建筑工程材料课件

土木工程材料,土木工程材料,逄鲁峰 山东建筑大学 教授 研究生导师 P Tel土木工程材料,土木工程材料是土木工程的材料构成，即构成土木工程的材料。,建筑、桥梁、公路、隧道、堤坝、电站、公园等。,建筑物,桥梁,堤 坝,三门峡,龙滩,小浪底,三峡部分,电 站(厂),小浪底,徐州电厂,邹县电厂,十里泉电厂,其 它,绪 论,一:土木工程材料在国民经济中的地位和作用 二:土木工程材料的发展史和发展趋势 三:土木工程材料的分类 四:土木工程材料的标准化 五:本课程的任务,1:土木工程材料：构成建筑物和构筑物的材料。 2：地位和作用 土木工程材料与建筑业密切相关，而它又是一个独立发展的行业。,一:建筑材料在国民经济中的地位和作用,发展史： “穴居巢处”利用天然洞穴来抵抗自然的侵袭。进入石器时代之后，就凿石成洞、伐木为棚。 随后又经历了筑土、垒石阶段、砖石木结构、水泥混凝土钢筋混凝土予应力钢筋混凝土。,二:土木工程材料的发展史和发展趋势,建筑材料发展趋势：,1：高性能材料的研制; 2：充分利用地方材料； 3：节约能源； 4：提高经济效益；,土木工程材料的分类,按功能分类,根据使用部位分类,按化学成分分类,四：土木工程材料的标准化,标准一般包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输、贮存。 土木工程材料标准是现代工业化发展的产物，是组织现代化大生产的重要手段，也是科学管理的重要组成部分。,GB国家标准 GBJ建筑工程国家标准 JGJ建设部行业标准 JC国家建材局标准 ZB国家级专业标准 ASTM美国国家标准 JIS日本国家标准 BS英国国家标准 DIN德国标准 ISO国际标准,五:土木工程材料课程的任务,1：土木工程材料的组成、构造、生产工艺。 2：土木工程材料的性质、影响其性质的因素，土木工程材料的鉴定方法。 3：土木工程材料的性质与建筑物之间的关系。 4：土木工程材料试验。,第一章土木工程材的基本性质,第一节 基本物理性质 第二节 材料的力学性质 第三节 材料的耐久性 第四节 材料的组成、结构与构造,第一节 基本物理性质,一：材料的密度、表观密度与堆积密度 二：孔隙率、 密实度、空隙率、填充率 三：材料与水有关的性质 四：材料的热工性能,一：材料的密度、表观密度与堆积密度,1：密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。,2：表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。 0=m/V0 (g/cm3或kg/m3),3:堆积密度：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。 0=m/V0(kg/m3) -反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。,二：孔隙率、 密实度、空隙率、填充率,1：密实度：材料体积内被固体物质充实的程度。 D=(V/V0)100%=(0/)x100% 2：孔隙率：材料体积内，孔隙所占的比例。 P=(V0V)/V0=(1-0/),3：填充率：散粒状材料在某堆积体积中，被其颗粒填充的程度。 4：空隙率：散粒状材料在某堆积体积中，颗粒间的空隙所占的比例。,三：材料与水有关的性质,(一)材料的亲水性与憎水性 (二)材料的吸水性与吸湿性 (三)耐水性、抗渗性、抗冻性,材料的亲水性与憎水性,一、材料的亲水性与憎水性 亲水性材料：润湿角90 水分子间内聚力材料分子间吸引力 憎水性材料：润湿角90 水分子间内聚力材料分子间吸引力,材料的吸水性与吸湿性,1：吸水性： 材料吸收水分的性质称为吸水性（饱水状态 恒值）。以吸水率表示。 W吸=（m湿-m干）/m干 可用质量吸水率和体积吸水率表示 吸水率与孔隙率、孔隙特征有关。,2：吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性（自然状态 变值）。以含水率表示。 W吸=（m含-m干）/m干 含水率与孔隙率、孔隙特征、相对湿度有关。,耐水性 抗渗性,（三）耐水性 材料长期在饱和水作用下而不破坏，其强度也不显著降低的性质，称为耐水性。以软化系数表示。 注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。 KR0.85，称为耐水材料,(四)抗渗性 材料抵抗压力水（液体）渗透的性质。以渗透系数或抗渗标号表示。 抗渗性与孔隙率、孔隙特征有关。,抗渗系数,抗冻性,（五）抗冻性 材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏强度又不显著下降的性质。 因素：水、负温度 抗冻等级：能经受冻融循环的最大次数， 记为F50、F100、F200、F300 ,四：材料的热工性能,1：导热系数 2：比热、热容量 单位质量的物体升高或降低1度所吸收或放出的热量，称为比热。 物体升高或降低1度所吸收或放出的热量，称为热容量。,导热系数,第二节 材料的力学性质,一：材料的理论强度 二：材料的强度 三：弹性与塑性 四：脆性与韧性,一、材料的理论强度,材料破坏的原因： 1、由于拉力造成键的断裂。 2、由于剪切造成质点滑移。 3、由于受压引起内部拉应力或剪应力造成破坏。 理论强度远远大于实际强度。,二、材料的强度,1、强度：材料抵抗外力破坏的能力。 2、强度种类 抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度。,3、等级或标号： 在一系列规定条件下，测定材料的强度，按规定方法划分为若干等级，称为标号或强度等级。 4、比强度 是按单位体积或重量计算的材料强度。 比强度=强度/表观密度（体积密度） 意义：反映材料轻质高强的指标。 值越大，材料越轻质高强,强 度,三、弹性与塑性,1：弹性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。 2：塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，并不产生裂纹的性质。,四：脆性与韧性,1：脆性 当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏前并无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。 脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等 2：韧性 在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，同时产生一定的变形而不破坏的性质，称为韧性。 韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。 采用冲击试验测定。,第三节 材料的耐久性,耐久性： 材料在环境介质作用下，能够经久不变质、不破坏，而尚能保持原有性能的性质。,二：材料在使用过程中受到的破坏作用,1：物理作用：干湿变化;温度变化;冻融作用; 2：化学作用：酸、碱、盐等物质的水溶液及有害气体的化学腐蚀。 3：生物作用：虫、菌对材料（主要是对木材）的破坏 4：机械作用：冲击、磨擦等。,四、材料的组成、结构、构造及其对材料性质的影响,（一）材料的组成对性质的影响 1.化学组成化学元素及化合物的种类与数量。 2.矿物组成天然的，人工烧制的。,（二）材料的结构对性质的影响,1.宏观结构 2.亚微观结构 包括纳米微观结构 3.微观结构 晶体 按一定的规则在空间呈有规律的排列。 非晶体 不定形。 原因：熔融物质急冷，来不及成晶而成。 如玻璃体(粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰)都属玻璃体，化学潜能大，一定条件下发生化学反应,（三）材料的构造对性能的影响,材料构造对性能的影响： 具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。 与结构的区别： 构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。 如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等）,第二章 气硬性胶凝材料,基本概念 石膏 石灰 水玻璃,基本概念,一：胶凝材料： 经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。 二、分类： 1、按硬化条件分：气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料 2、按生成物分：水化硅酸钙类、水化铝酸钙类、水化硫铝酸钙类、含水硫酸钙类、氢氧化钙或碳酸钙类、含水的氯镁盐、聚合物类。,石 膏,成分 建筑石膏的原材料种类及生产 建筑石膏的凝结、硬化 技术性质及应用,石膏产品的成分,建筑石膏：-CaSO4H2O 高强度石膏：-CaSO4H2O 地板石膏：高温煅烧石膏 粉刷石膏：建筑石膏或由建筑石膏与CaSO4II混合,生产石膏的原材料及生产工艺,1：原材料种类 天然石膏：天然二水石膏、天然无水石膏 化学石膏：磷石膏、氟石膏、盐石膏、排烟脱硫石膏 2：生产：,建筑石膏的凝结、硬化,1、凝结、硬化： 可塑浆体使去塑性的过程，称为凝结。 产生强度的过程，称为硬化。,2、建筑石膏的凝结硬化机理,A：水化机理 293K时，半水石膏的平衡浓度7.06g/l；二水石膏的平衡浓度为2.05g/l。半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液，所以二水石膏以胶体微粒从水中析出。半水石膏溶液平衡被打破，半水石膏继续溶解，二水石膏不断析出。如此循环进行，直到半水石膏全部耗尽。,B：凝结硬化机理,石膏浆体中自由水因水化和蒸发而减少，二水石膏胶粒数量则不断增加，这些胶粒较半水石膏小，总表面积增加，吸附水增加，所以浆体稠度增大，颗粒之间的摩擦力和粘结力逐渐增加，浆体的可塑性减少。石膏表现为“凝结”。其后，浆体继续变稠。胶粒变为晶体，晶体长大、共生和相互交错，使浆体逐渐产生强度，并不断增长，这就是石膏的硬化过程。,建筑石膏的技术性质,建筑石膏的应用,A:室内装修、抹灰、粉刷。 :各种石膏雕塑、饰面板及各种装饰件。 :各类石膏制品。 :水泥调凝剂。,石 灰,（一）石灰的原料与生产： 1、生产原料 ： A：天然岩石石灰石、白垩、白云质石灰石、大理石碎块、贝壳石灰石、石灰华等。 B：工业废渣电石渣（消化电石得到的， 主要成分为Ca(OH)2） 用氨碱法制碱的残渣（主要成分为碳酸钙）,2、石灰的生产： 石灰的生产过程即是石灰石（生产原料）的煅烧过程。 3、石灰的分类： (1)、按石灰中MgO含量的不同： 钙质石灰MgO%5%， 镁质石灰MgO%5% (2)、按石灰中主要化学成分的不同：生石灰、 熟石灰、石灰膏、石灰浆。,（二）石灰的熟化与硬化：,1、石灰的熟化： 生石灰与水发生反应生成熟石灰的过程，称为石灰的熟化（或称消解、消化）。 注：本反应的特点： 1、放热量大、放热速度快， 2、体积膨胀反应， 3、反应可逆,石灰的硬化,石灰浆体的硬化是由下面同时进行的两个过程来完成的。 （1）、结晶作用：游离水蒸发，Ca(OH)2逐渐从饱和溶液中结晶。 （2）、碳化作用：Ca(OH)2与空气中的CO2化合生成CaCO3晶体，释放出水并被蒸发。 两个作用相互制约，并相互矛盾，反应过程较缓慢,（三）、石灰的技术标准 ：,建筑生石灰的技术要求（JC/T479-92） 建筑生石灰粉的技术要求（JC/T480-92） 建筑消石灰粉的技术要求（JC/T481-92）,（四）石灰的性质,1、可塑性好 2、体积收缩大 3、强度低、耐水性差 4、生石灰吸湿性强，保水性好 ;生石灰是传统的干燥剂,（五）、石灰的应用,1、配制石灰乳和石灰砂浆 2、配制石灰土（灰土）和三合土 3、生产硅酸盐制品,水玻璃,（一）概述： 1、水玻璃的概念：水玻璃俗称泡花碱，是由含有不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅的化合而组成，属于可容性硅酸盐类。 其化学组成式为R2O.nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为SiO2和R2O克分子数的比值，也称水玻璃模数。,（二）水玻璃的性质,1、粘结力强、制品强度高 2、耐酸性好 3、耐热性好 4、耐碱性和耐水性差,（三）水玻璃的应用,1、涂刷材料表面，提高抗风化能力 2、加固土壤 3、配制速凝防水剂 4、配置耐酸、耐热砂浆、砼,水 泥,简 介 第一节 硅酸盐水泥 第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥 第三节 高铝水泥 第四节 其它品种水泥,水 泥 简 介,1：特点： ：原材料丰富。 ：耐久性好，适应性强。 ：耐火性好。 ：维修工作量小。 ：可作复合材料的基材。 ：有利于有效利用工业废渣。 2：在建筑中的地位。 是现代建筑必不可缺结构材料 3:水泥生产的发展 方向：大型、干法、自动化旋窑。,第一节 硅酸盐水泥,一：生产工艺 二：硅酸盐水泥定义 三：硅酸水泥的凝结硬化 四：硅酸盐水泥的技术性质 五：水泥的腐蚀与防护 六：硅酸盐水泥的应用,一：生产工艺,1：原材料： 石灰质材料；粘土质材料；铁质材料；矿化剂； 2：生产工艺：两磨一烧 3：熟料的矿物成分：C3S、C2S、C3A、C4AF、（f-CaO、MgO有害成分）,二：硅酸盐水泥定义,凡是由硅酸盐水泥熟料、05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，称为硅酸盐水泥。 不掺混合材料的为 掺混合材料的为,三：硅酸水泥的凝结硬化,1：各矿物成分的水化特征 2：凝结硬化 3：影响水泥凝结硬化的因素,1：各矿物成分的水化特征,1：各矿物成分的水化特征,2：凝结硬化,凝结硬化过程分为四个期：初始反应期、静止期、快速反应期、硬化期。 或反应活泼期、诱导期、加速反应期、硬化期。,反应活泼期：这个期很短，水泥遇水立即溶解并在水泥粒子周围很快形成水化产物的过饱和溶液。水化反应继续进行，水化硅酸钙、高硫型水化硫铝酸钙包裹在水泥粒子周围。水化进入静止期。,静止期：水化包覆层阻止了水向水泥粒子的运动，水化反应进行的很缓慢。由于较小离子的扩散，包覆层内渗透压增大，至直包覆层破裂，过程进入加速期。,加速期：包覆层破裂，加速了水化过程，水化过程的加速，形成的水化产物也增加了。水化产物在粒子周围积累，又会延缓粒子的水化。当延缓作用等于加速作用时，加速期结束，进入硬化期。,硬化期：延缓作用大于加速作用，水化速度降低，水泥的强度缓慢发展，至水泥粒子全部水化，硬化期才告结束。由于硬化后期水化非常缓慢，这一过程在十几年、几十年甚至上百年才能完成。所以只要有条件，水泥的强度是随龄期的增加不断增长的。,3：影响水泥凝结硬化的因素,、矿物组成。 、细度 、石膏含量 、水灰比 、温度、湿度 、外加剂 、贮存,四：硅酸盐水泥的技术性质,1：细度 2：标准稠度用水量 3：凝结时间 4：体积安定性 5：强度等级（标号） 6：水化热 7：密度、堆积密度,1：细度,水泥磨细程度的指标或水泥分散度的指标。 颗粒越小，表面积越大，反应速度越快。表面积过大能耗大，需水量大，体积收缩大。一般控制比表面积在300平方米/kg 以上 。 国家标准GB17592 比表面积不小于300m2/kg,2：标准稠度用水量,定义：按一定方法将水泥浆调制成具有标准稠度的净浆所需的用水量。 标准稠度：300克重量试杆距试件底面52时的稠度。 硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在2331。 影响标准稠度用水量的因素：细度、矿物成分、温度等。,3：凝结时间,初凝时间：不小于45分钟 终凝时间：不大于390分钟。 影响凝结时间的因素：细度、矿物成分。在施工条件下，温、湿度、加水量、外加剂对凝结时间有影响。,4：体积安定性,a.定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性 b.安全性不良的因素： （1）MgO过量； （2）石膏掺量过多； （3）水泥中游离过多CaO c.试验方法:试饼法、雷氏法 发生争议以雷氏法为准,5：强度等级（标号）,根据3天、28天的抗折强度和抗压强度，硅酸盐水泥评为： 42.5 、 42.5、52.5、52.5、62.5、62.5六个强度等级。,6：水化热,水化热的大小与水泥的矿物组成有关；还与水泥的细度有关。 1克水泥水化热136C3S+62C2S+200C3A+30C4AF 3天约放总热量的50%，7天为75%，3个月为90%。,7：密度、表观密度,水泥的密度3.003.15g/cm3 堆积密度10001600kg/m3 。,五：水泥的腐蚀与防护,腐蚀： 1：软水的侵蚀：氢氧化钙的溶出，使水化产物分解。 2：硫酸盐的腐蚀：硫酸盐与水化铝酸钙反应生成钙矾石，体积膨胀。 3：镁盐的腐蚀：镁离子与氢氧化钙反应生成无胶结能力的氢氧化镁。 4：碳酸水的腐蚀：碳酸水加速了氢氧化钙的溶出。 5：一般酸类腐蚀：与氢氧化钙反应 6：强碱腐蚀：强碱与铝酸钙反应生成易溶的铝酸盐。,防护,1）根据腐蚀环境特点合理选用水泥品种 2）提高水泥石的密实度 3）敷设耐蚀保护层 当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层。 通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等,六：硅酸盐水泥的应用,硅酸盐水泥强度等级高，主要用于地上、下的重要工程，用作承重、预应力钢筋混凝土工程。,第二节 掺混合材料的硅酸盐水泥,一：混合材料 二：普通硅酸盐水泥 三：掺大量混合材料的水泥,混合材料,为了改善硅酸盐水泥的某些性能，在生产水泥及各种制品和构件时，掺入超过水泥质量5的天然或人工的矿物材料，称为混合材料。 1：种类 A：非活性混合材料：填充作用 ：活性混合材料：改善水泥某些性能,2:混合材料在建筑上主要用途： ：水泥混合材料。 ：生产无熟料水泥。 ：拌制砂浆、混凝土时，掺入适量混合材料改善和易性。 ：制作硅酸盐混凝土。 E：掺入灰土，用做基础材料。,普通硅酸盐水泥,1：技术性质 ：细度：0.08mm方孔筛筛余百分数不大于10。 ：标准稠度用水量 ：凝结时间 初凝时间不小于45min。 终凝时间不大于10h。 ：体积安定性：沸煮法 合格 ：强度等级:根据3、28天的抗折强度和抗压强度评为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R。 2：用途 普通硅酸盐水泥的性质与硅酸盐水泥的性质差别不大，被广泛应用于各种混凝土和钢筋混凝土工程。,掺大量混合材料的水泥,（一）定义 （二）凝结硬化 （三）共同特性 （四）特性 （五）技术性能 （六）应用,掺大量混合材料的水泥的定义,1：矿渣硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细而成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥。 （矿渣的掺量2070，允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰混合材料中的一种代替，代替量不得超过水泥质量的8，代替后矿渣的掺入量不得少于20。,2：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料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰硅酸盐水泥，简称火山灰水泥。 （火山灰的掺量为水泥质量的2050）,3：粉煤灰硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥。 （粉煤灰的掺量为水泥质量的2040）,4：复合硅酸盐水泥：凡由硅酸盐水泥熟料和两种或两种以上的混合材料（1550） 、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合灰硅酸盐水泥，简称复合灰水泥。C。,凝结硬化,首先水泥熟料水化，其次是二次反应,共同特性,1：凝结硬化慢，早期强度低，后期强度高。 2：水化热少，放热速度慢。 3：对温度的敏感性较高。 4：抗软水侵蚀能力高。 5：抗硫酸盐侵蚀能力较强。 6：抗冻性差(原因是早期强度低，水化热低) 7：抗碳化能力差(原因是氢氧化钙浓度低),特性,矿渣水泥： 干缩大，耐热性好。 火山灰质水泥： 干缩大，抗渗性较好。 粉煤灰水泥： 干缩小，保水性差。,技术性质,：细度：0.08mm方孔筛筛余百分数不大于10 ：标准稠度用水量 ：凝结时间 初凝时间不小于45min。 终凝时间不大于10h。 ：体积安定性：沸煮法 合格 氧化镁的含量不大于5，三氧化硫含量不大于3.5%。 ：强度等级:根据3、28天的抗折强度和抗压强度评为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R,掺大量混合材料的水泥的应用,见表3.3,第三节 高铝水泥,一：成分 二：水化反应、产物及硬化 三：技术指标 四：特性 五：应用,高铝水泥成分,定义：以铝矾土和石灰石为原料，经煅烧得到以铝酸盐为主，氧化铝含量为50以上的熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥，又称矾土水泥 高铝水泥的成分: 主要CA；还有 CA2 、C2AS 、C12A7 、C2S。 原料：铝矾土、石灰石。,水化反应、产物及硬化,在20以下水化时，CA+10H=CAH10 在2030水化时, 2CA+11H=C2AH8+AH3 在30以上水化时, 3CA+12H=C3AH6+2AH3 水化铝酸钙形成结晶连生体，起骨架作用，氢氧化铝凝胶填充于晶体骨架的空隙中，形成较密实的水泥石结构。水化产物中不含氢氧化钙，30以下不含水化铝酸三钙，所以对水和硫酸盐的侵蚀作用具有很高的抵抗能力。,技术指标,1：细度：0.08mm方孔筛筛余百分数不大于10。 2：凝结时间：初凝时间不早于40分钟；终凝时间不迟于10小时。 3：标号：软练法 根据1、3天抗折、抗压强度评为425、525、625、725。,特性,1：快硬、早强。 2：水化热高、放热快。 3：耐水、抗硫酸盐腐蚀。 4：抗冻、抗渗性好。 5：耐高温。 6：不宜在高温季节施工。 7：不能与石灰、硅酸盐水泥混用。 8：后期强度稍下降。,应用,1：国防、抢修工程。 2：冬季施工。 3：配制膨胀水泥。 4：耐高温混凝土。 5：防射线混凝土。主要是防中子。,第四节 其它品种水泥 (课外了解),一：快硬硅酸盐水泥 二：双快硅酸盐水泥 三：膨胀硅酸盐水泥 四：白色硅酸盐水泥,水泥混凝土与砂浆,简 介 普通混凝土 轻混凝土 其它品种的混凝土 砂浆,简 介,一、混凝土的概念： 混凝土是由胶凝材料，水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。 “混凝土”“砼” 二、混凝土的分类：,（一）按表观密度的大小分类： 1、重砼干2600kg/m3 2、普通砼干=19502500kg/m3 3、轻砼干1950kg/m3 轻砼又分为： （1）轻骨料砼干=8001950kg/m3 （2）多孔砼干=3001000kg/m3 （3）大孔砼： 普通大孔砼干=15001900kg/m3 轻骨料大孔砼干=5001500kg/m3,（二）按混凝土的抗压强度的大小分类： 1、普通砼 2、高强砼fcu 60MPa 3、超高强砼fcu 100MPa （三）按砼生产和施工方法的不同可分为： 泵送砼、喷射砼、碾压砼、压力灌浆砼及商品 砼等。,（四）根据用途不同可分为： 结构砼、防水砼、 道路砼、水工砼、耐热砼、耐酸砼、防 射线砼、膨胀砼等。 （五）根据所用胶凝材料的不同可分为： 水泥 砼、沥青砼、石膏砼、水玻璃砼、硅酸盐砼及聚合物砼等。,第一节 普通混凝土,一:对普通混凝土的基本要求 二:普通混凝土的组成材料 三:普通混凝土的主要技术性质 四:混凝土外加剂 五:混凝土质量控制 六:混凝土的配合比设计,一:对普通混凝土的基本要求,1、满足设计强度要求 2、满足施工和易性要求 3、满足耐久性要求 4、经济性要求,二:普通混凝土的组成材料,一、水泥 二、砂子 三、石子 四、水,一、水泥,品种：要满足使用环境（施工环境和使用环境）对耐久性的要求。 标号（强度等级）： 水泥强度为混凝土强度的0.92.0倍。C30以下混凝土为1.52.0倍； C30以上混凝土为1.50.9倍。,二、砂子,砂：粒径在0.154.75之间的集料，称为砂。 来源：天然砂（山砂、河砂、海砂）、人工砂和混合砂。,混凝土用砂的质量要求,：粗细程度与颗粒级配 ：砂的视密度、堆积密度、空隙率 ：有害杂质含量 D：坚固性,砂子的粗细程度与颗粒级配,粗细程度是指不同粒径的砂粒，混合在一起总的粗细程度。 砂的粗细用细度模数(A2+A3+A4+A5+A6-5A1)/(100-A1)来表示。 细度模数为3.73.1时为粗砂； 3.02.3时为中砂； 2.21.6时为细砂。,颗粒级配是指集料中大小颗粒的搭配情况。 用级配区来衡量砂的级配好坏。 级配良好的粗砂表面积小、孔隙率小。,砂子的有害杂质含量,三、石子,石子（粗集料）碎石、卵石：粒径大于4.75毫米的岩石颗粒，称为粗集料。 1：颗粒级配和最大粒径 2：石子的强度 3：坚固性 4：颗粒形状 5：有害杂质含量,1：颗粒级配和最大粒径,颗粒级配与砂子的颗粒级配一样，把满足某一筛分区的石子，定义为相应的公称粒级。公称粒级的上限称为最大粒径。 石子的最大粒径在满足下列条件的前题下尽量大 不得大于结构最小截面的最小边长的1/4。 不得大于钢筋最小净距的3/4。 混凝土实心板，允许采用最大粒径为板厚1/2的颗粒，但最大粒径不得超过50mm。,2：有害杂质含量,3：石子的强度,原岩强度：555或试件，浸泡48小时的抗压强度与混凝土的强度之比不得小于1.5。火成岩不低于80MPa；变质岩不低于60MPa；水成岩不低于30MPa。 压碎指标：将气干状态1020mm的石子装入压碎指标测定仪，在压力机上加荷至200KN卸荷后，用2.5mm筛过筛，筛余质量为m1 压碎指标=(m0-m1)/m0,四、水,：不含对水泥凝结硬化有影响的物质。油、脂、糖。 ：不含对水泥有侵蚀性的物质。酸水、硫酸盐、镁盐 ：不含对钢筋有锈蚀作用的物质。氯离子、酸水、硫酸盐。 使用饮用水和清洁天然水，作为混凝土的拌合水和养护用水。,三:普通混凝土的主要技术性质,混凝土凝结硬化前称为混凝土混合物或混凝土拌合物。 混凝土混合物凝结硬化后称为混凝土。 （一）普通混凝土的和易性（拌合物） （二）强度、强度等级 （三）变形性能 （四）混凝土的耐久性,（一）普通混凝土的和易性,1：和易性概念 2：和易性测试方法 3：影响和易性的因素 4：改善和易性的措施,1：和易性概念,（1）混凝土凝结前易出现的问题： 、离析：混合物各组分分离，造成不均匀和失去连续性的现象。 、泌水：浇注成型后，凝结以前，水在表面或粗集料、钢筋下部聚积析出的现象。危害：浮浆；粉尘；耐久性差；砂纹等。,（2）和易性： 全部含义是流动性、可塑性、稳定性和易密性。 流动性:混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。取决于固液比。 粘聚性：混凝土拌合物在施工过程中，组成材料趋于聚集在一起的性能。粘聚性不良将产生分层、离析。 保水性：混凝土拌合物在施工过程中，保持水分不致泌水的能力。,2：和易性测试方法,1、坍落度法：在自重作用下产生塑性变形。可用极限剪切应力来解释。 2、稠度：有机玻璃板重275050克，直径230，振动频率3000次/分；测试范围530秒（干硬性混凝土）。(V0/Vt)t,砼拌合物和易性实验设备,3：影响和易性的因素,：单位加水量 ：水灰比和集灰比 ：砂率 ：组成材料的特性： 水泥的矿物组成、保水性、标准稠度用水量等 集料的种类、表面状况等。 ：外加剂 减水剂；塑化剂 ：温度、时间：,4：改善和易性的措施,：选用最佳砂率 ：改善砂、石级配 ：尽量采用较粗的砂石 ：增加水泥浆量 ：使用外加剂（减水剂、塑化剂）,（二）强度、强度等级,1：强度 2：影响强度的因素 3：提高混凝土强度的措施,1：强度,混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗弯强度、与钢筋粘结强度、棱柱抗压强度。 混凝是由于横向受拉而破坏的。这说明混凝土是抗压强度较高、抗拉强度较低的材料。 产生抗拉破坏的原因是原来结构中存在大量的裂纹和孔隙，在垂直于加荷方向的拉应力推动裂缝扩展而发生破坏。,混凝土强度等级,按混凝土立方抗压强度标准值划分为c7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60十二个强度等级。 立方抗压强度标准值是具有95%强度保证率的标准（试件150mm、200C、RH90%、28天抗压强度）立方抗压强度。,2：影响强度的因素,：水灰比 ：水泥强度 ：集料品种 ：温度、湿度 ：龄期 ：施工操作,3：提高混凝土强度的措施,：高标号水泥，快硬水泥 ：采用较小的水灰比 ：采用级配良好、颗粒形状好的集料 ：热养护 ：采用机械施工 ：掺入早强剂；减水剂,（三）变形性能,1：化学收缩 2：干湿变形 3：温度变形 4：在荷载作用下的变形 ：短期荷载作用下的变形 ：在长期荷载作用下的变形徐变,1：化学收缩,水泥水化产物的体积，比反应前物系的总体积小，而使混凝土收缩。与时间成对数关系。40天内增长较快，以后逐渐稳定。是不可恢复的收缩。,2：干湿变形,：残余收缩占3060 ：与水泥品种、水泥用量和用水量有关 ：砂、石形成骨架，抵抗收缩 ：加强养护减小收缩，压蒸效果最好,3：温度变形,线膨胀系数：0.00001,：短期荷载作用下的变形,在压力作用下，经裂缝压合、裂缝引发、裂缝稳定扩展和裂缝迅速扩展而破坏。 由于混凝土的细观不均质性，这就决定了混凝土是弹塑性体。在外力作用下即发生弹性变形，又发生塑性变形。,：在长期荷载作用下的变形,混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向的变形会随时间不断增加，这种变形称为徐变。 一般23年后才逐渐趋于稳定。,影响徐变的因素： 湿度； 加荷时混凝土的强度； 外加应力大小方向； 集料弹性模量与集料体积率； 混凝土尺寸； 温度。,徐变的后果： 对钢筋混凝土构件，能消除应力集中，使应力重新分配； 对大体积混凝土，消除部分温度应力； 使预应力钢筋混凝土的预应力受到损失。,（四）混凝土的耐久性,1：耐久性的概念： 在环境介质作用下，混凝土保持其物理力学性能的能力。 包括抗冻性、抗渗性、抗蚀性、抗碳化性、碱集料反应等。,2：提高混凝土耐久性的措施,：合理选择水泥品种 ：控制水灰比和水泥最小用量 ：选择较好的砂石 ：掺加外加剂：引气剂、减水剂 ：改善混凝土的施工操作方法,四:混凝土外加剂,外加剂：是在拌制混凝土过程中掺入的，能明显改善混凝土性能的，掺量一般不超过水泥质量5的化学外加物。是混凝土的第五种组成材料。 混凝土外加剂 按化学成分分为有机和无机外加剂两类。 按作用分为：影响混凝土混合物性能的（减水剂、塑化剂、引气剂）；影响凝结硬化过程（早强剂、速凝剂、缓凝剂）；其它作用（抗渗剂、防冻剂、阻锈剂、膨胀剂）。,减水剂,减水剂：在保持混凝土流动性不变的情况下，能减少用水量；或者在不增加用水量的情况下能提高混凝土流动性的外加剂。 1：减水机理：破坏水泥浆的絮凝结构，释放出自由水，使混凝土的流动性提高。由于分散作用，使混凝土有一定的缓凝。 2：常用减水剂：木钙、萘系减水剂、水溶性树脂减水剂、糖蜜类减水剂,早强剂,早强剂：能提高混凝土的早期强度，对后期强度无显著影响的外加剂。 早强剂的早强机理：改变水化反应历程或水化产物从而加速水化；或加速水化改善孔结构。 早强剂主要有以下几种： 氯化钙 硫酸钠 三乙醇胺,引气剂,引气剂：能使混凝土混合物中产生一定量的微小独立空气泡，均匀分布在其中的外加剂。 松香热聚物：松香经硫酸、石碳酸加热起聚合反应，再经氢氧化钠中和。可降低表面张力。混凝土的流动性增加，耐久性提高（抗渗、抗冻）。掺量万分之0.51.2。,缓凝剂、密实剂、抗冻剂、速凝剂,缓凝剂：能延缓混凝土的凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。常用的缓凝剂有剂、糖蜜、柠檬酸。 密实剂：氯化铁、氯化铝等。 抗冻剂：降低水的冰点或早强（CaCl2、NaNO2等） 速凝剂：红星（Na2AlO2 40%；Na2CO3 40%； CaO 20%） 711型（Na2AlO2 CaSO4 ）,混凝土强度验收,混凝土强度验收的评定标准：10787 ：统计方法一：当混凝土生产条件在较长时间内能保持一致，每批混凝土强度变异系数基本稳定，每批的强度标准差可按常数考虑。,：统计方法二：当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，或生产期较短，无法积累强度数据以计算标准差，检评中的标准差直接根据验收抽样的强度数据确定。此时应由不少于10组的试件组成一个验收批。,：非统计方法：对于小批量混凝土，其试件组数不足10组时，不具备按统计方法评定混凝土强度的条件时，采用非统计方法。,平均强度 标准差 变异系数 概率度 保证率,评定方法,注：fcu,min混凝土抗压强度最小值 fcu,k设计强度等级（抗压强度标准值） 1 2统计方法二，合格判定系数,1 、2,六:混凝土的配合比设计,1：设计要求： 强度要求； 施工和易性要求； 耐久性要求； 经济性要求。,2：初步配合比设计：,：原材料选择：砂、石、水泥。 ：确定配制强度： hcu,k C：计算水灰比： hc（/WB) ：选择用水量：mW (kg/m3),：确定水泥用量 mc= mW/(W/C) ：校核耐久性： ：选择砂率：SP=ms/(ms+mG) ：计算砂石用量： a：绝对体积法：mc/c+ms/s+ mG/g+ mW /w+10=1000 b：假定表观密度法：mc+ms+ mG+ mW=h,3：基准配合比,在初步计算配合比的基础上，通过试验调整配比使混合物的和易性满足要求的配合比，称为基准配合比。,4：试验室配合比,计算的初步配合比不一定满足强度的要求，调整水灰比，使其强度满足要求。满足强度要求的基准配合比称为试验室配合比。,5：施工配合比,由于施工工地所使用的砂、石子都含有一定水分，而试验室配合比是以干燥材料为基准的。故不能直接应用于现场。要经含水率校正。 mc施工=mc试验室 ms施工=ms试验室(1+a%) mG施工=mG试验室(1+b%) mW施工=mW试验室-ms试验室a%-mG试验室b%,第二节 轻混凝土,一：轻集料混凝土： 1：组成：轻粗集料、 轻细集料或普通砂 、水泥 、水 2：特点： ：比强度高。 ：隔热性能好：导热系0.180.7KCal/m.h. ：弹性模量小，比普通混凝土低25到50 ：耐火性好； ：抗冻、抗渗性好,3：轻集料混凝土的结构特征 一强一弱：集料弱、粘结面强。 4：技术性质： ：强度等级; ：和易性 ：变形性能; ：热工性能; ：耐久性;,5：配合比设计： 设计要求：见前面混凝土的设计要求 设计过程： 选择原材料； 确定配制强度； 确定水泥用量； 确定净用水量； 确定砂率（轻集料混凝土中的砂率是体积砂率细集料的体积与集料体积之比）； 计算粗细集料用量。,二：大孔混凝土：无砂混凝土，多采用单一粒级集料 特点：强度低；表观密度小；导热系数小；收缩小；水泥用量少。 三：多孔混凝土： 一种不用集料，内部充满着大量细小封闭的气孔，孔隙率极大的混凝土。 根据原材料和生产工艺的不同分为加气混凝土和泡沫混凝土。,第三节 其它品种的混凝土,一：防水混凝土： 普通防水砼、外加剂防水砼、特种水泥防水砼。 二：耐热混凝土： 硅酸盐水泥耐热砼、铝酸盐水泥耐热砼、水玻璃耐热砼。 三：耐酸混凝土：水玻璃砼。 四：纤维混凝土： 钢纤维、玻璃纤维、石棉等。 五：防辐射混凝土： 防射线、射线、射线、射线的辐射。,六：聚合物混凝土： 聚合物水泥砼、聚合物浸渍砼、聚合物胶结砼。 七：特细砂混凝土： 宜采用低砂率、低流动性，并控制砂的含泥量。混凝土的干缩较大应注意早期养护。 八：硅酸盐混凝土： 常压蒸养（90100）、高压蒸养（175；0.8Mpa）。 常用材料：粉煤灰、炉渣、粒化高炉矿渣、石灰、石膏。 九：喷射混凝土： 需掺加速凝剂，宜采用普通水泥、骨料级配良好、10毫米以上的粗骨料在30以下，不宜采用细砂。,第四节 砂浆,一、砂浆的分类、组成材料及技术性质 （一）砂浆的分类： 1、按所用的胶凝材料分类： 水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆、聚合物砂浆等。 2、按功能分类： 砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆、绝热砂浆、防水砂浆等。,（二）、砂浆的组成材料,建筑砂浆的组成材料主要有：胶结材料、砂、掺加料、水和外加剂等 1、胶结材料 建筑砂浆常用的胶结材料有：水泥、石灰、石膏等.在选用时应根据使用环境、用途等合理选择。 在干燥条件下使用的砂浆即可选用气硬性胶凝材料（石灰、石膏），也可选用水硬性胶凝材料（水泥）； 若在潮湿环境或水中使用的砂浆则必须选用水泥作为胶结材料。,2、砂 建筑砂浆用砂，应符合混凝土用砂的技术要求。 砌筑砂浆用砂，优先选用中砂，即可满足和易性要求，又可节约水泥。毛石砌体宜选用粗砂。,3、掺加料 掺加料是指为改善砂浆和易性而加入的无机材料，例如:石灰膏、电石膏、粘土膏、粉煤灰等。 掺加料对砂浆强度无直接贡献。它们都需要经孔径不大于3 mm3 mm的网过滤后方可使用。,砌筑砂浆配合比设计规程(JGJ 98-2000)规定：石灰膏、粘土膏和电石膏试配时的稠度，应为1205 mm。 4、水 对水质的要求，与混凝土的要求基本相同。,5、外加剂 砂浆掺入外加剂是发展方向。 砂浆中掺入的砂浆外加剂，应具有法定检测机构出具的该产品砌体强度型式检验报告，并经砂浆性能试验合格后，方可使用。 应用于建筑砂浆的常用外加剂是引气剂。,（三）砂浆的技术性质,1、砂浆的和易性 砂浆的和易性包括流动性和保水性。 砂浆的流动性也叫稠度，是指在自重或外力作用下流动的性能，用砂浆稠度测定仪测定，以沉入度（mm）表示。 沉入度越大，流动性越好。,砂浆的保水性是指新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力。 保水性不良的砂浆在存放、运输和施工过程中容易产生离析泌水现象。 砂浆的保水性用砂浆分层度测量仪来测量，以分层度（mm）表示，分层度大的砂浆保水性差，不利于施工。,2、砂浆强度等级 砂浆强度等级是以边长为7.07 cm的立方体试块，按标准条件(在（203）温度和相对湿度为6080的条件下或相对湿度为90以上的条件)下养护至28d的抗压强度值确定。 砂浆的强度等级分为M2.5、M5、M75、M10、M15、M20等6个等级。,用于不吸水底面(如密实的石材)的砂浆抗压强度，与混凝土相似，主要取决于水泥强度和水灰比。关系式如下： 用于吸水底面(如砖或其他多孔材料)的砂浆，抗压强度主要取决于水泥强度及水泥用量，而与砌筑前砂浆中的水灰比基本无关。其关系式如下：,3、收缩性能 收缩性能是指砂浆因物理化学作用而产生的体积缩小现象。 其表现形式为由于水分散失和湿度下降而引起的干缩、由于内部热量的散失和温度下降而引起的冷缩、由于水泥水化而引起的减缩和由于砂颗粒沉降而引起的沉缩。,4、粘结力 砂浆的粘结力主要是指砂浆与基体的粘结强度的大小。 砂浆的粘结力是影响砌体抗剪强度、耐久性和稳定性，乃至建筑物抗震能力和抗裂性的基本因素之一。 通常，砂浆的抗压强度越高粘结力越大,二、砌筑砂浆的配合比设计,1、 砌筑砂浆的技术条件 将砖、石及砌块粘结成为砌体的砂浆称为砌筑砂浆。 按国家行业标准JGJ 98-2000砌筑砂浆配合比设计规程规定，砌筑砂浆需符合以下技术条件： 砌筑砂浆的强度等级宜采用M20，M15，M10，M7.5，M5，M2.5。 水泥砂浆拌合物的密度不宜小于1 900 kg/m3；水泥混合砂浆拌合物的密度不宜小于 1800 kg/m3。,砌筑砂浆稠度、分层度、试配抗压强度必须同时符合要求。砌筑砂浆的分层度不得大于30 mm。 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。 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。,2、砌筑砂浆配合比设计步骤（水泥混合砂浆） 计算砂浆试配强度fm,0(MPa) 计算出每立方米砂浆中的水泥用量Qc(kg) 按水泥用量Qc计算每立方米砂浆掺加料用量QD(kg)； 确定每立方米砂浆砂用量Qs(kg)； 按砂浆稠度选用每立方米砂浆用水量QW(kg)；对于水泥砂浆，其配合比的确定是用查表法。具体见P166表4-46 进行砂浆试配 配合比确定。,三、抹面砂浆,（一）抹面砂浆的定义及其特点 抹面砂浆是指涂抹在基底材料的表面，兼有保护基层和增加美观作用的砂浆。 与砌筑砂浆相比，抹面砂浆具有以下特点： 抹面层不承受荷载； 抹面层与基底层要有足够的粘结强度，使其在施工中或长期自重和环境作用下不脱落、不开裂； 抹面层多为薄层，并分层涂抹，面层要求平整、光洁、细致、美观； 多用于干燥环境，大面积暴露在空气中,（二）、抹面砂浆的分类、性能及应用,根据其功能不同，抹面砂浆一般可分为 普通抹面砂浆和特殊用途砂浆（具有防水、耐酸、绝热、吸声及装饰等用途的砂浆）。 常用的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。,抹面砂浆应用与基面牢固地粘合，因此要求砂浆应有良好的和易性及较高的粘结力。 抹面砂浆常分两层或三层进行施工。 底层砂浆的作用是使砂浆与基层能牢固地粘结，应有良好的保水性。 中层主要是为了找平，有时可省去不做 面层主要为了获得平整、光洁地表面效果。,水泥砂浆宜用于潮湿或强度要求较高的部位； 混合砂浆多用于室内底层或中层或面层抹灰； 石灰砂浆、麻刀灰、纸筋灰多用于室内中层或面层抹灰。 对混凝土基面多用水泥石灰混合砂浆。 对于木板条基底及面层，多用纤维材料增加其抗拉强度，以防止开裂。,第六章 烧结砖,概述 第一节 烧结普通砖 第二节 烧结多孔砖与空心砖,概述,砌墙砖分为烧结砖和非烧结砖 以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型及焙烧所得的用于砌筑承重或非承重墙体的砖叫烧结砖。 按有无穿孔或主要成分分类。,第一节 烧结普通砖,定义：以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料制得的没有孔洞或孔洞率小于15%的烧结砖叫烧结普通砖。 一、原料 （一）粘土原料（粘土的组成、粘土的性质） （二）其它原料（粉煤灰、煤矸石、页岩） 二、生产工艺简介,三、烧结普通砖的技术性能指标 1、形状尺寸：24011553mm 2、强度：按抗压强度；强度变异系数（0.21）；强度标准值,评为 、 、,原料调制 成型 干燥 焙烧 制品,3、抗风化系数：干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下，材料不破坏并长期保持其原有性质的能力。 4、泛霜：砖内可溶盐类在砖的使用过程中，逐渐于砖的表面析出一层白霜。影响外观、砖表层酥松、与砂浆粘结破坏。,5、石灰爆裂 6、质量等级（表.3） 强度与抗风化合格的砖，根据尺寸偏差、外观质量、泛霜、石灰爆裂分为优等品（）、一等品（）和合格品（）。 四、烧结普通砖的应用 柱、拱、烟囱、窑身、沟道 及基础 ； 配筋砌筑体等,第二节 烧结多孔砖和空心砖,烧结普通砖自重大、体积小、生产能耗大、施工效率低； 烧结多孔砖和空心砖可使建筑物自重减轻30%，节约粘土20 30%，节省燃料10 20%，施工工效提高40%，并可改善隔热隔声性能。,一、烧结多孔砖 定义：以粘土、页岩或煤矸石