2008年建筑材料课件

建筑材料主讲人：曾志勇同济大学材料科学与工程学院2008-01-12 第一章绪论第二章建筑材料的基本性质第三章气硬性胶凝材料第四章水泥第五章水泥混凝土第六章砂浆第七章墙体材料第八章建筑钢材第九章木材第十章防水材料第十一章建筑装饰材料 第一章绪论1、定义——建筑结构物中使用的各种材料及其制品，它是一切建筑工程的物质基础。2、分类根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。见表1——建筑材料分类按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表2——建筑材料分类 3.标准分级企业：QB地方：DB行业：国家：国际：ISO行业建材标准JC，建工标准JG工程建设标准CECS，石油标准SY中国国标GB,德国工业标准DIN英国国标BS,美国材料试验标准ASTM返回键 建筑材料无机材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有机材料植物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复合材料无机非金属材料和有机材料的复合金属材料与无机非金属材料复合金属材料与有机材料复合玻璃纤维增强塑料、混合物水泥混凝土、沥青混合料等钢纤维增强混凝土等返回键轻质金属夹芯板 建筑材料建筑结构材料砖混结构：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢木结构：建筑钢材，木材墙体材料砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块墙板：混凝土墙板、石膏板、复合墙板建筑功能材料防水材料：沥青及其制品绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材返回键 第二章建筑材料的基本性质§2-1材料的物理性质§2-2材料的力学性质§2-3材料的耐久性§1返回键 一、与构造状态有关的物理性质§2-1材料的物理性质1．孔隙、孔隙率和密实度孔隙：材料内部的空隙。孔隙从两个方面对材料产生影响，一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。孔隙率定义：指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（Vo）的百分率。因为Vp=Vo－V，孔隙率计算公式：与孔隙率相对应的是材料的密实度，密实度定义：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率，可用下式表示：材料的孔隙特征包括许多内容，以下仅介绍以后章节涉及的三个特征：（1）按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔，细孔和大孔三种。（2）按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔，或互相贯通的连通孔。§1 一、与构造状态有关的物理性质§2-1材料的物理性质（3）按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为与外界相连通的开口孔，或不相连通的封闭孔。若把开口孔的孔体积记为VOP，闭口孔的孔体积记为VCL，则有Vp=VOP+VCL。另外，定义开口孔孔隙率为POP=VOP/V0，闭口孔孔隙率为PCL=VCL/V0，则孔隙率P=POP+PCL。2．空隙、空隙率和填充率空隙：散粒材料颗粒间的空隙。空隙率定义：散料材料颗粒间的空隙体积（VS）占堆积体积的百分率，因为VS=V0’-V0，空隙率计算公式：与空隙率相对应的是填充率，填充率定义：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，可按下式计算§1 1.密度（又称为真密度、绝对密度，absolutedensity）定义：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，单位：g/cm3；kg/m3式中ρ——材料的密度（g/cm3、kg/m3）m——材料在干燥状态下的质量（g、kg）；V——材料的绝对密实状态下的体积（cm3、m3）二、与质量状态有关的物理性质§2-1材料的物理性质2.表观密度（又称为视密度、近似密度，apparentdensity）定义：材料单位细观外形体积（包括内部封闭孔隙）的质量称为表观密度，单位：kg/m3，式中ρ′——材料的表观密度（kg/m3）；m——材料的质量（kg）；V′——材料在自然状态下的体积（m3）。§1计算公式：计算公式： 式中——材料的容积密度（kg/m3）m——材料的质量（kg）V0——材料的自然体积（m3）定义：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量称为堆积密度，单位：g/cm3；kg/m3式中——散粒材料的堆积密度（kg/m3）m——散料材料的质量（kg）V0/——散粒材料的自然堆积体积（m3）二、与质量状态有关的物理性质§2-1材料的物理性质4.堆积密度（bulkdensity）§13.容积密度（又称为体积密度、表观毛密度、容重，volumedensity）定义：材料单位宏观外形体积（包括内部封闭孔隙和开口孔隙）的质量称为容积密度，单位：g/cm3；kg/m3计算公式：计算公式： 表1.1各种密度的计算密度名称体积状态体积测量密度计算密度自身体积（不含孔隙）磨成细粉消除内部孔隙，材料的排水体积V表观密度细观外形体积（含闭口孔）干燥材料浸入水中，待吸水饱和后，测量排开水的体积V’容积密度宏观外形体积（含所有孔）①规则形状材料，测量外形尺寸，计算体积②不规则材料，腊封后用排水法测量体积③不规则微孔材料如砂石，饱和面干材料的排水体积V0堆积密度自然堆积体积(含材料间空隙)颗粒材料正好装满容器，测量该容器的容积V’0注：饱和面干状态指材料表面干燥而内部孔隙含水达饱和时的状态。二、与质量状态有关的物理性质§2-1材料的物理性质同种材料:密度＞表观密度＞容积密度＞堆积密度§1 三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质1.亲水性和憎水性当固体材料与水接触时，由于水分与材料表面之间的相互作用不同，会产生如图所示两种情况。图中在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角。当θ≤90°时，材料能被水润湿表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料；当θ>90°时，材料不能被水润湿表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料。由此可见，润湿边角越小，材料亲水性越强，越易被水润湿，当θ=0时，表示该材料完全被水润湿。大多数土木工程材料，如砖、木、混凝土等均属于亲水性材料；沥青、石蜡等则属于憎水性材料。§1 三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质2．材料的含水状态亲水性材料的含水状态可分为如图所示四种基本状态：干燥状态——材料的孔隙中不含水或含水极微；气干状态——材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡；饱和面干状态——材料表面干燥，而孔隙中充满水达饱和；湿润状态——材料不仅孔隙中含水饱和，而且表面上为水润湿附有一层水膜。除上述四种基本含水状态外，材料还可以处于两种基本状态之间的过渡状态中。（a）干燥状态（b）气干状态（c）饱和面干状态（d）湿润状态§1 三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质3．材料的吸湿性和吸水性1）吸湿性和含水率吸湿性定义：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，含水率计算公式：式中Wh——材料含水率（%）ms——材料吸湿状态下的质量；mg——材料干燥状态下的质量。§1 吸附　　　解吸RH↓、T↑RH↑、T↓三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质§1材料的含水率随环境的温度和湿度变化发生相应的变化，在湿度较大，温度较低时，材料含水率变大，反之变小。平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率称为平衡含水率。材料开口的微孔越多，吸湿性越强。影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征 三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质2）吸水性和吸水率吸水性定义：是指材料在水中吸水的性质。材料的吸水性用吸水率表示，它有以下两个定义：质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分率。计算式：式中Wm——材料的质量吸水率（%）mb——材料吸水饱和时的质量（g）mg——材料在干燥状态下的质量（g）§1 三、与水有关的性质§2-1材料的物理性质式中ρW=1g/cm3为水在常温下的密度。材料的开口孔越多，吸水量越多。虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能润湿孔壁，所以吸水率不大。而开口细微连通孔越多，吸水量就越大。体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率，计算式：影响因素：亲水性、孔隙率、孔特征。亲水性↑、孔隙率↑、微细连通孔↑→吸水性↑材料钢铁,玻璃花岗岩混凝土粘土砖木材吸水率00.5~0.72~38~20>100§1 四、与热有关的性质§2-1材料的物理性质1．导热性、导热系数和热阻定义：材料的导热性是指材料两侧有温差时，热量由高温侧流向低温侧传递的能力，常用导热系数表示。计算公式：式中λ——导热系数（W/m.k）；Q——传导热量（J）；δ——材料厚度（m）；A——材料传热面面积（m2）；T1－T2——材料两侧温差（K）；t——传热时间（S）材料的导热性与孔隙特征有关，增加封闭孔隙能降低材料的导热能力。λ的影响因素：组成、结构，孔隙率、孔隙特征、受潮、受冻绝热材料定义：λ≤0.23w/m·k 四、与热有关的性质§2-1材料的物理性质热阻定义——热量通过材料时所受到的阻力，定义为材料层厚度与导热系数的比值。热阻计算：单位：m2·K/W2．热容（量）和比热同种材料的热容性差别，常用热容量比较，热容量定义：热容量是指材料在温度变化时的吸收或放出热量的能力。计算公式：式中：Q——热量（kJ）m——材料的质量（kg）T1－T2——材料受热或冷却前后的温差（K）；C——材料的比热（kJ/kg·K）不同材料间的热容性，可用比热作比较。 四、与热有关的性质§2-1材料的物理性质比热定义：比热是指单位质量的材料升高单位温度时所需热量。计算公式如下：3．热变形性和线膨胀系数热变形性定义：材料的热变形性是指温度变化时的材料尺寸变化。除个别的如水结冰之外，一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律。材料的热变形性常用线膨胀系数表示，计算公式如下：式中：α——线膨胀系数（1/K）；L——材料的原来长度（mm）；△L——材料的线变形量（mm）；T2－T1——材料在升、降温前后的温度差（K）。土木工程，总体上要求的材料是热变形不要太大，在有隔热保温要求的工程中，设计时应尽量选用热容量（或比热）大，导热系数小的材料。 五、与声有关的性质§2-1材料的物理性质1、吸声性和吸声系数材料能吸收声音的性质称为吸声性，以吸声系数来表示：式中：α——吸声系数；E1——被材料吸收的声能；E0——入射到材料表面的总声能。吸声材料定义：吸声系数>0.2的材料2、隔声性和隔声量材料隔绝声音的性质称为隔声性，以隔声量R表示：式中：R——隔声量，分贝（dB）;E2——透过材料的声能；E0——入射到材料表面的总声能。室内隔声效果取决于：材料、结构返回键 §2-2材料的力学性质一、强度与比强度1、强度定义：分类：影响因素：抵抗外力破坏的最大应力值抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度材料内因……组分、结构试验条件……试件(尺寸、形状、含水率)温度、加荷速度等2、比强度定义：作用：实例：强度/表观密度轻质高强的指标 PPP材料的抗拉、抗压、抗剪强度可用下式计算：式中：f——抗拉或抗压或抗剪强度（MPa）；P——材料破坏时的最大荷载（N）；A——受力面面积（mm2）§1 P抗弯（折）强度计算公式为：式中：ff——抗弯（折）强度（MPa）；P——试件破坏时的最大荷载（N）；L——二支点之间距离（mm）；b、h——试件截面的宽度和高度（mm）。§1 §2-2材料的力学性质二、弹性和塑性弹性定义：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质。这种可恢复的变形称弹性变形，如图（a）。塑性定义：若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性，此种不可恢复的变形称为塑性变形。如图（b）。（a）弹性变形曲线（b）塑性变形曲线（c）弹塑性变形曲线§1 §2-2材料的力学性质二、弹性和塑性材料在弹性范围内应力与应变之间的关系符合如下虎克定律：σ=Eε式中σ——应力（MPa）；ε——应变；E——弹性模量（MPa）。弹性模量是材料刚度的度量，反映了材料抵抗变形的能力，是结构设计中的主要参数之一。实际材料较小外力作用下，表现为弹性变形；受力超过限度后，表现为塑性变形。受力后，弹性变形与塑性变形同时产生§1 §2-2材料的力学性质三、脆性和韧性脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料，它的变形曲线如右图。韧性（冲击韧性）：材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质。它可用材料受荷载达到破坏时所吸收的能量来表示。由下式计算：aK=AK/A式中aK——材料的冲击韧性（J/mm2）；AK——试件破坏时所消耗的功（J）；A——试件受力净截面积（mm2）§1 §2-2材料的力学性质四、徐变定义：固体材料在恒外力长期作用下，变形随时间延长而逐渐增大的变形，称为徐变。原因：对非晶体材料，徐变是由于内部产生粘性流动而造成的；对晶体材料，徐变是由于内部晶格错动和滑移而造成的。§1 §2-2材料的力学性质五、硬度和耐磨性1．硬度定义：硬度是材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力。测定方法：测定硬度的方法很多，常用刻划法和压入法。莫氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。布氏法是在布氏硬度机上用一规定直径的硬质钢球，加以一定的压力，将其压入钢材表面，使形成压痕，将压力除以压痕面积，所得应力值为该钢材的布氏硬度值（HB）。数值越大表示钢材越硬。洛氏法是在洛氏硬度机上根据测量的压痕深度来计算硬度值。2．耐磨性定义：耐磨性是材料抵抗磨损的能力，用耐磨率表示，计算公式：式中M——耐磨率，g/cm2;m0——磨前质量，g;m1——磨后质量，g；A——试样受磨面积，cm2。§1返回键 §2-3材料的耐久性破坏作用：物理作用－温湿度、冻融、流水、紫外线化学作用－酸碱盐水溶液、有害气体、水生物作用－虫、菌1．耐水性定义：材料的耐水性是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。耐水性用软化系数表示，如下式：式中：KR——材料的软化系数fb——材料在饱和吸水状态下的抗压强度（MPa）fg——材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）一般材料吸水后，强度均会有所降低，强度降低越多，软化系数越小，说明该材料耐水性越差。材料的KR在0~1之间，工程中将KR>0.85的材料，称为耐水材料。长期处于水中或潮湿环境中的重要结构，必须KR>0.85，次要结构中不宜小于0.75。定义——材料在各种使用环境中，能长久地保持其性能的性质。§1 §2-3材料的耐久性2．抗渗性定义：材料的的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗标号表示：渗透系数按照达西定律以公式表示为：式中：K——渗透系数（cm/h）；Q——渗水总量（cm3）A——渗水面积（cm2）；d——试件厚度（cm）；t——渗水时间（h）H——静水压力水头（cm）。对混凝土材料我国目前采用抗渗等级（记为S）来衡量。材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征（孔径、孔的连通性）有关。开口的连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。材料的渗透系数越小，或抗渗标号越高，表明材料的抗渗性越好。地下建筑、压力管道等设计时都必须考虑材料的抗渗性。§1 §2-3材料的耐久性3．抗冻性定义：抗冻性是指材料在饱水状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。材料的抗冻性常用抗冻标号（记为D）表示。抗冻标号越高，抗冻性越好。材料受冻融破坏原因，是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。影响因素：孔隙率、孔特征、孔隙充水程度、材料强度、冻结温度、冻融循环次数。因此，在寒冷地区和环境中结构设计和材料选用时，必须考虑到材料的抗冻性能。4．耐候性定义：暴露在大气中的材料，经常受阳光、风、雨、露、温度变化和腐蚀气体（CO2、SO2）等侵蚀。材料对这些自然侵蚀的耐受能力称为耐候性。俗称老化。如外墙涂料对耐候性有很高的要求。§1 §2-3材料的耐久性5．抗化学腐蚀性定义：材料抵抗使用环境中化学物质（水溶液、气体）的腐蚀能力。酸碱及其盐类对矿物质和金属材料均会产生化学腐蚀，其原因有：材料中某些成分被溶蚀；材料中某些成分与化学物质起化学反应，生成有害物质§1返回键 第三章气硬性胶凝材料§3-1石灰§3-2石膏返回键 第三章气硬性胶凝材料1、胶凝材料定义:凡是经过一系列物理、化学作用，能由液体或半固体（泥膏状）变为坚硬的固体，并能把松散物质粘结成整体的材料称为胶凝材料。物理化学作用（能胶结其它物料）坚强固体塑性浆体2、胶凝散粒材料(砂、石等)块状材料(砖、石块)胶结整体 3、胶凝材料分类胶凝材料根据其化学组成分为有机气硬性－只能在空气中硬化无机水硬性－不仅能在空气中硬化,而且能在水中硬化。气硬性胶凝材料定义：气硬性胶凝材料只能在空气中（干燥条件下）硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度，如石灰、石膏、菱苦土和水玻璃等。这类材料耐水性差，只能用于干燥环境。一般只适用于地上结构，而不宜用于潮湿环境中，更不可用于水中。水硬性胶凝材料定义：水硬性胶凝材料则不仅能在空气中、而且能更好地在水中硬化，保持和继续发展其强度，如各品种水泥，它们既适用于地上工程，也适用于地下或水中工程。第三章气硬性胶凝材料 §3-1石灰1．原材料：石灰主要有两个来源：一是以碳酸钙CaCO3为主要成分的矿物、岩石（如方解石、石灰岩、大理石）或贝壳，经煅烧而得生石灰CaO；另一个来源是化工副产品，如用碳化钙（电石）制取乙炔时产生的电石渣，其主要成分是Ca(OH)2，即熟石灰。或者用氨碱法制碱所得的残渣，其主要成分为碳酸钙。2、生产原料：石灰石（主要成份CaCO3）生产：CaCO3CaO（生石灰）＋CO2↑900～1000℃生石灰：白色或灰色的块状物质（含MgO）。按照JC/T479－92《建筑生石灰》：MgO含量≤5％时，称为钙质生石灰；MgO含量>5％时，称为镁质生石灰。 §3-1石灰3、熟化（消化）CaO＋H2OCa(OH)2(熟石灰)＋64.88kJ(体积增大1.0~2.0倍)粉状－消石灰：只用少量水(约70％)(理论值为31.2%)浆状－石灰浆：加过量水(2.5～3倍)熟石灰过烧石灰危害：熟化缓慢，浆体硬化后仍在熟化，体积膨胀，导致硬化浆体开裂。消除危害方法：“陈伏”两星期消石灰粉也需放置一段时间，使其进一步熟化后使用。消石灰粉可用于拌制灰土及三合土，因其熟化不一定充分，一般不宜用于拌制砂浆及灰浆。按照JC/T481－92《建筑消石灰粉》规定：MgO≤4％的，称为钙质消石灰粉；4%≤MgO<24％的，称镁质消石灰粉；24%≤MgO<30％的，称为白云石消石灰粉。 4、硬化晶体交错生长干燥(空气中)CO+H2O(空气中)塑性浆体硬化浆体Ca(OH)2结晶析出CaCO3结晶析出§3-1石灰1）结晶作用2）碳化作用碳化主要发生在与空气接触的表层上，表层生成的致密CaCO3膜层，阻碍空气中CO2进一步地渗入，同时也阻碍了内部水分向外蒸发，使Ca(OH)2结晶作用也进行得较慢，随着时间的增长，表层CaCO3厚度增加，阻碍作用更大，在相当长的时间内，仍然是表层为CaCO3，内部为Ca(OH)2。所以，石灰硬化是个相当缓慢的过程。 5、石灰技术性质1）质量评定指标2）石灰性质①可塑性好②凝结硬化慢、强度低③耐水性差④体积收缩大§3-1石灰 6．石灰的应用1）制作石灰乳涂料将熟化好的石灰膏或消石灰粉加入过量的水稀释成的石灰乳，是一种传统的涂料，主要用于室内粉刷。掺入少量佛青颜料，可使其呈纯白色；掺入107胶或少量水泥、粒化高炉矿渣或粉煤灰，可提高粉刷层的防水性；掺入各种耐碱颜料，可获得更好的装饰效果。2）配制砂浆石灰膏和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成石灰砂浆或混合砂浆，可用于墙体砌筑或抹面工程；也可掺入纸筋、麻刀等制成石灰浆，用于内墙或顶棚抹面。3）拌制石灰土和三合土石灰土为消石灰粉与粘土按2：8或3：7的体积比加少量水拌成。三合土为消石灰粉、粘土、砂按1：2：3的体积比，或者消石灰粉、砂、碎砖（或碎石）按1：2：4的体积比加少量水拌成。夯实，密实度↑，而且粘土颗粒表面的少量活性SiO2和Al2O3与Ca(OH)2发生反应，生成水化硅酸钙与水化铝酸钙，胶结，粘土的强度↑和耐水性↑，主要用于建筑物、路面或地面的垫层，地基的换土处理及地下建筑物的防水。另外石灰与粉煤灰、碎石拌制的“三渣”也是目前道路工程中经常使用的材料之一。§3-1石灰 4）生产硅酸盐制品用生石灰粉生产石灰板。将生石灰粉与纤维材料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如炉渣）加水搅拌、成型，然后用二氧化碳进行人工碳化，可制成轻质的碳化石灰板材，多制成碳化石灰空心板，它的导热系数较小，保温绝热性能较好，可锯，可钉，宜用作非承重内隔墙板、天花板等。将生石灰粉或消石灰粉与含硅材料，如天然砂、粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等，加水拌合、陈伏、成型后，经蒸压或蒸养等工艺处理，可制得其他硅酸盐制品，如灰砂砖、粉煤灰砖、粉煤灰砌块等。§3-1石灰返回键 §3-2石膏建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声，美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有发展前途的新型建筑材料之一。自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏CaSO4·2H2O。在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过加工而成的半水石膏CaSO4·1/2H2O，又成熟石膏。天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同，会得到结构和性能不同的产物。高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用于建筑抹灰或者制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。 §3-2石膏一、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏与适量水混合后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去可塑性产生强度，并发展成为坚硬的固体。发生这种现象的实质，是由于浆体内部经历了一系列的物理化学变化。首先半水石膏溶解于水，很快成为不稳定的饱和溶液。溶液中的半水石膏与水反应形成二水石膏。水化反应按下式进行。CaSO4.1/2H2O+3/2H2O→CaSO4.2H2O由于水化产物二水石膏的溶解度比β型半水石膏小得多（仅为β型半水石膏溶解度的1/5），β型半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液，逐渐形成晶核，当晶核大到某一临界值以后，二水石膏就结晶析出。这时溶液浓度降低，使新的一批半水石膏又可继续溶解和水化。如此循环进行，直到β型半水石膏完全耗尽。随着水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性，这称为初凝。而后浆体继续变稠，颗粒间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生结构强度，表现为终凝。其间晶体颗粒也逐渐长大、连生和互相交错，使浆体强度不断增长，直至剩余水分完全蒸发后，强度才停止发展。这就是建筑石膏硬化过程。 二、建筑石膏的技术要求及特性（一）建筑石膏的等级及质量标准根据《建筑石膏》（GB9776-88）的规定，建筑石膏按抗折强度、抗压强度和细度分为优等品、一等品和合格品三个等级，具体质量指标见表建筑石膏的技术要求所示。建筑石膏的密度一般为2.60g/cm3~2.75g/cm3，堆积密度为800kg/m3~1000kg/m3。建筑石膏产品标记的顺序为：产品名称、抗折强度、标准号。例如抗折强度为2.1MPa的建筑石膏，其标记为：建筑石膏2.1GB9776。 （二）建筑石膏的特性1、凝结硬化快。在自然干燥的条件下，建筑石膏达到完全硬化的时间约需一星期。2、建筑石膏硬化后孔隙率大、强度低。半水石膏水化反应，理论上所需水分只占半水石膏质量的18.6％。为了使石膏浆具有必要的可塑性，通常加水60%~80％。石膏浆体硬化后，多余的水分蒸发，内部具有很大的孔隙率（约达总体积的50%～60％），故其强度低。3、建筑石膏硬化体隔热性和吸声性能良好、耐水性较差。建筑石膏制品的导热系数较小，一般为0.121~0.205W/(m·K)。在潮湿条件下吸湿性强，水分削弱了晶体粒子间的粘结力，故耐水性差，软化系数为0.3~0.45，长期浸水还会因二水石膏晶体溶解而引起溃散破坏。在建筑石膏中加入适量水泥、粉煤灰、磨细粒化高炉矿渣以及各种有机防水剂，可提高制品的耐水性。4、防火性能良好。建筑石膏硬化后的主要成分是带有两个结晶水分子的二水石膏，当其遇到火时，二水石膏脱出结晶水，结晶水吸收热量蒸发时，在制品表面形成水蒸气幕，有效地阻止火的蔓延。制品厚度越大，防火性能越好。5、微膨胀建筑石膏硬化时体积略有膨胀。一般膨胀率约为1%，这可使硬化体表面光滑饱满，干燥时不开裂，且能使制品造型棱角很清晰，有利于制造复杂图案花型的石膏装饰件。 三、建筑石膏的应用(一)室内抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用于室内抹灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适，美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷尤其及贴墙纸。建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁白美观。（二）装饰制品以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀的性能，可制成各种石膏雕塑，饰面板及各种装饰品。 （三）石膏板　　我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏空心板，石膏装饰板，纤维石膏板等。　　（1）纸面石膏板它是石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。　　（2）石膏空心条板这种石膏板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。　　（3）石膏装饰板石膏装饰板有平板，多孔板，花纹板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和无花板等。　　（4）纤维石膏板以建筑石膏为主要原料掺加适量的县委增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。　　此外，还有石膏蜂窝板，防潮石膏板，石膏矿棉复合板等品种，可分别用做绝热板，吸声板，内墙和隔墙板，天花板，地面基层板等。 四、建筑石膏的存储在存储建筑石膏时应注意防雨防潮，存储期一般不要超过三个月。石膏制品表面如未做防潮处理则只能在干燥环境中使用，其存储期也不宜超过三个月，在存储运输及施工过程中要严格注意防水防潮。返回键 返回键指标等级优等品一等品合格品强度（MPa）抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于5.010.015.0凝结时间（min）初凝时间不小于6终凝时间不大于30 第四章水泥返回键 水泥是一种良好的矿物胶凝材料，它与石灰、石膏、水玻璃等气硬性胶凝材料不同，不仅能在空气中硬化，而且在水中能更好地硬化，并保持和发展其强度，因此，水泥是一种水硬性胶凝材料。水泥是制造各种形式的混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构筑物的最基本组成材料，广泛用于建筑、道路、水利和国防工程中，素有“建筑业的粮食”之称。水泥的品种很多，按化学成分可分为：硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥，其中应用最广的是硅酸盐系列水泥。硅酸盐系列水泥按其性能和用途，可作如下分类：硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥常用水泥矿渣水泥火山灰水泥硅酸盐系列水泥粉煤灰水泥复合水泥特种水泥以上常用水泥是指大量用于一般土木建筑工程中的水泥，特种水泥是指具有独特的性能，用于各类有特殊要求的工程中的水泥。第四章水泥 §4-1硅酸盐类水泥§4-2掺混合材料的硅酸盐水泥§4-3其他品种水泥返回键 §4-1硅酸盐类水泥１.定义硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，即国外统称的波特兰水泥。２.分类不掺混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥；在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5%石灰石或矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥。 一、硅酸盐类水泥的生产及熟料矿物组成（一）硅酸盐类水泥的生产硅酸盐类水泥的生产过程是“两磨一烧”，即：（1）将原料按一定比例配料并磨细成符合成分要求的生料：（2）将生料煅烧使之部分熔融形成熟料；（3）将熟料与适量的石膏共同磨细成为硅酸盐类水泥。其主要过程如下图：硅酸盐水泥生产过程 硅酸盐水泥的生产过程 （二）熟料矿物及其特性名称成份简写含量水化速度水化热强度硅酸三钙3CaOSiO2C3S37~60快多高硅酸二钙2CaOSiO2C2S15~37慢少早低后高铝酸三钙3CaOAl2O3C3A7~15最快最多低铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O4C4AF10~18快中低 矿物组成水泥性能应用C3S↑高强结构工程C3A、C3S↓,C2S↑水化热低大体积砼C3S、C3A↑快硬高强抢修工程组成-性能-应用 二、硅酸盐类水泥的凝结硬化水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不断提高，最后变成坚硬的石状物——水泥石，这一过程称为硬化。水泥的凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续、复杂的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥石的某些性质，对水泥石的应用有着重要意义。 1.水泥的水化1）铝酸盐水化石膏存在时:C3A+CSH2+H→C3A·3(CS)·H31(钙矾石AFt,三硫型)石膏用完时:C3A+C3A·3(CS)·H32→C3A·CS·H12(AFm,单硫型)水化硫铝酸钙晶体C3A+6H→C3AH6水化铝酸三钙晶体C4AF+7H→C3AH6+CFH水化铁酸钙凝胶2）硅酸盐水化2C3S+6H→C3S2H3+3CH水化硅酸钙凝胶氢氧化钙晶体2C2S+4H→C3S2H3+CH加入的石膏，在凝结硬化的初期与水化铝酸三钙反应，生成高硫型水化硫铝酸钙晶体，又称钙矾石。在凝结硬化的后期，因石膏的浓度减少，生成的产物为低硫型水化硫铝酸钙晶体，二者合称水化硫铝酸钙晶体。因此，硅酸盐水泥水化生成的主要水化产物有：水化硅酸钙、水化铁酸钙凝胶；氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在充分水化的水泥石中，C-S-H凝胶约占70％，CH约占20％，水化硫铝酸钙约占7％。 2.水泥的凝结和硬化当水泥加水拌合后，在水泥颗粒表面即发生化学反应，生产的胶体水化产物聚集在颗粒表面，使化学反应减慢，并使水泥浆体具有可塑性。由于生产的胶体状水化产物不断增多并在某些点接触，构成疏松的网状结构，使水泥浆体失去流动性及可塑性，这就是水泥的凝结。此后由于生成的水化硅酸钙，，氢氧化钙，水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体等水化产物不断增多，它们相互接触连生，到一定程度，建立起较为紧密的网状结晶结构，并在网状结构内部不断充实水化产物，使水泥具有初步的强度，此后水化产物不断增加，强度不断提高，最后形成具有较高强度的水泥石，这就是水泥的硬化。硬化后由水泥石水化产物，未水化完的水泥熟料颗粒，水及大小不等的孔隙所组成。 电镜下的水泥水化产物 幻灯片1 幻灯片2 幻灯片3 幻灯片4 幻灯片5 幻灯片6 三、硅酸盐水泥的技术要求国家标准GB175-92规定，硅酸盐水泥有不溶物、氧化镁、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量等九项技术要求。1.不溶物Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。2.烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。 3.细度水泥的细度表示水泥磨细的程度，通常用比表面积法或筛粉法来确定。国家标准规定，硅酸盐水泥比表面积大于300m2/kg。水泥的细度对水泥的性能影响很大，水泥颗粒越细，与水接触面积越大，水化反应越快，这对强度的发展，尤其是早期强度的发展是非常有利的。但是也不宜过细，水泥磨得过细一方面在存储期间容易细潮而降低强度，另一方面也会大大增加粉磨的能耗。 4.凝结时间凝结时间分为初凝和终凝。由加水搅拌到水泥开始失去苏醒的时间称为初凝时间，由加水拌合到水泥浆体完全失去塑性并开始产生强度的时间称为终凝时间。水泥的初凝不宜太早，以便施工时有足够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌，运输，浇注和砌筑等操作，水泥的终凝不宜过迟，以便使混凝土能尽快地硬化，达到一定的强度，以利于下道工序的进行。国家标准规定，硅酸盐水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于390分钟。影响水泥凝结的因素很多，如熟料的矿物组成，水泥的细度，环境的温度和湿度，拌合水量等。使用时可加入调凝剂来调整水泥的凝结速度。 5.安定性安定性是指标准稠度的水泥浆在凝结硬化过程中体积均匀变化的性质。如果在工程中使用安定性不合格的水泥，将使水泥制品产生膨胀性裂缝，甚至使构件破坏，引起严重的事故。安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含有的游离氧化钙或游离氧化镁过多，也可能是掺入石膏量过多而造成的。熟料中所含有的游离氧化钙或游离氧化镁都是过烧的，水化缓慢，往往在水泥硬化后才开始水化，这些氧化物在水化时体积剧烈膨胀使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，石膏与水化铝酸钙反应生产水化硫铝酸钙，使体积膨胀，也会引起水泥石开裂。 安定性是水泥在施工中保证质量的一项重要的技术指标，国家标准规定，水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。但沸煮法只能检验由于游离氧化钙所引起的安定性不良，所以，氧化镁及石膏的数量在水泥生产时加以控制。国标中规定，水泥中氧化镁含量不得超过5.0%。如果水泥经过压蒸喊定性实验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。水泥中的石膏含量常用三氧化硫含量控制，国标规定，水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。 6.强度水泥的强度是表明水泥质量的重要指标。根据国家标准《水泥胶砂强度检验方法》GB177-85规定，水泥和标准砂按1：2.5混合，加入规定数量的水，按规定的方法制成试件，在标准温度（18～22℃）的水中养护，测定其规定的龄期的强度。国家标准GB175-92中规定，水泥标号按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分。 7.碱含量在水泥中含是引起混凝土产生碱-骨料反应的条件，为了避免碱-骨料反应的发生，国标中规定若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量（按Ｎa2O+0.658K2O计算）不得大于0.60%。 国标规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项不符合标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限度和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。 四、水泥石的腐蚀及防止方法已经硬化的水泥制品在一般条件下，具有良好的耐久性，但在某些腐蚀性液体和气体（统称侵蚀介质）的作用下，有时也会逐渐遭到破坏，引起强度降低甚至造成建筑物结构破坏，这样的现象叫做侵蚀对水泥石的腐蚀。1.产生水泥石腐蚀的主要原因有以下几种： ⑴淡水侵蚀（溶出型）雨水、雪水及许多江河湖水都属于软水。长期作用，CH会不断溶出，当水泥石碱度降低到一定程度，会使其它水化产物发生溶蚀，导致水泥石破坏。在流水作用下，侵蚀加重；如果水中有较多的碳酸盐，它与CH反应生成难溶的CaCO3堵塞水泥石的毛细孔，阻止水分侵入和CH溶出。⑵酸侵蚀酸与水泥石中的CH反应，生成水和钙盐；pH值越小，侵蚀越强烈。⑶碳酸侵蚀碳酸与水泥石中的CH作用，生成难溶的CaCO3；碳酸进一步与碳酸钙作用，生成易溶于水的碳酸氢钙Ca(HCO3)2，使CH不断溶失，从而引起水泥石解体。 ⑷硫酸盐侵蚀硫酸盐都能与水泥石中的CH作用生成硫酸钙，再和水化铝酸钙C3AH6反应生成钙矾石，从而使固相体积增加很多，使水泥石膨胀开裂。⑸镁盐侵蚀海水或地下水中的镁盐与水泥石中的CH反应，生成松软无胶凝能力的氢氧化镁。而且Mg(OH)2的碱度低，会导致其它水化产物不稳定而离解。⑹强碱侵蚀水泥混凝土能够抵抗一般碱类的侵蚀，但会被强碱腐蚀。NaOH与水化铝酸钙反应生成氢氧化钙、铝酸钠（胶结力弱、易溶）和水。NaOH渗入浆体孔隙后又在空气中干燥，在空气中二氧化碳作用下形成含大量结晶水的碳酸钠(Na2CO310H2O)，在结晶时也会造成浆体结构胀裂。 2.水泥石腐蚀的原因与防止水泥石易受腐蚀的基本原因：①硅酸盐水泥石中含有较多易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等；②水泥石本身不密实含有大量的毛细孔隙。防止腐蚀的措施：①提高水泥石的密实度；②根据环境特点，选择适宜的水泥品种或掺入活性混合材；③对于强腐蚀介质，建议为混凝土加做保护层。 五、水泥的运输及保管水泥很容易吸收空气中的水分，发生水化作用凝结成块状，从而失去胶结能力。因此水泥在运输和保管中应特别注意防水，防潮。工地存储水泥应有专用仓库，库房要干燥。存放袋装水泥时，地面垫板要离地30cm，四周离墙30cm，堆放高度一般以10袋为宜，水泥的储存应按照到货先后依次堆放，尽量作到先到先用，防止存放过久。不同品种不同标号的水泥要分别存放，不得混杂，并要防止其他杂务混入。一般水泥的储存气为三个月，三个月后的强度降低约10～20%，时间越长，强度降低越多，使用存放三个月以上的水泥，必须重新检验其强度，否则不得使用。对于受潮水泥可以进行处理，然后再使用。返回键 §4-2掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥，是用硅酸盐熟料加入一定比例的混合材料和适量石膏，经过共同磨细而制成的。加入混合料后，可以改善水泥的性能，调节水泥的标号，增加品种，提高产量和成本，同时可以综合利用工业废料和地方材料。这类水泥根据掺入的混合材料的数量和品种的不同有：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。 一、混合材料混合材料一般为天然矿物材料或工业废料，根据其性能分为活性混合材料和非活性混合材料。1.活性混合材料这类混合材料掺入硅酸盐水泥后，能与水泥水化产物氢氧化钙起化学反应，生成水硬性胶凝材料，凝结硬化后具有强度并能改善硅酸盐水泥的某些性质，常用的有粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料和粉煤灰。2.非活性混合材料这类混合材料又被称为填充材料，它不能与水泥起化学反应或化学作用很小，仅能起调节水泥标号，增加产量，降低水化热等作用，常用的有：磨细的石英砂，石灰石、黏土等。窑灰也是一种混合材料，它是从水泥的回转窑窑尾废气中收集的粉尘，其性能介于活性混合材料和非活性混合材料之间。 二、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6~15%的混合材料，、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P.O。普通水泥的标号的范围比较宽，使用范围也比较广，其标号分为325、425、425R、525、525R、625、625R。各种标号水泥在各个龄期的强度见表5-4。国标GB175-92中规定：普通硅酸盐水泥中烧失量不得大于5.0%，细度用80μm方筛，筛余量不得超过2.0%，初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。其余技术要求与硅酸盐水泥相同。 三、矿渣硅酸盐水泥1.定义由硅酸盐水泥熟料和20~70%粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥，代号P.S。2.应用①.大体积混凝土----------水化热低②.抗硫酸盐侵蚀混凝土----------CH含量少③.耐热混凝土---------矿渣耐热④.不适宜用于抗渗混凝土--------矿渣亲水性较差 四、火山灰质硅酸盐水泥1.定义由硅酸盐水泥熟料和20~50%火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥，代号P.P。2.应用①.抗渗混凝土--------泌水小②.大体积混凝土-------水化热低③.干缩很大,需长时间保持潮湿 五、粉煤灰硅酸盐水泥1.定义由硅酸盐水泥熟料和20~40%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，简称为粉煤灰水泥，代号P.F。2.特点①.干缩小,抗裂性能好②.水化硬化过程与火山灰相似矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥分为275、325、425、425R、525、525R和625R七个标号。水泥各龄期的强度应该符合表5-5的规定。 对矿渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥，除了矿渣水泥中三氧化硫含量不得超过4.0%外，其他技术要求均与普通水泥相同。以上五大品种水泥的的重要特性及适用范围见表5-6。 六、水泥的质量等级根据建材行业标准《水泥质量分等原则》JC/T452-92规定，水泥产品水平划分为优等品，一等品和合格品三个等级。返回键 §4-3其他品种水泥在实际建筑施工中，往往会遇到一些有特殊要求的工程，如紧急抢修工程、具有鲜艳色彩的工程，耐热耐酸工程，新旧混凝土搭接工程等，前面介绍的五个品种的水泥已不能满足这些工程的要求，这就需要采用其他品种的水泥，如快硬硅酸盐水泥，高铝水泥，白色硅酸盐水泥等。 一、快硬硅酸盐水泥凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细而成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥。根据《快硬硅酸盐水泥》GB199-90规定，初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于10h，并以3d抗压强度表示标号。分为325、375、425三个标号。这种水泥可用来配制早强、高标号混凝土，适用于紧急抢修工程，低温施工工程和高标号混凝土预制件等，在存储和运输中要特别注意防潮。 二、高铝水泥高铝水泥也称为矾土水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以铝酸钙为主要成的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料。高铝水泥早期强度增长快，水化热大而且强度高，并以3d抗压强度表示标号，分为425、525、625、725四个标号。高铝水泥不仅强度高，而且耐硫酸盐腐蚀和高温，在运输和储存过程中要注意高铝水泥防潮，否则吸湿后强度下降快，在施工中不得与硅酸盐水泥、石灰等混用，否则使水泥迅速凝结，强度降低。 三、白色硅酸盐水泥由白色硅酸盐水泥熟料加入矢量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。白水泥的基本性质与普通水泥相同，根据标准划分为325、425、525、625四个标号。白水泥的一个重要指标是白度，我过的白水泥的白度分为四个等级。白水泥产品分为优等品、一等品和合格品，主要用于建筑物内外表面的装饰，制作具有一定装潢效果的水磨石、水刷石、人造大理石、斩假石和砂浆等各种装饰制品。返回键 返回键硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性1.快硬早强2.水化热较高3.抗冻性好4.耐热性较差5.耐腐蚀性较差1.早期强度较高2.水化热较大3.耐冻性好4.耐热性较差5.耐腐蚀性较差和耐水性较差1.早期强度低后期强度增长较快2.水化热较低3.耐热性好4.耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好5.抗冻性差6.易泌水7.干缩性大1.抗渗性较好2.耐热性较差3.不易泌水其他同矿渣水泥1.干缩性较小、抗裂性较好2.抗碳化能力差其他同火山灰水泥适用范围快硬早强的工程，配制高标号混凝土，预应力构件，地下工程的喷射里衬等一般土建工程中混凝土及预应力钢筋混凝土结构，受反复冰冻作用的结构，拌制高强度的混凝土1.高温车间和有耐热要求的混凝土结构2.大体积混凝土结构3.蒸汽养护的混凝土构件4.地上、地下和水中的一般混凝土结构5.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程1.地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构2.蒸汽养护的混凝土构件3.一般混凝土结构4.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程]1.地上，地下、水中及大体积混凝土结构2.蒸汽养护的混凝土构件3.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程不适用范围1.大体积混凝土工程2.受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程3.受水压作用的工程1.大体积混凝土工程2.受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程3.受水压作用的工程1.早期强度要求较高的工程2.严寒地区，处在水位升降范围内的混凝土结构1.处在干燥环境中的工程2.有耐磨性要求的工程其他同矿渣水泥有抗碳化要求的工程其他同火山灰水泥 返回键标号抗压强度抗折强度3d7d28d3d7d28d275——13.027.5——2.55.0325——15.032.5——3.05.5425——21.042.5——4.06.5425R19.0——42.54.0——6.552521.0——52.54.0——7.0525R23.0——52.54.5——7.0625R28.0——62.55.0——8.0 返回键标号抗压强度抗折强度3253d28d3d28d425425R12.032.52.55.5525525R16.021.042.542.53.54.06.56.5625625R27.031.062.562.55.05.58.08.0 第五章混凝土返回键 §5-1混凝土概述§5-2普通混凝土§5-3混凝土化学外加剂§5-4混凝土矿物外加剂返回键 一、混凝土定义：混凝土是由胶结材料将天然的（或人工的）骨料粒子或碎片聚集在一起，形成坚硬整体，并具有强度和其它性能的复合材料。胶凝材料＋颗粒状骨料1．分类：混凝土按所用胶结材料可分为：水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物(胶结、浸渍、水泥）混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土、硫磺混凝土等多种。其中水泥混凝土是使用最广泛、使用量最大的结构材料。混凝土按表观密度大小（主要是骨料不同）可分三大类。干表观密度大于2600kg/m3的重混凝土，系采用高密度骨料（如重晶石、铁矿石、钢屑等）或同时采用重水泥（如钡水泥、锶水泥等）制成，主要用于辐射屏蔽方面；干表观密度为2000～2500kg/m3的普通混凝土，系由天然砂、石为骨料和水泥配制而成，是目前建筑工程中常用的承重结构材料；干表观密度小于1950kg/m3的轻混凝土，系指轻骨料混凝土、无砂大孔混凝土和多孔混凝土，用于保温、结构和结构兼保温。混凝土按施工工艺可分为：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、造壳混凝土（裹砂混凝土）、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等多种。§5-1混凝土概述 二、优越性1.耐水耐火，坚固耐用；2.制作简便，造型方便；3.获得容易，价格低廉；4.性能可调，用途广泛；5.能耗较低，能效较高。三、局限性1.抗拉强度低2.韧性差3.体积不稳定4.比强度低四、对混凝土的基本要求1.新拌混凝土的性能2.硬化混凝土的性能3.经济性五、满足要求的措施1.材料选择2.配合比设计3.施工操作混凝土按用途可分为：防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐火混凝土、不发火混凝土、补偿收缩混凝土、水下浇筑混凝土等多种。混凝土按掺合料可分为：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、纤维混凝土等多种。另外，混凝土还可按抗压强度分为：低强混凝土（抗压强度小于30MPa）、中强混凝土（抗压强度30～60MPa）和高强混凝土（抗压强度大于等于60MPa）；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土（水泥用量不超过170kg）和富混凝土（水泥用量不小于230kg）等。普通混凝土定义：石子＋砂＋水泥＋水返回键 §5-2普通混凝土普通混凝土（以下简称混凝土）是由水泥、水、砂、石所组成，各种原料按一定比例配合，经均匀的浆体称为混凝土拌合物，再经凝结硬化后成为坚硬的人造石材称为混凝土。 一、混凝土的组成材料普通混凝土由水泥、水和砂石骨料组成，有时为了改善性能还可加入外加剂和掺合料。（一）水泥1.水泥品种的选择配制混凝土用的水泥应符合国家现行标准的有关规定。选用水泥时，应根据工程特点，所处环境以及设计、施工的要求，选用适当品种和标号。2.水泥标号的选用应与混凝土的强度相适应。一般水泥的强度约为混凝土强度的1.5~2.0倍较为适宜。若水泥标号过低会使水泥用量过大而不经济。若水泥标号过高，则水泥用量偏少对混凝土的工作性和耐久性均带来不利影响。 （二）细骨料——砂颗粒直径在0.16~5mm之间的骨料称为砂。砂可分为天然砂和人工砂。天然砂是由岩石风化所得，按产源天然砂分为河砂、海砂和山砂。 1.物理性质常用砂一般为硅质砂，其密度值约为2.6～2.7g/cm3，在干燥状态下松散堆积时，其堆积密度为1350～1650kg/m3。砂在自然状态下，往往含有一定水分，其含水状态可分为四种：（1）完全干燥状态（烘干状态）在100～110℃温度下烘干，达到恒重状态；（2）气干状态（风干状态）在环境中达到平衡含水率时的状态；（3）饱和面干状态（表干状态）颗粒表面干燥，内部孔隙吸水饱和时的状态；（4）湿润状态（潮湿状态）颗粒内部吸水饱和，表面附有吸附水的状态。砂处于潮湿状态时，因含水率不同，其堆积密度随之改变，使得砂的堆积体积也不同。在采用体积法验收、堆放及配料时，都应该注意湿砂的体积变化问题。在拌混凝土时，砂含水状态不同将会影响混凝土的拌合水量及砂的用量，在配制混凝土时规定，以干燥状态为准计算，在含水状态是应进行换算。 2.有害杂质含量JGJ52-79《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中规定，规定了砂中的有害杂质（包括黏土，淤泥，云母，轻物质，硫化物，和硫酸盐及有机物质）的含量范围以保证混凝土的质量。砂中的黏土，淤泥，云母及轻物质会粘附在骨料表面，防碍骨料与水泥石的黏结，从而降低了混凝土的抗冻性和抗渗性，硫化物与硫酸盐及一些有机物质会腐蚀水泥石降低混凝土的强度和耐久性。 3.颗粒形状与表面状态河砂、海砂等颗粒圆滑，拌制的混凝土流动性好，但海砂中常含有贝壳碎片及可溶性盐类，影响混凝土强度，所以配制混凝土时多采用河砂。山砂颗粒多棱角、表面粗糙，与水泥石粘结好，故拌制的混凝土强度较高。 4.粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的颗粒混合在一起后总体的粗细程度。在混凝土中砂的表面有水泥浆包裹，砂的总表面积越大，需要包裹沙砾的水泥浆越多。因此一般说用较粗的砂拌制混凝土可比用细砂拌制节省水泥浆。砂的颗粒级配是指砂中不同颗粒互相搭配的比例，粒径相同的砂堆积起来空隙率最大；两种粒径的砂搭配起来，空隙就减少；三种粒径的砂搭配，空隙率就更小，在混凝土中，砂颗粒间的空隙是由水泥浆来填充的，因此，级配良好的砂可以节省水泥。在拌制混凝土时应同时考虑砂的颗粒程度和级配。选择较粗的、级配良好的砂，既能保证混凝土的质量，又能节省水泥。 （三）粗骨料（碎石和卵石）粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石两种。1.物理性质粗骨料的视密度一般在2.50～2.70g/cm3。在干燥状态下，松散堆积时，其堆积密度约为1450～1650kg/m3。粗骨料在自然状态下也有四种含水状态。计算混凝土中的各种材料的配合比时，一般以干燥骨料为准。 2.有害杂质含量JGJ53-79《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中，规定了包括黏土，淤泥，云母，轻物质，硫化物，和硫酸盐及有机物质均为有害物质，其含量应该控制一定范围内。如石子含泥量过大，应过筛或冲洗后才能使用。当粗骨料中含有活性二氧化硅成分（如蛋白质和鳞石英等）时，遇到水泥中的碱在有水存在的情况下，能相互作用生成复杂的碱-硅酸凝胶，并吸水膨胀，破坏混凝土结构。这种碱性氧化物与骨料中活性氧化硅之间的化学作用称为碱-骨料反应。因此，当水泥含碱量大于0.6%时需对骨料中活性氧化硅的有害作用进行检验以确定能否使用。 3.颗粒形状与表面特征天然卵石是由岩石经过自然条件形成的，可分为河卵石，海卵石和山卵石。它们表面叫为光华呈圆形无棱角，山卵石和海卵石常含有杂质，河卵石比较清洁，多为采用河卵石拌制混凝土。人工碎石表面粗糙，多棱角，与水泥石黏结比卵石好，因此在相同水泥用量的情况下，卵石混凝土拌合物比碎石混凝土有较好的流动性，但在相同配合比的情况下，卵石混凝土的强度却比碎石混凝土的低。 在石子中，常含有针状颗粒和片状颗粒使骨料空隙增大，增加水泥用量和降低拌合物的流动性，而且硬化后会降低混凝土的强度及耐久性，因此应控制其含量．C30及C30以上的混凝土，粗骨料中针，片状颗粒含量应该不大于15%；C30以下的混凝土应不大于25%；C10及C10以下的混凝土含量可放宽到40%。 4.其强度和坚固性粗骨料在混凝土中起骨架作用，必须有足够的强度和坚固性。碎石和卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。有抗冻要求的混凝土用粗骨料，应具有在冻融作用下，抗碎裂的能力，其坚固性必须合格。 5.最大粒径与颗粒级配公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。例如，5-40mm粒级，40mm是该粒级的上限值，该粒级的最大粒径就是40mm。粗骨料的最大粒径反映了骨料的粗细程度。《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92中规定：粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4；混凝土实心板骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm。 粗骨料的级配与细骨料级配的原理基本相同，级配良好的石子可实现最密实的堆积。粗骨料继配的好坏对保证混凝土的流动性、强度和节省水泥等方面影响起着重要作用。粗骨料颗粒级配也通过筛分析实验确定。 （四）水混凝土拌合用水及养护水应符合JGJ63-89《混凝土拌合用水标准》的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。不宜用海水拌制有饰面要求的素混凝土。地表水、地下水以及经适当处理或处置的工业废水，若水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量符合JGJ63-89规定的数值，且凝结时间对比试验，水泥的初终凝时间差不大于30min并尚符合水泥国标规定；强度对比试验抗压强度不低于标准试样混凝土抗压强度的90%，也可以用用于拌制混凝土。 二、普通混凝土的主要性质1.和易性2.强度3.耐久性 （一）和易性1.和易性含义混凝土拌合物的和易性是指混凝土拌合物易于浇注、捣实，且保持组成材料均匀稳定的性质。1）流动性2）粘聚性3）保水性 和易性良好的混凝土拌合物除具有一定的稠度，易于成型外，还应在搅拌后，直至成型结束，组成材料都能保持在混凝土中均匀分布，即粘聚性和保水性。对于均匀稳定性较差的混凝土拌合物在静置、运输、浇注和捣实的过程中都可能发生离析和泌水。离析是指拌合物中大颗粒和细颗粒间产生分离的现象。对于流动性较大的混凝土拌合物，因各组分粒度及密度不同，易引起砂浆与石子间的分层离析现象。对于硬性或少砂的混凝土拌合物，若装卸及浇注方法不当，也会发生离析现象。泌水是指拌合水按不同方式从拌合物中分离出来的现象。固体材料在混凝土拌合物中下沉使水被排出并上升至表面，使表面形成浮浆；有些水达钢筋及粗骨料下沿而停留；有些水通过模板接缝渗漏；都是泌水的表现。无论是离析，还是泌水对硬化后混凝土的强度和耐久性都将有很大的影响。显然，混凝土拌合物的和易性是一项综合的技术性质，它包括流动性和均匀稳定性两方面的含义。这两者相互联系，又相互矛盾。流动性过大将影响均匀稳定性；反之亦然。因此在实际工程中，应在流动性基本满足施工的条件下，力求保证均匀稳定性，使两者统一起来。 2.混凝土拌合物和易性的测定根据《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GBJ80—85）规定，混凝土拌合物的稠度可采用坍落度法和维勃稠度法测定。由于和易性是一项综合的技术性制，因此很难找到一种能全面反映拌合物和易性的测定方法。通常以测定流动性（即稠度）为主，而对均匀稳定性主要通过观察进行评定。 ①．坍落度法坍落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、坍落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠度测定。方法是将拌合物按规定的试验方法装入坍落度筒内，提起坍落度筒后拌合物因自重而向下塌落，下落的尺寸即为混凝土拌合物的坍落度值，以毫米为单位。在测定坍落度的同时，应观察拌合物的均匀稳定性情况，以全面地评定混凝土的和易性。混凝土拌合物根据其坍落度大小可分为四级．塌落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物应采用维勃稠度法测定。 ②.维勃稠度法维勃稠度法适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5～30s之间的混凝土拌合物稠度的测定。这种方法是先按规定方法在圆柱形容器内做塌落度试验，提起塌落度筒后在拌合物试体顶面上放一透明圆盘，开启振动台，同时启动秒表并观察拌合物下落情况。当透明圆盘下面全部布满水泥浆时关闭振动台，停秒表，此时拌合物已被振实。秒表的读数“s”即为该拌合物的维勃稠度值，以“秒”为单位，用V表示。 3.影响和易性的因素混凝土拌合物的和易性主要取决于各组成材料的品种、规格及组成材料之间数量的比例关系（水灰比、砂率、浆骨比）。 1）水泥品种不同品种的水泥，需水量不同，因此在相同配合比时，拌合物的稠度也有所不同。需水量大者，其拌合物的坍落度较小。一般采用火山灰水泥、矿渣水泥时，拌合物的坍落度较用普通水泥时小些。 2）骨料的种类、粗细程度及颗粒级配河砂和卵石表面光滑无棱角，多呈球状，拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的拌合物流动性好。采用最大粒径较大的级配良好的砂石，因其总表面积和空隙率小，包裹骨料表面和填充空隙用的水泥浆用量小，因此拌合物的流动性也好。 3）水灰比水灰比的大小决定了水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆愈稠，当水泥浆与骨料用量比一定时，拌制成的拌合物的流动性便愈小。当水灰比过小，水泥浆较干稠，拌制的拌合物的流动性过低会使施工困难，不易保证混凝土质量。若水灰比过大，会造成拌合物均匀稳定性变差，产生流浆、离析现象。因此，水灰比不易过小或过大，应根据混凝土的强度和耐久性要求合理地选用。 4）砂率砂率是指拌合物中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的粒径比石子小得多，具有很大的比表面积，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改变会使骨料的总表面积和孔隙率有显著的变化，可见砂率对拌合物的和易性有显著的影响。 砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小，水泥浆的润滑作用减弱，使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小. 5）浆骨比水泥浆与骨料的数量比称为浆骨比。在骨料量一定的情况下，浆骨比的大小可用水泥浆的数量表示，浆骨比愈大，表示水泥浆用量愈多。在混凝土拌合物中，水泥浆赋予拌合物以流动性，是影响拌合物稠度的主要因素。在水泥浆稠度（即水灰比）一定时，增加水泥浆数量，拌合物流动性随之增大。但水泥浆过多，不仅不经济，而且会使拌合物均匀稳定性变差，出现流浆现象。 6）外加剂在拌制混凝土时，掺用外加剂（减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的均匀稳定性。此外，由于混凝土拌和后水泥立即开始水化，使水化产物不断增多，游离水逐渐减少，因此拌合物的流动性将随时间的增长不断降低。而且，坍落度降低的速度随温度的提高而显著加快。 （二）混凝土的强度混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪等，其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力，混凝土的抗压强度与其它强度间有一定的相关性，可以根据抗压强度的大小来估计其它强度值，因此混凝土的抗压强度是最重要的一项性能指标。 ①混凝土的立方体抗压强度及强度等级按照国家标准BGJ81—85《普通混凝土力学性能试验方法》的规定，以边长为150mm的立方体试件为标准试件，在标准养护条件（温度20±3℃，相对湿度90%以上）下养护28d，测得其抗压强度，所测得的抗压强度值称为立方体抗压强度，以fcu表示。测定混凝土立方体抗压强度时，也可以采用非标准尺寸的试件，其尺寸应根据混凝土中粗骨料的最大粒径而定，但是测定结果应乘以相应的尺寸换算系数 根据国家标准GBJ107—87《混凝土强度检验评定标准》规定，混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。混凝土的强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值fcu,k(以N/mm2)表示。立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。混凝土的强度等级分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60十二个等级，例如强度等级C25表示该混凝土的立方体抗压强度标准值为25Mpa。　　工程设计时应根据建筑物的不同部位及承受荷载情况的不同，选取不同强度等级的混凝土。 ②轴心抗压强度混凝土的强度等级只是评价混凝土力学性能的依据，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（如柱子）时都采用轴心抗压强度作为标准试件，测定其标养28天的抗压强度值。 3.混凝土强度的因素1）水泥标号水泥是混凝土中的胶凝材料，水泥粘结骨料使混凝土成为人造石材。在相同配合比的条件下，水泥标号越高，水泥浆体与骨料的粘结力越大，混凝土的强度就越高。混凝土强度与水泥的强度成正比例关系。 2）水灰比在配制混凝土时，为了使拌合物具有良好的和易性，往往要加入较多的水，而水泥完全水化所需结合水大约只为水泥重量的23%左右，多余的水在混凝土硬化后，或残留在混凝土中，或蒸发，使得混凝土内形成各种尺寸的孔隙。这些孔隙的存在，减少了混凝土抵抗荷载作用的有效面积。因此在水泥标号及其他条件相同的情况下，混凝土的强度主要取决于水灰比。水灰比愈小，混凝土的强度越大。 3）粗骨料水泥浆体与骨料的粘结力与骨料特别是粗骨料的表面有关。碎石表面粗糙，粘结力就比较大，卵石表面光滑，粘结力就比较小，因而在水泥标号和水灰比相同的条件下，碎石混凝土的强度往往高于卵石混凝土的强度。 4）养护条件混凝土强度的产生与发展是通过水泥的水化而实现的，周围环境的温度对水化作用的进行有显著的影响。当温度降低至冰点以下时，由于混凝土中水分结冰，水泥不能与冰发生化学反应，则混凝土强度停止发展，而且由于孔隙中的水结冰后体积膨胀，使混凝土内部结构遭到损坏，使强度降低。周围的环境湿度对水泥的水化作用是否能正常进行有显著的影响：湿度适当，水泥水化便能顺利进行；若湿度不够，混凝土表面水分蒸发，内部水分将不断地向表面迁移，这样会影响水泥的正常水化，使表面干裂，内部疏松，严重地影响强度和耐久性。所以，为了使混凝土正常硬化，必须在成型后的一段时间内使周围的环境有一定的温度和湿度。 常见的自然养护是将成型后的混凝土放在自然环境中，随气温变化，用覆盖或浇水等措施使混凝土保持潮湿状态的一种养护方法。当使用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥时，浇水保湿不应少于7天，使用火山灰水泥或在施工中掺用缓凝剂时，应该不少于14天。为了加速混凝土强度的发展，提高混凝土的早期强度，还可以采用蒸汽养护和压蒸养护的方法来实现。 5）龄期龄期是指混凝土拌合、成型所经过的养护时间。混凝土的强度随龄期的增长，逐步提高。在正常养护条件下，强度在最初的几天内发展较快，以后发展渐慢，28天可达到设计强度，28以后发展缓慢，增长时间可延续数十年之久。混凝土强度发展，大致与龄期成正比关系． （三）混凝土的耐久性　　混凝土的耐久性是指混凝土在使用条件下抵抗周围环境各种因素长期作用的能力。根据混凝土所处的环境条件不同，其耐久性的含义也有所不同，如处于水中或潮湿环境并遭受反复冻融的混凝土应具有较高的耐水性和抗冻性；水下或地下建筑物用的混凝土应具有一定的抗渗性等等。通常结构用混凝土的耐久性可包含抗冻、抗渗、抗腐蚀、抗碳化、防碱集料反应等方面内容。 1.抗渗性（不透水性）混凝土抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。它直接影响混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土渗水的原因是由于内部孔隙形成连通渗水通道的缘故。这些渗水通道源于水泥石中的孔隙；水泥浆泌水形成的泌水通道；各种收缩形成的微裂纹以及骨料下部积水形成的水囊等。水泥品种、水灰比的大小是影响抗渗性的主要因素，所以应选择适当的水泥品种和足够的水泥用量；采用较小的水灰比；良好的骨料级配和合理的砂率值；采用减水剂、引气剂；加强养护及精心施工。 混凝土的抗渗性用抗渗等级表示，它是以28d龄期的标准试件，按规定方法进行试验，所能承受的最大静水压力来确定。混凝土的抗渗等级有P4、P6、P8、P10、P12五个等级，表示能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的静水压力而不渗透。 2.抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在使用环境中，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。在寒冷地区，特别是在潮湿环境下受冻的混凝土工程，其抗冻性是评定该混凝土耐久性的重要指标。混凝土抗冻性主要取决于混凝土的结构特征。混凝土的孔隙率及孔隙特征（孔的数量、孔径大小、分布、开口连通与闭口等）和含水程度等因素。较密实的或具有闭口孔隙的混凝土是比较抗冻的。选用适当的水泥品种（硅酸盐水泥、普通水泥）、采用较高标号水泥以及掺入外加剂（引气剂）等措施，可提高混凝土的抗冻性能。 混凝土抗冻性以抗冻标号表示，它是以28d龄期的混凝土标准试件，在水饱和后承受反复冻融循环，以抗压强度损失不超过25%，且质量损失不超过5%时最大循环次数来确定。混凝土的抗冻等级有F25、F50、F100、F150、F200、F250和F300等九个等级，表示混凝土能承受冻融循环的最大次数不小于、25、50、100、150、200、250和300次。 3.抗侵蚀性混凝土中的骨料一般具有良好的抗侵蚀性。环境介质对混凝土的侵蚀，主要是对水泥石的侵蚀。选用适当的水泥品种、提高混凝土的密实度或使其具有封闭孔隙都可以有效地提高混凝土的抗侵蚀性。 4.混凝土的碳化混凝土的碳化是指环境中的二氧化碳和水泥水化产生的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低的现象。碳化会使混凝土出现碳化收缩，强度下降，还会使混凝土中的钢筋因失去碱性保护而锈蚀。 5.混凝土的碱骨料反应当混凝土中使用的骨料含有活性氧化硅时，如果所用水泥的碱含量较高，则其水解形成的氢氧化钠和氢氧化钾会与骨料中的活性氧化硅起反应，形成复杂的碱-硅酸凝胶，此凝胶可以吸水肿胀，甚至会把混凝土胀裂。 (二)、设计要求确定三参数满足四要求水灰比砂率单位用水量强度、工作性、耐久性、经济性混凝土配合比设计的基本要求（1）满足结构设计要求的混凝土强度等级；（2）满足施工时要求的混凝土拌合物的和易性；（3）满足环境、使用条件要求的混凝土耐久性；（4）满足上述要求的前提下，通过各种方法（特别是节约水泥）以降低混凝土成本，符合经济性原则。（一)、配合比1、定义：各组成材料用量之间的比例关系2、表示：①每m3砼中各组成材料用量C＝376，S＝647，G＝1198，W＝184②重量比C：S：G：W＝1：1.72：3.19：0.49三普通混凝土配合比设计 混凝土配合比设计的算料基准（1）以计算1立方米混凝土拌合物中各材料用量（以重量计）为基准；（2）计算时，骨料以干燥状态重量为基准。所谓干燥状态是指细骨料含水率小于0.5%，粗骨料含水率小于0.2%。(三)、普通混凝土配合比设计的方法和步骤主要采用计算试验法，这是一种半试验性的方法，也可用查表法。以计算试验法确定配合比时，通常有四个配比说法：计算配合比，基准配合比，实验配合比和施工配合比。（1）确定配制强度（fcu，0）根据设计强度标准值（fcu，0）和强度保证率为95%的要求，及已知强度标准差（σ），可按下式求得混凝土的配制强度；fcu，0=fcu，k+1.645σ（2）确定水灰比（W/C）先根据混凝土配制强度，水泥实际强度（fce）及石子类型，根据以下混凝土强度经验公式求出水灰比：1.计算配合比 再根据混凝土使用环境条件，确定满足耐久性要求的最大水灰比限值。最后，在分别由强度和耐久性要求所得的两个水灰比中，选取其中小者为初步水灰比。（3）确定单位用水量（W）即每立方米混凝土的用水量（W0），根据施工要求的坍落度及已知的粗骨料种类、最大粒径。（4）确定1立方米混凝土的水泥用量（C0）先根据已选定单位用水量（W0）和已确定的水灰比（W/C），由下式计算出水泥用量： 再根据使用环境条件的耐久性要求，查表，得规定的1m3混凝土中最少的水泥用量。最后依两者中大者为所确定的每立方米混凝土的水泥用量。（5）确定砂率（βs）使混凝土具有良好的和易性（特别是粘聚性、保水性）的合理砂率，可根据粗骨料的种类，最大粒径及已确定的水灰比，查表选择。（6）确定每立方米混凝土的砂、石用量（S0，G0）计算砂、石用量的方法有重量法和体积法两种。重量法前提条件：1m3混凝土各材料质量之和＝1m3混凝土的质量体积法前提条件：1m3混凝土各材料的绝对密实体积及拌合物中所有空气体积之和＝1m3 2.基准配合比初步计算配合比和易性评定调整基准配合比合格不合格调整原则：若流动性太大，可砂率不变条件下，增加适量砂、石；若流动性太小，可保持水灰比不变，增加适量的水和水泥；若粘聚性和保水性不良，可适当增加砂率，直到和易性满足要求为止。 基准配合比强度复核每m3砼材料用量校正实验室配合比水灰比±0.05弃3.实验室配合比 4.施工配合比实验室配合比砂石含水量修正S’=S(1+a%)W’=W-Sa%-Gb%施工配合比 混凝土化学外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质，掺量不大于水泥质量的5%（特殊情况除外）的物质.§5-3混凝土化学外加剂 一、混凝土外加剂的分类国家标准GB8075-87中按外加剂的主要功能将混凝土外加剂分为四类1.改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，其中包括各种减水剂，引气剂和泵送剂等。2.调节混凝土凝结时间，硬化性能的外加剂，其中包括缓凝剂，早强剂和速凝剂等。3.改善混凝土耐久性的外加剂，其中包括引气剂，防水剂和阻锈剂等。4.改善混凝土其他性能的外加剂，其中包括加气剂，膨胀剂，防冻剂，着色剂，防水剂和泵送剂等。 (一)减水剂⑴作用：在保持砼稠度不变的条件下，具有减水增强作用。⑶减水机理⑵主要成份——表面活性剂 ⑷效果①用水量一定时：→坍落度↑②坍落度、水泥用量一定时：→W↓→w/c↓→强度↑③坍落度、强度一定时：→W↓(w/c不变)→水泥用量↓⑸常用减水剂①木质素磺酸盐系减水10～15%或提高强度10～20%或提高坍落度80～100mm②萘系减水剂　　减水率15～25%③树脂系减水剂减水率20～30%（三聚氰胺类、羧酸类）⑹注意事项①适宜掺量②是否伴有缓凝、引气、早强等作用③与水泥的适应性④对钢筋的锈蚀作用 (二）早强剂加速混凝土早期强度发展的外加剂成为早强剂。这类外加剂能加速水泥水化的过程，提高混凝土的早期强度，并对后期强度无显著的影响。常用的有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺三大类以及以它们为基础的复合早强剂。 1.氯盐早强剂常用的氯盐早强剂主要氯化钙和氯化钠。氯盐外加剂可明显地提高混凝土的早期强度。氯化钙可以和铝酸三钙反应，生成不溶性的复盐，并与氢氧化钙反应，生成氧氯化钙，从而增大水泥石中的固相比例，而且因为氢氧化钙浓度的降低，促使硅酸二钙和硅酸三钙水化．由于氯盐对钢筋有加速锈蚀的作用，因此常控制其掺量，对无筋的素混凝土一般为水泥质量的1~3%。 2.硫酸盐早强剂常用的硫酸盐早强剂主要有元明粉、芒硝、二水石膏和海波。他们均为白色粉状物，在混凝土中能与水泥水化生成的氢氧化钙反应生成水化硫铝酸钙晶体，加速混凝土的硬化，适宜掺量为水泥重量的0.5~2%。 3.三乙醇胺三乙醇胺是一种有机物，为无色或淡黄色油状液体，弄溶于水，呈碱性，属于非离子性表面活性剂，可吸附在水泥颗粒表面，阻碍粒子的凝聚，同时，降低了溶液的表面张力，提高了氧化钙的溶解度，加速水泥水化的进程．超量使用会引起强度明显降低，一般为0.02～0.05％。4.复合早强剂上述三类早强剂均可单独使用，但复合使用效果更佳。 （三）引气剂定义：在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布，稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂是一种表面活性剂，对混凝土性能有以下几种影响：（1）改善混凝土拌合物和易性。如图，封闭的气泡犹如滚珠，减少了水泥颗粒间摩擦，提高流动性。同时气泡薄膜的形成也起到了保水作用。（2）提高抗掺性和抗冻性。引气剂引入的封闭气孔能有效隔断毛细孔通道，并能减小泌水造成的孔缝，从而提高抗渗性。另外，封闭气孔的引入对水结冰时的膨胀能起缓冲作用，从而提高抗冻性。（3）降低弹性模量和强度降低。一般混凝土中含气量增加1%，抗压强度将降低4~6%。所以引气剂的掺量必须适当。混凝土引气剂有松香树脂类，烷基磺酸盐类，脂肪醇磺酸盐类，蛋白盐及石油磺酸盐等多种。其中松香树脂类应用最广。应用：抗冻、防渗、抗硫酸盐砼不适用：蒸养砼、预应力砼引气剂的掺量一般为0.005～0.012％，应由试验来确定。 （四）缓凝剂定义：能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后强的外加剂。种类：有木质素磺酸盐类、糖类、无机盐类和有机酸类等。最常用的是木质素磺酸钙和糖密。其中糖密缓凝效果最佳。应用：①大体积砼、泵送砼②夏季施工、滑模施工③远距离运输缓凝剂适用于要求延缓时间的施工中，例如，在气温高、运距长的情况下，可防止混凝土拌合物发生过早坍落度损失；又如分层浇注的混凝土，为了防止出现冷缝，常加缓凝剂；另外，在大体积混凝土中为了延长放热时间，也可加入。不适用：低温施工、早强砼、蒸养砼 （五）防冻剂能使混凝土在负温下硬化，并在规定的时间内达到足够的防冻强度的外加剂称为防冻剂。在负温条件下施工的混凝土工程须掺入防冻剂。一般，防冻剂除了能降低冰点外，还有促凝，早强，减水等作用，所以多为复合防冻剂。常用的有NC-3型，MN-F型，FW2，FW3，AN-4等。返回键 §5-4混凝土矿物外加剂为了节约水泥，改善混凝土的性能、调节混凝土强度等级而加入的天然或人造的矿物材料，统称为混凝土掺合料。1.粉煤灰当前国内外用量最大、使用范围最广的混凝土掺合料作用：（1）节约水泥：10～15％，有显著的经济效益；（2）改善和提高混凝土的性能，包括：1）改善拌合物的和易性、可泵性和抹面性2）降低水化热3）提高抗硫酸盐性能、抗渗性4）抑制碱骨料反应 2.硅灰　　又称硅粉，是硅铁合金或硅钢厂排放的烟气中收集的颗粒极细的烟尘。粒径0.1～1.0微米，比表面积为18.5～20m2/g。有很高的火山灰活性，可配制高性能混凝土。作用：1）改善拌合物的粘聚性，保水性2）提高强度3）改善混凝土的孔结构4）抑制碱骨料反应3.粒化高炉矿渣粉4.火山灰返回键 第六章建筑砂浆建筑砂浆是由胶凝材料（水泥，石灰，石膏等）、细骨料（砂、炉渣等）和水（有时还掺入了某些外掺材料）按一定比例配制而成的，是建筑工程中，尤其是民用建筑中使用很广，用量很大的一种建筑材料，可用来砌筑各种砖，石块，砌块等，进行墙面，地面，梁柱面、天棚等的表面抹灰，可用来粘贴大理石，水磨石，瓷砖等装饰材料，可用于填充管道及大型墙板的接缝，也可以制成具有特殊性能的砂浆对结构进行特殊处理（保温，吸声，防水，防腐，装修等）。常用的建筑砂浆按所用的胶凝材料种类分为水泥砂浆，石灰砂浆，混合砂浆。若按其使用功能可分为砌筑砂浆，普通抹面砂浆，用于绝热，吸声，防水，防腐等用途的抹面砂浆及专门用于装饰方面的装饰砂浆。返回键 §6-1砌筑砂浆§6-2抹面砂浆返回键 §6-1砌筑砂浆用于砌筑块体材料（砖石头，砌块等）使之成为砌体的砂浆，称为砌筑砂浆。砌筑砂浆是砌体的重要组成部分。一、砌筑砂浆的组成为了保证砌筑砂浆的质量，配制砂浆的各种组成材料应均满足一定的技术要求。 1.水泥水泥是砌筑砂浆中最主要的胶凝材料，常用的水泥有普通水泥，矿渣水泥，火山灰水泥，粉煤灰水泥，砌筑水泥和无熟料水泥等。在选用时应根据工程所在的环境条件选择适合的水泥品种。水泥标号的选择应使水泥标号（强度）为砂浆强度等级的4～5倍为宜。由于砂浆强度要求不高，所以采用中，低标号水泥配制砂浆较好。若水泥标号过高，会使砂浆中水泥用量不足而导致保水性不良。 2.细骨料砂是砌筑沙浆的骨料，其最大粒径不应超过灰缝厚度的1/4~1/5。通常砌筑砖砌体时，砂的最大粒径规定为2.5mm；砌石时可采用最大粒径5mm的砂。为保证砂浆质量，对砂中的粘土及淤泥量常做以下限制：M10及M10以上的砂浆应不超过5%；M2.5~M7.5的砂浆应不超过10%；M1及M1以下的砂浆应不超15%~20%。 3.掺合料及外加剂为了了改善砂浆的和易性，可在砂浆中加入一些无机的细颗粒掺合料，如石灰，粘土，粉煤灰等。石灰须经过制成一定稠度的膏体使用。粉煤灰若经过磨细后使用效果会更好。有时还可以采用微沫剂来改善砂浆的和易性。常用的微沫剂为松香热聚物、掺量为水泥重量的0.005~0.01%4.水拌制砂浆应采用不含有害物质的洁净水，一般与混凝土用水要求相同。 二、新拌砂浆的和易性新拌砂浆的和易性是指新拌砂浆是否易于施工并能保证质量的综合性质。和易性好的砂浆能比较容易地在砖石表面上铺砌成均匀的薄层，能很好的与地面粘结。新拌砂浆的和易性包括流动性和保水性两个方面内容。 1.流水性（稠度）砂浆的流动性是指在自重和外力作用下流动的性能。流动性用砂浆稠度仪来测定，并用“沉入度”表示。沉入度值愈大，砂浆流动性愈大，愈容易流动。在选用砂浆的稠度时，应根据砌体材料的种类、施工条件、气候条件等因素来决定。 2.保水性砂浆的保水性是指砂浆能够保持水分的性能。保水性好的砂浆无论是运输，静置铺设在底面上，水都不会很快从砂浆中分离出来，仍保持着必要的稠度。在砂浆中保持一定数量的水分，不但易于操作，而且还可以使水泥正常水化，保证了砌体强度。为了使砂浆具有良好的保水性，可掺入一些细微颗粒材（石灰膏，磨细粉煤灰）或微沫剂等。砂浆的保水性以“分层度”表示。保水性好的砂浆，其分层度应在1~2cm。分层度大于2cm时砂浆的保水性差，易于离析；小于1cm的砂浆过于粘稠不便于施工。 三、硬化后砂浆的性质硬化后的砂浆应具有一定的抗压强度。抗压强度是划分砂浆等级的主要依据。砂浆的强度等级是以边长为70.7cm立方体试件，在标准养护条件下，用标准实验方法测得28天龄期的抗压强度值(MPa)来确定的，并划分为M0.4、M1.0、M2.5、M5.0、M7.5、M10、M15等7个等级，其中常用的有M1.0、M2.5、M7.5和M10。砌筑砂浆的强度与表面材料吸水性有关。铺砌在密实表面（如砌筑毛石）的砂浆，影响强度的因素与混凝土相同。 抹面砂浆也称抹灰砂浆，其涂抹建筑物内、外表面，既可保护建筑物，又可使表面具有一定的使用功能（装饰、防水、保温、吸声、耐酸等）。常按使用功能将砂浆分为普通抹面砂浆，防水砂浆，装饰砂浆和特殊用途砂浆（防水，绝热，耐酸，吸声等）。§6-２抹面砂浆 一、普通抹面砂浆普通抹面沙浆主要是为了保护建筑物，并使表面平整美观。抹面砂浆与砌筑砂浆不同，主要要求的不是强度，而是与底面的粘结力。所以配制时需要胶凝材料数量较多，并应具有良好的和易性，以便操作。为了保证抹灰表面平整，避免裂缝、脱落等现象，通常抹面应分两层或三层进行施工。各层抹灰要求不同，所以每层所用的砂浆也不一样。 底层砂浆主要起与基层粘结的作用。砖墙底层多用石灰砂浆；有防水、防潮要求时用水泥砂浆；板条墙及顶棚的底层抹灰多用混合砂浆或石灰砂浆；混凝土面底层抹灰多用水泥砂浆或混合砂浆。中层抹灰主要起找平作用，多用混合砂浆或石灰砂浆。面层主要起装饰作用，砂浆中适宜用细砂。面层抹灰多用混合砂浆、麻刀石灰浆、纸筋石灰浆。在容易碰撞或潮湿部位的面层，如墙裙、踢脚板、雨蓬、水池、窗台等均应采用水泥砂浆。 二、防水砂浆防水砂浆是构成某些建筑物底下工程、水池、地下管道、沟渠等要求不透水性的防水层的基本材料。防水砂浆的配制有如下两种方法：1.普通防水砂浆普通防水砂浆一般采用325号以上的普通水泥，级配良好的中砂，按1：2~3的比例，并控制水灰比在0.5~0.55范围内，即可适用于一般防水工程。 2.掺防水剂的防水砂浆这种防水砂浆通常在水泥沙浆中掺入防水剂而成。常用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂（主要由氯化钙和氯化铝组成）、水玻璃类防水剂（一水玻璃为基料家二种或四种矾所组成）和金属皂类减水剂等。防水剂掺入砂浆中，能促使砂浆结构密实或者能堵塞砂浆中的毛细孔。防水砂浆的防水效果在很大程度上决定于施工质量。涂抹时一般分五层，每约5mm，每层在初凝前要用抹子压实，最后一层要压光，才能取得良好的防水效果。返回键 第七章墙体与屋面材料墙体材料是指用来砌筑、拼装或用其他方法构成承重或非承重墙的材料，他在整个建筑中起承重、传递重力、围护和隔断等作用。在一座房屋建筑中，墙体占整个建筑物质量的60%以上。在墙体材料中，粘土砖仍为我国主要的墙体材料。由于我国人口不断增长，耕地不断减少，能源紧张，因此发展新型墙体材料势在必行。返回键 §7-1砌墙砖§7-2砌块返回键 §7-1砌墙砖砌墙砖可以分为烧结砖和非烧结砖两大类，并有空心和实心两种。一、烧结普通砖(GB5101－98)烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经过制备，成型、干燥和灼烧而成的。 1技术要求⑴规格标准尺寸：240mm×115mm×53mm⑵外观质量条面高度差、弯曲程度、杂质突出、缺棱掉角、裂纹长度、色泽均匀⑶强度等级烧结普通砖根据10块砖样的抗压强度平均值、强度标准值和单块最小抗压强度值，分为MU30，MU25，MU20，MU15，MU10五个强度等级。其强度值应符合下表的规定。烧结普通砖的强度等级单位：MPa强度等级≥δ≤0.21δ＞0.21fK≥fmin≥MU3030．022．025．0MU2525．018．022．0MU2020．014．016．0MU1515．010．012．0MU1010．06．57．5 ——10块试样的抗压强度平均值，MPa；fK——强度标准值，MPa；fmin——单块最小抗压强度值，MPa；δ——砖的强度变异系数，按下式计算：式中S——10块试样的抗压强度标准差，MPa。fi——第i块试样抗压强度测定值，MPa。当变异系数δ≤0.21时，按抗压强度平均值（）、强度标准值（fK）评定砖的强度等级。fK按下式计算：当变异系数δ>0.21时，按抗压强度平均值（）、单块最小抗压强度值(fmin)评定砖的强度等级。 ⑷抗风化性能抵抗风化的能力，用抗冻性、5h沸煮吸水率、饱和系数来评定。对于严重风化地区应特别注意。⑸泛霜砖内部可溶性盐在表面结晶。⑹石灰爆裂原料中的夹杂石灰经煅烧，在储运、使用过程中，熟化膨胀，使砖破裂。评级项目：尺寸偏差，外观质量　石灰爆裂，泛霜，强度产品等级：优级品(A)、一等品（B）合格品(C)2、应用承重墙、非承重墙、柱、拱、窑炉、基础等。特点：既有一定的强度，又有较好的隔热、隔声性能、价格低廉除粘土外，还可利用粉煤灰、煤矸石和页岩等为原料生产烧结普通砖。这些原料的化学成分与粘土相似，但有的颗粒细度较粗，有的塑性较差，可以通过破碎、磨细、筛分和配料（如掺入粘土等材料）等手段来解决。生产工艺与用粘土为原料生产的烧结砖相同，形状和尺寸规格、强度等级和产品等级的要求与粘土砖相同。 二.烧结多孔砖(GB13544－2000)孔洞特点：孔洞多而小，孔洞率>15%,垂直于受压面.1)规格烧结多孔砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料烧制的主要用于结构承重的多孔砖。烧结多孔砖有190mm×190mm×90mm（M型）和240mm×115mm×90mm（P型）两种规格。多孔砖大面有孔，孔多而小，孔洞率在15％以上。其孔洞尺寸为：圆孔直径≤22mm，非圆孔内切圆直径≤15mm，手抓孔（30～40）mm×（75～85）mm。（M型）（P型） 2)技术性质烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、强度等级、物理性能划分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个产品等级。烧结多孔砖根据抗压强度和抗折荷重划分为五个强度等级。烧结多孔砖强度较高，主要用于砌筑六层以下建筑物的承重墙或高层框架结构填充墙（非承重墙）。由于为多孔构造，故不宜用于基础墙的砌筑。M型砖符合建筑模数，使设计规范化、系列化，提高施工速度，节约砂浆；P型砖便于与普通砖配套使用。烧结多孔砖强度指标强度等级抗压强度平均值≥变异系数δ≤0.21变异系数δ＞0.21强度标准值fk≥单块最小抗压强度值fmin.≥MU3030．022．025．0MU2525．018．022．0MU2020．014．016．0MU1515．010．012．0MU1010．06．57．5 三.烧结空心砖(GB13545－92)1）规格烧结空心砖是以粘土、页岩或粉煤灰为主要原料烧制的主要用于非承重部位的空心砖，有290mm×190mm×90mm和240mm×180mm×115mm两种规格。砖的壁厚应大于l0mm，肋厚应大于7mm。空心砖顶面有孔，与烧结多孔砖相比，孔大而少，孔洞为矩形条孔或其它孔形，孔洞平行于大面和条面，孔洞率一般在35％以上。砌筑时，孔洞水平方向放置，故又称为水平孔空心砖。空心砖形状见图。孔洞特点：孔洞大而少，孔洞率>35%,平行于受压面.1—顶面，2—大面；3—条面，4—肋；5—凹线槽；6—外壁L—长度，b—宽度，d—高度 2、强度等级──按抗压强度划分：5.0、3.0、2.0(MPa)3、密度分级──按干密度(kg/m3)划分：800、900、11004、产品等级按强度、尺寸、外观、物理性能划分：优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)5、特点：轻质、强度低、绝热；节土节能6、应用——非承重的填充墙，如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。 四、非烧结砖非烧结砖包括：经常压蒸汽养护硬化而成的蒸养砖（蒸养粉煤灰砖、蒸养矿渣砖、蒸养煤渣砖）；经高压蒸汽养护硬化而成的蒸压砖（蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰、蒸压矿渣砖）；以石灰为胶凝材料，加入骨料成型后经二氧化碳处理硬化而成的碳化砖。由于非烧结砖不用黏土，利用工业废渣，生产工艺简单。砖的技术性能可超过烧结普通砖，所以近来在全国各地迅速发展。 A、粉煤灰砖粉煤灰砖是以粉煤灰和石灰为主要原料，掺入适量石膏和炉渣，加水混合拌成坯料，经陈伏、轮碾、加压成型，再经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖，呈深灰色，表观密度约为1500kg/m3。强度等级：20、15、10、7.5产品等级：优等品、一等品、合格品B、灰砂砖灰砂砖是用石灰和天然砂经混合搅拌、陈伏、轮碾、加压成型、蒸压养护而制得的砖。其表观密度为1800～900kg/m3。强度等级：MU25、MU20、MU15、MU10产品等级：优等品、一等品、合格品此类砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础。但不得用于长期受热高于200℃和受急冷、急热交替作用或有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于有流水冲刷的部位。返回键 建筑砌块是一种比砌墙砖尺寸大的墙体材料，有适用性强、原料来源广、制作以及使用方便等特点。常见的有粉煤灰砌块、混凝土砌块和蒸压加气混凝土砌块等§7-2建筑砌块 1.粉煤灰砌块粉煤灰砌块是以粉煤灰、石灰、石膏、和骨料为原料；加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的密实砌块，有880×380×240和880×430×240两种。根据JC238-91规定，砌块按其立方体试件的抗压强度分为10级和13级。砌块按外观质量、尺寸偏差和干缩性能分为一等品（B）和合格品（C），并按其产品名称、规格、强度等级、产品等级和标准编号顺序进行标记。粉煤灰砌块适用于砌筑民用和工业建筑墙体和基础。 2、混凝土小型空心砌块(GB8239-87)1）规格长×高×宽(mm)尺寸：390×190×190空心率：≮25%2）强度等级──按平均值、最小值划分：MU3.5、5.0、7.5、10.0、15.03）应用低层、中层建筑的内墙、外墙混凝土小型空心砌块主要用于一般工业和民用建筑的墙体。对用于承重墙和外墙的砌块要求其干缩率小于0.5mm/m，非承重或内墙用的砌块其干缩率应小于0.6mm/m。砌块的抗渗性应根据GB4111－83所规定的方法试验，分为S和Q两级。Q级只能用于无抗渗要求的部位。砌块的保温隔热性能随所用原料及空心率不同而有所差异，空心率为50％的普通水泥混凝土小型空心砌块的热导率约为0.26W／（m·K）。 3.轻骨料混凝土小型空心砌块特点：具有自重轻、保温性能好、抗震性能好、防火及隔音性能好。种类：按所用轻骨料的不同，可分为陶粒混凝土小砌块、火山渣混凝土小砌块、煤渣混凝土小砌块等三种。根据《轻骨料混凝土小型空心砌块》（GB15229－94）标准规定，轻骨料混凝土小型空心砌块按排孔数分为单排孔砌块、双排孔砌块、三排孔砌块及四排孔砌块四类；按密度等级分为500级、600级，700级，800级，900级、1000级、1200级和1400级八个等级。主规格与普通混凝土小型空心砌块相同，为390mm×190mm×190mm，为满足一般多层住宅建筑需要，其块型通常有7～12种。轻骨料混凝土小型空心砌块的强度等级：为1.5，2.5，3.5。小型砌块的耐久性包括抗冻性：（对非采暖地区抗冻标号不作规定，采暖地区，一般环境下，抗冻标号应达到D15；干湿交替环境下，抗冻标号应达到D25。）抗碳化性：（碳化系数为小型砌块碳化后强度与碳化前强度之比，如掺入粉煤灰掺合料的小砌块碳化系数不应小于0.8）。耐水性：只对掺粉煤灰的砌块耐水性作了规定：软化系数<0.75。应用：适用于多层或高层的非承重及承重保温墙、框架填充墙及隔墙。 4.混凝土中型空心砌块以水泥或无熟料水泥，配以一定比例的骨料，制成空心率≥25％的制品。规格：长度500mm，600mm，800mm，l000mm；宽度200mm，240mm；高度400mm，450mm，800mm，900mm。用无熟料水泥或少熟料水泥配制的砌块属硅酸盐类制品，生产中应通过蒸汽养护或相关的技术措施以提高产品质量，这类砌块的干燥收缩值≤0.8mm/m；经15次冻融循环后，其强度损失≤15％，外观无明显疏松、剥落和裂缝；自然碳化系数(1.15.×人工碳化系数）≥0.85中型水泥混凝土空心砌块的抗压强度应满足下表的要求。表6－16水泥混凝土中型空心砌块技术性能强度等级MU35MU50MU75MU100MU150砌块抗压强度（MPa）≥3.434.907.369.8114.72中型空心砌块具有表观密度小、强度较高、生产简单、施工方便等特点，适用于民用与一般工业建筑物的墙体。 5、粉煤灰硅酸盐中型砌块(JC238－91)1）原料：粉煤灰、石灰、石膏、骨料2）工艺流程3）规格：长×高×宽(mm)880×(380、430)×240(属中型砌块)4）强度等级──按平均值、最小值划分：10级、13级相应强度值：10、13MPa5）应用建筑墙体、基础配料加水搅拌振动蒸养成品1－端面；2－灌浆槽；3－坐浆面（或铺浆面）；4－侧面 6.蒸压加气混凝土砌块(GB11968－89)原料：①水泥-矿渣-砂＋发气剂②水泥-石灰-砂＋发气剂③水泥-石灰-粉煤灰＋发气剂工艺：强度级别──按平均值、最小值划分：1.0，2.0，2.5，3.5，5.0，7.5，10.0(MPa)容重级别──按干容重(kg/m3)划分：03，04，05，06，07，08特点：轻质、隔声、保温性能良好及施工方便等，但强度较低。应用：低层建筑的承重墙、多层建筑的间隔墙和高层框架结构的填充墙，也可用于一般工业建筑的围护墙。作为保温隔热材料也可用于复合墙板和屋面结构中。不能用于：基础、潮湿环境配料搅拌浇注发气切割蒸压成品返回键 第八章建筑钢材第一节建筑钢材的基本知识第二节建筑钢材的性质第三节钢材的化学成分对性能的影响第四节冷加工与时效第五节建筑钢材的标准及选用返回键 第一节建筑钢材的基本知识钢材的分类(一)按化学成分分类国标《钢分类》（GB/T13304—91）规定，按化学成分分为：非合金钢、低合金钢和合金钢。1、非合金钢即碳素钢，合金元素含量极少2、低合金钢合金元素含量较低3、合金钢为了改善钢材的某些性能，加入很多的合金元素（二）按主要质量等级分类按主要质量等级将钢材分为：普通质量钢、优质钢和特殊质量钢（三）按脱氧方法分类钢在冶炼的过程中，不可避免的产生部分氧化铁并残留在钢水中，降低了钢的质量，因此在铸锭的过程中要进行脱氧处理。脱氧的方法不同，钢材的性能就有所差异，因此钢材又可为：沸腾钢、镇静钢和半镇静（半脱氧）钢。沸腾钢仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，脱氧不完全的钢镇静钢用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂进行彻底脱氧的钢半镇静钢其脱氧程度介于上述二者之间返回键 第二节建筑钢材的性质1、强度建筑钢材的抗拉强度包括：屈服强度、极限抗拉强度、疲劳强度。（1）屈服强度（或称屈服极限）图钢材在静荷载的作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生大量塑性变形的应力。屈服强度对钢材的使用有着重要的意义，当构件的实际应力达到屈服点时，将产生不可恢复的永久性变形，这在结构中是不允许的，因此屈服强度是确定钢材容许应力的主要依据。 （2）极限抗拉强度（或称抗拉强度）钢材在拉力的作用下能承受的最大拉应力。抗拉强度虽然不能直接作为计算的依据，但屈服强度和抗拉强度的比值即屈强比，在工程上很有意义。屈强比越小，结构的可靠性越高，即防止结构破坏的潜力越大；但此值太小时，钢材的有效利用率太低，合理的屈强比一般在0.6~0.75之间。屈服强度和强度极限是钢材力学性质的主要检验指标。（3）疲劳强度钢材承受交变荷载的反复作用时，可能在远低于屈服强度时发生破坏，这种破坏成为疲劳破坏。钢材疲劳破坏的指标即疲劳强度，或称疲劳极限。疲劳强度是试件在交变应力作用下，不发生疲劳破坏的最大主应力。 2、弹性钢材在静荷载作用下，应力和应变成正比，这一阶段成为弹性阶段，具有这种变形特征的性质称为弹性。在此阶段中应力和应变的比值称为弹性模量，即E=σ/ε，单位MPa。弹性模量是衡量钢材抵抗变形能力的指标，E越大，使其产生一定量弹性变形的应力值越大；在一定应力下，产生的弹性变形越小。在工程上，弹性模量反映了钢材的刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标 3、塑性建筑钢材应有很好的塑性，在工程中，钢材的塑性通常用伸长率（或断面收缩率）和冷弯来表示。1）伸长率是指试件拉断后，标距长度的增量与原标距长度之比，符号A，常用%表示， 2）冷弯钢材在常温下承受弯曲变形的能力。冷弯是通过检验试件经规定的弯曲程度后，弯曲处外面及侧面有无裂纹、起层、鳞落和断裂等情况进行评定的。一般用弯曲角度α以及弯心直径d与钢材的厚度或直径a的比值来表示。弯曲角度越大，d与a的比值越小，表明冷弯性能好。 4、冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。符号ak，单位J。ak越大，说明钢材的韧性越好。钢材的冲击韧性与钢的化学成分、冶炼与加工有关。一般来说，钢中的P、S含量越高，夹杂物以及焊接中形成的微裂纹等都会降低冲击韧性。此外，钢材的冲击韧性还受温度和时间的影响。常温下，随温度的降低，冲击韧性降低的很小，此时破坏的钢件断口呈韧性断裂状；当温度降至某一温度范围时，ak突然发生明显下降，钢材开始呈脆性断裂，这种性质称为冷脆性，发生冷脆性时的温度（范围）称为脆性临界温度（范围）。低于这一温度时，降低趋势又缓和，但此时ak值很小。在北方严寒地区选用钢材时，必须对钢材的冷脆性进行评定，此时选用的钢材的脆性临界温度应比环境最低温度低些。由于脆性临界温度的测定工作复杂，规范中通常是根据气温条件规定-20℃或-40℃的负温冲击值指标。 5、硬度硬度是在表面局部体积内，抵抗其他较硬物体压入产生塑性变形的能力，通常与抗拉强度有一定的关系。目前测定钢材硬度的方法很多，最常用的有布氏硬度，用HB表示。建筑钢材常以屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯、冲击韧性等性质作为评定牌号的依据返回键 返回键 第三节钢材的化学成分对性能的影响1、碳碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低。当含碳量超过1%时，钢材的极限强度开始下降。此外，含碳量过高还会增加钢的冷脆性，降低抗大气腐蚀性和可焊性。 2、硅、锰硅和锰是在炼钢是为了脱氧去硫而有意加入的元素。由于硅与氧的结合能力很大，因而能夺取氧化铁中的氧形成二氧化硅进入钢渣中，其余大部分硅溶于铁素体中，当含量较低时（小于1%），可提高钢材的强度，对塑性、韧性影响不大。锰对氧和硫的结合力分别大于铁对氧和硫的结合力，因此锰能使有害的FeS、FeO分别形成MnS、MnO而进入钢渣中，其余的锰溶于铁素体中，使晶格歪扭阻止滑移变形，显著地提高了钢材的强度。 3、磷、硫磷与碳相似，能使钢的屈服点和抗拉强度提高，塑性和韧性下降，显著增加钢的冷脆性，磷的偏析较严重，焊接时焊缝容易产生冷裂纹，所以磷是降低钢材可焊性的元素之一。因此在碳钢中，磷的含量有严格的限制，但在合金钢中，磷可改善钢材的抗大气腐蚀性，也可作为合金元素。　　硫在钢材中以FeS形式存在，硫化铁是一种低熔点化合物，当钢材在红热状态下进行加工或焊接时，硫化铁已经熔化，使钢的内部产生裂纹，这种在高温下产生裂纹的特性称为热脆性。热脆性大大降低钢材的热加工性和可焊性。此外，硫偏析较严重，降低了冲击任性、疲劳强度和抗腐蚀性，因此在碳钢中，硫也是严格控制的含量。 4、氧、氮氧、氮都能部分溶于铁素体中，大部分已化合物形式存在，这些非金属夹杂物，降低了钢材的力学性能，特别是严重降低了钢的韧性，并能促进时效，降低可焊性，所以在钢材中氧和氮都有严格的限制。返回键 第四节冷加工强化、时效处理一、冷加工强化冷加工：将钢材在常温下进行拉、轧等加工强化：钢材经冷加工，提高了其屈服强度效果：ReL↑；A↓二、时效处理时效：冷加工后，随着时间的延长，ReL、Rm↑，塑性和韧性逐渐下降。时效处理：①自然时效（常温下15~20天）②人工时效（100~200℃下2~3天）冷加工强化、时效强化的应用：钢筋冷拔→屈服强度↑→钢筋用量↓ 钢材冷拉时效强化示意图返回键 第五节建筑钢材的标准及选用一、混凝土结构用钢目前混凝土结构用钢主要有：热轧钢筋、冷拉热轧钢筋、冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋和预应力混凝土用钢丝及钢绞线。1、热轧钢筋混凝土结构用热轧钢筋应有较高的强度，具有一定的塑性、韧性、冷弯和可焊性。热轧钢筋主要有用Q235轧制的光圆钢筋和用合金钢轧制的带肋钢筋两类。热轧钢筋的标准国标《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013—91）和《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499—91）规定，按强度（屈服强度和抗拉强度）将钢筋分为四级。热轧直条圆钢筋为Ⅰ级，强度等级代号为HPB235；热轧带肋钢筋的级别为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，其强度等级代号为HRB335、HRB400、HRB540； 2、冷拉热轧钢筋将Ⅰ~Ⅳ级热轧钢筋，在常温下拉伸至超过屈服点的某一应力，然后卸荷，即制成了冷拉钢筋。冷拉可使屈服点提高17%~27%，材料变脆、屈服阶段变短，伸长率降低，冷拉时效后强度略有提高。生产中可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序，这样简化了流程，提高了效率；冷拉既可以节约钢材，有可以制成预应力钢筋，增加了品种规格，设备简单，易于操作，是钢筋冷加工的常用方法之一。 3、冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋使用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。国标《冷轧带肋钢筋》（GB13788—92）规定，冷轧带肋钢筋代号用LL表示，并按抗拉强度等计划分为三级：LL550、LL650、LL800，其直径一般为5、6、7、8、10mm，冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，同时具有和冷拉、冷拔相近的强度，因此在中、小型预应力混凝土结构构件和普通混凝土结构构件中得到了越来越广泛的应用 4、冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝是将直径为6.5~8mm的Q235（或Q215）圆盘条通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝模而制成。冷拔钢丝不仅受拉、同时还将受到挤压作用。经受一次或多次的拔制而得的钢丝，其屈服强度可提高40%~60%，且已失去了低碳钢的性质，变得硬脆，属硬钢类钢丝。国标《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204—92）规定，冷拔低碳钢丝按力学强度分为两极：甲级为预应力钢丝，乙级为非预应力钢丝。混凝土工厂自行冷拔时，应对钢丝的质量严格控制，对其外观要求分批抽样，表面不准锈蚀、油污、伤痕、皂渍、裂纹等，逐盘检查其力学、工艺性质。凡伸长率不合格者，不准用于预应力混凝土构件中。 5.热处理钢筋热处理是指将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得需要性能的一种工艺过程。热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋（中碳低合金钢）经淬火和高温回火调质处理而成的。其特点是塑性降低不大，但强度提高很多，综合性能比较理想。热处理钢筋主要用于预应力混凝土轨枕，代替碳素钢丝。由于其具有制作方便，质量稳定、锚固性好、节省钢材等优点，以开始用于预应力混凝土工程中。 6.预应力混凝土用钢丝及钢绞线用优质碳素结构钢经冷加工、再回火、冷轧或绞捻等加工而成的专用产品，也称为优质碳素钢丝及钢绞线。国标（GB5223—85）规定，预应力混凝土用钢丝分为：矫直回火钢丝、矫直回火刻痕钢丝和冷拉钢丝三种。钢丝直径有3、4、5mm三种规格，抗拉强度为1470~1670MPa，屈服点为1100~1410Mpa。钢绞线是由七根钢丝经绞捻热处理制成的，国标（GB5224—85）规定，钢绞线直径为9~15mm，破坏荷载达220KN，屈服荷载可达185KN。钢丝和钢绞线均具有强度高、塑性好，使用时不需要接头等优点，尤其适用于需要曲线配筋的预应力混凝土结构、大跨度或重荷载的屋架等。 二、钢结构用钢材我国钢结构采用的钢材品种主要为热轧型钢、冷弯薄壁型钢、热（冷）轧钢板和钢管等。1.热轧型钢常用的热轧型钢有角钢、L型钢、工字钢、槽钢和H型钢（图2—6）边宽厚度长边宽厚度腹板高面板厚腹板厚腰高度短边宽面板宽腿宽腿宽腰厚腰高度腰厚斜度1:6斜度1:6角钢L型钢工字钢槽钢热轧型钢截面示意图 腹板高腹板厚翼缘厚翼缘宽H型钢热轧型钢截面示意图 等边槽钢不等边槽钢 H型钢：宽翼缘——HW中翼缘——HM窄翼缘——HN 2．冷弯型钢常用厚度为1.5～6mm薄钢板或钢带(一般采用碳素结构钢或低合金结构钢)经冷轧(弯)或模压而成，故也称冷弯薄壁型钢（GB6723－86）。其截面形式如图所示。冷弯型钢属于高效经济截面，由于壁薄，刚度好，能高效地发挥材料的作用,节约钢材。建筑用压型钢板（GB/T12755－91）是冷弯型钢的另一种形式，它是用厚度为0.4～2mm的钢板、镀锌钢板、彩色涂层钢板(表面覆盖有彩色油漆)经冷轧(压)成的各种类型波形板。我国已制定了26种压型钢板型号．冷弯型钢截面示意图 结构用冷弯空心型钢方形矩形 通用冷弯开口型钢等边角钢不等边角钢 内卷边槽钢外卷边槽钢 卷边Z型钢Z型钢 压型钢板曲面型平面型 压型钢板规格YX28—200—600YX51—250—750 压型钢板组合楼板 3.钢管和钢板（1）钢管有热轧无缝钢管（GB8162－87）和焊接钢管两种（直缝焊钢管、螺旋焊钢管）。原材料钢种：优质碳素结构钢或低合金高强度结构钢，采用无缝制造方法：热轧或冷拔、焊接．标准外径范围：无缝钢管φ32～630mm。直缝焊接管φ32～152mm，螺旋焊钢管φ219.1～1420mm；长度：热轧无缝钢管3m～12m，直缝焊接管3m～l0m，螺旋焊钢管8m～12.5m。还可由制造厂用平钢板自行制作。 （2）钢板建筑钢结构使用的钢板，按轧制方式可分为热轧钢板（GB709-88）和冷轧钢板（GB708－88）两类，其种类视厚度的不同，有薄板、厚板、特厚板和扁钢（带钢)之分。钢板的规格表示方法为宽度×厚度×长度（mm）。还有彩色涂层钢板。（3）花纹钢板(GB/T3277—91)。钢板表面轧有防滑凸纹者称为花纹钢板，花纹钢板可用碳素结构钢、船体用结构钢、高耐候性结构钢热轧成菱形、扁豆形、圆豆形花纹，主要用于平台、过道及楼梯等的铺板。返回键 第九章木材§3-1木材的分类§3-2木材的性质§3-3木材的尺寸检量和材积计算返回键 木材优点①比强度大，具有轻质高强的特点；②弹性韧性好，能承受冲击和振动作用；③导热性低，具有较好的隔热、保温性能；④在适当的保养条件下，有较好的耐久性；⑤纹理美观、色调温和、风格典雅，极富装饰性；⑥易于加工，可制成各种形状的产品；⑦绝缘性好、无毒性； 木材局限①构造不均匀，呈各向异性；②湿胀干缩大，处理不当易翘曲和开裂；③天然缺陷较多，降低了材质和利用率；④耐火性差，易着火燃烧；⑤使用不当，易腐朽、虫蛀。 §3-1木材的分类分类木材产自木本植物中的乔木，即针叶树和阔叶树。针叶树树种有红松、红豆杉、云杉、冷杉和福建柏等。常用阔叶树树种有水曲柳、栎木、樟木、黄菠萝、榆木、锥木、核桃木、酸枣木、梓木和檫木等。 冷杉〈材〉柏树§3-1木材的分类 池杉马尾松林§3-1木材的分类 柚木樟树干樟树§3-1木材的分类 栓皮栎栓皮栎的形态特征§3-1木材的分类 一、物理性质㈠含水量1、木材中的水分(1)自由水存在于木材细胞腔和细胞壁间隙中的水分。影响木材的表观密度、保存性、抗腐蚀性和燃烧性。(2)吸附水被吸附在细胞壁基体相中的水分。由于细胞壁基体相具有较强的亲水性，且能吸附和渗透水分，所以水分进入木材后首先被吸入细胞壁。吸附水是影响木材强度和胀缩的主要因素。木材状态新伐气干窑干含水量，%70～14010～204～12§3-2木材的主要性质 2、纤维饱和点⑴定义：无自由水，仅细胞壁内充满吸附水时的含水量。⑵意义：含水量对木材性质产生影响的临界点在纤维饱和点之上，含水量变化是自由水含量的变化，它对木材强度和体积影响甚微；在纤维饱和点之下，含水量变化即吸附水含量的变化将对木材强度和体积等产生较大的影响⑶数值：22～35%§3-2木材的性质 3、平衡含水率⑴定义：水分蒸发、吸收达平衡时的含水量。⑵影响因素：温度、湿度§3-2木材的性质⑶各地区的平衡含水率：城市月份123456789101112年均广州13.316.017.317.617.617.516.616.114.713.012.412.915.1上海15.816.816.515.516.317.917.516.615.814.715.215.916.0北京10.310.710.68.59.811.114.715.612.812.212.210.811.4拉萨7.27.27.67.77.610.212.212.711.99.07.27.88.6徐州15.714.713.311.812.411.616.216.714.013.013.414.413.9 二、湿胀与干缩1、原因：细胞基体相吸水膨胀尺寸不变收缩潮湿纤维饱和点全干不再膨胀膨胀2、不均匀胀缩：横向>纵向弦向>径向边材>心材新伐木材的干燥曲线§3-2木材的性质 三、强度1、强度特征及应用强度类型受力破坏原因相对强度顺纹抗压纤维受压失稳甚至折断100横纹抗压细胞腔被压断10～30顺纹抗拉纤维间纵向联系受拉破坏，纤维被拉断200～300横纹抗拉纤维间横向联系受拉破坏5～30顺纹抗剪剪力面上纤维纵向连结破坏15～30横纹抗剪剪力面上纤维横向连结破坏7～15横纹切断纤维被切断50～100抗弯试件下部受拉破坏150～300§3-2木材的性质 2、强度影响因素①含水量：评定强度的标准含水率＝12%§3-2木材的性质 ②荷载时间§3-2木材的性质由于木材受力后将产生塑性流变，使木材强度随荷载时间的增长而降低，木材的持久强度仅为极限强度的50～60％ ③环境温度温度提高，细胞壁中胶结物质会软化，强度下降。④缺陷：木节、斜纹偏心、裂纹、腐朽虫害木材的强度是以无缺陷标准试件测得的，而实际木材在生长、采伐、加工和使用过程中会产生一些缺陷，如木节、裂纹和虫蛀等，这些缺陷影响了木材材质的均匀性，破坏了木材的构造，从而使木材的强度降低，其中对抗拉和抗弯强度影响最大。§3-2木材的性质返回键 第三节木材的尺寸检量和材积计算一、木材的种类二、杉原条的尺寸检量和材积计算三、原木的尺寸检量和材积计算四、锯材的尺寸检量和材积计算五、材积表返回键 第十章防水材料第一节沥青第二节沥青防水制品第三节改性沥青防水制品第四节高分子防水材料返回键 第一节沥青沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、碳等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。沥青是一种无机的胶结材料，具有粘性、塑性、耐腐蚀及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及其他防水工程、防腐工程以及道路工程。沥青分类：沥青主要分为地沥青和焦油沥青，地沥青又分为天然沥青和石油沥青，焦油沥青分为煤沥青，木沥青，页岩沥青。 一、石油沥青石油沥青是以原油为原料，经过炼油厂常压蒸馏、减压蒸馏等提炼后，提取汽油、煤油、柴油、重柴油、润滑油等产品后得到的渣油，通常这些渣油属于低标号的慢凝液体沥青。 （一）技术性质1、粘滞性（简称粘性），是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。沥青在工程使用中可能受到各种力的作用，如重力、温度应力、车轮荷载等。在沥青路面中，沥青作为粘结材料将矿料粘结起来，形成强度，沥青的粘滞性决定了路面的力学行为。为防止路面夏天出现车辙，冬天出现开裂，沥青的粘性选择是首要考虑的参数。沥青的粘性通常用粘度表示，粘度和针入度是划分沥青等级（标号）的主要依据。测定液体沥青等材料流动状态的粘度时，应采用标准粘度计。 针入度是在规定温度（25度）和时间（5秒）条件下，一定重量的标准针（100g），垂直贯入试样的深度表示沥青的针入度值，并以0.1mm为单位。针入度值是度量沥青稠度的一种指标，通常针入度值较小的沥青，其稠度较高，粘度亦较高。 2、塑性塑性是指在外力作用下，产生变形而不破坏的能力。用延度表示沥青的延性是当其受到外力拉伸作用时，所能承受塑性变形的总能力。沥青的延性通常以延度作为条件延性指标来表征，沥青延度值的大小直接反映了工程中沥青在外力作用下，保持内部结构连续或抵抗开裂的能力。 3、温度敏感性沥青物理性能随温度变化的性质。沥青是一种组成和结构非常复杂的非晶质高聚物，它由液态转变为固态时，没有敏感的固化点或液化点。对于沥青的物理性质与温度之间的关系，通常采用产生硬化与滴落时相对应的某一温度区域范围来表示，在此温度区间内，沥青是一种粘滞流动状态。在工程实际中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，取这一温度区间的0.8721倍作为反映沥青物理状态与温度之间关系的参数，并称之为软化点，软化点用环球法测定。沥青的针入度、软化点和延度是划分沥青标号的主要依据，称为沥青的三大指标 4、大气稳定性（也称抗老化性）指沥青长期在阳光，空气，温度等的综合作用下，性能稳定的程度。沥青在上述的这些因素综合作用下，逐渐失去粘性、塑性，而变脆变硬的现象称为沥青的老化。沥青的大气稳定性用蒸发前后的减量值及针入度比来表示。大气稳定性的好坏，反映了沥青的使用寿命的长短。大气稳定性好的沥青，耐老化，使用寿命长。 5、闪点与燃点闪点（也称闪火点）指沥青加热产生的可燃气体与空气的混合物；在规定的条件下与火焰接触，初次产生兰色闪光时的沥青温度。燃点（着火点）指沥青加热产生的可燃气体与空气的混合物，与火焰接触能维持燃烧5s以上，此时沥青的温度就为燃点。燃点是沥青可持续燃烧的最底温度，燃点温度比闪点温度高约10度。 二）石油沥青的标准与选用石油沥青牌号主要以针入度指标及延度和软化点指标划分的。其中对建筑石油沥青，按沥青针入度值划分30号和10号两个牌号。道路石油沥青按标准规定分为七个牌号。普通石油沥青按标准规定划分为三个牌号 石油沥青牌号愈大，针入度愈大（粘性愈小），延度值愈大（塑性愈大），软化点愈低（温度敏感性愈大）。因此在选用石油沥青时，在满足使用要求的前提下应尽量选用较大牌号的沥青，可以保证较长的使用年限。建筑沥青多用于屋面和地下防水工程以及作为建筑防腐材料。道路沥青多用于拌制沥青沙浆和沥青混凝土，用于道路路面及厂房地面等。普通石油沥青含蜡量高，性能较差，在建筑中一般不单独使用，可与其他沥青掺配使用。 二、煤沥青煤沥青是煤干馏得到的煤焦油，经再提炼加工得到的产品，也称煤焦油沥青或柏油。1、分类　煤沥青分为低温、中温、高温煤沥青三大类。建筑中主要使用半固体的低温煤沥青。煤沥青和石油沥青相比，煤沥青密度较大，塑性较差，温度敏感性较大，在低温下易变脆硬、老化快，于矿质材料表面结合紧密，防腐能力强，有毒和臭味等。因此，煤沥青适用于地下防水工程及防腐工程中。 2、鉴别方法由于煤沥青和石油沥青相似，使用时必须加以区别。鉴别方法煤沥青石油沥青密度>1.1(约为1.25）接近1.0锤击音清脆，韧性差音哑，富有弹性，韧性好燃烧烟呈黄色，有刺激味烟无色，无刺激性臭味溶液颜色用30-50倍的汽油或煤油溶解后，将溶液滴于滤纸上，斑点分为内外两圈，城内黑外棕或黄色溶解方法同左，斑点完全均匀散开，呈棕色。返回键 第二节沥青防水制品一、油毡油毡是由胎片浸渍加热后的沥青加工而成的防水卷材。按胎片的不同和所浸渍沥青的品种不同，油毡分为多种。1）、石油沥青纸胎油毡石油沥青纸胎油毡是采用低软化点石油沥青浸渍原纸，然后用高软化点石油沥青覆盖油纸两面，再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎卷材。油毡分为200号、350号和500号三个标号，并按浸渍材料总量和物理性质分为合格品、一等品和优等品三个等级。2）、沥青玻璃布油毡3）、铝箔面油毡注意：施工时必须先将隔离材料清除掉，以免影响粘贴质量。储存运输时，卷材应立放，堆高不超过两层，并应防潮、防晒、防雨淋。 二、沥青混合料一）冷底子油用建筑石油沥青加入汽油、煤油、轻柴油；或者用软化点为50-70度的煤沥青加入苯，融合而配制成的沥青溶液，可以在常温下涂刷，故称冷底子油。二）沥青胶（也称玛碲脂）沥青胶是在沥青中加入适量的矿质粉料或加入部分纤维状填料配置而成的材料。具有较好的粘性、耐热性和柔韧性，主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水层的底层。沥青胶分为热用和冷用两种。热用即热沥青玛碲脂，是将70-90%的沥青加热至180-200度，使其脱水后，与10-30%的干燥填料热拌混合均匀后，热用施工。冷沥青玛碲脂是40-50%的沥青融化脱水后，缓慢加入25-30%的溶剂，再掺入10-30%的填料，混合拌匀制得。并在常温下使用。冷用沥青胶比热用沥青胶施工方便，涂层薄，节省沥青；但是耗费溶剂，成本高。 三）沥青砂浆与沥青混凝土以沥青为胶结料，拌合细骨料，或同时加粗细骨料，就可以得到沥青砂浆或沥青混凝土。三、乳化沥青将沥青强力分散成细微颗粒，并通过乳化剂的作用，使其均匀分散在水中的悬浮液。乳化沥青的特点是：（1）可在常温下进行涂刷或喷涂；（2）可以在较潮湿的基层上施工；（3）具有无毒、无嗅、干燥较快的特点；（4）不使用有机溶剂，费用较低，施工效率高。乳化沥青可涂刷或喷涂在刚性自防水构筑物表面，做防潮或防水层；也可配合玻璃纤维毡片或玻璃布及油膏，用于屋面防水及地下工程防渗、防漏。返回键 第三节改性沥青防水制品通过加入改性物料，使沥青的工程效能明显改善，即改性沥青。改性材料：橡胶、树脂、煤焦油和矿物填料等。改性沥青防水制品：卷材、嵌缝膏和涂料。一、改性沥青防水卷材1）再生胶油毡用再生橡胶、10号石油沥青和碳酸钙，经混炼、压延而成的无胎防水卷材特点：具有一定的延展性，低温柔性好，耐腐蚀能力较高，可单层冷作业铺设。 2）焦油沥青耐低温油毡3）SBS改性沥青防水卷材4）APP改性沥青防水卷材二、改性沥青嵌缝油膏1）建筑防水沥青嵌缝油膏以石油沥青为基料，以废橡胶粉或橡胶浆为改性物料，加入适量硫化剂、软化剂和填料，混合均匀后制成。特点：较好的粘结性和低温柔性2）煤焦油-聚氯乙烯嵌缝膏特点：较强的粘结性能和耐腐蚀性能三、改性沥青防水涂料1）氯丁胶改性沥青防水涂料2）再生胶沥青防水涂料3）合成树脂改性沥青防水涂料返回键 第四节高分子防水材料1.定义高分子防水材料是指以合成橡胶、合成树脂为基本成分，制成的各种防水制品。2.特点：使用寿命长技术性能好冷施工污染低 一、高分防水卷材1.橡胶系防水卷材硫化型橡胶防水卷材三元乙丙橡胶卷材2.塑料系防水卷材聚氯乙烯防水卷材3.橡塑共混型防水卷材氯化聚乙稀-橡胶共混防水卷材：兼具塑料和橡胶的优点，使卷材的抗拉强度、伸长率和耐老化性能等，都有显著提高。 二、高分子嵌缝密封材料1.磺化聚乙烯嵌缝密封膏2.水乳型丙烯酸酯密封膏3.聚硫橡胶密封膏4.聚氨酯建筑密封膏5.硅酮建筑密封膏 三、高分子防水涂料1.聚氨酯防水涂料2.丙烯酸酯防水涂料3.硅橡胶防水涂料返回键 第十一章建筑装饰材料建筑装饰材料：是指用于建筑物表面，主要起到美化外观，并兼有防护及其他功能的材料。返回键 第一节、天然石材第二节、装饰混凝土第三节、建筑陶瓷第四节、玻璃及制品第五节、金属装饰材料第六节、木质饰面板第七节、涂料第八节、装饰材料的污染返回键 第一节天然石材有开采天然岩石而获得的毛料、或经加工制成的块状、板状石料，统称天然石材。一、大理石特点：色调范围宽广，花纹丰富多彩，抗压强度高，硬度不大，易加工和开光。二、花岗岩特点：结构密实，质地坚硬，耐久性好，强度高，外形美观。返回键 第二节装饰混凝土通过工艺及选料等措施，使浇灌物在硬化后，具有美观饰面的混凝土，成为装饰混凝土。一、彩色混凝土1）采用白水泥或彩色水泥；2）硬化混凝土表面涂刷或浸渍颜色；3）化学着色法。二、表面图案及线形的混凝土三、露石混凝土返回键 第三节建筑陶瓷建筑陶瓷是指用于建筑物饰面或作为建筑构件的陶瓷制品统称。普通陶瓷，是以粘土为主要原料烧成的，是一种多晶多相的聚集体。釉：用矿物原料，如长石、方解石、石英等，与所需化工原料按比例配合，磨成釉浆，涂敷坯体上，经烧制而成。作用：使制品不透水、表面光润，不易沾污，并在一定程度上提高制品的机械强度、电性能及化学稳定性。同时具有增强装饰效果的作用。一、釉面内墙砖二、陶瓷墙地砖三、陶瓷锦砖四、琉璃制品返回键 第四节玻璃及制品一、平板玻璃以石英砂、纯碱、石灰石为主要原料，经高温熔融后制成标准：《普通平板玻璃》（GB4871-1995）《浮法玻璃》（GB11614-1999）1）拉引法玻璃优点：玻璃厚度、宽度易控制，厚度均匀缺点：容易形成波筋、气泡、砂粒等缺陷2）浮法玻璃优点：玻璃平整光洁、厚度均匀、不产生光学畸变，成本低。二、安全玻璃不因打碎后的渣伤人，或对某些伤害源起阻挡作用的玻璃1）钢化玻璃 第四节玻璃及制品2）夹丝玻璃3）夹层玻璃4）防火玻璃三、新型建筑玻璃1）吸热玻璃2）热反射玻璃3）中空玻璃4）彩色玻璃5）镭射玻璃四、建筑装饰玻璃制品1）玻璃砖2）异型玻璃3）玻璃马赛克返回键 第五节金属装饰材料一、彩板及型材二、不绣钢三、铝合金返回键 第六节木质饰面板一、拼木地板二、人造板三、旋切微薄木返回键 第七节涂料1.主要组成：成膜物质、颜料和各种助剂，厚质涂料还可加入适量骨料2.分类按成分分类：有机涂料、无机涂料和有机无机复合涂料；按分散系性质分类：溶剂型涂料、水溶型涂料和乳胶涂料；按涂层形态分类：有光泽、无光泽、透明及复层涂料。1）聚乙烯醇水玻璃内墙涂料2）聚醋酸乙烯乳液涂料3）过氯乙烯涂料4）丙烯酸酯涂料5）硅溶胶无机涂料6）复层建筑涂料7）多彩涂料8）油漆返回键 第八节装饰材料的污染1.污染物：氨、甲醛、芳香烃等挥发性气体，铅、铬、镉、汞等重金属元素，放射性及光污染等。2.来源：涂料、胶粘剂、装饰布（纸）、人造板、木地板、工业废渣为原料的建材及制品、玻璃幕墙。3.指标：甲醛—0.08mg/m3,氨气—0.5mg/m3，挥发性气体—1PPm，氡—200Bq/m3返回键 谢谢！