劳务员 工程材料基础知识课件

第2章 工程材料基础知识,2.1 无机胶凝材料 建筑工程中，能将砂、石、砖、混凝土砌块等散粒状或块状材料黏结为整体且具有一定强度的材料，称为胶凝材料。根据化学组成的不同，胶凝材料分为 无机胶凝材料 和有机胶凝材料两大类。,无机胶凝材料根据硬化条件的不同，分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。 气硬性胶凝材料是指只能在空气中凝结硬化和发展其强度，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦土等； 水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持和发展其强度，如各种水泥等。 气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。,有机胶凝材料如沥青、树脂等。,2.1.1石灰 石灰是生石灰、消石灰、水硬性石灰的统称。因其原料分布广泛，生产工艺简单，成本低廉，使用方便，所以一直得到广泛应用。,一、石灰的生产,原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。 生产工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。,CaCO3 = CaO + CO2,MgCO3= MgO + CO2,900,生石灰,2.1.1.1 生石灰的生产 生石灰的主要原材料是以含碳酸钙为主要成分的石灰石、白垩等天然岩石，将这些原料在高温下煅烧即得生石灰，其主要成分是氧化钙。在煅烧过程中，煅烧温度宜控制在1000左右，此煅烧温度下生成的产品是正火石灰；如果火候控制不好，煅烧温度过高或时间过长，会生成过火石灰；煅烧温度过低或时间过短，会生成欠火石灰。,正火石灰具有多孔结构，内部孔隙率大，表观密度小，与水作用速度快；欠火石灰中CaO的含量低，会降低石灰的质量等级和利用率；过火石灰孔隙率小，表观密度大，结构密实，表面被熔融的黏土杂质形成的玻璃物质所包裹，熟化极其缓慢，当这种未充分熟化的石灰用于工程中如抹灰后，会吸收空气中大量的水蒸气，继续熟化，体积膨胀，致使墙面砂浆隆起、开裂，严重影响工程质量。,2.1.1.2 生石灰的熟化 块状生石灰CaO在使用前都要加水熟化（又称消解）生成熟石灰Ca(OH)2（又称消石灰）。生石灰在熟化过程中放出大量的热，并且体积迅速增加12.5倍；一般煅烧良好、杂质小、CaO含量高的生石灰熟化较快，放热量和体积增大也较多。根据熟化时加水量的多少，可熟化成石灰膏和消石灰粉。,二、石灰的熟化硬化过程、石灰的品种,生石灰的熟化 熟化的过程 生石灰+水 熟石灰 熟化的方式 淋 灰生石灰粉（消石灰粉） 化 灰 熟石灰膏 熟化过程的特点 放出大量的热；体积膨胀1.53.5倍。 熟化过程的注意事项 熟石灰在使用前必须陈伏15d以上防止过火石灰的危害； 在化灰池表面保留一层水防止石灰碳化。,MgO + H2O = Mg（OH）2 CaO + H2O = Ca（OH）2 + 64.83kj,将生石灰放在化灰池中，用过量的水熟化成石灰乳，然后经筛网流入储灰池，经沉淀去除多余的水分得到的膏状物即为石灰膏。为消除过火石灰对工程的危害，在使用前必须使其完全熟化或将其去除。常采用的方法是在熟化过程中首先将较大的过火石灰块利用筛网等去除（同时也为了去除较大的欠火石灰块，以改善石灰质量），之后将其放于储灰池中存放两周以上，即“陈伏”，使较小的过火石灰块熟化。在陈伏期间，需防止石灰碳化，应在其表面保留一定厚度的水层，以隔绝空气。,消石灰粉是将生石灰加适量的水熟化而形成的，加水量以能充分熟化而又不过湿成团为度。 块状生石灰使用前一定要熟化，如果将块状生石灰直接磨细成生石灰粉，则可以不预先熟化、陈伏而直接应用。因为生石灰粉细度高、与水接触的表面积大，因而水化反应速度快，且水化时体积膨胀均匀，避免了局部膨胀过大。,2.1.1.3 石灰的主要特性 （1）石灰只能在空气中硬化，硬化速度较慢，硬化后强度低。1:3的石灰砂浆28d抗压强度通常只有0.20.5MPa。 （2）石灰受潮会溶解，强度下降或丧失，耐水性差。 （3）石灰硬化时体积明显收缩，除调成石灰乳作粉刷外，不宜单独使用。工程中常掺入砂、纸筋、麻刀等材料以减小收缩，并节约石灰。 （4）保水性好。在水泥砂浆中掺人石灰膏，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。 因此石灰要在干燥条件下运输和储存，注意防潮、防水，且不宜在空气中存放太久。一般存放期为1个月。,2.1.1.4 石灰的应用 配制石灰土或石灰砂浆 石灰和粘土按比例配合形成石灰土，再加入砂，可配置出三合土。石灰土或三合土经分层夯实，具有一定的强度(抗压强度一般45 MPa)和耐水性，多用于建筑物的基础或路面垫层。石灰与砂按一定比例混合加水搅拌而成石灰砂浆，石灰、水泥与砂按一定比例混合加水搅拌而成水泥石灰砂浆。石灰砂浆和水泥石灰砂浆是建筑工程中常用的砌筑、抹面材料。, 生产硅酸盐及碳化制品 以生石灰粉和硅质材料(如砂、粉煤灰、火山灰等)为基料，加少量石膏、外加剂，加水拌和成型，经湿热处理而得的制品，统称为硅酸盐制品，如蒸养粉煤灰砖及砌块等。将石灰粉和纤维料(或骨料)按规定比例混合，在水湿条件下拌和成型，经干燥后再进行人工碳化而成石灰碳化制品，如碳化砖、瓦、管材及石灰碳化板等。 用于建筑室内粉刷 石灰乳是一种廉价的涂料，施工方便，颜色洁白，运用广泛。,2.1.2 石膏 石膏是以硫酸钙(CaS04)为主要成分的气硬性无机胶凝材料。其品种主要有建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏、不溶性硬石膏、高温煅烧石膏等。其中，以半水石膏为主要成分的建筑石膏和高强石膏在建筑工程中应用较多。,2.1.2.1 石膏的水化与凝结硬化 建筑石膏加水拌合后，其主要成分半水石膏将与水发生化学反应生成二水石膏，放出热量，这一过程称为水化。石膏浆体中的自由水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体渐渐变稠，可塑性逐渐减小，这一过程称为凝结。其后，浆体继续变稠，逐渐凝聚为品体，并不断增长，直至完全干燥，这一过程称为硬化。,2.1.2.2 石膏的特性 （1）凝结硬化快 石膏浆体的初凝和终凝时间都较短，一般初凝时间为几分钟至十几分钟，终凝时间在半小时以内，一周左右完全硬化。 （2）硬化时体积微膨胀 石膏浆体凝结硬化时略有膨胀（膨胀率约为1），使石膏硬化体表面光滑饱满，可制作出纹理细致的浮雕花饰。 （3）硬化后孔隙率高 石膏浆体硬化后内部孔隙率可达50%60%，因而石膏制品具有表观密度较小、强度较低、导热系数小、吸声性强、吸湿性大、可调节室内温度和湿度的特点。,（4）防火性能好 石膏制品在遇火灾时，二水石膏将脱出结晶水，吸热蒸发，并在制品表面形成蒸汽幕和脱水物隔热层，可有效减少火焰对内部结构的危害。 （5）耐水性和抗冻性差 石膏硬化体的吸湿性强，吸收的水分会减弱石膏晶粒间的结合力，使强度显著降低；若长期浸水，还会因二水石膏晶体逐渐溶解而导致破坏。石膏制品吸水饱和后受冻，会因孔隙中水分结晶膨胀而破坏。所以，石膏制品的耐水性和抗冻性较差，不宜用于潮湿部位。,2.1.2.3 石膏的应用 建筑石膏的应用广泛，除加水、砂及缓凝剂拌合成石膏砂浆用于室内抹面粉刷外，更主要的用途是制成各种石膏制品，如石膏板、石膏砌块及装饰件等。 建筑石膏及其制品在运输和储存时，要注意防雨、防潮。建筑石膏的储存期为3个月，过期或受潮后，强度会有一定程度的降低。,镁质胶凝材料菱苦土,菱苦土的生产 镁质胶凝材料是将菱镁矿或白云石经煅烧、磨细而制成。煅烧的菱苦土为白色或浅黄色粉末。苛性白云石为白色粉末。 菱苦土的水化硬化 一般与MgCl2溶液按一定比例混合，硬化快，强度高。但吸湿性强，耐水性差。形成的水化产物主要为氯氧化镁和氢氧化镁。 菱苦土的应用 生产木屑地板、木丝板、刨花板等。 菱苦土板材用于机械包装材料，可以节约大量木材。 只能用于干燥状态下，而不能受潮、遇水或酸性介质侵蚀的部位。,2.1.3 通用水泥 水泥按其用途及性能可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三类。目前，我国建筑工程中常用的是通用硅酸盐水泥，它是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。根据其中混合材料的品种和掺量，通用硅酸盐水泥可分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥，见表2-1。,表2-1 通用硅酸盐水泥的代号和强度等级,二、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥,定义,熟料,适量石膏,20%70%粒化高炉矿渣,20%40%粉煤灰,20%50%火山灰质混合材料,矿渣水泥 （PO）,粉煤灰水泥 （PS）,火山灰水泥 （PP）,磨细,磨细,磨细,2.1.3.1 水泥的技术要求 （1）凝结时间 水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。六大常用水泥的初凝时间均不得短于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h。,（2）体积安定性 水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即所谓体积安定性不良，就会使混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。因此，施工中必须使用安定性合格的水泥。,游离氧化钙引起的水泥体积安定性不良可采用沸煮法检验。沸煮法包括试饼法和雷氏法2种。试饼法是将标准稠度水泥净浆做成试饼，沸煮3 h后，若用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格；雷氏法是测定水泥浆在雷氏夹中沸煮硬化后的膨胀值，若膨胀量在规定值内为安定性合格。当试饼法和雷氏法两者结论有矛盾时，以雷氏法为准。,（3）强度及强度等级 采用胶砂法测定水泥的3d和28d的抗压强度和抗折强度，根据测定结果来确定该水泥的强度等级。,表2-2通用硅酸盐水泥不同龄期的强度,（4）其他技术要求 其他技术要求包括标准稠度用水量、水泥的细度及化学指标。水泥的细度属于选择性指标。 细度是指水泥颗粒的粗细程度，采用筛析法或比表面积法测定。硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300/kg；其他四类常用水泥的细度以筛余表示，其80m方孔筛筛余不大于10%或45m方孔筛筛余不大于30%。,2.1.3.2 常用水泥的特性及应用 六大常用水泥的主要特性见表2-3。,水泥可以与骨料及增强材料制成混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土构件，也可配制砌筑砂浆、装饰、抹面、防水砂浆用于建筑物砌筑、抹面和装饰等，见表2-4。 表2-4 常用水泥的选用,2.1.3.3 常用水泥的包装及标志 水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%，随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于l000kg。水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志（QS）及编号、出厂编号、包装日期、净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。,2.1.3.4 水泥的储存 水泥运输与储存时，主要应防止受潮。水泥等级越高，细度越细，吸湿受潮越严重，活性丧失越快。在正常条件下，经3个月后，水泥强度约降低1025，储存6个月降低2540。 储存水泥的库房必须干燥，存放地面应高出室外地面30cm。若地面有良好的防潮层并以水泥砂浆抹面，可直接储存水泥，否则应用木料垫离地面20cm。,袋装水泥堆垛不宜过高，一般为10袋，如储存时间短、包装袋质量好可堆至15袋。袋装水泥垛一般应离开墙壁和窗口30cm以上。水泥垛应设立标示牌，注明生产工厂、品种、日期、等级、出厂日期等。应尽量缩短水泥的储存期，一般不宜超过3个月，否则应重新测定强度等级，按实测强度使用。,2.2 混凝土 2.2.1混凝土的种类及主要技术性能 2.2.1.1 混凝土的种类 普通混凝土（以下简称混凝土）一般是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能，还常加入适量的外加剂和掺合料。,混凝土的种类可以按不同方法进行分类。 按使用功能可分为结构混凝土、保温混凝土、耐酸碱混凝土、耐热混凝土、防水混凝土等。 按胶凝材料可分为水泥混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土等。 按表观密度可分为 重混凝土（表观密度2600 kgm3，具有防射线的性能）、 普通混凝土（表观密度在21002500 kgm3之间，是各类工程建设的常用材料）、 轻混凝土（表观密度l900 kgm3，主要用作围护、保温隔热材料）。,按施工方法可分为现浇混凝土、预制混凝土、水下浇筑混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土、离心混凝土等。 按流动性可分为 干硬性混凝土(坍落度10 mm)、 塑性混凝土(坍落度l090 mm)、 流动性混凝土(坍落度100150 mm)、 大流动性混凝土(坍落度160 mm)。 按强度可分为高强混凝土(f60 MPa)、超高强混凝土(f100 MPa)、一般强度混凝土(f60 MPa)。,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土 组成材料的作用,混凝土体积构成 水泥石25左右； 砂和石子70以上； 孔隙和自由水15%。,2.2.1.2混凝土的主要技术性能 （1）混凝土拌合物的和易性 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（搅拌、运输、浇筑、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能，又称工作性。和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、黏聚性和保水性等三方面的含义。,一、和易性（工作性）的概念,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性：,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,工程中常用坍落度试验来测定混凝土拌合物的坍落度或坍落扩展度，作为流动性指标，坍落度或坍落扩展度愈大表示流动性愈大。对坍落度值小于l0mm的干硬性混凝土拌合物，则用维勃稠度试验测定其稠度作为流动性指标，稠度值愈大表示流动性愈小。 混凝土拌合物的黏聚性和保水性主要通过目测结合经验进行评定。,二、和易性的评定,定量测定拌合物的流动性、辅以直观经验评定粘聚性和保水性。,1.坍落度法 测定混凝土拌合物在自重作用下产生的变形值坍落度（单位mm）。 适用范围： 集料最大粒径不大于40mm； 坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。,二、和易性的评定,2.维勃稠度法 测定使拌合物密实所需要的时间，s。 适用范围 粗骨料最大粒径不大于40mm； 坍落度小于10mm，维勃稠度在5s30s之间的干硬性混凝土。,（2）混凝土的强度 混凝土立方体抗压强度 制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20土2，相对湿度95%以上）下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以cu表示，单位为N/mm2或MPa。,一、混凝土的强度,3.轴心抗压强度 采用150mm150mm300mm的棱柱体试件。在立方体抗压强度为055MPa范围内fcp=（0.70.8）fcu 。在结构设计计算时，一般取fcp0.67fcu。 非标准尺寸的棱柱体试件的截面尺寸为100mm100mm和200mm200mm，测得的抗压强度值应分别乘以换算系数0.95和1.05。,混凝土立方体用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中具有不低于95%保证率的抗压强度值，以cu，k表示，称为混凝土立方体抗压标准强度。混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压标准强度来划分的，采用符号C与立方体抗压强度标准值(单位为MPa)表示。普通混凝土划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80共14个等级，C30即表示混凝土立方体抗压强度标准值30MPacu，k35MPa。混凝土强度等级是混凝土结构设计、施工质量控制和工程验收的重要依据。,混凝土的轴心抗压强度 轴心抗压强度的测定采用150mm150mm300mm棱柱体作为标准试件。试验表明，在立方体抗压强度cu=1055MPa的范围内，轴心抗压强度c=(0.700.80)cu。结构设计中，混凝土受压构件的计算采用混凝土的轴心抗压强度，更加符合工程实际。,混凝土的抗拉强度 混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/201/10，且随着混凝土强度等级的提高，比值有降低。在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标，有时也用它来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度等。,一、混凝土的强度,4. 劈裂抗拉强度 式中：fts劈裂抗拉强度，MPa； P破坏荷载，N； A试件劈裂面积，mm2。 劈裂抗拉强度较低，一般为抗压强度的1/101/20。,拉应力,压应力,P,P,（3）混凝土的变形性能 混凝土的变形主要有非荷载型变形和荷载型变形。非荷载型变形由物理化学因素引起，包括化学收缩、碳化收缩、干湿收缩、温度变形等。荷载型变形分为短期荷载作用下的变形和长期荷载作用下的变形。,（4）混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力，包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应及混凝土中的钢筋锈蚀等性能，这些性能均决定着混凝土经久耐用的程度，故称为耐久性。,抗渗性。 混凝土的抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性和抗侵蚀性。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示，分P4、P6、P8、P10、P12共五个等级。混凝土的抗渗性主要与其密实度及内部孔隙的大小和构造有关。, 抗冻性。 混凝土的抗冻性用抗冻等级表示，根据混凝土试件所能承受的反复冻融循环（慢冻法）次数，划分为Fl0、F15、F25、F50、Fl00、F150、F200，F250和F300共九个等级。抗冻等级F50以上的混凝土简称抗冻混凝土。, 抗侵蚀性。 当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时，要求混凝土具有抗侵蚀能力。侵蚀性介质包括软水、硫酸盐、镁盐、碳酸盐、一般酸、强碱、海水等。,混凝土的碳化（中性化）。 混凝土的碳化是环境中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化使混凝土的碱度降低，削弱混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀；碳化显著增加混凝土的收缩，使混凝土抗压强度增大，但可能产生细微裂缝，而使混凝土抗拉强度、抗折强度降低。,碱骨料反应。 碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在骨料表面生成碱一硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨胀，导致混凝土胀裂的现象。,2.2.2 普通混凝土的组成材料 普通混凝土由普通水泥、天然砂子和石子、水组成。砂石在混凝土中起骨架作用，称为骨料或集料。 2.2.2.1 水泥 配制混凝土所用水泥应符合国家标准的有关规定。水泥的品种和强度等级影响混凝土的强度、耐久性及经济性。,2.2.2 普通混凝土的组成材料 普通混凝土由普通水泥、天然砂子和石子、水组成。砂石在混凝土中起骨架作用，称为骨料或集料。 2.2.2.1 水泥 配制混凝土所用水泥应符合国家标准的有关规定。水泥的品种和强度等级影响混凝土的强度、耐久性及经济性。,一般情况下，水泥强度为混凝土强度的1.52.0倍较为合适。 配制高强度等级混凝土时，水泥强度应为混凝土强度的0.91.5倍。 用高强度等级水泥配低强度等级混凝土时，水泥用量偏少会影响和易性，所以宜掺入一定量的其他混合材料，如火山灰、粉煤灰、矿渣等。 工程中不允许用低强度等级水泥配高强度等级混凝土。,2.2.2.2 细骨料（砂） 混凝土所用骨料有天然骨料和人工骨料2类。按骨料的粒径大小不同分为细骨料和粗骨料。粒径大于4.75 mm的称为粗骨料，粒径在0.154.75 mm的称为细骨料，粒径小于0.075 mm的称为泥。 骨料约占混凝土总体的80左右，其质量直接影响混凝土的各种性能及经济性。混凝土用砂分为优等品、一等品、合格品3个等级，应根据混凝土的不同要求选用。,泥的质量分数不但影响拌和物的需水量，而且还会影响水泥浆与骨料之间的粘结，泥的质量分数过大便会降低混凝土的强度与耐久性(抗冻、抗渗等)，因此应用时骨料中泥的质量分数要严加控制。 砂中不应混有泥块、草根、树叶、枝、塑料、煤渣等杂物。砂中云母、硫化物、硫酸盐、氯盐和有机物等质量分数过高会引起体积膨胀，强度降低，破坏混凝土的结构。,2.2.2.3 粗骨料（石子） 普通混凝土常用的粗骨料有砾石(卵石)和碎石。砾石来自天然，有河砾石、山砾石、海砾石等，碎石由人工将较大粒径石子或石块粉碎得到。粒径一般大于50 mm。 石子表观密度应大于2500 kgm3，堆积密度大于1 350 kgm3，空隙率小于47。泥的质量分数、有害杂质的质量分数要应符合相关规定。砾石多为球形，表面光滑，与水泥浆的粘结差，而碎石多棱角且表面粗糙，与水泥浆的粘结好。因此，在相同的水泥浆用量时，砾石拌制的混凝土拌和物流动性好，但强度偏低，而用碎石拌制的混凝土强度高，但流动性差。,骨料中的有害杂质、针片状颗粒质量分数应满足有关标准的规定。 碎石和砾石的强度可用岩石的抗压强度和压碎指标2种方法表示。当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行岩石抗压强度检验。用于制作粗骨料的岩石的抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。对经常性的生产质量控制常采用压碎指标检验。,2.2.2.4 水 混凝土拌合用水按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水、以及经适当处理或处置后的工业废水。 符合国家标准的生活饮用水，可拌制各种混凝土。地表水和地下水首次使用前，应按有关标准规定进行检验。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。有饰面要求的混凝土不应用海水拌制。工业废水经检验合格后可用于拌制混凝土。 混凝土拌合用水的水质检验项目包括pH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、碱含量等。,2.2.2.5 外加剂和掺合料 外加剂是在混凝土拌合前或拌合时掺入，掺入量一般不大于水泥质量5%（特殊情况除外），并能按要求改善混凝土性能的物质，如减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂、膨胀剂等。,为改善混凝土性能、节约水泥、调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时加入天然的或人工的矿物材料，统称为混凝土掺合料。分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料。非活性矿物掺合料基本不与水泥组分反应，如磨细石英砂、石灰石、硬矿渣等。活性矿物掺合料本身不硬化或硬化速度慢，但能与水泥水化生成Ca（OH）2反应，生成具有凝胶能力的水化产物，如粉煤灰、沸石粉、硅灰等。,2.2.3 混凝土的配合比设计 混凝土的配合比应根据原材料性能及对混凝土的技术要求进行计算，并经试验室试配，调整后确定。 混凝土配合比设计应满足施工要求的混凝土的和易性、强度等级并具有95%的保证率、耐久性、经济性等方面的要求。,混凝土配合比设计中的基本参数包括：每立方米混凝土用水量，混凝土砂率、外加剂和掺合料的掺量、混凝土的最大水灰比最小水泥用量等。进行混凝土配合比计算时，其计算公式和有关参数表格中的数值均系以干燥状态骨料为基准。当以饱和面干骨料为基准进行计算时，则应做相应的修正。,进行混凝土配合比试配时应采用工程中实际使用的原材料，混凝土的搅拌方法宜与生产时使用的方法相同。按计算的配合比进行试配时，首先应进行试拌以检查拌合物的性能。当试拌得出的拌合物坍落或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。然后提出供混凝土强度试验用的基准配合比。,混凝土强度试验时至少应采用三个不同的配合比。当采用三个不同的配合比时，其中一个应为以上确定的基准配合比，另外两个配合比的水灰比宜较基准配合比分别增加和减少0.05；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少1%。制作混凝土强度试验试件时，应检验混凝土拌合物的坍落度或维勃稠度、粘聚性、保水性及拌合物的表观密度，并以此结果作为代表相应配合比的混凝土拌合物的性能。进行混凝土强度试验时,每种配合比至少应制作一组(三块)试件，标准护到28d时试压。 根据试验得出的混凝土强度与其相对应的灰比(C/W)关系，用作图法或计算法求出与混凝土配制强度(cu,0)相对应的灰水比，并确定每立方米混凝土的材料用量，再根据相关规定进行校正。,2.3 砂浆 2.3.1 砂浆的种类及应用 砂浆是由胶凝材料、细集料、掺合料和水配制而成的材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用，主要用于砌筑、抹面、修补和装饰工程。,建筑砂浆按所用胶凝材料的不同，可分为水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。 按用途不同，可分为砌筑砂浆、抹面砂浆等。将砖、石、砌块等块材粘结成砌体的砂浆称为砌筑砂浆，它起着传递荷载并使应力分布较为均匀、协调变形的作用。抹面砂浆是指涂抹在基底材料的表面，兼有保护基层、增加美观等作用的砂浆。,根据其功能不同，抹面砂浆一般可分为普通抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆和特种砂浆等。普通抹面砂浆有水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆、麻刀石灰砂浆（简称麻刀灰）、纸筋石灰砂浆（纸筋灰）等。特种砂浆是具有特殊用途的砂浆，主要有隔热砂浆、吸声砂浆、耐腐蚀砂浆、聚合物砂浆、防辐射砂浆等。,2.3.2 砂浆的主要技术性质 2.3.2.1 流动性（稠度） 砂浆的流动性指砂浆在自重或外力作用下流动的性能，用稠度表示。稠度是以砂浆稠度测定仪的圆锥体沉人砂浆内的深度(单位为mm)表示。圆锥沉入深度越大，砂浆的流动性越大。 砂浆稠度的选择与砌体材料的种类、施工条件及气候条件等有关。对于吸水性强的砌体材料和高温干燥的天气，要求砂浆稠度要大些；反之，对于密实不吸水的砌体材料和湿冷天气，砂浆稠度可小些。,（二）主要技术性质,1.和易性 砂浆和易性包括流动性和保水性两个方面。 （1）流动性 指砂浆在自重或外力作用下能产生流动的性能。流动性采用砂浆稠度测定仪测定，以沉入度（mm）表示。见实验部分。,2.3.2.2 保水性 保水性指砂浆拌合物保持水分的能力。砂浆的保水性用保水率表示。水泥砂浆的保水率不小于80%，水泥混合砂浆的保水率不小于84%，预拌砂浆的保水率不小于88%。,2.3.2.3 抗压强度 砌筑砂浆的强度用强度等级表示。砂浆强度等级是以边长为70.7mm的立方体试件，在标准养护条件下，用标准试验方法测得28d龄期的抗压强度值(单位为MPa)确定。砌筑砂浆的强度等级宜采用M20、M15、Ml0、M7.5、M5、M2.5六个等级。,2.3.3 砂浆配合比的设计 2.3.3.1 砌筑砂浆配合比设计 砌筑砂浆可根据工程类别及砌体部位的设计要求，确定砂浆的强度等级，然后选定其配合比。一般情况下可以查阅相关资料来选择配合比，但如果工程量较大、砌体部位较为重要或掺入外加剂等非常规材料时，为保证质量和降低造价，应进行配合比设计。经过计算、试配、调整，从而确定施工用的配合比。 一般应满足以下条件：,（1）砌筑砂浆的强度等级宜采用M30、M25、M20、M15、M10、M7.5、M5。 （2）水泥砂浆拌合物的表观密度不宜小于1900 kg/m3；水泥混合砂浆、预拌砂浆拌合物的密度不宜小于1800 kg/m3。 （3）砌筑砂浆稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合要求。砌筑砂浆的稠度应按相关规定选用。水泥砂浆的保水率不小于80%。 （4） 水泥砂浆中水泥用量不应小于200 kg/m3；水泥混合砂浆中水泥和拌加料总量宜为300350 kg/m3。,（5）具有冻融循环次数要求的砌筑砂浆，经冻融试验后，质量损失率不得大于5，抗压强度损失率不得大于25。 砂宜选用中砂，M15及以下强度等级的砌筑砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；M15以上强度等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。,2.3.3.2 抹灰砂浆配合比设计 抹灰砂浆的品种及强度等级应满足设计要求。抹灰砂浆强度不宜比基体材料强度高出两个及以上强度等级，并应符合下列规定： （1）对于无粘贴饰面砖的外墙，底层抹灰砂浆宜比基体材料高一个强度等级或等于基体材料强度； （2）对于无粘贴饰面砖的内墙，底层抹灰砂浆宜比基体材料低一个强度等级； （3）对于有粘贴饰面砖的内墙和外墙，中层抹灰砂浆宜比基体材料高一个强度等级且不宜低于M15，并宜选用水泥抹灰砂浆； （4） 孔洞填补和窗台、阳台抹面等宜采用M15或M20水泥抹灰砂浆；,配制强度等级不大于M20的抹灰砂浆，宜用32.5级通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；配制强度等级大于M20的抹灰砂浆，宜用强度等级不低于42.5级的通用硅酸盐水泥。通用硅酸盐水泥宜采用散装的。 用通用硅酸盐水泥拌制抹灰砂浆时，可掺入适量的石灰膏、粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、沸石粉等，不应掺入消石灰粉。用砌筑水泥拌制抹灰砂浆时，不得再掺加粉煤灰等矿物掺合料。,抹灰砂浆在施工前应进行配合比设计，抹灰砂浆配合比应采取质量计量。抹灰砂浆的分层度宜为10mm20mm。抹灰砂浆中可加入纤维，掺量应经试验确定。用于外墙的抹灰砂浆的抗冻性应满足设计要求。,2.4石材、砖和砌块 2.4.1 砌筑石材的种类及应用 砌筑石材主要应用于砌墙和造桥。 按岩石的形成地质条件可分为岩浆岩石材、沉积岩石材和变质岩石材。 按岩石经加工后的外形规则程度分为料石和毛石。,料石：砌筑用料石，按其加工面的平整程度可分为细料石、半细料石、粗料石和毛料石四种。料石外形规则，截面的宽度、高度不小于200 mm，长度不宜大于厚度的4倍。料石根据加工程度分别用于建筑物的外部装饰、勒脚、台阶、砌体、石拱等。,毛石：毛石又有乱毛石和平毛石之分，乱毛石是指形状不规则的石块，平毛石是指形状不规则，但有两个平面大致平行的石块。毛石主要用于基础、挡土墙、毛石混凝土等。,2.4.2 砖的种类及应用 砖的种类很多。按所用原材料分有粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖等；按生产工艺可分为烧结砖和非烧结砖，其中非烧结砖又可分为压制砖、蒸养砖和蒸压砖等；按有无孔洞可分为空心砖和实心砖。,2.4.2.1 烧结砖 凡通过高温焙烧而制得的砖统称为烧结砖。根据原料不同分为烧结粘土砖、烧结粉煤灰砖、烧结页岩砖等。对孔洞率小于15的烧结砖，称为烧结普通砖。 （1）普通粘土砖 普通粘土砖的生产由于毁田取土，能耗大，施工效率低等因素，国家已基本禁止使用。但在乡村由于价格低廉、工艺简单、设计和施工技术成熟，以及人们的使用习惯等原因，仍然是主要的墙体材料之一。,普通粘土砖的技术要求包括形状、尺寸、外观质量、强度等级和耐久性等方面。根据尺寸偏差和外观质量分为优等品、一等品和合格品3个等级。普通粘土砖的孔隙率约为30，吸水率为1820，表观密度为1800 kgm3左右。,烧结普通砖的尺寸规格,标准尺寸：240mm115mm53mm 尺寸特点：4240 40 1000mm 8115 80 1000mm 1653 160 1008mm 该尺寸的作用？ 估算砌体的大约用砖量。 1m3砖砌体的大约用砖量？ 4816512块 国家标准规定：尺寸允许偏差,砖的强度,随机抽取试样：10块 制作砖试件： 力学试验：测定其最大破坏荷载 计算其强度值 判断强度等级 强度等级：MU10、MU15、MU20、MU25、MU30,（2）空心粘土砖 空心粘土砖可分为2大类，即多孔砖(承重空心砖)和空心砖(非承重空心砖)。一般来说，孔洞率超过25，孔尺寸小而多，且为竖向孔的砖称为多孔砖；孔洞率大于35，孔尺寸大而少，且为水平孔的砖称为空心砖。多孔砖使用时孔洞方向平行于受力方向，空心砖的孔洞则垂直于受力方向。多孔砖常用作6层以下的承重砌体，空心砖则常用于非承重砌体。,与普通粘土砖相比，多孔砖和空心砖可节省粘土2030，节约燃料1020，减轻自重30左右，且烧成率高，施工效率高，并能改善绝热性能和隔声性能。多孔砖根据抗压强度平均值和抗压强度标准值或抗压强度最小值分为MU30，MU25，MU20，MUl5，MUl0共5个强度等级，并根据强度等级、尺寸偏差、外观质量和耐久性指标划分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)3个等级。,空心砖根据大面和条面抗压强度分为50，30，20三级，按表观密度分为800，900，1 100三个密度级别，根据尺寸偏差、外观质量、强度等级和耐久性等分为 优等品(A)、 一等品(B) 合格品(C)3个等级。,烧结多孔砖与空心砖,烧结多孔砖与烧结空心砖,烧结多孔砖与烧结空心砖比较,烧结多孔砖,（3）烧结页岩砖 烧结页岩砖是以页岩为主要原料，经破碎、粉磨、成型、制坯、干燥和焙烧等工艺制成的。生产这种砖可完全不用粘土，配料时所需水分较少，有利于砖坯的干燥，且制品收缩小，这种砖颜色与普通砖相似，但表观密度较大，约为15002750 kgm3，抗压强度为7.515 MPa，吸水率为20左右，可代替普通粘土砖应用于建筑工程。为减轻自重，可制成空心烧结页岩砖。页岩砖的质量标准与检验方法及应用范围均与普通砖相同。,（4）烧结煤矸石砖 煤矸石是开采煤炭时剔除出来的废料。烧结煤矸石砖是以煤矸石为原料，经配料、粉碎、磨细、成型、焙烧而制得。焙烧时基本不需外投煤，因此生产煤矸石砖不仅节省大量的粘土原料和减少了废渣的占地，也节省了大量燃料。烧结煤矸石砖的表观密度一般为l500 kgm3左右，比普通砖轻，抗压强度一般为1020 MPa，吸水率为15左右，抗风化性能优良。,（5）烧结粉煤灰砖 烧结粉煤灰砖是以粉煤灰为主要原料，掺入适量粘土(二者体积比为1:11.25)或膨润土等无机复合掺合料，经均化配料、成型、制坯、干燥、焙烧而制成。由于粉煤灰中存在部分未燃烧的碳，焙烧时可降低能耗，也称为半内燃砖。其表观密度为1400 kgm3左右，抗压强度1015 MPa，吸水率20左右，颜色从淡红至深红，能经受15次冻融循环而不破坏。可代替普通粘土砖用于一般的工业与民用建筑中。,2.4.2.2 非烧结砖 非烧结砖又称免烧砖。这类砖的强度是通过在制砖时掺人一定量胶凝材料或在生产过程中形成一定的胶凝物质而得到的。 （1）蒸压灰砂砖 蒸压灰砂砖是以石灰和砂为主要原料，经磨细、混合搅拌、陈化、压制成型和蒸压养护制成的。蒸压灰砂砖的规格与普通粘土砖相同。按抗压强度分为MU25，MU20，MU15，MU10四级。强度等级大于MU15的砖可用于基础及其他建筑部位，MU10砖可用于砌筑防潮层以上的墙体。长期使用温度高于200以及承受急冷、急热或有酸性介质侵蚀的建筑部位，应避免使用灰砂砖。,（2）粉煤灰砖 粉煤灰砖是用粉煤灰和石灰为主要原料，掺加适量石膏和炉渣，加水混合拌成坯料，经陈化、轮碾、加压成型，再通过常压或高压蒸汽养护而制成的一种墙体材料。其尺寸规格与普通粘土砖相同。按外观质量、强度、抗冻性和干燥收缩值，粉煤灰砖分为优等品、一等品和合格品，粉煤灰砖的强度等级分为MU30，MU25，MU20，MUl5和MUl0五级,粉煤灰砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础，但用于基础或易受冻融和干湿交替作用的建筑部位时，必须采用一等品与优等品。用粉煤灰砖砌筑的建筑物，应适当增设圈梁及伸缩缝或采取其他措施，以避免或减少收缩裂缝。不得用于长期受热(200以上)、受急冷急热或有酸性介质侵蚀的部位。,粉煤灰砌块,（3）炉渣砖 炉渣砖是以煤燃烧后的残渣为主要原料，配以一定数量的石灰和少量石膏，加水搅拌、陈化、轮辗、成型和蒸养或蒸压养护而制得的实心砌墙砖，其规格与普通粘土砖相同。炉渣砖的抗压强度为1025 MPa，表观密度为15002000 kgm3。,炉渣砖可以用于建筑物的墙体和基础，但是用于基础或易受冻融和干湿循环的部位必须采用强度等级15以上的砖。防潮层以下建筑部位也应采用强度等级15以上的炉渣砖。,2.4.3 砌块的种类及应用 砌块按规格尺寸可分为小砌块、中砌块和大砌块。目前，我国以中小型砌块使用较多。按其空心率大小砌块又可分为空心砌块和实心砌块两种。空心率小于25%或无孔洞的砌块为实心砌块；空心率大于或等于25%的砌块为空心砌块。,砌块也可按其所用主要原料及生产工艺命名，如水泥混凝土砌块、加气混凝土砌块、粉煤灰砌块、石膏砌块、烧结砌块等。常用的砌块有普通混凝土小型空心砌块、轻集料混凝土小型空心砌块和蒸压加气混凝土砌块等。,2.4.3.1 普通混凝土小型空心砌块 普通混凝土小型窒心砌块按其尺寸偏差、外观质量分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)；按其抗压强度分为MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0、MU15.0和MU20.0六个等级。 砌块的主规格尺寸为390mm390mm190。其孔洞设置在受压面，有单排孔、双排孔、三排及四排孔洞。砌块除主规格外，还有若干辅助规格，共同组成砌块基本系列。,混凝土空心砌块,定义 以普通混凝土为原材料，空心率2550 技术性能 规格：390190190mm 强度等级：MU3.5 MU5.0 MU7.5 MU10.0 MU15.0 MU20.0 质量等级：A、B、C,普通混凝土小型空心砌块作为烧结砖的替代材料，可用于承重结构和非承重结构。目前主要用于单层和多层工业与民用建筑的内墙和外墙，如果利用砌块的空心配置钢筋，可用于建造高层砌块建筑。,2.4.3.2 轻集料混凝土小型空心砌块 按强度分为MUl.5、MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5和MU10.O六个等级。与普通混凝土小型空心砌块相比，轻集料混凝土小型空心砌块密度较小、热工性能较好，但干缩值较大、使用时更容易产生裂缝，目前主要用于非承重的隔墙和围护墙。,2.4.3.3 蒸压加气混凝土砌块 按干密度分为B03、B04、B05、B06、B07、B08共六个级别；按抗压强度分Al.0、A2.o、A2.5、A3.5、A5.O、A7.5、A10七个强度级别；按尺寸偏差与外观质量、干密度、抗压强度和抗冻性分为优等品(A)、合格品(B)两个等级。,加气混凝土砌块保温隔热性能好，用作墙体可降低建筑物采暖、制冷等使用能耗。加气混凝土砌块的表观密度小，一般为黏土砖的1/3，可减轻结构自重，有利于提高建筑物抗震能力。加气混凝土砌块表面平整、尺寸精确，容易提高墙面平整度。可锯、刨、钻、钉，施工方便快捷。但由于其吸水导湿缓慢，导致干缩大、易开裂，且强度不高，表面易粉化，故需要采取专门措施。 加气混凝土砌块广泛用于一般建筑物墙体，可用于多层建筑物的非承重墙及隔墙，也可用于低层建筑的承重墙。体积密度级别低的砌块还可用于屋面保温。,加气混凝土砌块,2.5 钢材 2.5.1 钢材的种类 钢材是以铁为主要元素，含碳量为0.02%2.06%，并含有其他元素的合金材料。钢材按化学成分分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢根据含碳量又可分为 低碳钢（含碳量小于0. 25%）、 中碳钢（含碳量0.25%0.6%） 高碳钢（含碳量大于0.6%）。,合金钢是在炼钢过程中加入一种或蠡种合金元素，如硅(Si)、锰(Mn)、钛(Ti)、钒(V)等而得的钢种。按合金元素的总含量合金钢又可分为 低合金钢（总含量小于5%）、 中合金钢（总含量5%10%） 高合金钢（总含量大于10%）。,根据钢中有害杂质硫、磷的多少，工业用钢可分为普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。根据用途的不同，工业用钢常分为结构钢、工具钢和特殊性能钢。,建筑钢材的主要钢种有碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强度结构钢。 国家标准碳素结构钢GBlT 700-2006规定，碳素结构钢的牌号由代表屈服强度的字母Q、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。其中，质量等级以磷、硫杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D表示，D级钢质量最好，为优质钢；脱氧方法符号的含义为：F-沸腾钢，Z-镇静钢，TZ-特殊镇静钢，牌号中符号Z和TZ可以省略。例如，Q235-AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。除常用的Q235外，碳素结构钢的牌号还有Q195、Q215和Q275。碳素结构钢为一般结构钢和工程用钢，适于生产各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等。,优质碳素结构钢钢材按冶金质量等级分为优质钢、高级优质钢（牌号后加“A”）和特级优质钢（牌号后加“E”）。优质碳素结构钢一般用于生产预应力混凝土用钢丝、钢绞线、锚具，以及高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。低合金高强度结构钢的牌号与碳素结构钢类似，不逋其质量等级分为A、B、C、D、E五级，牌号有Q295、Q345、Q390、Q420、Q460几种。主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。,钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。钢板规格表示方法为宽度厚度长度(单位为mm)。钢板分厚板(厚度4mm)和薄板(厚度4mm)两种。 厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。一般结构用的钢材厚度不宜超过40mm。在钢结构中，单块钢板一般较少使用，而是用几块板组合成工字形、箱形等结构形式来承受荷载。,二、建筑钢材的主要品种,4.板材 光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,压型彩钢板,2.5.1.2 钢筋混凝土结构用钢材的品种 钢筋混凝土结构用钢主要品种有热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等。热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力钢筋混凝土结构的配筋。目前我国常用的热轧钢筋品种：强度标准值见表2-5。,标准试件,按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。,非标准试件,不经过加工，直接在线材上切取的试件。,一、拉伸性能,1.低碳钢的拉伸性能,0,钢材拉伸过程的-图,OB弹性阶段,BC屈服阶段,CD强化阶段,DE颈缩阶段,以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。,（1）拉伸试验过程,二、建筑钢材的主要品种,2.线材 如钢筋、钢丝等。,55 钢丝及钢绞线,注：H：热轧，P：光圆，B：钢筋，R：带肋 F：细晶粒 热轧光圆钢筋强度较低，与混凝土的粘结强度也较低，主要用作板的受力钢筋、箍筋以及构造钢筋。热轧带肋钢筋与混凝土之间的握裹力大，共同工作性能较好，其中的HRB335和HRB400级钢筋是钢筋混凝土用的主要受力钢筋。HRB400又常称新级钢，是我国提倡使用的钢筋品种。,有较高要求的抗