建筑材料課件第五章、水泥與混凝土-1

1、第五章、水泥與混凝土第五章、水泥與混凝土本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：第一節(jié)、硅酸第一節(jié)、硅酸鹽水泥鹽水泥第二節(jié)、混凝第二節(jié)、混凝土土第三節(jié)、鋼筋第三節(jié)、鋼筋混凝土混凝土第四節(jié)、建筑第四節(jié)、建筑常用混凝土常用混凝土第五節(jié)、砂漿第五節(jié)、砂漿第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥水泥是一種粉水泥是一種粉末狀物質(zhì)，它末狀物質(zhì)，它與適量水混合與適量水混合后，經(jīng)過物理后，經(jīng)過物理化學(xué)過程能由化學(xué)過程能由可塑性漿體變可塑性漿體變成堅硬的石狀成堅硬的石狀體，并能將散體，并能將散粒材料膠結(jié)成粒材料膠結(jié)成為整體的混凝為整體的混凝土土。 水泥是一種水硬性材料。水泥是一種水硬性材料。 水泥的品種水泥的品種a) 硅酸鹽類

2、硅酸鹽類b) 鋁酸鹽類鋁酸鹽類c) 硫鋁酸鹽硫鋁酸鹽 在建筑工程中應(yīng)用最廣的是硅酸鹽類水泥。在建筑工程中應(yīng)用最廣的是硅酸鹽類水泥。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥凡以適當成分的生料、燒至部分熔融，所得凡以適當成分的生料、燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，加以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料，入適量石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為稱為硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥一、硅酸鹽水一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)及礦物泥生產(chǎn)及礦物組成組成石灰?guī)r粘 土鐵礦粉生 料混合磨細熟 料硅酸鹽水泥煅燒1450石 膏磨細第一節(jié)、硅酸鹽

3、水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥礦物名稱凝結(jié)硬化速度水化放熱量強度硅酸三鈣快大高硅酸二鈣慢小早期低，后期高鋁酸三鈣最快最大最低鐵鋁酸四鈣快中中一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)及礦物組成一、硅酸鹽水泥生產(chǎn)及礦物組成第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥二、硅酸鹽水二、硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬泥的凝結(jié)和硬化化 水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性的水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠失去可塑性，這一過漿體，然后逐漸變稠失去可塑性，這一過程稱為程稱為凝結(jié)。凝結(jié)。 此后，強度逐漸提高，并變成堅硬的石狀此后，強度逐漸提高，并變成堅硬的石狀物體物體水泥石，這一過程稱為水泥石，這一過程稱為硬化硬化。 水泥的凝結(jié)和硬化過程

4、是人為地劃分的，水泥的凝結(jié)和硬化過程是人為地劃分的，實際上是一個連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化實際上是一個連續(xù)的復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程，這些變化決定了水泥的一系列的技過程，這些變化決定了水泥的一系列的技術(shù)性能。術(shù)性能。 硬化水泥石是由凝膠、晶體、毛細孔和未硬化水泥石是由凝膠、晶體、毛細孔和未水化的水泥熟料顆粒所組成水化的水泥熟料顆粒所組成第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性能泥的技術(shù)性能1.比重和容重比重和容重硅酸鹽水泥的比重，主要決定于熟料的礦物硅酸鹽水泥的比重，主要決定于熟料的礦物組成，一般在組成，一般在3.13.2g/cm3之間。之間。硅酸鹽水泥在松散狀態(tài)時的

5、容重，一般在硅酸鹽水泥在松散狀態(tài)時的容重，一般在9001300kg/m3。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性能泥的技術(shù)性能2.細度細度細度是影響水泥性能的重要物理指標。顆粒細度是影響水泥性能的重要物理指標。顆粒愈細，與水起反應(yīng)的表面積愈大，因而水化愈細，與水起反應(yīng)的表面積愈大，因而水化作用既迅速又完全，凝結(jié)硬化的速度加快，作用既迅速又完全，凝結(jié)硬化的速度加快，早期強度也就愈高，但硬化收縮較大，水泥早期強度也就愈高，但硬化收縮較大，水泥易于受潮。易于受潮。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的技術(shù)性能泥的技術(shù)性能3.標準稠度用水量標準

6、稠度用水量標準稠度用水量：按一定方法將水泥調(diào)制成標準稠度用水量：按一定方法將水泥調(diào)制成具有標準稠度的凈漿所需的用水量。具有標準稠度的凈漿所需的用水量。硅酸鹽水泥的標準稠度用水量：硅酸鹽水泥的標準稠度用水量：2331%。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的泥的技術(shù)性能技術(shù)性能4.凝結(jié)時間凝結(jié)時間水泥凝結(jié)時間分為水泥凝結(jié)時間分為初凝初凝和和終凝終凝。 初凝時間為從水泥加水拌和起至水泥漿初凝時間為從水泥加水拌和起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；開始失去可塑性所需的時間； 終凝時間則為從水泥加水拌和起至水泥終凝時間則為從水泥加水拌和起至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所

7、需漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強度所需的時間。的時間。國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于早于45min，終凝時間不得遲于，終凝時間不得遲于6.5h。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的泥的技術(shù)性能技術(shù)性能5.體積安定性體積安定性體積安定性是指水泥在硬化過程中體積均勻體積安定性是指水泥在硬化過程中體積均勻變化的性能。變化的性能。6.強度強度水泥強度用水泥強度用軟練法軟練法檢驗，即將水泥和標準砂檢驗，即將水泥和標準砂按按1：3的比例混合，加入規(guī)定數(shù)量的水，按的比例混合，加入規(guī)定數(shù)量的水，按規(guī)定方法制成標準尺寸的試件，在標準條件

8、規(guī)定方法制成標準尺寸的試件，在標準條件下養(yǎng)護后進行抗折、抗壓強度試驗。下養(yǎng)護后進行抗折、抗壓強度試驗。第一節(jié)、硅酸鹽水泥第一節(jié)、硅酸鹽水泥三、硅酸鹽水三、硅酸鹽水泥的泥的技術(shù)性能技術(shù)性能7.水化熱水化熱水泥的水化是放熱反應(yīng)，水泥在凝結(jié)硬化過水泥的水化是放熱反應(yīng)，水泥在凝結(jié)硬化過程中放出的熱量，稱為水泥的水化熱。程中放出的熱量，稱為水泥的水化熱。水泥的水化放熱量和放熱速度主要決定于水水泥的水化放熱量和放熱速度主要決定于水泥的礦物組成和細度。泥的礦物組成和細度。水化放熱對大體積混凝土構(gòu)筑物是有害的，水化放熱對大體積混凝土構(gòu)筑物是有害的，對一般建筑的冬期施工則是有利的。對一般建筑的冬期施工則是有利的

9、。第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土混凝土是一種混凝土是一種主要的建筑材主要的建筑材料。料。原材料豐富；原材料豐富；經(jīng)久耐用；經(jīng)久耐用；價格較金屬、價格較金屬、木材和塑料等木材和塑料等便宜便宜。優(yōu)點：優(yōu)點：1. 改變組成成分及比例改變組成成分及比例(稱為配合比稱為配合比)，配制，配制出具有特定物理力學(xué)性能的產(chǎn)品出具有特定物理力學(xué)性能的產(chǎn)品2.拌合物可澆筑成不同形狀和大小的制品或拌合物可澆筑成不同形狀和大小的制品或構(gòu)件；構(gòu)件；3.表面可以做成各種花飾、具有一定的裝飾表面可以做成各種花飾、具有一定的裝飾效果；效果； 4.熱膨脹系數(shù)與鋼筋相近，相互之間有牢固熱膨脹系數(shù)與鋼筋相近，相互之間有牢固的粘結(jié)力，兩

10、者可以取長補短，協(xié)同工作，的粘結(jié)力，兩者可以取長補短，協(xié)同工作，鋼筋混凝土堅固耐久，維護費用低鋼筋混凝土堅固耐久，維護費用低;5.可以現(xiàn)澆成抗震性良好的整體建筑物，也可以現(xiàn)澆成抗震性良好的整體建筑物，也可以做成各種類型的裝配式預(yù)制構(gòu)件?？梢宰龀筛鞣N類型的裝配式預(yù)制構(gòu)件。第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土缺點：缺點：容重大；容重大；抗拉強度低；抗拉強度低；性脆。性脆。第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土一、骨料和水一、骨料和水粒徑大于粒徑大于5mm稱為粗骨料，稱為粗骨料，5mm以下為細以下為細骨料。骨料。 顆粒組成顆粒組成（級配）（級配） 骨料骨料的顆粒的顆粒特征特征 含含泥量及有泥量及有害雜質(zhì)害雜質(zhì)混凝土拌

11、合水混凝土拌合水和養(yǎng)護用水和養(yǎng)護用水第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土二、混凝土拌二、混凝土拌合物的合物的和易性和易性和易性又稱工作性，是指混凝土在攪拌運輸和易性又稱工作性，是指混凝土在攪拌運輸澆灌等過程中易于操作，能保持均勻而不發(fā)澆灌等過程中易于操作，能保持均勻而不發(fā)生離析的性能。生離析的性能?；炷涟韬衔镌谑┕げ僮鲿r所表現(xiàn)出的綜合混凝土拌合物在施工操作時所表現(xiàn)出的綜合性能，包含性能，包含流動性，粘聚性，保水性流動性，粘聚性，保水性。第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土三、混凝土的三、混凝土的強度強度混凝土拌合物混凝土拌合物硬化后，應(yīng)達硬化后，應(yīng)達到的強度要求，到的強度要求，以抗壓強度作以抗壓強度作為力學(xué)

12、性能的為力學(xué)性能的總指標總指標。1.強度標號強度標號C及其后面的立方體抗壓強度標準值表達。及其后面的立方體抗壓強度標準值表達。 C7.5、C10、C15 用于墊層、基礎(chǔ)、地坪等用于墊層、基礎(chǔ)、地坪等 C20C30用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) C30C60以上用于吊車梁、大跨度結(jié)構(gòu)、以上用于吊車梁、大跨度結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。建工系統(tǒng)混凝土均采用建工系統(tǒng)混凝土均采用28d 齡期，在強度等齡期，在強度等級符號后不再注明齡期值，級符號后不再注明齡期值， C15、C20 系系指指28d 齡期的強度標準值為齡期的強度標準值為15MPa、20MPa 強度等級。強度等級。 第二節(jié)、混

13、凝土第二節(jié)、混凝土三、混凝土的三、混凝土的強度強度2.影響強度的因素影響強度的因素 水泥強度水泥強度 水灰比（水與水泥的重量比）水灰比（水與水泥的重量比） 骨料質(zhì)量骨料質(zhì)量 養(yǎng)護條件（溫度與濕度）養(yǎng)護條件（溫度與濕度） 與齡期的關(guān)系與齡期的關(guān)系第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土四、混凝土的四、混凝土的耐久性耐久性 抗?jié)B性抗?jié)B性 抗凍性抗凍性 耐化學(xué)侵蝕耐化學(xué)侵蝕 抗碳化性抗碳化性 干縮干縮 耐磨性耐磨性第二節(jié)、混凝土第二節(jié)、混凝土五、混凝土外五、混凝土外加劑加劑1.減水劑減水劑2.早強劑早強劑3.引氣劑引氣劑第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土鋼筋混凝土（英文：鋼筋混凝土（英文：Reinforced

14、 Concrete或或Ferroconcrete），工程上常被簡稱為鋼筋砼），工程上常被簡稱為鋼筋砼（tng）。是指通過在混凝土中加入鋼筋與）。是指通過在混凝土中加入鋼筋與之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組之共同工作來改善混凝土力學(xué)性質(zhì)的一種組合材料。合材料。第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土一、歷史及發(fā)一、歷史及發(fā)展展鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，通常被人認為發(fā)明于鋼筋混凝土的發(fā)明出現(xiàn)在近代，通常被人認為發(fā)明于1848年。年。1868年一個法國園丁，年一個法國園丁， 獲得了包括鋼筋混凝土花盆，獲得了包括鋼筋混凝土花盆，以及緊隨其后應(yīng)用于公路護欄的鋼筋混凝土梁柱的專以及緊隨其后應(yīng)用于公路護

15、欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。利。1872年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐年，世界第一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑在美國紐約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始，鋼約落成，人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在筋混凝土結(jié)構(gòu)在1900年之后在工程界方得到了大規(guī)模年之后在工程界方得到了大規(guī)模的使用。的使用。1928年，一種新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式預(yù)應(yīng)力鋼筋混年，一種新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土出現(xiàn)，并于二次世界大戰(zhàn)后亦被廣泛地應(yīng)用于工凝土出現(xiàn)，并于二次世界大戰(zhàn)后亦被廣泛地應(yīng)用于工程實踐。程實踐。鋼筋混凝土的發(fā)明以及鋼筋混凝土的發(fā)明以及19世紀中葉鋼材在建筑業(yè)中的世紀中葉鋼

16、材在建筑業(yè)中的應(yīng)用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。應(yīng)用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土二、材料二、材料特性特性混凝土混凝土抗壓強度高（抗壓強度高（35 MPa）。）?？估瓘姸鹊?，為抗壓強度抗拉強度低，為抗壓強度1/10左右。左右。 絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部都有受拉應(yīng)力作用絕大多數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部都有受拉應(yīng)力作用的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使的需求，故未加鋼筋的混凝土極少被單獨使用于工程。用于工程。鋼筋混凝土鋼筋混凝土抗拉強度高，抗拉強度高，200MPa以上。以上。第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土三、鋼筋混凝三、鋼筋混凝土共同工作土共同工作原原

17、理理1. 有著近似相同的線膨脹系數(shù)。有著近似相同的線膨脹系數(shù)。2.鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力。鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力。 肋條（稱為螺紋鋼筋）；肋條（稱為螺紋鋼筋）； 端部彎起端部彎起180 度彎鉤。度彎鉤。3.混凝土中堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一混凝土中堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護膜。層鈍化保護膜。第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土四、鋼筋混凝土優(yōu)點：四、鋼筋混凝土優(yōu)點： 1. 可模性好可模性好2. 整體性好整體性好3. 耐久性好耐久性好4. 耐火性好耐火性好5. 易于易于就地取材就地取材五、鋼筋混凝土缺點：五、鋼筋混凝土缺點：1. 自重大自重大2. 能源消耗大能源消耗

18、大第三節(jié)、鋼筋混凝土第三節(jié)、鋼筋混凝土六、施工六、施工方式方式1. 現(xiàn)澆鋼筋混凝土現(xiàn)澆鋼筋混凝土2. 預(yù)制鋼筋混凝土預(yù)制鋼筋混凝土3. 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土一、輕混凝土一、輕混凝土1. 容重容重=p6時時又稱抗?jié)B混凝又稱抗?jié)B混凝土土。按防滲措施分類：按防滲措施分類： 普通防水：普通防水：通過調(diào)整配合比來提高混凝土通過調(diào)整配合比來提高混凝土自身的密實度，從而提高混凝土的抗?jié)B性。自身的密實度，從而提高混凝土的抗?jié)B性。 外加劑：外加劑：利用外加劑的功能，使混凝土顯利用外加劑的功能，使混凝土顯著提高密實性或改變孔結(jié)構(gòu)，從而達到抗著提高密實性或改變

19、孔結(jié)構(gòu)，從而達到抗?jié)B的目的滲的目的 膨脹水泥：采用膨脹水泥配置而成的。膨脹水泥：采用膨脹水泥配置而成的。第四節(jié)、建筑常用混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土三、耐熱混凝三、耐熱混凝土土普通混凝土不普通混凝土不耐高溫，若在耐高溫，若在高溫下使用，高溫下使用，其強度會下降，其強度會下降，甚至崩潰。甚至崩潰。耐熱混凝土是耐熱混凝土是指長期再高溫指長期再高溫（200）作）作用下保持其所用下保持其所要求的物理和要求的物理和力學(xué)性能的特力學(xué)性能的特種混凝土。種混凝土。品種：品種：硅酸鹽水泥耐熱混凝土硅酸鹽水泥耐熱混凝土 900-1200 鋁酸鹽水泥耐熱混凝土鋁酸鹽水泥耐熱混凝土 1200-1300 水玻璃耐熱混凝

20、土水玻璃耐熱混凝土 1200 第四節(jié)、建筑常用混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土四、纖維混凝四、纖維混凝土土在普通混凝土在普通混凝土的基礎(chǔ)上外摻的基礎(chǔ)上外摻各種纖維材料各種纖維材料而制成的復(fù)合而制成的復(fù)合材料材料。纖維材料：纖維材料：鋼鋼纖維（應(yīng)用較廣）纖維（應(yīng)用較廣）玻玻璃纖維璃纖維炭纖維炭纖維芳香族聚酰胺纖維芳香族聚酰胺纖維第四節(jié)、建筑常用混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土五、聚合物五、聚合物混混凝土凝土特點：彌補了普通混凝土抗拉強度低、抗裂特點：彌補了普通混凝土抗拉強度低、抗裂性差、脆性大、抗化學(xué)腐蝕性差的缺點。性差、脆性大、抗化學(xué)腐蝕性差的缺點。1. 聚合物浸漬混凝土聚合物浸漬混凝土 2. 聚合物

21、水泥混凝土聚合物水泥混凝土3. 樹脂混凝土樹脂混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土第四節(jié)、建筑常用混凝土六、高性能混六、高性能混凝土凝土 HPC以耐久性和混以耐久性和混凝土材料的可凝土材料的可持續(xù)發(fā)展為基持續(xù)發(fā)展為基本要求，并適本要求，并適合工業(yè)化生產(chǎn)合工業(yè)化生產(chǎn)和施工的新一和施工的新一代混凝土。代混凝土。早期高強混凝土缺點：早期高強混凝土缺點：脆性，易開裂和突然破壞脆性，易開裂和突然破壞由于水灰比小帶來流動性、可泵性、均勻由于水灰比小帶來流動性、可泵性、均勻性差性差單位水泥用量大帶來穩(wěn)定性和經(jīng)濟性問題單位水泥用量大帶來穩(wěn)定性和經(jīng)濟性問題體積穩(wěn)定性帶來耐久性問題體積穩(wěn)定性帶來耐久性問題第四節(jié)、建筑常用混凝