第二章 建筑材料

1、第二章 建筑材料,第二篇 建筑工程材料,第二章 无机胶凝材料,1.1无机胶凝材料的种类和特性 土木工程中常常需要将散粒材料（如砂和石子）或块状材料（如砖和石块）粘结成为整体，具有这种粘结作用的材料，统称为无机胶结材料或无机胶凝材料。 胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。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继续提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度，如各种水泥。,二、水泥的分类,按性能和用途分,水 泥,通用水泥,专用水泥,特性水

2、泥,硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥,矿渣硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥,石灰石硅酸盐水泥,如砌筑水泥、油井水泥、道路水泥、大坝水泥等,如白色硅酸盐水泥、快凝快硬硅酸盐水泥等,1.2通用硅酸盐水泥 一、水泥的主要技术性质 1.密度与堆积密度: 2.细度:是指水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度既可用筛余量表示，也可用比表面积来表示。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。 3.标准稠度用水量 标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示），也称需水量。硅酸盐水泥的标准稠度需水量与矿物组成及细度有关，一般在21%28%之间。,4.

3、凝结时间: 初凝和终凝。初凝时间为自水泥加水拌合时起，到水泥浆（标准稠度）开始失去可塑性为止所需的时间。终凝时间为自水泥加水拌合时起，至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。初凝时间不宜过快，以便有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输和浇注。当施工完毕之后，则要求混凝土尽快硬化，产生强度，以利下一步施工工作的进行。为此，水泥终凝时间又不宜过迟。,水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，在规定温度和温度条件下，用凝结时间测定仪进行。 硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。实际上，硅酸盐水泥的初凝时间一般为13小时，终凝 时间为58小时。凡初凝时间不符合规定者为

4、废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。,5.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。使用安定性不良的水泥，能使构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。 国家标准规定,水泥安定性必须合格。安定性不良的水泥应作废品处理,不得用于工程中。,6.强度: 目前我国是将水泥、标准砂及水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4040160mm的水泥胶砂试件，在标准温度（201）的水中养护，测定其抗拉、抗折、抗压强度。抗压强度一般是抗拉强度的10-20倍。 强度主要取决熟料矿物的比例和水泥细度、还与试验方法、试验条件、养护龄期有关。,7.水化热: 水泥在水

5、化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的。因积聚在内部的水化热不易散的。因积聚在内部的水化热不易散出，常使内部温度高达5060。由于混凝土表面散热很快，内外温差引起的应力，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥。,二、硅酸盐水泥的特性 1.强度高 2.水化热高 3.抗冻性好 4.碱度高，抗碳化能力强 5.干缩小 6.耐磨性好 7.耐腐蚀性差 8.耐热性差 9.湿热养护效果差,三、普通硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料615混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料

6、，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。 普通水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：掺活性混合材料时，不得超过15%，掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10%。普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R等三个等级两种类型（普通型和早强型）。,普通水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。对体积安定性要求与硅酸盐水泥相同。 普通硅酸盐水泥中掺入少量混合材料的作用，主要是调节水泥强度等级。但普通硅酸盐水泥早期硬化速度稍慢，其3天强度较硅酸盐水泥稍低，抗冻性及耐磨性也较硅酸盐水泥稍差。普通硅酸盐水泥被广泛应用于各种混凝土工程中，是我国主要水

7、泥品种之一。,四、矿渣硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）。 特点： 1）早期强度低，后期强度高 2）具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力 3）水化热低,五、火山灰质硅酸盐水泥 火山灰水泥和矿渣水泥在性能方面有许多共同点：如早期强度较低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性较强，抗冻性差等。 其本身的特点。 1、抗渗性及耐水性高 2、在干燥环境中易产生裂缝 3、耐蚀性较强,六、粉煤灰硅酸盐水泥 粉煤灰水泥各龄期的强度要求与矿渣水泥和火山灰水泥相同。细度、凝结时间、体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同。粉煤灰本身就是一

8、种火山灰质混合材料，因此实质上粉煤灰水泥就是一种火山灰水泥。其特点： 1、早期强度低 2、干缩小，抗裂性高,七、复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料、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（简称复合水泥），代号PC。,1.3 特性水泥 一、白水泥 凡以适当成分的生料烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分，铁质含量少的熟料加入适量的石膏，磨细制成的白色水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥(简称白水泥)。 一般用作各种建筑装饰材料，典型的有粉刷、雕塑、地面、水磨石制品等，白水泥还可用于制作白色和彩色混凝土构件，是生产规模最大的装饰水泥品种。,二、快硬硅酸盐水泥 凡以

9、适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成具有早期强度增长率较高的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。凝结时间初凝规定不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。,特点：凝结硬化快，早期强度增长率高， 适用：紧急抢修工程，军事工程，冬季施工的工程及预应力钢筋混凝土构件。 保管：快硬水泥在运输及储存过程中容易风化、受潮，因此须特别注意防潮。一般保存期不应超过一个月，否则应重新进行检验，合格后方可使用。,三、膨胀类水泥 在水泥硬化过程中产生体积膨胀的水泥属膨胀类水泥。按膨胀值不同分为膨胀水泥和自应力水泥（自应力值大于2MPa）用途： 1、

10、硅酸盐膨胀水泥制造防水砂浆和防水混凝土 2、低热微膨胀水泥用于抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程 3、硫酸铝盐膨胀水泥应用浇筑构件节点及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程 4、自应力水泥用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件,第二章 混凝土,2.1水泥混凝土的应用与分类 什么是混凝土？ 混凝土是由胶凝材料、水和粗、细集料及具有特定性能的外加剂或混合材按适当比例配合、拌制成拌合物。经一定时间硬化而成具有一定强度的人造石材。 一、混凝土的分类 1.按胶凝材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、合物混凝土。,2.按体积不同分： 特重混凝土、重混凝土、轻混凝土、特轻混凝土 3.按性能特点分： 抗渗混凝土、耐酸混

11、凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土 4.按施工方法分： 现浇混凝土、预制混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土 5.按强度分： 普通混凝土、高强混凝土、超高强混凝土,二、混凝土的主要技术性质 1、材料来源广泛 2、性能可调范围大 3、在凝结前具有良好的可塑性 4、可用钢筋增强 5、有较高的强度和耐久性 6、施工工艺简易、多变,三、混凝土应用的基本要求 1、强度要求 2、工作性要求 3、耐久性要求 4、经济性要求,2.2 普通混凝土的组成材料及主要技术要求 一、普通混凝土的组成材料及要求 普通混凝土的组成材料主要包括四种： 水泥、水、石子（粗集料）、砂（细集料） （一）水泥 一般情况下、水泥强度

12、等级应为混凝土设计强度等级的1.5-2,0倍，对于较高强度的混凝土（C30以上）应为混凝土设计强度等级的0.9-1.5倍。 （二）细集料（砂） 细集料（砂）一般是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒。,62 普通混凝土组成材料,混凝土组成的四种基本材料=水泥+水+砂+石子 水和水泥形成水泥浆，在混凝土中赋予拌合混凝土以流动性；粘结粗、细骨料形成整体；填充骨料的间隙，提高密实度。 砂和石子构成混凝土的骨架，有效抵抗水泥浆的干缩； 砂石颗粒逐级填充，形成理想的密实状态，节约水泥浆的用量。,1、砂的种类和分级 砂按生产过程分：天然砂、人工砂 2、砂的主要技术要求 (1) 粗细程度和颗粒级配 （2）砂的含

13、水状态 （3）含泥量、泥块含量和石粉含量 （4）砂的有害物质 （三）粗集料（石子） 粗集料（石子）一般是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，分碎石（人工破碎）和卵石（天然形成）,粗集料的技术性能： 1、最大粒径与颗粒级配 2、强度（有立方体抗压强度和压碎指标值两种） 3、坚固性 4、针片状颗粒 5、含泥量、泥块含量 6、有害物质（满足P140表2-2-3的要求）,（四）拌合用水 一般有：饮用水、地表水、地下水、海水。拌合用水所含物质不能产生以下有害作用。 （1）影响混凝土的工作性能及凝结。 （2）有碍于混凝土强度的发展。 （3）降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致 预应力钢筋脆断。 （4）污染

14、混凝土表面。,二、硬化混凝土的技术性质 （一）混凝土的强度 混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等多种。以抗压强度最重要。是判定混凝土质量的主要依据。 1、普通混凝土受压破坏的特点 三种破坏形式： 一是骨料先破坏；二是水泥石先破坏；三是水泥石与粗骨料的结合面发生破坏。,2、混凝土的抗压强度及强度等级 （1）立方体抗压强度 以边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度20土3，相对温度90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(简称立方抗压强度)，以fc,c表示。,(2)轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝

15、土结构计算中计算轴心受压构件(例如柱子、衍架的腹杆等)时，都是采用混凝土的轴心抗压强度fc,p作为依据。测轴心抗压强度，采用150mm150mm300mm棱柱体作为标准试件。,(3)立方体抗压强度标准值和强度等级 混凝土“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。 例如“C30”即表示立方体抗压强度标准值fcu,k30MPa的混凝土。 混凝土按立方体抗压强度标准值划分为： C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12个强度等级,3、影响混凝土强度的因素 (1)材料组成 (水泥强度和水灰比、粗集料的表面特征、浆集比） (2)养护条

16、件（温度、湿度） (3)龄期 (4)施工质量（搅拌、运输、振捣、现场养护）,4、提高混凝土强度的措施 (1)采用高标号水泥和快硬早强类水泥 (2)减小水灰比和单位体积用水量 (3)采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护) (4)龄期调整 (5)改进施工工艺（采用机械搅拌和振捣) (6)掺加混凝土外加剂和掺合料,混凝土拌合物的工作性,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。反映了拌合混凝土的稀稠程度及充满模

17、板的能力。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇筑过程中不致产生离析和分层现象的性质。它反映了混凝土拌合物的均匀性。,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。它反映了混凝土拌合物的稳定性。,保证混凝土硬化后的质量。,一、工作性（又称和易性）的概念：,二、和易性的测定方法,混凝土拌合物的工作性：坍落度试验法和维勃稠度测定法两种 。 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：坍落度法：将按规定配合比配制的混凝土拌合物按规定方法分层装填至坍落桶内，并分层用捣棒插捣密实，然后提起坍落度桶，测量筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差,即为坍

18、落度值（以mm计），以S表示。 坍落度是流动性（亦称稠度）的指标，坍落度值越大，流动性越大。 粘聚性：用捣棒侧击混凝土拌合物的侧面，如其逐渐下沉，表示粘聚性良好；若混凝土拌合物发生坍塌，部分崩裂，或出现离析，则表示粘聚性不好。 保水性：以在混凝土拌合物中稀浆析出的程度来评定。坍落度筒提起后如有较多稀浆自底部析出，部分混凝土因失浆而骨料外露，则表示保水性不好。若坍落度筒提起后无稀浆或仅有少数稀浆自底部析出，则表示保水性好。,2.维勃稠度法 ：维勃稠度试验法：将坍落度筒置于一振动台的圆桶内，按规定方法将混凝土拌合物分层装填，然后提起坍落度筒，启动震动台。 测定从起振开始至混凝土拌合物在振动作用下逐

19、渐下沉变形直到其上部的透明圆盘的底面被水泥浆布满时的时间为维勃稠度（单位为秒）。 维勃稠度值越大，说明混凝土拌合物的流动性越小。 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。,振动台,（二）混凝土的耐久性 混凝土的耐久性是指混凝土在所处环境及使用条件下经久耐用的性能。混凝土的耐久性是一个综合性概念，包含的内容很多，如：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化反应、碱集料反应等等，这些性能都决定着混凝土经久耐用的程度，故统称为耐久性。 1、抗渗性：是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。,2、抗冻性：是指混凝土在水饱和状态下，经受多次冻融

20、循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。 3、抗侵蚀性：当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时，混凝土便会遭受侵蚀，通常有软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸侵蚀、一般酸侵蚀与强碱侵蚀等， 4、碳化：是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。,碳化使混凝土碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。碳化将显著增加凝凝土的收缩，碳化使混凝土的抗压强度增大。 5、碱集料反应(简称AAR) 碱集料反应是指混凝土内水泥中的碱性氧化物(此处专指氧化钠和氧化钾)含量较高时它会与集料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在集料表面生成一层复杂

21、的碱硅酸凝胶，凝胶吸水后，会产生很大的体积膨胀(约增大3倍以上)，从而导致泥凝土胀裂这种现象称为碱集料反应。,2.5 常用外加剂的性能和使用 一、外加剂的作用与分类 1、外加剂的作用 (1)能改善混凝土拌合物的和易性、 (2)能减少养护时间、或缩短预制构件厂的蒸养时间；也可以使工地提早拆除模板，加快模扳周转；还可以提早对预应力钢筋混凝上的钢筋放张、剪筋。,65 混凝土外加剂,(3)能提高或改善混凝土质量。有些外加剂掺入到混凝土中后，可以提高温凝土的强度，增加混凝土的耐久性、密实性、抗冻性及抗渗性，并可改善混凝土的干燥收缩及徐变性能。有些外加剂还能提高温凝土中钢筋的耐锈蚀性能。 (4)在采取一定

22、的工艺措施之后，掺加外加剂能适当地节约水泥而不致影响混凝土的质量。 (5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能，如产生膨胀或可以进行低温施工等性能。,2、外加剂的分类： 按其主要功能分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加刘。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂相速凝剂等。 (3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂,二、减水剂 是指在不影响新拌混凝土工作性的条件下，能使用水量减少；或在不改变用水量的条件下，可改善混凝上的工作性；或

23、同时具有以上两种效果；同时又不显著改变新拌混凝土含气量的外加剂。有普通减水剂和高效减水剂两类。 高效减水剂主要用于配制高强混凝土（C60以上）,三、早强剂 能提高混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。早强剂能加速水泥的水化和硬化过程，缩短养护周期，使混凝土在短期内即能达到拆模强度，从而提高了模板和场地的周转率，加快了施工进度。早强剂可用于常温、低温和负温(不低于5)条件下施工的混凝土，多用于冬期施工和抢修工程。,四、引气剂 引气剂是指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。在每1m3混凝土中可生成500一3000个直径为50一1250m(大多在20

24、0m以下)的独立气泡。 其作用： 1、改善混凝土拌合物的和易性 2、显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性 3、强度有所下降、变形能力增大,五、缓凝剂 缓凝剂是能延长混凝土凝结时间，又不明显影响混凝土后期强度的外加剂。主要用于： 1、高温季节性施工 2、泵送混凝土施工 3、滑模混凝土施工 4、大体积混凝土施工 5、远距离混凝土施工 六、其他品种的外加剂 膨胀剂、速凝剂、防冻剂、加气剂,第三章 建筑砂浆,建筑砂浆是由胶结料、细集料、掺加料和水配制而成的建筑工程材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用，是建筑工程中用途和用量均较大的一种材料。 按胶结材料的不同可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆、石灰砂浆等

25、；按用途的不同可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆、装饰砂浆、防水砂浆及耐酸防腐、保温、吸声等特种用途砂浆。建筑工程中使用较多的是砌筑砂浆和抹灰砂浆。,一、砌筑砂浆 砌筑砂浆是将砖、石、砌块等粘结成砌体的砂浆。 一）砌筑砂浆的组成材料 1水泥 水泥应用采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。其强度等级应根据砂浆品种与砂浆强度等级进行选择。M15以下等级的砌筑砂浆宜选用32.5级通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；M15以上等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。,2砂 砂浆应用选用中砂，并符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准JGJ 522006的规定，且应全部通过4.75mm的筛孔。 3掺加料 为改善砂

26、浆的和易性和节约水泥所掺入的物质，如石灰、粘土、电石膏、粉煤灰、微沫剂等。,二）砌筑砂浆的主要性质 砂浆必须具有一定的和易性和强度，同时必须具有能保证砌体材料与砂浆之间牢固粘结的粘结力。 1和易性 和易性包含流动性和保水性两个方面。 1）流动性（流动性是指砂浆在自重或外力作用下，产生流动的性能。通常用砂浆稠度仪测得的稠度值来表示，沉入深度大、流动性就大）,和易性 和易性良好的砂浆容易在粗糙的砖石底面上铺设成均匀的薄层，而且能够和底面紧密粘结。 使用和易性良好的砂浆，既便于施工操作，提高劳动生产率，又能保证工程质量。 砂浆和易性包括流动性和保水性两个方面。 （1）流动性 砂浆的流动性也叫做稠度，

27、是指在自重或外力作用下流动的性能，用“沉入度”表示。 沉入度大，砂浆流动性大，但流动性过大，硬化后强度将会降低；若流动性过小，则不便于施工操作。 影响因素：砌体材料种类、施工条件及气候条件。对于多孔吸水的砌体材料和干热的天气，则要求砂浆的流动性大些；相反对于密实不吸水的材料和湿冷的天气，则要求流动性小些。,砂浆稠度仪测定稠度值,保水性 、定义：新拌砂浆能够保持水分的能力称为保水性。 、砂浆的保水性：用分层度表示。用分层度测定仪测定。 、分层度值越小，则保水性越好。分层度在1020mm之间为宜，不得大于30mm。分层度大于30mm的砂浆，容易产生离析，不便于施工；分层度接近于零的砂浆，容易发生干

28、缩裂缝。 、改善措施： A、石灰膏或粘土膏。 B、加入适量的外加剂。,分层度仪测定分层度（两次沉入量之差）,2） 保水性 是指砂浆能保持水分，各组成材料之间不产生泌水、离析的性能，砂浆的保水性用分层度表示。分层度用砂浆分层度测定仪测定。 砂浆分层度一般在10-20mm之间为宜，不得打大于30mm。分层度大于30mm的砂浆容易产生离析，不便于施工；分层度接近0的砂浆容易产生干缩裂缝。,2强度 砌筑砂浆在砌体中主要起传递荷载的作用，因此应具有一定的抗压强度。根据规范规定：砂浆立方体的抗压强度是以边长为70.7 mm70.7 mm70.7 mm的立方体试块为标准试块，采用规定的方法成型，在标准养护条

29、件下养护至28 d，再采用标准实验方法测定的强度。砂浆强度等级有 M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5；砂浆强度主要取决于水泥强度等级和水泥用量。,3粘结力 砖石砌体是依靠砂浆粘结在一起，因而要求砂浆具有良好的粘结力。粘结力越大，整个砌体的强度、耐久性、抗震性越好。粘结力的大小主要与砂浆强度、基底粗糙程度、基底含水情况有关。砂浆强度越大，基底越粗糙且含有一定的水分，其粘结力就越大。所以砌砖前砖要浇水湿润。,二、抹灰砂浆 抹灰砂浆主要以薄层涂抹于建筑物表面，对建筑物既可起到保护作用，又可以起到一般装饰作用，使其表面平整，光洁美观。抹灰砂浆按功能不同可分为一般抹灰砂浆、装饰抹灰砂浆和防

30、水砂浆和具有某些特殊功能的砂浆。,一）一般抹面砂浆 一般抹面砂浆施工时通常分二至三层施工，即底层、中层和面层。 二）装饰砂浆 装饰砂浆用于室内外装饰，是以增加建筑物美感为主要目的的，同时使建筑物具有特殊的表面形式及不同的色彩和质感。,三、特殊性能砂浆 1、防水砂浆 2、保温砂浆 3、吸声砂浆 4、耐酸砂浆 5、防辐射砂浆,第四章 石材、砖、砌块,一、常用的建筑石材 1、毛石 2、料石 3、饰面石材 饰面石材有天然石材和人造石材两类，天然石材主要采自天然岩石，主要有岩浆岩、变质岩、沉积岩三大类。建筑工程上常用的饰面天然石材有天然大理石、天然花岗石和石灰石等。,1）天然大理石板 天然大理石又称云石

31、，主要矿物成分为方解石，主要化学成分是碳酸钙。大理石板材可用于宾馆、展览馆、影剧院、商场、图书馆、车站、机场及其他公共建筑内的墙面、地面、柱面、台面的饰面，还可制作壁画、工艺品和生活用品等。,2）天然花岗石板 花岗石构造致密、强度高、密度大、吸水率极低、质地坚硬、耐磨，属酸性硬石材。因此，其耐酸、抗风化、耐久性好，使用年限长。 分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个等级 花岗石耐磨、耐压、耐火、耐酸、耐风化、耐腐蚀及抗冻性好。花岗石板材适用于公共建筑物内外墙面、地坪及柱面的饰面。,3）天然石灰石板（青石板 ） 天然石灰石又称“灰岩”或“青石”，属沉积岩，主要矿物组成为方解石，主要化学

32、成分为碳酸钙。 石灰石来源广泛，容易开采和加工，价格较低，不属高档饰面材料，有较好的耐久性和一定的强度，表面具有自然纹理形状，工程上可用作建筑物墙面或路面装饰。,4）人造石材 人造饰面石材一般具有重量轻、强度大、厚度薄、色泽鲜艳、花色繁多、装饰性好、耐腐蚀、耐污染、便于施工、价格较低的特点。按照所用材料和制造工艺的不同，可把人造饰面石材分为水泥型人造石材、聚酯型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造石材和微晶玻璃型人造石材几类。其中聚酯型人造石材和微晶玻璃型人造石材是目前应用较多的品种。,二、砌墙砖 砖在我国已经有两千多年的历史，现在仍是一种很广泛的墙体材料。砖的种类： 按原材料分：粘土砖、页岩

33、砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖等； 按生产工艺可分：烧结砖和非烧结砖， 其中非烧结砖：分为压制砖、蒸养砖和蒸压砖等； 按有无孔洞可分：空心砖和实心砖。,（一）烧结砖 1、烧结普通砖 以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型和高温焙烧而制得的用于砌筑承重和非承重墙体的砖统称为烧结砖。 按原料不同分为：烧结粘土砖、烧结粉煤灰砖、烧结 按孔洞率的大小分为：烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖。,（1）烧结普通砖的技术要求 1）尺寸允许偏差： 要符合P44表2-8的规定 2）外观质量 砖的外观质量包括两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹、完整面等内容，各项内容均应符合P43表2-7

34、的规定。,3）强度等级 烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MUl5、MU10五个强度等级。测定强度时，试样数量为10块，实验后计算10块砖的抗压强度平均值，并分别按下列公式计算强度标准差、变异系数和强度标准值。,（2）烧结普通砖的性质与应用 烧结普通砖具有较高的强度，又因多孔结构而具有良好的绝热性、透气性和稳定性，还具有较好的耐久性及隔热、保温等性能，加上原料广泛，工艺简单，是应用历史最长、应用范围最为广泛的砌体材料之一。广泛用于砌筑建筑物的墙体、柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础等。,2、烧结多孔砖 烧结多孔砖简称多孔砖，是指以黏土，页岩，煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成

35、的具有竖向孔洞（孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多）的砖。其外形尺寸： 长度为290，240，190mm， 宽度为240，190，180，175，140，115mm， 高度为90mm。 型号有KM1，KP1和KP2三种。,烧结多孔砖的技术性质： 1强度和抗风化性能合格的烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、孔型及孔洞排列、泛霜和石灰爆裂划分为：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个质量等级。 2烧结多孔砖根据抗压强度划分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。见表420。 3孔型孔洞率及孔洞排列：优等品、一等品为矩形条孔或矩形孔；合格品为矩形孔或其他孔型。,烧结多

36、孔砖与空心砖,烧结多孔砖,烧结空心砖,3、烧结空心砖 烧结空心砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料，其生产工艺与烧结多孔砖相似。烧结空心砖的规格有两种： 290 mm190（140）mm90 mm， 240 mm180（175）mm115 mm。,（二）非烧结砖 非烧结砖是不经焙烧而制成的砖。目前建筑工程中应用较多的是蒸压砖，如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压炉渣砖等。 1、蒸压灰砂砖 蒸压灰砂砖是以石灰、砂子为原料（也可加入着色剂或掺合料），经配料、拌和、压制成型和蒸压养护而制成的砖，简称为灰砂砖，代号为LSB。,特点：组织致密，具有强度高、大气稳定性好、干缩率小、尺寸偏差小、外形光滑平整等特点

37、。 主要用于工业与民用建筑的墙体和基础。其中，MU15、MU20、MU25的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑，MU10的蒸压灰砂砖仅可用于防潮层以上的建筑。灰砂砖不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于受流水冲刷的部位。,2、蒸压粉煤灰砖 蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰和石灰为主要原料，配以适量的石膏和炉渣，加水拌和后压制成型，经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖，可用于工业与民用建筑的基础、墙体。但应注意： 1）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的产生。 2）粉煤灰砖出釜后，应存放一段时间后再用，以减少相对伸缩值。长期受

38、高于200作用，或受冷热交替作用，或有酸性侵蚀的建筑部位不得使用粉煤灰砖。,三、砌块 砌块为规格尺寸比砖大的人造块材，是建筑工程常用的新型墙体材料之一。按尺寸规格可分为小型砌块和中型砌块，按制作用原材料可分为混凝土砌块和粉煤灰砌块等。 （一）混凝土多孔砖 （二）轻骨料混凝土小型空心砌块 （三）粉煤灰硅酸盐中型砌块 （四）加气混凝土砌块,空心砌块,粉煤灰砌块,加气混凝土砌块,注意加气混凝土砌块特点 1）轻质性 2）保温性 3）抗压性 4）耐火性 5）吸声性 6）耐久性 7）抗渗水性 8）易加工性,建筑钢材的主要品种,1.型钢 简单截面型钢：圆钢、方钢、六角钢、八角钢等； 复杂截面型钢：工字钢、角

39、钢、槽钢、钢轨等。,2.线材 如钢筋、钢丝等。,3.管材 无缝钢管、焊接钢管等。,4.板材 光面钢板、花纹钢板、彩色涂层钢板等。,压型彩钢板,第5章 钢材,5.1钢材的种类及主要技术性能 一、钢材的分类 一）钢材按照化学成分分类 1碳素钢 低碳钢：含碳量小于0.25， 中碳钢：含碳量在0.250.60之间， 高碳钢：含碳量大于0.60。 2合金钢， 低合金钢：合金元素总含量小于5.0， 中合金钢：合金元素总含量在5.010之间， 高合金钢：合金元素总含量在10以上。,二）按照冶炼时脱氧程度分类 1、镇静钢，代号为“Z”。 2、特殊镇静钢，其代号为“TZ” 3、沸腾钢，其代号为“F”。 三）按照

40、质量品质分类（硫、磷含量） 1普通钢 2优质钢 3高级优质钢,四）按用途分类 1结构钢（主要用于工程结构及机械零件的钢，一般为低、中碳钢） 2工具钢（主要用于各种刀具、量具及模具的钢，一般为高碳钢） 3特殊钢（具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等） 建筑上常用的主要钢种： 普通碳素钢中的低碳钢 合金钢中的低合金高强度结构钢,二、钢材的技术性能 建筑钢材的性能有力学性能（抗拉性能、冲击韧性、硬度、耐疲劳性等）和工艺性能（冷弯性能和焊接性能）及化学性能三种。力学性能最主要。 1、力学性能 （1）抗拉性能 抗拉性能是钢材最重要的力学性能，采用拉伸实验测定。,

41、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。,钢材在拉伸时的性能，可用应力一应变关系曲线表示。低碳钢在拉力作用下产生变形，直至破坏，这个过程可以分为四个阶段，如图所示。,弹性阶段（OB）（比例极限、弹性极限） 屈服阶段（BC）（屈服强度） 强化阶段（CD）（强度极限或抗拉强度） 颈缩阶段（DK）（伸长率 ）,0,钢材拉伸过程的-图（应力与应变图）,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,0,钢材拉伸弹性阶段示意图,p比例极限，MPa。,B弹性极限，MPa。,注：

42、由于A、B两点相距较近，一般认为p=B 。,说明：试件拉力在 范围内时，如卸去拉力，试件能恢复原状，应力与应变的比值为常数，因此，该阶段被称为弹性阶段。,0,钢材拉伸屈服阶段示意图,放大后,当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段时，称屈服下限下所对应的应力为屈服强度或屈服点，记做s-屈服强度,0,钢材拉伸强化阶段示意图,b 抗拉强度或强度极限。,试件在屈服阶段以后，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点的应力称为抗拉强度，用b表示。,0,钢材拉伸颈缩阶段示意图,DE颈缩阶段,当曲线到达点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩现象”而断裂。,一.冷加工 1、冷加工

43、强化是钢材在常温下，以超过其屈服点但不超过抗拉强度的应力对其进行的加工。 2、建筑钢材常用的冷加工：冷拉、冷拔、冷轧、刻痕等 。 3、钢材进行冷加工的目的：主要是利用时效提高强度，利用塑性节约钢材，同时也达到调直和除锈的目的。,P153（冷作硬化）钢材的冷加工和时效,二.时效 1、定义：钢材随时间的延长，其强度、硬度提高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为时效。 2、时效分类：自然时效和人工时效两种。 自然时效是将其冷加工后，在常温下放置1520d； 人工时效是将冷加工后的钢材加热至100200保持2h以上。 3、作用：经过时效处理后的钢材，其屈服强度、抗拉强度及硬度都将提高，而塑性和韧性降低。,

44、（2）冲击韧性 指材料在冲击荷载作用下，抵抗破坏的能力。 钢材的冲击韧性与钢材化学成分、组织状态、内在缺陷和环境温度等因素有关。当钢中硫、磷含量较高，组织中存在夹杂物，或经冷加工时效后，冲击韧性值会降低。冲击韧性随环境温度降低而降低，当温度降低至某一范围时，冲击韧性值突然下降而呈现脆性，此性质称为冷脆性，而此时的温度称为脆性临界温度。对寒冷地区或承受冲击振动荷载作用的结构，选用钢材时须考虑冲击韧性值指标。,（3）硬度 硬度是指其表面抵抗硬物压入而不产生塑性变形的性能。测定硬度的方法很多，常用的测定硬度的方法：布氏法和洛氏法。 （原理是用一定直径（D）的淬硬钢球，在规定荷载（P）作用下压人试件表

45、面，并保持一定的时间，然后卸去荷载，用压痕单位球面积上所承受的荷载大小P作为所测金属材料的硬度值）称为布氏硬度，用符号HB表示。洛氏法测定的原理与布氏法相似，但系根据压头压入试件的深度来表示硬度值，洛氏法压痕很小，常用于判定工件的热处理效果。,（4）耐疲劳性 钢材在交变荷载反复多次作用下，可以在远低于其屈服极限的应力作用下被破坏。这种破坏称为疲劳破坏。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。 一般钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，是从局部开始形成细小裂纹，由于裂纹尖角处的应力集中再使其逐渐扩大，直到疲劳破坏为止。疲劳裂纹在应力最大的地方形成，即在应力集中的地方形成，因此

46、钢材疲劳强度不仅决定于它的内部组织，而且也决定于应力最大处的表面质量及内应力大小等因素。,2、工艺性能 （1）冷弯性能 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的主要工艺性能之一。通常用弯曲角度及弯心直径与试件厚度的比值这两个指标来衡量，如图所示。,（2）焊接性能 焊接是各种型钢、钢板、钢筋等钢材的主要连接方式。在钢筋混凝土结构中，大量的钢筋接头、钢筋网片、钢筋骨架、预埋铁件及钢筋混凝土预制构件的安装等，都要采用焊接。 钢材焊接的基本方法 钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式。压焊是指焊接过程中，必须对焊接件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。包括闪光对焊、电阻点焊和气压焊。,熔焊是

47、指焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态。由于被焊工件是紧密贴在一起的，在温度场、重力等的作用下，不加压力，两个工件熔化的融液会发生混合现象。待温度降低后，熔化部分凝结，两个工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。包括电弧焊和电渣压力焊。钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊和气压焊等。,一、钢结构用钢 一）碳素结构钢（又称普通碳素结构钢） 1碳素结构钢的牌号 碳素结构钢牌号由字母和数字组合而成，按顺序为：屈服点符号、屈服极限值、质量等级及脱氧程度四个部分组成。共有五个牌号：Q195、Q215、Q235、Q275。 按质量等级分为A，B，C，D四级，含S、P的量

48、依次降低，钢材质量依次提高。 按脱氧程度分为沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、特殊镇静钢（TZ）四类，Z和TZ在钢号中可省略。 例Q235A表示为屈服极限为235 MPa、质量等级为A的镇静钢。,5.2 钢材的品种及特性,2主要技术标准 3选用 碳素结构钢各钢号中Q195、Q215强度较低、塑性韧性较好，易于冷加工和焊接，常用作铆钉、螺丝、铁丝等；Q235强度较高，塑性韧性也较好，可焊性较好，为建筑工程中主要钢号；Q275强度高、塑性和韧性较差，可焊性较差，且不易冷弯，多用于机械零件，极少数用于混凝土配筋及钢结构或制作螺栓。,二）低合金结构钢 在碳素钢基础上掺入少量（掺量小于5）的合金元素（如锰、钒

49、、钛、铌、镍等）即成为低合金结构钢。 与碳素结构钢相比，低合金结构钢具有强度高，塑性、韧性好，耐腐蚀，耐低温，易于加工及施工等优点。因此，低合金结构钢在建筑工程中得到了广泛的应用。尤其是大跨度、承受动载和冲击荷载的结构。,低合金高强度结构钢 按力学性能和化学成分分为Q295等10个钢号，按硫、磷含量分A，B，C，D，E五个质量等级，其中E级质量最好。牌号由屈服点符号Q、屈服点数值和质量等级（A，B，C，D，E）三部分组成。 例如Q420B的含义为：屈服极限为420 MPa、质量等级为B的低合金高强度结构钢。,三）钢结构用型钢 1、钢板 经光面轧辊轧制而成的扁平钢材，以平板状供货的称钢板；以卷状

50、供货的称钢带。按轧制温度不同，分热轧和冷轧；按厚度来分，热轧钢板分为厚板（厚度大于4mm）和薄板（厚度为0.354mm）两种；冷轧钢板只有薄板（厚度为0.24mm）一种。,2热轧型钢 常见的热轧型钢有工字钢、H形钢、槽钢、角钢、剖分T形钢和Z形钢等。我国建筑用热轧型钢主要采用碳素结构钢Q235A钢。在钢结构设计规范中，推荐使用的低合金钢主要有两种：Q345及Q390，用于大跨度、承受动荷载的钢结构中。,3、冷弯薄壁型钢 常用厚度为26mm的钢板或钢带经冷弯或模压制成。截面各部分厚度相同，转角处均成圆弧形。冷弯薄壁型钢有各种截面形式。其特点是壁薄，截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用

51、钢材的强度。因而与面积相同的热轧型钢相近，其截面惯性矩高，是一种高效经济的截面。一般用于跨度小、荷载轻的钢结构中。,4压型钢板 压型钢板是由厚度为0.42mm的钢板压制而成大波纹状钢板，波纹高度约在10200mm范围内，钢板表面涂漆、镀锌、涂有机层（又称彩色压型钢板）以防止锈蚀，所以，压型钢板耐久性好，且质量轻、强度高、美观大方，便于施工，常用作屋面板、墙板及楼板等。,二、钢筋混凝土结构用钢 混凝土结构用的普通钢筋，可分为两类：热轧钢筋和冷加工钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔螺旋钢筋）。冷拉钢筋与冷拔低碳钢丝已逐渐淘汰。余热处理钢筋属于热轧钢筋一类。 1热轧钢筋 热轧钢筋按其轧制外形分：热

52、轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。热轧光圆钢筋按屈服强度特征值分为 235、300级。用牌号HPB235、HPB300（过去的一级）表示。,热轧带肋钢筋分为：普通热轧带肋钢筋和细晶粒热轧带肋钢筋两种。按屈服强度特征值分为335、400、500三个级别。用牌号HRB335、HRB400、HRB500表示。,d-钢筋内径；-横肋斜角；h-横肋高度；-横肋与轴线夹角； h1-纵肋高度；-纵肋斜角；a-纵肋顶宽；l-横肋间距；b-横肋顶宽 图5-7 月牙肋钢筋表面及截面形状,热轧钢筋的级别越高，强度越高，塑性韧性越差。在热轧钢筋中，HPB235钢筋为光圆钢筋，强度较低，塑性好，易于加工成型，可焊性好；HRB3

53、35、HRB400为月牙肋钢筋，强度较高，塑性、可焊性好，为钢筋混凝土结构的主要用筋；HRB500级钢筋，强度高，塑性韧性有保证，但可焊性较差。常做预应力钢筋。,2冷拉钢筋 为提高钢材强度、节约钢材，可采用冷加工强化和时效方法对钢材进行加工。冷加工强化是指在常温下对钢材进行加工，使其产生塑性变形，屈服极限提高，而塑性韧性降低。常用的冷加工方法有冷拉、冷拔、冷轧等。 钢材冷拉后屈服极限、抗拉强度都得到提高，而塑性、韧性降低。 冷拔是常温下使钢筋通过比它直径小的钨合金拔丝孔进行强力拉拔，使其强度大幅度提高的一种方法。,3余热处理钢筋 余热处理钢筋是经热轧后立即穿水，进行表面控制冷却，然后利用芯部余

54、热自身完成回火处理所得的成品钢筋。余热处理钢筋的表面形状同热轧带肋钢筋。 余热处理钢筋具有强度高、预应力值稳定、韧性好、粘结力高，适用于预应力混凝土构件如吊车梁、预应力混凝土轨枕或其他各种预应力混凝土结构等。又称预应力混凝土热处理钢筋。,4冷轧带肋钢筋 冷轧带肋钢筋是采用Q215、Q235低碳钢热轧盘条或低合金钢热轧盘条为母材，经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的直径4mm12mm的小直径螺纹钢筋。按抗拉强度分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、四个牌号。其中CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌号为预应力混凝土用钢筋。,三、预应力钢丝及钢铰线 预应力钢丝为采用碳钢线材加工而成的、应用于预应力混凝土结构或预应力钢结构的一种钢丝。 一）钢丝 预应力筋混凝土用钢丝为高强度钢丝，使用优质碳素结构钢经冷拔或再经回火等工艺处理制成。其强度高，柔性好，适用于大跨度屋架、吊车梁等大型构件及V型折板等，使用钢丝可节省钢材，施工方便，安全可靠，但成本较高。,二）钢绞线 钢绞线是用2、3或7根钢丝在绞线机上，经绞捻后，再经低温回火处理而成。钢绞线具有强度高、柔性好、与混凝土粘结力好、易锚固等特点。