建筑材料教程

建筑材料教程第一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日《建筑材料》課程為建筑工程類專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程的目的是為學(xué)習(xí)建筑設(shè)計(jì)、建筑施工、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)課程提供建筑材料的基本知識，并為今后從事專業(yè)技術(shù)工作能夠合理選擇和使用建筑材料打第二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)

本課程的任務(wù)是使學(xué)生獲得有關(guān)建筑材料的性質(zhì)與應(yīng)用的基本知識和必要的基本理論，并獲得主要建筑材料試驗(yàn)的基本技能訓(xùn)練。

第三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日從本課程的目的及任務(wù)出以，課程內(nèi)容著重于材料的性質(zhì)和應(yīng)用，對這兩方面內(nèi)容提出如下要求：1、在材料性質(zhì)方面：掌握材料的組成、性質(zhì)及技術(shù)要求；了解材料組成及結(jié)構(gòu)對材料性質(zhì)的影響；了解外界因素對材料性質(zhì)的影響；了解各主要性質(zhì)間的相互關(guān)系；初步學(xué)會主要建筑材料的試驗(yàn)方法。第四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日2、在材料應(yīng)用方面：根據(jù)工程要求能夠合理地選用材料；熟悉有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；了解材料使用方法的要點(diǎn)；學(xué)會混凝土配合比設(shè)計(jì)第五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.復(fù)習(xí)與自學(xué)

復(fù)習(xí)與自學(xué)是掌握教學(xué)內(nèi)容和擴(kuò)大信息量的重要手段。復(fù)習(xí)時(shí)以主教材為核心，參照聽課筆記，按“學(xué)習(xí)指導(dǎo)”要求進(jìn)行。首先以節(jié)為單元讀一遍；其次按“基本內(nèi)容與要求”重點(diǎn)閱讀，不要強(qiáng)記，務(wù)求理解；再次按“復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題”進(jìn)行小結(jié)，自我檢測。第六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.輔導(dǎo)課

這是本課程教學(xué)的重要組成部分，按“基本內(nèi)容與要求”及“復(fù)習(xí)思考題與習(xí)題”進(jìn)行輔導(dǎo)，并答疑。第七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日四.考試

限于條件，考試只在期末進(jìn)行一次。本課程考試的主要題型有：名詞解釋，填空題，選擇填空題(單項(xiàng)選擇)，計(jì)算題，問答題等最后成績由平時(shí)成績和考試成績兩部分組成,分別占20%與80%.第八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日緒論

內(nèi)容：建筑材料的定義和分類

建筑材料—工程結(jié)構(gòu)關(guān)系建筑材料組成—結(jié)構(gòu)—性能關(guān)系

建筑材料—人類—環(huán)境關(guān)系建筑材料課程的特點(diǎn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容

第九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.建筑材料的定義建筑材料:是人類建造活動所用一切材料的總稱.人類社會的基本活動如衣、食、住、行、無一不直接或間接地和建筑材料密切相關(guān)如常見的粘土磚、石材、石灰、木材、水泥、混凝土、鋼材、陶瓷磚、瀝青卷材、玻璃、各種油漆、涂料、PVC管等等。

第十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.建筑材料的分類一、按化學(xué)成分無機(jī)材料－金屬材料、非金屬材料有機(jī)材料－植物材料、瀝青材料、合成高分子材料復(fù)合材料：有機(jī)－無機(jī)、金屬－非金屬、金屬－有機(jī)二、按使用功能分建筑結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、建筑功能材料第十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日無機(jī)材料金屬材料：黑色金屬－鋼鐵、不銹鋼有色金屬－鋁、銅、鋁合金非金屬材料：天然石材－花崗巖、大理石等燒土制品－粘土磚、瓦、陶瓷膠凝材料－石灰、石膏、水泥玻璃－平板玻璃、玻璃磚無機(jī)纖維材料－玻璃、碳纖維第十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日有機(jī)材料植物材料：木材、竹材、植物纖維等瀝青材料：煤、石油瀝青、各類卷材合成高分子材料：塑料、涂料、膠粘劑第十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日復(fù)合材料有機(jī)－無機(jī)：樹脂混凝土、纖維增強(qiáng)塑料等金屬－非金屬：鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土金屬－無機(jī)材料：涂覆鋼板、涂覆鋁合金板、塑鋁管、塑鋼門窗等

第十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日按使用功能分類建筑結(jié)構(gòu)材料－構(gòu)成建筑物受力構(gòu)件（梁、板、柱、基礎(chǔ)、框架）和結(jié)構(gòu)所用的材料。常用石材、混凝土、鋼材、鋼筋混凝土等。

墻體材料－構(gòu)成建筑物內(nèi)外和分隔室內(nèi)空間所用的材料。磚、砌塊、復(fù)合板材等。建筑功能材料－具有某種特殊功能的非承重材料。如防水材料、吸聲材料、裝飾材料等等。第十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三、建筑材料與建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)系建筑材料的更新是新型結(jié)構(gòu)出現(xiàn)與發(fā)展的基礎(chǔ)新的輕質(zhì)高強(qiáng)材料的不斷涌現(xiàn)，為結(jié)構(gòu)向大跨度、輕型化和新型結(jié)構(gòu)形式發(fā)展提供了前提條件。第十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日四、建筑材料的結(jié)構(gòu)—性能—組成要合理地選用材料，就必須對不同材料進(jìn)行比較，了解各種材料的特性，包括強(qiáng)度與破壞特性、變形性能、耐久性能等多方面第十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日五、建筑材料—人類—環(huán)境關(guān)系建筑材料是人類與自然環(huán)境之間的重要媒介，直接影響人類的生活與社會環(huán)境。人類大量建造的基礎(chǔ)設(shè)施對生存環(huán)境發(fā)揮著巨大的積極作用，同時(shí)也帶來不容忽視的消極作用，即大量地消耗地球的資源和能源，在相當(dāng)程度上污染了自然環(huán)境和破壞生態(tài)平衡。從人類社會可持續(xù)發(fā)展的前景出發(fā)，建筑材料也要注意可持續(xù)發(fā)展的方向。

“綠色建筑材料”、“生態(tài)建筑材料”、材料的再循環(huán)使用。第十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日第一章建筑材料的基本性質(zhì)

內(nèi)容：材料的組成與結(jié)構(gòu)材料的基本物理性質(zhì)材料的基本力學(xué)性質(zhì)材料的化學(xué)性質(zhì)材料的耐久性第十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日內(nèi)容：材料的組成材料的結(jié)構(gòu)材料的孔隙及其對材料性質(zhì)的影響

1.1材料的組成與結(jié)構(gòu)第二十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.材料的組成

一.材料的組成是決定材料的性質(zhì)的內(nèi)在因素之(一)化學(xué)組成(二)礦物組成二.材料的結(jié)構(gòu)(一).宏觀結(jié)構(gòu)指用肉眼或放大鏡能觀察到的結(jié)構(gòu),它分為散粒結(jié)構(gòu),聚集結(jié)構(gòu),多孔結(jié)構(gòu),致密結(jié)構(gòu),纖維結(jié)構(gòu),層狀結(jié)構(gòu)

第二十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日宏觀結(jié)構(gòu)1.散粒結(jié)構(gòu)由單獨(dú)的顆粒組成2.聚集結(jié)構(gòu)材料中的顆粒通過膠結(jié)材料彼此牢固地結(jié)合在一起3.多孔結(jié)構(gòu)材料中含有大量的,大的,或微小的均勻分布的孔隙4.致密結(jié)構(gòu)材料在外觀上和結(jié)構(gòu)上都是致密的5.纖維結(jié)構(gòu)是木材,玻璃纖維制品所特有的結(jié)構(gòu)6.層狀結(jié)構(gòu)是板材常見的結(jié)構(gòu)第二十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日顯維結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)(二).顯維結(jié)構(gòu)指借助關(guān)學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡觀察到的結(jié)構(gòu),它可分為結(jié)晶和無定型兩種.結(jié)晶和無定型是同一物質(zhì)的不同狀態(tài),晶體呈穩(wěn)定狀態(tài),而無定型則具有化學(xué)活性(三).微觀結(jié)構(gòu)指原子排列結(jié)構(gòu),根據(jù)質(zhì)子間鍵的特性分為原子晶體,離子晶體,分子晶體第二十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.材料的孔隙(一).孔隙形成的原因(1).水分子的占據(jù)作用建筑材料加水拌和,用水量通常超過理論上的用水量,多余的水分占據(jù)的空間即為孔隙(2).外加的發(fā)泡作用如生產(chǎn)加氣混泥土等的各種發(fā)泡劑,可在材料中形成大量的孔隙(3).火山作用火山爆發(fā)時(shí),噴到空中的巖漿,,冷卻后在巖石中形成大量的孔隙(4).燒作用第二十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日孔隙的類型及對材料性質(zhì)的影響(二)孔隙的類型

(1)連通孔隙(2)封閉孔隙(3)半封閉孔隙(三).孔隙對材料性質(zhì)的影響(孔隙增多)(1).材料的體積密度減小

(2).材料受力的有效面積減小,強(qiáng)度降低

(3).體積密度減小,導(dǎo)熱系數(shù)和熱容隨之減小

(4).透氣性,透水性,吸水性變大

(5).對抗凍性,要試孔隙大小和形態(tài)而定,有些能提高抗凍性第二十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日1.2材料的物理性質(zhì)內(nèi)容:材料的各種參數(shù)材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料與熱有關(guān)的性質(zhì)第二十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.狀態(tài)參數(shù)（一）材料的密度1、體積密度－材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。公式：ρo=m/Vo式中

ρo－表觀密度（g/cm3

）m－材料的質(zhì)量（g）

Vo－材料在自然狀態(tài)下的體積（cm3）第二十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日體積密度的測量自然狀態(tài)下的體積－是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和。材料內(nèi)部孔隙含有水分時(shí)，其質(zhì)量和體積均發(fā)生變化。注明含水情況體積密度的測量：1）.對形狀規(guī)則的材料：磚、混凝土、石材烘干－量測幾何體積－稱重－代入公式2）.對形狀不規(guī)則的材料：烘干－蠟封－浮力天平

第二十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日密度2、密度－材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。單位g/cm3或kg/m3。公式：ρ=m/v式中

ρ－實(shí)際密度（g/cm3

）m－材料的質(zhì)量（g）

V－材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積（cm3）第二十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日密度的測量絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積－是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積，或稱實(shí)體積孔隙在內(nèi)的體積。實(shí)際密度的測量：1）對近于絕對密實(shí)的材料：金屬、玻璃等直接以排水法作為密實(shí)態(tài)體積近似值2）對有孔隙的材料：磚、混凝土、石材磨成細(xì)粉－排水法求的體積即為密實(shí)態(tài)體積第三十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日表觀密度3、表觀密度－對密實(shí)材料直接以排水法求的體積v’作為密實(shí)態(tài)體積的近似值。單位g/cm3或kg/m3。公式：ρ’=m/V’式中

ρ’－表觀密度（g/cm3

）m－材料的質(zhì)量（g）

V’－用排水法求的的體積（cm3）第三十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日（二）.材料的孔隙1.、孔隙率－指材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率?；蚍Q總空隙率公式：P=V孔/Vo*100%

式中：P—空隙

V孔—材料中全部孔隙的體積

Vo—材在自然狀態(tài)下的體積又由于P=(Vo

–V)/Vo*100%=(1-V/Vo)*100%=(1-ρo/ρ)*100%第三十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日2.開口孔隙率與閉口孔隙率開口孔隙率是指材料中能被水所飽和的孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積百分率：

PK=(m2-m1)/V0ρw×100%

式中：m2—干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量,gm1—水飽和狀態(tài)下材料的質(zhì)量,gρw—水的密度，常溫下可取1g/cm3

閉口孔隙率pb為總空隙率與開口孔隙率之差即PB=P-PK×第三十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(三）散粒材料的堆積密度及空隙率3、堆積密度－散粒狀材料在規(guī)定裝填條件下（包括散粒材料中顆粒在自然狀態(tài)下的體積和顆粒之間空隙的體積）的質(zhì)量稱為堆積密度。單位g/cm3或kg/m3。公式：ρ/o=m/V0′式中ρ/o－堆積密度（g/cm3

）

m－材料的質(zhì)量（g）

V/o－材料的堆積體積（cm3）第三十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日空隙率4、空隙率－散粒材料在自然堆積狀態(tài)下，其中的空隙體積與散粒在自然堆積狀態(tài)下的體積之比的百分率稱為空隙率公式：P’=(1-ρ/o/

ρo)*100%P’—散粒材料的空隙率

ρ/o—散粒材料的堆積密度

ρo--材料的體積密度第三十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二、材料與水有關(guān)的性質(zhì)1、親水性與憎水性材料在空氣中與水接觸時(shí)，根據(jù)其是否能被水潤濕，將材料分為親水性和憎水性兩大類。常用潤濕角θ表示。親水性材料θ≤90°

憎水性材料θ＞90°第三十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日2.吸水性材料吸收水分的能力稱為吸水性（1）質(zhì)量吸水性：

W=(m2-m1)/m1*100%

式中：W—質(zhì)量吸水率，%m2—材料在絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量

m1—材料在浸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量第三十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日（2）.體積吸率公式：W0=(m2-m1)/V0*ρw

*100%式中：W0--體積吸水率

m2—材料在自然狀態(tài)下的體積

m1—水的密度，常溫下取1=g/cm3體積吸水率與質(zhì)量吸水率的關(guān)系為：

W0=W*

ρo

一般來說孔隙率愈大,吸水率也愈大,吸水率增大對吃的性質(zhì)有不良影響,如體積密度增加,體積膨脹,導(dǎo)熱性增大,強(qiáng)度及抗動性下降等...第三十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日

(3).水飽和度公式：KB=W0/PKB

—水飽和度

W0

—材料的體積吸水率，%P—材料的孔隙率，%KB可在0—1之間波動，當(dāng)KB=0時(shí)即W0=0說明該材料所有的孔隙均未充水，孔隙為閉口孔隙；當(dāng)KB=1時(shí)即W0=P，說明材料所有的孔隙全部充滿水，孔隙為開口孔隙第三十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日耐水性3、耐水性－材料在水作用,保持其原有性質(zhì)的能力稱為耐水性,用軟化系數(shù)表示。公式:KP=fW/f

式中:KP

－材料的軟化系數(shù)f－材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）

fW－材料在浸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度（MPa）第四十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日材料軟化系數(shù)的要求

1).軟化系數(shù)越小，說明材料吸水飽和后的強(qiáng)度降低越多，其耐水性越差。

2).對經(jīng)常處于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物（如地下構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、水工結(jié)構(gòu)）的材料，其K軟≥0.85；

3).受潮較輕的或次要結(jié)構(gòu)物的材料，其K軟<0.85；

4).K軟≥0.80的材料，一般稱為耐水的材料。第四十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日抗?jié)B性4.、抗?jié)B性－材料抵抗有壓介質(zhì)（水、油、氣）滲透的性質(zhì)稱抗?jié)B性。用滲透系數(shù)K表示。依達(dá)西定律:Q=KHFt/d式中K－材料的滲透系(cm/h)Q－滲透量（cm3

）

t－透水時(shí)間（h）

F－滲水面積（cm2

）H－水頭差（cm）

d－試件的厚度（cm）抗?jié)B性用抗?jié)B標(biāo)號S表示第四十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日抗凍性5、抗凍性－浸水飽和的材料在凍,融循環(huán)作用下保持其原有性質(zhì)的能力稱為抗凍性。用抗凍標(biāo)號D表示。第四十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.與熱有關(guān)的性質(zhì)1、導(dǎo)熱性－材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。其大小用熱導(dǎo)率（λ）表示。公式:λ=Q*a/A(t1-t2)Z

式中λ－導(dǎo)熱系數(shù)（W/m.K）

Q－傳導(dǎo)的熱量（J）A－平壁面積（m2）

a－材料的厚度（m）Z－傳熱時(shí)間（s）(T2-T1)－材料兩側(cè)溫差（K）

第四十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素?zé)o機(jī)材料的導(dǎo)熱系數(shù)大于有機(jī)材料晶體的導(dǎo)熱系數(shù)大于無定形體的熱導(dǎo)系數(shù)材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導(dǎo)熱系數(shù)愈小同類材料的孔隙率是隨體積密度的件小而增大,則導(dǎo)熱系數(shù)隨體積密度的件小而減小導(dǎo)熱系數(shù)與孔隙形態(tài)特征的關(guān)系,認(rèn)為有微細(xì)而封閉孔隙組成的材料,導(dǎo)熱系數(shù)小,反之大材料的含水率增加,導(dǎo)熱系數(shù)也增加大多數(shù)材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增加第四十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日熱容2、熱容－材料加熱時(shí)吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)，稱為熱容。大小用比熱容（比熱）表示公式Q=cm(T2－T1)式中Q－材料吸收或放出的熱量（J）c－材料的比熱(J/g.K)m－材料的質(zhì)量（g）(T2－T1)－材料受熱或冷卻前后的溫差（K)第四十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日1.3材料的力學(xué)性質(zhì)內(nèi)容：

材料在外力作用下的變形性質(zhì)試驗(yàn)條件對強(qiáng)度結(jié)果的影響強(qiáng)度標(biāo)號與等級

第四十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.材料在外力作用下的變形性質(zhì)彈性－材料在外力的作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，材料變形即可消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)。彈性模量E=σ/ε塑性－材料在外力的作用下產(chǎn)生變形而不出現(xiàn)裂縫,并且外力停止后,不能自動恢復(fù)原來形狀的性.遺留的變形稱為塑性變形.實(shí)際的材料并不存在理想的彈性變形和塑性變形。第四十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.試驗(yàn)條件對強(qiáng)度結(jié)果的影響

1.強(qiáng)度與試驗(yàn)條件有密切關(guān)系:如試的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、含水率、溫度、及試驗(yàn)時(shí)3.加荷速度等。

2.棱柱體比正方體的強(qiáng)度低。

3.尺寸大的試件強(qiáng)度低與尺寸小的試件。

4.含水的試件，其強(qiáng)度較干燥的低。

5.一般老說溫度高，強(qiáng)度將降低

6.加荷速度快時(shí)，則破環(huán)時(shí)的強(qiáng)度值較高第四十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日1.4材料的耐久性

1.耐久性是指材料保持工作性能直到極限狀態(tài)的性質(zhì)。

2.實(shí)驗(yàn)室快速試驗(yàn)包括：干濕循環(huán)，動融循環(huán)，加濕與紫外線干燥循環(huán)，炭化，鹽溶液浸漬與干燥循環(huán)，化學(xué)介質(zhì)浸漬等第五十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日第二章：石材

內(nèi)容：

巖石的基本性質(zhì)常用建筑石材第五十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日

2.1巖石的基本性質(zhì)石材是天然巖石不經(jīng)機(jī)械加工或經(jīng)機(jī)械加工而的到的材料的統(tǒng)稱。一.造巖礦物天然巖石是礦物的集合體，組成巖石的礦物稱為造巖礦物。石英是結(jié)晶的二氧化硅長石是鉀，鈉鈣等的鋁硅酸鹽的晶體角閃石，輝石，方解石白云石第五十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日巖石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)二.巖石的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.巖石大多數(shù)屬于結(jié)晶晶體，少數(shù)屬于玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)兩者相比結(jié)晶質(zhì)的較玻璃質(zhì)的強(qiáng)度高，化學(xué)穩(wěn)定性及耐久性好。2.巖石的孔隙率較大，則巖石的強(qiáng)度，抗凍性，耐水性及耐久性等會顯著下降。第五十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日2.2常用建筑石材一.常用建筑石材（一）花崗巖它屬于深成巖，是火成巖中分布最廣的巖石，其主要的礦物組成為長石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗風(fēng)化性好及耐久性高，耐酸性好?；◢弾r主要用于基礎(chǔ)，擋土墻，勒腳，踏步地面，外墻飾面雕塑。第五十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日石灰?guī)r和大理巖

（二）石灰?guī)r它屬于沉積巖，主要由方解石組成石灰?guī)r可用與基礎(chǔ)，墻體，擋土墻等砌體。（三）大理巖它屬于副變質(zhì)巖，由石灰?guī)r或白云巖變質(zhì)而成，主要礦物組成為方解石和白云石。大理巖主要用于室內(nèi)的裝修，如墻面，柱面及磨塤較小的地面，踏步。第五十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日第三章氣硬性膠凝材料

內(nèi)容提要：本章介紹建筑工程中常用的石膏、石灰、菱苦土和水玻璃四種無機(jī)膠凝材料的原料、生產(chǎn)、硬化原理、技術(shù)性質(zhì)及其在工程中的應(yīng)用。其中石膏、石灰、水玻璃的技術(shù)性質(zhì)、影響因素、工程應(yīng)用是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。膠凝材料－cementingmaterial第五十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日3.1石膏建筑工程中將能夠把散粒狀材料或塊狀黏結(jié)成一個(gè)整體的材料稱為膠凝材料。它分為無機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料。無機(jī)膠凝材料按硬化條件分為氣硬膠凝材料和水硬膠凝材料。一.建筑石膏的凝結(jié)與硬化（一）建筑石膏的水化

CaSO4’1/2H2O+3/2H2O=CaSO4’2H2O(二）建筑石膏的凝結(jié)與硬化第五十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日從加水開始拌和一直到漿體剛開始失去可塑性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的時(shí)間為初凝時(shí)間；從加水開始拌和一直到漿體完全失去可塑性，并開始產(chǎn)生強(qiáng)度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時(shí)間稱為終凝時(shí)間。第五十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.建筑石膏的質(zhì)量和應(yīng)用1.建筑石膏的質(zhì)量要求：主要有強(qiáng)度，細(xì)度和終凝時(shí)間。并按強(qiáng)度，細(xì)度和終凝時(shí)間劃分為優(yōu)等品，一等品，和合格品。各等級建筑石膏的初凝時(shí)間不得小于6min,終凝時(shí)間不得大于30min.2.建筑石膏的應(yīng)用建筑石膏的用途很廣，主要用于室內(nèi)摸灰，粉刷，和生產(chǎn)各種石膏板第五十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日建筑石膏的特性建筑石膏的特性：1）凝結(jié)硬化快2）凝結(jié)硬化時(shí)體積膨脹3）孔隙率大與體積密度小4）保溫性和吸收性好5）強(qiáng)度較低6）具有一定的調(diào)溫和調(diào)濕性能7）防火性好，但耐火性較差8）耐水性，抗摻性，抗凍性差第六十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日3.2石灰

內(nèi)容:

石灰的原料與生產(chǎn)石灰的熟化與硬化石灰的特性與應(yīng)用石灰質(zhì)量要求第六十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.石灰的原料與生產(chǎn)1.生產(chǎn)石灰的原料主要是碳酸鈣為主的天然巖石。

CaCO3——CaO+CO2（900-1100度）即的生石灰，其內(nèi)部孔隙大，晶粒小，體積密度小，與水作用快。2.欠火石灰：溫度控制不夠產(chǎn)生的，它只是降低了石灰的利用率，不會帶來危害。3.過火石灰：是由于溫度過高得到的石灰，它的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大第六十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.石灰的熟化與硬化（一）石灰的熟化生石灰（氧化鈣）與水發(fā)生作用生成熟石灰（氫氧化鈣）的過程，稱為石灰的熟化或消解。

CaO+H2O—Ca(OH)2

熟石灰又稱消石灰，有兩種熟化形式即：石灰膏與消石灰第六十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二).石灰的硬化

石灰漿體的硬化過程包括干燥硬化和炭化硬化.機(jī)理:干燥硬化－砌體吸水、空氣碳化硬化－碳化生成CaCO3由于空氣中的二氧化碳少,且生成的碳酸鈣負(fù)在表面阻止反應(yīng)的進(jìn)行因此石灰漿體硬化慢,強(qiáng)度低,也不耐水.第六十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.石灰的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用(一).石灰的特性:1.保水性與可塑性好2.凝結(jié)硬化慢,強(qiáng)度低3.耐水性差4.干燥收縮大(二).石灰的的質(zhì)量要求建筑生石灰的技術(shù)要求為有效氧化鈣和有效氧花鎂的含量,二氧化碳含量及細(xì)度并按此劃分優(yōu)等品,一等品,合格品.見表3-3第六十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日建筑消石灰的技術(shù)要求為有效氧化鈣和有效氧化鎂含量,游離水含量,體積安定性及細(xì)度,并由此劃分優(yōu)等品,一等品,合格品見表3-4(三).石灰的應(yīng)用拌制灰土或三合土、配制水泥石灰砂漿、石灰砂漿、石灰膏罩白、制作碳化石灰板、制造加氣混凝土砌塊、粉煤灰砌塊等配制無熟料水泥：礦渣＋石灰－磨細(xì)第六十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日3.3.水玻璃一.水玻璃的組成俗稱泡花堿－石英砂＋苛性鈉品種:硅酸鈉水玻（Na2O.nSiO2）硅酸鉀水玻璃（K2O.nSiO2

）硅酸鋰水玻璃（Li2O.nSiO2

）通式：R2O.nSiO2n-水玻璃模數(shù)第六十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二氧化硅與氧化鈉的摩爾數(shù)的比值稱為水玻璃的摩爾數(shù)水玻璃的濃度越高,則水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度,耐熱性與耐酸性越高.水玻璃的模數(shù)越高,則水玻璃的密度和黏度越大,硬化速度越快,硬化后的黏結(jié)力與強(qiáng)度,耐熱性與耐酸性越高第六十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.水玻璃的硬化碳化硬化－水玻璃吸水空氣中的二氧化碳,析出二氧化硅凝膠,并逐漸干燥脫水成為氧化硅而硬化Na2O.nSiO2+CO2+mH2O--nSiO2.mH2O+Na2CO3

晶體（SiO2）－膠體

(nSiO2.mH2O)－晶體(nSiO2)

第六十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.水玻璃的堿性質(zhì)與應(yīng)用(1)水玻璃的性質(zhì)

a.黏結(jié)力強(qiáng),強(qiáng)度較高b.耐酸性好

c.耐熱性好d.耐堿性和耐水性差(2).水玻璃的應(yīng)用水玻璃可用作耐熱和耐酸材料外,還有以下用途:a.涂刷材料表面b.提高抗風(fēng)化能力

c.加固土壤d.配置速凝防水劑

e.修補(bǔ)磚墻裂縫第七十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日第四章水泥

Cement

內(nèi)容提要：

重點(diǎn)介紹硅酸鹽水泥的礦物組成、水化硬化機(jī)理、影響水化因素；硅酸鹽水泥主要技術(shù)性質(zhì)；水泥石的腐蝕和防止；同時(shí)介紹了其它摻混合材的水泥、特種水泥；達(dá)到正確的選擇和使用水泥。

第七十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日4.1硅酸鹽水泥定義－由硅酸鹽水泥熟料、0％～5％石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料稱為PortlandCement.一.硅酸鹽水泥熟料的礦物組成與特性1.定義:煅燒時(shí)由生料脫水和分解出的CaO,AL2O3,SiO2,Fe2O3,在約1450度的高溫下相互間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),生成一些以硅酸鹽為主的新的化合物,稱為水泥熟料.第七十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日硅酸鹽四種礦物2.四種熟料礦物:硅酸三鈣(C3S),硅酸二鈣(C2S),鋁酸三鈣(C3A),鐵鋁酸四鈣(C4AF)3.四種礦物的比例對水泥性質(zhì)的影響:

如提高C3S的含量,可得到高強(qiáng)硅酸鹽水泥;提高C3S和C3A的含量,即可制得快硬硅酸鹽水泥;降低C3S和C3A的含量,提高的含量可的低熱或中熱硅酸鹽水泥.第七十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.硅酸鹽水泥的水化、凝結(jié)硬化水化－物質(zhì)由無水狀態(tài)變?yōu)橛兴疇顟B(tài)，由低含水變?yōu)楦吆?，統(tǒng)稱為水化。凝結(jié)－水泥加水拌和初期形成具有可塑性的漿體，然后逐漸變稠并失去可塑性的過程稱為凝結(jié)。硬化－此后，漿體的強(qiáng)度逐漸提高并變成堅(jiān)硬的石狀固體（水泥石），這一過程稱為硬化。第七十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一).水化反應(yīng)2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+

(水化硅酸鈣凝膠)

3Ca(OH)22(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+

Ca(OH)2

3CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O(水化鋁酸三鈣晶體)4CaO.AlO3.Fe2O3+7H2O→

3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O(水化鐵酸鈣凝膠)第七十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二)水泥石

1.水泥石的組成：未水化水泥顆粒水化產(chǎn)物－晶體、膠體毛細(xì)孔、毛細(xì)水

2.影響水泥石結(jié)構(gòu)的因數(shù):a.石膏的摻量c.養(yǎng)護(hù)時(shí)間,b.溫度和濕度d.水灰比第七十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.硅酸鹽水泥的技術(shù)要求(一)密度、細(xì)度

a.密度：3.05～3.20g/cm3，一般取3.1

堆積密度：1.3g/cm3b.細(xì)度－指水泥顆粒的粗細(xì)程度，用篩余或比表面積表示（300～350m2/kg），影響水泥的水化速度、收縮等性質(zhì)

c.粒徑：

<3μm水化非常迅速，需水量增大；>40μm水化非常緩慢，接近惰性第七十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二)凝結(jié)時(shí)間a.初凝時(shí)間（t初）－水泥開始加水拌和至水泥漿開始失去可塑性所需的時(shí)間。b.終凝時(shí)間（t終）

－水泥開始加水拌和至水泥漿完全失去可塑性并開始產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間。

c.GB1346規(guī)定：

t初≮45mint終≯6.5h第七十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(三)體積安定性定義:

是水泥硬化后因體積膨脹而產(chǎn)生不均勻變形的性質(zhì)。體積安定性不良的水泥應(yīng)作廢品處理。原因:

熟料中含游離氧化鈣（f-CaO)過多熟料中含游離氧化鎂（f-MaO)過多

石膏過多第七十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日游離氧化鈣、鎂膨脹原因

a.熟料中f-CaO、f-MgO都是過燒的，結(jié)構(gòu)致密，水化很慢；

b.水泥硬化后才吸收孔隙中水分熟化：CaO+H2O=Ca(OH)2MgO+H2O=Mg(OH)2c.體積膨脹97％以上，從而引起不均勻體積膨脹，使水泥石開裂。第八十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日四.水泥石的腐蝕定義－水泥石在外界侵蝕性介質(zhì)（軟水、含酸、含鹽、含堿等）的作用下結(jié)構(gòu)受到破壞，強(qiáng)度降低的現(xiàn)象稱為水泥石的腐蝕。表現(xiàn)形式：

體積膨脹－膨脹型腐蝕體積收縮－溶出型腐蝕

第八十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一)水泥石腐蝕的原因內(nèi)因－水泥石存在不穩(wěn)定的Ca(OH)2和介穩(wěn)的水化硫鋁酸鈣；外因－環(huán)境中有害介質(zhì)（軟水、酸、鹽等）的存在；聯(lián)系－水泥石中的孔縫系統(tǒng)，產(chǎn)生有害介質(zhì)的侵蝕、交換作用。

長期性、后期加劇性第八十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二)水泥石腐蝕的防止措施：

根據(jù)侵蝕環(huán)境特點(diǎn),合理選用水泥品種；提高水泥石的密實(shí)度；加作保護(hù)層－石材、陶瓷、瀝青

第八十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日五、硅酸鹽水泥的應(yīng)用常用于：重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程要求凝結(jié)快的現(xiàn)場澆注的混凝土工程冬季施工及嚴(yán)寒地區(qū)遭受反復(fù)凍融的工程不宜用于：

受流動的軟水和有水壓作用的工程受海水和礦物水作用的工程大體積工程耐熱、耐酸工程第八十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日

4.2摻混合材的硅酸鹽水泥定義－凡在硅酸鹽水泥熟料中，摻入一定量的混合材料和適量的石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，均屬摻混合材的硅酸鹽水泥。摻入目的：

a.改善水泥的性能b.增加品種

c.提高產(chǎn)量d.節(jié)約熟料，

e.降低成本第八十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一、混合材料定義－在水泥生產(chǎn)過程中，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號，擴(kuò)大使用范圍而摻入的天然或人工的礦質(zhì)原料稱為混合材。分類：活性混合材－具有火山灰性或潛在水硬性的材料，如礦渣、粉煤灰等。非活性混合材－不具有潛在水硬性的材料，如石灰石粉、慢冷礦渣等第八十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日非活性混合材a.這類材料本身不具有潛在的水硬性或火山灰性，與水泥礦物組成不起化學(xué)作用b.摻入目的：擴(kuò)展水泥標(biāo)號、降低水化c.常用的有：磨細(xì)的石英砂、石灰石粉

磨細(xì)的高爐礦渣、尾礦粉第八十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二、摻混合材的硅酸鹽水泥1、普通硅酸鹽水泥－代號P.O

——OrdinaryPortlandCement

硅酸鹽水泥熟料＋(6~15)%混合材＋石膏后磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料標(biāo)號（GB175-1999）

32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5性質(zhì)：同硅酸鹽水泥相近

第八十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日硅酸鹽水泥的技術(shù)要求2.硅酸鹽水泥的技術(shù)要求(1)細(xì)度篩孔尺寸為80μm的方孔篩的篩余不得超過10%,否則為不合格(2)凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間不得早于45min,終凝時(shí)間不得遲于10h(3)標(biāo)號根據(jù)3和28的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度,將普通硅酸鹽水泥劃分為325,425,525,625等四個(gè)標(biāo)號第八十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日3.普通硅酸鹽的特性普通硅酸鹽與硅酸鹽性質(zhì)差異:(1)早期強(qiáng)度略低(2)耐腐蝕性銷好(3)水化熱略(4)抗凍性和抗摻性略差(5)耐磨性略差第九十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三種水泥的共性礦渣、火山灰質(zhì)、粉煤灰硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度高；水化放熱速度慢，放熱量低；對溫度敏感性高，溫度低時(shí)影響強(qiáng)度發(fā)展；抗軟水、SO42+的腐蝕性好；礦渣水泥耐熱性好適于水下、大體積混凝土結(jié)構(gòu)和蒸養(yǎng)的混凝土構(gòu)件；不適于抗凍、干燥地區(qū)的混凝土工程。第九十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日五種常用水泥的主要性能92特性品種P.ⅠP.ⅡP.OP.SP.PP.F水化熱高低凝結(jié)時(shí)間快較快較慢，低溫下尤甚強(qiáng)度發(fā)展早期強(qiáng)度高早期強(qiáng)度較高早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度可等于同標(biāo)號硅酸鹽水泥抗硫酸腐蝕較差較強(qiáng)當(dāng)SiO2多時(shí)，抗硫酸鹽腐蝕性好當(dāng)AlO3多時(shí)，抗硫酸鹽腐蝕性差抗凍性好較差干縮性小較大大較小保水性較好差好差蒸養(yǎng)適應(yīng)性不宜高于60～80℃好第九十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日4.3高鋁水泥定義:高鋁酸水泥屬于鋁酸鹽類水泥,它是由綠礬土和石灰石為原料,經(jīng)高溫熔融煅燒所得的以鋁酸鈣為主要成分的熟料,經(jīng)磨細(xì)而得的水硬性膠凝材料.(一)技術(shù)要求:(1)細(xì)度篩孔尺寸為80μm的方孔篩的篩余不得超過10%,否則為不合格第九十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(2)凝結(jié)時(shí)間初凝時(shí)間不得早于45min,終凝時(shí)間不得遲于10h(3)標(biāo)號根據(jù)3和28的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度,將普通硅酸鹽水泥劃分為325,425,525,625等四個(gè)標(biāo)號第九十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日高鋁水泥的應(yīng)用適于：緊急搶修的工程，臨時(shí)軍事工事；冬季施工的工程－水化放熱量大且集中；有抗硫酸鹽腐蝕要求的工程－f-CaO極少耐高溫（1300～1400℃）的工程－高溫時(shí)，燒結(jié)結(jié)合代替了水化結(jié)合。第九十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日不適于于：

長期承重的結(jié)構(gòu)工程－晶體轉(zhuǎn)變引起的強(qiáng)度倒縮；大體積工程－溫度過高引起強(qiáng)度倒縮。與硅酸鹽水泥混用第九十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日第五章混凝土

Concrete

本章重點(diǎn)介紹普通混凝土的組成及各個(gè)組成材料的質(zhì)量要求和砂石級配的概念、作用及評定方法；普通混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)---和易性、強(qiáng)度、變形性質(zhì)及耐久性；普通混凝土質(zhì)量控制的方法和意義；普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的原理方法和步驟；

第九十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日混凝土的定義廣義上----凡由膠凝材料、骨料按適當(dāng)比例配合，拌合制成的混合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材統(tǒng)稱之為混凝土。目前工程上使用最多的是以水泥為膠結(jié)材料，以砂、石為骨料，加水及摻入適量外加劑和摻和料拌制的普通水泥混凝土（簡稱普通混凝土）第九十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日5.1.混泥土的基本要求一.混凝土組成材料的作用水和水泥成為水泥漿.在硬化前的混凝土拌和物中,水泥漿在砂,石顆粒之間起潤滑作用,硬化后,水泥漿成為水泥石,將骨料牢固地膠結(jié)成為整體.混凝土中的骨料,一般不與水泥漿起化學(xué)反應(yīng),其作用是構(gòu)成混凝土的骨架.第九十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二.混凝土的基本要求四項(xiàng)性能要求:(1)混凝土拌和物的和易性(2)強(qiáng)度(3)耐久性(4)經(jīng)濟(jì)性第一百頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日5.2普通混凝土的組成材料水泥+水+天然砂+石子+摻和料和外加劑水泥+水——水泥槳（Paste）水泥漿＋砂——水泥砂漿（Mortar）水泥砂漿＋石子——混凝土（Concrete)

外加劑－Admixture

摻和料－第一百零一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一、水泥的品質(zhì)要求水泥品種的選擇—依據(jù)工程性質(zhì)、工程環(huán)境、施工條件等合理選擇。水泥標(biāo)號的選擇—與配制的混凝土強(qiáng)度等級相適應(yīng)。當(dāng)混凝土強(qiáng)度：

≤C30：fce=(1.5~2.0)fcu

＞C30：fce=(0.9~1.5)fcu

第一百零二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日水泥標(biāo)號若水泥標(biāo)號過低時(shí),為滿足強(qiáng)度要求必然使水泥用量過大,不夠經(jīng)濟(jì);若水泥標(biāo)號過高時(shí),較少的水泥用量就可以滿足混凝土強(qiáng)度的要求.,但往往不能滿足混凝土拌和物和易性和混凝土耐久性的要求,為保證這些性質(zhì),還必須再增加水泥,因而也不經(jīng)濟(jì)第一百零三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二、細(xì)骨料

FineAggregate定義：粒徑在0.16—5mm之間的巖石顆粒稱為細(xì)骨料。分類：天然砂——天然砂是由天然巖石經(jīng)長期風(fēng)化等自然條件作用而形成的。人工砂——人工砂是將天然巖石軋碎而成，其顆粒棱角多，較潔凈，但片狀顆粒及細(xì)粉含量較多，且成本較高，一般只在當(dāng)?shù)厝狈μ烊簧霸磿r(shí)才采用人工砂。第一百零四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一)、砂的粗細(xì)程度和顆粒級配砂的粗細(xì)程度—是指不同粒徑的砂粒，混合在一起后的總體的粗細(xì)程度。砂子通常分為—粗砂、中砂、細(xì)砂和特細(xì)砂等幾種。在相同用砂量條件下，細(xì)砂的總表面積較大，粗砂的總表面積較小。在混凝土中砂子表面需用水泥槳包裹，賦予流動性和粘結(jié)強(qiáng)度，砂子的總表面積愈大，則需要包裹砂粒表面的水泥槳就愈多。一般用粗砂配制混凝土比用細(xì)砂所用水泥為省。第一百零五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日砂的顆粒級配定義：是指不同大小顆粒和數(shù)量比例的砂子的組合或搭配情況。在混凝土中

砂粒之間的空隙是由水泥槳所填充，為達(dá)到節(jié)約水泥和提高強(qiáng)度的目的，就應(yīng)盡量減小砂粒之間的空隙。第一百零六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日顆粒級配和粗細(xì)程度的定量表示砂的顆粒級配和粗細(xì)程度，常用篩分析的方法進(jìn)行測定。用級配區(qū)表示砂的級配，用細(xì)度模數(shù)表示沙的粗細(xì)。第一百零七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日篩分析的方法是用一套孔徑（凈尺寸）為5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16mm的6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)篩，將500g干砂試樣由粗到細(xì)依次過篩，然后稱量余留在各篩上的砂重，并計(jì)算出個(gè)篩上的分計(jì)篩余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6、（各篩上的篩余量占砂樣總重的百分率）及累計(jì)篩余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6（各篩和比該篩粗的所有分計(jì)篩余百分率之和）。累計(jì)篩余百分率與分計(jì)篩余百分率的關(guān)系見下表。第一百零八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日砂的粗細(xì)－細(xì)度模數(shù)（μf）砂的粗細(xì)程度用表示細(xì)度模數(shù)（μf

），其計(jì)算公式為

μf=(β2+β3+β4+β5+β6)-5β1/100細(xì)度模數(shù)（μf

）愈大，表示砂愈粗，普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍一般為3.7－0.7，其中μf在3.7－3.1為粗砂，

μf在3.0－2.3為中砂，

μf在2.2－1.6為細(xì)砂，

μf在1.5－0.7為特細(xì)砂第一百零九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日

砂的堅(jiān)固性與飽和面干定義：是指砂在氣候、環(huán)境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用硫酸鈉溶液檢驗(yàn)，砂樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應(yīng)符合書中表5-5的規(guī)定飽和面干定義:當(dāng)骨料顆粒表面干燥,而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和時(shí),稱為飽和面干狀態(tài),此時(shí)的含水率,稱為飽和面干吸水率.第一百一十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三、粗骨料定義：粒徑＞5mm的巖石顆粒分類：卵石（礫石）

碎石卵石——是由天然巖石經(jīng)自然條件長期作用而形成的粒徑大于5mm的顆粒，按其產(chǎn)源可分為河卵石、海卵石、山卵石等幾種，其中河卵石應(yīng)用較多。碎石——由天然巖石經(jīng)破碎、篩分而成，也可將大卵石軋碎、篩分而得。標(biāo)準(zhǔn)：《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)辦法》（JGJ53－92）第一百一十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一)、骨料最大粒徑(Dmax)1.定義:

粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大立徑2.最大粒級徑的大小表示骨料的粗細(xì)程度,粗骨料粒徑增大時(shí),骨料的總表面積件小,因而可使水泥漿用量減小,這不僅能節(jié)約水泥,而且有助于提高混凝土的密實(shí)度,件小發(fā)熱量及混凝土的收縮,因此在條件允許的情況下,當(dāng)配置中等強(qiáng)度等級以下的混凝土?xí)r,應(yīng)盡量采用最大粒徑大粗骨料.

第一百一十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日最大粒徑限值《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GBJ50204—92）規(guī)定:混凝土用粗骨料的最大粒徑不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的1/4，同時(shí)不得大于鋼筋最小凈距的3/4；對于混凝土實(shí)心板，可允許采用最大粒徑達(dá)1/2板厚的骨料，但最大粒徑不得超過50mm；對泵送混凝土，碎石最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，宜小于或等于1：3，卵石宜小于或等于1：2.5第一百一十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日連續(xù)級配和間斷級配連續(xù)級配——是按顆粒尺寸大小由小到大連續(xù)分級（5mm—Dmax）,每一級骨料都占有一定比例。連續(xù)級配顆粒級差?。―/d≈2）,配制的混凝土拌和物和易性好，不易發(fā)生離析；間斷級配——是人為剔除某些中間粒級顆粒，大顆粒的空隙直接由比它小得多的顆粒去填充，顆粒級差大（D/d≈6）,空隙率的降低比連續(xù)級配快得多，可最大限度地發(fā)揮骨料的骨架，減小水泥用量。但混凝土拌和物易產(chǎn)生離析現(xiàn)象；第一百一十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日5.3普通混凝土的拌和物的性質(zhì)混凝土硬化前:

混凝土拌合物的和易性（工作性Workability）混凝土硬化后:

混凝土的強(qiáng)度、變形性能和耐久性第一百一十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.和易性和易性——指混凝土拌和物易于各施工工序施工操作（攪拌、運(yùn)輸、澆注、搗實(shí)）并能獲得質(zhì)量均勻，成型密實(shí)的混凝土的性能。和易性是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)指標(biāo)，包括：a.流動性b.粘聚性c.保水性不同的施工方式，所要求的和易性不同。第一百一十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一).黏聚性粘聚性—是指混凝土拌和物內(nèi)部組分之間具有一定的凝聚力，在運(yùn)輸和澆注過程中不致發(fā)生分層離析現(xiàn)象使混凝土保持整體均勻的性能。粘聚性差的混凝土拌合物，在施工過程中易出現(xiàn)分層、離析現(xiàn)象。離析—指混凝土拌合物各組分分離，造成不均勻和失去連續(xù)性的現(xiàn)象。常有兩種形式：粗骨料從混合料中分離；稀水泥漿從混合料中淌出。分層—指混凝土澆注后由于重力沉降產(chǎn)生的不均勻分布現(xiàn)象。第一百一十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二).流動性流動性——是指混凝土拌和物在自重或機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實(shí)地填滿模板的性能。（廣義上：流動性是固、液體混合物，即分散系統(tǒng)中克服內(nèi)阻力而產(chǎn)生變形的性能，其大小取決于固、液相的比例）。流動性的大小，反映混凝土拌和物的稀稠，直接影響著澆搗施工的難易和混凝土的質(zhì)量。第一百一十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(三).保水性保水性——是指混凝土拌和物具有一定的保持內(nèi)部水份的能力，在施工過程中不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象.保水性差的混凝土拌和物，在施工過程中，一部分水易從內(nèi)部析出至表面，在混凝土內(nèi)部形成泌水通道，使混凝土的密實(shí)性變差，降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。它反映混凝土拌和物的穩(wěn)定性。第一百一十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日影響和易性的因素水泥漿的數(shù)量水泥漿的稠度砂率組成材料性質(zhì)的影響外加劑時(shí)間和溫度第一百二十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日5.4普通混凝土結(jié)構(gòu)及性質(zhì)一.砼的抗壓強(qiáng)度與強(qiáng)度等級定義：混凝土的抗壓強(qiáng)度是指標(biāo)準(zhǔn)試件在壓力作用下直到破壞的單位面積所能承受的最大應(yīng)力（亦稱極限強(qiáng)度）?；炷两Y(jié)構(gòu)物常以抗壓強(qiáng)度為主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且抗壓強(qiáng)度與其它強(qiáng)度及變形有良好的相關(guān)性，因此，抗壓強(qiáng)度常作為評定混凝土質(zhì)量的指標(biāo)，并作為確定強(qiáng)度第一百二十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二、影響混凝土強(qiáng)度的因素砼結(jié)構(gòu)連續(xù)性的喪失：硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化學(xué)收縮和物理收縮引起砂漿體積的變化，在粗骨料與砂漿界面上產(chǎn)生了分布極不均勻的拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致界面上形成了許多微細(xì)的裂縫。

第一百二十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日另外還因?yàn)榛炷脸尚秃蟮拿谒饔?，某些上升的水分為粗骨料顆粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下緣，混凝土硬化后就成為界面裂縫。當(dāng)混凝土受力時(shí)，這些預(yù)存的界面裂縫會逐漸擴(kuò)大、延長并匯合連通起來，形成可見的裂縫，致使混凝土結(jié)構(gòu)喪失連續(xù)性而破環(huán).第一百二十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日三.荷載作用下的變形(一)混凝土的彈性模量定義——在應(yīng)力－應(yīng)變曲線上任一點(diǎn)的應(yīng)力σ與其應(yīng)變ε的比值，稱作混凝土在該應(yīng)力下的變形模量。彈性模量的三種表示方法:a.初始切線模量b.切線模量

c.割線模量第一百二十四頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二)影響混凝土彈性模量的因素混凝土的強(qiáng)度越高,彈性模量也越大;骨料彈性模量越高,混凝土的彈性模量越大;狀態(tài)下的混凝土彈性模量要比干燥的高;混凝土中水泥漿含量較少,彈性模量較大;蒸氣養(yǎng)護(hù)混凝土比潮濕養(yǎng)護(hù)混凝土的彈性模量低10%.第一百二十五頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(三).徐變及其對結(jié)構(gòu)物的影響定義:混凝土在持續(xù)荷載作用下,隨時(shí)間增長的變形.有利面：

徐變可消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，使應(yīng)力重分布，從而使局部應(yīng)力集中得到緩解；對大體積混凝土則能消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力。不利面：

在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土中，混凝土的徐變將使鋼筋的預(yù)加應(yīng)力受到損失。第一百二十六頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日四.混凝土的耐久性

DURABILITYofCONCRETE長期以來，人們一直認(rèn)為混凝土材料是一種耐久性良好的材料，因?yàn)椴簧儆闷浣ㄔ斓慕Y(jié)構(gòu)物使用壽命長久。如一些早期建成的混凝土建筑物，已經(jīng)使用了100年上下仍然完好。但與此同時(shí)不少結(jié)構(gòu)物過早地毀壞，維修困難而且費(fèi)用高昂，促使人們重視耐久性問題；許多大型結(jié)構(gòu)物的興建，例如海底隧道、跨海大橋、石油鉆井平臺、核廢料儲存容器等，對使用壽命提出了更高的要求，如100年、150年，甚至幾百年第一百二十七頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(一).耐久性的定義定義——混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。

第一百二十八頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日(二).提高混凝土耐久性的措施a.合理選擇水泥品種。b.選用質(zhì)量良好，技術(shù)條件合格的砂石骨料。c.控制水灰比及保證足夠的水泥用量是保證混凝土密實(shí)度的重要措施，是提高混凝土耐久性的關(guān)鍵。d.摻入減水劑或引氣劑，改善混凝土的孔結(jié)構(gòu)，對提高混凝土的抗?jié)B性和抗凍性有良好作用.e.改善施工操作，保證施工質(zhì)第一百二十九頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日5.6混凝土配合比設(shè)計(jì)目的：

確定混凝土中各組成材料數(shù)量之間的比例關(guān)系。常用的表示方法：

以每1混凝土中各項(xiàng)材料的質(zhì)量表示，

水泥（mc）300kg、水（mw）180kg、砂（ms）720kg、石子（mg）1200kg以各項(xiàng)材料的質(zhì)量比來表示（以水泥質(zhì)量為1）如:

水泥：砂：石子：水＝1：2.4:4:0.6第一百三十頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日一.混凝土配合比設(shè)計(jì)中的三個(gè)參數(shù)Ⅰ、水與水泥之間的比例關(guān)系—

水灰比表示；Ⅱ、砂與石子之間的比關(guān)系—

砂率表示；Ⅲ、水泥漿與骨料之間的比例關(guān)系—

單位體積用水量來表示第一百三十一頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日確定三個(gè)參數(shù)的基本原則：在滿足混凝土強(qiáng)度和耐久性的基礎(chǔ)上，確定混凝土的水灰比；在滿足混凝土施工要求的和易性基礎(chǔ)上，根據(jù)粗骨料的種類和規(guī)格確定混凝土的單位用水量；砂在骨料中的數(shù)量應(yīng)以填充石子空隙后略有富余的原則來確定砂率。

第一百三十二頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日混凝土配合比設(shè)計(jì)的步驟Ⅰ初步計(jì)算配合比Ⅱ基準(zhǔn)配合比(調(diào)整坍落度)Ⅲ實(shí)驗(yàn)室配合比(校核強(qiáng)度、耐久性)Ⅳ施工配合比(扣減工地砂石含水量)第一百三十三頁，共一百四十六頁，2022年，8月28日二、初步計(jì)算