粘稠石油沥青的黏性。
      • 针入度比：用来评价沥青的大气稳定性。
      • 延度：用来评价沥青的塑性。
      • 针入度比、蒸发损失百分率：是反映沥青抗老化性（即大气稳定性）的评价指标。
  • 技术指标
    • 石油沥青的技术指标
      • 石油沥青的标号:是按针入度指标来划分的，同时每一标号的沥青还必须满足相应的延度和软化点等指标的要求。
      • 沥青标号越高
        • 针入度越大→粘滞性越小
        • 延度越大→塑性越好
        • 软化点越低→温度敏感性越大（即温度稳定性（耐热性）越差）
          • 沥青越软
        • 三大技术指标
      • 沥青针入度试验中，特别需要注意的试验条件是(试验温度)。
        • 若试验温度增高，则沥青会变软，故针入度测定值会增大。 故沥青针入度试验中应特别注意试验温度(规范规定的标准温度为25°C)
    • 石油沥青的选用
      • 温度
        • ①对“温热地区、易受日晒或受热严重”的部位:为防止沥青受热过分软化，→应选用“标号较小”的沥青。
        • ②在“寒冷地区”、在“夏季受晒，冬季受冻”的部位:不仅要考虑受热软化、还要考虑低温脆裂，→故适宜选用“中等标号”的沥青。
        • ③对一些不易受温度影响的部位(如伸缩缝、沥青止水井):→可选用“标号较大”的沥青。
        • ④当缺乏所需标号的沥青时,可采用不同标号的沥青相互掺配使用。
      • 用于屋面防水层
        • 要求具有较好的粘结性、温度稳定性和大气稳定性,因此，要求沥青的软化点应高于当地历年来达到的屋面最高气温20°C以上，以保证夏季高温不流淌。但也不宜过高，否则冬季低温时易发生硬脆甚至开裂。
      • 用于地下防潮、防水工程的沥青:
        • 要求其粘性大，塑性和韧性好，但对温度稳定性和大气稳定性要求不高
      • 拟作为道路工程路面材料的石油沥青，选择时应优先选用()。
        • 延度值较大、软化点适中的沥青”的道路工程路面材料。
        • 原因：“延度值较大的沥青”塑性好，故受力变形时不容易产生破坏。 “软化点适中的沥青”具有低温时不容易脆裂、高温时不容易流淌的特点。
    • 沥青的掺配
      • 掺配要注意遵循同源原则(即同属石油沥青或同属煤沥青的才可掺配)。
        • 所以在石油沥青中掺入煤沥青来改善其防腐性能不可取
      • 两种不同牌号沥青掺配时，其掺量计算如下:
• 沥青混合料
  • 沥青混合料由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。 其中矿料起骨架作用，沥青与填料(如石灰石矿粉、矿渣粉等)起胶结和填充作用。
  • 沥青混合料主要用于道路路面、水工防渗、建筑防水等工程中。
  • 一、沥青混合料的分类
    • 按矿料级配类型划分
      • ·连续级配沥青混合料、间断级配沥青混合料
    • 按混合料密实度来划分
      • ·密级配沥青混合料、开级配沥青混合料、半开级配沥青混合料。
    • 按骨料公称最大粒径(DM)来划分
      • ·特粗式沥青混合料、粗粒式沥青混合料、中粒式沥青混合料、细粒式沥青混合料、砂粒式沥青混合料。
    • 按混合料施工温度来划分
      • ·热拌热铺沥青混合料、冷拌沥青混合料。
  • 二、水工沥青混凝土
    • 沥青混凝土是指沥青与矿料经拌合冷却凝固的混合物。 沥青混凝土具有良好的抗渗性,良好的柔性及自愈闭合等功能， 非常适宜作为需要承受不均匀变形的水工防渗体(防渗心墙、防渗面板等)。 水工沥青混凝土是指用于水利水电工程的沥青混凝土的统称。
  • 三、沥青砂浆
    • 沥青砂浆:是由沥青材料、矿物填料和砂混合而成的沥青混合料。
    • 热用沥青砂浆:是先将沥青材料和矿物粉配制成沥青胶结物，然后将140~160℃的砂子加入拌匀而成,使用时的温度为160~180℃，以便浇筑密实。
    • 冷用沥青砂浆:是采用液体沥青或乳化沥青配制,矿料无需加热干燥,具有施工安全、方便的优点。
  • 四、沥青胶
    • 沥青胶:是在沥青中掺入适量的矿质粉料或再掺入部分纤维状填料配制的胶体材料。 常用的矿物填料主要有滑石粉、石灰石粉和石棉。
    • 沥青胶主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏、做防水层的底层及水工沥青混凝土防渗面板的封闭层等。
    • 沥青胶用于水工沥青混凝土防渗结构的封闭层,可增加表面密度,延缓老化,增大抗渗性能。
• 改性沥青
  • 改性沥青的种类
    • 橡胶类改性沥青
    • 树脂改性沥青
    • 热塑性橡胶类改性沥青
    • 矿物填充料改性沥青
  • 以改性沥青为基材的防水卷材
    • SBS改性沥青防水卷材（(寒冷地区使用)
    • APP改性沥青防水卷材（炎热地区使用)
    • PVC改性焦油沥青防水材料
    • 再生胶改性沥青防水卷材
• 煤沥青
  • 煤沥青的组成上分为:油分、树脂和游离碳三个基本组分。
  • 与石油沥青相比,煤沥青具有以下特点:
    • ①温度敏感性大
    • ②大气稳定性差
    • ③塑性差
    • ④与矿质骨料表面黏附性好
    • ⑤有毒、有臭味，防腐能力强
• 概念
  • 沥青的定义
    • ·沥青是一种有机胶凝材料，它是由复杂的高分子碳氢化合物及非金属(氧、硫、氮等）衍生物所组成的混合物。 在常温下呈固体、半固体或液体状态。
  • 沥青的特点
    • ·沥青结构致密，塑性及粘结力良好，并具有不导电、不吸水、不透水、耐酸碱腐蚀等性能。
    • ·沥青不溶于水，但能溶于多种有机溶液中。
  • 沥青的应用
    • ·主要用于屋面、地下及水下的防水工程，防腐蚀工程，铺筑道路路面及飞机场跑道等。
  • 分类
    • 地沥青
      • 天然沥青
      • 石油沥青 P193
        • 液体石油沥青
          • 乳化沥青 P202
            • 组成材料
              • 沥青
              • 乳化剂
              • 水
              • 稳定剂
            • 乳化沥青属于液态石油沥青（沥青乳液），工程中常将其作为防水涂料涂刷于材料表面，也常以喷洒的方式用于道路工程的透层、黏层、表面处治等，还常用于拌制沥青碎石、沥青混合料。
          • 冷底子油 P216
            • 冷底子油属于液态沥青，使用时不用加热，工程中多在常温下喷涂或涂刷于防水工程的底层，以增强防水卷材与基底的黏结力
    • 焦油沥青
      • 煤沥青
      • 木沥青
      • 泥炭沥青
      • 页岩沥青