土木工程材料 全套课件

土木工程材料绪论第一章土木工程材料根本性质第二章无机气硬性胶凝材料第三章水泥第四章砂浆第五章混凝土第六章砌筑材料和屋面材料第七章钢材第八章合成高分子材料第九章沥青材料第十章木材第十一章其它工程材料第十二章土木工程材料试验绪论1.土木工程材料的开展2.土木工程材料的分类3.土木工程材料的标准化1.土木工程材料的开展2.土木工程材料的分类

3.土木工程材料的标准化国际标准、外国标准：国际标准ISO；美国材料试验学会标准ASTM；英国标准BS；日本标准JIS；德国工业标准DIN；法国标准NF。国外产品在中国境内使用时，如无特别许可，必须符合中国国家标准。第一章土木工程材料的根本性质1.1材料的根本物理性质1.2材料的力学性质1.3材料与水有关的性质1.4材料的热性质1.5材料的耐久性1.1材料的根本物理性质一、材料在不同结构状态下的密度1、密度－－材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。ρ－密度，g/cm3m－材料的质量，gV－材料在绝对密实状态下的体积,cm3绝对密实状态下的体积是不包含孔隙在内的体积。密实材料的体积为绝对密实体积，如钢材、玻璃等。一般材料内部均含有孔隙，在测定有孔隙的材料密度时，应将材料磨成粉末，枯燥后，用李氏瓶测定其体积。ρ=mV1.1材料的根本物理性质2、表观密度〔视密度〕－－材料在自然状态下，单位体积的质量。ρ0－密度，g/cm3m－材料的质量，gV0－材料在自然状态下的体积，cm3测定材料表观密度时，外形规那么材料可通过直接度量外形尺寸，按几何计算体积；对于外形不规那么的不吸水材料，可直接用排水法测定材料的体积，对于吸水材料，用封蜡法测定材料的体积。ρ0=mV0

1.1材料的根本物理性质3、堆积密度－－散粒材料或粉末材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。mρ’0＝

V0’

ρ’0－堆积密度，kg/m3

m－材料的质量，kg/m3V’0－材料的自然堆积体积，m3

材料堆积密度一般指材料在气干状态下的自然堆积密度，如材料含水时，应说明含水率。材料在绝干状态下的堆积密度称为绝干堆积密度，用ρ’0d表示。1.1材料的根本物理性质二、结构中的孔隙与材料性质的关系

1、孔隙分类按孔隙的大小分为：细微孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙、粗大孔隙。按孔隙的形状分为：闭口孔隙〔封闭孔隙〕。球状孔隙、片状孔隙、管状孔隙、带尖角孔隙。按常压水能否进入分为：开口孔隙〔连通孔隙〕、闭口孔隙〔封闭孔隙〕。连通孔隙封闭孔隙片状孔隙尖角孔隙球状孔隙固体物质1.1材料的根本物理性质2、孔隙的来源与产生原因a、天然形成：木材内部的孔隙是木材生长需要而产生的，岩石中的孔隙是造岩运动时产生的。b、人为形成：泡沫塑料、加气混凝土。c、制造缺陷：玻璃中的气泡、钢材中的裂纹。d、生产工艺和组成要求产生：混凝土、砂浆、石膏等凝结硬化后由于水分蒸发产生的孔隙。3、孔隙对材料性质的影响孔隙含量高，那么材料的体积密度、堆积密度、强度越小，保温性、隔声性、吸水性越强。孔隙形状、大小对材料的性质也有很大影响。球状孔隙对强度的影响小于片状、尖角孔隙，开口孔隙对材料的吸水性的影响大于闭口孔隙，对保温性的影响较小。1.1材料的根本物理性质三、密实度与孔隙率1、密实度－－材料体积〔自然状态〕内固体物质的充实程度。Vρ0D＝－×100％＝－－×100％

V0ρ

密实度D值反映了材料的密实程度，钢材、玻璃的密实度D=1。2、孔隙率－－材料在自然状态下，孔隙体积占材料总体积的百分率。VPV0-VP＝－＝×100％＝(1－D)

V0V0

P+D=1

开口孔隙率PK

材料内开口孔隙体积占总体积的百分率。

PK＝VK/V0

闭口孔隙率Pb

材料内闭口孔隙体积占总体积的百分率。PB＝VB/V0

VP=VK+VB

P=PK+Pb1.1材料的根本物理性质3、空隙率－－散粒材料在堆积状态下，颗粒间空隙体积占材料堆积体积的百分率。VSV0’-V0ρ’0P’＝－＝＝（1－）×100％

V’0V0ρ0

填充率－－散粒材料在堆积状态下，颗粒体积占材料堆积体积的百分率。V0ρ’0D’＝──＝──×100％

V’0ρ0

＝1－P’D’+P’=1V0’V0VsVVpVKVB1.2材料的力学性质一、材料的受力变形1、弹性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料的变形立即消失并能完全恢复到原来形状的性质称为弹性。材料的这种变形称为弹性变形。应变和应力成正比，其比值称为材料的弹性模量。E=σ/ε〔Mpa)。2、塑性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料仍能保持变形后的形状的性质称为塑性。材料的这种变形称为塑性变形。多数材料在受力较小时表现为弹性，受力较大时表现为塑性特征，外力取消后，弹性变形消失，其塑性变形不能消失，这种材料称之为弹塑性材料。3、徐变〔蠕变〕材料在恒定外力作用下产生，随着时间而缓慢增长的不可恢复的变形称为徐变变形，简称徐变。徐变属于塑性变形。1.2材料的力学性质二、材料的强度

1、强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力。

2、材料的理论强度：f=Eυd√f材料的理论强度E材料的弹性模量υ材料的外表能d材料原子间距由于材料内部的缺陷，材料的理论强度为实际强度的100-1000倍。3、材料的实际强度〔强度〕：抗拉、抗压、抗剪强度：f=－PA抗弯强度：f=3PL2bh2LbhPPPPPPP1.2材料的力学性质常用材料的强度值单位MPa材料抗压强度抗拉强度抗弯强度比强度（抗压）花岗岩100-2505-810-140.070普通粘土砖7.5-30-1.8-4.00.006普通混凝土7.5-601-4-0.017普通低碳钢200-400200-400-0.054松木（顺纹）30-5080-12060-1000.2004、材料的强度等级标号：材料按强度划分为假设干等级，便于使用。如混凝土按抗压强度划分为C7.5、C10、C15、C20、……C60等12个等级，普通粘土砖分为MU10、MU15、……MU30五个强度等级。5、材料的比强度：材料强度与体积密度的比值。是衡量材料轻质高强的主要指标。1.2材料的力学性质三、材料的脆性和韧性1、脆性：材料在外力作用无明显塑性变形而突然破坏的性质。2、韧性〔冲击韧性〕：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质。用材料受荷到达破坏时所吸收的能量表示。αk＝AkAkαk－材料的冲击韧性，J/mm2；AK－试件破坏时所消耗的功，J；A－试件受力净截面积，mm2。1.2材料的力学性质四、硬度和耐磨度1、硬度：材料抵抗较硬物体刻划或压入的能力。测定方法有：莫氏、洛氏、维氏、布氏法。2、耐磨性：材料抵抗磨损的能力。用耐磨率表示：M=m0－m1AM－耐磨率，g/cm2;m0－磨前质量，g；m1－磨后质量，g；A－试样受磨面积，cm2。1.3材料与水有关的性质一、材料的亲水性与憎水性水分子间的内聚力小于水分子与固体材料分子间的吸引力时，材料外表容易被水浸润，该材料为亲水材料。θ≤900。大多数材料为亲水材料，如混凝土、粘土砖、钢材、木材等。水分子间的内聚力大于水分子与固体材料分子间的吸引力时，材料外表不能被水浸润，该材料为憎水材料。θ＞900。憎水材料具有良好的防水性能，可作为防水材料使用。θ固液气憎水性θ固液气亲水性1.3材料与水有关的性质二、吸水性与吸湿性1、吸水性：材料在水中吸收水分的性质。

a、重量吸水率：材料在吸水饱和状态下，所吸水的质量占材料绝干质量的百分比。Wm=mb－mgmg×100％mb－材料吸水饱和时所吸水的质量，Kg或g；mg－材料枯燥状态下的质量，g或Kg。b、体积吸水率：

材料在吸水饱和状态下，所吸水的体积占材料自然状态下的体积的百分比。ρw－水的密度；V0－材料枯燥状态下的体积，cm3或m3。Wv=mb－mgV0××100％ρw11.3材料与水有关的性质2、吸湿性：材料在空气中吸收水分的性质,用含水率表示。

W’m=mswm×100％msw材料在空气中所吸水的质量。Kg或g。平衡含水率：材料中的水分与空气湿度到达平衡时的含水率叫做平衡含水率。3、影响材料吸水率的因素：a、材料的性质〔亲水或憎水〕。b、材料的孔隙率和孔隙构造。4、含水对材料性质的影响：a、材料质量增加。b、材料的强度下降。C、材料的保温性能降低。d、材料的耐久性下降〔易产生冻害、易被腐蚀〕。1.3材料与水有关的性质三、耐水性材料长期在水的作用下，保持其原有性质的能力。结构材料的耐水性用软化系数KR表示fbfgKR＝fb－材料在吸水饱和状态下的抗压强度，Mpa；fg－材料在绝干状态下的抗压强度，Mpa。KR≥0.85时为耐水材料。一般结构，材料的软化系数KR≥0.75，重要结构，材料的软化系数KR≥0.85。四、抗渗性材料抵抗压力水或其他液体渗透的性质。材料的抗渗性用渗透系数K表示，一般用抗渗标号P表示。如P2、P4、P10分别表示可抵抗0.2、0.4、1.0Mpa压力水不渗漏。1.3材料与水有关的性质五、抗冻性材料在冻融循环作用下，保持其原有性质的能力。冻融循环：在－15℃冻结，20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环。结构材料的抗冻性用抗冻标号表示。如F25、F50、F100、……表示材料经25、50、100次冻融循环后仍能满足质量损失≯5％，强度下降≯25％的要求。影响材料抗冻性的因素：1、材料的孔隙构造和孔隙率〔开口孔隙率〕。2、孔隙的充水程度〔饱和度：≤91％破坏程度低〕。3、材料自身的强度。1.4材料的热性质一、导热性当材料两侧存在温度差时，热量将由高温侧传递到低温侧，材料的这种传导热量的性质，称为导热性，常用导热系数来表示。计算公式为：

式中λ——材料的导热系数，w/〔m·K〕；Q——传导热量，J；a——材料的厚度，m；A——材料传热面积，m2；Z——传热时间，s；t1-t2——材料两侧温度差〔t1>t2〕，K。材料的导热系数越小，表示其越不易导热，绝热性能越好。材料的导热性与孔隙特征有关，增加孤立的不连通孔隙能降低材料的导热能力。

二、热阻材料层厚度δ与导热系数λ的比值，称为热阻，R=δ/λ(m2·K/W)三、热容量和比热热容量是指材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的性质，可用下式表示：

四、热变形性材料的热变形性，是指材料在温度变化时的尺寸变化，除了个别的如水结冰之外，一般材料均符合热胀冷缩这一自然规律。材料的热变形性常用线膨胀系数来表示，可用下式表示：

式中α——材料的线膨胀系数，1/K；

L——材料原来的长度，mm；

∆L——材料的线变形量，mm；

t2－t1——材料在升、降温前后的温度差，K；土木建筑工程中总体上要求材料的热变形性不要太大。

1.5材料的耐久性用于构筑物的材料在长期使用过程中，能抵抗周围各种介质的侵蚀而保持其原有性能、不变质、不破坏的性质，统称为耐久性。土木工程结构物的工程特性与土木工程材料的根本性质直接相关，且用于构筑物的材料在长期使用过程中，需具有良好的耐久性。在构筑物的设计及材料的选用中，必须根据材料所处的结构部位和使用环境等因素，并根据各种材料的耐久性特点，合理地选用，以利于节约材料、减少维修费用、延长构筑物的使用寿命。

第二章无机气硬性胶凝材料2.1石灰2.2石膏2.3水玻璃胶凝材料将散粒状材料〔砂、石等〕或块状材料〔砖、砌块等〕粘合为一个整体的材料，通称为胶凝材料。第二章气硬性胶凝材料胶凝材料有机胶凝材料无机胶凝材料沥青类－－石油沥青、煤沥青天然树脂类－－松香、橡胶合成树脂类－－塑料、涂料、胶粘剂气硬性胶凝材料－－石灰、石膏、水玻璃等水硬性胶凝材料－－各种水泥气硬性胶凝材料：只能在空气中凝结硬化，也只能在空气中保持并增长强度的材料。适用于枯燥环境。水硬性胶凝材料：既能在空气中凝结硬化，又能在水中更好地凝结硬化，并保持和开展强度的材料。适用于枯燥和潮湿、水下环境。2.1石灰CaCO3CaO+CO2900-1100℃2.1石灰三、石灰的熟化与硬化1、石灰的熟化石灰的熟化，又称消解。是生石灰与水作用生产熟石灰的过程。CaO+H2OCa(OH)2+64kJ2.1石灰2、石灰的硬化石灰浆体的硬化包括碳化硬化和枯燥硬化。〔1〕、碳化硬化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳和水化合称为碳酸钙的过程。

由于空气中的二氧化碳含量很低，碳化作用主要发生在与空气接触的表层上，形成的碳酸钙结构致密，阻止了空气中的二氧化碳进一步深入，碳化过程极为缓慢。石灰枯燥后，水分蒸发，碳化反响因无水而中止。〔2〕、枯燥硬化：石灰浆中的水分逐渐蒸发或被砌体吸收，使Ca(OH)2溶液饱和而逐渐结晶析出，促使石灰浆体硬化，同时枯燥使得浆体收缩而产生一定的强度但遇水后强度丧失。Ca(OH)2+CO2+H2OCaCO3+H2O石灰浆体硬化慢、强度低、不耐水。2.1石灰项目钙质生石灰镁质石灰石优等品优等品合格品优等品优等品合格品CaO+MgO含量/%≥908580858075未消化残渣含量（5mm圆孔筛筛余量，％）≤5101551015CO2含量（％）≤5796810产浆量（L/kg）≥2.82.32.02.82.32.02.1石灰项目钙质生石灰粉镁质石灰石粉白云石质消石灰粉优等品优等品合格品优等品优等品合格品优等品优等品合格品CaO+MgO含量/%≥706560656055656055游离水（％）≤0.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.00.4-2.0体积安定性合格合格－合格合格－合格合格－细度0.9mm筛余（％）≤000.5000.5000.50.125mm筛余（％）≤3101531015310152.1石灰五、石灰的性质与应用1、石灰的性质①、保水性好：掺入水泥砂浆中，提高砂浆的保水性。②、凝结硬化慢，强度低：1：3石灰砂浆28d的强度只有0.2－0.5MPa，不宜用于建筑物的承重结构。③、耐水性差：氢氧化钙易溶于水，长期受潮或被水浸泡会使已硬化的石灰溃散，软化系数接近于0，不宜用于潮湿和水下环境。④、枯燥收缩大：石灰浆在硬化过程中，要蒸发大量的水，引起体积收缩，易产生干缩裂缝，一般不宜单独使用，在使用时一般掺入砂、纸筋、麻刀，以减少收缩引起的开裂。2.1石灰2.2建筑石膏一、石膏的生产与主要品种1、石膏的生产原料：含硫酸钙的天然石膏〔生石膏、石膏矿石〕或含硫酸钙的工业废渣。其化学式为CaSO4.2H2O，也称二水石膏。2、石膏的生产工艺与品种：石膏破碎加热磨细成品。〔1〕、建筑石膏：加热温度在107－170℃，二水石膏脱水成为半水石膏〔β型〕。白色或灰白色粉末，密度2.6－2.75g/cm3，堆积密度800－1000kg/m3。CaSO4.2H2O107-170℃CaSO4.H2O＋H2O121212.2建筑石膏〔2〕、模型石膏：β型半水石膏，杂质含量少，主要用于制作模型和装饰浮雕。〔3〕、高强度石膏：将二水石膏在0.13MPa大气压〔124℃〕的密闭压蒸釜内蒸炼脱水生成为α型半水石膏再经磨细而成。物理性质：白色或灰白色粉末，密度2.6－2.8g/cm3，堆积密度1000－1200kg/m3。高强度石膏用水量较建筑石膏少，凝结硬化后的结构强度高，硬化7天的强度可达15－40MPa。主要用于高级抹灰和装饰制品。2.2建筑石膏二、建筑石膏的凝结与硬化1、石膏的水化建筑石膏加水拌和后，与水发生水化反响：CaSO4.H2O＋H2OCaSO4.2H2O12121半水石膏首先溶于水，然后发生水化反响生产二水石膏，由于二水石膏的溶解度小于半水石膏，所以半水石膏的饱和溶液对于二水石膏来说成为过饱和溶液，因此二水石膏从溶液中以胶体微粒析出，二水石膏的析出促使反响继续进行，直至半水石膏全部转变为二水石膏为止。转变过程大约需7－12min。2.2建筑石膏半水石膏溶解二水石膏结晶交错的晶体2、建筑石膏的凝结与硬化凝结硬化：由浆体逐渐失去可塑性转变为坚硬的固体的过程。初凝：浆体刚开始失去塑性的过程。对应的这段时间称为初凝时间。终凝：浆体完全失去塑性的过程。对应的这段时间称为终凝时间。2.2建筑石膏技术指标优等品一等品合格品抗折强度（Mpa），≥2.52.11.8抗压强度（Mpa），≥4.93.92.9细度（0.2mm方孔筛筛余，％），≤5.010.015.0凝结时间（min）初凝≥6终凝≤30注：表中强度为2h强度值。2.2建筑石膏四、建筑石膏及其制品的性质1、凝结时间快：初凝时间为几分钟，30min完全失去塑性，2h强度可达3－6MPa，在室内自然枯燥条件下，到达完全硬化需1周时间。调节凝结时间可以参加缓凝剂，如亚硫酸盐酒精废液、硼砂、柠檬酸、动物骨胶、皮胶或蛋白胶等。2、凝结硬化时体积微膨胀：膨胀率0.5％－1.0％。使石膏制品外表光滑、尺寸准确、形体饱满、装饰性好。2.2建筑石膏3、孔隙率大、体积密度小：建筑石膏在拌和时，为使浆体具有施工要求的可塑性，需参加石膏用量的60％－80％的水，水化反响理论用水量为石膏质量的18.6％，[CaSO4。H2O分子量为145〔40＋32＋64＋9＝145〕，H2O分子量为27，27/145=18.6％。]多余的水逐渐蒸发后，使硬化后的石膏留有大量的孔隙，孔隙率一般可达50％－60％，体积密度为800－1000kg/m3。121212.2建筑石膏2.2建筑石膏四、建筑石膏及其制品的应用1、室内抹灰和粉刷。2、生产石膏制品：

①、纸面石膏板。

②、石膏装饰板。

③、纤维石膏板。3、装饰制品。2.3水玻璃一、水玻璃生产简介水玻璃又称泡花碱，是一种碱金属气硬性胶凝材料。建筑中常用来配制水玻璃水泥、水玻璃混凝土、水玻璃砂浆、水玻璃涂料。生产水玻璃的主要方法是以纯碱和石英砂为原料，将其磨细拌匀后，在1300－1400℃的熔炉中熔融，经冷却后即成固体水玻璃。将固体水玻璃装入蒸压釜内，通入水蒸气使其溶于水得到液体水玻璃。NaCO3+nSiO2Na2O.nSiO2+CO2↑1300-1400℃

水玻璃的组成中，氧化硅与氧化钠的分子比n称为水玻璃的模数，n值一般在1.5－3.5之间，模数越高，水玻璃的粘性越大，粘结力与强度、耐酸、耐热性越高，但也愈难溶于水。2.3水玻璃二、水玻璃的硬化水玻璃在空气中能与二氧化碳反响，生成无定型二氧化硅凝胶〔硅酸凝胶〕，凝胶脱水枯燥转变成二氧化硅而硬化。Na2O.nSiO2+CO2+mH2ONa2CO3+nSiO2.mH2O上述反响因空气中二氧化碳含量太低而进行很慢，使用中参加氟硅酸钠作为促硬剂，以加快水玻璃的硬化。2[Na2O.nSiO2]+Na2SiF6+mH2O6NaF+(2n+1)SiO2.mH2O2.3水玻璃三、水玻璃的特性1、粘结力强，强度较高。水玻璃混凝土的抗压强度可达15－40MPa。2、耐酸性好，硬化后的主要成份为二氧化硅，可抵抗除氢氟酸以外的任何酸性环境。适宜配制水玻璃耐酸混凝土、耐酸砂浆。3、耐热性好，可配制耐热水玻璃混凝土、耐热砂浆、耐热胶泥。4、耐碱性和耐水性差，由于水玻璃硬化过程中反响不完全，局部未反响的水玻璃在水中和碱性溶液中均可以溶解，所以水玻璃不耐水，不耐碱。2.3水玻璃四、水玻璃的应用1、涂刷材料外表或浸渍多孔材料，增加材料的密实度和强度，提高其抗风化能力。但不能对石膏制品进行涂刷和浸渍，因为水玻璃能与石膏反响生成硫酸钠晶体，产生体积膨胀，造成破坏。2、加固土壤，将水玻璃与氯化钙溶液交替灌入土壤中，两种溶液反响生成硅酸胶体，胶结和填充土壤空隙，阻止水分的渗透，增加土壤的密实度和强度。3、配制速凝防水剂。4、修补墙体裂缝。水玻璃应密封保存。第三章水泥3.1硅酸盐水泥3.2其它品种水泥3.1硅酸盐水泥3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥生产的主要工艺流程石灰石粘土校正原料燃料石膏生料水泥混合材按比例混合磨细熟料煅烧1400-1450℃磨细3.1硅酸盐水泥3、硅酸盐水泥熟料的矿物组成及其特性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3CaO.SiO22CaO.SiO23CaO.Al2O34CaO.Al2O3Fe2O3简写式C3SC2SC3AC4AF矿物含量37%－60%15%－37%7%－15%10%－18%矿物特性硬化速度快慢最快快早期强度高低低中后期强度高高低低水化热大小最大中耐腐蚀性差好最差中

水泥中还有少量的游离氧化钙、游离氧化镁，总含量不超过10％。改变水泥熟料中矿物成份间的比例，可以制得不同性质的水泥品种，如提高硅酸三钙含量，可以制得高强水泥和早强水泥，提高硅酸二钙含量并降低硅酸三钙与铝酸三钙的含量，可制得低热水泥或大坝水泥。3.1硅酸盐水泥二、硅酸盐水泥的水化、凝结与硬化1、水化：㈠、硅酸三钙水泥熟料矿物中，硅酸三钙的含量最高。硅酸三钙与水作用时，反响较快，水化放热量大，生成水化硅酸钙及氢氧化钙。2〔3CaO．SiO2〕＋6H2O→3CaO．2SiO2.3H2O＋3Ca〔OH)2硅酸三钙〔C3S〕水化硅酸钙凝胶(C3S2H3)氢氧化钙晶体水化硅酸钙几乎不溶于水，立即以胶体微粒析出，并逐步凝聚称为凝胶。氢氧化钙呈六方晶体，易溶于水。㈡、硅酸二钙硅酸二钙与水作用时，反响较慢，水化放热较小，生成水化硅酸钙和氢氧化钙。2〔2CaO．SiO2〕＋4H2O→3CaO．2SiO2.3H2O＋Ca〔OH)2硅酸二钙〔C2S)水化硅酸钙凝胶(C3S2H3)氢氧化钙晶体3.1硅酸盐水泥㈢、铝酸三钙铝酸三钙与水作用时，反响极快，水化放热最大，生成水化铝酸三钙，水化铝酸三钙为立方晶体，易溶于水。3CaO．Al2O3＋6H2O→3CaO．Al2O3.6H2O铝酸三钙(C3A)水化铝酸三钙晶体(C3AH6)㈣、铁铝酸四钙铁铝酸四钙与水作用时，反响也较快，水化放热中等，生成水化铝酸三钙和水化铁酸钙，水化铁酸钙为凝胶。4CaO．Al2O3．Fe2O3＋7H2O→铁铝酸钙(C4AF)3CaO．Al2O3.6H2O＋CaO.Fe2O3.H2O水化铝酸三钙(C3AH6)水化铁酸钙(CFH)在氢氧化钙饱和溶液中，水化铝酸三钙和水化铁酸钙还会与氢氧化钙发生二次反响，分别生成水化铝酸钙和水化铁酸四钙。3.1硅酸盐水泥㈤、石膏水泥熟料在不参加石膏的情况下与水拌和后会立即产生凝结，为调节凝结时间，参加的石膏量太少，缓凝作用不明显，参加过多，会引起水泥安定性不良，适宜的参加量为水泥质量的3％－5％。参加的石膏与水化铝酸三钙反响生成高硫型水化硫铝酸钙，水化硫铝酸钙呈针状晶体，难溶于水。3(CaSO4．2H2O)＋3CaO．Al2O3＋25H2O→二水石膏铝酸三钙〔C3S〕3CaO．Al2O3.3CaSO4.31H2O高硫型水化硫铝酸钙(C3AS3H31)

忽略次要的和少量的成份，水泥完全水化后，水化硅酸钙占70％，氢氧化钙占20％，其余占10％。3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥的各种熟料矿物强度增长曲线抗压强度/MPa龄期/d07289018036027020406080C3SC2SC3AC4AF3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥的各种熟料矿物水化热曲线水化热/J.g-1龄期/d0728901803602702505007501000C3AC3SC2SC4AF33.1硅酸盐水泥2、凝结硬化分散在水中未水化的水泥颗粒在水泥表面形成的水合物膜层水化开始时，水合物不多，水泥颗粒之间未相互粘连，水泥浆具有良好的塑性。随着水泥颗粒的不断水化，凝胶体膜层厚度不断增厚，水泥颗粒之间形成网状结构，水泥浆体逐渐失去塑性，开始凝结。随着水化反响不断进行，水化产物不断生产并填充颗粒间的空隙，使结构更加紧密，水泥浆体逐渐产生强度。水泥水化反响是由颗粒外表逐步深入到颗粒内部，当水合物增多时，阻止了水分的进一步深入，水化反响愈来愈困难，经过长时间的水化后，仍有局部水泥颗粒未完全水化。膜层长大并相互连接（凝结）水合物进一步发展，填充毛细孔（硬化）3.1硅酸盐水泥硅酸盐水泥的强度开展曲线抗压强度（％）龄期/d071428602060100180340801201603.1硅酸盐水泥三、影响水泥凝结硬化的因素1、细度水泥颗粒越细，总外表积越大，与水接触的面积也越大，水化速度快，凝结硬化速度快。反之那么慢。2、石膏掺入量一般由生产厂家根据水泥中铝酸三钙的含量和石膏中三氧化硫的含量，通过试验调整。3、养护时间水泥中所有颗粒全部水化反响所需时间较长，一般在28天内强度开展较快，以后强度增长缓慢。但只要保持一定的温度、湿度环境，水泥强度的增长可以延续几十年。4、温度、湿度温度对水泥的凝结硬化有显著影响，提高温度可加速水化反响，使早期强度较快开展，但后期强度可能有所降低。当温度降至负温时，水化反响停止，由于水分冻结，导致水泥石冻裂，结构产生破坏。水泥的水化反响及凝结硬化均应在水分充足的条件下进行。环境湿度大，水分不易蒸发，如果环境枯燥，水分蒸发过快，当水分蒸发完后，水化反响无法进行，凝结硬化停止，还会在构件外表产生干缩裂纹。3.1硅酸盐水泥3.1硅酸盐水泥五、强度与标号硅酸盐水泥的强度取决于水泥熟料的矿物成份和细度。水泥强度测定按?水泥胶砂强度检验方法?〔GB177/T17671－1999)测定，将水泥、标准砂、水，按1：3：0.5，用规定方法制成规格为40×40×160mm的标准试件，在标准条件下养护，测定其3d、28d，根据3d，28d抗折强度和抗压强度将水泥分为42.5、52.5、62.5三个强度等级。3.1硅酸盐水泥六、碱含量指水泥中Na2O。K2O的含量。1940年，美国首先发现并提出碱—集料反响〔Alkali—Aggregate—Reaction，简称AAR〕。当水泥中的碱含量超过0.6%后，与混凝土中的活性集料砂石发生反响，生成物体积膨胀，造成混凝土开裂破坏。碱含量〔%〕=Na2O〔%〕+0.658K2O〔%〕七、水化热水泥在水化过程中放出的热量。大局部水化热是在水化初期〔7d内〕放出的，以后逐渐减少。水泥水化热的大小和放热速度取决于水泥熟料的矿物组成和水泥细度。冬季施工时，水化热有利于水泥的凝结硬化。对于大体积混凝土结构，水化热大是不利的，由于混凝土内部的水化热不易散出，造成内外温差较大，引起温度应力，使混凝土产生裂缝。大体积混凝土应采用水化热较低的水泥。八、密度和堆积密度硅酸盐水泥的密度为3.0－3.15g/cm3，通常采用3.1g/cm3。堆积密度通常采用1300kg/m3。

3.1硅酸盐水泥八、硅酸盐水泥的腐蚀与防止1、水泥石腐蚀的原因〔1〕、软水腐蚀〔溶出性腐蚀〕水泥石长期在流水环境下〔江河水、雨水〕，氢氧化钙不断地被溶出并由流水带走，水泥石中氢氧化钙的浓度逐步降低，引起其他水化物的进一步分解，水泥石的强度不断降低。经研究，氢氧化钙溶出5％时，强度下降7％，溶出24％时，强度下降29％。〔2〕、盐类腐蚀海水、地下水及某些工业废水中，含有镁盐、硫酸盐、氯盐、钾盐、钠盐，对水泥石有不同程度的腐蚀，尤其以硫酸盐、镁盐较为严重，其反响如下：Na2SO4＋Ca〔OH)2＋2H2O→CaSO4O．2H2O＋Na(OH)MgSO4＋Ca〔OH)2＋2H2O→CaSO4O．2H2O＋Mg(OH)MgCl2＋Ca〔OH)2＋H2O→CaCl2＋Mg(OH)2＋2H2O生成的硫酸钙与水泥石中固态的水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙，体积比原体积增加1。5倍以上，产生膨胀破坏，通常称为水泥杆菌。氢氧化钠、氢氧化镁松软而无胶结力，氯化钙易溶于水。3.1硅酸盐水泥〔3〕、碳酸性腐蚀水中溶解的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用生成碳酸钙：Ca〔OH)2＋CO2＋H2O→CaCO3生成的碳酸钙再与含碳酸的水作用转变成为重碳酸钙，此反响为可逆反响；重碳酸钙溶于水而消失。氢氧化钙浓度降低，导致水泥石中其他水化产物的分解，使腐蚀进一步加剧。CaCO3＋CO2＋H2O→Ca〔HCO3)〔4〕、一般酸类的腐蚀地下水及某些工业废水中，含有无机酸和有机酸，它们与氢氧化钙作用后的生产物，或易溶于水，或者体积膨胀，在水泥石中产生内应力而导致破坏。如盐酸、硫酸分别与水泥石中的氢氧化钙作用，其反响如下：2HCl＋Ca〔OH)2→CaCl4+＋H2OH2SO4＋Ca〔OH)2→CaSO4.2H2O生成的氯化钙易溶于水，硫酸钙与水泥石中固态的水化铝酸钙作用，生成高硫型水化硫铝酸钙，产生膨胀破坏。←3.1硅酸盐水泥水泥腐蚀破坏的三种形态：〔1)、溶失破坏将水泥石中的矿物溶解并被水流带走。(2)、离子交换侵蚀性介质与水泥石中的矿物发生离子交换，生成易溶于水或是没有胶结能力的产物，破坏了原有的结构。(3)、形成膨胀产物在侵蚀性介质作用下，所形成的盐类结晶体积增大产生内应力，导致膨胀性破坏。水泥石的破坏的内部原因：〔1〕、水泥石中存在易被腐蚀的矿物成份，主要是氢氧化钙和水化铝酸钙。〔2〕、水泥石本身不密实，存在很多毛细通道，侵蚀性介质容易进入水泥石内部。2、防止水泥石腐蚀的方法〔1〕、合理选择水泥品种；〔2〕、提高水泥石的密实度；〔3〕、为水泥结构增加保护层。3.1硅酸盐水泥3.1硅酸盐水泥3.1硅酸盐水泥3.1硅酸盐水泥十、特种水泥与通用水泥相比较，特性水泥是指某种性能比较突出的一类水泥。特性水泥品种繁多，这里仅对硅酸盐系特性水泥中的快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥作简要介绍。3.2其它品种水泥一、铝酸盐水泥凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。根据需要也可在磨制Al2O3含量大于68%的水泥时掺加适量的α-Al2O3粉。它是一种快硬、高强、耐腐蚀、耐热的水泥。但同时铝酸盐水泥硬化后由于晶体转化，长期强度下降幅度大(比早期最高强度下降约40％)。因此，不宜用于长期承重的结构。未经试验，铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥、石灰等能析出Ca(OH)2的材料混合使用，铝酸盐水泥水化过程遇到Ca(OH)2将出现“闪凝〞无法施工，而且硬化后强度很低。3.2其它品种水泥3.2其它品种水泥三、膨胀水泥与自应力水泥普通硅酸盐水泥在空气中硬化，通常表现为收缩。膨胀水泥是一种在水化过程中体积产生膨胀的水泥，当用膨胀水泥配制混凝土时，硬化过程中产生一定数值的膨胀，可以克服或改善普通混凝土所产生的缺点。根据膨胀值和用途的不同，膨胀性水泥可分为膨胀水泥和自应力水泥两类，前者膨胀数值较低，限制膨胀时所产生的压应力能大致抵消干缩所产生的拉应力，所以有时又称为不收缩水泥或补偿收缩水泥；而后者具有较高的膨胀率，当用这种水泥配制钢筋混凝土时，由于握裹力的存在，混凝土本身一定受一个来自钢筋的压应力，当然这种压力实际上是水泥膨胀导致的，所以称为自应力，这种水泥称为自应力水泥。制造膨胀性水泥的主要有三种方法：①在水泥中掺入一定量的适当温度下烧制得到的氧化钙，氧化钙水化产生体积膨胀。②在水泥中掺入一定量的适当温度烧制得到的氧化镁，氧化镁水化产生体积膨胀。③在水泥石中形成钙矾石产生体积膨胀。第四章砂浆4.1建筑砂浆的组成材料

砂浆是由胶凝材料、细骨料和水按适当比例配制而成。细骨料一般采用天然砂，胶凝材料一般采用水泥、石灰、石膏等。建筑砂浆按用途分为1、砌筑砂浆：粘结砌体材料。2、抹面砂浆：包括普通抹面砂浆、装饰砂浆、防水砂浆等。3、粘结砂浆：用于粘结贴面材料，如面砖、石板等。建筑砂浆按胶凝材料分为1、水泥砂浆。2、水泥石灰混合砂浆。3、石灰砂浆。4、石膏砂浆。4.1建筑砂浆的组成材料一、胶凝材料水泥品种：根据使用环境、砂浆种类合理选择水泥品种。一般砌筑砂浆、普通抹面砂浆可选择硅酸盐系列水泥，装饰砂浆可选择白水泥或彩色水泥。标号：水泥标号宜取砂浆强度等级的4－5倍，且不大于42.5号。二、细骨料质量要求：同普通混凝土用砂。砂中粘土杂质含量规定为：M10及M10以上的砂浆不得大于5％；的砂浆不得大于10％。粒径要求：用于毛石砌体的砂浆，砂子最大粒径小于砂浆层厚度的1/4-1/5；砖砌体用砂浆，宜用中砂，最大粒径不得大于2.5mm；抹面及勾缝砂浆，宜选用细砂，最大粒径不得大于1.2mm。4.1建筑砂浆的组成材料三、掺合料石灰膏、粘土膏、粉煤灰与水泥混合使用，配制成混合砂浆，可节约水泥，改善砂浆的和易性。石灰需陈伏，粉煤灰磨细后使用效果更好。四、水与混凝土要求相同五、外加剂水泥砂浆中，可以使用减水剂、防水剂、微沫剂、膨胀剂，改善砂浆的性能。外加剂的品种、掺入量及物理力学性能应通过试验确定。微沫剂用于混合砂浆时，可替代局部石灰膏，石灰膏的减少用量不应超过50％。常用微沫剂为松香热聚物，掺入量为水泥质量的0.005％－0.01％。水泥粘土砂浆中不宜掺加微沫剂。一、新拌砂浆的和易性1、流动性砂浆的流动性又称稠度，是指砂浆在自重或外力作用下产生流动的性能。砂浆的稠度用砂浆稠度仪测定。用沉入量〔mm〕表示。影响砂浆稠度的因素有胶凝材料的品种和用量、用水量、砂的粒径和颗粒级配、掺合料、外加剂等。砂浆流动性的选择应根据砌体种类、施工条件、气候条件等因素确定。一般条件下，多孔吸水的砌体材料和干热天气，砂浆的流动性可选择大些，密实不吸水的材料和湿冷天气，其流动性应小些。建筑砂浆的流动性〔稠度cm〕砌体种类干燥气候或多孔材料寒冷气候或密实材料抹灰工程机械施工手工操作砖砌体8－106－8准备层8－911－12普通毛石砌体6－74－5底层7－87－8振捣毛石砌体2－31－2面层7－89－10炉渣混凝土砌体7－95－7石膏浆面层－9－122、保水性砂浆保持水分及整体均匀一致的能力。保水性好的砂浆，在运输、静置、铺设在吸水底面上时，水分不容易从砂浆中别离出来，砂浆仍能保持一定的稠度，不但便于施工操作，而且可使砂浆与砌体之间的粘结牢固，使水泥正常水化，保持了砌体的强度。砂浆的保水性用分层度〔mm〕表示，用砂浆分层度测定仪测定。保水性良好的砂浆，分层度在10－30mm；分层度大于30mm时，砂浆保水性差，易于离析；分层度小于10mm时，砂浆过于粘稠，不便于施工。三、砂浆的变形性砂浆的变形有受力变形和干缩变形，砂浆变形过大或不均匀会产生开裂。可在砂浆中参加纸筋、麻刀等纤维材料。四、砂浆的耐久性1、抗冻性砂浆受冻破坏主要是其内部孔隙中水的冻涨破坏所致。提高密实度和具有封闭孔隙的砂浆具有较好的抗冻性。2、抗渗性提高密实度和减少连通孔隙可提高砂浆的抗冻性。影响砂浆强度的因素1、不吸水密实底面，与混凝土根本相同，用下式表达：f28＝Afc(C/W－B)A、B实验系数，一般采用A=0.29,B＝0.40。2、吸水的多孔底面，其中水分要被底面吸收一局部，不管砂浆拌和时用水量多少，保存在砂浆中的水量大致相同，可视为一个常量。砂浆的强度主要取决于水泥标号和水泥用量，不考虑水灰比的影响，强度表达式：f28＝AfcQc/1000＋B＝AKcfcbQc/1000＋Bfc水泥实际强度Qc1m3砂浆的水泥用量Kc水泥标号充裕系数，该值按实际统计资料确定，无统计资料时，取1A、B经验系数A＝3.03B＝－15.09。当水泥计算用量缺乏200kg/m3时，按200kg/m3采用。4.3砌筑砂浆的配合比设计一、砌筑砂浆配合比设计的根本要求与一般规定1、砂浆拌合物具有一定的和易性，满足施工要求。2、砂浆的强度、耐久性满足设计要求。3、砂浆满足经济性要求，水泥和掺合料用量应较少。二、配合比设计步骤〔吸水底面〕〔一〕、配合比计算1、配制强度fmh＝fmk＋0.645σfmh砂浆配制强度〔Mpa〕fmk砂浆强度设计值〔Mpa〕σ砂浆强度标准差〔Mpa〕按下表选取：施工水平砂浆强度等级（Mpa）M2.5M5.0M7.5M10.0M15.0优良0.5010.001.502.003.00一般0.621.251.882.503.75较差0.751.502.253.004.504.3砌筑砂浆的配合比设计2、计算水泥用量QC＝【1000〔fmh－B〕】/〔Afc〕当水泥计算用量缺乏200kg/m3时，按200kg/m3采用。3、计算掺合料用量Qd＝Qa－QcQd1m3砂浆中掺合料的用量〔kg〕Qa1m3砂浆中掺合料的总量〔kg〕一般在300－350kg/m3之间。石灰膏不同稠度时，其用量按下表换算：石灰膏稠度（cm)1211109876543换算系数1.00.990.970.950.930.920.900.880.870.864、确定用砂量

1m3砂浆用砂量为砂的体积密度值。含水率大于0.5％时考虑含水率。5、确定用水量

1m3砂浆用水量为混合砂浆260－300kg，水泥砂浆270－330kg。4.3砌筑砂浆的配合比设计〔二〕、配合比的调整与确定1、和易性调整按计算配合比试拌，测定拌合物的和易性，假设不能满足要求，调整用水量或掺合料，直到符合要求。得到基准配合比。2、砂浆强度检验与调整采用三个不同配合比制作试样，其中一个为基准配合比，其他两个的水泥用量按基准配合比分别增减10％，在和易性满足要求的情况下养护28天，测定强度，选择强度符合要求，水泥用量较少的配合比。3、施工配合比考虑砂的含水率、石灰膏的稠度，对砂、石灰膏、用水量进行调整。施工中当原料参数发生变更时，配合比应重新计算。4.3砌筑砂浆的配合比设计砌筑砂浆配合比设计实例某砌筑工程要求的石灰水泥混合砂浆强度等级为M10，稠度7－9cm。原料参数为：水泥：42.5普通硅酸盐水泥；砂子：中砂，堆积密度为1450kg/m3，含水率2％；石灰膏：稠度100mm；施工水平：一般。试计算砂浆的配合比。解：1、配制强度fmh＝fm＋0.645σ＝10＋0.645×2.5＝11.6〔Mpa〕。2、计算水泥用量QC＝【1000〔fmh－B〕】/〔Afc〕＝1000〔11.6＋15.09〕/〔3.03×42.5〕＝207〔kg/m3)>200kg/m33、计算石灰膏用量Qd＝Qa－Qc＝350－207＝143〔kg/m3)石灰膏稠度100mm换算为120mm换算系数0.97，石灰膏用量为：Qd＝143×0.97＝139〔kg/m3)4、确定用砂量QS=1450×〔1＋0.02〕＝1479〔kg/m3〕5、确定用水量QW＝300－1450×0.02＝271〔kg/m3)砂浆配合比为：水泥：石灰膏：砂：水＝207：143：1479：271＝1：0.69：7.14：1.314.4抹面砂浆与特种砂浆一、普通抹面砂浆作用：保护墙体、地面不受侵蚀，提高防潮、防腐、抗风化能力；装饰效果；其他特殊作用。要求：良好的和易性，便于施工；良好的粘结强度。二、装饰砂浆1、水磨石普通水磨石彩色水磨石多用于地面、墙裙、楼梯等。2、水刷石多用于外墙面。3、斩假石多用于外墙面。4、干粘石多用于外墙面。5、拉毛用于外墙面。三、特种砂浆1、膨胀水泥或无收缩水泥配制砂浆2、绝热砂浆3、吸声砂浆4、自流平砂浆5、防辐射砂浆6、水玻璃耐腐蚀砂浆7、聚合物砂浆4.5预拌砂浆一、分类预拌砂浆系指由专业生产厂家生产的，用于一般工业与民用建筑工程的砂浆，包括干拌砂浆和湿拌砂浆。1.干拌砂浆〔dry-mixedmortar〕，又称砂浆干拌〔混〕料，系指由专业生产厂家生产、经枯燥筛分处理的细集料与无机胶结料、矿物掺合料和外加剂按一定比例混合而成的一种颗粒状或粉状混合物。在施工现场按使用说明加水搅拌即成为砂浆拌合物。产品的包装形式可分为散装或袋装。干拌砂浆包括水泥砂浆和石膏砂浆。2.湿拌砂浆〔wet-mixedmortar〕，简称湿拌砂浆，系指由水泥、砂、保水增稠材料、水、粉煤灰或其他矿物掺合料和外加剂等组分按一定比例，经计量、拌制后，用搅拌输送车运至使用地妥善存储，并在规定时间内使用完毕的砂浆拌合物，包括砌筑、抹灰和地面砂浆等。二、原材料特点预拌砂浆除了使用水泥、石膏、粉煤灰、矿渣粉以及各种粒级的细集料等普通原材料外，还常添加一些用以改善砂浆塑性性能和满足砂浆硬化后特殊性能要求的原材料，包括增稠剂、保水剂、稳定剂、聚合物乳液和可再分散乳胶粉、纤维、颜料以及各种混凝土外加剂等。第五章混凝土5.1混凝土的组成与要求5.2普通混凝土的组成材料5.3混凝土外加剂5.4混凝土掺合料5.5混凝土拌凝土的和易性5.6混凝土的强度5.7混凝土的变形性能5.8混凝土的耐久性5.9混凝土的质量控制与评定5.10普通混凝土配合比设计5.11其它种类混凝土5.1普通混凝土的组成与混凝土的根本要求1、混凝土的定义混凝土是由胶凝材料、颗粒状的粗细骨料和水按适当比例配制，经均匀搅拌、密实成型，并经过硬化后而成的一种人造石材，是建筑工程中的主要建筑材料。2、水泥混凝土以水泥为胶凝材料，以砂石为骨料，加水拌制成混合物，经一定时间凝结硬化而成的人造石材叫水泥混凝土，又称普通混凝土。简称混凝土。〔本章如无特别说明，混凝土均指水泥混凝土〕5.1普通混凝土的组成与混凝土的根本要求3、混凝土的分类〔1〕、按密度分：重混凝土ρ0＞2500kg／m3普通混凝土1900kg／m3＜ρ0≤2500kg／m3轻混凝土600kg／m3＜ρ0≤1900kg／m3特轻混凝土ρ0≤600kg／m3〔2〕、按性能与用途分：结构混凝土、装饰混凝土、水工混凝土、特种混凝土〔耐热混凝土、耐酸混凝土、抗渗混凝土、防辐射混凝土等。〕〔3〕、按施工方法分：泵送混凝土、喷射混凝土、振密混凝土、离心混凝土等。〔4〕、按掺和料分：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、纤维混凝土等。5.1普通混凝土的组成与混凝土的根本要求4、混凝土的特点〔1〕、使用方便：新拌制的混凝土拌和物具有良好的可塑性，可浇注成各种形状和尺寸的构件及结构物。〔2〕、价格低廉：原材料丰富，就地取材，其中80%的砂石料均为地方材料，价格廉价，节能经济。〔3〕、高强耐久：普通混凝土的强度为20—55MPa,具有良好的耐久性。〔4〕、性能易调整：改变组成材料的品种和数量，可制成不同性能的混凝土，以满足工程的不同要求。〔5〕、有利环保：混凝土可充分利用工业废料，如矿渣、粉煤灰等，降低环境污染。〔6〕、主要缺点：自重大，抗拉强度低，呈脆性，易产生裂缝。5.2普通混凝土的材料组成1、组成混凝土的根本材料是：水泥、水、砂、石子。2、各种材料的作用：砂石的总含量占混凝土总体积的80%左右，主要起骨架作用。水泥加水形成水泥浆；水泥浆包裹在砂粒外表并填充砂粒间的空隙形成水泥砂浆；水泥砂浆又包裹石子并填充石子间的空隙而形成混凝土。水泥浆在硬化前起润滑作用，使混凝土拌和物具有流动性；硬化后将砂、石胶结在一起，形成人造石材。5.2普通混凝土的材料组成一、水泥1、水泥品种的选择根据工程性质、施工条件、环境状况，按各水泥品种的特性选择水泥品种。2、水泥强度等级的选择：原那么：与混凝土的强度等级相适应，满足施工要求，考虑经济效益。中低标号混凝土：水泥标号为混凝土标号的1.5—2.5倍。高标号混凝土：水泥标号为水泥标号的0.8—1.5倍。5.2普通混凝土的材料组成二、骨料粒径大于0.08mm，小于5.0mm的骨料称细骨料，一般称为砂。粒径大于5.0mm的骨料称为粗骨料，一般采用石子。粒径小于0.08mm的称为泥土。砂可分为：山砂、河砂、海砂、人工砂。山砂含泥量一般较高；海砂对混凝土有腐蚀作用；人工砂本钱较高；河砂质量较好，价格低廉，工程上采用较普遍。普通混凝土用的石子分为：碎石、卵石。5.2普通混凝土的材料组成普通混凝土细骨料标准:〔1〕细度〔砂的粗细程度〕〔2〕级配〔大小颗粒的搭配情况,〕〔2〕控制有害杂质〔云母、泥块、淤泥、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐〕含量〔3〕稳固性〔通过测定硫酸钠饱和溶液渗入砂中形成结晶时的膨胀力对砂的破坏程度来间接地判断其稳固性〕〔4〕砂的含水状态5.2普通混凝土的材料组成普通混凝土用石的质量标准〔1〕最大粒径〔在一定的范围内，最大粒径增大，用水量的减少提高混凝土的强度集料粒径大于40mm并没有好处，有可能造成混凝土强度下降。〕〔2〕颗粒级配〔连续级配和易性较好，不易发生离析现象；间断级配节约水泥但易产生离析现象，导致施工困难。〕〔3〕粗集料的强度及稳固性〔碎石的强度可用抗压强度和压碎指标值表示，卵石的强度只用压碎指标表示〕〔4〕控制有害杂质〔5〕颗粒形态及外表特征〔立方体或近球状体为最正确，针、片状，使集料的空隙率增大，并降低混凝土的强度，特别是抗折强度。〕5.2普通混凝土的材料组成三、混凝土用水但凡饮用水和清洁的天然水，都可以作为混凝土的拌和水和养护水。混凝土用水中的物质含量限值〔JGJ63-89〕项目预应力混凝土钢筋混凝土素混凝土PH值＞4＞4＞4不溶物（mg/L)＜2000＜2000＜2005可溶物（mg/L)＜2000＜5000＜10000氯化物（以CI-计/mg/L)＜500＜1200＜3500硫酸盐（以SO42-计mg/L)＜600＜2700＜2700硫化物（以S2-计/mg/L)＜100--5.3混凝土外加剂混凝土外加剂在水泥混凝土拌制时或拌制前掺入的、掺入量不大于水泥质量5%(特殊情况除外〕并能使水泥混凝土的使用性能得到一定程度改进的物质，称为混凝土外加剂。外加剂的作用1、改善混凝土拌合物和易性，有利于机械化施工，提高混凝土的工程质量。2、加快混凝土的凝结与硬化，减少养护时间，提高施工速度。3、提高或改善混凝土的质量。4、节约水泥，降低本钱。5、使混凝土具有特殊性质。外加剂的分类1、改善混凝土拌合物和易性的外加剂，减水剂、引气剂、泵送剂。2、调节凝结时间和硬化速度的外加剂，早强剂、缓凝剂、苏凝剂。3、提高或改善混凝土的耐久性的外加剂，防水剂、阻锈剂、引气剂。4、改善混凝土特殊性能的外加剂，防冻剂、膨胀剂、着色剂。5.3混凝土外加剂一、常用外加剂的品种、性能和应用〔GB8076-87)1、减水剂在不影响混凝土拌合物和易性的条件下，具有减水及增强作用的外加剂，称为减水剂或塑化剂。〔1〕、外表活性剂具有显著改变〔通常为降低〕液体外表张力或二相界面张力的物质。其分子由亲水基团和憎水基团二个局部组成。外表活性剂参加水溶液后，其分子中的亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜，从而降低水的外表张力和二相间的界面张力。外表活性剂分为：阴离子外表活性剂、阳离子外表活性剂、两性型外表活性剂。憎水基团亲水基团5.3混凝土外加剂〔2〕、减水剂的减水原理水泥加水拌和后，由于水泥颗粒及水化物间的吸附作用，形成大量的絮状结构，絮状结构中包裹着局部拌和水，减少了拌和水的润滑作用，降低了混凝土拌合物的流动性。参加了减水剂后，减水剂的憎水基团定向吸附在水泥颗粒外表，形成单分子吸附膜：①、降低了水泥颗粒的外表能，因而降低了水泥颗粒间的粘连能力；②、水泥颗粒外表带有同性的电荷，产生静电斥力，使水泥颗粒分开,破坏了水泥浆中的絮状结构，释放出被包裹的拌和水；③、减水剂的亲水基团吸附了大量极性水分子，增加了水泥颗粒外表水膜厚度，使水泥颗粒之间易于滑动；④、外表活性剂降低了水泥颗粒与水间的界面张力，使水泥颗粒更容易被水湿润。5.3混凝土外加剂5.3混凝土外加剂〔4〕、常用减水剂的品种及其性能5.3混凝土外加剂5.3混凝土外加剂3、其他外加剂〔1〕、引气剂在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布，稳定而封闭的微小气泡的外加剂。其作用为：可以减少混凝土拌合物的泌水、离析现象，改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土的抗冻性，混凝土的强度有所降低，属增水性外表活性剂。常用引气剂有：松香熱聚物和松香皂，烷基苯磺酸钠，脂肪醇硫酸钠，蛋白质盐，石油硫酸盐等。其中以松香聚酯类应用最多。松香熱聚物和松香皂引气剂掺入量为0.01％～0.02％。使用引气剂时，混凝土含气量应控制在3％～6％，含气量过大，混凝土强度下降过多。含气量过小，对混凝土耐久性改善不大。〔2〕、缓凝剂能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度开展无不利影响的外加剂。缓凝剂的主要种类有：羟基羟酸及其盐类，如酒石酸、柠檬酸、葡萄糖酸；含糖碳水化合物类，如糖蜜、葡萄糖、蔗糖等；无机盐类，如硼酸盐、磷酸盐；木质素磺酸盐类，如木钙、木钠等。5.3混凝土外加剂〔3〕、速凝剂能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。我国常用品种有：红星Ⅰ型、711型、8604型WJ－1型、J85型等，国际上有名的品种有日本生产的“西古尼特〞、奥地利生产的“西卡〞。〔4〕、防冻剂能使混凝土在负温度下凝结硬化，并在规定时间内到达足够防冻强度的外加剂。混凝土防冻剂大多数为复合外加剂，通常含有防冻、早强、减水、引气、阻锈等组分。常用防冻组分物质有：氯化钙、氯化钠、亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钾、碳酸钾、尿素等。

5.3混凝土外加剂〔5〕、阻锈剂抑制或减轻混凝土中钢筋或其他预埋金属锈蚀的外加剂。当外加剂中含有氯盐时，常参加亚硝酸钠。掺入量为水泥质量的1％－8%。〔6〕、膨胀剂能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。常用膨胀剂有：明矾石膨胀剂、CSA膨胀剂、石灰膨胀剂、氧化镁膨胀剂等。膨胀剂主要用于防水混凝土、补偿收缩混凝土、自应力混凝土、修补裂缝、地脚螺丝灌浆料等。〔7〕、防水剂能降低砂浆或混凝土在静水压力下的透水性的外加剂。作用原理为：减少混凝土内部的孔隙，提高混凝土的密实度，改变孔隙特征，堵塞渗水通路。〔8〕、泵送剂改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。主要成分为高效减水剂和引气剂。可保证混凝土在泵送过程中不发生严重的离析、泌水现象。5.3混凝土外加剂外加剂使用本卷须知1、外加剂品种的选择应根据工程需要和现场条件〔特别是水泥品种〕合理选择外加剂，参照有关资料，通过试验确定。2、外加剂掺入量确实定掺入量过少，达不到预期效果，掺入量过大，造成浪费，甚至会造成工程质量事故，应通过试验确定最正确掺入量。3、外加剂掺入方法外加剂掺入混凝土拌合物中的方法不同，其效果也不同。掺入法有先掺法〔将外加剂掺入水泥中后再与水、骨料一起拌和〕、同掺法〔将外加剂与水拌和形成水溶液后再与水泥、骨料拌和〕、后掺法〔在混凝土拌合物送到浇注地点后，才参加外加剂并再次搅拌均匀后进行浇注〕。如减水剂采用后掺法比先掺法和同掺法效果好，掺入量只需一半。5.4混凝土掺合料一、配制混凝土时，掺加到混凝土中的磨细混合材料称为掺合料。掺合料不同于水泥生成过程中掺入的混合材，它是在混凝土搅拌前或搅拌中直接参加的一种材料。二、在混凝土中掺入掺合料的作用：1、取代局部水泥，减少水泥用量，降低混凝土本钱。2、改善混凝土拌合物的和易性和硬化混凝土的性能指标。3、充分利用工业废料，减少污染，有利环保。三、常用掺合料品种1、粉煤灰a、粉煤灰的掺入效应：活性效应粉煤灰中的活性氧化硅、氧化铝能与水泥产生水化反响，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，起到增强作用。形态效应粉煤灰颗粒为细小的玻璃微珠，可减少混凝土的内摩擦力，从而减少用水量，起到减水作用。微骨料效应粉煤灰的细小颗粒均匀分布在混凝土中，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的结构，增大了混凝土的密实度。5.4混凝土掺合料5.4混凝土掺合料2、硅灰〔硅粉〕电弧炉炼铁副产品。氧化硅含量≥80％，主要是非晶态的无定性氧化硅，