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建工实验员培训班讲义 大连市建筑科学研究设计院股份有限公司 大 连 市 建 筑 工 程 质 量 检 测 中 心 第一章、水泥 1、胶凝材料定义： 胶凝材料是指能通过自身的物理、化学变化由浆 体变成固体，同时能将一些散粒材料或块状材料 黏结为整体的材料。 一、述论 2、分类：胶凝材料按化学成分可分为两大类： 无机胶凝材料和有机胶凝材料。 3、无机胶凝材料 无机胶凝材料按其硬化条件又分为气硬性胶凝 材料和水硬性胶凝材料。 （1）气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只 能在空气中保持或发展其强度的胶凝材料。它只适用 于地上或干燥环境，不宜用于潮湿环境，更不能用于 水中。 （2）水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而 且能更好的在水中硬化，保持并继续发展其强度的胶 凝材料。它既可以用于干燥环境，也可以用于水中。 （1）石灰 生石灰是以含碳酸钙为主要成分的天然岩石 在低于烧结温度条件下煅烧得到的。其主要成分 是氧化钙，将生石灰与适量水经消化和干燥得而 成的粉末，主要成分Ca(OH)2，称熟成灰，也叫 消石灰粉。与过量水消化，可得到石灰膏。 石灰的硬化基理：石灰浆体的硬化主要是 由干燥作用和碳化作用引起的。干燥作用是指石 灰浆体失水干燥获得强度；碳化作用是由于氢氧 化钙与二氧化碳生成碳酸钙获得强度。 4、石灰、石膏、水玻璃 （2）石膏 石膏是以硫酸钙为主要化学成份的气硬性 胶凝材料。它是由天然石膏CaSO42H2O煅烧所 得的。我们建筑常用的石膏叫建筑石膏，其主要 成分是CaSO41/2H2O。 石膏的硬化基理：石膏的硬化主要分两个阶 段，第一阶段是石膏浆体失去水份，稠度增大， 直至失去可塑性。第二阶段是CaSO42H2O胶体 微粒凝聚并转变成晶体，晶体逐渐长大并互相交 错搭接使浆体产生强度并发展到最大强度。 （3）水玻璃 水玻璃俗称泡化碱，由碱金属氧化物和二氧化 硅组成。如硅酸钠NaOnSiO2、硅酸钾KOnSiO2 等。 水玻璃分子式中SiO2与碱金属氧化物的摩 尔数的比值，称为为水玻璃模数。 二、水泥 1、水泥的分类 （1）按矿物组成分： A、硅酸盐水泥 B、铝酸盐水泥 C、硫铝酸盐水泥等 （2）按特性和用途分： A、通用水泥（指大量用于一般土木工程的水泥） B、专用水泥（有专门用途） C、特性水泥（指有某种性能比较突出） 1、硅酸盐水泥的生产 石灰石 石膏 黏土 按比例混合磨细 生料 在1450度煅烧 熟料 磨细 水泥成品 铁矿石 混合材料 三、硅酸盐水泥 2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及性质 （1）主要成分：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁 铝酸四钙。还有少量游离氧化钙、游离氧化镁和含 碱矿物及玻璃体。 （2）各主要成分的性质 矿物名称硅酸三钙 硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四 钙 矿物组成 3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O33CaOAl2O3 Fe2O3 简写式C3SC2SC3AC4AF 矿物含量3760% 1537%715%1018% 水化速度快慢最快较快 放 热 量大小最大中 早期强度高低低中 后期强度高高低低 C3A的水化速度最快，水化热最大，且主要在 早期放出，其次是C4AF早期水化速度较快， 但这两种矿物在硅酸盐水泥中含量较少，且 水化产物的强度并不高，所以对强度的贡献 不大。C3S的水化速度较快，水化热较大，早 期，后期强度均较高，同时含量最高，C2S的 水化速度最慢，水化热最小，主要在后期放 出，早期强度增长慢，但后期强度增长较快 。因此，不论是早期强度还是后期强度，水 泥石的强度主要来源于硅酸三钙和硅酸二钙 的水化反应。 从上表可以看出: （3）硅酸盐水泥的凝结与硬化 这个过程可分为二段 （1）、水泥水化、水解过程，也可称为溶液解期 。 （2）、凝结及硬化过程。也就是胶化期与结晶期 。 （4）主要水化产物 水化硅酸盐凝胶、水化铁酸盐凝胶、氢氧化钙、 水化铝酸盐、水化硫铝酸盐。 5、技术指标 （1）标准稠度用水量 标准稠度用水量：是指水泥与水拌合达到规定的标准 稠度时的用水量占水泥质量的百分比。 标准稠度：水泥净浆以标准方法测试所达到统一规定 的浆体可塑性程度。 哪么为什么要测标准稠度用水量呢？是因为在测定 水泥的凝结时间和安定性等性质时需要拌制标准稠度 的水泥浆，所以标准稠度用水量是为了进行水泥技术 性质检验的一个准备性指标。 检测方法:GB/T1346-2001水泥标准稠度用水量、 凝结时间、安定性检验方法 （2）凝结时间 定 义： 凝结时间：是指水泥从加水拌合开始到失支流 动性 ， 即从可塑状态发展到固体状态所需要的 时 间。 又分初凝时间和终凝时间： I：初凝时间：指水泥从加水拌合起到开始失去可 塑 性和流动性所需时间； II：终凝时间：指水泥从加水拌合起到完全失去可 塑 性、开始产生强度所需时间。 （3）安定性 定 义： 安定性：安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体 积变化的均匀性，也叫做体积安定性。 引起体积安定性不良的主要因素是水泥熟料中 含有过量的游离氧化钙或游离氧化镁，以及在水泥 粉磨时掺入的超量的石膏等。 （4）细度 定 义：细度指水泥颗粒粗细的程度。 表示方法：总的表面积表示 用筛余百分率表示 （5）强度 检测方法简述: 每次成型40*40*160mm试件三块所需各材料用量： 水泥：标准砂：水=4501g：13505g ：2251mL 实验过程中环境要求： 成 型 202 相对湿度50% 带模养护： 201 相对湿度90% 养护池水： 201 A、抗折强度 要求抗折仪加荷速度：50N/s10N/s 按公式计算： Rf=1.5FfL/b3 Rf：抗折强度，MPa Ff：折断时施加于棱柱体中部的荷载，N L ：支撑圆柱之间的距离，100mm b：棱柱体正方形截面的边长，mm 以三个值的算术平均值用为实验结果，当三个强 度值中有超出平均值10%时，应剔除后再取平均 值作为抗折强度的试验结果。抗折强度记录至 0.1MPa，平均值计算精确至0.1MPa。 B、抗压强度 抗压实验机加荷速度：2400N/s200N/s 精度1% 以做完抗折试验后的六个试件进行抗压试验，按公式 计算： RC=FC/A RC：抗压强度，MPa FC：破坏时的最大荷载，N A：受压部分面积，mm2(40*40=1600mm2) 以六个测定值的算术平均值作为试验结果，当六 个测定值中有一个超出六个平均值的10%，就应 剔除这个结果，以剩下的五个的平均值为结果，如 果五个测定结果中再有超过它们（五个值）平均值 10%的，则此组结果作废。 单个半棱柱体得到的单个抗压强度结果计算至 0.1MPa，平均值精确到0.1MPa。 例：有一组水泥强度实验，实验数据如下。抗折荷载： 3100N，2570N，2540N；抗压荷载：56.0kN,54.5kN， 55.2kN，56.4kN，48.5kN，54.0kN。求其抗折、抗压强 度。 抗折强度 解：Rf=1.5FfL/b3 Rf1 =1.53100100/403 =7.2MPa Rf2 =1.52570100/403 =6.0MPa Rf3 =1.52540100/403 =6.0MPa 平均值Rf=（7.2+6.0+6.0）/3=6.4MPa 因为：（7.2-6.4）/6.4=12.5%=12%10% 所以：平均值Rf = （6.0+6.0）/2=6.0MPa 抗压强度 解：RC=FC/A RC1= 56.01000/1600= 35.0 MPa RC2= 54.51000/1600=34.1 MPa RC3= 55.21000/1600=34.5 MPa RC4= 56.41000/1600=35.2 MPa RC5= 48.51000/1600=30.3 MPa RC6= 54.01000/1600=33.8 MPa 平均值RC=(35.0+34.1+34.5+35.2+30.3+33.8)/6=33.8MPa 因为(33.8-30.3)/33.8=10.4% 所以抗压强度为:34.5MPa 该组水泥的抗折强度为:6.0MPa,抗压强度:34.5MPa 四、常用硅酸盐类水泥 1、定义 （1）硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、05%石灰石或粒化高炉 渣、适量石膏磨细制成的的水硬性胶凝材料。分PI、PII。 （2）普通硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、615%混合材、适 量石膏磨细制成的的水硬性胶凝材料，代号PO。 （3）矿渣硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣（ 2070%）、适量石膏磨细制成的的水硬性胶凝材料，代号PS。 （4）火山灰硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材 （2050%）、适量石膏磨细制成的的水硬性胶凝材料，代号PP。 （5）粉煤灰硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰（2040% ）、适量石膏磨细制成的的水硬性胶凝材料，代号PF。 （6）复合硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规 定的混合材料（15%50%）、适量石膏磨细制成的的水硬性胶凝 材料，代号PC。 2、掺入混合材目的 （1）代替部分水泥熟料，增加水泥产量，降低成本 ； （2）调节水泥强度，避免不必要的强度浪费； （3）改善水泥性能； （4）降低早期强度。 3、掺入复合材硅酸盐类水泥的特性 （1）矿渣硅酸盐水泥的特性： A、早期强度低，后期强度增长速率大。 B、抗水和硫酸盐侵蚀能力强。 C、水化热低。 D、环境温度、湿度对凝结硬化的影响较大。 E、保水性差，泌水量大，水泥石抗渗性差。 F、抗碳化能力差。 G、干缩性较大。 H、抗冻性和耐磨性较差。 I、耐热性较强。 （2）火山灰质硅酸盐水泥 保水性能好，泌水量小，水泥石抗渗性好。其它特性 与 矿渣水泥基本一样 （3）粉煤灰硅酸盐水泥 A、保水性能好，泌水量小，水泥石抗渗性好。 B、干缩小。需水量小。 其它特性与 矿渣水泥基本一样 硅酸盐类水泥性能比较表 水泥品种主要特性适应应范围围不宜使用 P I 、 P II 1、早期强度高； 2、水化热热高；3 、耐腐蚀蚀性差；4 、抗冻冻性好；5、 耐热热性较较差 要求快硬高强要求的 砼砼、冬季施工工程、 有耐磨要求砼砼 大体积砼积砼 、受 侵蚀蚀性介质质作 用的砼砼 P O一般环环境及干燥环环境 中砼砼或有抗冻冻、抗渗 、耐磨快硬、高强要 求砼砼 P S见见前表潮湿环环境或处处于水中 的砼砼、大体积砼积砼 、受 侵蚀蚀性介质质作用的砼砼 及一般环环境中的砼砼 有抗渗、快硬 、高强、抗冻冻 要求的砼砼 PP见见前表干燥环环境中砼砼 、有抗冻冻、耐 磨、快硬、高 强要求的砼砼 PF见见前表 PC见见前表 P I 、P IIP OP SPPPFPC 现现行标标准GB175-2007 必 检检 项项 目 强度42.562.5R 42.5 52.5R 32.5 52.5R 凝结时结时 间间 初凝不小于45min,终终 凝不大于390min 初凝不小于45min,终终凝不大于600min 安定性 用沸煮法检验检验 必须须合格 一 般 项项 目 细细度 比表面积积大于300m2/kg80m方孔筛筛筛筛 余不得超过过 10.0% 氧化镁镁不宜超过过5.0%,如经经蒸压压安定性合格，可放宽宽到6.0%。 三氧化硫 3.5% 4.0% 3.5% 烧烧失量 I3.0% II3.5%5.0% 无要求 不溶物 I0.75%II1.50% 无要求 碱含量 供需双方商定 取样样批次 1、散装水泥，同厂、同日期、同强度等级级、同一出厂编编号为为一验验收批 ，总总量不超过过500t；2、袋装水泥：200t. 废品水泥：凡三氧化硫、初凝时间、安定性中任 一项不符合标准规定时，或强度低于最低等级要 求时均为废品。（只对砌筑水泥） 5、废品水泥、不合格水泥 不合格水泥：凡化学指标、凝结时间、安定性、 强度中的任一项不符合标准规定为不合格水泥。 （通用水泥） 6、其它水泥 砌筑水泥：凡由一种或一种以上的水泥混合材 料，加入适量的硅酸盐水泥熟料和石膏，经 磨细制成的工作性较好的水硬性胶凝材料， 称为砌筑水泥，代号M。主要用于砌筑和抹 面砂浆、垫层混凝土等，不应用于结构混凝 土。 按强度等级分：M12.5级、M22.5级。 标准号 GB/T3183-2003 一、砂 1、标准及定义 现行标准JGJ52-2006普通混凝土用砂、石 质量及检验方法标准 天然砂的定义：由自然条件作用而形成的， 公称粒径小于5.00mm的岩石颗粒。（按产源 分河砂，海砂和山砂） 人工砂的定义：岩石经除土开采、机械破碎 、筛分而成的，公称粒径小于5.00mm的岩石 颗粒。 混合砂：由天然砂与人工砂按一定比例组合 而成的砂。 第二章 砂、石 2、砂的公称粒径、砂筛筛孔的公称直径和 方孔筛筛孔边长尺寸 砂的公称粒径 砂筛筛孔的公称直径方孔筛筛孔边长 5.00mm5.00mm4.75mm 2.50mm2.50mm2.36mm 1.25mm1.25mm1.18mm 630m630m600m 315m315m300m 160m160m150m 80m80m75m 3、质量要求 （1）、砂的分级 按细度模数f分为粗、中、细、特细四 级，其范围应符合以下规定： 粗砂：f=3.73.1 中砂：f=3.02.3 细砂：f=2.21.6 特细砂： f=1.50.7 （2）、颗粒级配 除特细砂外，按630m筛孔的累计筛余量 ，分成三个级配区。见表。 I区II区III区 5.00mm100100100 2.50mm355250150 1.25mm65355010250 630m857170414016 315m958092708555 160m100901009010090 80m 表内除630m、5.00mm外，其它允许稍有超出分界线，但 其总量百分率不应大于5%。 砂颗粒级配区 (3)、含泥量 含泥量定义：砂、石中粒径小于80m颗粒的含量。 天然砂中含泥量指标 混凝土强度等级 含泥量（%）.03.05.0 对于有抗冻、抗渗或基它特殊要求的小于或等 于C25混凝土用砂，不应大于3.0% 。 （4）、泥块含量 泥块含量定义：砂中粒径大于1.25mm，经 水洗 、手捏后变成小于630m颗粒的含量。 砂中泥块含量 对于有抗冻、抗渗或基它特殊要求的小于或等于 C25混凝土用砂，不应大于1.0% 。 混凝土强度等级 泥块含量（%）.51.02.0 (5)人工砂或混合砂中石粉含量 石粉定义：人工砂中公称粒径小于m，且 其矿物组成和化学成分与被加工母岩相同的颗 粒含量。 人工砂或混合砂中石粉含量 混凝土强度等级 石粉含 量（ ） .(合格) 5.07.010.0 .(不合格) 2.03.05.0 （6）、坚固性 坚固性定义：砂在气候、环境变化或其它物理因素 下 抵抗破裂的能力。以重量损失计。 在寒冷地区室外使用并经常处于潮湿或干湿交 替 状态下的混凝土、对有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求 的 混凝土、对有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区 的 地下结构混凝土用砂不大于8%；其它条件下不大 10%。 ()、压碎值 压碎值定义：人工砂、碎石或卵石抵抗压碎的能力 。人工砂的总压碎值指标应小于。 ()、有害物质 云母：不大于2.0%；抗冻、抗渗要求的混凝土，不 大于1.0% 轻物质（密度小于2000kg/m3的物质）：不大于 1.0% 硫化物及硫酸盐含量：不大于1.0% 有机物含量：比色法试验，不深于标准色，如深于 标准色，砂浆抗压强度比不小于0.95 。 （9）、碱活性 对长期处于潮湿环境的重要混凝土结构用砂，应采 用砂浆棒（快速法）或砂浆长度法进行骨料的碱活 性检验。经过上述检验判断为有潜在危害时，应控 制混凝土中的碱含量不超过3kg/m3,或采用能抑制 碱 骨料反应的有效措施。 (10)、氯离子含量 钢筋混凝土不应大于0.06%；预应力混凝土：不大于 0.02%（以干砂质量百分率计）。（海砂或受氯离子 侵染的砂子） (11)、贝壳含量 混凝土强度等级 43 贝壳含量（%） 对于有抗冻、抗渗或基它特殊要求的小于或等于 C25混凝土用砂，不应大于% 。 4、取样规则 (1)、取样批：同一产地、同一规格的砂: 大型运输工具:以400m3或600t为一批，不足也为一 批。 小型运输工具:以200m3或300t为一批，不足也为一 批。 当质量比较稳定，进料量大时，可1000t 为一批。 (2)、取样方法： 从料堆：取样前先把取样部位表面铲除，然后由各 个不同部位抽取大致相等的砂8份。 从传送带：在机尾出料处用接料器定时抽取4份。 从车船上：从不同部位和深度抽取大致相等的砂8 份。 (3)、样品缩分：分料器和人工四分法 5、验收 (1)、检验项目 每验收批至少应：颗粒级配（筛分析）、含泥量、 泥块含量检验。对海砂或有氯离子污染的砂，检氯 离子。海砂要检贝壳含量。对人工砂及混合砂，检 石粉含量。对重要或特殊工程，按工程要求增加项 目。对其它指标的合格性有怀疑时，应检验。 (2)、判定 除筛分析外，其余检验项目存在不合格时，应加倍 取样进行复验，当复验仍有一项不满足标准要求 时，应按不合格品处理。 6、检验方法 （1）、筛分析 筛子尺寸要求见上表。 分计筛余：各筛上筛余量除以试样总量的百分 率。要求精确到0.1% 累计筛余：该筛上的分计筛余百分率与大于该 筛的各筛上的分计筛余百分率之和，精确到 0.1%。 根据各筛两次试验累计筛余的平均值，评定该 试样的颗粒级配分布情况，精确至1%。 细度模数计算公式： 要求精确到0.01。 筛分析采有两个试样平行试验。细度模数以两次试验 结果的算术平均值为测定值，结果精确到0.1。如两次 试 验所得的细度模数之差大于0.20，应重新进行试验。 为5.00,2.50,1.25,0.630, 0.315,0.160mm各筛上的累计筛余百分数。 例题：一组砂子的筛分析实验数据如下，求分 计筛余， 累计筛余，并计算细度模数，并判 断是哪一级砂。 筛孔尺寸 （mm） 筛 余 （g） 分计筛余 （%） 累积筛余 （%） 5.00 102.02.0 2.50 357.09.0 1.25 9819.628.6 0.630 19839.668.2 0.315 11923.892.0 0.160 397.899.8 细度模数：f=2.93中砂。 （2）、含泥量 检测方法分标准法和虹吸管法。我们讲标准法。 按下式计算：精确到0.1% c=100%(m0-m1)/ m0 m0：试验前的烘干试样重量 m1：试验后的烘干试样重量 以两个试验结果算术平均值作为测定值，两次结果 差值超过0.5%时，重新试验。 （3）、泥块含量: （4）、含水率：水的质量与干砂质量的比，与含泥量 不同。我们日常工作会用到的，调整混凝土配合比时 。 (5)、其它项目:表观密度、堆积密度等。 二、石子 1、现行标准及定义 现行标准：JGJ52-2006普通混凝土用砂、石 及质量及检验方法标准 定义： 碎石：由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得的 粒径大于5mm的岩石颗粒。 卵石：由自然条件作用下形成的，粒径大于 5mm的岩石颗粒。 2、石筛的公称粒径、砂筛筛孔的公称直径和方孔筛筛 孔边长尺寸 砂的公称粒径砂筛筛孔的公称直径方孔筛筛孔边长 2.50mm2.50mm2.36mm 5.00mm5.00mm4.75mm 10.0mm10.0mm9.5mm 16.0mm16.0mm16.0mm 20.0mm20.0mm19.0mm 25.0mm25.0mm26.5mm 31.5mm31.5mm31.5mm 40.0mm40.0mm37.5mm 50.0mm50.0mm53.0mm 63.0mm63.0mm63.0mm 80.0mm80.0mm75.0mm 100.0mm100.0mm90.0mm 3、质量要求 （1）、颗粒级配 连续粒级： 510mm,516mm,520mm,525mm,531.5mm,540mm 单粒级 ： 1020mm,1631.5mm,2040mm,31.563mm,4080mm （2）、针、片状颗粒含量 定义：凡岩石颗粒的长度大于该颗粒所属粒级的平均粒 径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍 者为片状颗粒。 碎石或卵石中针、片状含量 混凝土强度等级 针片状颗粒含量 （按质量计，% ） 81525 （3）、含泥量 碎石或卵石中含泥量 有抗冻、抗渗或其它要求的混凝土，含泥量不应大于1.0%；如含泥是非 粘土质石粉时，可放提高到1.0%、1.5%、3.0%。 （4）、泥块含量 混凝土强度等级 含泥量（按质量计，% ） 0.51.02.0 混凝土强度等级 泥块含量（按质量计，% ） 0.20.50.7 有抗冻、抗渗或其它要求的强度等级小于C30的混凝土，碎石或卵石 中泥块含量不应大于0.5%。 (5)强度