常用建筑材料

常用建筑材料 一 钢筋 我国在钢筋混凝土结构中目前通用的为普通钢筋 它可以分为热 轧碳素钢和普通低合金钢两种 二者的区别主要在于化学成分不同 热轧碳素钢除含有铁元素外 还含有少量的碳 硅 锰 硫 磷等元素 其中力学性能与含碳量有关 含碳量高 强度高 质地硬 但塑性降低 普通低合金钢的成分 除含有热轧碳素钢的元素外 再加入微量的 合金元素 如硅 锰 钒 钛 铌等 虽然含量不多但改善了钢材的塑 性性能 按照我国 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 的规定 在钢 筋混凝土结构中所用的国产普通钢筋有以下四种级别 1 HPB235 即热轧光面钢筋 Hot rolled Plain Steel bars 235 级 屈服强度为 s 235N mm2 抗拉强度 b 370N mm2 2 HRB335 即热轧带肋钢筋 Hot rolled Ribbed Steel bars 335 级 屈服强度为 s 335N mm2 抗拉强度 b 490N mm2 3 HRB400 即热轧带肋钢筋 Hot rolled Ribbed Steel bars 400 级 屈服强度为 s 400N mm2 抗拉强度 b 570N mm2 4 RRB400 即余热处理钢筋 Remained heat treatment Ribbed Steel bars 400 级 屈服强度为 s 400N mm2 抗拉强度 b 600N mm2 钢筋的冷加工方法 冷拉 冷拔 冷轧 二 水泥 水泥的特点水泥的特点 水泥是一种粉末状材料 加水后拌合均匀形成的浆体 不仅能够 在干燥环境中凝结硬化 而且能更好地在水中硬化 保持或发展其强 度 形成具有堆聚结构的人造石材 水泥适用范水泥适用范围围 不仅适合用于干燥环境中的工程部位 而且也适合用于潮湿环境 及水中的工程部位 按性能和用途分按性能和用途分 按主要水硬性物按主要水硬性物质质分分 第一第一节节 硅酸硅酸盐盐水泥水泥 硅酸硅酸盐盐水泥的原材料水泥的原材料 1 生产硅酸盐水泥熟料的原材料 1 石灰质原料 天然石灰石 也可采用与天然石灰石化学成分相 似的材料如白垩 石灰石石等 2 粘土质原料 主要为粘土 其主要化学成分为 SiO2 其次为 Al2O3 和少量 Fe2O3 3 铁矿粉 采用赤铁矿 化学成分为 Fe2O3 2 石膏主要为天然石膏矿 无水硫酸钙等 3 混合材料 包括活性混合材料 粒化高炉矿渣 粉煤灰 火山灰质混合材料 等 和非活性混合材料 石灰石粉 磨细石英砂等 硅酸硅酸盐盐水泥的生水泥的生产产工工艺艺 两磨一两磨一烧烧 工工艺艺 生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种 硅酸盐水泥分为 型硅酸盐水泥 不掺混合材料 和 型硅酸盐 水泥 掺不超过 5 混合材料 熟料的熟料的矿矿物物组组成及其特性成及其特性 水泥熟料水泥熟料矿矿物的主要特性物的主要特性 熟料矿物磨细加水 均能单独与水发生化学反应 其特点见上表 硅酸硅酸盐盐水泥的凝水泥的凝结结和硬化和硬化 凝结硬化的概念 凝凝结结 水泥加水拌合而成的 水泥加水拌合而成的浆浆体 体 经过经过一系列物理化学一系列物理化学变变化 化 浆浆 体逐体逐渐变渐变稠失去可塑性而成稠失去可塑性而成为为水泥石的水泥石的过过程 程 硬化 水泥石硬化 水泥石强强度逐度逐渐发渐发展的展的过过程称程称为为硬化 硬化 水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的 凝结过程较短暂 一 般几个小时即可完成 硬化过程是一个长期的过程 在一定温度和湿 度下可持续几十年 熟料熟料矿矿物的水化反物的水化反应应 熟料熟料矿矿物的水化反物的水化反应过应过程程 水化初期水化初期 熟料矿物与水反应的速度较快 使水化产物不断地从液相中析出 并聚集在水泥颗粒表面 形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜 大约在 1h 左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶 体 水化中期水化中期 以水化硅酸钙 C S H 和氢氧化钙的快速形成为特征 水化后期水化后期 由于新生成的水化产物的压力 水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂 使水进入未水化水泥颗粒的表面 水化反应继续进行 水化产物之间 互相交叉连生 不断密实 固体之间的空隙不断减小 网状结构不断 加强 结构逐渐紧密 A 凝胶体 C S H 凝胶 水 化硅酸钙凝胶 B 晶体 氢氧化钙 水化铝酸 钙 水化硫铝酸钙 C 孔隙 毛细孔 凝胶孔 气孔 等 D 未水化的水泥颗粒 水泥石的水泥石的结结构构 水泥石主要由凝胶体 晶体 孔隙 水 空气和未水化的水泥颗粒 等组成 存在固相 液相和气相 因此硬化后的水泥石是一种多相多 孔体系 水泥石的结构 水化产物的种类及相对含量 孔的结构 对其 性能影响最大 硅酸盐水泥的主要技术性质 1 密度 堆密度 堆积积密度和各成分含量密度和各成分含量 注 表中百分数均为质量百分数 2 细细度度 细度是指水泥颗粒的粗细程度 水泥颗粒的粗细 直接影响其水化反应速度 活性和强度 国家标准中规定 水泥的细度用筛析法和比表面积法来测定 硅 酸盐水泥的细度为其比表面积大于 300m2 kg 3 凝凝结时间结时间 凝结时间 分为初凝时间和终凝时间 初凝时间是从加水至水泥 浆开始失去塑性的时间 终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的 时间 水泥初凝时间不宜过早 终凝时间不宜过迟 国家标准 GB175 1999 规定 硅酸盐水泥初凝不得早于 45min 终凝不得迟于 6 5h 4 体体积积安定性安定性 体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性 水泥在硬化 过程中体积变化不稳定 即为体积安定性不良 水泥安定性不良的原因 熟料中含有过量的游离氧化钙 f CaO 或含有过量的游离氧 化镁 f MgO 生产水泥时掺入的石膏过量 国家标准 GB175 1999 规定 硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检 验必须合格 体积安定性不良的水泥严禁用于工程中 5 强强度及度及强强度等度等级级 1 胶砂 胶砂强强度度 国家标准 规定 水泥和标准砂按 1 3 0 质量比混合 加入规定量 的水 水灰比为 0 50 经标准试验方法搅拌成型 制成 40mm 40mm 160mm 的标准试件 在标准条件 1d 温度为 20 1 相对湿度 90 以上的空气中带模养护 1d 以后拆模 放入 20 1 的 水中养护 下养护 根据水泥品种不同 分别测定 3d 28d 的抗折强度 和抗压强度 即为水泥的胶砂强度 2 强强度等度等级级 根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级 硅酸盐水泥的强 度等级划分为 42 5 42 5R 52 5 52 5R 62 5 62 5R 共六个等级 注 R 型为早强型 主要是 3d 强度较高 6 水化水化热热 水泥的水化水泥的水化热热是指在水化是指在水化过过程中的放程中的放热热量 量 单单位位为为 kJ kg 水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关 铝酸三钙 硅酸三钙 的水化热高 而铁铝酸四钙 硅酸二钙的水化热较低 因此要降低水 化热 可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量 水化热主要对大体积混凝土工程有影响 对于大体积混凝土工程 应选择水化热较低的水泥 或者采取特殊措施降低水化热的危害 水泥石的腐水泥石的腐蚀蚀及防止及防止 1 水泥石腐 水泥石腐蚀蚀的方式的方式 1 软水侵蚀 溶出性侵蚀 2 酸的腐蚀 溶解性化学腐蚀 一般酸的腐蚀 碳酸水的腐蚀 3 硫酸盐腐蚀 膨胀性化学腐蚀 4 强碱腐蚀 2 防止水泥石腐 防止水泥石腐蚀蚀的措施的措施 1 根据工程的环境特点 合理选择水泥品种 2 提高混凝土的密实度 3 在水泥石结构的表面设置保护层 硅酸硅酸盐盐水泥的特性及水泥的特性及应应用用 1 凝结硬化快 早期及后期强度均高 适用于有早强要求的工程 2 抗冻性好 适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程 3 耐腐蚀性差 因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多 4 水化热高 不宜用于大体积混凝土工程 但有利于低温季节蓄 热法施工 5 抗碳化性好 因水化后氢氧化钙含量较多 故水泥石的碱度不 易降低 对钢筋的保护作用强 适用于空气中二氧化碳浓度高的环境 6 耐热性差 因水化后氢氧化钙含量高 不适用于承受高温作用 的混凝土工程 7 耐磨性好 适用于高速公路 道路和地面工程 掺掺混合材料的硅酸混合材料的硅酸盐盐水泥水泥 混合材料及其分混合材料及其分类类 混合材料 为了改善水泥性能 提高水泥的产量 在生产时掺入 的天然或人工矿物质材料 活性混合材料活性混合材料 具有潜在水硬性或火山灰特性 或者兼具有潜在水硬性和火山灰 特性的混合材料 1 粒化高炉矿渣 2 粉煤灰 3 火山灰质混合材料 非活性混合材料非活性混合材料 不具有潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定要求的混合材 料 如磨细石灰石粉 磨细石英砂等 一 普通硅酸一 普通硅酸盐盐水泥 代号水泥 代号 P O 定义 硅酸盐水泥熟料 6 1 的混合材料 适量石膏 技术性质要求 与硅酸盐水泥相比 相同点 MgO 含量 SO3 含量 初凝时间 安定性的技术要求相同 不同点 细度 80 m 方孔筛筛余量不超过 10 0 终凝时间 不迟于 10h 烧失量 不得大于 5 0 强度等级 普通硅酸盐水泥分为 32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R 六个强度等级 各龄期的强度 不低于下表的规定 主要特性 主要特性 1 早期强度略低 后期强度高 2 水化热略低 3 抗渗性好 抗冻性好 抗碳化能力强 4 抗侵蚀 抗腐蚀能力稍好 5 耐磨性较好 耐热性能较好 应应用 用 普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同 二 二 矿矿渣水泥 粉煤灰水泥 火山灰水泥渣水泥 粉煤灰水泥 火山灰水泥 定定义义 技技术术性性质质要求 与普通水泥相比 要求 与普通水泥相比 相同点 MgO 含量 细度 凝结时间 安定性的技术要求相同 不同点 三氧化硫含量 矿渣水泥不超过 4 0 火山灰质水泥 粉煤灰水 泥不得超过 3 5 强度等级 强度等级划分为 32 5 32 5R 42 5 42 5R 52 5 52 5R 共六个等级 各龄期的强度要求见下表 密度 水泥的密度为 2800 3000kg m3 主要特性 与硅酸主要特性 与硅酸盐盐水泥 普通水泥相比 水泥 普通水泥相比 三种水泥的共同特性 1 凝结硬化较慢 早强强度较低 后期强度增长较快 2 水化热较低 放热速度慢 3 抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好 4 蒸汽养护适应性好 5 抗冻性 耐磨性及抗碳化性能较差 三种水泥各自特性 1 矿渣水泥的抗渗性较差 但耐热性好 可用于温度不高于 200 的混凝土工程中 2 火山灰水泥的抗渗性好 但干缩较大 不适用于长期处于干燥 环境中的混凝土工程 3 粉煤灰水泥干缩小 抗裂性好 三 复合硅酸三 复合硅酸盐盐水泥和石灰石硅酸水泥和石灰石硅酸盐盐水泥水泥 复合硅酸复合硅酸盐盐水泥 水泥 P C 与硅酸盐水泥相比 由于掺入了两种或两种以上的混合材料 复 合水泥的水化热较低 早期强度较高 其强度要求与普通水泥的强度 要求相同 石灰石硅酸石灰石硅酸盐盐水泥 水泥 P L 凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石 适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料称为石灰石硅酸盐水泥 石灰石硅酸盐水泥的技术要求应符合相应标准的规定 四 通用水泥的四 通用水泥的验验收和保管收和保管 一一 通用水泥的通用水泥的验验收收 包装标志和数量的验收 包装包装标标志的志的验验收 包装有袋装和散装两种收 包装有袋装和散装两种 1 袋装水泥在包装袋上应清楚地标明产品名称 代号 净含量 强度等级 生产许可证编号 生产者名称和地址 出厂编号 执行标准 号 包装年月日等主要包装标志 2 掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥 必须在包装上标上 掺火山灰 字样 3 包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级 4 印刷字体颜色 1 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥 红色 2 矿渣硅酸盐水泥 绿色 3 火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥 黑色 5 散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相同的卡片 数量的数量的验验收收 1 袋装水泥每袋净含量为 50kg 且不得少于标志质量的 98 2 随机抽取 20 袋总质量不得少于 1000kg 质质量的量的验验收收 1 检查出厂合格证和试验报告 2 复验 3 仲裁检验 废废品及不合格品的品及不合格品的规规定定 废废品 品 凡氧化镁 三氧化硫 初凝时间 安定性中的任一项不符合相应 标准规定的通用水泥 均为废品 不合格品 不合格品 对于通用水泥 凡有下列情况之一者 均为不合格品 1 硅酸盐水泥 普通水泥 凡不溶物 烧失量 细度 终凝时间中 任一项不符合标准规定者 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥 复合 水泥 凡细度 终凝时间中任一项不符合标准规定者 2 掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度低 于商品强度等级规定的指标者 3 水泥出厂的主要包装标志中水泥品种 强度等级 工厂名称和 出厂编号不全者 二二 通用水泥的保管 通用水泥的保管 1 不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放 不得混杂 2 防水防潮 做到 上盖下垫 3 堆垛不宜过高 一般不超过 10 袋 场地狭窄时最多不超过 15 袋 4 储存期不能过长 通用水泥不超过三个月 水泥储存期超过三 个月 水泥会受潮结块 强度大幅度降低 会影响水泥的使用 高高铝铝水泥水泥 一 一 铝铝酸酸盐盐水泥水泥 定定义义 以石灰岩和矾土为主要原料 配制成适当成分的生料 烧至全部 或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料 经磨细而成的水硬性胶 凝材料 代号 CA 主要主要矿矿物成分物成分 1 铝酸一钙 CaO Al2O3 简写 CA 凝结正常 硬化迅速 为铝酸 盐水泥强度的主要来源 2 二铝酸一钙 CaO 2Al2O3 简写 CA2 其特点是凝结硬化慢 早期强度较低 后期强度高 3 此外还有少量水化极快 凝结迅速而强度不高的七铝酸十二 钙 12 7 以及胶凝性极差的铝方柱石 C2AS 六铝酸一钙 CA6 等矿物 铝铝酸酸盐盐水泥的水化与硬化水泥的水化与硬化 当温度低于 30 时 水化生成水化铝酸钙 CAH10 水化铝酸二 钙 C2AH8 氢氧化铝凝胶 AH3 铝酸盐水泥的硬化过程与硅酸盐 水泥基本相似 CAH10 C2AH8 都属六方晶系 其晶体呈片状或针状 互相交错攀附 重叠结合 可形成坚强的结晶共生体 使水泥获得很 高的强度 氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架的空隙 所以能形成比较 致密的结构 当温度高于 30 时 水化生成立方晶系的水化铝酸三钙 C3AH6 氢氧化铝凝胶 AH3 此时形成的水泥石孔隙率很大 强 度较低 因而铝酸盐水泥不宜在高于 30 的条件下养护 铝铝酸酸盐盐水泥的技水泥的技术术要求要求 细细度度 比表面积不小于 300 m2 kg 或 0 045mm 筛余不大于 20 凝凝结时间结时间 按 GB201 2000 规定的标准稠度胶砂测得的凝结时间 应符合如下要求 CA 50 CA 70 CA 80 铝酸盐水泥的初凝时间不早 于 30min 终凝时间应不迟于 6 CA 60 铝酸盐水泥的初凝时间不早 于 60min 终凝时间应不迟于 18 强强度度 铝酸盐水泥按照 Al2O3 含量分为四类 各类型铝酸盐水泥 的不同龄期强度值不得低于 GB201 2000 的规定 铝酸盐水泥受到高温作用时 由于产生了固相反应 烧结结合代 替了水化结合 因而具有良好的耐高温性能 铝铝酸酸盐盐水泥的特性与水泥的特性与应应用用 1 早期强度很高 故适用于工期紧急的工程 2 抗渗性 抗冻性好 3 抗硫酸盐腐蚀性好 4 水化放热极快且放热量大 不得应用于大体积混凝土工程 5 耐热性好 高温下产生烧结作用 具有良好的耐高温性能 较 高的强度 故适合耐热工程 6 长期强度降低较大 不适合长期承载结构 其他品种水泥其他品种水泥 一 道路硅酸一 道路硅酸盐盐水泥水泥 定义 以道路硅酸盐水泥熟料 活性混合材料和适量石 膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为道路硅酸盐水泥 简称道路水泥 技术要求 道路水泥中铝酸三钙含量不大于 5 0 铁铝酸四钙含 量不小于 16 0 游离 CaO 含量不大于 1 0 特性 道路硅酸盐水泥强度较高 特别是抗折强度高 耐磨性好 干缩率低 抗冲击性 抗冻性和抗硫酸盐侵蚀能力比较好 应用 适用于水泥混凝土路面 机场跑道 车站及公共广场等工 程的面层混凝土中应用 二 中二 中热热硅酸硅酸盐盐水泥和低水泥和低热矿热矿渣硅酸渣硅酸盐盐水泥水泥 中中热热硅酸硅酸盐盐水泥水泥 由适当成分的硅酸盐水泥熟料 加入适量石膏 磨细制成的具有 中等水化热的水硬性胶凝材料 称为中热硅酸盐水泥 低低热矿热矿渣硅酸渣硅酸盐盐水泥水泥 由适当成分的硅酸盐水泥熟料 加入矿渣 适量石膏 磨细制成 的具有低水化热的水硬性胶凝材料 称为低热矿渣硅酸盐水泥 简称 低热矿渣水泥 三 白色硅酸三 白色硅酸盐盐水泥和彩色硅酸水泥和彩色硅酸盐盐水泥水泥 白色硅酸盐水泥的组成 性质与硅酸盐水泥基本相同 所不同的 是在配料和生产过程中严格控制着色氧化物 Fe2O3 MnO Cr2O3 TiO2 等 的含量 彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥 它是用白水泥熟料 适量石膏和 耐碱矿物颜料共同磨细而制成的 白水泥和彩色水泥广泛地应用于建筑装修中 如制作彩色水磨石 饰面砖 锦砖 玻璃马赛克以及制作水刷石 斩假石 水泥花砖等 小小结结 1 水泥按性能和用途分为通用水泥 专用水泥和特性水泥三大 类 2 通用水泥主要包括七大品种 3 通用水泥的细度 凝结时间 体积安定性和强度 是评定水泥 质量的技术指标 4 通用水泥的定义 主要技术性质 特性及应用 验收和保管等 内容 是本章的重点内容 5 专用水泥和特性水泥 了解其特性及应用 三 混凝土三 混凝土 混凝土是由水泥 砂 石子和水按一定的配合比拌和在一起 经凝结 和硬化形成的人工石材 规范 规定混凝土强度分成 14 个强度等级 即 C15 C20 C25 C30 C35 C40 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80 其中 C 表示混凝土 concrete 15 80 等数值是表示以 N mm2 为单 位的立方体抗压强度的大小 混凝土按照强度等级的不同 可分为普通混凝土 高强度混凝土和超 高强度混凝土 三者之间没有明确的区分界限 一般认为强度等级在 C50 以内的为普通混凝土 自 C60 至 C80 为高强度混凝土 C100 及 以上的为超高强度混凝土