建筑材料资料

建筑材料建筑材料按化学组成的分类：分为无机材料、有机材料和复合材料。无机材料又包括金属材料（如钢、铁、铝、铜等）和非金属材料（如水泥、混凝土、玻璃、陶瓷等）；有机材料主要含有碳、氢、氧、硫、氮、磷等元素，例如木材、竹材、沥青、防水卷材等；复合材料是指由几种不同化学组成的物质构成的材料，例如，普通水泥混凝土由水泥、砂子、石子和水组成，是由无机非金属材料复合而成，钢筋混凝土由金属材料和无机非金属材料复合而成，沥青混合料由无机材料和有机材料复合而成，合金钢由多种金属复合而成。建材产品标准：它是为保证产品的适用性，对产品必须达到的某些或全部要求所制定的标准。工程建设标准：它是对基本建设中各类的勘察、规划、设计、施工、安装、验收等需要协调统一的事项所制定的标准。标准化的意义：对经济、技术、科学及管理等社会实践有着重要的意义，这样就能对重复性事物和概念达到统一认识，为生产技术和科学发展建立了最佳秩序，并带来了社会效益。第1章 建筑材料的基本性质材料的化学组成表示方法：无机非金属材料的化学组成，通常以化学分析获得的各种氧化物含量的百分率（%）来表示。宏观结构类型：散粒、聚集、多孔、致密、纤维、层状结构。硅酸盐：指由二氧化硅和金属氧化物所形成的盐类，它在自然界分布极广，是构成地壳、岩石、土壤和许多矿物的主要成分。硅酸盐结构特征：是以硅氧西面体（sio44-）为基本结构单元与其他金属离子结合而成。孔隙形成的原因：水分的占据作用、外加的发泡作用、火山爆发作用、焙烧作用。孔隙的类型：连通孔隙、封闭孔隙、半封闭孔隙。孔隙对材料性质的影响：随着孔隙数量的增大，则：1.材料体积密度减小2.材料受力的有效面积减少，强度降低3.由于体积密度的减小，导热系数和溶热随之减小4.透气性、透水性、吸水性变大5.抗冻性是否降低，则要视空隙大小和形态特征而定。体积密度：材料在自然状态下单位体积的质量。o=m/vo 式中o：材料的体积密度；m：材料的质量；vo：材料在自然状态下的体积。密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。（体积密度小于密度）=m/V式中： ：材料的密度（g/cm3）；m：材料在干燥状态下的重量（g）；V：干燥材料在绝对密实状态下的体积（cm3）表观密度：材料在自然状态下单位体积的重量称为材料的表观密度孔隙率：材料中孔隙体积与材料在自然状态下的体积之比的百分率。式中P 材料孔隙率，；V0材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙，cm3或m3；V 材料的绝对密实体积，cm3或m3。开口孔隙率：是指材料中能被水所饱和的孔隙体积与材料在自然状态的体积之比的百分率：开口孔隙率=干燥状态下材料的质量，（g-水饱和状态下材料的质量，g）/材料自然状态下的体积*水的密度堆积密度：散粒材料（砂、石子、水泥等）在规定装填条件下单位体积（包括散粒材料中颗粒在自然状态下的体积和颗粒之间的空隙体积）的质量。o=m/Vo式中：o为散粒材料的堆积密度（kg/cm3）；m为散粒材料的重量（kg）；Vo为散粒材料在自然堆积状态下的体积（m3）空隙率：散粒材料在自然堆积状态下，空隙率体积与散粒材料在自然堆积状态下的体积之比的百分率。式中P散粒材料空隙率，；o 散粒材料的堆积密度；o材料的体积密度或颗粒体积密度亲水材料与憎水材料的区分：当90度时，材料表面吸附水，材料被水润湿表现出亲水性，这材料称为亲水性材料；90度时，材料表面不吸水，此种材料称为憎水性材料。当=0度时，表明材料完全被水润湿耐水性：材料长期在饱和水作用下，强度不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示：KR=fw/fd式中： KR：材料的软化系数；fw：材料在吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）；fd：材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）。质量吸水率与体积吸水率含义及表示方法：质量吸水率Wm：是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数，用下式表示：式中Wm质量吸水率，；mb材料在干燥状态下的质量，g；mg材料在吸水饱和状态下的质量，g。 体积吸水率Wv：是指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材料自然体积的百分数，用下式表示：Wv体积吸水率，；V0干燥材料自然体积，cm3；w水的密度，g/cm材料的含水率wc =材料所含水分的质量/材料烘干到恒重时的质量=材料吸收空气中的水气后的质量(g)。-材料烘干到恒重时的质量(g)/ 材料烘干到恒重时的质量(g)抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质。用公式表示为： 式中：K2：材料的渗透系数（cm/h）； Q：渗透水量（cm3）；d：材料的厚度（cm）；A：渗水面积（cm2）；t：渗水时间（h）；H：静水压力水头（cm）。抗冻性：材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。 抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称为抗冻等级。材料的抗冻等级可分为15、25、50、100、200等，分别表示此材料可承受15次、25次、50次、100次、200次的冻融循环。材料的抗冻性与材料的强度、抵抗冻胀应力、孔结构、耐水性和吸水饱和程度有关。材料受冻破坏原因：材料孔隙中的水分结冰造成的。材料的软化系数KR：KR=材料在水饱和状态下的抗压强度(MPa)fb/ 材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)fg导热系数的物理意义：面积为1，厚度为1m的单层面壁，当两侧温差为1k时，经1s所传递的热量。导热系数=传递的热量，J*平面厚度，m/平壁面积，*平壁两侧温差，k*传热时间，s导热系数影响因素：导热系数与材料的化学组成、显微结构、孔隙率、孔隙形态特征、含水率及导热时的温度等因素有关。材料吸收（或放出）的热量Q，KJ=材料的比热容c，KJ/（kg.k）*材料的质量m，kg*材料受热（或冷却）前后的温度差（t1-t2）,k材料强度：材料抵抗在应力作用下破坏的性能称为强度。强度等级是根据强度值划分的级别。比强度：是按材料单位质量计算的强度，其值等于材料的强度值与其体积密度之比。是衡量材料轻质高强性能的一个指标。影响材料强度试验结果的因素：试验测出的强度值除受材料组成。结构等内在的因素影响外，还与试验条件有密切关系，如试件的形状、尺寸、表面状态、含水率、温度及试验时的加荷速度等。弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能完全恢复到原来状态的性质称为弹性，这种变形称为弹性变形。塑性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍保持变形后的性质和尺寸的性质称为塑性。这种变形称为塑性变形。冲击韧性是指材料抵抗冲击作用的能力。硬度是指材料抵抗较硬物体压入所产生的局部塑性变形的性能。磨损率：Km=（试件磨损前的质量，g-试件磨损后的质量，g）/试件受磨的表面积，cm磨耗：材料试样装入带钢球的回转筒内进行试验，测得试验前、后的质量损失（用%表示）。材料耐久性：是指材料保持工作性能直到极限状态的性质。实验室快速试验包括：1.干湿循环2.冻融循环3.加湿与紫外线干燥循环4.碳化5.盐溶液浸渍与干燥循环6.化学介质浸渍等。第2章 砖石材料造岩矿物的名称及其组成：石英是结晶的二氧化硅，长石是钾、钠、钙等铝硅酸盐晶体，（角闪石、辉石、橄榄石）是铁、镁、钙等的硅酸盐晶体，方解石为碳酸钙晶体，白云石为碳酸钙和碳酸镁的复盐晶体，黄铁矿为二硫化铁晶体，云母是片状的含水率复杂硅铝酸盐晶体。岩石结构：是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小、形状及组合方式的特征。岩石构造类型：块状、层片状、（斑状、杏仁状及结核状）、气孔状构造。岩石按地质形成条件分三类及形成：岩浆岩（深成岩，喷出岩，火山岩）：是地壳内部熔融岩浆上升冷却凝固而成；沉积岩（机械沉积岩，化学沉积岩，有机沉积岩）：地表的岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积，在压力作用或天然胶黏剂胶结作用下而形成的岩石；变质岩（正变质岩、副变质岩）：岩石由于地质作用（温度、压力、水气等），发生再结晶，使其矿物组成、结构、构造、以至化学组成都发生改变而形成的岩石。名称特点常见岩石深成岩体积密度大、强度高、抗冻性好花岗岩、闪长岩、正长岩、辉长岩喷出岩多呈隐晶质或玻璃质结构辉绿岩、玄武岩、安山岩火山岩玻璃质结构和多空构造火山岩、浮石、凝灰岩砂岩的种类及其特点砂岩种类特点硅质强度、耐磨性、耐久性、和耐酸性高钙质强度较大铁质性能变化大粘土质易风化，耐水性差乱毛石与平毛石的区别：乱毛石形状不规则，而平毛石虽然也不规则，但它有大致平行的两个面。 料石叠砌面凹入深度不大于毛料石外形大致方整，一般不加工或稍加修整，高度不小于200mm，25mm粗料石20mm半细料石15mm细料石10mm石材根据抗压强度（MPa）划分九个强度等级，并用符号MU表示：，。石材耐久性主要包括：抗冻性、抗风化性、耐火性、耐酸性等。粘土的矿物组成：高岭石、蒙脱石、水云母。粘土的可塑性：粘土加水调成的泥团，具有一定的可塑性，能成型成各种形状的生坯而不产生裂缝。粘土的烧结性及烧结范围：粘土焙烧过程中变化是：水分蒸发、有机物烧尽、粘土矿物的结晶水脱出及分。烧结制品的生产工艺过程：原料调制成型干燥焙烧烧结砖。内燃砖：可将煤渣等可燃性工业废料掺入粘土原料中，只需少量外加燃料，用此法生产的砖称为内燃砖。欠火砖：是焙烧温度较低的砖，其特征是颜色黄，声哑，强度低，耐久性差。过火砖：是焙烧温度过高的砖，其特征是颜色较深，声音响亮，强度与耐久性均高，但导热性增大且产品多弯曲变形，不合使用要求红砖与青砖形成的原因：生产砖时一般用大火将砖坯里外烧透，然后熄火，使窑和砖自然冷却。此时，窑中空气流通，氧气充足，形成了一个良好的氧化气氛，使砖坯中的铁元素被氧化成三氧化二铁。由于三氧化二铁是红色的，所以也就会呈红色。如果待砖坯烧透后，往窑中不断淋水，此时，由于窑内温度很高，水很快变成水蒸汽，将会阻止空气的流通，使窑内形成一个缺氧的环境，砖中的三氧化二铁便被还原成氧化亚铁，并存在于砖中。由于氧化亚铁是青灰色的，因而砖就会呈青灰色烧结普通砖：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24011553直角六面体块材。烧结普通砖的质量等级：根据抗压强度分为30、25、20、15、10五个强度等级抗风化性能：是指烧结普通砖在长期受到风、雨、冻融等作用下，抵抗破坏的能力。衡量烧结砖试验数据离散性大小的指标为变异系数或标准差。多孔砖为竖孔，孔洞率不小于，主要用于承重墙体。空心砖为水平孔，孔洞率不小于，主要用于非承重墙体。第三章气硬性胶凝材料气硬性胶凝第材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或发展期强度。生石膏：也称天然石膏（aSO42H2O）或二水石膏，大部分自然石膏矿为生石膏，是生产建筑石膏的主要原料。熟石膏：也称建筑石膏 （aSO41/2 H2O）或半水石膏。它是由生石膏加工而成的，根据其内部结构不同可分为型半水石膏和型半水石膏建筑石膏：是天然石膏在回转窑或砂锅中煅烧后经磨细所得的产品。高强石膏：将二水石膏置于具有0.13MPa、124的过饱和蒸汽条件下蒸压，或置于某些盐溶液中沸煮，可获得晶粒较粗、较致密的型半水石膏（-CaSO41/2H2O），这就是高强石膏。石膏浆体的凝结硬化过程是连续进行的过程。建筑石膏的技术要求有强度、细度和凝结时间。并按强度和细度分为优等品、一等品和合格品。建筑石膏的性质：.凝结硬化快（初凝时间：不小于6min ，终凝时间：不大于30min ，1星期左右完全硬化，实际应用中加适量缓凝剂 ）.硬化初期体积微膨胀.孔隙率高（石膏制品特点：.体积密度小，绝热和吸声性能好.因存在大量开口孔隙，当空气湿度大时可以吸收水分，空气干燥时能够放出水分，所以对室内空气湿度有一定的调节作用.由于是气硬性胶凝材料，其耐水性差，孔隙为开口孔隙，其吸水率大，因此抗渗性及抗冻性均差。）.防火性好。建筑石膏用途：室内抹灰、粉刷、生产各种石膏板（纸面、纤维、装饰和空心石膏板）等，储存不宜超过三个月，过期或受潮都能使强度降低。生石灰：石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石、白云质石灰岩、白垩等为原料，在一定烧结温度下，煅烧所得的产物。熟石灰：将生石灰用适量水经消化和干燥而成的粉末，主要成分为Ca(OH)2,称为熟石灰或消石灰。石灰膏：将消石灰 和水组成的具一定稠度的膏状物。主要成分为Ca（OH）2和水。过火石灰：灰黑色，表面现裂纹，有玻璃体的外壳。含SiO2、Al2O3杂质，块体容重大，熟化慢。 欠火石灰：未分解的石灰石，废品，利用率很低，不能消化，降低石灰浆的产量 石灰浆体的硬化过程：包含了干燥、结晶和碳化三个交错进行的过程。1.干燥作用 干燥时，石灰浆体中多余水分蒸发或被砌体吸收而使石灰粒子紧密接触，获得一定强度。2.结晶作用 游离水分蒸发，Ca（OH）2逐渐从饱和溶液中结晶析出，形成结晶结构网，使强度继续增加。 3.碳化作用 Ca（OH）2与空气中的和化合成晶体。反应式如下： Ca（OH）2CO2nH2O CaCO3 （n1）H2O CaCO3 晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，构成较精密的结晶网，使硬化浆体强度进一步提高。由于空气中CO2含量很低，故自然状态下碳化速度较慢。生石灰的熟化：又称水化或消化。是指生石灰与水发生水化反应，生成Ca（OH）2的过程。 其反应如下： CaOH2O=Ca（OH）2生石灰熟化时放出大量热，体积增大12.5倍。陈伏：当石灰中含有过火生石灰时，它将在石灰浆体硬化以后才发生水化作用，于是会因产生膨胀而引起崩裂或隆起现象。为消除此现象，应将熟化的石灰浆在消化池中储存23周，即所谓陈伏。陈伏期间，石灰膏表面有一层水，以隔绝空气，防止与CO2 作用产生碳化。石灰的性质 ：1.可塑性好和保水性好； 2.硬化缓慢、强度低 ，一般只有0.20.5MPa；4.硬化时体积收缩大 ，易引起体积收缩而产生开裂；5.耐水性差，不宜在潮湿的环境中使用。 石灰的应用：（1）石灰乳和石灰砂浆（2）石灰土（灰土）和三合土（3）灰砂砖和硅酸盐制品水玻璃或称泡花碱：是由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅化合而成的一种可溶于水的硅酸盐。根据碱金属氧化物的不同，水玻璃有:硅酸钠水玻璃（Na2OSiO2）、硅酸钾水玻璃（2SiO2）、硅酸锂水玻璃（i2OSiO2）等品种，最常用的是硅酸钠水玻璃（n称为水玻璃模数）水玻璃模数及密度对水玻璃性质的影响：n值愈大，则水玻璃粘度愈大，粘结性、强度、耐酸性、耐热性、也愈高，但也愈难溶于水，且粘度太大不利于施工。同一模数的水玻璃，其浓度愈高，粘度也愈大，粘结性等性能也愈高。常用水玻璃的模数为2.23.0，密度为1.31.5g/cm。水玻璃的固化剂及其硬化过程：水玻璃在空气中吸收二氧化碳，析出二氧化硅凝胶，并逐渐干燥脱水成为氧化硅而硬化。由于空气中二氧化碳的浓度较低，为加速水玻璃的硬化，常加入氟硅酸钠(Na2SiF6)作为促硬剂，加速二氧化硅凝胶的析出。硬化后水玻璃性质特点：.粘结力强、强度高.耐酸性好.耐热性高.耐碱性和耐水性差。菱苦土又称镁质胶凝材料或氯氧镁水泥，其主要成分为MgO。菱苦土硬化后的主要产物为xMgOyMgCl2zH2O，其吸湿性大，耐水性差。遇水或吸湿后易产生翘曲变形，表面泛霜，且强度大大降低。因此菱苦土制品不宜用于潮湿环境。菱苦土突出特点及应用：是能与植物纤维很好的结合，常与木丝、木屑、亚麻屑等结合制成刨花板、木屑板、人造大理石及其他建筑制品。第四章 水泥硅酸盐水泥生产原料：石灰质、粘土原料和辅助原料。硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、05%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，称为硅酸盐水泥国外通称的波特兰水泥（Portland cement）硅酸盐水泥类型及代号：型硅酸盐水泥：不掺混合材料的硅酸盐水泥，代号P。型硅酸盐水泥：粉磨时掺加不超过水泥重量5% 的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料，代号P。硅酸盐水泥强度等级：分42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。表5.1.2 硅酸盐水泥的强度要求（GB17599）品种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0硅酸盐水泥生产的主要环节：水泥中掺入石膏：主要作用是调节水泥凝结硬化的速度。如不掺入少量石膏，水泥浆可在很短时间内迅速凝结。掺入少量石膏后，石膏与凝结最快的铝酸三钙反应生成硫铝酸钙沉淀包围水泥，延缓水泥凝结时间。 一般掺量为25%，过多的石膏会引起强度下降或产生瞬凝，安定性不良。 硅酸盐水泥熟料主要由四种矿物化学组成 ,分别为：硅酸三钙3CaOSiO2（简写为C3S），含量为3660；硅酸二钙3CaOSiO2（简写为C2S），含量为1537；铝酸三钙3CaOAl2O3（简写为C3A），含量为715；铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3（简写为C4AF），含量为1018。上述四种矿物中硅酸钙矿物（包含C3S和C2S）是主要的，其含量约占7085。各种矿物单独与水作用时所表现出的特性如表5.1.1所示。 表5.1.1 硅酸盐水泥熟料主要矿物的特性性能指标熟料矿物C3SC2SC3AC4AF水化速率快慢最快快，仅次于C3A凝结硬化速率快慢快快放热量多少最多中强度早期高低低低后期高高低低硅酸盐水泥的水化产物（在完全水化的水泥石中 ）为 ：1、 水化硅酸钙凝胶 70%（是水泥石形成强度的最主要化合物） 2、氢氧化钙晶体20% 3、水化铝酸钙3% 4、水化硫铝酸钙晶体（也称钙矾石）7% 水泥石的组成：凝胶体，未水化的水泥颗粒内核和毛细孔等组成的非均质体。影响水泥石强度发展的因素：1.养护时间2.温度和湿度3.水灰比。硅酸盐水泥技术要求的项目：细读、凝结时间、体积安定性。初凝：自水泥加水拌合算起到水泥浆开始失去可塑性的时间。（初凝时间不得早于45min）终凝：自水泥加水拌合算起到水泥浆完全失去可塑性的时间。（终凝时间不得迟于390min）水泥体积安定性是指水泥的水化在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。细度的要求与实际意义：细度：水泥颗粒越细，比表面积越大，水化反应越快越充分，早期和后期强度都较高。国家规定：比表面积应大于300平方米/千克，否则为不合格。引起体积安定性不良的原因是水泥中含有过多的游离氧化镁和游离氧化钙。腐蚀硅酸盐水泥石的介质：（1）软水侵蚀，不含或仅含少量重碳酸盐的水称为软水，如雨水、雪水、及部分江水、湖水。（2）硫酸盐腐蚀（3）镁盐腐蚀4）碳酸腐蚀5）一般酸腐蚀6）强碱腐蚀水泥石腐蚀的基本原因：1.水泥石中存在氢氧化钙、水化铝酸钙等水化物是造成腐蚀的内在原因2.水泥石本身不密实，含有大量的毛细孔，外部介质得以进入。介质的温度、流速、压力则是加速腐蚀的外在因素。防止水泥石腐蚀措施：1.合理选择水泥品种2.提高水泥石的密实度3.设置保护层。硅酸盐水泥的性质与应用：1、早期及后期强度均高：适用于预制和现浇的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、预应力混凝土工程等。2、抗冻性好：适用于严寒地区和抗冻性要求高的混凝土工程。3、耐腐蚀性差：不宜用于受流动软水和压力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蚀性介质作用的工程。4、水化热高：不宜用于大体积混凝土工程。5、抗炭化性好：适合用于二氧化碳浓度较高的环境，如翻砂、铸造车间等。6、耐热性差：不得用于耐热混凝土工程。7、干缩小：可用于干燥环境。8、耐磨性好：可用于道路与地面工程。活性混合材料： 加水拌和本身并不硬化，但与石灰、石膏或硅酸岩水泥一起，加水拌和后能发生化学反应，生成有一定胶凝性的物质，且具有水硬性，这种混合材料称为活性混合材料。非活性混合材料 不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质材料，经磨细，掺入水泥中不起化学作用，仅起调节水泥性质、降低水化热、降低标号、提高产量等作用的混合材料，称为非活性混合材料（又称填充性混合材料） 。 活性混合材料的种类：1.粒化高炉矿渣2.火山灰质混合材料，是指以活性氧化硅及活性氧化铝为主要成分的活性混合材料3.粉煤灰普通硅酸盐水泥（组成）：由硅酸盐水泥熟料，再加入6%15%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料称为普通硅酸盐水泥普通水泥强度等级的划分:普通水泥分32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级两种类型。普通水泥性质与硅酸盐水泥的比较：性能、应用范围与同强度等级的硅酸盐水泥相近，与硅酸盐水泥比较，早起硬化速度稍慢，强度略低；抗冻性、耐磨性及抗碳化性稍差；而耐腐蚀性好，水化热略有降低。矿渣硅酸盐水泥组成：简称矿渣水泥，它由硅酸盐水泥熟料、20%-70%的粒化高炉矿渣及适量石膏组成。火山灰质硅酸盐水泥组成：简称火山灰水泥，它由硅酸盐水泥熟料、20%-50%的火山灰质混合材料及适量石膏组成。粉煤灰硅酸盐水泥组成：简称粉煤灰水泥，它由硅酸盐水泥熟料、20%-40%的粉煤灰及适量石膏组成。三种水泥的共性：1）早期强度低、后期强度发展高。这三种水泥不适合用于早期强度要求高的混凝土工程，如冬季施工、现浇工程等。2）对温度敏感，适合高温养护。3）耐腐蚀性好。适合用于有硫酸盐、镁盐、软水等腐蚀作用的环境，如水工、海港、码头等混凝土工程。4）水化热少。适合用于大体积混凝土。5）抗冻性差。6）抗炭化性较差。不适合用于二氧化碳含量高的工业厂房，如铸造、翻砂车间。三种水泥性质的不同点：（1）矿渣硅酸盐水泥 适合用有耐热要求的混凝土工程，不适合用于有抗冻性要求的混凝土工程。2）火山灰质硅酸盐水泥 适合用于有抗渗性要求的混凝土工程，不适合用于干燥环境中的地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程。（3）粉煤灰硅酸盐水泥 适合用于承载较晚的混凝土工程，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程，也不宜用于干燥环境中的混凝土工程及有耐磨性要求的混凝土工程。表5.2.1 五种常用水泥的成分、特性和适用范围硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥成分水泥熟料及少量石膏在硅酸盐水泥中掺活性混合材料15以下或非活性混合材料10以下在硅酸盐水泥中掺入2070的粒化高炉矿渣在硅酸盐水泥中掺入2050火山灰质混合材料在硅酸盐水泥中掺入2040粉煤灰特性早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性较差；干缩较小与硅酸盐水泥基本相同早期强度低，后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩较大早期强度低；后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗渗性好；抗冻性差；干缩性大早期强度低；后期强度增长较快；水化热较低；耐蚀性较强；抗冻性差；干缩性小；抗裂性较高适用范围一般土建工程中钢筋混凝土结构；受反复冻融的结构；配制高强混凝土与硅酸盐水泥基本相同高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程；地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程地上、地下及水中大体积混凝土构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程不适用范围大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程与硅酸盐水泥基本相同早期强度要求高的工程；有抗冻要求的混凝土工程；处在干燥环境中的混凝土工程；其它同矿渣水泥有抗碳化要求的工程；其它同矿渣水泥高铝水泥的性质与应用：1、早期强度增长快，长期强度会下降：属于快硬水泥，适合用于紧急抢修工程。2、水化热大：不宜用于大体积混凝土工程，但适用于寒冷地区冬季施工。3、抗渗性、抗冻性好4、抗硫酸盐腐蚀性好5、耐热性好，耐碱性差水泥的凝结硬化过程：1.初始反应期（5-10min）2.潜伏期（30min至1h）3.凝结期（1h至6h）4.硬化期（6h至若干年）水灰比：水与水泥的质量比。水灰比越大，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毛细孔含量越多，强度越低。水泥的体积安定性用煮沸法（分饼法和雷氏法）来检验。硅酸盐水泥的强度主要决定于水泥孰料矿物的相对含量和水泥细度。硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥孰料、0%5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥的技术要求有：1.细度80um方孔筛筛余不超过10%2.凝结时间 初凝不得早于45min,终凝不得迟于10h 3.标号 根据3d和28d龄期的抗折和抗压强度，将普通硅酸盐水泥划分为32.5，32.5R，42.5.，42.5R，52.5，52.5R六个强度等级。复合硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥孰料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料。硫铝酸盐水泥是以矾土和石膏、石灰石按适当比例混合磨细后，经煅烧得到以无水硫铝酸钙为主要矿物的孰料，加入适量石膏在经磨细而成的水硬性胶凝材料。第5章 混凝土混凝土按体积密度的分类：1.重混凝土，表观密度 2800kg/m32.普通混凝土：表观密度 20002800kg/m33.轻混凝土：表观密度 4.75mm 通常细、粗骨料的总体积占砼总体积的70%80%。 骨料性能要求：有害杂质含量少；具有良好的颗粒形状，适宜的颗粒级配和细度，表面粗糙，与水泥粘结牢固；性能稳定，坚固耐久。 骨料面干饱和吸水率：当骨科颗粒表面干燥，而颗粒内部的空隙含水饱和时，称为饱和面干状态。骨料坚固性：反映（包括粗骨料）在气候、外力或其他物理因素作用下抵抗破碎的能力。最大粒径：粗骨料公称粒级的上限称该粒级的最大粒径细度摸数： 细度模数（Mx）通过累计筛余百分率（Cumulative percentage retained）计算而得。 连续级配：石子颗粒尺寸由小到大连续分级，每级骨料都占有一定比例，如天然卵石。通常工程中多采用连续级配的石子。间断级配：人为剔除某些中间粒级颗粒，用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配， 颗粒级差大，空隙率的降低比连续继配快得多，可最大限度地发挥骨料的骨架作用，减少水泥用量。压碎指标：压碎指标(Aggregate crusing value)是指将一定质量气干状态的9.09.5mm的石子，按一定的方法装入压碎指标值测定仪（内径152mm的圆筒）内，上面加压头后放在试验机上，在35min内均匀加荷到200KN，卸荷后称取试样质量（G0),再用孔径为2.36mm的筛进行筛分，称取试样的筛余量（G1 ）,压碎指标Qc 如下计算： 评定砂粗细程度和级配的意义：细度模数愈大，表示砂愈粗，根据标准规定uf=3.73.1为粗砂，Uf=3.02.3为中砂，uf=3.71.6为细砂，uf=1.50.7为特细砂。粒径越小，总表面积越大。在混凝土中，砂的表面由水泥浆包裹，砂的总表面积越大，需要的水泥浆越多。当混凝土拌合物的流动性要求一定时，显然用粗砂比用细砂所需水泥浆为省，且硬化后水泥石含量少，可提高混凝土的密实性，但砂粒过粗，又使混凝土拌合物容易产生离析、泌水现象，影响混凝土的均匀性，所以，拌制混凝土的砂，不宜过细，也不宜过粗。评定石子最大粒径和级配意义：级配好的砂应该是粗砂空隙被细砂所填充，使砂的空隙达到尽可能小。这样不仅可减少水泥浆量，即节约水泥，而且水泥石含量少，混凝土密实度提高，强度和耐久性加强。针、片状颗粒对砼性质的影响：粗骨料比较理想的颗粒形状为三维长度相等或相近的立方体或球形颗粒而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。颗粒长度大于平均粒径2.4倍为针状颗粒，颗粒厚度小于平均粒径0.4倍的为片状颗粒。平均粒径为一个粒级的骨料其上、下限粒径的算术平均值。骨料表面的粗糙程度及孔隙特征影响混凝土的强度。泥、泥块对砼质量的影响：泥黏附在骨料的表面，防碍水泥石与骨料的黏结，降低混凝土强度，还会大混凝土干缩，降低混凝土的抗渗性和抗冻性。泥块在搅拌时不宜散开，对混凝土性质的影响更为严重。对粗骨料的强度要求：粗骨料最大粒径增大时，骨料总表面积减少，可减少水泥浆用量，节约水泥，且有助于提高混凝土密实度，因此，当配制中等强度以下的混凝土时，尽量采用粒径大的粗骨料。但粗骨料的最大粒径，不得大于结构截面最小尺寸的1/4，并不得大于钢筋最小净距的3/4；对混凝土实心板，最粒径不得大于板厚的1/2，并不得超过50。对水泥强度等级的要求：水泥标号的选择，根据混凝土的强度要求确定，使水泥标号与混凝土强度相适应。水泥的强度约为混凝土强度的1.5-2.0倍为好。对拌合和养护用水的要求：凡能饮用的自来水及清洁的天然水都能用来养护和拌制混凝土。污水、酸性水、含硫酸盐超过1%的水均不得使用。海水一般不用来拌制混凝土。流动性：指混凝土能够均匀密实的填满模型的性能。混凝土拌合物必须有好的流动性。粘聚性：指砼拌合物内部组分间具有一定的粘聚力，在运输和浇筑过程中不致发生离析分层现象，而使砼能保持整体均匀的性能。 保水性：指砼拌合物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重的泌水现象。 和易性：也称工作性，是指混凝土拌合物是否易于施工操作和获得均匀密实混凝土的性能。影响和易性的主要因素：1.用水量2.水灰比（水灰比决定着水泥浆的稀稠）3.砂率4.其他影响因素。恒定用水量法则：混凝土所用粗、细骨料一定时，即水泥用量有所变动，为获得要求的流动性，所用水量基本是一定的。流动性与用水量的这一关系称为恒定用水量法则。这给混凝土配合比设计带来很大方便。水灰比对和易性的影响：水灰比决定着水泥浆的稀稠。为获得密实的混凝土，所用的水灰比不宜过小；为保证拌合物有良好的粘聚性和保水性，所用的水灰比又不能过大。水灰比一般在0.5-0.8。在此范围内，当混凝土中用水量一定时，水灰比的变化对流动性影响不大。采用合理砂率的意义：当砂率过大时，由于骨料的空隙率与总表面积增大，在水泥浆用量一定的条件下，包覆骨料的水泥浆层减薄，流动性变差；若砂率过小，砂的体积不足以填满石子的空隙，要用部分水泥浆填充，使起润滑作用的水泥浆层减薄，混凝土变的粗涩，和易性变差，出现离析、溃散现象。而在合理砂率下，在水泥浆量一定的情况下，使混凝土拌合物有良好的和易性。根据坍落度试验评定和易性：坍落度试验是用标准坍落圆锥筒测定，该筒为钢皮制成，高度H=300mm，上口直径d=100mm，下底直径D=200mm，试验时，将圆锥置于平台上，然后将混凝土拌合物分三层装入标准圆锥筒内，每层用弹头棒均匀地捣插25次。多余试样用镘刀刮平，然后垂直提取圆锥筒，将圆锥筒与混合料排放于平板上，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高差，即为新拌混凝土的坍落度，以mm为单位（精确至5mm）合理选择坍落度： 坍落度的选择原则是：在满足施工要求的前提下，尽可能采用较小的坍落度。和易性调整:粘聚性的检查方法，是用捣棒在已坍落的拌合物一测轻敲，如果轻敲后拌合物保持整体，渐渐下沉，表明粘聚性好；如果拌合物突然倒塌，部分离析，表明粘聚性差。保水性的检查方法，是当坍落筒提起后如有较多稀浆从底部析出而拌合物因失浆骨料外露，说明保水性差；如无浆或有少量的稀浆析出，拌合物含浆饱满，则保水性好。立方体抗压强度（fcu）:按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度203，相对湿度90%以上）下，养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为“混凝土立方体试件抗压强度”（简称“立方抗压强度”以fcu表示），以MPa计。 立方体抗压强度标准值（ fcu，k):按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验测定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%（即具有95%保证率的抗压强度），以N/mm2即MPa计。 强度等级:混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。它的表示方法 是用“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容表示，如：“C30”即表示混凝土立方体抗压强度标准fcu,k=30MPa 。普通混凝土按立方抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等16个强度等级。 立方体强度强度等级 混凝土受压破坏特点:混凝土受压破坏主要有：一是骨料先破坏，二是水泥石先破坏三是水泥石与骨料界面先破坏（可能性最大）。决定混凝土强度的内在因素及混凝土强度公式:水泥强度和水灰比：fcu=Afc(C/W-B)式中：fcu混凝土28天龄期的抗压强度；C/W灰水比；fc水泥实际强度；A、B经验系数。碎石混凝土A=0.48,B=0.522影响混凝土强度的外界因素:龄期：混凝土在正常情况下，强度随着龄期的增加而增长，最初的7-14天内较快，以后增长逐渐缓慢，28天后强度增长更慢，但可持续几十年、养护温度和湿度、施工质量提高混凝土强度的措施：1、采用高标号水泥2、采用干硬性混凝土拌合物3、采用湿热处理：分为蒸汽养护和蒸压养护。4、改进施工工艺5、加入外加剂非菏载下变形的类型：有化学收缩、干湿变形、温度变形等弹塑性变形：混凝土是一种由水泥石、砂、石、游离水、气泡等组成的不匀质的多组分三相复合材料，为弹塑性体。徐变：混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形称为徐变。徐变变形初期增长较快，然后逐渐减慢，一般持续2-3年才逐渐趋于稳定。干湿变形的特点和影响因素：特点：当混凝土在水中硬化时，会引起微小膨胀，当在干燥空气中硬化时，会引起干缩。干缩变形对混凝土危害较大，它可使混凝土表面开裂，是混凝土的耐久性严重降低影响干湿变形的因素主要有：用水量（水灰比一定的条件下，用水量越多，干缩越大）、水灰比（水灰比大，干缩大）、水泥品种及细度（火山灰干缩大、粉煤灰干缩小；水泥细，干缩大）、养护条件（采用湿热处理，可减小干缩）。影响徐变的因素：水灰比较大时，徐变较大；水灰比相同，用水量较大时，徐变较大；骨料级配好，最大粒径较大，弹性模量较大时，混凝土徐变较小；当混凝土在较早龄期受荷时，产生的徐变较大。混凝土耐久性含义：混凝土抵抗介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力为混凝土的耐久性。 混凝土的耐久性内容包括：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性以及防止碱-骨料反应等。碳化及其对混凝土和钢筋性能的影响：不利影响：减弱了对钢筋的保护作用。增加混凝土的收缩，降低混凝土的抗拉、抗折强度及抗渗能力。有利影响：提高混凝土的密实度，对提高抗压强度有利。 影响混凝土碳化速度的因素与防止措施影响因素：二氧化碳的浓度、环境湿度、水泥品种、水灰比等。二氧化碳的浓度高，碳化速度快 。环境中湿度在50%75%时，碳化速度最快；湿度小于25%或大于100%时，碳化作用将停止进行采取措施：a.合理选用水泥品种；b.使用减水剂，提高混凝土的密实度；c.采用水灰比小，单位水泥用量较大的混凝土配合比 d.在混凝土表面涂刷保护层，防止二氧化碳侵入等 ；e.加强施工质量控制，加强养护，保证振捣质量。 碱-骨料反应及其对混凝土性能的影响：碱骨料反应：是指水泥中的碱（Na2O、K2O）与骨料中的活性二氧化硅发生反应，在骨料表面生成复杂的碱硅酸凝胶，吸水，体积膨胀（可增加3倍以上），从而导致混凝土产生膨胀开裂而破坏，这种现象称为碱骨料反应。 影响：碱骨料反应速度极慢，但造成的危害极大，而且无法弥补，其危害需几年或几十年才表现出来。通常用长度法，如六个月试块的膨胀率超过0.05%或一年中超过0.1%，这种骨料认为具有活性。 碱骨料反应必须具备的三个条件：a.水泥中碱含量高，(Na2O+0.658K2O)%大于0.6%；b.骨料中含有活性二氧化硅成分，此类岩石有流纹岩、玉髓等； c.有水的存在。 提高混凝土耐久性的措施：1.选用适当品种的水泥2.严格控制水灰比并保证足够的水泥用量，这是保证混凝土密实度、提高耐久性的重要措施3.选用质量好的砂、石，严格控制骨料中泥、泥块及有害杂质的含量，使其不致影响混凝土的耐久性4.掺用减水剂可以减少混凝土用水量，从而提高混凝土的密实性5.在混凝土施工中，应搅拌均匀，浇灌保持均匀，振捣密实，加强养护等，以提高混凝土的质量，增强密实性。混凝土配合比的表达方法：混凝土配合比是指混凝土中各组成材料（水泥、水、砂、石）之间的比例关系。有两种表示方法：一种是以1立方米混凝土中各种材料用量，如水泥300千克，水180千克，砂690千克，石子1260千克；另一种是用单位质量的水泥与各种材料用量的比值及混凝土的水灰比来表示，例如前例可写成：C:S:G=1:2.3:4.2,W/C=0.6。混凝土配合比设计的基本要求：满足结构物设计强度的要求；满足施工工作性的要求；满足环境耐久性的要求；满足经济的要求。混凝土配合比设计应具备的资料：（1）了解工程设计要求的混凝土强度等级，以备确定混凝土配制强度。（2）了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。3）了解结构构件断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。4）了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物坍落度及骨料最大粒径。5）掌握原材料的性能指标，包括： 1 水泥的品种、标号、密度； 2 砂、石骨料的种类、表观密度、级配、石子、最大粒径； 3 拌和用水的水质情况； 4 外加剂的品种、性能、适宜掺量。 外加剂按功用的分类:1.改善工作性的外加剂：减水性、泵送剂、引气剂 2.调节凝结硬化时间的外加剂：缓凝剂、早强剂、速凝剂 3.改善耐久性的外加剂：阻锈剂、防水剂、引气剂4.改善其它性能的外加剂：加气剂、着色剂、膨胀剂、防冻剂 常用减水剂的类型:1.木质素系减水剂 包括木质素磺酸钙（木钙）、木质素磺酸钠（木钠）、木质素磺酸镁（木镁）等。其中木钙减水剂应用较多。2.萘磺酸盐系减水剂萘系减水剂，是用萘或萘的同系物经磺化与甲醇缩回而成。目前，我国生产的主要有NNO、NF、FDN、UNF、MF、建I型等减水剂，其中大部分品牌为非引气型减水剂。3.水溶性树脂减水剂 这类减水剂时以一些水溶性树脂为主要原料制成的减水剂，如三聚氰胺树脂、古玛隆树脂等。该类减水剂增强效果显著，为高效减水剂，我国产品有SM树脂减水剂等。4.糖蜜类减水剂。表面活性剂的含义：由亲水基团和憎水基团两部分组成。减水剂的减水作用机理：（1）其疏水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同电荷，斥力作用使水泥颗粒分开，放出絮凝结构游离水，增加流动性2）亲水基吸附大量极性水分子，增加水泥颗粒表面溶剂化水膜厚度，起润滑作用，改善工作性； 3）减水剂降低表面张力，水泥颗粒更易湿润，使水化比较充分，从而提高混凝土的强度。混凝土掺减水剂的效果：（1）在配合比不变的条件下，可提高混凝土流动性，且不降低强度。2）在保持流动性和强度不变的条件下，可减少水泥用量。3）在保持流动性和水泥用量不变的条件下，强度提高氯盐类早强剂的早强作用：主要是因为它能与3和a（）2反应，生成不溶性复盐水化氯铝酸钙和氧氯酸钙，增加水泥浆体中固相比例，提高早期强度；同时液相中（）2浓度降低，也使 3、C2S 加速水化，使早期强度提高。硫酸盐早强剂的早强作用：主要是与水泥的水化产物a（）2 反应，生成高分散性的化学石膏，它与的化学反应比外掺石膏的作用快得多，能迅速生成水化硫铝酸钙，增加固相体积，提高早期结构的密实度，同时也会加快水泥的水化速度，因而提高混凝土的早期强度。混凝土引气剂的作用：引入的这些微小气泡（直径为201000）在拌合物中均匀分布，明显地改善混合料的和易性，提高混凝土的耐久性（抗冻性和抗渗性），使混凝土的强度和弹性模量有所降低。木钙减水剂及萘系减水剂的特点与应用：木钙减水剂可用于一般混凝土工程，尤其适用于大体积浇筑、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。木钙减水剂不宜单独用于冬季施工，在日最低气温低于5，应与早强剂或防冻剂复合使用。木钙减水剂也不宜单独用于蒸养混凝土及预应力混凝土，以免蒸养后混凝土表面出现疏松现象。萘系减水剂适用于配制早强、高强、流态、蒸养混凝土。轻混凝土是指干燥状态下的体积密度小于1950kg/m3 的混凝土。轻骨料技术要求：对轻骨料的技术要求主要是堆积密度 、强度、颗粒级配和吸水率等，此外，抗冻性、体积安定性