土木工程材料课件.ppt

绪论一、土木工程材料的定义1.广义：指建造建筑物和构筑物的所有材料，包括使用的各种原材料、半成品、成品等的总称。如粘土，生石灰，混凝土等。2.狭义：指直接构成建筑物和构筑物实体的材料。如混凝土、水泥、钢筋、粘土砖、玻璃等。两个基本要求：2、在其使用过程中，能抵御周围环境的影响与有害介质的侵蚀，保证建筑物和构筑物的合理使用寿命。同时也不能对周围环境产生危害。1、满足建筑物和构筑物本身的技术性能要求，保证能正常使用。 二、土木工程材料的分类（一）按组成物质和化学成份分类无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料金属与非金属复合无机与有机复合材料复合绪论 （二）按材料来源天然材料人造材料（三）按实用功能分结构材料功能材料绪论 绪论三、土木工程材料的技术标准1、标准：对某项技术实行统一的执行要求。2、标准的分类（一）我国的土木工程材料技术标准：（1）国家标准强制性标准代号GB,推荐性标准代号GB/T，它表示也可以执行其他标准，是非强制性的。（2）行业标准建筑工程行业标准代号JG,土木工程材料行业标准代号JC（3）地方标准（DB）和企业标准（QB） （二）国际标准及其他国家标准：①团体标准和公司标准。指国际上有影响的团体和公司的标准。如美国材料与实验协会标准（ASTM）等。②区域性标准。如德国工业标准(DIN)等。③国际标准化组织标准，代号ISO。绪论例：国家标准（强制性）《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499—1998建筑行业标准（推荐性）《建筑石灰》JC/T479—92GB—强制性国家标准代号1499—标准发布顺序号1988—标准发布年代其他标准只是前面的代号变，表示方式均与例子中表示一样。 绪论硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB175—92) 四、土木工程材料的发展及发展趋势1、土木工程材料的发展：随生产力发展而发展原始时代——天然材料：木材、岩石、竹、粘土石器、铁器时代——金字塔（2000-3000BC)：石材、石灰、石膏万里长城（200BC):条石、大砖、石灰砂浆布达拉宫：石材、石灰砂浆18世纪中叶——钢材、水泥19世纪——钢筋混凝土（1890-1892）；中国，1898绪论 20世纪——预应力混凝土、高分子材料21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材2、土木工程材料的发展趋势：（1）轻质、高强；（2）发展多功能材料；（3）廉价、低耗能（4）由单一材料向复合材料及制品发展（5）扩大装配式预制构件的工厂化生产；（6）用工农业废料、废渣等代替自然资源为原料，向环保方向发展；（7）发展更多花色品种的装饰材料。绪论 第一章土木工程材料的基本性质材料的基本性质：是指材料处于不同的使用条件和使用环境时，通常必须考虑的最基本的、共有的性质。因为土木工程材料所处建（构）筑物的部位不同、使用环境不同、人们对材料的使用功能要求不同，所起的作用就不同，要求的性质也就有所不同。 第一章土木工程材料的基本性质§1-1材料的物理状态参数一、材料的密度、表观密度及体积密度：1.密度：m---材料在干燥状态下的质量V----材料在绝对密实状态下的体积测定办法：1）测质量：烘干（烘箱）——称量（天平）；2）测体积：（a）外观规则的材料，直接用游标卡尺测量尺寸求体积，如钢材、玻璃等;（b）外观不规则的坚硬颗粒，如砂、石等，将其磨成细粉后，可由排水法测得。 第一章土木工程材料的基本性质表观密度的测定：质量测定用天平体积测定可采用排水法2.表观密度：----材料的质量----材料在自然状态下的表观体积注意：1.Vb=V+V闭孔2.表观密度须注明含水状态，常是一个范围内的值。 第一章土木工程材料的基本性质3.体积密度：----材料的质量----材料在自然状态下的体积注意：1.V0=V+V闭孔+V开孔体积密度的测定：1）外形规则的材料，如砖，可直接测量体积得到；2）外形不规则的砂石等，可采用封腊排水法测定体积； 第一章土木工程材料的基本性质二、材料的密实度与孔隙率1.密实度：2.孔隙率： 第一章土木工程材料的基本性质孔隙大小孔隙状态：孔径＜0.01㎜极细孔隙孔径≤1.0㎜细小孔隙孔径＞1.0㎜粗大孔隙封闭孔隙指常压下吸不到水，当水压太大时可以通过材料内部的毛细通道进入其中 第一章土木工程材料的基本性质三、散粒材料：m---材料的质量----材料的堆积体积1.堆积密度：2.填充率：3.空隙率：空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。 第一章土木工程材料的基本性质材料名称密度g/cm3表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）孔隙率（％）钢材7.8～7.97850—0花岗岩2.7～3.02500～2900—0.5～3.0石灰岩2.4～2.61800～26001400～1700（碎石）—砂2.5～2.6—1500～1700—粘土2.5～2.7—1600～1800—水泥2.8～3.1—1200～1300—烧结普通砖2.6～2.71600～1900—20～40表1.2常用土木工程材料的密度、表观密度、堆积密度和孔隙率 第一章土木工程材料的基本性质例题：已知某种建筑材料试样的孔隙率为24%，此试样在自然状态下的体积为40cm3，质量为85.50g，吸水饱和后的质量为89.77g，烘干后的质量为82.30g。试求该材料的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率。解：密度=干质量/密实状态下的体积=82.30/40×（1-0.24）=2.7g/cm3开口孔隙率=开口孔隙的体积/自然状态下的体积=（89.77-82.3）÷1/40=0.187闭口孔隙率=孔隙率-开口孔隙率=0.24-0.187=0.053表观密度=干质量/表观体积=82.3/40×（1-0.187）=2.53 第一章土木工程材料的基本性质§1-2材料的力学性质一、材料的变形性质：1、材料的弹性变形和塑性变形1)弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种完全恢复的变形称为弹性变形(或瞬时变形)。材料的力学性质：指材料在外力作用下所引起的变化的性质。例：钢筋受力变形2)塑性变形：在外力作用下材料产生变形，如果取消外力，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形(或永久变形)。 第一章土木工程材料的基本性质2、脆性和韧性1）脆性：当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏时并无明显的塑性变形的性质。2）韧性（冲击韧性）：在冲击、震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质。脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受震动作用和抵抗冲击荷载是不利的。在建筑工程中，对于要求承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等所用的材料，均应具有较高的韧性。 第一章土木工程材料的基本性质 第一章土木工程材料的基本性质二、强度、强度等级和比强度1、强度：在外力作用下不破坏时能承受的最大应力称为强度。根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等形式。(ａ)抗压(ｂ)抗拉(ｃ)抗折(ｄ)抗剪1）抗压强度、抗拉强度、抗剪强度计算公式：2）抗弯强度： 第一章土木工程材料的基本性质2、强度等级:大多数土木工程材料根据其极限强度的大小，划分成若干不同等级，即强度等级。将土木工程材料划分若干标号，对掌握材料性质，合理选用材料，正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。塑性和韧性材料一般按照材料的抗拉极限强度进行分级，如钢材分为Q195，215，235，255，275等；脆性材料一般按照材料的极限抗压强度进行分级的，混凝土强度等级：C10、C20、C25、C30、C35、C40。 第一章土木工程材料的基本性质3、比强度：材料强度与其表观密度之比。是衡量材料是否轻质、高强的指标。钢材、木材和混凝土的强度比较材料表观密度(kg/m3)抗压强度(MPa)比强度低碳钢78604150.053松木50034.3(顺纹)0.069普通混凝土240029.40.012可知，木材是轻质高强的高效能材料，而普通混凝土为质量大而强度较低的材料，所以努力促进普通混凝土这一当代最重要的结构材料向轻质、高强方向发展，是一项十分重要的工作。 第一章土木工程材料的基本性质三、材料的硬度和耐磨性：1、硬度：材料抵抗其他物体压入或刻划的能力称为硬度。即受压时抵抗局部塑性变形的能力。测定法：金属材料等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法，是以单位压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常用刻划法测定。 第一章土木工程材料的基本性质2、耐磨性：耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。常用耐磨率表示（道路路面、工业地面、踏步、台阶等受磨损的部位，选择材料需考虑其耐磨性）。——耐磨率，——磨前质量，——磨后质量，——试件受磨面积，一般硬度越大耐磨性越好，工程上也常用硬度来换算出材料的耐磨性 第一章土木工程材料的基本性质§1-3材料与水有关的性质一、材料的亲水性与憎水性：材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质。用润湿角判断。θ润湿角：亲水性材料有：砖、混凝土砌块等。憎水性材料有：沥青、石蜡和塑料等，常用做防水、防潮材料。90o＜θ≤180o憎水材料θ≤90o亲水材料 第一章土木工程材料的基本性质二、材料的吸水性与吸湿性：1、吸水性：材料在水中吸收水分的性质。质量吸水率:体积吸水率:各种材料的吸水率相差很大，如花岗等致密岩石的吸水率（质量吸水率）仅为0.5%~0.7％，普通混凝土为2％~3％，粘土砖为8％~20％。而木材或其他轻质材料的吸水率则常大于100％。mb——吸水饱和后质量mg——干燥状态下质量V0——干燥时自然体积——干燥时体积密度 第一章土木工程材料的基本性质2、吸湿性：材料在空气中吸收水的性质。含水率吸湿作用一般是可逆的，也就是说材料既可吸收空气中的水分，又可向空气中释放水分。潮湿材料在干燥的空气中会放出水分，此称还湿性。——含水率，%ms——吸湿状态下的质量mg——干燥状态下质量 第一章土木工程材料的基本性质平衡含水率：材料中所含水分与空气湿度达到平衡时的含水率。干燥的材料吸收空气中的水分潮湿的材料平衡含水率释放水分 第一章土木工程材料的基本性质 第一章土木工程材料的基本性质三、耐水性：材料长期处于水的作用下不破坏，其强度也不严重降低的性质。用软化系数表示。四、抗渗性：材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。软化系数:——材料在吸水饱和状态下的抗压强度fg——材料在干燥状态下的抗压强度（软化系数≥0.85的材料，认为是耐水的材料。）混凝土、砂浆等的抗渗性用抗渗等级表示。例如：P4、P6、P8分别表示材料能承受0.4、0.6、0.8MPa的水压而不透水。抗渗系数越小、抗渗等级越高抗渗性越好。对地下建筑、水工建筑物、压力管等，要求材料具有一定的抗渗性。抗渗系数: 第一章土木工程材料的基本性质§1-4材料的耐久性一、耐久性的概念：材料在使用过程中，能长期抵抗各种环境因素作用而不破坏，且能保持原有性质的性能。材料在使用过程中会受到各种外力的作用，还受到环境中各种自然因素的破坏作用如物理作用、化学作用、生物作用。不同材料所处的工作环境不同，耐久性包含的内容不同。所以，要提高材料的耐久性，应根据材料种类特点即建筑物所处的环境条件进行具体分析，选择正确的材料。抗冻性耐久性是一个综合性质：抗渗性抗化学侵蚀性抗碳化性能等等 第一章土木工程材料的基本性质 第一章土木工程材料的基本性质例：图为莫大楼的外表面，从中可以看见墙壁发黑，在有些地方可见白色流迹线，还有凸凹不平的现象是分析其原因 第一章土木工程材料的基本性质§1-5材料的热工性质（了解）一、导热性：三、热容量：指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。二、比热：热容量高的材料，能对室内温度起调节作用。导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。导热系数：1kg材料温度升高（或降低）1K时所吸收或放出的热量。用C表示。材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力。 第一章土木工程材料的基本性质四、材料的温度变形性式中:α—材料在常温下的平均线膨胀系数(１／Ｋ)—线膨胀或线收缩量（mm或cm）—材料升（降）温前后的温度差（Ｋ）L—材料原来的长度（ｍｍ或ｍ）线膨胀系数:材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。 第一章土木工程材料的基本性质§1-6材料的装饰性能（了解）一、装饰材料的基本要求1、颜色2、光泽3、质感4、表面组织及形状尺寸二、装饰材料的选用原则1、满足使用功能2、满足装饰效果3、材料的安全性4、有利于人的身心健康5、合理的耐久性6、经济性原则7、便于施工 第一章土木工程材料的基本性质§1-7材料的组成、结构和构造（了解）一、材料的组成化学组成：是指构成材料的化学成分。不同化学成分组成的材料其性质不同。矿物组成：是指元素组成相同，单分子团形成形式各异的现象。材料的化学组成不同，则材料的矿物组成就不同。材料的化学组成相同，可以有不同的矿物组成。 第一章土木工程材料的基本性质 第一章土木工程材料的基本性质二、材料的结构1、宏观结构：指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。2、亚微观结构（显微或细观结构）：指用光学显微镜所看到的结构。其尺寸范围在10-3~10-6m。3、微观结构：指通过用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。 第一章土木工程材料的基本性质宏观结构1.散粒结构由单独的颗粒组成。2.聚集结构材料中的颗粒通过胶结材料彼此牢固地结合在一起。3.多孔结构材料中含有大量的,大的,或微小的均匀分布的孔隙。4.致密结构材料在外观上和结构上都是致密的。5.纤维结构是木材,玻璃纤维制品所特有的结构。6.层状结构是板材常见的结构。大理石 材料的宏观结构及其相应的主要特征第一章土木工程材料的基本性质 习题：1、同种材料，如孔隙率越大，则材料的强度越，保温性越，吸水率越。2、软化系数表明材料的（）。A、抗渗性B、抗冻性C、耐水性D、吸湿性3、新建的房屋保暖性差，到冬季更甚，这是为什么？(提示：从导热系数的影响因素考虑。)4、破碎的岩石试件经完全干燥后，其质量为482g，将放入盛有水的量筒中，经一定时间石子吸水饱和后，量筒的水面由原来的452cm3上升至630cm3。取出石子，擦干表面水分后称得质量为487g。试求该岩石的表观密度、吸水率？第一章土木工程材料的基本性质 第一章土木工程材料的基本性质解：1）体积密度：=2487/1462.8=1.7g/cm3孔隙率=37%V孔/1462.8×100%=37%故孔的体积：V孔=541.236cm3，求绝对密实体积：V=Vo-V孔=1462.8-541.236=921.6cm32）求密度：=2487/921.6=2.7g/cm33）求含水率：W=(m2-m1)/m1×100%=(2984-2487)/2487×100%=20%5、烧结普通砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。试求该砖的绝对密实体积、密度、吸水率。 第二章气硬性胶凝材料一、胶凝材料的定义经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。二、胶凝材料的分类胶凝材料无机胶凝材料有机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料第一节绪论无机胶凝材料则以无机化合物为基本成分。(绝大多数的无机化合物可以归入氧化物、酸、碱、盐四大类)有机胶凝材料以天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分，常用的有沥青、各种合成树脂等。 第二章气硬性胶凝材料（1）气硬性胶凝材料：只能在空气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃；（2）水硬性胶凝材料：既能在地上或空气中硬化，又能在水中或地下硬化并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥；在土木工程材料中，胶凝材料是基本材料之一，通过它的胶结作用可配制出各种混凝土及建筑制品，衍生出许多新型材料，不同胶凝材料衍生出材料及制品将会有不同的性质。 第二章气硬性胶凝材料第二节石灰一、石灰的原料及生产：（一）原料：以碳酸钙为主要成分的天然岩石，常用的有石灰石，白云石，贝壳等。（二）生产工艺：欠火石灰过火石灰正火石灰为了加速分解过程，煅烧温度常提高至1000~1100℃左右。900℃~1000℃(三)石灰的另一来源是利用化学工业副产品。如：用电石（碳化钙）制取乙炔时的电石渣（Ca（OH）2）。CaCO3CaO+CO2石灰岩生石灰 第二章气硬性胶凝材料二、石灰的熟化(消化、工地称为“淋灰”)：（一）石灰熟化原理：注意：1、熟化反应是放热反应2、熟化反应过程体积膨胀1-2.5倍（二）石灰的陈伏：过火石灰熟化较慢，当石灰已经硬化后才开始熟化，引起隆起和开裂，为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰池中存放两周以上，使未曾熟化的石灰颗粒充分熟化，这一过程叫做“陈伏”。CaO+H2O====Ca(OH)2十64.9×103J 第二章气硬性胶凝材料（三）石灰的熟化方法及用途：按石灰用途，我国工地上熟化石灰的方法有两种：消石灰浆法和消石灰粉法（淋灰法和化灰法）。1)用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆时，需将生石灰加水熟化成消石灰浆。生石灰在化灰池中熟化后，通过筛网流入储灰坑储存两周以上。2)用于拌制石灰土(石灰、粘土)、三合土(石灰、粘土、砂石或炉渣等)时，将生石灰加水熟化成消石灰粉。现在多用机械方法在工厂中将生石灰熟化成消石灰粉，在工地调水使用。三、石灰的硬化（一）干燥硬化浆体中大量水分蒸发，但尚留一部分游离水，水表面张力将石灰粒子紧密连接到一起，具有一定的强度。 第二章气硬性胶凝材料（二）结晶硬化Ca（OH）2从饱和溶液中析出，逐渐由胶体转变成晶体的过程，主要作用力为分子力，晶体互相交叉连生，从而提高强度。（三）碳化硬化Ca（OH）2与空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高。四、石灰的品种1）按石灰中的氧化镁含量的高低分2）按成品的加工方法分块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。生石灰钙质石灰镁质石灰MgO≤5%5%﹤MgO≤24% 第二章气硬性胶凝材料石灰石块状生石灰熟石灰粉生石灰粉石灰膏石灰乳煅烧加适量水熟化磨细加水为石灰质量的2.5-3倍沉淀除去表层多余水分 第二章气硬性胶凝材料五、石灰的技术标准建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaO＋MgO及杂质的含量，可分为优等品、一等品和合格品三个等级。具体指标见表2.1-2.3。六、石灰的应用及储存（一）石灰的特点1、良好的保水性；熟化生成的氢氧化钙颗粒极其细小，比表面积（材料的总表面积与其质量的比值）很大，使得氢氧化钙颗粒表面吸附有一层较厚的水膜，即石灰的保水性好。2、生石灰水化时水化热大，体积增大；3、凝结硬化慢、强度低； 表2.1建筑生石灰的技术指标项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）908580858075未消化残渣含量（5mm圆孔筛筛余量）%，不大于5101551015产浆量，L/kg，不小于2.82.32.02.82.32.0第二章气硬性胶凝材料 表2.2建筑生石灰粉的技术要求项目钙质生石灰粉镁质生石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）858075807570细度0.90mm筛筛余(%，不大于）0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(%，不大于）7.012.018.07.012.018.0第二章气硬性胶凝材料 表2.3建筑消石灰粉的技术要求项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量(%，不小于）706560656055游离水，%0.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~2细度0.90mm筛筛余(%，不大于）000.5000.50.125mm筛筛余(%，不大于）3101531015第二章气硬性胶凝材料 第二章气硬性胶凝材料4、硬化后体积收缩大，易开裂；5、耐水性差；6、化学稳定性差。（二）石灰的应用1、配制石灰砂浆和石灰乳涂料石灰砂浆由石灰膏和砂、水拌合而成，可用作内墙、顶棚的抹面。石灰乳由石灰膏稀释而成，常用作内墙和顶棚的粉刷涂料。2、配制灰土和三合土灰土：熟石灰粉+粘土。三合土：熟石灰粉+粘土+砂、石或炉渣等填料。（三七灰土、四六灰土）可广泛用作建筑物的基础、路面或地面的垫层。 第二章气硬性胶凝材料例既然石灰不耐水，为什么由它配制的灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？解(1)石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成的。加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。(2)再者，由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使灰土或三合土的密实度大大提高，降低了孔隙率，使水的侵入大为减少。因此灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位。 第二章气硬性胶凝材料3、制作碳化石灰板碳化石灰板是将磨细生石灰、纤维状填料（如玻璃纤维）或轻质骨料（如矿渣）搅拌、成型，然后经人工碳化而成的一种轻质板材，适宜作非承重内墙板、天花板等。4、制作硅酸盐制品磨细生石灰或消石灰粉与砂或粒化高炉矿渣、炉渣、粉煤灰等硅质材料经配料、混合、成型，再经常压或高压蒸汽养护，就可制得密实或多孔的硅酸盐制品。如灰砂砖、粉煤灰砖及砌块、加气混凝土砌块等。 第二章气硬性胶凝材料（三）石灰的储存1、生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。2、生石灰不得与易燃、易爆等危险液体物品混合存放和混合运输。3、熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。工程实例某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？1.检测石灰中CaO和MgO的含量,细度。2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰)3.查表判定该石灰的等级。 第二章气硬性胶凝材料第三节石膏一、建筑石膏的原料及生产二水石膏CaSO4·2H2OCaSO4·0.5H2OCaSO4·0.5H2O107～170℃加热、脱水125℃0.13MPa蒸压锅β型建筑石膏α型高强石膏天然的原材料（一）原材料化学工业副产品天然的二水石膏（软石膏）磷石膏和盐田石膏（二）生产过程 第二章气硬性胶凝材料生石膏熟石膏天然石膏建筑石膏 第二章气硬性胶凝材料二、建筑石膏的水化与硬化建筑石膏（半水石膏）重新水化放热生成二水石膏的化合反应过程：建筑石膏凝结过程，是一个溶解、反应、沉淀、结晶的过程；硬化过程则是二水石膏晶体之间，结晶结构网的形成过程。建筑石膏凝结硬化很快，一般初凝不小于6分钟，终凝不超过30分钟。三、建筑石膏的技术性质 第二章气硬性胶凝材料（一）技术指标建筑石膏色白，密度2.60～2.75g/cm3,堆积密度800～1000kg/cm3,根据国标《建筑石膏》的规定，按其凝结时间、细度及强度指标分为三级。优等、一等和合格。等级指标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表2.4建筑石膏的技术要求(GB9776—88) 第二章气硬性胶凝材料（二）技术特性1、强度低；2、凝结硬化快，初凝6分，终凝30分；3、孔隙率大（50~60%），热导率小（0.121~0.205W/(m.k)）；4、凝结时体积产生微膨胀（0.05%~0.15%）；5、吸湿性强，耐水性差(软化系数为0.2~0.3)；6、具有较好的防火性能；7、加工性能好；8、隔热、吸声性良好；9、具有一定的调温、调湿性。四、建筑石膏的应用1、室内抹灰与粉刷；2、生产建筑石膏制品3、生产水泥时作为缓凝剂加入水泥中 纸面石膏板第二章气硬性胶凝材料装饰石膏板吸声用穿孔石膏板 第二章气硬性胶凝材料五、高强石膏1、高强石膏特点由于高强石膏晶体较粗大，比表面积小(1g固体所占有的总表面积)，拌制石膏浆时，需水量（需水量约为35%-45%）比建筑石膏（需水量高达60%-70%）小，故硬化后有较高的强度，7天的抗压强度可达15-40MPa。2、高强石膏应用（1）强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板（2）掺入防水剂，可用于湿度较高的环境。（3）做粘结剂，须加入聚乙烯醇水溶液。其特点是无收缩。 第二章气硬性胶凝材料第四节水玻璃（了解）一、水玻璃（泡花碱）的原料及生产是一种碱金属气硬性胶凝材料。（一）原料石英砂、纯碱或含碳酸钠的原料（二）生产二、水玻璃的硬化液体水玻璃吸收空气中的二氧化碳，形成无定型硅酸凝胶，并逐渐干燥硬化，速度较慢。具体反应式如下：Na2O•nSiO2+CO2+mH2O＝Na2CO3+nSiO2•mH201300～1400℃Na2CO3+nSiO2Na2O•nSiO2+CO2 第二章气硬性胶凝材料为了加速水玻璃的硬化，可加热或掺入12%-15%的促硬剂氟硅酸钠或加热以加快其硬化。三、水玻璃的性质1、粘结力强2、耐酸性好3、耐热性好四、水玻璃的用途1、涂刷或浸渍材料（除浸渍石膏之外，因会生成硫酸钠晶体，体积膨胀，产生破坏），可增加材料的密实度和强度，增强抗风化能力。2、加固地基；将水玻璃和氯化钠溶液交替灌入土壤中，发生化学反应，析出硅酸胶体，起到胶结和填充土壤的作用，并可以阻止水渗入，增加土壤的密实度和强度。3、修补裂缝、堵漏；将水玻璃溶液掺入砂浆或混凝土中，可使其急速凝结硬化。4、配制耐酸砂浆和耐酸混凝土；5、配制耐热砂浆和耐热混凝土。 第二章气硬性胶凝材料例3-0建筑石膏及其制品为什么适用于室内，而不适用于室外使用？解建筑石膏及其制品适用于室内装修，主要是由于建筑石膏及其制品在凝结硬化后具有以下的优良性质：（1） 石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰性。加入颜料后，可具有各种色彩。建筑石膏在凝结硬化时产生微膨胀，故其制品的表面较为光滑饱满，棱角清晰完整，形状、尺寸准确、细致，装饰性好；（2） 硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保温性、吸声性好。（3） 硬化后石膏的主要成分是二水石膏，当受到高温作用时或遇火后会脱出21%左右的结晶水，并能在表面蒸发形成水蒸气幕，可有效地阻止火势的蔓延，具有一定的防火性。 第二章气硬性胶凝材料（4） 建筑石膏制品还具有较高的热容量和一定的吸湿性，故可调节室内的温度和湿度，改变室内的小气候。在室外使用建筑石膏制品时，必然要受到雨水冰冻等的作用，而建筑石膏制品的耐水性差，且其吸水率高，抗渗性差、抗冻性差,所以不适用于室外使用。 第二章气硬性胶凝材料例3-1某单位宿舍楼的内墙使用石灰砂浆抹面。数月后，墙面上出现了许多不规则的网状裂纹。同时在个别部位还发现了部分凸出的放射状裂纹。试分析上述现象产生的原因。解石灰砂浆抹面的墙面上出现不规则的网状裂纹，引发的原因很多，但最主要的原因在于石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起体积收缩的结果。墙面上个别部位出现凸出的呈放射状的裂纹，是由于配制石灰砂浆时所用的石灰中混入了过火石灰。这部分过火石灰在消解、陈伏阶段中未完全熟化，以致于在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸汽继续熟化，造成体积膨胀。从而出现上述现象。 石灰砂浆A石灰砂浆B 第三章水泥概述2、我国水泥工业的现状：我国水泥年产量增长图表1、水泥——水硬性胶凝材料9520180003630081204138831.56 第三章水泥 第三章水泥3、水泥的分类：(1)按照用途与性能分类水泥硅酸盐系列水泥铝酸盐系列水泥硫铝酸盐系列水泥氟铝酸盐系列水泥铁铝酸盐系列水泥(2)按主要水硬性物质分类 第三章水泥§3-1硅酸盐水泥一、硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰或粒化高炉矿渣、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）二、硅酸盐水泥的分类： 第三章水泥（一）活性混合材料：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性的水化产物，并能逐步凝结硬化产生强度的混合材料。其主要作用是改善水泥的某些性能，还具有调节水泥强度标号、降低水化热、增加产量和降低成本的作用。如粒化高炉矿渣、粉煤灰等（硅、铝、铁、钙、镁的氧化物）。（二）非活性混合材料：它们掺入水泥，不与水泥成分起化学反应或化学反应很弱，主要起填充作用，可调节水泥强度标号，降低水化热及增加水泥产量等。如磨细石英砂、石灰石、粘土等。 第三章水泥三、硅酸盐水泥的生产工艺石灰质原料CaO黏土质原料SiO2、Al2O3、Fe2O3校正原料(铁粉)生料熟料石膏不超过5%的混合材料按比例混合磨细煅烧1450℃水泥磨细“两磨一烧” 第三章水泥四、硅酸盐水泥熟料矿物组成生料SiO2CaO化合反应800～1450℃800℃左右分解反应Al2O3Fe2O32CaO·SiO23CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3 第三章水泥硅酸盐水泥熟料矿物组成化合物名称氧化物成分缩写符号含量(%)硅酸三钙3CaO·SiO2C3S45～65硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15～30铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7～15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10～18在以上的主要熟料矿物中，硅酸三钙和硅酸二钙的总含量在70%以上，铝酸三钙与铁铝酸四钙的含量在25%左右，故称为硅酸盐水泥。 第三章水泥五、硅酸盐水泥的水化与凝结硬化（一）水泥的水化反应（1）2(C3S)+6H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+3Ca(OH)2（2）2(C2S)+4H2O═3CaO·2SiO2·3H2O+Ca(OH)2（3）C3A+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O（4）C4AF+7H2O═3CaO·Al2O3·6H2O+CaO·Fe2O3·H2O（5）3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+20H2O═3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O 第三章水泥凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠失去塑性，但尚不具有强度的过程，称为水泥的“凝结”。硬化：随后产生明显的强度并逐渐发展而成为坚硬的人造石——水泥石，这一过程称为水泥的“硬化”。水泥＋水（水泥浆）水泥浆失去塑性但无强度水泥石凝结过程硬化过程（二）水泥的凝结与硬化注意：凝结和硬化是人为地划分的。实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程。 第三章水泥 第三章水泥水泥凝结硬化过程示意1—水泥颗粒2—水份3—凝胶4—晶体5—水泥颗粒的未水化内核6—毛细孔a）分散在水中未水化的水泥颗粒b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层c）膜层长大并互相连接（凝结）d）水化物进一步发展，填充毛细孔(硬化) 第三章水泥（三）水泥凝结硬化的特点1．放热反应2．凝结硬化速度3－7天内较快，大致28天完成基本部分，完成全过程需几年，甚至几十年时间。 第三章水泥（四）各种熟料矿物单独与水作用的强度变化 第三章水泥性质C3SC2SC3AC4AF凝结硬化速度快慢最快较快水化时放出热量大小最大中强度高低高早期低、后期高低中发展快慢快较快（五）各种熟料矿物单独与水作用性质 第三章水泥（六）影响水泥凝结硬化的因素1)熟料矿物的组成C3S、C2S、C3A、C4AF的含量不同水泥的性质变化很大。C3S、C3A含量提高，水泥的凝结硬化速度加快，早期强度高，同时水化热也增大。2)水泥的细度水泥颗粒越细，其比表面积越大，水化反应越快越充分，早期强度和后期强度都较高。但水泥太细，粉磨能耗大，水泥成本高。 第三章水泥国家标准规定：硅酸盐水泥的细度比表面积应大于300m2/kg。否则为不合格。3)储存条件水泥在运输和贮存过程中应做到（1）按标明的标号、类型及出厂日期分别进行贮运。（2）防潮、防水。（3）散装水泥应分库存放，袋装水泥的堆放高度不得超过十袋(50kg/袋)。（4）应先贮先用。（5）一般贮存不超过三个月，即使是良好的贮存条件 第三章水泥（较为干燥），水泥也不宜久存。因水泥在存放的过程中会吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，使水泥丧失胶结能力，强度下降。超过三个月后的水泥，强度降低10%～20%；六个月后降低15%～30%；一年后降低25%～40%；此时需重新试验，确定其标号。4)水灰比＝水的质量/水泥的质量拌和水泥浆时，水与水泥的质量比，称为水灰比。水灰比越大，水越多，水泥浆越稀，凝结硬化和强度发展越慢，且硬化后的水泥石中的毛细孔含量越多，强度越低。反之，凝结硬化和强度发展越快，且强度高。因此，在保证成型质量 第三章水泥的前提下，应降低水灰比，以提高水泥石的硬化速度和强度。5)养护的温、湿度水泥的水化反应及凝结硬化必须在水分充足的条件下进行，环境湿度大，水分不宜蒸发，水泥浆中保持有水化所需的足够水分。上述影响主要表现在水化初期，对后期影响不大。水泥的标准养护条件为：养护温度为20±3℃，相对湿度RH＞90%的环境中。6)养护龄期 C3A水化铝酸钙石膏水化硫铝酸钙3CaO·Al2O3+6H2O═3CaO·Al2O3·6H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+20H2O═3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O问题：1、为什么生产水泥时要加入适量的石膏？随着养护时间的增加，水泥的水化程度增加，凝胶体数量增加，毛细孔减少，强度不断增加。一般在28天之内强度发展较快，28天后显著减慢。7)石膏的掺量第三章水泥 第三章水泥为了调节（延缓）水泥凝结时间通常加入石膏，石膏在水泥硬化中起缓凝剂的作用。纯水泥熟料磨细后，与水拌和，凝结时间很短，因此不便使用，为调节水泥的凝结时间，掺入适量（3%-5%）的石膏，石膏与凝结速度最快的铝酸三钙作用，生成了难溶的水化硫酸铝钙，覆盖在铝酸三钙的周围，阻止其继续快速水化，因而延缓了水泥的凝结时间。石膏的掺量主要取决于铝酸三钙和SO3的含量。过少，起不到缓凝的作用过多，会引起安定性不良石膏掺量要适量 第三章水泥2、仔细观察。以下是A、B两种硅酸盐水泥熟料矿物组成百分比含量，请分析A、B两种硅酸盐水泥的早期强度及水化热的差别。矿物组成C3S/％C2S/％C3A/％C4AF/％A水泥6015169B水泥47281015结论：A水泥的C3S及C3A含量高，而C3S及C3A的早期强度及水化热都较高，故A水泥的早期强度与水化热高于B水泥。 第三章水泥六、常见水泥的技术要求2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度细度是指水泥颗粒的粗细程度，水泥颗粒粒径一般在0.007—0.2mm范围内。测定方法筛析法（0.080mm的方孔筛）筛余量不得超过10%和比表面积法（单位质量的粉末所具有的总表面积）《硅酸盐、普通硅酸盐水泥》（GB175—1999）规定：硅酸盐水泥比表面积应大于300㎡/kg。碱含量 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量标准稠度需水量：为了使水泥凝结时间、体积安定性等的测定具有准确的可比性，按国家标准规定，用标准稠度仪测定水泥净浆达到标准稠度时的用水量。 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量初凝：加水拌和到标稠，净浆开始失去可塑性所需的时间。终凝：加水拌和到标稠，净浆完全失去可塑性，并产生强度所需的时间。GB规定：初凝不小于45min，终凝不迟于390min。初凝不合格者为废品，终凝不合格者为不合格品。 第三章水泥体积安定性：水泥浆在硬化过程中，体积变化的均匀性能。原因：1）熟料中f-CaO，f-MgO过多，f-CaO，f-MgO过烧，结构致密，熟化慢，硬化后才熟化，体积膨胀开裂。2）石膏过量，硬化后，仍有CaSO4存在，则C3A、水化铝酸钙与之反应，形成钙矾石，膨胀开裂。测定方法：沸煮法(雷氏法、试饼法）。规定:f-MgO≯5%；SO3含量矿渣水泥≯4%，其他水泥≯3.5%体积安定性不良的水泥应作废品处理2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性5、强度细度碱含量 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度GB规定：用水泥胶砂强度测定。试件标准尺寸:4040160mm水泥:中国ISO标准砂:水=1:3:0.5(450g,1350g,225ml),按照测定结果，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个。5、强度碱含量胶砂振实台水泥胶砂搅拌机试模 第三章水泥水泥抗折强度测定l=100mmF(N)50mm结果计算评定水泥标准试件160×40×40mm每个龄期测定破坏荷载F1，F2，F340mm40mmbh横截面 第三章水泥下压板上压板FF水泥抗压强度测定受力面积A=40×40mm结果计算评定测定出抗压破坏荷载F1～F6每个龄期每组6个半截试件 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度5、强度碱含量硅酸盐水泥各龄期的强度要求(GB175—1999)注：表中Ｒ表示早强型，其它为普通型。 第三章水泥2、标准稠度3、凝结时间4、体积安定性细度、强度碱含量指水泥中的Na2O和K2O的含量，含量过高遇有活性的的骨料易产生碱-骨料反应，造成工程危害。国家规定水泥中的碱含量按Na2O+0.685K2O计算值来表示，若使用活性骨料，则水泥中的碱含量不得大于0.6%或供需双方协商。 第三章水泥1、废品：凡氧化镁、三氧化硫、安定性、初凝时间中任一项不符合标准规定的，均为废品；2、不合格品：凡细度、终凝时间、强度低于规定指标时称为不合格品；废品水泥在工程中严禁使用，不合格水泥，通过措施改造成合格水泥，若仅强度低于规定指标时，可降级使用。八、水泥石的腐蚀与防止(一)水泥石的腐蚀水泥制品在一般使用条件下，具有较好的耐久性，但在某些侵蚀介质（如软水、含酸或盐的水等）作用下，强度降低甚至造成建筑物结构破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。七、废品、不合格品的定义 第三章水泥软水腐蚀亦称溶出性侵蚀，不含或含较少可溶性钙、镁化合物的水，如雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水及含重碳酸盐甚少的河水与湖水等都属于软水Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O溶析自动填实盐类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀1、硫酸盐的腐蚀（膨胀型破坏）水泥杆菌4CaO•Al2O3•12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO•Al2O3•3CaSO4•31H2O+Ca(OH)22、氯盐同水泥石中的水化铝酸钙反映生成膨胀复盐2、镁盐的腐蚀（海水及地下水）MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4•2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)21、碳酸腐蚀（工业水和地下水）Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O==CaH(CO3)22、一般酸的腐蚀（工业废水、地下水、沼泽水）2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO4•2H2O3CaO•Al2O3+6NaOH=3NaO•Al2O3+3Ca(OH)2生成的NaO•Al2O3与二氧化碳反应生成碳酸钠，碳酸钠在水泥石中结晶使水泥石膨胀，引起水泥石疏松开裂。 第三章水泥（三）水泥石腐蚀的防止1、根据环境，合理选择水泥品种。2、提高水泥石的密实度。3、加做保护层，加不透水的沥青层。（二）硅酸盐水泥石腐蚀的原因1、水泥石内含有易引起腐蚀的成分氢氧化钙和水化铝酸钙等2、水泥石本身不密实3、外界有腐蚀的介质存在 第三章水泥九、硅酸盐水泥的特点1、硬化快，早期强度高。适用于早期强度要求高、凝结快、冬季施工的工程。2、水化热大，干缩性小。如无可靠的降温措施，不宜用于大体积混凝土工程。3、耐冻性好。硬化后的水泥石密度大，宜用于严寒地区遭受反复冻融的工程。4、耐侵蚀性与耐软水侵蚀性差。5、耐热性差。硅酸盐水泥石在250℃时水化物开始脱水，水泥是强度下降，因此不得用于耐热混凝土工程 第三章水泥[例题]挡墙开裂与水泥的选用现象：某大体积的混凝土工程，浇注两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下：C3SC2SC3AC4AF61%14%14%11%分析讨论：由于该工程所使用的水泥C3A和C3S含量高，导致该水泥的水化热高，且在浇注混凝土中，混凝土的整体温度高，以后混凝土温度随环境温度下降，混凝土产生冷缩，造成混凝土贯穿型的纵向裂缝。 第三章水泥§3-2掺混合材料的硅酸盐水泥一、定义：在硅酸盐水泥熟料中，掺入一定量的混合材料和适量石膏共同磨细的水硬性胶凝材料。二、分类:（1）普通硅酸盐水泥；（2）矿渣硅酸盐水泥；（3）火山灰质硅酸盐水泥；（4）粉煤灰硅酸盐水泥；（5）复合硅酸盐水泥。三、水泥混合材料 （1）粒化高炉矿渣（2）火山灰质混合材料（3）粉煤灰炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的人工的第三章水泥 第三章水泥四、几种通用水泥的组成与特点①普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料，6％～15％混合材料（活性混合材料不得超过15%，非活性混合材料最大掺量不得超过水泥的10%），掺加量按质量百分比计。适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，成为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）代号P•O在应用性能方面，普通水泥与硅酸盐水泥也相似，广泛应用于各种混凝土或钢筋混凝土工程，是我国主要水泥品种之一。 第三章水泥②矿渣水泥凡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凝胶材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号P•S。③火山灰水泥凡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。④粉煤灰水泥凡由硅酸盐水泥熟料和20～40％粉煤灰、适量石膏磨细 第三章水泥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）。代号Ｐ•Ｆ。⑤复合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％。 第三章水泥常用水泥的特性品种硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥复合水泥主要特征①凝结硬化快①凝结硬化较快①凝结硬化慢①凝结硬化慢①凝结硬化慢与所掺两种或两种以上混合材料的种类、掺量有关，其特性基本上与矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥的特性相似②早期强度高②早期强度较高②早期强度低，后期强度增长较快②早期强度低，后期强度增长较快②早期强度低，后期强度增长较快③水化热大③水化热较大③水化热较低③水化热较低③水化热较低④抗冻性好④抗冻性较好④抗冻性差④抗冻性差④抗冻性差⑤干缩性小⑤干缩性较小⑤干缩性大⑤干缩性大⑤干缩性小，抗裂性较好⑥耐蚀性差⑥耐蚀性较差⑥耐蚀性较好⑥耐蚀性较好⑥耐蚀性较好⑦耐热性差⑦耐热性较差⑦耐热性好⑦耐热性较好⑦耐热性较好⑧泌水性大⑧抗渗性较好几种通用水泥的特性 第三章水泥五、几种通用水泥的选用混凝土工程特点及所处环境条件优先选用可以选用不宜选用普通混凝土1在一般气候环境中的混凝土普通水泥矿渣水泥、火山灰、水泥、粉煤灰水泥、复合水泥2在干燥环境中的混凝土普通水泥矿渣水泥火山灰水泥、粉煤灰水泥3在高湿环境中或长期处于水中的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥普通水泥4厚大体积混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥普通水泥硅酸盐水泥有特殊要求的混凝土1要求快硬、高强（强度大于40）的混凝土硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥2严寒地区的露天混凝土、寒冷地区处于水位升降范围内混凝土普通水泥矿渣水泥（强度等级大于32.5）火山灰水泥、粉煤灰水泥3严寒地区处于水位升降范围内混凝土普通水泥（强度等级大于42.5）矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥4有抗渗要求的混凝土普通水泥、火山灰水泥矿渣水泥5有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥、普通水泥矿渣水泥（强度等级大于32.5）火山灰水泥、粉煤灰水泥6受侵蚀性介质作用的混凝土矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥硅酸盐水泥、普通水泥 第三章水泥§3-3特种水泥一、高铝水泥1、定义：高铝水泥属于铝酸盐类水泥，它是由铝矾土和石灰石为原料，经高温熔融煅烧所得的以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细而得的水硬性胶凝材料。2、高铝水泥的特点：（1）强度发展迅速，24小时内可达到最高强度的80%左右。标号以3d抗压强度来表示。其28d强度不得低于3d强度指标。（2）低温下（5-10C）能很好硬化。（3）耐腐蚀性好。 （4）抗矿物水和硫酸盐的作用能力强。（5）放热大且集中。（6）耐高温好，在1300C还能保持约53%的强度。（7）长期强度及其他性能有下降的趋势。3、高铝水泥的应用：适于：（1）紧急抢修的工程，临时军事工事；（2）冬季施工的工程；（3）有抗硫酸盐腐蚀要求的工程；第三章水泥 （4）耐高温（1300～1400℃）的工程－高温时，烧结结合代替了水化结合。不适于：（1）长期承重的结构工程；（2）大体积工程－温度过高引起强度倒缩；（3）与硅酸盐水泥混用—以免引起闪凝和强度下降。二、膨胀水泥根据膨胀率大小和用途不同，可分为膨胀水泥和自应力水泥。膨胀水泥是指膨胀率较小者，主要用于补偿一般硅酸盐水泥在硬化过程中产生的体积收缩；第三章水泥 第三章水泥自应力水泥实质上是一种依靠水泥本身膨胀而产生预应力的水泥。在钢筋混凝土中，钢筋约束了水泥膨胀而使水泥混凝土承受了预压应力，这种压应力能免于产生内部微裂缝，当其值较大时，还能抵消一部分因外界因素所产生的拉应力，从而有效地改善混凝土抗拉强度低的缺陷。三、白水泥与彩色水泥1、定义：凡是以白色硅酸盐水泥熟料加适量石膏磨细制成的水硬性的胶凝材料，称为白水泥。白色硅酸盐水泥熟料是指适当成分的生料烧到部分熔融，得到的以硅酸钙为主要成分氧化铁含量少的熟料。 第三章水泥2、彩色水泥的生产有二种方法：一是在水泥生料中混入着色物质，烧成彩色熟料再磨成彩色水泥；二是将白色水泥熟料或硅酸盐水泥熟料、适量石膏和碱性着色物质共同磨细支撑彩色水泥；常用的颜料有氧化铁（黑红褐黄）、二氧化锰（黑褐）、氧化铬（绿色）、钴蓝（蓝色）3、白色和彩色水泥的应用白色和彩色水泥在装饰工程中，常用于配制各类彩色水泥浆、砂浆和混凝土，用以制造各种水磨石、水刷石、等饰面及雕塑和装饰部件等制品。 思考题水泥胶砂强度试验的步骤？胶砂抗压强度试验加荷速度如何规定，如何评定试验结果？根据下表计算水泥的强度抗折强度测试（MPa）3d4.804.654.9028d9.259.059.10抗压强度破坏荷载测试(kN）3d36.035.237.835.635.437.028d70.571.575.572.073.572.0第三章水泥 第四章混凝土§4-1概述一、定义混凝土是由胶凝材料(如水泥、沥青、水玻璃、石膏等)、粒状材料、水及其他外加剂按照适当的比例配制而成的。在土木工程中，应用最广泛的是水泥混凝土：以水泥为胶凝材料，以砂、石为骨料，加水及适量外加剂拌制成的混合物，经过一定时间硬化而成的水泥混凝土（简称普通混凝土）。 二、分类1、2、3、第四章混凝土按用途分结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等 第四章混凝土三、特点1、原料丰富，价格低廉:混凝土中80%以上的是砂、石子，资源十分丰富。2、良好的可塑性：利用模板可以制成任何形状、尺寸的构件；3、性能可以调整：改变组成材料的品种和数量，可以制成不同性质的混凝土，以满足工程上的不同要求，也可以用钢筋增强，组成复合材料（钢筋混凝土），以弥补其抗拉抗折强度低的特点，满足各种结构工程的需要。 4、良好的耐久性：有抗冻、抗渗、抗风化、抗腐蚀等性能，比钢材、木材更耐久。5、对环保有利：混凝土掺合料可以充分利用工业废料，如矿渣、粉煤灰等代替部分水泥，降低环境污染。缺点：自重大，抗拉强度低、呈脆性、易裂缝。第四章混凝土 第四章混凝土§4-2普通混凝土的组成材料一、混凝土组成材料1、基本组成材料“骨架作用”“包裹、填充，润滑作用”2、辅助材料： 三、细骨料（砂）（粒径在0.16~5mm）二、水泥水泥品种的选择，参照第三章，水泥标号的选择，经验证明，一般水泥强度等级与砼强度等级之比约为1.5~2.0,高强度砼可取0.9~1.5。第四章混凝土1、岩石风化 第四章混凝土2、质量要求（1）有害物质：含云母、有机物和硫化物、氯盐、轻物质、粘土。（2）坚固性：指在自然风化和其他外界物理化学因素作用下，抵抗破坏的能力。(用硫酸钠溶液检验)（3）碱活性：骨料中含有活性SiO2与水泥中碱反应，会膨胀导致混凝土开裂。（4）砂的粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度与颗粒级配用筛分析方法测定①、砂的粗细程度是指砂粒混合到一起的平均粗细程度。通常有粗砂、中砂、细砂之分。在相同用量的情况下，砂粒偏粗节约水泥，但混凝土拌合物和易性差，容易产生离析，泌水现象。反之，和易性好，但水泥浆用量多，经济性差。砂的粗细程度用细度模数来衡量。 第四章混凝土 第四章混凝土②、级配是指粒径大小不同的砂粒互相搭配的情况。（用级配曲线表示。）注意：（1）、中砂比较适合做建筑用砂；（2）、只有细度模数在2.3-3.0(中砂),并且级配曲线在二区的砂,才是质量好的砂。GB-93定义：筛孔/mm分计筛余量/g分计筛余率%累计筛余率%5.00m12.50m21.25m30.63m40.315m50.16m6 第四章混凝土 第四章混凝土四、粗骨料（石子）（骨料粒径大于5mm）3、颗粒形状及表面持征：细骨料的颗粒形状及表面待征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。山砂的颗粒多具有棱角，表面租糙，与水泥粘结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差；河砂、海砂，其颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，用来拌制混凝土，混凝土的强度则较低，但拌合物的流动性较好。1、 第四章混凝土2、质量要求（1）有害杂质：同砂。（2）碱活性：同砂。（3）颗粒形状与表面状态颗粒形状：针、片状颗粒要少，针状颗粒指颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径的2.4倍。片状颗粒指厚度小于平均粒径的0.4倍。（4）强度和坚固性立方体强度和压碎指标。混凝土的强度要求≥C30＜C30针、片状颗粒含量按重量计/%≤15≤25 第四章混凝土岩石立方强度试验，是用母岩制成5×5×5㎝立方体，或直径与高度均为5㎝的圆柱体试样，浸泡水中48h，待吸水饱和后进行抗压试验。石子抗压强度与设计要求的混凝土强度等级之比，不应低于1.5，且火山岩强度不易低于80MPa，变质岩强度不易低于60MPa，水成岩不能小于45MPa。压碎指标是将一定重量气干状态下10～20mm的石子装入一定规格的金属圆桶内，在试验机上施加荷载到200kN，稳定5s，卸荷后称取试样质量（ｍ0），再用孔径为2.5ｍｍ的筛子筛除被压碎的细粒，称取试样的筛余量（m1）。压碎指标：压碎指标值越小，表示强度越高。一般卵石不大于30%，碎石不大于16%就可以了，砼强度等级高，要求就会相应高些。 第四章混凝土 第四章混凝土3、最大粒径与级配较粗分档：5-20mm，20-40mm，40-80mm，80-150mm。较细分档（筛分）：共分12档2.5mm,5mm,10mm,16mm,20mm,25mm,31.5mm,40mm,50mm,63mm,80mm,100mm。注意：（1）连续粒级（又称连续级配）：颗粒大小连续分级，每一级都占有适当比例。（2）间断级配：人为地剔除某些中间粒径颗粒。一般在混凝土配合比设计中，应优先选用连续级配；一般不宜选用间断级配来设计混凝土。 第四章混凝土五、拌和物用水及养护用水凡符合国家标准生活用水，均可使用；地表水、地下水以及处理过的工业废水，试验合格者均可使用。在对水质有疑问时可将该水与洁净水分别制成混凝土试块，然后进行强度对比试验，如果用该水制成的试块强度不低于洁净水制成的试块强度，就可用此水来拌制混凝土。海水中含有硫酸盐、镁盐和氯化物，对水泥石有侵蚀作用，对钢筋也会造成锈蚀，因此不宜拌制钢筋混凝土、预应力混凝土及有饰面要求素砼。 第四章混凝土§4-3混凝土的主要技术性质一、和易性1、定义：指混凝土拌和物易于各施工工序、施工操作（搅拌、运输、浇注、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。2、意义：和易性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性三方面的含义。3、流动性：指拌和物在自重或机械振捣作用下，能产生流动并均匀密实的填满模板的性能。4、粘聚性：是指拌和物各组分间有一定的粘聚力，不易发生分层和离析现象。5、保水性：是指拌和物在施工过程中，具有保持一定水分的能力，不致产生严重泌水的性能。离析—指混凝土拌合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。常有两种形式：粗骨料从混合料中分离；稀水泥浆从混合料中淌出。分层—指混凝土浇注后由于重力沉降产生的不均匀分布现象。 第四章混凝土2、和易性的测定：1)坍落度试验法：坍落度T（mm）用坍落度划分混凝土T＜10mm干硬性混凝土T=10～40mm低塑性混凝土T=50～90mm塑性混凝土T=100～150mm流动性混凝土T≥160mm大流动性混凝土适用于骨料最大粒径不大于40㎜，坍落度值不小于10㎜的混凝土拌合物。 第四章混凝土2)维勃稠度塌落度小于10mm此方法适合骨料粒径≤40mm，维勃稠度在5~30s之间的混凝土拌合物超干硬性（≥31s）特干硬性（30~21s）干硬性（20~11s）半干硬性（10~5s） 第四章混凝土3、影响混凝土拌合物和易性的主要因素⑴水泥浆用量：单位体积混凝土内水泥浆的质量。当水灰比不变，水泥浆含量越多，拌合物流动性越大。⑵水泥浆稠度：取决于水灰比（W/C）的大小。水泥浆稠度的改变对混凝土的技术性质影响较大，所以，一旦混凝土的水灰比确定，就不能轻易改变。混凝土水灰比的大小由混凝土的强度和耐久性确定。⑶砂率：混凝土中砂占砂、石总量的百分率Sp=S÷（S+G）合适的砂率，使骨料的总表面积和空隙率均小，则节约水泥，混凝土拌合物的和易性容易保证，所以应取最佳砂率。 ⑷水泥品种：如配合比相同时，用矿渣水泥和某些火山灰水泥时，拌合物的坍落度一般较用普通水泥时小，但矿渣水泥将使拌合物的泌水性显著增加。⑸砂、石表面特征、级配：一般卵石拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的流动性好。⑹外加剂：在拌制混凝土时，加入很少量的外加剂（如减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥用量的条件下，获得很好的和易性，增大流动性和改善粘聚性、降低泌水性。⑺温度、时间：拌合物拌制后，随时间的延长而逐渐变得干稠，流动性减少，这是因为水分损失和水泥水化。拌合物的和易性也受温度的影响，因为环境温度的升高，水分蒸发及水泥水化反应加快，为了保持流动性应增加水量。第四章混凝土 第四章混凝土（一）定义：混凝土的抗压强度是指标准试件在压力作用下直到破坏的单位面积所能承受的最大应力（亦称极限强度）。混凝土结构物常以抗压强度为主要参数进行设计，而且抗压强度与其它强度及变形有良好的相关性，因此，抗压强度常作为评定混凝土质量的指标，并作为确定强度。（二）抗压强度测试试件尺寸150mm见方立方体，养护条件20℃±3℃，湿度＞90,龄期28d。二、硬化混凝土的强度(抗压强度)混凝土试件150150150 第四章混凝土混凝土试件300150150（三）抗压强度标准值是抗压强度总体分布中的一个值，总体强度中低于此值的百分率不超过5%，即具有95%的保证率。（四）强度等级根据抗压强度标准值划分强度等级，常用有C7.5,C10,C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60。C60以上称为高强混凝土。（五）轴心抗压强度试件尺寸：结构设计取(10~50MPa) 第四章混凝土（六）抗压强度影响因素 第四章混凝土4、养护条件一般在混凝土浇筑完毕后12h内应开始对混凝土加以覆盖或浇水。5、龄期：混凝土强度发展与龄期的关系式大致为：硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥养护时间应不少于7d，火山灰水泥和粉煤灰水泥，应不少于14。fnf28=lgnlg28fn——n天龄期混凝土的抗压强度（MPa）f28——28天龄期混凝土的抗压强度（MPa）n——养护龄期，n≥3天。 6、外加剂外加剂可改变混凝土强度及强度发展规律。(减水剂、早强剂)7、施工条件机械拌和、振捣均优于人工拌和、振捣。8、试验条件试件尺寸、试件形状、表面状况、加荷速度均对试验结果有影响，所以试验时必须严格按照国家有关试验标准的规定执行。（七）提高混凝土强度的措施1)采用高强度等级水泥或早强型水泥；2)采用低水灰比的干硬性混凝土；3)采用质量、级配良好的骨料及合理砂率。尽量采用碎石；4)加强养护。采用自然养护、蒸汽养护；5)采用机械搅拌和振捣，改进施工工艺；6)掺入混凝土外加剂、掺加料。第四章混凝土 第四章混凝土 第四章混凝土三、硬化混凝土的变形性质1、化学收缩化学收缩是指混凝土拌合物在水化过程中，由于水泥水化生成物体积比体积小，而产生的收缩。2、干缩变形由于混凝土内部吸附水分蒸发，而引起凝胶体失水收缩，毛细管水分蒸发，混凝土系统内的颗粒受毛细管压力作用而产生体积收缩。3、温度变形和其他材料一样，也具有热胀冷缩的性质。混凝土的温度膨胀系数约为1.0—1.510-5。对大体积混凝土不利。 第四章混凝土1）抗冻性条件：水饱和、反复冻融。影响因素：孔隙率、孔隙特征、含水情况、水泥品种与标号、外加剂。等级表示：F25、F50、F100、F150、F200、F250、F300。2)抗渗性条件：渗水通道、水压力。影响因素：水灰比。等级表示：P2、P4、P6、P8、P10、P123)抗碳化性能危害是使钢筋混凝土中的钢筋生锈。四、硬化混凝土的耐久性1、定义：混凝土具有在使用条件下抵抗周围环境条件各种因素长期作用的能力。2、分类：抗冻性、抗渗性、抗碳化、抗风化、抗侵蚀等。 第四章混凝土影响因素：水泥品种、水灰比、环境条件措施：采用减水剂提高混凝土的密实度。4)抗侵蚀性条件：软水、硫酸盐、酸、碱等对水泥石的腐蚀。选择合适的水泥5)混凝土的碱—骨料反应SiO2与水泥中的碱（Na2O,K2O）反应，产生体积膨胀。 第四章混凝土3、提高耐久性措施i.合理选择水泥。ii.使骨料级配良好。iii.严格控制水灰比和水泥用量。iv.改善施工条件、控制施工质量。v.掺入外加剂。 第四章混凝土§4-4砼外加剂一、定义为改善砼的性能，在拌制砼的过程中，掺入不超过水泥质量5%的微量物质，这些微量物质称之为砼外加剂。二、分类1.改善混凝土拌合物流变性的:包括减水剂、引气剂和泵送剂等；2.调节混凝土凝结时间、硬化性能的:包括速凝剂、早强剂等；3.改善混凝土耐久性的:包括引气剂、防水剂和阻锈剂等；4.改善其它性能的:包括加气剂、膨胀剂、防冻剂和着色剂等。三、按（GB8075—87）外加剂的命名和定义，外加剂可分为16个名称，其各自定义如下： 第四章混凝土1.普通减水剂：在混凝土塌落度基本相同条件下，能减少拌合用水量的外加剂；2.早强剂：加速混凝土早期强度发展的外加剂；3.缓凝剂：延长混凝土凝结时间的外加剂；4.引气剂：在搅拌混凝土过程能引入大量均匀分布，稳定而封闭的的微小气泡的外加剂；5.高效减水剂：在混凝土塌落基本相同条件下，能大幅度减少拌合物用水量的外加剂；6.早强减水剂：兼有早强和减水功能的减水剂； 第四章混凝土7.缓凝减水剂：兼有缓凝和减水功能的减水剂；8.引气减水剂：兼有引气和减水功能的外加剂；9.防水剂：能降低混凝土在静水压力下的透水性的外加剂；10.阻锈剂：能抑制或减轻混凝土中钢筋或其它预埋金属锈蚀的外加剂；11．加气剂：混凝土制备过程中因发生化学反应放出气体，能使混凝土形成大量气孔的外加剂；12．膨胀剂：能使混凝土体积产生一定膨胀的外加剂； 第四章混凝土13．防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的外加剂；14．着色剂：能制备具有稳定色彩混凝土的外加剂；15．速凝剂：能使混凝土迅速硬化的外加剂；16．泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂 第四章混凝土四、减水剂1定义及作用机理：能减水和增强的外加剂。2分类：普通减水剂与高效减水剂。3技术经济效果：（1）增大流动性。（2）提高强度与耐久性。（3）节约水泥。4掺量：普通减水剂0.2%-0.3%,高效减水剂0.25%-1.5%。五、引气剂1、定义：在砼搅拌过程中能引入大量均匀分布的、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。2、分类：松香类与糖蜜类。3、技术效果：显著提高砼的耐久性。4、掺量：0.006%-0.012%。 第四章混凝土六、早强剂1、定义：加速砼早期强度发展的外加剂。2、分类：氯化钙、硫酸钠、三乙醇胺。3、掺量较大。七、注意事项1、品种与掺量选择。2、掺入方法：同掺法、先掺法、滞水法、后掺法。先掺法：与水泥等一起混合后加水拌合。同掺法：加水配成溶液后掺入。滞水法：滞水于2~3min加入。后掺法：将拌合物拌好送到浇注地点后加入。 第四章混凝土§4-5混凝土的质量控制一、质量控制1、生产前的初步控制2、生产过程中控制3、生产后的合格性控制二、质量评定1、强度标准差越大，说明强度的离散程度越大，混凝土质量愈不均匀。标准差越小，混凝土质量越稳定，生产质量水平越高。也可用变异系数来评定，其值越小，表示混凝土质量愈均匀。 第四章混凝土2、统计正态分布正态分布曲线概率密度(fcu)不合格率强度保证率tfcu.kfcu强度,fcufcu,t=fcu·k+tfcu,t=fcu·k+1.645。。 第四章混凝土3、混凝土配制强度评定计算公式：混凝土强度标准差σ经验取值表：混凝土强度等级fcu,k强度标准差(σ)值C7.5-C204.0C20-C355.0>C356.0我国目前规定，设计要求的混凝土配置强度保证率为95%，则t=1.645。 第四章混凝土§4-6配合比设计一、任务将C,S,W,G合理配合，使所得砼满足工程要求的各项指标，并符合经济原则。二、配比参数1、W/C，三、配合比设计要求：1、拌和物具有与施工条件相适应的和易性；2、养护到规定龄期，应达到设计要求的强度等级；3、硬化后砼具有与使用环境相适应的耐久性；4、配合比经济合理，砼水泥用量少，成本低，能耗小。2、W，(单位用水量：1m³混凝土的用水量)3、 第四章混凝土四、配合比设计的表示方法：1、各项材料相互之间的质量比，其中水泥质量为1计2、计算1m3砼拌合物中各材料的质量，即单位体积材料用量。五、步骤1、2、初步配合比设计。主要是利用经验公式或经验资料而获得的初步配合比；3、试拌调整，得出满足和易性要求的基准配合比。4、检验强度与耐久性，确定实验室配合比。5、施工配合比:考虑砂、石的含水率，计算出满足施工要求的配合比.6、提交报告。 第四章混凝土（一）初步配合比1、确定配制强度2、计算水灰比3、确定1m³混凝土用水量（根据施工要求的塌落度值和骨料）注：①本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土用水量可增加5~10㎏，采用粗砂则可减少5～10㎏。②掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。 第四章混凝土 第四章混凝土4、计算水泥用量：5、确定砂率6、计算砂石用量1）质量法ｍc0＋ｍg0＋ｍs0＋ｍw0＝ｍcp式中ｍc0——每立方米混凝土的水泥用量（kg）；ｍg0——每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；ｍs0——每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；ｍw0——每立方米混凝土的用水量（kg）；βs——砂率（％）；ｍcp——每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg）；其值可取2400～2450kg。 第四章混凝土7、写出初步配合比2)当采用体积法（绝对体积法）时，应按下式计算： 第四章混凝土(二)配合比的试配、调整与确定1、坍落度的调整(确定基准配合比)（1）坍落度大，保持砂率不变，提高砂石的用量。（2）坍落度小，保持水灰比不变，提高水泥浆的用量。（3）粘聚性和保水性不合格时可适当增加或降低砂率2、所作的配合比的强度不一定满足要求。应调整水灰比，采用三个配合比。其中一个是基准配合比，另外的两个配合比的水灰比分别增减0.05，用水量不变，砂率适当调整。当W/C0.05时，采用中砂时砂率2～3%，细砂时1～2%，特细砂时0.5～1%。三个配合比测28天抗压强度，通过将所测混凝土强度与相应水灰比作图或计算，求出混凝土配置强度相对应的水灰比。最后按以下法则确定1m3各材料的用量。（1）用水量（Wb）——取基准配合比用水量，并根据制作强度试件时测得的塌落度或维勃稠度进行调整。 第四章混凝土（2）水泥用量（Cb）——以用水量乘以水灰比计算确定（3）粗细骨料用量(Gb,Sb)——应取基准配合比中的粗细骨料用量，并按选定的水灰比做适当调整。3、表观密度校正初步确定实验室配合比后，还要根据实测混凝土拌合物的表观密度c.t作校正，以确定1m3混凝土各材料的用量。按下式计算混凝土拌合物的表观密度c.cc.c=Cb+Wb+Sb+Gb当c.t实与c.c计之差的绝对值不超过c.c计的2%时，以上定的配合比即为确定的设计配合比；若二者之差超过 第四章混凝土2%时，则将以上混凝土配合比的各材料的用量均需乘以校正系数，从而定出实验室配合比。实验室配合比的最终确定： 第四章混凝土三）施工配合比主要考虑到砂、石中含水，设砂的含水率为a%,石的含水率为b%,则施工配合比为：水泥：砂：石：水： 例4-1．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁（干燥环境），混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落30~50mm，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，密度为ρｃ=3.10ｇ/cm3，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρs=2.60ｇ／cm3；石：5～40mm碎石，级配合格，石子表观密度ρg=2.65ｇ/cm3；第四章混凝土 试求：１．混凝土计算配合比；2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，试计算混凝土施工配合比。第四章混凝土 第四章混凝土解１．求混凝土初步配合比(1)确定混凝土配制强度（fcu,0）(2)确定水灰比（W/C）由于框架结构混凝土梁处于干燥环境，由表4-4,干燥环境容许最大水灰比为0.65，故可确定水灰比为0.53。fcu,0=fcu,k+1.645σ=30+1.645×5=38.2MPa 第四章混凝土（3）确定用水量（mw0）查表4-2，对于最大粒径为40㎜的碎石混凝土，当所需坍落度为30~50㎜时,1m3混凝土的用水量可选用175kg。（4）计算水泥用量（mc0）按表4-4，对于干燥环境的钢筋混凝土，最小水泥用量为260㎏，故可取mc0＝330㎏／ｍ3。 （5）确定砂率（βs）查表4—7，对于采用最大粒径为40㎜的碎石制的混凝土，当水灰比为0.53时，其砂率值采用插入法选定可选取30%~35.9%，，现取βs=35％。第四章混凝土 第四章混凝土（６）计算砂、石用量（ｍs0、ｍg0）用体积法计算，将mc0=330㎏；mw0=175㎏代入方程组：解此联立方程，则得：ｍs0=652.8㎏，ｍg0=1212.3㎏ 第四章混凝土（7）该混凝土初步配合比为：ｌm3混凝土中各材料用量为：水泥：330㎏，水：175㎏，砂：652.8㎏，碎石：1212.3㎏。以质量比表示即为：水泥：砂：石=１：1.98：3.67，Ｗ／Ｃ＝0.532．确定施工配合比由现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，则施工配合比为：水泥mc施=mc0=330㎏砂子ｍs施=ｍs0×（1+3%）=652.8×（1+3%）=672.4㎏石子ｍg施=ｍg0×（1+1%）=1212.3×（1+1%）=1224.4㎏水ｍw施=mw0－ｍs0×3%－ｍg0×1%=143.28㎏ 第五章建筑砂浆概述1、定义：建筑砂浆是由胶凝材料、细骨料和水按照一定的比例配制而成的土木工程材料。2、建筑砂浆与混凝土的主要区别：建筑砂浆组成材料中无粗骨料，又称细骨料混凝土。3、作用：砂浆在建筑工程中以薄层状态起胶结作用传递应力，起防护、衬垫和装饰等作用。 第五章建筑砂浆4、建筑砂浆的分类 第五章建筑砂浆§5-1砌筑砂浆一、砌筑砂浆的组成材料——五大品种水泥，水泥砂浆中的水泥强度等级不宜大于32.5。水泥混合砂浆中的水泥强度等级不宜大于42.5级。一般水泥强度等级标准值为砌筑砂浆强度的4-5倍。——天然砂，砌筑砂浆宜选中砂，最大粒径不应大于2.5mm。毛石砌体宜选粗砂，最大粒径不超过灰缝厚度的1/4-1/5。抹面、勾缝砂浆最大粒径不大于1.2。砂的含泥量不应超过５％。强度等级为Ｍ2.5的水泥混合砂浆，砂的含泥量不应超过１０％。——石灰膏、粘土膏和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。目的：改善砂浆和易性，以达到提高质量、降低成本的目的。——拌制砂浆用水与混凝土用水相同。胶结材料细骨料掺加料水 第五章建筑砂浆二、砌筑砂浆的技术性质（一）新拌砂浆的和易性思考题：新拌混凝土的和易性包含哪些内容？（三方面内容：流动性、粘聚性和保水性）1、流动性定义：砂浆在自重或外力作用下流动的性能，也叫稠度。评价指标：“沉入度”，单位mm。测量方法：将受检砂浆装入标准圆锥体中，10s后测量实心圆锥下沉的深度(mm)。沉入度越大，流动性越大。影响因素：胶凝材料与掺和料种类与掺量、用水量、外加剂、砂粒粗细与级配，以及搅拌时间。外加剂——引气剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等。提高和易性，改善施工性能。 第五章建筑砂浆下沉的深度—沉入度砂浆流动性测定砂浆稠度测定仪 第五章建筑砂浆 第五章建筑砂浆2、保水性定义：砂浆保持水份、各组成材料不易离析的能力。评价指标：“分层度”，分层度愈小，砂浆的保水性愈好。测量方法：将受检砂浆测其沉入度，然后装入分层度仪中静置30min，去掉上部2/3的砂桨，测量余下砂浆的沉入度，两次沉入度的差值即为分层度（mm）。砌筑砂浆分层度不应大于30㎜。分层度过小，容易发生干缩裂缝，故通常砂浆分层度不宜小于10㎜。影响因素：胶凝材料、掺和料、外加剂等。 第五章建筑砂浆砂浆保水性的测定：砂浆分层度测定仪 第五章建筑砂浆（二）硬化砂浆的性质1、砂浆的强度定义：砂浆强度指用标准方法测得的抗压强度标准方法：标准试件尺寸70.7mm的正方体；标准养护（温度20±3℃、规定湿度：水泥混合砂浆相对湿度为60%~80%，水泥砂浆和微沫砂浆相对湿度为90%以上）28d龄期的抗压强度平均值，确定强度等级。砂浆强度等级有：M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等。**常用的建筑砂浆强度等级为M10，M7.5。2、砂浆强度计算公式与试配1）当基底为不吸水材料时，砂浆的强度取决于水泥强度和水灰比：在一般建筑工程中，办公楼、教学楼及多层商店等工程宜用M5~M10的砂浆；平房宿舍、商店等工程多用M2.5~M5的砂浆；食堂、仓库、地下室及工业厂房等多用M2.5~M10的砂浆；检查井、雨水井、化粪池等可用M5砂浆；特别重要的砌体才使用M10以上的砂浆。 第五章建筑砂浆2）当基底是吸水性材料时，砂浆的强度主要取决于水泥强度和水泥用量:式中：Ｑc——每立方米砂浆中水泥用量（㎏）Ａ、Ｂ——砂浆的特征系数，A=3.03，B=－15.09各地区也可用本地区试验资料确定Ａ、Ｂ值，统计用的试验组数不得少于30组。当水泥砂浆中的计算用量不足200kg/m3时，应按200kg/m3采用。问题：砌筑多孔材料和密实材料用砂浆的强度公式会有不同吗？为什么？答：用于多孔材料砌筑的砂浆强度与水灰比无关；而用于密实材料砌筑用砂浆的强度与水灰比有关。因为多孔材料吸水性大，砂浆与多孔材料表面接触时，材料表面很快吸水，使砂浆中的水灰比很快发生变化。 第五章建筑砂浆砌筑砂浆必须有足够的粘结力，才能将砖石粘结为坚固的整体，砂浆粘结力的大小，将影响砌体的抗剪强度、耐久性、稳定性及抗震能力。通常粘结力随砂浆抗压强度的提高而增大。砂浆粘结力还与砌筑材料的表面状态、润湿程度、养护条件等有关。（四）变形砂浆在荷载或温度、湿度条件变化时，容易变形。变形与砂浆的组成有关。为防止抹面砂浆收缩变形不均而开裂，通常掺入麻刀、纸筋等纤维材料。（五）砂浆的抗冻性强度等级M2.5以上的砂浆，常用于受冻融影响较多的建筑部位。经冻融后质量损失不应大于5%，强度损失率不应大于25%。（三）砌筑砂浆的粘结力 第五章建筑砂浆二、砂浆的配合比设计砂浆配合比设计步骤：（1）计算砂浆试配强度fm,o(MPa)；（2）按吸水基底强度公式计算出每立方米砂浆中的水泥用量Qc(kg)；（3）按水泥用量Qc计算每立方米砂浆中掺加料用量QD(kg)；（4）确定每立方米砂浆中砂用量Qs(kg)；（5）按砂浆稠度选择每立方米砂浆中用水量Qw(kg)；（6）进行砂浆试配；（7）配合比确定。（一）计算砌筑砂浆配制强度（fm,0） 第五章建筑砂浆式中：fm,0—砂浆的配制强度，精确至0.1MPa；f2—砂浆设计强度等级(即砂浆抗压强度平均值)；σ—砂浆现场强度标准差，精确至0.01MPa。砌筑砂浆现场强度标准差σ应按下式计算：式中：ｎ——统计周期内同一品种砂浆试件的总组数，ｎ≧25。 第五章建筑砂浆当无近期统计资料时，砂浆现场强度标准差可参考表 第五章建筑砂浆(二)计算每立方米砂浆中水泥用量Ｑc每立方米砂浆中水泥用量，可按下式计算：式中Ｑc——每立方米砂浆中水泥用量,精确至1㎏;fm，0——砂浆的配制强度，精确至0.1MPa;Ａ、Ｂ——砂浆的特征系数，A=3.03，B=－15.09;fce——水泥的实测强度，精确至0.1MPa；当水泥砂浆中的水泥计算用量不足200kg／m3时，应按200kg／m3采用。 第五章建筑砂浆(三)按水泥用量计算掺加料用量水泥混合砂浆的掺加料用量应按下式计算：式中:ＱＡ—每立方米砂浆中水泥和掺加料的总量，精确至1㎏；宜在300～350㎏之间。ＱD—每立方米砂浆的掺加料用量，精确至１㎏；石灰、粘土膏使用时的稠度为120士5ｍｍ；对于不同稠度的石灰膏，可按表进行换算。 第五章建筑砂浆(四)确定砂用量Qs（kg／ｍ３）（六）砂浆配合比试配、调整和确定：和易性的调整：测定砂浆的稠度和分层度；校核强度：以QC、（1+10%）QC和（1-10%）QC三个水泥量分别配制三个配合比，测定其强度，选择符合强度要求的、且水泥用量较少者作为砂浆配合比。按砂浆稠度要求，根据经验选定。一般混合砂浆约为：240～310kg／ｍ3，水泥砂浆约为270～330kg／ｍ3。式中:——砂干燥状态（含水率小于0.5％）的堆积密度。(五)确定用水量Qw（kg／ｍ3） 第五章建筑砂浆例某工程用砌砖砂浆设计强度等级为Ｍ10、要求稠度为80～100㎜的水泥石灰砂浆，现有砌筑水泥的强度为32.5MPa，细骨料为堆积密度1450kg／m3的中砂，含水率为2%，已有石灰膏的稠度为100mm；施工水平一般。计算此砂浆的配合比。解根据已知条件，施工水平一般的M10砂浆的标准差σ=2.5MPa,则此砂浆的试配强度为:fm，0=f2+0.645σ=10+0.645×2.5=11.6MPa计算水泥用量:由A=3.03，B=－15.09Qc=1000（11.6+15.09）/3.03×32.5=271kg/m3计算石灰膏用量:ＱDQA=330㎏=330－271=59kg/m3 第五章建筑砂浆查表得稠度为100mm石灰膏换算为120ｍｍ时需乘以0.97，则应掺加石灰膏量为59×0.97=57kg/m3砂用量为=1450×（１＋0.02）=1479kg/m3选择用水量为300kg/m3则砂浆的设计配比为：水泥：石灰膏：砂：水=271：57：1479：300该砂浆的设计配比亦可表示为：水泥：石灰膏：砂=1：0.21：5.46，用水量为300kg/m3 第五章建筑砂浆 第五章建筑砂浆§5-2普通抹面砂浆抹面砂浆也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。抹面砂浆的主要组成材料仍是水泥、石灰膏或石膏以及天然砂等，对这些原材料的质量要求同砌筑砂浆。但根据抹面砂浆的使用特点，对其主要技术要求不是抗压强度，而是和易性及其与基层材料的粘结力。为此，常需多用一些胶结材料，并加入适量的有机聚合物以增强粘结力。另外，为减少抹面砂浆因收缩而引起开裂，常在砂浆中加入一定量纤维材料。工程中配制抹面砂浆和装饰砂浆时，常在水泥砂浆中掺入占水泥质量10％左右的聚乙烯醇缩甲醛胶（俗称107胶）或聚醋酸乙烯乳液等。砂浆常用的纤维增强材料有麻刀、纸筋、稻草、玻璃纤维 为了保护抹灰层表面平整，避免裂缝和脱落，常采用分层薄涂的方法，一般分三层：底层砂浆——与基层粘结的作用，要求稠度较稀，沉入度较大(100～120mm)，其组成材料常随底层而异。厚5～7mm中层砂浆——找平作用，多用混合砂浆或石灰砂浆，比底层砂浆稍稠些(沉入度70～90mm)。厚5～12mm面层砂浆——保护和装饰作用，多采用细砂配制的混合砂浆、麻刀石灰砂浆或纸筋石灰砂浆(沉入度70～80mm)。厚2～5mm第五章建筑砂浆 第五章建筑砂浆§5-3装饰砂浆装饰砂浆是指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。装饰砂浆饰面可分为两类，即灰浆类饰面和石碴类饰面。石碴类饰面是在水泥砂浆中掺入各种彩色石碴作骨料，配制成水泥石碴浆抹于墙体基层表面，然后用水洗、斧剁、水磨等手段除去表面水泥浆皮，呈现出石碴颜色及其质感的饰面。装饰砂浆所用胶凝材料与普通抹面砂浆基本相同，只是灰浆类饰面更多地采用白水泥和彩色水泥。灰浆类饰面是通过水泥砂浆的着色或水泥砂浆表面形态的艺术加工，获得一定色彩、线条、纹理质感的表面装饰。 第五章建筑砂浆(一)水磨石以彩色石渣、水泥和水，按比例拌合，成型，待面层经养护硬化后，用机械磨平抛光而成。多用于地面装饰，也可预制成楼梯踏步、窗台板、踢脚板等。(二)水刷石用粒径约5mm的石渣、水泥和水拌合后做面层，在水泥凝结前，用毛刷沾水或用喷雾器喷水冲刷表面水泥浆，使其露出石渣，形成饰面。多作外墙饰面。(三)剁斧石(斩假石)多采用细石渣(内掺3％的石屑)加水泥、水拌合后抹在底层上压实抹平，养护硬化后用剁斧等工艺处理，形似天然石材。水刷石 第五章建筑砂浆(四)干粘石在刚抹好的水泥砂浆面层上，拍入粒径约5mm左右的石渣，要求粘结牢固、不脱落，效果与水刷石相似，也多用于外墙饰面。(五)拉毛灰及拉条灰拉毛灰是在抹表层砂浆的同时，用抹刀粘拉起凹凸状的表面，拉条灰是用特制的模具刮拉成各种立体的线条。干粘石 第六章砌筑材料§6-1烧结砖一、烧结普通砖烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原材料，经焙烧而成的尺寸为240×115×53㎜直角六面体块材。1、粘土砖的生产粘土质材料在一定温度下，其中的铝硅酸盐矿物部分熔融，冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，保持砖坯的形体，并具有一定的物理、力学性能。这一工艺称为“烧结”或“焙烧”。烧结普通砖俗称小砖、标准砖、实心砖等。24011553 外观质量和尺寸规格强度等级抗风化性能石灰爆裂泛霜主要技术性能及其指标耐久性指标尺寸规格外观质量第六章砌筑材料2、主要技术性能及其指标 1）尺寸规格标准尺寸：240mm×115mm×53mm其中：大面指240mm×115mm条面指240mm×53mm顶面指115mm×53mmA.砖的长：宽：厚＝4：2：1240＝2×115＋10240＝4×53＋9.5×3即:4块砖长＝8块砖宽＋灰缝＝16块砖高＋灰缝＝1000mm1m3砖砌体的大约用砖：4×8×16＝512块B.基本组合模数115mm＋10mm=125mm第六章砌筑材料 2)外观质量又称盐析现象，是由于砖内部的可溶性盐析出而沉积在砖的表面。泛霜影响建筑美观、导致砖表面起酥甚至剥落。第六章砌筑材料尺寸偏差、两条面的高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角情况、裂纹长度、完整面和颜色八个方面要求。3)强度等级按抗压和抗折强度划分有MU30、MU25、MU20、MU15、MU104)抗风化性能砖在干湿变化、温度变化、冻融变化等气候条件下抵抗破坏的能力。判断指标：抗冻性、吸水率、饱和系数。5）泛霜6）石灰爆裂指砖中夹杂的石灰块吸水后逐渐熟化而膨胀爆裂现象(在砂浆中会存在爆裂)。 3、烧结普通砖的优缺点优点传统墙体材料；具有较高的强度和耐久性；孔隙率较大，具有较良好的保温隔热性能和隔声吸声性能。缺点块体小，施工效率低；自重大；产生能耗高；粘土砖所用原料粘土，需毁田取土，挤占耕地；抗震性能差。4、烧结普通砖的应用与发展应用外墙围护结构；内墙隔断；烟囱、拱、柱、沟道等等。发展孔洞率较大的多孔砖和空心砖；利用工业废料；砌块和墙用板材。第六章砌筑材料 第六章砌筑材料二、烧结多孔砖与空心砖1、烧结多孔砖烧结多孔砖是指内孔径≯22mm，孔洞率≮15%，孔的尺寸小而数量多的烧结砖。规格：190×190×90（M型）和240×115×90（P型） 第六章砌筑材料2、烧结空心砖烧结空心砖是指孔洞率≮15%，孔的尺寸大而数量少的烧结砖。1）外形：直角六面体，在与砂浆的接触面上应设有增加结合力的深度1mm以上的凹槽，孔洞平行于大面或条面。2）常用规格尺寸长度：290mm190mm；宽度：240mm180mm115mm；高度：90mm。肋壁 第六章砌筑材料3、烧结多孔砖与烧结空心砖比较分析品种多孔砖空心砖孔洞率≮15%≮35％孔洞方向竖向横向孔洞个数多少单个孔洞的大小小大应用承重墙填充墙和非承重墙强度等级MU10、MU15、MU20、MU25、MU30共5个MU2.0、MU3.0、MU5.0共3个 三、非烧结砖1）蒸压灰砂砖特点：强度高、蓄热能力显著、隔声性能好、不可燃材料。应用：多层混合结构建筑的承重墙体备注：长期在高于200℃温度下，受急冷急热或有酸性介质的环境禁止使用蒸压灰砂砖。2）蒸压（养）粉煤灰砖特点：蒸养粉煤灰砖砌筑的墙体易出现裂缝。应用：蒸压粉煤灰砖可用于基础、墙体，但用于基础或干湿交替或冻融作用部位时，必须使用优等品或一等品。在长期受热(200℃以上)、急冷急热和有酸性介质侵蚀的环境禁止使用。3）灰砂砖与粉煤灰砖的共同处生产工艺：蒸压养护成型第六章砌筑材料 外形：六面体形（240mm×115mm×53mm）强度等级：MU10、MU15、MU20、MU25质量等级：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）四、砌块1、按有无孔洞分：实心砌块（空心率小于25%或无孔洞）、空心砌块2、按大小分：中型砌块（主规格的高度为380~980mm）、小型砌块（115mm~380mm）、大型砌块（主规格的高度大于980mm）3、按原材料分：硅酸盐砌块、混凝土砌块（一）加气混凝土砌块1、原材料：水泥、石灰、砂、粉煤灰、矿渣等2、生产工艺：是以钙质材料(水泥、石灰等)和矿质材料(矿渣、砂、粉煤灰等)及加气剂(铝粉)，经配合、浇注、发气成型、坯体切割、蒸压养护而成。第六章砌筑材料 3、主要技术性能1）规格：600mm×200（250、300）×100（125、150、200、250、300mm）（或120、180、240mm）2）强度等级（7个）：A1.0A2.0A2.5A3.5A5.0A7.5A10.03）体积密度等级（6个）：B03B04B05B06B07B084）质量等级：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）4、应用加气混凝土砌块具有体积密度小，保温及耐火性、抗震性能强、易于施工等特点，适用于低层建筑的承重墙，多层的间隔墙和高层框架结构的填充墙。在无可靠的防护措施时，不得用于处在风中或高湿度和有侵蚀介质环境，也不得用于基础和长期高于80℃的建筑部位。第六章砌筑材料 （二）粉煤灰砌块1、生产工艺：粉煤灰砌块又称粉煤灰硅酸盐砌块，是以粉煤灰、石灰、石膏和集料(如煤渣、硬矿渣)等原料制成的密实砌块。2、规格:880×380×240mm；880×430×240mm3、应用：民用和工业建筑的墙体和基础，但不宜用于具有酸性侵蚀介质和经常处于高温(如炼钢车间）环境下的建筑物。第六章砌筑材料 （三）混凝土砌块1、概念：混凝土砌块是以水泥、砂、石等普通混凝土材料为原材料制成，空心率25～50％。2、规格：390×190×190mm3、强度等级：MU3.5MU5.0MU7.5MU10.0MU15.0MU20.04、质量等级：优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)5、应用：普通混凝土小型空心砌块在多层、高层、住宅建筑设计和施工中已被广泛采用，它具有砌筑工效高、墙面平整、易粉刷、质量轻等优点：可减轻墙体结构自重约35%；降低基础工程费20%-30%；第六章砌筑材料 第六章砌筑材料节约砌筑砂浆30%-40%；提高主体砌筑工效30%；增加使用面积2%；节省农田、节约能源。 第六章砌筑材料四、蒸压加气混凝土砌块（ＡＣＢ）蒸压加气混凝土砌块是用钙质材料（如水泥、石灰）和硅质材料（如砂子、粉煤灰、矿渣）的配料中加入铝粉作加气剂，经加水搅拌、浇筑成型、发气膨胀、预养切割，再经高压蒸汽养护而成的多孔硅酸盐砌块。特点：1、轻质，表观密度为500~700；只有粘土砖的1/3，2、保温，导热系数约为0.13W/m.K，只有粘土砖的1/5；3、原料资源丰富，可利用工业废料、废渣等。4、加工性好，可钉、可锯、可粘接。 第六章砌筑材料§6-2天然石材在土木工程中：块状的毛石，片石，条石，块石等常用来砌筑基础，桥涵，墙体，勒脚，渠道，提岸，护坡与隧道衬砌等；石板用于内外墙的贴面和地面材料；页片状的石料可作屋面材料．纪念性的建筑雕刻和花饰均可采用各种天然石料。天然石材具有抗压强度高、耐久性好、生产成本低等优点，是古今土木建筑工程的主要土木工程材料。 第六章砌筑材料 第六章砌筑材料一、天然石材分类按照其成因分类可分为岩浆岩（火成岩）；沉积岩；变质岩三大类。按照其用途分类：结构用石材；装饰用石材；耐磨用石材二、天然石材的技术性质1、物理性质：表观密度：花岗石，大理石等，其表观密度接近于密度，约在2500~3100kg/m3之间吸水性吸水率小于0.5％耐水性石料的耐水性用软化系数（K）表示，根据K值大小，石料的耐水性分为高、中、低三等 第六章砌筑材料抗冻性石料的抗冻性与其吸水性，吸水饱和程度和冻融次数有关，吸水率越低，抗冻性越好，如坚硬致密的花岗岩，石灰岩等，抗冻性好。2、力学性质抗压强度：致密岩石的强度高，特别是抗压强度可达250~350MPa，一般为40~100MPa。砌筑用石材的强度等级分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20等7个强度等级。冲击韧性：天然石料是典型的脆性材料，抗拉强度约为抗压强度1/14~1/50，其冲击韧性取决于矿物组成与结构。硬度： 第六章砌筑材料石料的硬度取决于矿物组成的硬度与构造。凡由致密、坚硬的矿物组成的石料，其硬度均高。耐磨性：石料的耐磨性与其矿物的硬度、结构与构造特征以及石料的抗压强度和抗冲击韧性有关。岩类主要岩类名称技术指标等级1234岩浆岩类花岗岩玄武岩安山岩辉绿岩抗压强度（1）/MPa＞120100~20080~100－磨耗率（2）/％＜2525~3030~4545~60石灰岩类石灰岩白云岩抗压强度/MPa10080~10060~8030~60磨耗率/％＜3030~3535~5050~60砂岩与片麻岩类石英岩片麻岩花岗片麻岩抗压强度/MPa＞10080~10050~8030~50磨耗率/％＜3030~3535~4545~60砾石磨耗率/％＜2020~3030~5050~60石材技术分级标准 第七章建筑钢材一、教学要求：1、了解钢材的分类；2、掌握建筑钢材的力学性质：拉伸性能，冷弯性能、冲击韧性和硬度；3、了解钢材的冷加工、热处理和焊接；4、了解钢材的主要缺点及防护措施。二、难点：建筑钢材的的标准及选用； 第七章建筑钢材概述一、钢材的定义：钢材是一种以铁为主要元素、含碳量一般在0.06-2%，并含有其他元素（磷P、硫S、氧O、氮N、硅Si和锰Mn)的材料二、钢材的优点以及缺点：优点：（1）强度高：抗拉、抗压、抗冲击性能好；（2）有良好的塑性和韧性，能承受冲击和振动荷载；（3）可加工性能好，可切割、可焊接和铆接，装配方便；缺点：易锈蚀；耐火性差。材料抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）普通混凝土7.5~601~4建筑钢材235~1600235~1600 第七章建筑钢材三、建筑钢材的主要品种建筑钢材是指建筑工程中用的各种钢材。建筑钢材主要包括：1.型钢：一种有一定截面形状和尺寸的条型钢材简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等；复杂截面型钢：工字钢、角钢、槽钢、钢轨等。 第七章建筑钢材2.线材如钢筋、钢丝等。3.管材无缝钢管、焊接钢管等。4.板材光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。 第七章建筑钢材§7-1钢的冶炼及分类一、钢的冶炼钢一般是由生铁在炼钢炉中熔炼而成的；生铁中含有较多的碳（通常为2%~4.5%）和其他的杂质；炼钢的实质：就是把熔融的生铁进行氧化，使含碳量降低到2%以下，并且使其他杂质降低到容许的范围；所以，在理论上凡含碳量在2％以下，含有害杂质较少的Fe一C合金可称为钢。 第七章建筑钢材二、钢材的分类1、按冶炼方法和脱氧程度分转炉钢电炉钢平炉钢钢按冶炼方法分按脱氧程度分沸腾钢半镇静钢镇静钢特殊镇静钢按炉衬材料分为酸性钢和碱性钢平炉炼钢法：用平炉以煤气或重油为燃料，在燃烧加热的状态下，将生铁和废钢等原料熔化并精炼成钢液的炼钢方法。质量好，成本高。电炉炼钢法：主要利用电弧热，在电弧作用区，温度高达4000℃。冶炼过程一般分为熔化期、氧化期和还原期，在炉内不仅能造成氧化气氛，还能造成还原气氛，因此脱磷、脱硫的效率很高。质量最好。转炉炼钢法：以液态生铁为主要原料，不借助外加能源，靠铁液本身的物理热和铁液组分间化学反应产生热量而在转炉中完成炼钢过程。 第七章建筑钢材沸腾钢：仅用弱脱氧剂锰铁进行脱氧，脱氧不完全的钢。由于钢水中残存有FeO与C化合成二氧化碳，铸锭时有大量气泡外溢，状似沸腾，内含有气泡杂质，质量较差。代号为“F”半镇静钢：脱氧程度及钢的质量介于上述二者之间。代号为“b”镇静钢：用必要数量的硅、锰和铝等脱氧剂脱氧，脱氧充分，在铸锭时钢水平静地凝固，因此得名。组织致密，化学成分均匀，性能稳定，质量较好。代号为“Z”特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。二、钢材的分类1、按冶炼方法和脱氧程度分 第七章建筑钢材2、按化学成份分高合金钢合金钢中碳钢低合金钢高碳钢低碳钢中合金钢钢碳素钢C＜0.25%C=0.25%～0.60％C＞0.60％合金总含量＜5%5%～10％＞10％ 第七章建筑钢材普通钢P≤0.045%,S≤0.050%优质钢P≤0.035%,S≤0.035%高级优质钢P≤0.025%,S≤0.025%特级优质钢P≤0.025%,S≤0.015%3、按杂质含量（品质）分类4、按用途分结构钢钢结构用钢钢筋混凝土用钢工具钢特殊性能钢（轴承钢） 第七章建筑钢材5、钢筋按外形分类光面钢筋变形钢筋注：建筑及工程用钢：a.普通碳素结构钢；b.低合金高强度结构钢； 第七章建筑钢材钢材拉伸过程的σ-ε图OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段σε0A0BCB0DCEDEC上上屈服点C下下屈服点§7-2钢材的主要技术性能一、力学性能（一）强度在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力拉伸试验 第七章建筑钢材（1）弹性模量和比例极限钢材受力初期，应力与应变成正比增长，他们之间的比值为一常数，称为弹性模量。是钢材受力条件下计算结构变形的重要指标。（2）弹性极限应力超过比例极限后，应力——应变曲线略有弯曲，不再成比例关系，但去掉外力后变形仍能立刻消失，不产生残余塑性变形的最大应力εOB—弹性阶段 第七章建筑钢材σε0钢材拉伸弹性阶段示意图AB0弹性阶段σp—比例极限，MPa。σpσBσB—弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。 （3）屈服强度（屈服极限或屈服点）钢材在静荷载作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生大量的塑性变形时的应力。上屈服强度：锯齿形最高点所对应的应力C上；下屈服强度：锯齿形最高低所对应的应力C下，即屈服点在中、高碳钢中无明显屈服点，应采用产生微量变形（0.2%）的应力作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。第七章建筑钢材注：由于上屈服点不稳定，所以国标规定以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。用表示。BC—屈服阶段 第七章建筑钢材σε0钢材拉伸屈服阶段示意图AB0C下C上CBC下C上C屈服阶段放大后 第七章建筑钢材（4）极限抗拉强度（CD—强化阶段）：钢材所能承受的最大拉应力。抗拉强度不能直接作为计算依据，值得注意：屈强比的概念，在工程上很有意义屈强比越小，结构可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。相反，值越大，可靠性越低，安全性越低。因此，屈强比一般在0.6~0.75范围内较合适。（5）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突然发生破坏，这样破坏称为疲劳破坏，其指标为疲劳强度。一般把钢材承受交变荷载106~107次时不发生破坏的最大应力做为疲劳强度。 第七章建筑钢材σε0钢材拉伸强化阶段示意图AB0C下C上CDDDDD强化阶段σbσb——抗拉强度或强度极限。DC 第七章建筑钢材（二）塑性塑性是指钢材在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。（1）伸长率：意义：值越大，塑性越强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。值有两种：5——表示L0=5d0，d0——钢材直径；10——L0=10d0。Lo——试件原始标距长度，mm；L1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。DE—颈缩阶段 第七章建筑钢材（2）断面收缩率A1——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2；A0——表示钢材的原始截面积，mm2。伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。 第七章建筑钢材σε0E钢材拉伸颈缩阶段示意图AB0C下C上CDDE——颈缩阶段 第七章建筑钢材（三）冲击韧性——指钢材抵抗冲击荷载的能力。试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。冲击韧性试验原理图指标：冲击韧性值，以摆锤冲断V形缺口试件时单位截面积上所消耗的功（J/cm2）来表示。值愈大，钢材的冲击韧性愈好。m—摆锤的质量，mg；g—重力加速度。9.81m/s2H，h—摆锤冲击前后的高度，m；A—试件槽口处截面积，cm2 第七章建筑钢材（四）硬度材料抵抗其他物体压入或刻划的能力称为硬度。即受压时抵抗局部塑性变形的能力。屈服点、抗拉强度和伸长率，是钢材的三个重要力学性能指标二、工艺性能1、冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形而不破坏的能力。 第七章建筑钢材冷弯试验的指标：由弯心直径d与试件厚度（直径）a的比值d/a；弯曲角度（90°或180°）；试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹、起层或断裂则冷弯合格。当弯曲角愈大，d/a愈小，则表明钢材的冷弯性能越好。通过冷弯试验，更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，它能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。 2、焊接性能焊接是将两块金属局部加热并使其接缝部分迅速成熔融或半熔融状态，从而使之牢牢地连接起来。（1）焊接方式：搭接、对接（2）焊接要求：①焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。②焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。（3）影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。第七章建筑钢材 第七章建筑钢材§7-3钢材的冷加工和热处理一、冷加工1、定义：指钢材在常温下进行的机械加工。2、常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。3、冷加工强化钢材经冷加工后，产生塑性变形屈服点明显提高，而塑性、韧性和弹性模量明显降低，这种现象称为冷加工强化。其实质是由于钢材在冷加工变形时，晶粒变形、破碎和晶格歪扭，从而导致钢材的屈服强度提高，塑性降低。 第七章建筑钢材二、时效处理将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。自然时效作用:钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑性、韧性继续有所降低。由于时效过程中应力的消减，故弹性模量可基本恢复。人工时效 第七章建筑钢材温度时间加热保温淬火正火退火回火三、钢材热处理炉中缓慢冷却。退火使钢材硬度降低，塑性和韧性提高。加热相变温度以上，迅速置于水中或机油中冷却强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。目的是为了消除淬火产生的很大应力，降低脆性，改善机械性能。 第七章建筑钢材§7-4钢材的锈蚀与防护一、钢材的锈蚀钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏，称为钢材的锈蚀。二、锈蚀的分类化学锈蚀电化学锈蚀钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离子结合生成Fe（OH）2。 第七章建筑钢材三、锈蚀的结果在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，降低钢材的性能，因而承载力降低。四、钢材的防护三个方面：从改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中的侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学过程。（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）（2）金属覆盖——电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。（3）非金属覆盖——在钢材表面用非金属材料做为保护膜,如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。（4）混凝土用钢筋的防锈 第七章建筑钢材主要是保证混凝土的密实、保证足够的保护层厚度、限制氯盐外加剂的掺加量和保证混凝土一定的碱度等，还可掺用阻锈剂。钢材的组织及化学成分是引起钢材锈蚀的内因。通过调整钢的基本组织或加入某些合金元素，可有效地提高钢材的抗腐蚀能力。例如，炼钢时在钢中加入铬、镍等合金元素，可制得不锈钢。 第七章建筑钢材§7-5建筑用钢一、钢结构用钢1、碳素结构钢（1）碳素结构钢的牌号表示顺序：屈服点（Q）+屈服点强度值（单位MPa）+质量等级（有A、B、C、D4级，逐级提高）+脱氧程度（F：沸腾钢，b：半镇钢，Z：镇静钢，TZ：特殊镇钢。牌号表示时Z、TZ可省略）。例如：Q195F:Q表示碳素结构钢,195是钢的屈服点数值为195MP,F说明他是沸腾钢. 第七章建筑钢材Q215Ab:Q,215同上,A表示其质量等级是A,b说明其为半镇静钢.Q225D:Q,225同上,D表示其质量等级是D.碳素结构钢按钢中硫、磷含量划分质量等级。其中，Q195和Q275不分质量等级；Q215和Q255各分为A和B两级；Q235分为A、B、C、D四个等级。（2）碳素结构钢的选用碳素结构钢依牌号增大，含碳量增加，其强度增大，但塑性和韧性降低。 第七章建筑钢材Q195钢：强度不高，塑性、韧性、加工性能较好。主要用于轧制薄板和盘条。Q215钢：用途与Q195钢基本相同，还大量用做螺栓等等。Q235钢:强度适中，有良好的承载力，又具有良好的塑性和韧性，可焊接和加工性能也好。主要用于钢筋、型钢和钢板。Q255钢：强度高，塑性和韧性稍差，不易冷弯加工，可焊接差。主要用于铆接或栓接结构，以及钢筋混凝土的配筋。Q275钢：强度、硬度高，耐磨性好塑性、冲击韧性、可焊性差不宜用在建筑中使用。2、低合金高强度结构钢在碳素钢的基础上，加入总量小于５％的合金元素炼成的钢，称为低合金高强度结构钢，简称低合金结构钢。常用的合金元素有硅、锰、钛、钒、铬、镍、铜等。 第七章建筑钢材（1）低合金高强度钢的牌号合金结构钢一般在牌号头部用两位阿拉伯数字表示平均碳含量（以万分之几计），其合金元素平均含量小于1.50%时，钢中仅标明元，一般不标出含量。平均含量为1.50%-2.49%,2.50%-3.49%......,相应写成2.3.....如碳含量0.10%-0.17%，铬含量为0.60%-0.90%，镍含量为2.75%-3.25%的钢，用12CrNi3表示。低合金高强度结构钢牌号新的表示方法：Q295-Q295A、Q295BQ345-Q345A、Q345B、Q345C、Q345D、Q345EQ390-Q390A、Q390B、Q390C、Q390D、Q390EQ420-Q420A、Q420B、Q420C、Q420D、Q420EQ460-Q460C、Q460D、Q460E 第七章建筑钢材（2）低合金高强度钢的选用低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击性强，使用寿命长等良好的综合性能；具有良好的可焊性及冷加工性，易于加工与施工，因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑（如大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。当低合金钢中的铬含量达11.5%时，铬就在合金金属的表面形成一层惰性的氧化铬膜，成为不锈钢。不锈钢具有低的导热性，良好的耐蚀性能等优点；缺点是温度升高时膨胀性较大。不锈钢既可以作为承重构件，又可以作为建筑装饰材料。 第七章建筑钢材二、混凝土结构用钢1、热轧钢筋（1）牌号我国热轧钢筋标准，按屈服强度、抗拉强度等力学性能分为四个强度等级。热轧钢筋分为HPB235、HRB335、HRB400、RRB400四个牌号。牌号意义：H代表热轧，P代表光圆钢筋、R代表带肋钢筋。RRB400表示余热处理钢筋。其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆；热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成，外表带肋。牌号中的数字：表示热轧钢筋的屈服强度。 第七章建筑钢材（2）热轧钢筋的选用光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，广泛用做普通钢筋混凝土。HRB335，HRB400带肋钢筋的强度较高，塑性及焊接性也较好，广泛用做大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。RRB400带肋钢筋强度高，但塑性与焊接性较差，适宜作预应力钢筋。 第七章建筑钢材2、冷拉热轧钢筋为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对热轧钢筋进行冷拉。(1)冷拉热轧钢筋分为：冷拉Ⅰ级、冷拉Ⅱ级、冷拉Ⅲ级、冷拉Ⅳ级（2）冷拉热轧钢筋的选用冷拉I级钢筋适用作非预应力受拉钢筋。冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋强度较高，可用作预应力混凝土结构的预应力筋。 第七章建筑钢材由于冷拉钢筋的塑性、韧性较差，易发生脆断，因此，冷拉钢筋不宜用于负温度、受冲击或重复荷载作用的结构。3、冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋是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。冷轧带肋钢筋代号为CR，按抗拉强度分为三级：CRB550、CRB650、CRB800，其中数值表示钢筋应达到的最小抗拉强度值。冷轧带肋钢筋提高了钢筋的握裹力，可广泛用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件，也可用于焊 第七章建筑钢材接钢筋网。4、冷轧扭钢筋加工：以HPB235级钢筋为原料，经冷轧成扁平状并经扭转而成应用：冷轧扭钢筋可适用于钢筋混凝土构件.特点：冷轧扭钢筋与混凝土的握裹力与其螺距大小有直接关系。螺距越小,握裹力越大,但加工难度也越大,因此,应选择适宜的螺距。冷轧扭钢筋在拉伸时无明显屈服台阶，为安全起见，其抗拉设计强度采用0.8σb。 第七章建筑钢材5、热处理钢筋加工：热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理而成的。种类：按螺纹外形可分为有纵肋和无纵肋两种。应用：目前主要用于预应力混凝土轨枕，用以代替高强度钢丝，配筋根数减少,制作方便,锚固性能好。也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁，使用效果良好。 第七章建筑钢材6、预应力混凝土用钢丝和钢绞线（1）预应力钢丝分类：按外形分为光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋钢丝三种；按松驰能力分为I级松驰和Ⅱ级松驰两级。代号：RCD（冷拉钢丝）、S（消除应力钢丝）、SI（消除应力刻痕钢丝）、SH（消除应力螺旋肋钢丝）。 第七章建筑钢材（2）预应力钢绞线分类：按捻制结构分为三类：用两根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×2）、用三根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×3）、用七根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×7）。按应力松驰能力分为I级松驰和Ⅱ级松驰两种。（3）预应力钢丝和钢绞线的应用强度高、柔韧性好、无接头、质量稳定、施工简便等优点，主要用于大跨度、大负荷的桥梁、电杆、枕轨、屋架、大跨度吊车梁等，安全可靠，节约钢材，且不需冷拉，焊接接头等加工，因此，在土木工程中得到广泛应用。 第一节塑料的组成与特性一、塑料的组成塑料的组成可分为简单组分和复杂组分两类。简单组分的塑料基本上是由一种物质即树脂本身组成，不加或仅加入少量的辅助材料，如有机玻璃等。复杂组分的塑料则是由多种组分所组成，其中基本成分仍然是树脂，此外根据需要还要加入各种填料和添加剂。第八章建筑塑料与胶粘剂 1、合成树脂合成树脂是塑料中的基本成分，占40％－100%，在塑料中起着胶粘其他成分的作用。树脂的种类、性质和用量决定了塑料的物理力学性质。因此，塑料常以所含合成树脂的名称来命名。按受热时形态性能变化的不同，合成树脂可分为热塑性树脂和热固性树脂两类。由热塑性树脂组成的塑料称为热塑性塑料；由热固性树脂组成的塑料称为热固性塑料。第八章建筑塑料与胶粘剂 热塑性塑料受热后软化，逐渐熔融，冷却后变硬成型，这种软化和硬化过程可重复进行。其优点是加工成型简便，机械性能较高。缺点是耐热性、刚性较差。典型的热塑性树脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PVC）、聚苯乙烯(PS)等。热固性塑料加热时软化，产生化学变化，形成聚合物交联而逐渐硬化成型，再受热则不软化或改变其形状，其耐热性和刚性较高，但机械性能较差。典型的热固性树脂有酚醛树脂（PF）、环氧树脂（EP）、脲醛树酯（UF）、三聚氰胺树酯(MF)、有机硅树酯（SI）。第八章建筑塑料与胶粘剂 2、填料填料是塑料的另一个重要但不是必要的成分。它通常占塑料的20％－50％。填料决定了塑料的主要机械、电气和化学稳定性能，并能改变塑料的某些物理性能，如玻璃纤维可以提高塑料的机械强度，云母可以改善塑料的电绝缘性等。此外填料一般较便宜，加入填料还可起到降低塑料成本的作用。常用有机填料有木粉、木屑、棉布、纸等；无机填料有石棉、石灰石粉、云母、滑石粉、铝粉、玻璃纤维等。第八章建筑塑料与胶粘剂 3、添加剂添加剂是为了改变塑料的加工性能而加入的辅助材料，如增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料等。（1）增塑剂增塑剂在塑料中的作用是增加塑料的可塑性、流动性。同时可改善塑料的低温脆性。不同塑料对增塑剂是有选择的，它必须能与树酯相混溶，其性能的变化不影响塑料的工程性质。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯、二苯甲酮、樟脑等。第八章建筑塑料与胶粘剂 （2）稳定剂塑料在加热、使用过程中受光、热或氧的作用使性能降低，即老化。加入稳定剂可使老化性能得以改善，能够长期保持原有的工程性质。常用的稳定剂有硬脂酸盐、钛白粉等。（3）润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型加工过程中将模子粘住。常用的润滑剂有硬脂酯钙、石蜡等。（4）着色剂塑料中加入着色剂是为了获得所需要的色彩,着色剂应与树脂相溶、相熔，在加热加工和使用中应保持稳定。第八章建筑塑料与胶粘剂 二、塑料的特性建筑塑料与传统建材相比具有以下一些特点：质轻、比强度高优良的加工性能出色的装饰性优异的绝缘性能耐腐蚀性优良节能效果显著第八章建筑塑料与胶粘剂 第二节常用的建筑塑料及制品一、塑料门窗塑料门窗主要是指由硬质聚氯乙烯型材，经焊接、拼装修整而成的门窗制品。为增强塑料门窗的刚性，常在门窗框内嵌入金属型材，成为复合塑料门窗，又称塑钢门窗。第八章建筑塑料与胶粘剂 1、塑料门窗的优点隔热、隔音性能好防火安全系数较高耐水、耐腐蚀性能强装饰性好2、塑料门窗型材及整体门窗的主要性能指标塑料门窗型材（PVC型材）应无扭曲、表面应平滑，不应有影响使用的伤痕、凹凸、裂纹、杂质等缺陷。PVC塑料门窗型材的物理机械性能应符合下表的规定。第八章建筑塑料与胶粘剂 PVC型材的物理机械性能项目指标硬度HRR≥85断裂伸长率（%）≥100拉伸强度（MPa）≥36.8弯曲弹性模量(MPa)≥1961低温落锤冲击（破裂个数）≤1维卡软化点（℃）≥83加热后状态无气泡、裂痕、麻点加热后尺寸变化率（%）≤25氧指数（%）≥35高低温反复尺寸变化率（%）≤0.2简支梁冲击强度（kJ/m2）外窗内窗23±2℃≥12.7≥4.9-10±1℃≥4.9≥3.9耐候性简支梁冲击强度（KJ/m2）外窗内窗≥8.8≥6.9颜色变化无显著变化 二、塑料管材塑料管材是目前建筑塑料制品中用量最大的品种，占整个建筑塑料产量的40%以上，以塑代铁是国际上管道发展的方向，塑料管材已成为整个管道业中不可缺少的组成部分.1、塑料管材的优点重量轻耐腐蚀性能好输送效率高第八章建筑塑料与胶粘剂 2．塑料管材的类型按塑料管材的、材质分主要有硬质、聚氯乙烯管（UPVC、聚乙烯管（PE）、聚丙烯管（PP）、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物管（ABS）等。按塑料管的抗压程度可分为受压塑料管（如建筑室内供水系统用管道、天然气输送管、工业工艺管道等）和无压塑料管（如建筑的排水、排污系统用管道、电线护套管、建筑或桥梁雨水管等）按塑料管的可挠性分为塑料硬管和可挠管（如波纹管）。按塑料管结构分为均质管和复合管，复合管可以是不同品种的塑料复合，也可以是塑料与金属的复合（如铝塑复合管）。第八章建筑塑料与胶粘剂 3、建筑上常用的塑料管材（1）硬质聚氯乙烯（UPVC）管聚氯乙烯是一种综合性能良好的聚合物，由于PVC大分子中存在大量的氯原子，因而PVC管具有较大的极性、刚性和自熄性能，但也存在热稳定性欠佳，受冲击易脆裂的缺点。硬质聚氯乙烯管是指未加或加少量增塑剂的聚氯乙烯管，通常将其分为三种类型：Ⅰ型为普通硬质聚氯乙烯（UPVC）管，Ⅱ型为改性硬质聚氯乙烯管，Ⅲ型为具有良好的耐热性和抗冲击性能的氯化聚氯乙烯管材。硬质聚氯乙烯（UPVC）管是建筑上主要使用的塑料管材之一。第八章建筑塑料与胶粘剂 （2）聚乙烯（PE）塑料管聚乙烯管可分为高密度（HDPE）管和低密度（LDPE）管。与PVC管相比聚乙烯管重量轻、韧性好、无毒、耐腐蚀、低温性能较好，用作给水管道时，冬季不易冻裂。广泛用于工业与民用建筑的上、下水管道、天然气管道、工业耐腐蚀管道等。（3）聚丙烯（PP）管聚丙烯管比PE管还要轻，它的刚度、强度高，耐化学腐蚀性能好，耐热性比PVC、PE要好的多，在100-120℃的温度下，仍保持一定的机械强度，适于用作热水管。近年来，新开发的改性无规共聚聚丙烯管（PP-R）其强度、耐热、卫生等各项性能更佳。PP管、PP-R管是国内推广使用的建筑给水管道之一。第八章建筑塑料与胶粘剂 （4）ABS管ABS管道具有优良的韧性、坚固性和耐腐蚀性。特殊牌号的ABS管还具有很高的耐热性能，ABS是理想的卫生洁具系统的下水、排污、放空的管道。（5）铝塑复合管铝塑复合管是一种国内推广使用的新型给水管材，管型为多层复合材料，中间层骨架是薄壁铝管，内外层是塑料（PE）材料，塑料与铝合金间采用亲和热熔助剂，通过高温高压的特殊复合工艺，紧密结合而成。铝塑复合管具有复合的致密性、极强的复合力，集金属与非金属的特点于一体，其综合性能优于其它塑料。第八章建筑塑料与胶粘剂