道路建筑材料课件

道路建筑材料课件道路建筑材料云南交通职业技术学院　建筑材料：是用于建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成建筑物的材料。　道路建筑材料：是用于路桥建筑物各个部位的各种构件和结构体并最终构成路桥的材料。一、课程性质　《道路建筑材料》是道路与桥梁工程的一门专业技术基础课，是研究道路与桥梁用材料组成、性能和应用的一门课程。二、课程结构　１、组成：理论课＋试验课　◆课程设计：水泥砼配合比设计　　　　　　　　沥青混合料配合比设计２、内容　　　①石料与集料　　砂石材料是公路桥梁工程中用量最大的一种建筑材料　　砂石材料——经过人工开采的岩石或轧制碎石以及地壳岩层岩石经天然风化而得到的松散材料。　用途：直接用于铺道路或各种桥梁结构物　　　　作为集料来配制水泥砼和沥青混合料 ②无机结合料及制品　石灰、水泥、水泥砼是桥梁建筑中钢筋砼和预应力砼结构的主要材料③有机结合料及其混合料　沥青、沥青混合料④土⑤高聚物材料⑥钢材和木材三、材料的技术性质材料的组成→性能→指标→试验→应用→贮存、运输力学性质　　　　　　　　　　　物理性质　　　　　　　　　　　　　　　化学性质　　　　　　　　　　　工艺性质１、检验方法　　　常用的检验方法有三种：　　　　　试验室原始材料性能检测　　　　　试验室内模拟机构检验测定　　　　　现场修筑试验性机构物测定２、技术标准见教材Ｐ3四、检验方法与技术标准四项技术性质第一章砂石材料第一节砂石材料的技术性质砂石材料:集料（粒料）+石料（岩石） 一、岩石的技术性质（物理、力学、化学）石料：应符合设计规定的类别和强度等级，石质均匀、不易风化、无裂缝和良好耐久性能的岩石。物理常数——各种密度和孔隙性石料物理性质吸水性——含水量的程度耐候性——抗风化性、抗冻性等⒈物理性质不包括孔隙（开、闭）测量方法：密度瓶法。体积测定：石料磨粉⑴真实密度：石料在规定条件下，单位真实体积的质量。公式:1）物理常数一块砌体空气中称量m0=0⑵毛体积密度：●定义：在规定条件下，烘干岩石单位体积的质量。（包括孔隙体积）●体积测定：　量积法——吸水饱和24小时，称其质量（体积），蜡封法——测毛体积。单位：g/cm3、kg/m3。一块砌体公式： ⑶孔隙率：定义：石料孔隙体积占总体积的百分率。问题：①孔隙率和空隙率不同点？②是否孔隙率大吸水率就大？（构造有关）（%）2）吸水性石料的吸水性是石料在规定的条件下吸水的能力。采用吸水率和饱和吸水率两项指标来表征石料的吸水性。（1）吸水率在规定条件下（室内常温20℃±2℃和大气压条件下），岩石试样最大的吸水质量与烘干岩石试件质量之比，以百分率表示。吸水率公式wa——岩石吸水率(%)m——烘至恒重时的试件质量(g)m1——吸水至恒重时的试件质量(g)（2）饱和吸水率在室内常温（20℃±2℃）和真空抽气（抽至真空度为残压21>.67Kpa）后的条件下，石料最大吸水的质量占烘干石料试件质量的百分率。我国规范采用真空抽气法和煮沸法测定。饱和吸水率公式wsa——岩石饱和吸水率(%)m——烘至恒重时的试件质量(g)m2——试件经强制饱和后的质量(g)饱和吸水率大于吸水率（吸水率、饱和吸水率能有效地反映岩石微裂隙的发育程度，可用来判断岩石的抗冻性和抗风化等性能） （3）水对岩石工程性能的影响A、石料饱水系数（Kb）Kb=Wa/WSaKb→1，石料抗冻性能差，Kb>0.85寒冷地区不用。B、石料软化系数（Kr）Kr=Rb/RgRb同种石料吸水饱和时抗压强度；Rg同种石料干燥时抗压强度Kr→1，石料耐水性好，石料强度受水影响小，Kr<0.6不用，Kr<0.75不用于重要工程。3）抗冻性抗冻性是指石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而不破坏，强度不严重降低的性能。我国现行抗冻性的试验方法是采用直接冻融法，该方法是将石料加工为规则的块状试样，在常温条件下（20℃±5℃），采用逐渐浸水的方法，使开口孔隙吸饱水分，然后置于负温（通常采用-15℃）的冰箱中冻结4h，最后在常温（20±5℃）的水中融解4h，如此为一冻融循环。经过10、15、25或50次循环后，（D15、D20为岩石的抗冻标号，其中15、20表示的是冻融循环次数）观察其外观破坏情况并加以记录。采用经过规定冻融循环后的质量损失百分率表征其抗冻性。2.力学性质定义：R=P/A （抵抗撞击、边缘剪力和摩擦联合作用的性能）磨耗率Q=（m1-m2）/m1×1001）单轴抗压强度2）磨耗性3.化学性质1)、化学成分对化学性质影响2)、矿物成分对化学性质影响3)、岩石酸碱性（石灰岩为碱性岩石，岩浆岩为酸性岩石）岩浆岩的酸性根据SiO2的含量，岩浆岩石可分为：酸性岩石（大于65%）中性岩石（52%～65%）基性、超基性岩石（小于52%）二、道路和桥涵用岩石制品一道路路面建筑用岩石制品⒈高级铺砌用整齐块石⒉路面铺砌用半整齐块石 ⒊铺砌用不半整齐块石⒋锥形块石二桥梁建筑用主要岩石制品⒈片石⒉块石⒊方块石⒋粗料石⒌细料石⒍镶面石三、集料的技术性质集料:为在混合料中起骨架或填充作用的粒料。分粗、细集料，有天然、机制、工业废料概述：粗集料是在混合料中起骨架作用的粒料。有人工轧制的—碎石；天然风化而成—卵砾石。沥青混合料中粗集料粒径大于2.36mm，水泥混凝土粗集料粒径大于4.75mm。一粗集料的技术性质⒈物理性质1）物理常数⑴表观密度：单位表观体积的质量。　　└Vs＋Vn（闭口）公式：(g/㎝3)表观体积测定：网蓝法。称量完全干燥道路使用的集料规定：密实——不包括开口孔隙。试验：⑵毛体积密度：定义：粗集料在规定条件下，单位毛体积的质量。 公式：测定方法：浸24h饱水后，用湿毛巾擦干后而求得饱和面干质量。然后用排水法求得水中的质量。饱和面干⑶松方密度：堆积密度：集料装填于容器中包括集料空隙和孔隙在内单位体积的质量。体积确定：容积升（自然堆积密度）公式：振动堆积密度细集料堆积密度及紧装密度试验⑷空隙率空隙率：集料在自然堆集时的空隙占总体积的百分率。公式：问题：空隙率和孔隙率有什么不同？2）级配标准筛为方孔筛，筛孔孔径为70mm、63mm、53mm、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19mm、16mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm。其余性质同细集料3）坚固性按规范规定，对已轧制成的碎石或天然卵石用硫酸钠溶液进行干湿循环试验。经5次循环后，观察其表面破坏情况，用质量损失百分率计算其坚固性。2、力学性质力学性质压碎值磨光值 冲击值磨耗值1）压碎值定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。将9.5-13.2mm集料试样3Kg装入压碎值测定仪的钢制圆筒内，放在压力机上，在10min左右时间内均匀的加荷载至400KN，稳压5s，立即卸载，称其通过2.36mm的筛余质量。按下式计算试验前试样质量（g）试验后通过2.36mm筛孔的细料质量（g）石料压碎值（%）2）磨光值（PSV）讨论与分析：表示集料抵抗车轮磨光作用的能力，是保证路面（特别是高速公路、一级公路）具有足够抗滑性能的重要力学性质，可采用加速磨光机和摆式摩擦系数测定仪测定。石料磨光值越高，表示其抗滑性越好。3）冲击值（AIV）定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。试样总质量（g）冲击破碎后通过2.36mm的试样质量（g）集料冲击值（%）4）磨耗值（AAV） 定义：讨论与分析：集料在逐渐增加的荷载下，抵抗压碎的能力。集料表干密度（g/cm3）磨耗前试件的质量（g）集料道瑞磨耗值（%）磨耗后试件的质量（g）（一）细集料的技术性质概述：产源：天然砂——山砂、河砂、人工砂——提高粘结力废料——废模型砂（砂——细碎如砂的物质，砂砾）（沙—极细碎的石砾，沙漠、风沙）主要起填充作用考虑：产源、粒径、物理、酸碱性、级配总结：沥青混合料中的细集料是指粒径——小于2.36mm;水泥混凝土中的细集料是指粒径——小于4.75mm。⒈物理常数（同粗集料）分析：与粗集料不同点——粒径小、量少；要求——干净的（含泥量、杂质量、有机质）⒉级配：是砂各级粒径颗粒的分配情况。方法：采用筛析法（方孔筛——一套标准筛）分析：级配——目的：提高密实（耐久性好） 细度模数——目的：控制抗折强度、节约水泥总结：砂子的级配两方面控制。同时满足要求。⒉级配（旧筛方孔）5.0mm——4.75mm（新）2.5mm——2.36mm1.25mm——1.18mm0.63mm——0.6mm控制粒径0.315mm——0.3mm0.16mm——0.15mm总称量500g筛析法：一套标准筛。0.6mm粒径的含量决定它的区间。有关级配的重要参数存留量：mi；总量：M=500g⑴分计筛余百分率⑵累计筛百分率⑶通过百分率目的：求100g砂中各筛上存留量.⒊粗度：粗度是评价砂粗细的一种指标。用细度模数表示，是各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商。公式：规定：砂的细度模数分为三级。 MX=3.7～3.1粗砂MX=3.0～2.3中砂MX=2.2～1.6细砂“%”不代入计算A1：不是砂子总结（1）：⑴细度模数——水泥裹覆着集料平均粒径组成;分析：①粒径差太大，拌合困难；②粒径差太小，细小颗粒多受力易断裂；③细级料粒径过小表面积大，浪费水泥；④完全是一种颗粒的砂，密实度不够。——还必须考虑颗粒的级配。问题：粗、中、细砂如何确定？⒈砂的粗细程度确定的指标有哪两项？总结（2）：⑵颗粒级配：级配好——密实——耐久性好——强度高。混凝土用砂的级配按《建筑用砂》（GB/T14684—2001）的规定划分为3个级配区有：粗砂、中砂、细砂。完全粗的不行，小颗粒的也需要。要符合3-3规定。从级配来说，就是填满骨架的空隙。详见砂的分区及级配范围表3-3：砂的分区及级配范围表3-3100～9085～55 40～1625～015～010～00Ⅲ（细）100～9092～7070～4150～1025～010～00Ⅱ（中）100～9095～8085～7165～3535～510～00Ⅰ（粗）累计筛余（%）0.150.3 0.61.182.364.759.5筛孔尺寸（mm）级配区说明：Ⅰ区砂属于粗砂——采用较Ⅱ区大的砂率（不易捣实）；Ⅱ区砂属于中砂——由中砂和一部分偏粗砂的细砂组成；Ⅲ区砂属于细砂——采用较Ⅱ区小的砂率（易捣实）。0102030405060708090100累计 筛余百分率(%)上限下限P62—控制粒径偏粗偏细中砂——Ⅱ区砂样粗砂——Ⅰ区细砂——Ⅲ区规定：必须同时满足级配和Mx两项指标。砂样砂样注意：⒈砂样的曲线完全在标准区间之内，且Mx符合规定二者统一，如：都属于二区，该项砂是中砂；⒉除5.0mm和6.0mm筛孔外,允许超出分界线，但其总量不应大于5%；⒊如何选择细集料属于哪个级配区？①先计算细度模数，但超出量符合规定，来确定。②若有一方面不符合规定，该集料不符合要求。 ⒋若给定的集料不符合规定，可取用二种以上集料组合级配，直到符合要求为止。⒌集料一定要干净，符合有害杂质含量的规定。砂子类别确定的设计步骤例：已知砂子筛分的存留量设计步骤：计算分计筛余量⒈计算重要参数：计算累计筛余量计算通过百分率⒉计算细度模数（结果）⒊用标准级配确定砂子的级配范围（结果）⒋结论（根据细度模数和级配范围）。四、冶金矿渣集料指黑色金属冶金矿渣集料——（高炉重矿渣、钢渣）在空气中冷却形成坚硬的材料—路用、集料冶金矿渣的化学成分——酸、中、碱矿渣物理性质——相对密度2.97～3.32g/cm(2.67～2.7g/cm)堆积密度约900㎏/m3力学性质——强度较高（相当于花岗岩）压碎值磨光值磨耗值符合要求应用：稳定的矿渣集料可应用于各种路面的基层和垫层。 砂子的用途Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30-C60及抗冻、抗渗或其它要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。第二节矿质混合料的组成设计道路与桥梁用砂石材料，大我数是以矿质混合料的形式与各种结合料（如水泥或沥青等）组成混合料使用。然而在矿质混合料中各档集料是相互搭配使用的，欲使混合料具备优良的性能，除各种矿质集料的技术性质应符合技术要求外，矿质混合料还必须满足最小空隙率和最大摩擦力的基本要求。1、矿质混合料级配优良的标准：(1)、最大密实度、空隙率最小；(2)、充分发挥粗矿料骨架支撑作用、形成最大磨擦力；(3)、矿料表面积不太大，结合料（胶结材料）省。2、矿质混合料进行组成设计，其主要内容包括：(1)级配理论和级配范围的确定；(2)基本组成的设计方法。一、矿质混合料的级配理论（一）级配类型典型级配：连续级配和间断级配。1.连续级配：筛孔尺寸由大到小，逐级粒径均有，按比例互相搭配组成的矿质混合料。 2.间断级配：在矿质混合料中剔除其一个或几个分级而形成一种不连续的混合料。（二）级配理论1.富勒（W.B.Fuller）理论：P2=kdP=100(d/D)0.5式中：P—欲计算的某级粒径d（mm）的通过百分率（%）；d—欲计算的某级粒径d（mm）；D—矿质混合料的最大粒径（mm）。2.泰波（A.N.Talbal）理论：P=100(d/D)n式中：P—欲计算的某级粒径d（mm）的通过百分率（%）；n—试验指数；d—欲计算的某级粒径d（mm）；D—矿质混合料的最大粒径（mm）。3.魏茅斯(C.A.G.Weymouth)粒子干涉理论魏矛斯提出的粒子干涉理论，认为颗粒之间的空隙，应由次小一级颗粒所填充；其所余空隙又由再次小颗粒所填充，但填隙的颗粒不得大于其间隙之距离，否则大小颗粒粒子之间势必发生干涉现象。为避免干涉起见，大小粒子之间应按一定数量分配，并从临界干涉的情况下可导出前分级粒度的间距计算公式：二、级配曲线范围的绘制理论级配曲线：以级配理论公式计算出的通过百分率（%）为纵坐标，以粒径（mm）为横坐标绘制而成的曲线。级配曲线范围：由于矿料在轧制过程中的不均匀性，以及混合料配制时的误差等，所配制的混合料必须在一定的范围内波动。若为常坐标，级配曲线明显造成前密后疏，不便绘制和查阅，所以一般采用半对数坐标进行绘制。这种方法是用半对数坐标绘制级配曲线。半对数坐标就是以对数坐标为横坐标，以常坐标为纵坐标所绘制的坐标网。 建立半对数坐标的一般方法如下：1、先计算出各颗粒粒径的对数lgdi2、求出各颗粒粒径间的对数间距，即lgdi-lgdi-1（精确到0.01），并计算出各颗粒粒径对数间距的总和，即∑（lgdi-lgdi-1）3、按下式求出各颗粒粒径的间距系数K：应校核颗粒间距系数总和，调整使∑K=1.004、选定横坐标长度L，各颗粒粒径间距li=KL5、计算出各颗粒粒径在横坐标上的位置（即距原点的距离）6、根据各颗粒粒径在横坐标上的位置确定横坐标，以通过百分率为纵坐标，即为半对数坐标。建立好坐标网后,将按泰波实验指数（n1和n2）计算所得的各颗粒粒径（di）的通过百分率（pi）绘于坐标图上，再将各点连接为光滑的曲线，两条级配曲线之间所包括的范围通常用阴影部分表示，即为级配曲线范围。三、矿质混合料的组成设计方法在生产中，天然的或人工轧制的单一集料的级配一般很难完全符合某一合适级配范围的要求。其中天然的集料往往是通过多种天然集料搭配使集料级配符合规范级要求，如在级配碎石中往往是砾石和砂相掺配而达到要求。而人工轧制的碎石则往往是通过将碎石加工成几种不同规格（粒度）后再进行搭配，使其混合级配符合规范要求。相对应的，我们对不同规格的集料用不同的名字。通俗的叫法有：寸半子、寸子、瓜子片、石屑。正式的文件名称用该集料的最大公称粒径与最小颗粒直径表示，如：“10mm~31.5mm碎石”是指这种集料的最大公称粒径为31.5mm，最小颗粒粒径为 10mm的碎石。矿质混合料的设计方法主要采用试算法和图解法。在应用设计方法时应具备以下两项条件：（1）各种集料的筛析结果（2）按技术规范（或理论级配）要求矿质混合料的级配范围（一）试算法——数解法设计步骤1、建立基本计算方程设有A、B、C三种集料在某一筛孔ｉ上的分计筛余百分率分别为αA(ｉ)、αB(ｉ)、αC(ｉ)，打算配制矿质混合料M，混合料M在相应筛孔上的分计筛余百分率为αM(ｉ)。设A、B、C三种集料在混合料中的比例分别是X、Y、Z，则得到下面两式：X+Y+Z=100（1—23）αA(ｉ).X+αB(ｉ).Y+αC(ｉ).Z=αM(ｉ)（1—24）2、基本假设在矿质混合料中，假定混合料中某一级粒径的颗粒仅由三种集料中的一种集料来提供，而其它两种集料中不含有这一粒径的颗粒，此时这两种集料相应的分计筛余百分率为0。例如设在粒级上仅集料在此粒级上存在分计筛余，其它两个集料和的分计筛余全部是0，从而简化计算过程。3、计算1）计算A集料在混合料中所占的比例根据上述假设，（1—24）式成为：αA(ｉ).X=αM(ｉ)则A集料在混合料中所占的比例为：X=αM(ｉ)/αA(ｉ)（1—25） 2）计算C集料在混合料中所占的比例同理，按此假设在计算集料在混合料中的比例时，在粒级上其它两种则C集料和在该粒径上的分计筛余百分率也是0，则有：αC(j).X=αM(j)即C集料在混合料中比例是：Z=αM(j)/αC(j)（1—26）3）最后计算B集料在混合料中的比例：Y=100–(X+Z)（1—27）4、校核调整对以上计算得到的各集料的比例即配合比进行验算，如得到的合成级配不在所要求的级配范围，应调整初步配合比重新验算，直到满足级配要求为止。如经数次调整仍不能达到要求，可掺加单粒级集料或调换其它集料。1.试算法：[例题1-2]P2510010099.60.40.4000.4000.813.2 00010018.117.50.6083.32.00<0.07517.510~2518.181.91.60.70.903.23.000.07521 12~3019.780.33.31.22.105.57.000.152515~3523.077.011.60.810.804.036.000.3033.522~45 34.665.47.20.85.80.64.019.41.30.6041.530~5341.858.213.706.67.1022.114.41.1851.540~6355.5 44.514.703.211.5010.523.52.3670.563~7870.229.829.40029.40060.04.75100%100%100%100% 100%21%30%49%100%100%100%配合比中值范围Pi(%)Ai(%)ai(%)矿粉砂碎石矿粉砂碎石标准级配合成级配级配情况 原材料筛分材料名称（二）图解法设计步骤1、准备工作(1)对所用的各集料筛分，并计算出各自的通过量百分率。(2)明确设计标准级配要求的级配范围。(3)并计算出该要求标准级配范围的中值。2、绘制框图（1）绘制一矩形框图：通常纵横边各为100mm和150mm，从左下向右上引对角线作为合成级配的中值。图1-8。（2）标纵坐标：按算数坐标标通过量百分率刻度（%）。（3）标横坐标：表示筛孔位置（单位mm），方法各筛孔的具体位置则根据合成级配要求的通过量百分率中值，在纵坐标上找出该值的位置，然后从纵坐标引平行线与对角线相交，再从交点处向下作垂线，垂线与横坐标的相交点即为各筛孔相应位置。绘制框图坐标体系（图1-8）3、绘制各集料级配曲线（图1-9）将参与级配合成的各集料通过量绘制在框图中，用折线的形式连成级配曲线。4、确定各集料的用量比例根据框图中相邻两条曲线关系，确定各集料在混合料中的掺配比例，有三种情况：1）重叠关系：相邻两条曲线相互重叠，图1—8中集料的级配曲线下部与集料的级配曲线上部搭接。在两条级配曲线之间引一条垂线，要求该垂线与集料、的级配曲线截距相等，即。此时垂线与对角线相交于点，再通过点 作一水平线与纵坐标交于点，线段的几何长度（以mm计）就是集料的用量比例（%）。2）相接关系：相邻两条曲线首尾相接，图4—2中集料的末端与集料的首端正好相接。此时只需从集料的首端向集料的末端引垂线，该垂线与对角线相交于点，过点作水平线与纵坐标交于点，则线段的几何长度就是集料的用量（%）。3）分离关系：相邻两条曲线分离，图4—2中集料的级配曲线与集料的级配曲线在水平方向彼此分离。此时作一条垂线平分这段水平距离，要求。垂线与对角线交于点，通过该点作一水平线与纵坐标交于点，则线段的几何长度就代表集料的用量（%）。剩余的即为集料的用量。可以说，框图中相邻集料级配曲线的关系只可能是这三种情况，但实际操作过程中以第一种关系即重叠关系为最常见。5、校核与调整根据图解求得的各集料用量比例，计算出合成级配的结果，合成级配超出级配范围时，要调整各集料的用量，直到满足设计级配的要求为止。如经数次调整仍不能达到要求，可掺加单粒级集料或调换其它集料。确定各集料的用量比例（图1-9）2.图解法通过下列筛孔(mm)的百分率（%）97.595~10096.9 97.073059.9102957.91001009513.20.22.910.217.426.12929292929%砂8.89.710 10101010101010%矿粉00.61.35.015.839.76363%碎石00.61.24.917.138.46161% 碎石级配情况0.33.010.518.027.03030303030%砂6.26.877777777% 矿粉10010010010010010010016.064~86.59.18810.075128~169.812.697100.151712~22 17.520.21003500.302418~3025.628.01006010.6032.524~4135.337.31009021.1844.536~5342.0 43.910010082.365848~6853.656.1100100284.757970~8876.777.4100100639.5100%100%100%100% 100%100%100%配合比中值范围矿粉砂碎石标准级配合成级配原材料筛分材料名称第二章石灰和水泥思考:什么是石灰?石灰在工程中有什么用途？工程用石灰怎么选择？工地现场石灰堆放工地现场石灰过筛内容提要及知识要点本章阐述了石灰的消化、硬化过程和质量检验评定指标；通过学习，要求学生能够：具有石灰消化与硬化、硅酸盐水泥熟料各矿物成分特性方面的知识；具有石灰、技术性质的知识，并能进行检验； 能根据工程情况合理选用石灰。胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料胶凝材料：在建筑工程中，能以自身的物理化学作用将松散材料(如砂、石)胶结合成为具有一定强度的整体结构的材料，统称为胶凝材料。返回前页气硬性胶凝材料：如石灰、石膏、菱苦土的水玻璃等只能在空气中硬化、保持或继续提高强度的胶凝材料。返回前页水硬性胶凝材料如各种水泥，则不仅能在空气中硬化、而且能更好的在水中硬化，且可在水中或适宜的环境中保持并继续提高速度。返回前页 第一节石灰1.石灰：为石灰石经高温煅烧而获得的产品。2.石灰基本类型：钙石灰：MgO＜5%镁石灰：MgO≥5%3.石灰类型1）生石灰：（1）块状生石灰（2）生石灰粉2）消石灰：（1）消生石灰粉（2）石灰浆①石灰膏②石灰乳石灰根据化学成分的不同分为生石灰和熟石灰。石灰的主要化学成分是CaO，熟石灰的主要成分是Ca(OH)2。根据成品加工方法的不同，可分为块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石灰浆、石灰乳。一、石灰的生产工艺概述石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。煅烧过程中，碳酸钙的分解需要吸收热量，通常需加热至900℃以上，其化学反应可表示如下：CaCO3——CaO+CO2↑（178kJ/mol）900℃178kJ/mol 1、优质的石灰：色质洁白或带灰色，多孔，质量较轻。石灰在烧制过程中，往2、欠火石灰：未烧透石灰，质量大，色显白、硬度大。3、过火石灰：烧制的温度过高或时间过长，石灰表面出现玻璃状的外壳，体积收缩明显，颜色呈灰黑色，块体密度大，消化缓慢14天。4、过火石灰危害及防治：用于建筑结构物中仍能继续消化，以致引起成型的结构物体体积膨胀，导致结构物表面产生鼓包、隆起、起皮、剥落或产生裂缝等破坏现象，故危害极大。防治方法“陈伏”15天。灰浆在陈伏期间，在其表面应有一层水分，使之与空气隔绝，以防止碳化。二、石灰的消化和硬化1.石灰的消化烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”．其化学反应为：CaO+H20—Ca(OH)2+64.9kJ/mol消石灰主要化学成分为氢氧化钙Ca(OH)2。上式理论需水量仅为石灰的32％，但是由于石灰消化是一个放热反应过程，实际加水量达70％以上。根据加水量的不同，可以得到不同形态的熟石灰，加水量恰好完成上述反应，可得到细粉状的熟石灰即消石灰粉；加入超过上述反应所需的水，可得石灰浆；加入更多的水稀释石灰浆可得到石灰乳。 消解速度：块状石灰从加水至产生热量达到最高温度所需的时间。在石灰消化时，应注意加水速度。对消解速度快、活泼性大的石灰，如加水过慢，水量不够，则已消化的石灰颗粒生成Ca(OH)2包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，这种现象称为“过烧”现象；相反，对于消解速度慢、活泼性差的石灰，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，这种现象称为“过冷”现象。2．石灰的硬化石灰的硬化过程包括干燥硬化和碳酸化两部分。2)石灰浆的干燥硬化(结晶作用)石灰浆体干燥过程，由于水分蒸发形成网状孔隙，这时滞留在孔隙中的自由水由于表面张力的作用而产生毛细管压力，使石灰粒子更加密实，而获得“附加强度”。此外，由于水分的蒸发，引起Ca(OH)：。溶液过饱和而结晶析出，并产生“结晶强度”。但从溶液中析出Ca(OH)2数量极少，因此强度增长不显著。其反应为：Ca(OH)2+nH2O——Ca(OH)2·nH2O2)硬化石灰浆的碳化(碳化作用)氢氧化钙与空气中的二氧化碳作用生成碳酸钙晶体，为熟石灰的“碳化”，石灰浆体经碳化后获得的最终强度，称为“碳化强度”。其化学反应式为：Ca(OH)2+C02+nH20——CaCO3+(n+1)H2O该反应主要发生在与空气接触的表面，当浆体表面生成一层CaCO3薄膜后，碳化进程减慢，同时内部的水分不易蒸发，所以石灰的硬化速度随时间增长逐渐减慢。结晶碳化三、石灰的技术要求和技术标准 1.技术要求1)有效氧化钙和氧化镁含量（理论内容）石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量的主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。有效氧化钙和氧化镁含量的测定方法，按我国现行行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。2)生石灰产浆量和未消化残渣含量（理论内容）产浆量是单位质量(1kg)的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积(L)。石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。按现行标准《建筑石灰物理试验方法》(JC/T478.1—92)规定，取石灰试样1kg，倒人装有2500mL(20±5℃)清水的标准产浆桶内的筛筒中，盖上盖子，静置消化20min，用圆木棒连续搅动2min，继续静置消化40min，再搅动2min。提取筛筒，用清水冲洗筛筒内残渣，至水流不浑浊，冲洗残渣的清水仍倒入产浆桶内，水的总体积控制在3000mL。将残渣在100～105~C烘箱烘干至恒重，冷却至室温后用5mm圆孔筛筛分，称量筛余物，计算未消化残渣含量。石灰浆体在产浆桶中静置24h后，用钢尺量出浆体高度，计算产浆量。3)二氧化碳(CO2)含量控制生石灰或生石灰粉中CO2的含量，是为了检测石灰石在煅烧时 “欠火”造成产品中未分解完成的碳酸盐的含量。CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则(CaO+MgO)含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。4)消石灰游离水含量游离水含量，指化学结合水以外的含水量。生石灰在消化过程中加入的水是理论需水量的2～3倍，除部分水被石灰消化过程中放出的热蒸发掉外，多加的水分残留于氢氧化钙(除结合水外)中。残余水分蒸发后，留下孑L隙会加剧消石灰粉的碳化作用，以致影响石灰的质量，因此对消石灰粉的游离水含量需加以限制。5)细度细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC/T481—92)以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。2.石灰的技术标准建筑石灰按现行标准《建筑生石灰》(JC/T479—92)、《建筑生石灰粉》(JC/T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC/T481—92)的规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类，其分类界限按下表的规定。≥4>5>5镁质石灰<4≤5≤5钙质石灰 消石灰粉生石灰粉生石灰1)生石灰技术标准根据氧化镁含量按表2-1分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表2.02.32.82.02.32.84.产浆量(L／kg)　　　　　　　　　不小于10869753.C02(％)　　　　　　　　　　　　不大于1510515 1052.未消化残渣含量(5mm)圆孔筛筛余量(％)不大于7580858085901.(CaO+Mg0)含量(％)　　　　　　　不小于合格品一等品优等品合格品一等品优等品镁质生石灰钙质生石灰项目2)生石灰粉技术标准　根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表0.125mm筛筛余(％)不大于0.9mm筛筛余(％)不大于 18.012.07.018.012.07.0细度1.50.50.21.50.50.21210811972.C02(％)　　　　　不大于7075807580 851.(CaO+Mg0)含量(％)　　　　不小于合格品一等品优等品合格品一等品优等品镁质生石灰钙质生石灰项目3)消石灰粉技术标准消石灰粉按氧化镁含量<4％时称为钙质消石灰粉，4％≤氧化镁含量<24％时称为镁质消石灰粉，24％≤氧化镁含量<30％时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。151031510315103 0.125mm筛余(％)不大于0.5000.5000.5000.9mm筛筛余(％)不大于4.细度--合格合格--合格合格--合格合格3．体积安定性0.4—2.0 0.4—2.00.4—2.02．游离水(％)5560655560656065701．(CaO+Mgo)含量(％)不小于合格品一等品优等品合格品一等品优等品合格品一等品优等品白云石消石灰镁质生石灰 钙质生石灰项目四、石灰石的应用和储存1.石灰的应用（1）石灰砂浆：主要用于地面以上部分的砌筑工程，并可用于抹面等装饰工程。在桥梁工程中，石灰砂浆、石灰水泥砂浆、石灰粉煤灰砂浆广泛用于圬工砌体。（2）加固软土地基：在软土地基中打人生石灰桩，可利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到提高地基承载力的目的。（3）三合土：石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土或与粘土、砂石、炉渣制成三合土，用于道路工程的垫层。（4）稳定土：在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石等广泛用于路面基层。2.石灰的储存（1）磨细的生石灰粉应储存于干燥仓库内，采取严格防水措施。（2）如需较长时间储存生石灰，最好将其消解成石灰浆，并使表面隔绝空气，以防碳化。石灰试验石灰有效氧化钙试验试验目的及适用范围石灰的质量主要取决于有效氧化钙和氧化镁的含量，它们的含量愈高，则石灰粘结力愈好。本方法适用于测定各种石灰的有效氧化钙含量。 注：石灰中的有效氧化钙是指游离的氧化钙，它不同于总钙量，因为有效氧化钙不包括碳酸钙、硅酸钙以及其他钙盐中的钙。石灰中氧化钙的含量，以能溶解于蔗糖溶液中，并能与盐酸作用生成蔗糖钙的钙含量占石灰原试样的重量的百分率表示。试验仪器试验过程石灰有效氧化钙试验过程试验步骤1.称取约0.5g(用减量法称准至0.0005g)试样，放人干燥的250ml具塞三角瓶中，取5g蔗糖覆盖在试样表面，投入干玻璃珠15粒；然后迅速加入新煮沸并已冷却的蒸馏水50mL，立即加塞振荡15min(如有试样结块或粘于瓶壁现象，则应重新取样)。2.打开瓶塞，用水冲洗瓶塞及瓶壁，加人2～3滴酚酞指示剂，以0.5N盐酸标准溶液滴定(滴定速度以每秒2～3滴为宜)，至溶液的粉红色显著消失，并在30s内不再复现即为终点。3.读出中和后盐酸消耗的滴定管读数，减去初读数，即为实际消耗的盐酸数量(mL)。4.计算结果。返回前页水泥混凝土路面拉法基水泥厂一角拉法基水泥厂一角拉法基水泥厂一角思考：什么叫水泥? 水泥有些什么技术要求?水泥品种如何选择?第二节水泥内容提要及知识要点本章重点阐述了硅酸盐水泥熟料的矿物组成、凝结硬化机理和技术性质。同时也简要介绍了掺混合料的硅酸盐水泥和其他品种水泥。通过学习，要求学生应掌握石灰消化、硬化过程，质量评定方法；重点掌握硅酸盐水泥熟料各矿物成分特性、凝结硬化的机理和技术性质的检验测定方法，以及其他水泥的特性和应用。水泥的分类按化学成分分类按用途和性能分类硅酸盐类水泥铝酸盐类水泥硫铝酸盐类水泥铁铝酸盐类水泥氟铝酸盐类水泥通用水泥专用水泥 特性水泥水泥是一种水硬性胶凝材料，也是建筑工程中用量最大的建筑材料之一。通用水泥是指土木建筑工程中大量使用的具有一般用途的水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等五大品种水泥。1.硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：1.1生料制备。以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料(有时需加入校正原料)，将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。1.2熟料煅烧。将生料在水泥窑内经1450℃高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。1.3水泥粉磨。将熟料加适量石膏和0—5％的石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细，即得到硅酸盐水泥。生产示意图（含化学成分及矿物组成）一、硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥（一）硅酸盐水泥生产工艺概述现行国家标准GB175—1999定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0—5％的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥(波特兰 水泥)。硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P-I。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量5％的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称II型硅酸盐水泥，代号P．II。返回前页硅酸盐水泥生产流程示意图石灰质原料粘土质原料校正原料生料按比例混合磨细煅烧熟料石膏石灰石或粒化高炉矿渣硅酸盐水泥由上图，硅酸盐水泥生产工艺可以概括为：“两磨一烧”返回（CaO）（SiO2、Al2O3）（Fe2O3）Al2O3Fe2O3 CaOSiO2　1.硅酸盐水泥的矿物组成　　生料主要化学成分：　　，　　，　　　和　　　。　　经高温煅烧后，以上四种化学成分化合为熟料中的主要矿物组成：　　硅酸三钙　　　　　　　　　　　　　简式为　　硅酸二钙　　　　　　　　　　　　　简式为　　铝酸三钙　　　　　　　　　　　　　简式为　　铁铝酸四钙　　　　　　　　　　　　简式为（二）硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成2.水泥孰料主要组成矿物的性质1）硅酸三钙　　水泥中主要矿物组成，含量通常为50％左右，对硅酸盐水泥影响大。　　水化速度较快，水化热高，早期强度大。2）硅酸二钙　　水化速度较慢，水化热很低。　　早期强度较低而后期强度较高（但仍然低于　　）。　　　耐化学侵蚀和干缩性较好。　　　3）铝酸三钙　　水化反应速度最快，水化热最高。　　耐化学腐蚀性差，干缩性大。 （注：　　的含量决定水泥的凝结速度和释放热量，通常为调节水泥凝结速度，需掺加石膏或硅酸三钙与石膏形成的水化产物）。4）铁铝酸四钙　　遇水反应较快，水化热较高。　　强度较低，对水泥抗折强度和抗冲击性能起重要作用。　　耐化学腐蚀性好，干缩性小。（注：道路水泥应提高　　　的含量）3.水泥熟料主要矿物组成的性质比较　１）水化反应速度　２）水化热　　　３）抗压强度　早期　　　　　　　　后期　　　可见，　　和　　　是水泥强度的主要来源。　４）　　　对抗折强度有利。　５）耐化学腐蚀性　６）干缩性　　　小，中，大。（三）硅酸盐水泥的凝结和硬化1.水泥的水化作用1)硅酸三钙:3CaO.SiO2+mH2O→3CaO.SiO2.H2O+(m-1)Ca(OH)2反应快2)硅酸二钙：2CaO.SiO2+nH2O→2CaO.SiO2.nH2O反应慢3)铝酸三钙：3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O反应极快，凝结硬化极快，使水泥“闪凝”，来不及施工，加石膏调凝，减缓凝结硬化速度。3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→ 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O含水铝酸三钙与石膏再反应生成钙矾石（水泥杆菌）4)铁铝酸四钙4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O反应条件①Ca(OH)2达到饱和；②石膏被反应完。2、硅酸盐水泥的凝结和硬化阶段1)溶解阶段（初始反应期）需要几十分钟。1)初凝阶段（诱导期、潜伏期）需要一小时左右，开始失去可塑性。1)终凝阶段（凝结期、加速期）需要六小时左右，最终失去可塑性。1)硬化阶段（硬化期）需要若干年，为强度逐渐生成过程。2）物理性质（1）细度：细度是指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触的面积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。一般认为，水泥颗粒粒径小于40微米时才具有较大的活性。但水泥颗粒太细，在空气中的硬化收缩也较大，使混凝土发生裂缝的可能性增加，此外，水泥颗粒细度提高会导致粉磨能耗增加，生产成本提高。为充分发挥水泥熟料的活性，改善水泥性能，同时考虑能耗的节约，要合理控制水泥细度。 返回前页（2）水泥净浆标准稠度（标准稠度用水量）在测定水泥的凝结时间和安定性时，为使其测定结果具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆进行测定。①标准法（新维卡仪法（试杆）法）：现行国家标准(JTGE30T0505-2005)规定，以标准法维卡仪的试杆沉人净浆距底板的距离为6±1mm时的水泥浆的稠度作为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时所需的拌和水量称为标准稠度用水量。②试锥法（代用法）a、调整水量法：试锥沉入深度28mm±2mmm。b、固定水量法：测沉入深度(S)称水泥500g，量水142.5ml水，测沉入深度(S)mmPw=33.4-0.185S(mm)。(3)凝结时间:是指水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。①初凝时间:是从水泥加水至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间（min）。试针沉人净浆距底板的距离为4±1mm时②终凝时间:是从水泥加水至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间（min）。试杆沉人净浆表面距离不大于为0.5mm。水泥的凝结时间，对水泥混凝土的施工具有十分重要的意义。水泥的初凝时间不宜过短，以便在施工过程中有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输、浇筑和振捣等操作；终凝时间不宜过长，以使混凝土能尽快硬化，产生强度，提高模具周转率，加快施工进度。硅酸盐水泥初凝不得早45min，终凝不得迟于6．5h。普通硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。 （4）体积安定性：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。各种水泥在凝结硬化过程中，都可能产生不同程度的体积变化。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称为水泥的体积安定性不良。（引起体积安定性不良的原因）测试方法①试饼法：D=70-80mm、H=10mm、24小时、煮30分钟，恒沸3小时②雷氏法：24小时、煮30分钟、恒沸3小时、两试件<5mm。引起水泥体积安定性不良的原因①水泥中含有过多的游离CaO和MgO当水泥原料比例不当或煅烧工艺不正常时，会产生较多的处于游离状态的CaO和MgO，它们和熟料一起，同样经历了1450℃的高温煅烧，属严重过火的CaO和MgO，水化反应速度极慢，在水泥凝结硬化很长时间后才进行水化，生成ca(0H)2和Mg(0H)2，在已经硬化的水泥石中膨胀，使水泥石出现开裂、翘曲、疏松和崩溃等现象。②石膏掺量过多水泥粉磨时，若掺人过量的石膏，当水泥硬化后，这些多余的石膏还会继续与C3AH6反应生成钙矾石，体积膨胀，引起水泥石开裂。返回前页（5）强度：是水泥技术要求中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。水泥的强度越高，其胶结能力也越大。硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料的矿物组成和水泥的细度，此外还与水灰比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。 ①水泥强度等级:P41表2-1042.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。②水泥型号：普通型、早强型（R），3d抗压强度提高：10-24%，3d达28d抗压强度50%。③水泥胶砂强度检验：水泥：标准砂=1：3、水/水泥=0.5、标准试件：40mm×40mm×160mm、测规定龄期（3d、28d）抗折、抗压强度，以28d抗压强度值（MPa）为强度等级。标准砂规格P41表2-92.技术标准P41表2-11水泥中碱含量按Na20+o．658K20计算值表示。若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60％或由供需双方商定碱含量9各龄期强度不低于表2-10中规定的数值强度8用沸煮法检验，必须合格安定性7初凝时间不得早于45min，终凝时间，硅酸盐水泥不得迟于6.5h，普通硅酸盐水泥不得迟于10h凝结时间6硅酸盐水泥比表面积大于300 m2／kg，普通硅酸盐水泥80微米方孔筛筛余不得超过10.0％细度5I型硅酸盐水泥不大于3％，II型硅酸盐水泥不大于3.5％，普通水泥不大于5％烧失量4水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5％三氧化硫3熟料中氧化镁的含量不得超过5.0％。如水泥经压蒸安定性试验合格，则允许放宽到6.0％氧化镁2I型硅酸盐水泥不超过0.75％；II型硅酸盐水泥不超过1.5％不溶物1品质指标项目序号返回前页3、国家标准<通用硅酸盐水泥>(GB175-2007)规定（1）凡氧化镁、三氧化硫、凝结时间、安定性中任一项不符合标准规定(表2—11)时，均为不合格品（废品水泥）。 （2）凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。（3）水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。废品水泥严禁在工程中使用。硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低，甚至完全破坏。这种现象称为水泥石的腐蚀。（五）硅酸盐水泥石的腐蚀和防治1.水泥石的腐蚀类型：1）淡水侵蚀；2）各种盐侵蚀：常见（1）硫酸盐侵蚀；（2）镁盐侵蚀。3）各种酸侵蚀。2.水泥石的腐蚀原因：1）内因：（1）具能被侵蚀水化物。（2）水泥石中裂隙。（3）水泥石中孔隙。2）外因：环境中存在有侵蚀能力的各种侵蚀介质，如淡水、盐、酸。3、常见侵蚀1）淡水侵蚀 又称溶析性侵蚀，是指硬化后混凝土中的水泥水化产物被淡水溶解而带走，从而造成混凝土孔隙率增大、强度降低的一种侵蚀现象。水泥石中的各种水化物与水作用时，Ca(OH)2溶解度最大，首先被溶出。在静水或无水压的情况下，由于周围的水会被Ca(OH)2所饱和，使溶出作用停止，因此，溶出仅限于表层，对整体水泥石影响不大。但在流水及压力水的作用下，溶出的Ca(OH)2不断被流水带走，水泥石中的Ca(OH)2就会不断被溶析，使混凝土的孔隙率增大，强度降低，而且水泥石液相中Ca(OH)2的浓度降低，还会导致水化硅酸钙和水化铝酸钙的不断分解，使水泥石内部不断受到破坏，强度不断降低，最终可能导致整个结构物的破坏。2）盐类侵蚀(1)硫酸盐侵蚀通过海湾、沼泽或跨越污染河流的线路，沿线桥涵墩台，有时会受到海水、沼泽水、工业污水的侵蚀，这时如水中含有碱性硫酸盐，就会与水泥石中的Ca(OH)2作用形成硫酸钙，硫酸钙会结晶析出，并与水泥石中的水化铝酸钙发生反应，生成钙矾石，体积膨胀，在水泥石内产生很大的内应力，使混凝土强度降低，造成结构物的破坏。返回前页（2）镁盐侵蚀在海水或地下水中，常含有较多的镁盐，主要以氯化镁、硫酸镁形态存在。镁盐与水泥石中的氢氧化钙起置换作用，生成强度低无胶结能力的氢氧化镁，液相中氢氧化钙浓度降低，还会引起水泥石中氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙等强度组分的分解，导致水泥石的破坏。 此外，氯化钙易溶于水，二水石膏能引起硫酸盐的破坏作用。返回前页3）酸类侵蚀产生酸类侵蚀的酸包括各种有机酸和无机酸碳酸侵蚀在工业污水或地下水中常溶解有较多的CO2，这种水对水泥石有侵蚀作用。CO2与水泥石中的Ca(OH)2作用，可生成碳酸钙，碳酸钙再与水中的碳酸作用，生成可溶的碳酸氢钙，从而使水泥石的强度降低。返回前页4.水泥石腐蚀的防止1.根据环境特点，合理选择水泥品种当水泥石遭受淡水侵蚀时，可使用水化产物中Ca(OH)2含量少的水泥；若水泥石遭受硫酸盐的腐蚀，可选择C2A含量小的水泥；在水泥生产时掺入适当的混合材料，可以降低水化产物中的Ca(OH)2含量，提高水泥的抗腐蚀能力。2.提高水泥石的密实度，降低孔隙率在施工过程中，合理选择水泥混凝土的配合比，降低水灰比，改善集料级配，掺加外加剂等措施均可使水泥石的密实度提高。另外，在水泥石表面进行碳化处理或采取其他的表面密实措施，也可以提高水泥石的表面密实度，从而减少腐蚀介质进入水泥石内部，起到防腐作用。3.在水泥石表面设置保护层当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀性强且不透水的保护层，如陶瓷、玻璃、塑料、沥青、耐酸岩石等，可以隔断腐蚀介质与水泥石接触，保护水泥石不受腐蚀。 返回前页（六）、普通硅酸盐水泥（代号P．O）P43表2-12、131．定义：P466~15%、窑灰5%、非活性10%2．强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R强度等级。普通硅酸盐水泥7.07.04.05.052.552.522.026.052.552.5R6.56.53.54.042.542.516.021.042.542.5R 5.55.528d32.532.528d3d3d2.53.5抗折强度(MPa)11.016.0抗压强度(MPa)32.532.5R普通硅酸盐水泥强度等级品种硅酸盐水泥分两种型号：普通型和早强型(也称R型)。早强型水泥早期强度发展较快，3d强度可达到28d强度的50％，可用于早期强度要求高的工程中。路面水泥混凝土中，为防止路面发生温度裂缝，除低温天气、有快通要求的路段可采用R型水泥外，一般情况均宜使用普通型水泥。返回前页在水泥生产过程中加人的人工的或天然的矿物材料称为水泥混合材料。为改善硅酸盐水泥的某些性能，同时达到增加产量降低成本的目的，在硅酸盐水泥熟料中掺加适量的各种混合材料与石膏共同磨细制得的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料水泥。 5.1水泥混合材料5.2掺混合材料的硅酸盐水泥的水化特点5.3几种主要的掺混合料的硅酸盐水泥5.4几种主要的掺混合料的硅酸盐水泥性质比较三、掺混合料的硅酸盐水泥（一）混合材料混合材料按其在水泥中所起的作用，分为活性混合材料和非活性混合材料。1.活性混合材料在常温条件下，能与Ca(OH)2或水泥发生水化反应的混合材料称为活性混合材料。活性混合材料能参与水泥的水化反应，明显改善水泥的性能。常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰。2.非活性混合材料在常温条件下，不能与Ca(OH)2或水泥发生水化反应的混合材料称为非活性混合材料。非活性混合材料不参与水泥的水化反应，仅起到提高产量、降低成本、调整水泥强度等级、降低水化热和改善新拌混凝土和易性的作用，所以也称为填充性混合材料。磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣及各种废渣都属于非活性混合材料。1.活性混合材料1）粒化高炉矿渣①来源：炼铁矿渣高温经水淬急冷，疏松多孔。②组成：CaO+SiO2+AI2O3.>90%、CaO与SiO2>40%、MnO<4.0%、S<3.6%、未淬化块渣<5.0%。 ③特性：具水硬性，在激化剂作用下生成水化物。2）火山灰质混合材料①组成：AI2O3：20~30%SiO2：70~80%、CaO少。②特性：无水硬性，具火山灰.活性，AI2O3、SiO2与水泥中Ca（OH）2反应生成稳定水化物。3）粉煤灰①来源：火发电厂煤粉燃烧后收集的粉尘。②组成：SiO2+AI2O3.>70%、CaO、MgO少。③特性：活性高、具火山灰活性、自凝性、细具填充性、密实。2.非活性混合材料：(二)矿渣硅酸盐水泥（代号P.S）1、矿渣硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥。20~70%、非8%。2、矿渣水泥的水化和硬化过程（水化反应分两步进行）（1）熟料水化；（2）矿渣（SiO2+AI2O3.）与Ca（OH）2反应。3、矿渣水泥的性能和应用矿渣水泥的性能和应用具有下列特点：（1）抗软水及硫酸盐腐蚀的能力较强；（2）水化热低；（3）早期强度低，后期强度高；（4）耐热性较强；（5）干缩性较大。（三）火山灰质硅酸盐水泥（代号P.P）1、火山灰质硅酸盐水泥的定义 凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合料材料，适合石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称。20~50%、非8%。2、火山灰质硅酸盐水泥的水化和硬化过程（同上）3、火山灰质硅酸盐水泥的性能和应用（1）火山灰水泥凝结硬化缓慢，早期强度低，后期强度高。（2）火山灰水泥具有良好的抗渗性、耐水性及一定的抗腐蚀能力。（3）火山灰水泥保水性差，在干燥环境中将由于失水而使水化反应停止，强度不在增长，且由于水化硅酸钙凝胶的干燥将产生收缩和内应力，使水泥石产生很多细小裂缝。（4）火山灰水泥具有较底的水化热，适用于大体积工程。（5）这种水泥需水量大，收缩大，抗冻性差，使用时需引起注意。（四）粉煤灰硅酸盐水泥（代号P.F）1、粉煤灰硅酸盐水泥的定义凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥）。水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为20%～40%。2、粉煤灰硅酸盐水泥的水化和硬化过程粉煤灰水泥的活性是玻璃体，这种玻璃体比较稳定而且结构致密，不易水化。3、粉煤灰硅酸盐水泥的性能和应用（1）粉煤灰水泥的凝结硬化慢，早期强度低，后期强度高，甚至可以赶上或明显超过硅酸盐水泥。（2）粉煤灰内比表面积较小，吸附水的能力较小，因而这种水泥干缩小，抗裂性较强。 （3）粉煤灰水泥泌水较快，易引起失水裂缝，在硬化早期故应加强养护，并采取一定的工艺措施。掺混合材料的硅酸盐水泥强度等级：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R强度等级，强度值及技术指标如P47表2-14、15。常用五大水泥特性及适用范围如P47表2-16。（五）复合硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料，两种或两种以上规定的混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号为P.C。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于15%，但不超过50%。强度值如P52表2-17四、其它品种水泥（一）道路硅酸盐水泥以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分较多量的铁铝酸钙的硅酸盐水泥熟料称为道路硅酸盐水泥熟料。适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。1.技术要求1）在道路水泥或熟料中对下列有害成分必须加以限制氧化镁含量：道路水泥中氧化镁含量不得超过5.0%。三氧化硫含量：道路水泥中三氧化硫不得超过3.5%。烧失量：道路水泥中的烧失量不得大于3.0%。游离氧化钙含量：道路水泥熟料中游离氧化钙含量，旋窘生产不得大于1.0%；立窘生产不得大于0.6%。碱含量：按《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GBJ97—94）规定，碱含量不得大于0.6%。 2）、矿物组成（1）铝酸三钙道路水泥熟料中铝酸三钙的喊来年感不得大于5.0%。（2）铁铝酸四钙道路水泥熟料中铁铝酸四钙的含量不得小于16.0%。3）物理力学性质细度筛余量不得大于10%。凝结时间初凝不得早于1h，终凝时间不得迟于10h。安定性安定性用沸煮法经验，必须合格。干缩性道路水泥的28d干缩率不得大于0.10%。耐磨性道路水泥的磨损率不得大于3.60kg/m。强度道路水泥各强度等级值不抵于规定的数值。2.工程应用道路水泥是一种强度高、特别是抗折强度高，耐磨性好，干缩性小，抗冲击性好，抗冻性和抗硫酸性比较好的专用水泥。（二）快硬硅酸盐水泥凡以硅酸盐水泥熟料和适量石膏磨细制成，以3d抗压强度表示强度等级的水硬性胶凝材料称为硅酸盐水泥（简称快硬水泥）。主要成分分为硅酸三钙、铝酸三钙。1.技术要求1）化学性质（1）氧化镁含量熟料中氧化镁含量不得超过5.0%。（2）三氧化硫水泥中三氧化硫含量不得超过4.0%。2）物理力学性质（1）细度筛余量不得大于10%。（2）凝结时间初凝不早于45min、终凝不得迟于10h。 （3）安定性沸煮法经验必须合格。（4）强度以3d强度表示强度等级，各龄期不得低于规定数值。2.工程应用（三）铝酸盐水泥是以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料磨细制成的水硬性胶凝材料，称为铝酸盐水泥（简称矾土水泥）。1、技术性质（1）细度；（2）凝结时间；（3）强度。2、工程应用铝酸盐特点：早期强度增长快，强度高，主要用于紧急抢修和早期强度要求高的工程、冬季施工的工程。（四）膨胀水泥是硬化过程中不产生收缩、而具有一定膨胀性能的水泥。通常由胶凝材料和膨胀剂混合而成。1、分类1）按胶结材料不同可分为：（1）硅酸盐型膨胀水泥；（2）铝酸盐型膨胀水泥；（3）硫铝酸盐型水泥。2）按膨胀值分为：（1）收缩补偿水泥；（2）自应立水泥。2、技术性质技术指标检验项目包括：比表面积、凝结时间、膨胀率、强度。3、工程应用 膨胀水泥常用于混凝土路面、机场道面及桥梁修补工程。还可在越江隧道或山区隧道工程中用于配制防水混凝土、自应力混凝土，用以堵和工程修补。（五）抗硫酸盐硅酸盐水泥以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主的特定矿物组成的熟料，加入适量石膏磨细制成的具有一定抗硫酸侵蚀性能的水硬性胶凝材料称为抗硫酸盐硅酸盐水泥（简称抗硫酸盐水泥）。（六）中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥（大坝水泥）以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料称为中热硅酸盐水泥（简称中热水泥）。第三节稳定土材料一、概述　１、概念：在粉碎的或原来松散的土中（包括各种粗、中、细粒土）掺入足量的石灰、水泥、工业废渣、沥青及其它材料后，经拌和、压实及养生后，得到的具有较高后期强度，整体性和水稳性均较好的一种材料。　２、特点：水稳性较差，不宜作路面面层，常用作路面的基层和底基层稳定土材料具有较大的抗变形能力，称为半刚性基层。　３、稳定土材料包括：石灰稳定土、水泥稳定土、沥青稳定土、石灰稳定工业废渣和综合稳定土。二、稳定土材料的组成　（一）稳定土的基本材料——土　 土的矿物成分对稳定土性质具有重要影响，各类砂土、砂砾土、粉土和粘土均可用无机结合料稳定。一般规定土的液限不大于40％，塑性指数不大于20％。　　１、级配良好的土用无机结合料稳定时，可节约无机结合料用量，可取得满意效果；　　２、重粘土中粘土颗粒含量多，不易粉碎和拌和；　　３、粉质粘土的稳定效果最佳；　　４、级配良好的砂、砾石、粘土稳定效果最佳。（二）稳定土的外掺材料　　１、石灰　　　作用：石灰可使土粒胶结成为整体，密实性提高，水稳性提高。　　各种化学组成石灰均可用于稳定土，在剂量不大的情况下，钙质石灰比镁质石灰稳定土的初期强度大。用量为最佳剂量，粘土、粉土6-8%，砂土10-18%。　　２、水泥　　各种类型的水泥都可以用于稳定土，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥稳定效果好。在保证土的性质能根本变化，且能保证稳定土达到所规定的强度和稳定性的前提下，取尽可能低的水泥用量。用量为经济剂量3-6%　　３、粉煤灰　　本身不具有或有很小的粘结性，但它以细分散状态与水和消石灰或水泥混合，可以发生反应形成具有粘结性的化合物。　　 作用：加入土中起填充作用，与石灰反应的产物也起胶结作用。由此改善稳定土的水稳定性，提高强度与密实度。４、沥青　　由与集料或土表面距离远近分为：结构沥青与自由沥青。　　结构沥青——有利于提高沥青稳定土的水稳性和强度。　　自由沥青——在压实时起润滑和填充作用。三、稳定土的性质　（一）强度　　１、强度形成原理　　　１）离子交换作用　　离子交换作用指稳定剂中高价阳离子在一定条件下替换土中某些低价金属离子的作用（通过离子交换作用使土粒凝聚而增强粘聚力，并使水稳性提高）。　　　２）碳酸化作用　　碳酸化作用指消解石灰或水泥水化产物氢氧化钙吸附空气中的　　气体，生成碳酸钙的过程。３）结晶作用　　土中氢氧化钙浓度达到一定时，氢氧化钙即会由饱和溶液转变成为过饱和溶液，形成晶体。（由此土的密实度得以改善，强度提高，水稳性也因晶体氢氧化钙溶解质比氢氧化钙小而改善）。　　４）火山灰作用 　　　　由　　和　　　在氢氧化钙激发下产生的化学反应，生成类似水泥的水化产物——水化硅酸钙和水化铝酸钙。火山灰作用的水化产物和结晶氢氧化钙在团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很强的粘结力。同时保护膜的隔离作用阻止水分进入，使水的稳定性提高。５）硬凝反应　　　硬凝反应使水泥水化反应生成胶结性很强的各种物质。　　６）吸附作用　　某些稳定剂加入土中后能吸附于土颗粒表面，使土颗粒表面具有憎水性。２、影响土强度的因素　１）土质２）稳定剂品种及其用量　　①用石灰作稳定剂时，须测定石灰中有效　　和　　的含量。　　②用水泥作稳定剂时，硅酸盐水泥比铝酸盐水泥效果好且不宜采用快硬和早强水泥。　　③水泥稳定土的强度随水泥剂量增加而增加（石灰稳定土的强度一般存在最佳剂量，超过或低于此值石灰稳定土强度降低）。３）含水量　一般在最佳含水量下压实的干密度较大的试件强度也提高。４）密实度　密实度越大，材料有效受荷面积越大，强度越高。　　５）施工时间长短　　施工时间长短的影响主要针对水泥稳定土而言，水泥稳定土开始加水拌和到完全压实的时间要尽可能短，一般不超过６小时。若碾压时间或湿拌时间过长，水泥会部分结硬，影响水泥稳定土的压实度。 ６）养生条件　　稳定土强度发展需适当的温度湿度。（二）稳定土材料的变形性能　　１、缩裂特性　　１）干缩；随着无机结合料稳定土强度的不断形成，水分逐渐消耗以及蒸发，体积发生收缩，收缩变形受到约束时，逐渐产生裂缝，称为干缩裂缝。干缩系数的大小排序则为：石灰土＞石灰砂砾＞二灰土＞二灰砂砾＞水泥砂砾。　　２）温缩具有热胀冷缩性质。随着气温的降低，稳定土会产生冷却收缩变形，收缩变形时，逐渐形成裂缝，称为干缩裂缝。温缩系数的大小排序则为：石灰土＞石灰砂砾＞二灰土＞水泥砂砾＞二灰砂砾。2、裂缝防治措施（1）改善土质。稳定土用土愈粘，则缩裂愈严重。（2）控制含水量及压实度。（3）掺加粗粒度。掺入一定数量（掺入量60%～70%）的粗粒料，如砂、碎石、砾石等。（三）稳定土材料的疲劳特性在重复荷载作用下材料的强度与其静力极限强度相比则有所下降。（四）稳定土材料水稳定性和冰冻稳定性（1）土类细土含量多，塑性指数大的土，水稳定性、抗冰冻能力差。（2）稳定剂种类及剂量石灰粉煤灰粒料和水泥粒料的水稳性最好，由液体沥青稳定的土（包括砂土）水稳性较差。（3）密实度密实度大时，透水能力降低，水稳定性增强。（4）龄期 由于某些稳定剂如水泥、石灰或二灰的强度形成需要一定的时间，因此这类稳定土其水稳定性随龄期的增长而增大。四、稳定材料组成设计稳定材料组成设计，也称配合比设计，即根据规范要求，选择合适的原材料。设计具以下步骤：图解法进行矿质混合料组成设计用料（矿质混合料掺配）；确定结合料（水泥）用量；确定混合料的最佳含水量。（一）设计标准稳定土混合料组成设计目前依据的标准有强度和耐久性。（二）材料组成设计步骤1、原材料试验主要包括基础材料（各种土）和稳定剂性质试验。2、确定矿质混合料标准级配范围，用图解法进行矿质混合料组成设计。3、拟定混合料配合比（确定结合料（水泥）用量和混合料的最佳含水量）：拟订混合料配合比，按以下步骤要求进行：（1）选定不同的石灰（或水泥）剂量，制备同一种土样的混合料试件若干个。石灰（或水泥）剂量按P59表2-27及P59表2-28选用。（2）通过击实试验确定混合料的最佳含水量和最大干密度。>3组（3）按最佳含水量和计算得的干密度试件（试件数量P58表2-25）（4）试件的强度试试件在规定温度下保温养生6d,浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验，计算试验结果的平均值和偏差系数。（5）选定石灰或水泥剂量此剂量试件的的室内试验结果的平均抗压强度应符合下式的要求：:平均抗压强度；Rd-设计抗压强度；Za-保证率系数，保证率95%，Za=1.645,保证率90%,Za=1.282；Cv-试验结果的偏差系数；σ0-标准差。 (6)稳定材料组成设计结果满足以上条件时的最佳用水量和水泥剂量为设计合格的配合比。工地实际采用的石灰（或水泥）剂量应比室内确定的剂量多0.5%-1.0%，二灰土多2%-3%1、水泥混凝土定义：P63是由水泥、水和粗、细集料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。2.组成材料:粗粒式水泥混凝土：水泥+粗+细+水+外加剂细粒式水泥混凝土：水泥+细粒骨料+水+外加剂砂浆：水泥+砂子+水（粗、中、细）3.优缺点：抗压强度高、耐用久性好、可塑性，就地取材，等造价低、水硬性。抗拉强度低、温度湿度变化易引起变形，易开裂、自重大、拆除困难。一般占水泥质量的1%～2%第三章水泥混凝土和砂浆4、水泥混凝土可按如下分类：1）按照表观密度可分为：（1）普通混凝土（干表观密度为2400立方米）（2）轻混凝土（干表观密度1900千克立方米）（3）重混凝土（干表观密度可达3200千克立方米）2）按强度可分为：（1）低强度混凝土（抗压强度小于20MPa）、（2）中强度混凝土（抗压强度20~50MPa）、（3）高强度混凝土（抗压强度大于50MPa）。 3）按混凝土流动性可分为：塑性混凝土、低流动混凝土、干硬性混凝土；4）按用途可分为：道路混凝土、高聚物改性混凝土、纤维增强混凝土、补偿收缩混凝土、防水混凝土、水下混凝土、防辐射混凝土、耐高温混凝土等。一、普通水泥混凝土的组成材料组成材料的作用：组成材料主要为四种：水泥10-15%、水15-20%、水泥集料35-48%、细集料20-33%。水泥浆（22-35%）：凝结前——润滑、硬化后——胶结和填充；粗粗细骨料（66-78%）：骨架作用（级配）及填充；外加剂（用量水泥质量1-2%）：外加剂改变混凝土性能，外加剂不是必加材料，据具体情况选用。减水、起泡、早强、缓凝等。第一节普通水泥混凝土（一）水泥1、水泥品种选用：依据——工程性质、特点、气候、环境、施工条件选用水泥品种。例：路面抢修工程——硅酸盐水泥，路面不用不耐磨的矿渣水泥、火山灰水泥等高温车间路面和抗硫酸盐——矿渣水泥水库大坝——火山灰水泥、粉煤灰水泥2、水泥强度等级选用：（应与要配制水泥砼等级相适应）1）普通（一般）混凝土：水泥强度为混凝土强度1.5-2.0倍。2）高强度混凝土：水泥强度为混凝土强度0.9—1.5倍。当水泥强度等级过高：水泥用量过低，和易性和耐久性差；当水泥强度等级过低——水泥用量太多，降低水泥混 凝土品质，收缩率加大。（二）细集料(<4.75mm)1.有害杂质（1）、含泥量和泥块含量：泥0.075mm、泥块1.18mm，捏碎可至0.6mm。（2）、云母含量：小于1~2%。（3）、轻物质含量：相对密度小于2.0，小于1%，1.95~2.0重液。（4）、有机质含量：（5）、硫化物和硫酸盐含量：SO3小于0.5%。P64表3-22.压碎值和坚固性(P64)表3-2采用机制砂或山砂时，或所采用河砂或海砂的软弱颗粒较多时，应进行压碎指标实验。C30以上和抗冻、抗渗混凝土压碎值<35%、C30以下<50%。3.砂的粗细程度和颗粒级配：细度模数为1.6-3.7砂，按0.6mm累积筛余将砂划分为三个级配区，P65表3-3、P66图3-2，Ι区粗砂，ΙΙ区中砂，Ш区细砂。应用：采用Ⅰ区采用较大的砂率。Ш区采用较小的砂率。采用粗砂和中砂较好。（三）粗集料(>4.75mm)1.强度和坚固性——P66表3-41）强度和压碎值（1）强度：①强度比=岩石标准试件抗压极限强度/混凝土设计强度②强度比要求：混凝土设计强度≥C30，强度比>2；混凝土设计强度<C30，强度比>1.5。 ③各岩类抗压极限强度要求：岩浆岩>80MPa、变质岩>60MPa、沉积岩>30MPa。（2）压碎值：压碎值要求与混凝土强度等级有关（表3-4）。2）坚固性：P66表3-42.有害杂质含量：P66表3-43.最大粒径及颗粒级配1）最大粒径:公称粒径的上限。规范规定：①粗集料的最大粒径不得超过结构物最小断面尺寸的1/4和钢筋最小净距的3/4,但最大粒径不得超过40mm。②允许采用最大粒径为1/2板厚的颗粒级配，但最大粒径不得超过50mm。2）颗粒级配P68表3-5减少空隙率，增强密实性，节约水泥。粗集料级配分类：连续——各尺寸上均有筛余量。单粒级——不连续有空档。4.颗粒形状及表面特征碎石较卵石好，接近立方体，表面粗糙。针状——长>2.4片状——厚<0.4影响强度,限制含量。5.碱活性检验(膨胀)(四)混凝土拌种用水P689表3-6可用:饮用水，井水。不能用:海水只能拌素砼。硬化前——新拌砼满足和易性（工作性） 硬化后——力学性质、变形和耐久性(一)新拌水泥混凝土的工作性（和易性）1.新拌混凝土工作性的概念：是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑、振捣）且成型后质量均匀、密实的性能。是一个综合指标，其中包括：流动性、粘聚性、保水性等三方面含义。和易性施工难易程度，砼质量优劣，经济性好坏三方面性能二、普通水泥砼的技术性质2.新拌混凝土工作性的测定方法（1）坍落度试验：适用于塑性混凝土（坍落度大于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时分三层装样，每层插捣25次。试验时直接测混凝土下沉量（mm）得坍落度—流动性，然后间接观察粘聚性、保水性。（2）维勃稠度(工作度）试验：适用于干硬性混凝土（坍落度小于10mm）、最大粒径小于31.5mm。试验时测混凝土开始震动到水泥浆布满的时间（s)为维勃稠度。3.新拌混凝土工作性的选择1）、公路桥涵用混凝土拌和物工作性的选择选择新拌混凝土的坍落度，应根据结构物构件断面尺寸、钢筋疏密、气候、工程性质和振捣方式来确定。2）、道路混凝土拌和物的工作性选择坍落度10-25mm；维勃稠度10-30s（坍落度小于10mm）。坍落度试验 单位：mm单位：S（秒）4.影响新拌砼的工作性的因素（1）水泥浆的数量及和集浆比（2）水灰比的影响（3）单位用水量（4）砂率：砂率是指混凝土中砂（或细集料）用量占砂石（或粗细集料）总用量的百分率。（5）水泥的品种和集料的性质（6）外加剂（7）温度与搅拌时间：温度上升10度，坍落度减小20-40mm；搅拌时间1-3min。（8）集料级配、表面特征、针片状颗粒含量。（9）水泥品种。5.改善新拌混凝土工作性的主要措施（1）设计优秀混凝土配合比。（2）根据施工情况调节混凝土的材料组成：水灰比、集浆比、砂率。（3）保证集料级配，减少粗集料针片状颗粒含量。（4）根据施工环境、气候特点、施工条件选择水泥的品种（5）根据施工要求选用外加剂。（6）按要求进行混凝土施工：搅拌时间1-3min、运输时间小于30min，浇灌高度小于1.2m，振捣时不欠振更要避免超振。（7）保证施工质量。（二）硬化后砼的力学性质 1.强度：1）抗压强度（1）立方体抗压强度（fcu）P72表3-7试件要求150mm（100=0.95、200=1.05）、20?C±2?C、90%、28d、3试件/组。（3-1）（2）、立方体抗压强度标准值（fcu,k）：150mm、28d、保证率95%。（3）、强度等级普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等12个强度等级。2）抗弯拉强度（抗折强度）（ff）试件尺寸：150mm×150mm×550mm养护28测强度。方法：三分加荷方式F-荷载（Ｎ）L-支座间距（mm）B-试件宽度（mm）H-试件高度（mm）ff-抗弯拉强度（MPa）2．影响砼强度的影响因素 1）材料组成对水泥混凝土强度的影响(1)水泥强度等级和水灰比水泥实际强度：水泥强度富余系数：经验公式：和骨料有关的系数（查表）混凝土强度与水灰比、水泥实际强度三者之间的关系，可以用下式表示：aa、ab:回归系数，值按P74表3-8选用。（2）集料特征（3）浆集比2）养护温度和湿度:混凝土拌和物浇捣完毕后，必须保持适当的温度和湿度，使水泥充分水化，以保证混凝土强度不断提高。3）龄期:混凝土在正常养护条件下（保证一定温度和湿度），强度随龄期的增长而提高，初期增长较快，后期增长较缓慢，但是在空气中养护时，其强度后期有所下降。在标准养护条件下，混凝土强度及龄期的对数大致成正比。工程中经常利用混凝土早期强度，估算后期强度，用下式表示:砼强度和龄期关系（用a天推28天抗压强度）：标准养护条件下（3天），砼的强度和龄期关系成正比。3≤a≤28n=28天a≥3天fcu,a为3天的抗压强度（MPa）。fcu,n为天的抗压强度（MPa）例:试验室进行水泥砼强度试验，某C55砼，测得3 天的抗压强度分别为16MPa，18MPa，20MPa，试初估该批砼28天的强度是否达到要求的强度等级。解:3天的抗压强度。结论:初估该批砼28天的强度等级为:C55。4）试验条件对混凝土强度的影响:3.提高砼强度的措施1）选用高强度等级水泥和早强型水泥2）采用低水灰比和集浆比3）掺加砼外加剂和掺合料4）采用湿热处理——蒸汽和蒸压养护5）增加混凝土的密实度6）按要求搅拌、振捣、浇灌7）保证集料质量8）保证施工质量。4.变形：1）非荷载作用变形（1）化学变形：（-0.05—+0.05mm/m）混凝土拌和物由于水泥水化产物的体积比反应前的物质的总体积要小，因而产生收缩，称为化学收缩。这种收缩随着龄期增长而增加，40d以后渐趋稳定，化学收缩不能恢复，一般对结构没有影响。（2）干湿变形：（0.15--0.20mm/m）这种变形主要表现为湿胀、干缩（表面大，微裂隙缝）（3）温度变形：（升降1?C±0.01mm/m）内胀外缩将产生微裂缝，混凝土具有热胀冷缩的性质。 2）荷载作用变形（1）弹—塑性变形与弹性模量（P76图3-8）①弹—塑性变形：荷载作用下产生可恢复的弹性变形和不可恢复永久变形②弹性模量（Ec）：砼的抗压强度的40%的割线模量作为砼的弹性模量。fcu,k-混凝土28天立方体抗压强度标准值。（2）、徐变(0.3-1.5mm/m）混凝土在持续荷载作用下，随时间增加的变形称为徐变，也称蠕变。混凝土无论是受压、受拉或受弯时，均有徐变现象。（三）砼的耐久性(P77)1.抗渗性：抗渗标号S2、S4、S6、S8、S10、S122.抗冻性：混凝土抗冻性是指混凝土在饱水作用状态下，能经受多次融冻循环作用而不破坏的性能，一般以抗冻标号表示。D25~D3003.耐磨性：150mm、27d、60度烘干、200N负荷50转，计算单位面积磨损量。4.碱—集料反应：水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性集料发生化学反应。—集料反应有三种类型：（1）碱—硅反应；（2）碱—碳酸盐反应；（3）碱—硅酸盐反应。 碱—集料反应必须具备三个条件；（1）混凝土中的集料具有活性；（2）混凝土中含有一定量的可溶性碱；（3）有一定湿度。5.抗腐蚀性：类型有淡水、盐、酸类腐蚀。6.抗机械破坏性：三、普通水泥砼的组成设计（一）概述1.混凝土配合比定义：混凝土中各组成材料用量之比。2.混凝土配合比设计定义：正确、合理地选择混凝土配合比。3.砼配合比的表示方法：1）单位用量表示方法：（1m3砼）水泥：水：砂子：石子=mco：mwo：mso：mGo=330：150：706：12642）相对用量表示方法：水泥质量为1：mco：mso：mGo=330/330：706/330：1264/330=1：2.14：3.82W/C=0.54.基本要求1）满足结构物设计强度的要求（配制强度）2）满足施工和易性的要求（工作度试验）3）满足环境耐久性的要求检验复核（1）最大水灰比W/C；（2）最小水泥用量。 4）满足经济性要求满足强度情况下水泥用量少，施工耗能情况。比设计强度提高10%～15%。5.水泥砼设计步骤1）计算“初步配合比”——原始资料，现行的方法水泥：细集料：粗集料：水=mco:mso:mgo:mwo2）提出“基准配合比”——满足和易性（坍落度）水泥：细集料：粗集料：水=mca:msa:mga:mwa3）确定“试验配合比”——调整W/C且适合工作性，制备试件，强度，即符合强度、又符合工作性。水泥：细集料：粗集料：水=mcb:msb:mgb:mwb4）换算“施工配合比”——工地实际含水率进行修正。水泥：细集料：粗集料：水=mc:ms:mg:mw=1:ms/mC:mg/mC:mw/mC6.砼配合比的设计方法体积法——质量法——查表法假设——找方程（二）普通砼配合比的设计方法（以抗压强度为指标的计算方法）1.初步配合比的计算1）确定混凝土的配制强度P=50%,t=0;P=70%,t=-0.524;P=84.1%,t=-1;P=85%,t=-1.04;P=90%,t=-1.282;P=95%,t=-1.645P=99.9%,t=-3 （1）计算混凝土标准差（σ）值：（2）直接取值：按P79表3-9规定取用2）计算水灰比（W/C）(1)按经验公式计算水灰比（W/C）：根据：得：式中:、查P74表3-8取用,碎石：=0.46,=0.07;卵石=0.48,=0.33;-水泥实际强度,无法取得时用计算-水泥强度等级标准值；-混凝土试配强度； -水泥富余系数1.00-1.13（2）.按耐久性校核水灰比：P80表3-103）、选定单位用水量（mwo）（1）水灰比为0.40-0.80时，按P81表3-11P81表3-12选用mwo。（2）水灰比小于0.40及特殊成型工艺试验确定。（3）流动性、大流动性按表3-12中90mm用水量为基础，坍落度每增大20mm用水量增加5kg。掺外加剂按P81公式3--13计算用水量.mwad-掺外加剂混凝土单位用水量；mwo-未掺外加剂混凝土单位用水量；βad-外加剂减水率（%）4）、计算单位水泥用量（mco）（1）按强度要求计算单位水泥用量mco=mwo/(W/C)(3-14)（2）.按耐久性要求校核单位用水量：P80表3-105）、选定砂率（βs）（1）坍落度为10mm-60mm按P82表3-13选用（2）坍落度大于60mm，可按经验确定；也可在 P82表3-13的基础上坍落度每增大20mm砂率增加1%（3）坍落度小于10mm，试验确定。（4）计算砂率。ρsρg砂、碎石松散堆积密度(kg/L);ng-碎石空隙率；a-砂富余系数取1.1-1.46)、计算粗、细集料单位用量（mgo,mso）粗、细集料的单位用量，可用质量法或体积法求得。（1）体积法（绝对体积法）该法是假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气体积之总和。mso/(mso+mgo)??100=βsρc-水泥密度2.9-3.1g/cm?，一般用3.1g/cm?；ρs、ρg-细、粗表观密度，g/cm?；ρw-水的密度为1g/cm?；a含气量=1000×a%=10a，取1。若ρc、ρs、ρg、ρw单位为kg/m?时mco/ρc+mwo/ρw+mso/ρs+mgo/ρg+0.1a=1mso/(mso+mgo)??100=βs（1）质量法（表观密度法）该法是假定混凝土拌和物的表观密度为一固定值，混凝土拌和物各组成材料的单位用量之和即为其表观密度。mco+mso+mgo+mwo=mcpmso/(mso+mgo)??100=βs mco、mso、mgo、mwo每立方米各材料用量（kg/m?）。mcp混凝土假定表观密度（kg/m?），按P82表3-14选用。得混凝土初步配合比水泥：细集料：粗集料：水=mco:mso:mgo:mwo2.试配、调整提出基准配合比1）试配:（1）试配材料要求:按初步配合比称样，要与实际工程使用的材料相同，粗、细集料的称量均以干燥状态为基准。（2）搅拌方法和拌和物数量混凝土搅拌方法，应尽量与生产时方法相同。拌和物数量按P83表3-15选用。2）校核工作性，确定基准配合比在水灰比不变的情况下，调整用水泥浆用量或砂率，直到达要求的坍落度，确定出基准配合比：水泥：细集料：粗集料：水=mca:msa:mga:mwa3.检验强度、确定试验室配合比1)制作试件、检验强度（拟定三个配合比)：测强度、密度符合要求。制作试件方法有：（1）以基准配合比配一组，W/C在此基础上增加或减少0.05（或0.10）。例：如基准配合比W/C为0.45，在此基础上增加或减少0.05则为：0.400.450.50（2）在用水量不变（W/C）的情况下调整砂率（1%）例基准配合砂率为0.34则：0.330.340.45测定：坍落度、表观密度、28天的强度是否合格2）确定试验室配合比（1）按强度检验结果修正配合比① 确定用水量（mwb）：取基准配合比中用水量（mwa）并根据强度制样测坍落度值调整。②确定水泥用量（mcb）：取用水量乘以由“强度-灰水比”关系的为达到的配制强度（fcu,o）所必须的灰水比。③确定粗、细集料用量　（msb和mgb）：取基准配合比中粗、细集料用量，并按定的出水灰比调整（2）按实测拌和物湿表观密度值修正配合比①根据强度检验结果校正后定出的混凝土配合比，计算出混凝土的“计算湿表观密度”（ρc,c）,即ρc,c=mcb+mwb+msb+mgb②将混凝土的实测表观密度值（ρc,t）除以计算湿表观密度值（ρc,c）得出“校正系数”δ，即当二者之差超过2%时或用质量法设计时，应将配合比（基准配合比）各材料乘以校正系数δ，则得试验室配合比设计值。应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数δ，即得最终确定的实验室配合比设计值m'cb=mcbδm'sb=msbδm'gb=mgbδm'wb=mwbδ即m'cb:m'sb:m'gb:m'wb=1:(m'sb/m'cb):(m'gb/m'cb):(m'wb/ m'cb)为最终实验室配合比。混凝土实验室配合比计算用料是以饱和面干骨料为基准的，但实际工地使用的骨料常含有一定的水分，因此必须将实验室配合比进行换算，换算成扣除骨料中水分后、工地实际施工用的配合比。设施工现场实测砂、石含水率分别为a%、b%。则施工配合比的各种材料单位用量：mc=m'cbms=m'sb（1+a%）mg=m'gb（1+b%）mw=m'wb-（m'sb??a%+m'sb??b%）施工配合比为：mc:ms:mg:mw=1:X:Y=1:（ms/mc）:（mg/mc）：（mw/mc）W/C4.混凝土施工配合比换算5.施工现场拌和料计算（按拌和机容量大小拌混凝土各材料用量）1）按制成系数拌混凝土（1）制成系数（Ｃｋ）计算：式中:Ｃｋ-制成系数（0.55-0.75）:mＣ、mS、mg-施工中每立方米水泥、砂、碎石用量；ρc、ρs、ρg-水泥、砂、碎石松散堆积密度。ρc=1300ｋg/m3。（2）每次拌合混凝土体积（V）：V=拌合机容量??制成系数（Ｃｋ）拌合机容量:可在要用拌合机上查得。 （3）施工拌合每盘各材料称量：①水泥用量=mＣ??V②砂用量=mS??V③碎石用量=mg??V④水用量=mw??VmＣ、mS、mg、mw-施工中每立方米水泥、砂、碎石、水用量。2）按水泥包数为基数拌混凝土（1）水泥用量=水泥包数??50kg（2）砂用量=水泥用量??砂比例数（3）碎石用量=水泥用量??碎石比例数（4）水用量=水泥用量??水灰比四、普通水泥混凝土的质量控（一）混凝土质量的波动混凝土是由水泥、水、细集料和粗集料组成的一种非匀质材料，其质量受到下列因素的影响而发生波动。1.原材料的质量和配合比2.施工工艺3.养护方法4.试验条件（三）混凝土生产质量水平1.统计方法（已知标准差方法）当混凝土生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试件代表一个验收批。其强度应同时符合式（3-21）（3-22）（3-23）（3-24）的要求。适用条件：m＞15批，3组/批，3块/组mfcu≥fcu,k+0.7σ0（3-21）fcu,min≥fcu,k-0.7σ0（3-22） 1）当混凝土强度等级不高于C20时，其强度最小值尚应满足（3-23）要求：fcu,min≥0.85fcu,k（3-23）2）当混凝土强度等级高于C20时，其强度最小值尚应满足（3-24）的要求：fcu,min≥0.90fcu,k（3-24）式中：mfcu—同一验收批混凝土强度的平均值（MPa）；fcu,k—设计的混凝土强度标准值（MPa）fcu,min—同一验收批混凝土强度的最小值（MPa）。σ0—验收批混凝土强度的标准差（MPa）验收批混凝土强度标准差σ0，应根据前一个检验期（不超过三月）内同一品种混凝土试件强度的数据，按（3-25）确定：(3-25)式中：△fcu,i—前一批验期第i验收批混凝土试件中强度最大值与最小值之差（MPa）；m—前一检验起期内验收的总批数（m不小于15）2.统计方法（未知标准差方法）当混凝土生产条件不满足前述规定，或在前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据用以确定验收批混凝土确定的标准差时，应由不少于10组的试件代表一个验收批，其强度应同时符合（3-26）（3-27）的要求：mfcu-λ1Sfcu≥0.9fcu,k(3-26)fcu,min≥λ2fcu,k(3-27)当Sfcu<小于0.06fcu,k时取Sfcu=0.06fcu,k 验收批混凝土强度的标准差Sfcu可按式（3-28）计算：3.非统计方法对零星生产的预制构件的混凝土或现均搅拌批量不大的混凝土，按非统计方法评定混凝土强度时，其所保留强度应同时满足式（3-29）和（3-30）的要求：mfcu≥1.15fcu,k（3-29）fcu,min≥0.95fcu,k（3-30）式中符号含义同前。（三）混凝土生产质量水平混凝土强度按规定进行合格评定外，还应对一个统计周期内的相同等级和龄期的混凝土进行统计分析，统计计算强度均值(mfcu)标准差（σ）和强度不低于要求强度等级的百分率（P），以确定企业的生产管理水平。混凝土强度标准差按下式计算：式中:fcu,i—统计周期内第i组混凝土试件的立方体抗压强度值（MPa）;N—统计周期内相同等级的混凝土试件组数，不得少于25组;μfcu—统计周期内N组混凝土试件立方体抗压强度平均值（MPa）；N0—统计周期内试件强度不低于要求强度等级值的组数。强度等级百分率按下式计算： 五、混凝土外加剂混凝土外加剂分类及使用效果减少干缩膨胀剂提高混凝土抗渗性、防潮气渗透防水剂使混凝土在负温下水化，达预期强度防冻剂速凝、提高混凝土早期强度速凝剂提高混凝土早期强度早强剂（促凝剂）延缓凝结时间，降低水化热缓凝剂调凝剂增加含气量，改善和易性，提高抗冻性引气剂配制流动混凝土或早强高强混凝土高效碱水剂（流动剂或超塑剂）碱水、提高强度或改善和易性普通碱水剂碱 水剂使用效果类别六、路面水泥混凝土（一）路面水泥混凝土的组成材料1.水泥：P94表3-23（1）高等级道路混凝土常用水泥为道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通水泥；（2）水泥抗弯拉强度、抗压强度高，弹性模量低，强度等级42.5级以上；（3）耐磨耗和耐久性好；（4）温度、湿度变化混凝土体积变化小；（5）早期干缩、收缩小；（6）水泥初凝时间长、一般初凝大于1.5小时；（7）化学收缩小。2.粉煤灰：P95表3-243.粗集料：为获得密实、高强、耐久性好、耐磨耗的混凝土，粗集料必须具耐磨耗能力高，强度高，抗压碎性能好，有足够的坚固性、表面特征好、针片状颗粒少和良好的级配。1）.质量要求粗集料的强度应不低于3级，或者不低于混凝土的设计抗压强度等级的2倍。2）最大公称粒径及级配 A、需2-4个粒级集料掺配，B、最大公称粒径P95,C、级配：P95表3-25。4.细集料：1）.质量要求，2）级配和细度5.水：拌合水和养护水P96表3-266.外加剂（二）道路混凝土的技术性质路面水泥混凝土既要受车辆荷载的反复作用，又要受到大自然、气候的直接影响，因而需要具备优良的技术性质，主要包括：1.抗折强度（P96表3-27）道路混凝土主要是以混凝土的抗折强度（抗弯拉强度）为设计标准。2.工作性（和易性）（P97表3-28、P97表3-29）3.耐久性（P97表3-30）(三)、路面水泥混凝土配合比设计方法（以抗弯拉强度为指标的设计）路面水泥混凝土配合比设计，应满足施工工作性、抗弯拉强度、耐久性（包括耐磨性）和经济合理的要求。1、配制抗弯拉强度fcK=1.13（1.10-1.15）fc-配制抗弯拉强度；fcm-设计抗弯拉强度；s-标准差；t-保证率（P98表3-31）；CV-变异系数（P98表3-32）2、水灰比（W/C）计算、校核及确定1）按混凝土弯拉强度计算水灰比（W/C）（1）碎石混凝土 (3-34）（2）砾（卵）石混凝土（3-35）路面混凝土水灰比一般不小于0.40，不大于0.50。式中：fS水泥实际抗弯拉强度（28天抗折强度）；fc混凝土配制抗弯拉强度2）水胶比W/C+F计算（采用超量取代法计算）3）耐久性校核确定水灰比（W/C）（P97表3-30）3、选取砂率βs（P99表3-33）4、计算单位用水量（mwo）混凝土拌和物每1立方米的用水量按照下式计算：1）不掺外加剂和掺合料（1）碎石混凝土：mwo=104.97+0.309SL+11.27（）+0.61βs（2）卵石混凝土：mwo=96.89+0.370SL+11.24（）+1.00βs按照上式计算得的用水量是按集料为饱和面干含水量计算的用水量。砂为粗砂或细砂时，用水量应该酌情减少或增加5Kg。2）掺外加剂和掺合料：mw.ad=mwo（1-βad）5、计算单位水泥用量（mco）混凝土拌和物每1立方米水泥用量（Kg）按下式计算：mco=mwo×(C/W) 路面混凝土单位水泥用量一般不小于300Kg每立方米，不大于360Kg每立方米。6、单位粉煤灰用量P997、计算砂石材料单位用量（mso,mgo）砂石材料单位用量可按前述绝对体积法按下式确定。mco/ρc+mwo/ρw+mso/ρ's+mgo/ρ'g+10α=1000mso/(mso+mgo)*100=βs（四）试拌调整、提出基准配合比1.试拌2.测定工作性3.调整配合比4.提出基准配合比5.强度测定，确定实验室配合比6.制备抗弯拉强度试件7.抗弯拉强度测定8.确定实验室配合比9.换算工地配合比根据施工现场材料性质、砂石材料颗粒表面含水率，对理论配比进行换算，最后得出施工配合比。第三节建筑砂浆1、建筑砂浆定义：胶凝材料、细集料、掺合料和水按适当比例拌和而成的材料。2、分类：（1）按胶凝材料分①水泥砂浆②石灰砂浆③混合砂浆；（2）按用途分①砌筑砂浆②抹面砂浆一、砌筑砂浆 （一）组成材料1.水泥：强度等级低一些，32.5级,水泥强度等级为砂浆强度等级4-5倍。水泥砂浆采用水泥，其强度等级不宜大于32.5级，水泥混合砂浆采用水泥，其强度等级不宜大于42.5级。水泥用量不应小于200Kg/m3，总掺加料用量宜为300～350Kg/m3。2.掺合料：石灰、粘土、粉煤灰（和易性）掺合料：石灰膏沉入度12cm；粘土膏沉入度14-15cm3.砂：中、粗砂，砂含泥量和有机质应符合要求，泥量小于5%，M2.5砂含泥量小于10%；对于毛石砌体：砂的最大粒径不得大于砂浆厚度的1/4～1/5；砖石砌体：----2.5㎜4.水：清洁水。5、外加剂：塑化剂——良好的效果。（二）技术性质新拌砂浆应保证有较好的和易性，硬化后有足够的强度。1.新拌砂浆的和易性砂浆的组成中没有粗集料，因此和易性包括流动性及保水性两方面要求。1）流动性：是指新拌砂浆在自重或外力作用下，易于产生流动的性质。砂浆的流动性用沉入度表示（4-7cm）。P109表3-352）保水性：是指新拌砂浆在运输和施工过程中保持水分不流失和各组分不分离的能力，用分层度表示（小于3cm）。2.硬化后砂浆的强度（1）试验方法：砂浆硬化后应具有足够的强度。试样尺寸：棱长7.07cm立方体；养护条件:20?C±2?C，相对湿度;混合砂浆60-80%，水泥砂浆90%,测28d抗压强度为砂浆强度等级。 （2）强度等级：旧：M15、M10、M7..5、M5、M2.5、M1、M0.4。新：M20、M15、M10、M7.5、M5.0、M2.5。（6个）3.粘结力砂浆应具有较强的粘结力，以便将砌体材料牢固粘结成为一个整体。4.耐久性提高砂浆的耐久性，主要是提高其密实度。（三）砌筑砂浆的配合比计算1.水泥混合沙浆配合比计算1）计算砂浆试配强度fm,o（MPa）fm,o=f2+0.645σ=f2??1.15f2-砂浆抗压强度平均值；求标准差（σ）方法：（1）有统计资料时：fi第ｉ组试件强度；-ｎ组强度平均值；ｎ：总组数：ｎ≥25。（2）无统计资料时：按P111表3-36选用。2）水泥用量的计算（1）每立方米砂浆中的水泥用量（Qc）按下式计算：fm,o试配强度；fce水泥实际强度；α、β砂浆特征系数，其中α=3.03,β=-15.09。砂浆现场强度标准差σ取值参考表3-366.004.50 3.002.251.500.75较差5.003.752.501.881.250.62一般4.003.002.001.501.000.50 优良M20M15M10M7.5M5M2.5砂浆强度等级施工水平(2)在无法取得水泥的实测强度值时，按下式计算：fce=γcfce，3）水泥混合砂浆的掺合料用量：应按下式计算：QD=QA-QC（QA水泥和掺合料总用量）4）每立方米砂浆中的砂子用量：应按干燥状态（含水率小于0.5%）堆积密度值作为计算值（kg）。1立方米砂浆=1立方米中、粗砂5）每立方米砂浆中的用水量：根据砂浆稠度要求，可为240-310kg。6）砂浆配合比(体积比）：水泥:掺合料:砂=C:QD:S=Vc:QD/ρD.V:1=1:QD/ρD.Vc:1/Vc Vc-水泥体积=水泥质量/水泥毛体积密度=（C/1300kg/M3）;ρD-掺合料密度（1300kg/M3）2.配合比试配、调整与确定（1）得基准配合比：试验调整；（2）制样；（3）测强度得配合比。3.水泥砂浆配合比选用：按P112表3-37选用。4.试验方法确定砂浆配合比二、抹面砂浆涂抹于建筑物或建筑构件表面的砂浆称为抹面砂浆。按使用要求的不同抹面砂浆又分为普通抹面砂浆和防水抹面砂浆。第四章沥青材料沥青：是一种有机胶凝材料，其内部组成是一些十分复杂的碳化物及非金属（氧、硫等）和金属（钠、钾等）的衍生物的混合物。常温下一般呈固体或半固体，也有少数品种的沥青呈粘性液体状态，可溶于二氧化碳、四氯化碳、三氯甲烷和等有机溶剂，颜色为黑褐色或褐色。沥青可分为地沥青和焦油沥青两大类。沥青焦油沥青地沥青石油沥青天然沥青煤沥青等粘稠石油沥青 液体石油沥青第一节石油沥青Petroleumasphalt油库（沥青罐）一、石油沥青的生产和分类溶剂膜溶剂沥青原油常压塔减压塔沥青直馏沥青氧化塔氧化沥青（二）、石油沥青的分类1、按原油成分：（1）石蜡基沥青：石蜡＞5%；（2）沥青基沥青（环烷基）石蜡＜2%（3）中间基沥青（混合基）：石蜡2%-5%。2、按加工方法（1）直馏沥青；（2）氧化沥青；（3）溶剂沥青；（4）蒸馏沥青；（5）裂化沥青。3、按沥青在常温下的稠度（1）粘稠沥青：常温下针入度＜300°；（2）液体沥青：常温下针入度＞300°。4、按用途分类：道路沥青、建筑沥青、防腐沥青等。（一）石油沥青的生产工艺概述二、石油沥青的组成和结构（一）元素组成石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮等）与金属（钾、纳等）的衍生物组成的混合物。 （二）石油沥青的化学组分1、沥青化学组分（组分）定义：利用沥青中各种化合物在不同有机溶剂中的选择性溶解或在不同吸附剂上的选择性吸附，将沥青所含各类化合物中物理和化学性质相近的成分归类而划分的若干“组”。2、沥青化学组分：沥青质、树脂、油分、蜡、沥青酸和沥青酸酐、沥青碳和似碳物。3、沥青各化学组分特性：4、划分方法（1）三组分分析法：油分、树脂、沥青质。（2）四组分分析法：饱和分、芳香分、胶质、沥青质。（3）蜡含量：高温时发软、车撤、泛油等；低温脆裂；沥青粘附性差；路面抗滑能力差。（三）、石油沥青的胶体结构1、胶体理论：沥青质（胶核）为分散相，油分（饱和分和芳香分）为分散介质，树脂（胶质）为稳定物质（“胶溶剂”）。2、胶体结构类型（三种）（1）溶胶结构；（2）溶—凝胶结构；（3）凝胶结构。a、溶胶型结构　　b、溶－凝胶型结构　　c、凝胶型结构3、胶体结构类型的判定沥青的胶体结构与其路用性能有密切的关系。为了使工程的应用方便，胶体结构的评价方法通常采用针入度指数法（PI）。凝胶＞＋2溶凝胶 －2～＋2溶胶＜－2沥青胶体结构类型沥青的针入度指数沥青的针入度指数和胶体结构类型三、石油沥青的技术性质（一）粘滞性（粘性）：稠度和粘接力1）沥青绝对粘度（动力粘度）2）沥青相对粘度（条件粘度）（1）针入度（粘稠石油沥青）粘稠石油沥青针入度仪测定）①测定方法：T:25?C（15?C、30?C、5?C）；标准针重：100g；针入时间：5s；单位：1?=0.01（1/10)mm。②表示方法：PT,m,t或P。③意义:A划分粘稠石油沥青技术等级（标号或牌号）；B判断粘滞性，针入度小沥青粘稠大，针入度大沥青稀。沥青绝对粘度概念图3）针入度试验仪器：（1）针入度试验仪器示意图：适用于测定粘稠石油沥青稠度，针入度划分沥青标号 T——为试验温度，m——为荷载重，t——为贯入时间P——为针入度，P的单位为0.1mm沥青针入度试验示意图（2）试验仪器：针入度仪电脑针入度仪（2）粘度（液体沥青标准粘度计测定）粘度又称粘滞度，是测定液体沥青粘滞性的常用技术标准，采用标准粘度计测定。①测定方法：T=60?C（20?C、25?C、30?C、60?C）；d=5mm（3、4、5、10mm）；装50ml沥青所需的时间（单位：s）。②表示方法：CT、d,C60、5=100s③意义:A划分液体石油沥青技术等级（标号或牌号）；B判断粘滞性，粘度大沥青粘稠大，小稀。④试验方法仪器：道路标准粘度计法适用于测定液体石油沥青、煤沥青和乳化沥青等的粘度。结论： 相同的温度和流孔条件下，流出时间越长，表示沥青粘度越大（二）塑性1、定义：塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不破坏的能力。影响塑性大小的因素与沥青的组分及温度有关。沥青中树脂含量多，油分及沥青质量适当，则塑性较大。当温度升高，塑性增大，沥青膜层愈厚则塑性愈高。2、测定方法：用延度仪测定，“∞”试件中间1cm?；速度5cm/min；用15?C（10?C）时拉断时长度（厘米）表示。3、意义：沥青的延度越大，塑性越好，柔性和抗裂性越好。4、试验仪器：延度仪延度试件（三）温度稳定性（感温性）1、定义：是指沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。当温度升高时，沥青由固态或半固态逐渐软化成粘流状态。2、表示方法：T=T软-T脆T越大沥青温度稳定性越好。3、测定方法：（1）软化点（T软）表示高温敏感性：环球法软化点仪测定，钢球重3.5g,加温速度5?C/min；两隔板距离25.4mm。（2）脆点（T脆）表示低温抗裂性：弗拉斯法测定。（3）温度稳定性试验仪器1）高温敏感性（软化点测定）测定方法：环球法软化点仪环球法的软化点仪2）低温抗裂性（脆点测定） 测定方法：弗拉斯脆点仪（四）加热稳定性沥青在过热或过长时间加热过程中，会发生轻质馏分挥发、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化学变化，使沥青的化学组成及性质相应地发生变化，这种性质称为沥青加热稳定性。1.沥青蒸发损失试验：样50g；样筒R55mm、H35mm；加热163?C；时间5h，测沥青质量蒸发损失质大小。2.沥青薄膜加热试验：样50g；样筒R140mm、H9.5-10mm；制成标准薄膜厚3.2mm薄膜；在标准薄膜烘箱加热至163?C；加热5h，测定质量损失。并测残留物针入、延度。3.液体石油沥青蒸馏试验：馏分225?C、316?C、360?C，测各温度馏分数量。（五）安全性1、定义：沥青材料在使用时必须加热，当加热至一定温度时，沥青材料中挥发的油分蒸气与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火焰则发生闪火，引起燃烧。2、指标（1）闪点（闪火点）：加热至发生蓝色闪火时的温度，闪点测定方法克利夫兰开口杯法（简称COC）；（2）燃点（着火点）加热至蓝色闪火持续5秒以上时的温度，闪点与燃点相差10?C。闪点测定方法克利夫兰开口杯法（简称COC）（六）溶解度沥青的溶解度是指石油沥青在三氯也乙烯中溶解的百分率（即有效物质含量），溶解度要求在99.5%以上。（七）含水量 沥青中含有水分，施工中挥发太慢，影响施工速度，所以要求沥青中水量不宜过多。过多“溢锅”。（八）非常规的其它性能指标1、针入度指数1）定义：应用经验的针入度和软化点试验结果，提出一种能表征沥青的感温性和胶体结构的指标称“针入度指数”。2）针入度与温度关系曲线（1）温度与针入度关系式：lgP=AT+K（2）直线lgP=AT+K斜率(温度感应性系数A）计算公式：针入度温度关系图3）计算针入度指数（P.I）（1）根据温度感应性系数（A）计算针入度指数（P.I）（2）根据诺模图查针入度指数（P.I）（P123图4-11）。4）用针入度指数表征沥青感温性和划分沥青胶体结构：（P133表4-2）①溶胶结构PI<-2；②溶—凝胶结构=-2—+2；③凝胶结构>+2。2.劲度摸量劲度摸量是表示沥青的粘性和弹性联合效应的指标。劲度模量可以表示为：Sb=（σ/ε）t.T查劲度摸量P125例4-13.粘附性（P125）粘附剂是路用沥青重要性能之一，其直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。4.老化（P125） 沥青在自然因素（热、氧化、光和水）的作用下，产生“不可逆”的化学变化，导致路用性能劣化，通常称之为“老化”。四、石油沥青的技术标准（一）道路石油沥青的技术标准1、道路石油沥青分级：道路石油沥青分为A级、B级、C级及适用范围查阅（P127表4-3）。2、道路用石油沥青标号：按针入度划分160、130、110、90、70、50、30号七个标号，同时对标号沥青的延度、软化点、闪点、含蜡量、薄膜加热试验等技术指标也提出相应的要求。（P128-129表4-5）（二）、道路用液体石油沥青的技术标准道路用液体石油沥青的技术要求，按液体沥青的凝结速度而分为快凝、中凝、慢凝三个等级。（P127表4-4）第二节煤沥青煤沥青（俗称柏油）是用煤干馏炼焦和制煤气的副产品煤焦油炼制而成。一、煤沥青的化学组成和结构特点1.煤沥青化学组成煤沥青组成主要是芳香组族碳氢化合物及其氧、硫和氮的衍生物的混合物，其元素组成主要为C、H、O、S和N。1）游离碳；2）树脂（1）硬树脂（2）软树脂；3）油分2.煤沥青的结构 煤沥青和石油沥青想类似，也是复杂的胶体分散系，游离碳和硬树脂组成的胶体微粒为分散相，油分为分散介质，而软树脂为保护物质，它吸附于固态分散胶粒周围，逐渐向外扩散，并溶解与油分中，使分散系形成稳定的胶体物系。二、煤沥青的技术性质与技术标准1.煤沥青的技术性质1）温度稳定性差由于可溶性树脂含量多，受热易软化，故温度稳定性差。2）大气稳定性差由于煤沥青中含有较多不饱和碳氢化合物，在热、阳光、氧气等长期综合作用下，煤沥青的组分变化比较大易老化变脆。3）塑性较差因含有较多的游离碳，所以在使用时易因受力变形而变形。4）煤沥青与矿质材料表面吸附性能好煤沥青组分中含有酸碱等表面活性物质，故与矿质材料表面粘结力较强。5）防腐性能好由于煤沥青中含有酚、蒽、萘油等成分，所以防腐性能好，故宜用于低下防水层及防腐材料等。2.煤沥青的技术标准1）粘度：粘度表示煤沥青的稠度。2）蒸馏试验的馏分含量及残渣性质：煤沥青中含有各沸点的油分，这些油分的蒸发将影响其性质170°、270°、300°。3）煤沥青焦油酸含量4）含萘量5）甲苯不溶物6）水分 3.道路用煤沥青技术要求：P132表4-7强差康腐蚀性较低较高大气稳定性韧性差，较脆韧性较好，不易碎捶击难溶于汽油或煤油可溶于汽油或煤油溶解试验浓黑色呈辉亮褐色颜色常温下有刺激性臭味常温下无刺激性气味气味烟多，黄色，臭味大，有毒烟少，无色，有松香味，无毒燃烧1.25–1.28接近1.0相对密度 煤沥青石油沥青鉴别方法石油沥青和煤沥青的简易鉴别方法第三节乳化沥青一、概述1、乳化沥青定义：是指沥青的颗粒微粒，在机械破碎搅拌力的作用下，使沥青以微粒粒状均匀稳定地分散在水溶液之中乳状液（亦称沥青乳液），其外观为茶褐色，在常温下具有较好的流动性。2、沥青乳化特点（P132）（1）可冷态施工。（2）与湿集料拌合，具有足够的粘结力。（3）无毒、无嗅保护环境，减少污染，施工安全。（4）节省资源、降低成本、增加结构沥青。（5）稳定性差，贮存期不超过半年，贮存温度在0℃以上。（6）乳化沥青修筑路面，成型期较长。二、乳化沥青的组成材料乳化沥青呈乳状液的沥青~水分散系，①沥青为分散相；②水为分散介质；③乳化剂为表面活性物质；③稳定剂为增加密度物质。1．沥青沥青占55%～70%，首先要考虑它的易乳化性，选择作为乳化沥青用的沥青针入度大，稠度小。2．乳化剂 乳化剂是乳化沥青形成的关键材料,占1%～3%。乳化沥青按其亲水基在水中是否电离而分为离子型和非离子型两大类。分类：（1）阴离子型乳化剂；（2）阳离子型乳化剂；（3）两性离子型乳化剂；（4）非离子型乳化剂；3．稳定剂为使乳液具有良好的贮存稳定性，增加密度阻力防碰撞,以及在施工喷洒或拌和的机械作用下的稳定剂，必要时加入适量的稳定剂,占0.1%～0.15%。稳定剂可分为两类：（1）有机稳定性；（2）无机稳定剂。4．水水是乳化沥青的主要组成部分。起着润湿、溶解及化学反应的作用占,30%～45%。三、乳化沥青的形成机理沥青能够均匀稳定地分散在乳化剂水溶液中的原因主要是：（1）乳化剂降低界面能的作用由于沥青与水的表面张力相差较大，在一般情况下是不能互溶的。（2）界面膜的保护作用乳化剂分子的亲油基吸附在沥青微滴的表面，在沥青—水界面上形成界面膜。 （3）界面电荷稳定作用四、乳化沥青技术性质与技术要求乳化沥青在使用中，与砂石骨料拌和成型后，在空气中逐渐脱水，水膜变薄，使沥青微粒靠拢，将乳化剂薄膜挤裂而成连续的沥青粘结膜层。（P135表4-8）五、乳化沥青的生产1）乳化剂水溶液的调制：水加热60-70?C,加乳化剂、稳定剂；2）沥青加热及贮存：加热120-140?C；3）沥青与水比例控制机构；4）乳化：常用设备为胶体磨或其它同类设备。混合温度80?C5）乳液成品贮存。六、乳化沥青在沥青集料表面分裂机理分裂是指从乳液中分裂出来的沥青微滴在集料表面聚结成一层连续的沥青薄膜，称为分裂（俗称破乳）。（1）乳液与集料表面的吸附作用：1）阴离子型乳化剂；2）阳离子型乳化剂。（2）水分的蒸发：80%-90%时开始破乳凝结。七、乳化沥青的应用乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青或阴离子型乳化沥青有两种施工方法：（P136表4-9）1）洒布法：如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面。2）拌和法：如沥青碎石或沥青混合料路面。 第四节改性沥青一、概述是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物，磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青的性能得以改善而制成的沥青结合料。二、改性沥青的分类及其特征（分类）1.热塑性橡胶类改性沥青；2.橡胶类改性沥青：3.热塑性树脂类改性沥青：4.掺加天然沥青的改性沥青：5.其它改性沥青：（1）多价金属皂化物；（2）碳黑；（3）波纤格栅。三、改性沥青的技术要求改性沥青的技术要求（P138表4-10）四、改性沥青的应用和发展五、改性沥青的生产方法1）机械搅拌法2）溶剂法3）胶磨粉法4）胶体磨法改性沥青生产厂第五章沥青混合料第一节概述一、沥青混合料的特点1、沥青混合料定义：是经人工合理选择级配组成的矿质混合料（如碎石、石屑、砂等），与适量沥青材料，在一定温度下经拌和而成的高级路面材料。 2、沥青混合料基本类型：（1）沥青混凝土混合料：由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料，与沥青拌和而制成的符合技术标准的沥青混合料，孔隙率<10%，简称AC。（2）沥青碎石混合料：又适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料）与沥青拌和的沥青混合料，孔隙率>10%，简称AM。何为沥青混合料?地方道路高速公路城市道路（1）沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。（2）路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车安全。（3）施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。（4）维修简单，旧沥青混合料可再生利用。（1）沥青路面容易“老化”。（2）温度稳定性差。但是！3、沥青混合料的特点老化定义？在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减小，导致路面表面产生松散，引起路面破坏。（1）沥青混合料路面“老化”沥青路面老化现象 夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。波浪车辙泛油（2）温度稳定性差的表现：二、沥青混合料的分类1．按胶凝材料的种类（1）石油沥青混合料（2）煤沥青混合料。2．按矿料公称最大粒径分类（1）特粗式沥青混合料:公称最大粒径等于或大于31.5mm；（2）粗粒式沥青混合料：公称最大粒径等于26.5mm；（3）中粒式沥青混合料：公称最大粒径为16mm或19mm；（4）细粒式沥青混合料：公称最大粒径为9.5mm或13.2mm；（5）砂粒式沥青混合料：公称最大粒径小于9.5mm。3.按矿质材料的级配类型分：（1）连续级配和沥青混合料；（2）间断级配沥青混合料。4.连续级配和沥青混合料按其密度分：（1）密级配沥青混合料；（2）半开级配沥青混合料；（3）开级配沥青混合料。5.按沥青混合料施工温度分：（1）热拌热铺沥青混合料;（2）热拌冷铺沥青混合料; （3）冷拌热铺沥青混合料。热拌沥青混合料种类第二节热拌沥青混合料热拌沥青混合料是经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料，通称“热拌热铺沥青混合料”，简称“热拌沥青混合料”。一、沥青混合料的组成结构和强度理论（一）沥青材料的组成结构矿质骨架—粗骨料、细骨料作用：结合料——沥青填料(矿粉)——填充和提高沥青的粘结。1.组成结构理论表面理论组成结构理论胶体理论1）表面理论：密实级配矿料形成骨架，利用沥青胶结料在矿料形成粘结，压实后形成强度，理论强调矿料骨架提供强度。2）胶体理论： 沥青混合料为多级空间网络状结构的多级分散系（多级分散系：分散相、分散介质），理论强调沥青粘接力。（1）粗分散系：分散在沥青砂浆的介质中。（2）细分散系：分散在沥青胶浆的介质中。（3）微分散系：分散在高稠度沥青的介质中。2.沥青混合料组成结构类型1）悬浮—密实结构：细集料多，依靠沥青粘结力；特点：密实度好，耐久性好；强度低、热稳定差2）骨架—孔隙结构：粗骨料多，形成骨架；不密实。特点：强度高、热稳定性好、耐久性不好。3）骨架—密实结构：级配为理想的最佳级配特点：强度高、热稳定性好、耐久性好。原因：具有较高的粘聚力和内摩阻角。沥青玛蹄脂碎石混合料SMA是典型的骨架-密实结构。沥青混合料的典型组成结构示意图（二）沥青混合料的强度理论1、沥青混合料温度与强度的关系：（1）高温时，塑性大，强度低。（2）低温时，强度高，但脆、易开裂。2、沥青混合料受力破坏特点： 沥青混合料受力破坏前具塑性，破坏时为剪切破坏，因此用抗剪强度（τ）大小代表强度大小。3、影响抗剪强度（τ）因素(抗剪强度参数)：τ=f（c,φ）=c+σtanφ（c,φ）抗剪强度大小：主要取决于粘聚力C、摩擦角φ主要高温时由于抗剪强度不足，塑性变形过剩而产推挤等现象。（破坏现象：波浪、拥包），以及低温脆裂（三）影响沥青混合料抗剪强度的因素（影响c，Ф值的因素）1.沥青对沥青混合料抗剪强度影响（1）沥青稠度大粘聚力(C)大，内摩阻角随着沥青粘度的提高稍有提高,抗剪强度也随粘度的提高增大；（2）沥青延度大沥青混合料抗剪强度大；（3）沥青中沥青质、树脂质多沥青混合料抗剪强度大；（4）沥青中沥青酸和沥青酸酐多沥青混合料抗剪强度大（使用碱性矿料时）；（4）沥青蜡、沥青碳和似碳物多沥青混合料抗剪强度低；2.沥青与矿料在界面上交互作用（结构沥青形成）（1）沥青与矿料的物理吸附作用（沥青质、树脂多吸附强，C大）主要取决与沥青中的表面活性物质及矿料与沥青分子亲和性的大小。活性物质含量愈多，矿料与沥青分子亲和性就愈大，则物理吸附作用就愈强，混合料粘结也愈高。（2）沥青与矿料的化学吸附（碱性矿料才有，沥青酸、沥青酸酐多吸附强，C大） 沥青与矿料相互产生化学作用后，形成化合物，沥青在矿料表面形成一层扩散结构膜，沥青与矿料为化学键结合。（3）矿料表面电场吸附（碱性矿料才有）（4）矿料表面毛细孔吸附3.沥青与矿粉的用量比例（加矿粉增加结构沥青（1）结构沥青：由各种吸附作用吸附到矿料表面受矿料约束的沥青，其粘结力较原沥青有很大提高的沥青。（2）自由沥青：不受矿料约束可自由移动的沥青，粘结力不变。（3）沥青薄膜：由结构沥青在矿料表面形成的包裹矿料的薄膜，薄膜性能与沥青和矿粉的性质、用量有关，较薄结构沥青薄膜粘结力强，粘聚力大，薄膜厚粘聚力小。（4）沥青与矿粉的用量比例与结构沥青（薄膜）的关系：沥青用量不足：矿粉的用量不足难以形成结构沥青（包裹），不足以形成结构沥青薄膜粘结矿料颗粒表面，沥青粘聚力差。沥青用量过多：矿料被推开形成自由沥青，降低了沥青粘结力、粘聚力，并不是沥青用量多粘结力高和强度高。（5）矿料比面的影响：沥青膜薄——较薄形成结构沥青比例愈大，粘聚力大。比表面积（比薄膜面）：矿料总表面积/单位质量集料（6）沥青混合料中加矿粉作用：增大矿料比表面积，增加结构沥青的数量（7）最佳沥青用量：在沥青混合料足以形成结构沥青薄膜、并能充分粘附矿粉颗粒表面，形成结构沥青，使沥青胶浆具有最佳粘结力的沥青用量。在矿粉表面形成一层厚度为δ o的吸附溶剂膜，在此膜厚度以内的沥青称为“结构沥青”，在此膜厚度以外的沥青称为“自由沥青”。碱性岩石（石灰岩等）对石油沥青的吸附性强。加矿粉——膜变薄。保持沥青初始内聚力结构沥青膜较薄,粘度较高,与矿料之间有较强的粘结力。4.矿料的级配类型及表面性质对沥青混合料抗剪强度的影响（1）级配影响：级配良好沥青混合料抗剪强度高。采用级配主要有：密级配、开级配、间断级配。（2）粗度和形状：颗粒有棱角，近正立方体，沥青混合料内摩阻角大、沥青混合料抗剪强度。5.温度及加荷载速度对沥青混合料抗剪强度的影响1）温度对沥青混合料抗剪强度的影响（1）随着温度升高—粘聚力值减小，变形能力增强。（2）随着温度降低—粘聚力值提高，变形能力降低，强度增加，过低会使路面开裂。2）加荷载速度对沥青混合料抗剪强度的影响（1）加荷速度快，沥青混合料抗剪强度高；（2）加荷速度慢，沥青混合料抗剪强度低。二、沥青混合料的技术性质和技术标准（一）沥青路面使用性能的气候分区沥青路面使用性能的气候分区（P145表5-2）（二）沥青混合料的技术性质1.高温稳定性1）定义（P145）沥青混合料的高温稳定性是指混合料在高温条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车撤和波浪等病害的性能。 2）检验方法（1）马歇尔稳定度试验方法：击实制样测（60?C）时马歇尔指标（1）稳定度：沥青混合料高温（60?C）时最大破坏荷载（单位MS：kN）；（2）流值：沥青混合料破坏时最大垂直变形值（单位FL：0.1mm）（3）密度：沥青混合料单位体积质量单位（单位g/cm?）；（4）孔隙率：沥青混合料残留孔隙占试样总体积百分率（%）；（5）饱和度（沥青填隙率）：沥青填满孔隙的百分率（%）。马歇尔稳定度试验用途：（1）判别沥青混合料高温稳定性；（2）用于沥青混合料配合比设计：确定最佳沥青用量；（3）工地用于沥青混合料质量检测。（2）车辙试验方法：（动稳定度：次/mm）制300mm×300mm×50mm样，测60?C时，试件变形1mm试验车轮行车次数（动稳定度）高速、城市快速路>800次/mm；一级、城市主干路>600次/mm。（P146表5-3）3）影响因素：沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状。2.低温抗裂性（P146）沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。3.耐久性（P146）是指长期的荷载作用和自然因素条件下，保持正常使用状态而不出现剥落和松散等损坏的能力。4.抗滑性（P147）由于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具一定的抗滑性，才能保证汽车能高速行驶的安全性。沥青混合料路面抗滑行与矿质集料的微表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。 5.施工和易性（P147）和易性指沥青混合料在施工过程中是否容易拌和、摊铺和压实的性能，主要决定矿料的级配、沥青的品种及用量，以及施工环境条件等。（二）热拌沥青混合料的技术标准该标准按交通性质可分为三个等级：1）高速公路、一级公路、城市快速路、主干道；2）其它等级公路和城市道路；3）行人道路。（P147表5-4、P148表5-5）三、沥青混合料组成材料的技术要求1.沥青材料在选择沥青材料的时候，要考虑到交通量、气候条件、施工方法、沥青面层类型、材料来源等各种情况。较热的气候区应采用稠度较高的沥青，反之，应采用稠度较低的沥青。（P127表4-4，P128-129表4-5）2.粗集料1）沥青混合料的粗集料技术要求：P148表5-6通常采用碎石、卵石及冶金钢渣等。沥青混合料的粗集料要求干净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性，形状要接近立方体，针片状颗粒的含量低，且要求表面粗糙，有一定的棱角。2）级配要求（规格）：P149表5-73）粘附性、磨光值技术要求：P149表5-83.细集料热拌沥青混合料的细集料一般采用天然砂或人工砂，在缺少砂的地区，也可以用石屑代替。细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，质地坚硬、有棱角，并且与沥青具有良好粘结力。1）技术要求：P149表5-9、2）级配要求（规格）：P150表5-10 2）沥青混合料用机制砂或石屑规格：P150表5-114.填料（矿粉）矿粉应采用缄性石料磨制的石粉，如石灰石、白云石等，也可以由石灰、水泥、粉煤灰代替，但用这些物质作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2%，其中粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50%。矿粉应具足够的细度，故小于0.075的石粉应大于80%，并要求石粉干净、疏松、不结团、含水量和亲水系数小于1。P150表5-12。四、沥青混合料配合比设计（一）沥青混合料配合比设计包括三个阶段：1）目标配合比设计；2）生产配合比设计和拌和3）生产配合比验证。（二）目标配合比设计包括方面：1）矿质混合料配合组成设计；2）沥青最佳用量确定。（三）沥青混合料配合比（组成）设计方法1.矿质混合料的配合比组成设计目的：是选配一个具有足够密实度，并且有较高的内摩阻力的矿质混合料。1）确定沥青混合料类型（P151表5-13）根据道路等级、路面类型、所出的结构层位，确定沥青混合料类型。2）确定沥青混合料的级配范围（P151-152表5-14）3）矿质混合料配合比计算（1）各矿料（集料）试验 根据现场取样、对粗集料、细集料和矿粉进行筛析试验，按筛析结果分别绘出各组成材料的筛分曲线。（2）计算各矿料（集料）组成配合比根据各组成材料的筛析试验资料，采用图解法或试算法，计算符合级配范围的各矿料用量比例。（3）校核调整矿质混合料配合比2.确定沥青混合料的最佳沥青用量（马歇尔法）步骤1）按设计合格矿合料配合比称料2）制马歇尔试件：据规范推荐沥青石油比中值按一定级差（<0.5%）选用5个以上石油比沥青用量各制一组马歇尔试件。3）进行马歇尔试验：按规定测试件的稳定度、流值、密度并计算孔隙率、饱和度（沥青填隙率）及矿料间隙率。4）绘制沥青用量与马歇尔五项指标关系图。5）确定最佳沥青用量（OAC）（1）确定沥青用量初始值OAC1①根据稳定度、密度、孔隙率、沥青饱和度确定沥青用量初始值OAC1OAC1=（a1+a2+a3+a4）/4a1-密度最大、a2-稳定度最大、a3-孔隙率中值、a4饱和度中值②根据稳定度、密度、孔隙率确定沥青用量初始值OAC1（选用沥青用量未含盖饱和度的要求范围）OAC1=（a1+a2+a3）/3a1-密度最大、a2-稳定度最大、a3-孔隙率中值。③选用沥青用量范围稳定度、密度没峰值时a3为OAC1，但OAC1必须介于OACmin和OACmax之间。 （2）确定符合各项技术指标的沥青用量范围的最佳沥青用量初始值OAC2。沥青用量范围的最小值OACmin；OACmax最大值。OAC2=（OACmin+OACmax）/2（3）按最佳沥青用量的初始值（OAC1、OAC2）确定OAC①一般情况：OAC=（OAC1+OAC2）/2当OAC1和OAC2差值大，不能取平均值，根据水稳定性、高温稳定性试验确定。②热区及高速、一级、城市快速和主干道：减0.1—0.5%③寒区、旅游区道路：增0.1—0.3%6）配合比设计检验（1）各种性能检验（3）高温稳定性（抗车辙能力检验）表5-3决定矿料级配和沥青用量，经反复调整及综合以上试验结果，并参考以往工程经验，综合决定矿料级配和最佳沥青用量。（3）水稳定性检验按沥青最佳用量制作马歇尔试件进行侵水马歇尔试验（或真空饱水马歇尔试验）；检验其残留稳定度是否合格。P155表5-15（4）低温抗裂性能检验（5）渗水系数检验第三节其他沥青混合料一、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）它是由高含量粗集料、高含量矿粉、较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒组成的骨架密实结构型沥青混合料。SMA具有以下的优点：（1）抗车撤能力高。（2）优良的抗裂性能。（3）良好的耐久性能。（4）较好的抗滑性能。（5）经济效益好。（6）摊铺和压实性能好。 1.组成材料要求1）集料最大粒径为16～19mm，甚至高达25mm，形状接近正方体，表面粗糙，通过4.75mm筛孔控制在25%～28%范围内，严格限制软石量。2）矿质填料0.075mm通过率在8%～13%之间，细于0.02mm颗粒的质量应限制在填料的20%以内。3）沥青SMA混合料采用的沥青较粘稠，以适应其高沥青含量的低流畅性。一般使用针入度等级在AH—90以下的道路石油沥青。4）稳定剂——纤维稳定剂在SMA中的作用，一是稳定沥青，二是改善低温路面性质抗滑性。纤维的用量一般为集料质量的0.3%～0.6%。2.SMA配合比设计就是确定骨架和玛蹄脂部分各种材料的规格和比例，以便保证真正形成粗集料骨架，骨架间又恰到好处地填充玛蹄脂，玛蹄脂也能真正发挥使混合料成为整体的胶结作用。SMA配合比设计分为五个阶段进行：（1）SMA材料选择；（2）确定具有良好嵌挤的粗集料的级配；（3）确定所选择级配的最小VMA及最小沥青用量；（4）选择最佳沥青用量OAC，确认混合料空隙率；（5）评价SMA的水稳定性析漏情况。3.SMA混合料的施工SMA混合料试件的击实温度高于普通混凝土，同样，SMA混合料摊铺后的压实温度也要高，一般出料温度在160C～170C，终压温度为140C～150C。第七章建筑钢材第一节钢的冶炼和分类 一、钢的冶炼、定义及优缺点1、钢材冶炼及定义：生铁经炼铁炼钢和轧钢生产过程获得的产品。2、钢材优缺点：（1）力学性能好，各强度高；（2）加热具塑性，可制不同形状和大小构件；（3）好装配，可焊接、铆接、切割；（4）安全性好；（5）易锈蚀，维修费用大。3、钢的化学偏析：炼钢时造成元素在钢材中不均匀现象。二、钢的分类1、按化学成分的不同可分为1）碳素钢（按含碳量分为）：（1）低碳钢<0.25%(0.02-0.25%)；（2）中碳钢0.25-0.60%；（3）高碳钢>0.60%（碳<2.06）。2）合金钢（按合金元素含量可分为）：（1）低合金钢<5%（2）中合金钢5%-10%（3）高合金钢>10%。2、按冶炼时脱氧程度分类(1)沸腾钢（F）：脱氧不充分，钢液沸腾。(2)镇静钢（Z）：脱氧充分，钢液平静，钢液纯净。(3)半镇静钢（b）：脱氧程度、钢液质量介于两者之间。(4)特殊镇静钢（TZ）：脱氧更充分，质量优于镇静钢。3、按质量分类（1）普通碳素钢：S、P含量分别≤0.045-0.050%和0.045%；（2）优质碳素钢：S、P含量均应≤0.035%；（3）高级碳素钢（高或A)：S、P含量分别≤0.025%和0.025%；（4）特殊优质钢（Ｅ）：S、P含量分别≤0.015%和0.025%；4、按用途分类（1）结构钢；（2）工具钢；（3）特殊钢。 5、按冶炼设备分为（1）转炉钢；（2）平炉钢；（3）电炉钢。6、按成型方法分类（1）铸造钢；（2）锻造钢；（3）扎压钢；（4）冷拔钢7、钢结构用各种型材（如工字钢、角钢、方钢、圆钢、扁钢等）与板材（如钢板等）8、路桥用钢筋、钢丝、钢绞线分类1）热轧钢筋：（1）光面钢筋；R235，低碳钢。（2）带肋钢筋（月牙肋、等高肋）HRB335、HRB400、HRB400。2）冷轧带肋钢筋:按抗拉强度分4个牌号，直径4-12mm。（1）CRB550：普通砼用;（2)CRB650;(3)CRB800;(4)CRB970。3)余热处理钢筋：KL400余热处理钢筋。4）钢丝：（1）光面钢丝；（2）螺旋肋钢丝（3）刻痕钢丝：5）钢绞线：用直径为9.0mm,11.1mm,12.7mm,15.2mm.光面钢丝制成,常用:1×2(2股)，1×3（3股），1×7（7股）6）精轧螺纹钢筋：直径为18mm，25mm，32mm，40mm四个规格，强度高。三、建筑钢材的类属低碳素钢结构钢和低合金钢结构钢。第二节建筑钢材的技术性质一、力学性质 1.抗拉性能用低碳钢在拉伸试验中的应力–应变曲线来描述。低碳钢受拉过程可分为四个阶段：1）弹性阶段（O-A段）2）屈服阶段（A-B段）3）强化阶段（B-C段）4）颈缩阶段（G-D段）屈服强度和极限抗拉强度具有极为重要意义。碳素钢受拉时的应力–应变曲线2、塑性：钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能称为塑性。工程应用中钢材塑性指标通常用伸长率和断面收缩率表示。1）伸长率：（δn，以%表示）按下式计算：式中：L1—试件拉段后标距部分的长度（mm）；L0—试件的原标距长度（mm）；n—长或短试件的标志，既试件长度与直径之比（试件直径10mm，标距长度为50mm时，n=5；若标距长度为100mm,n=10）。2）断面收缩率：（ψ，以%表示）收缩率是试件拉段后缩颈处横段面积的最大缩减量占横截面积的百分率。并按下式计算：式中：A0：试样的原横截面积（平方毫米）；A1：试样裂段（缩颈）处的横截面积（平方毫米）。 伸长率δn与收缩率ψ都反映了钢材的变形性能。3、冲击韧性（1）冲击韧性：是钢材在瞬间荷载作用下，抵抗破坏的能力.能较全面地反映钢材材质的优劣程度。（2）时效：随着时间的进展，钢材机械强度提高，而塑性和韧性降低的现象称为时效。（3）试验：将钢材制成中面V形槽口的试件，置于试验机上，见图7-4P184。将试验机中的摆锤扬起后，使其自由下落以冲断试件，试件单位面积上所消耗的功即为冲击韧性的指标。该指标值越大说明钢材的冲击韧性越好。4、耐疲劳性(1)疲劳破坏:钢材在交变荷载反复作用下，往往会在应力远低于抗拉强度的情况下发生裂断现象。（2）疲劳强度：在多次反复交变荷载的作用下不发生疲劳破坏时的最大应力称为疲劳强度。它是表明钢材耐疲劳性的指标。(3)疲劳极限：通常取交变应力循环次数N=107时，试件不发生破坏的最大应力σn作为其疲劳极限。5、硬度硬度：一般理解为金属表面局部体积内抵抗更硬物体压入而引起塑性变形的能力。布式、洛式、维式三硬度法测试。二、工艺性能1、冷弯性能 冷弯性能：是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能，冷弯性能可以反映钢材内部组织是否存在不均匀内应力和杂质等缺陷，因此，也可以用冷弯的方法来检验钢的焊接质量。钢材在弯曲过程中，受弯部位产生局部不均匀塑性变形，这种变形在一定程度上比伸长率更能反映钢的内部组织状况。2、钢材冷加工概念：将金属材料于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使之产生一定的塑性变形，其强度可明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为金属材料的冷加工强化。包括冷拉、冷拔和冷轧。1）冷拉（1）钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%-30%，冷拔钢丝的屈服点可提高40%-60%。（2）可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，或减少混凝土中配筋数量，从而达到节约钢材的目的。（3）钢筋冷拉还有利于简化施工工序。冷拉盘条钢筋可省去开盘和调直工序；冷拉直条钢筋则可与矫直、除锈等工序一并完成。2）冷拔：是强力拉拔钢筋通过截面小于钢筋截面积的拔丝模。冷拔作用比纯拉伸的作用强烈，钢筋不仅受拉，而且同时受到挤压作用。经过一次或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，其屈服点可提高40%-60%，但失去软钢的塑性和韧性，而具有硬质钢材的特点。3）冷轧：是将圆钢在轧钢机上轧成断面形状规则的钢筋，可提高其强度及与混凝土的粘接力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构的均匀性。3、冷加工时效冷加工时效：冷加工过钢材随着时间的进展，钢材屈服强度与硬度还会继续提高，而塑性和韧性降低降低的现象。 钢材冷加工产生一定的塑性变形，其强度可明显提高，塑性和韧性有所降低，这个过程称为金属材料的冷加工强化。（1）自然时效：冷拉后的钢材，时效加快。若在常温下存放15-20天，完成的时效。（2）人工时效：若加热钢材至100-200度，则可以在更短时间内完成的时效。（3）时效强化：经时效处理后的钢材，若再受拉，屈服点进一步提高，抗拉强度也提高，塑性和韧性进一步降低，弹性模量得到恢复现象。建筑工地和混凝土构件厂，常利用冷拉和冷拔并时效处理方法，对钢材进行处理，提高钢材的机械强度，降低塑性，从而达到节约钢材的目的。冷拉并时效处理后钢筋，同时也被调直和除锈。当再冷拉时，要控制冷拉率及冷拉应力，使冷拉后的钢材性能符合规范规定。4、热处理：热处理方法有：淬火、回火、调质、退火和正火。1）淬火：800～900℃经保温烧透——在水、油或其它介质中快速冷却至室温。作用：钢的硬度、强度提高，但塑性、韧性降低（冷却愈快钢材愈硬，塑性愈差）但含C在0.2%以下的钢,几乎不能淬火硬化。焊缝附近相当于淬火,可能引起硬化和变脆,含碳≤0.2%的低碳钢,不能淬火硬化,可焊性好.2)回火：把已经淬火的钢又加热至一定温度，保持1～4小时后冷却至室温叫回火。作用：消除内应力，减小脆性，恢复一部分塑性和韧性，而且保留相当的强度和硬度。 例：冷拔钢丝、回火保留高的强度，恢复必要的塑性。3）调质：将淬火后经高温回火的双重热处理叫调质。高强度的普通低合金钢，一般都经过调质后使用。4）退火：将钢加热至750～900℃经保温烧透后缓缓冷却，叫退火。作用：降低硬度、提高塑性、便于加工、冷却缓缓慢，效果显著。5）正火：将钢加热到800～900℃，经保温后，在常温空气中冷却，叫做正火。作用：低碳钢正火后，相当于退火，中碳钢正火后，略相当于调质（淬火+回火）主要作用：提高钢材的塑性和韧性，使强度、塑性和韧性得到良好的配合。15MnV——塑性提高，强度降低很小。消除钢材在冷加工后由于天然或人工时效作用而发生脆化现象。5、钢材的焊接在焊接中，由于高温作用和焊接后急剧冷却作用，焊缝及附近的过热区发生晶体组织及结构变化，产生局部变形及内应力，使焊缝周围的钢材产生硬脆倾向，降低了焊接质量。低碳钢的可焊性很好，随着碳含量和合金含量的增加，钢材的可焊性减弱。焊接方法:钢筋焊接用接触对焊；钢结构钢焊接用电弧焊。钢中含硫也会使钢材在焊接时产生热脆性。采用焊前预热和焊后热处理的方法，能提高可焊性差的钢材焊接质量。6、钢筋的弯钩、弯转和接头1）弯钩(P187图7-9图a、b）2）弯转(P187图7-9图c）3）接头（1）绑扎接头(P188图7-10、表7-1）（2）焊接接头(P188-189表7-2） 三、化学成分对碳素钢技术性能的影响1、碳（C):碳是钢中除铁之外含量最多的元素，是决定钢性能的主要元素。随含碳量的增加，钢的强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。但含碳量；但含碳量过高会增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气腐蚀性和可焊性。2、硅(Si):显著提高钢材的强度，但不明显降低塑性和韧性。硅大部分固溶于铁素体中，少量属于非金属夹杂物。硅含量在2%以内时，可提高钢的强度，对塑性和韧性影响不大3、锰(Mn):减少热脆性，有强化作用，但当锰含量超过1%后，塑性和韧性有所下降。固溶在铁素体中的锰，使钢的强度、硬度和韧性都提高。锰在非合金钢中含量为0.2%-0.8%，在低合金钢中含量一般为1%-2%。高锰钢的耐磨性明显提高。4、磷(P):塑性和韧性显著降低，有冷脆现象，使钢冷加工性能降低，磷是铁原料中带入的杂质，磷使钢在常温下的强度和硬度增加，塑性和韧性显著降低。5、硫(S):属于有害杂质，让钢出现热脆现象，使钢热加工性能降低，硫含量增加，显著降低了钢的热加工性能和可焊性。硫和磷一样，易于偏析，含量过高时，会降低钢的韧性。6、氧(O):会降低钢塑性和韧性、冷弯性能、可焊性、强度、疲劳强度，增加热脆性，氧不超过0.05%。7、氮(N):可提高钢曲服点、抗拉强度、硬度；使钢塑性和韧性显著降低，增加钢时效敏感性和冷脆性；降低了钢的可焊性、冷弯性能；氮不应超过0.008%。8、钛(Ti)与钒(V):使钢材晶体细化、均匀，提高钢的强度和韧性，改善钢抗高频振动能力。 第三节桥梁建筑用钢材及其制品一、桥梁建筑用钢的技术要求1）良好的综合力学性能2）良好的焊接性3）良好的抗蚀性二、桥梁建筑用主要钢材（一）钢筋混凝土用钢材1热轧钢筋(P191表7-4）1）光圆钢筋：钢牌号HPB235，直径6-50mm，低碳钢。2）带肋钢筋：（月牙肋、等高肋）：直径6-50mm。（1）普通热轧钢筋：HRB335、HRB400、HRB500。（2）细晶粒热轧钢筋：HRBF335、HRBF400、HRBF500。（3）抗震结构用热轧钢筋：HRB335E、HRB400E、HRB500E;HRBF335E、HRBF400E、HRBF500E。2、预应力钢筋混凝土用热处理钢筋(P191表7-5）其为热轧螺纹钢筋经淬火和回火调质热处理钢筋。代号RB150,按螺纹外形分有纵肋好无纵肋钢筋，不可电焊切割与焊接。3、冷轧带肋钢筋:表7-6按抗拉强度分4个牌号，直径4-12mm。1)CRB550：普通砼用； 2)CRB650：3)CRB800：4)CRB970：预应力混凝土用（三）预应力混凝土用钢丝和钢绞线1、预应力混凝土用钢丝P193表7-7、7-81）预应力钢丝分类：（1）预应力钢丝按外形分类：①光圆钢丝(代号P)；②刻痕钢丝(代号Ⅰ)；③螺旋肋钢丝(代号H)；（2）预应力钢丝按加工状态分类：①冷拉钢丝(代号WCD)；②消除应力钢丝低松弛级钢丝(代号WLR)；普通松弛级钢丝(代号WNR)。2）产品标记：P1943）应用：P1942、预应力混凝土用钢铰线（1）钢铰线规格：公称直径为9.2mm、11.1mm、12.7mm、15.2mm光面及刻痕钢丝制成；（2）钢铰线分类：1×2(2股)光面；1×3（3股）光面；1×3Ⅰ（3股）刻痕；1×7（7股）光面；1×7（7股）光面经模拔；（3）产品标记：P194（4）应用：成盘供应不须接头，排列布置方便，易于锚固主要用于大跨径，大承载量的后张法预应力结构，强度高，粘结力好。 钢筋混凝土和预应力用钢筋和钢丝第四节钢材的锈蚀及其防治钢材锈蚀：钢材表面与周围环境中的气体和液体腐蚀介质接触时发生电化学和化学反应，使钢材腐蚀破坏的现象。造成应力截面减小，表面缺陷增多，承载力及冲击韧性降低，混凝土保护层遭受破坏，甚至造成脆性断裂。一、钢材锈蚀1、化学锈蚀为钢材表面与干燥空气及非电解质液体反应而产生的锈蚀。2、电化学锈蚀钢材与电解质液体产生电流，形成原电池而发生的锈蚀。二、防治锈蚀的方法1、保护层法：（1）金属保护法（2）非金属保护方法：2、制成合金钢：3、阴极保护法：（1）牺牲阳极保护法（2）外加电流法（砂粒总表面积偏大——水泥用量多）。粒径差不易过大或太小。在工程上使用，中砂比较好。实际颗粒级配与表列累计百分率相比。