建筑材料课件第五章、水泥与混凝土-1

1、第五章、水泥与混凝土第五章、水泥与混凝土本章主要内容：本章主要内容：第一节、硅酸第一节、硅酸盐水泥盐水泥第二节、混凝第二节、混凝土土第三节、钢筋第三节、钢筋混凝土混凝土第四节、建筑第四节、建筑常用混凝土常用混凝土第五节、砂浆第五节、砂浆第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥水泥是一种粉水泥是一种粉末状物质，它末状物质，它与适量水混合与适量水混合后，经过物理后，经过物理化学过程能由化学过程能由可塑性浆体变可塑性浆体变成坚硬的石状成坚硬的石状体，并能将散体，并能将散粒材料胶结成粒材料胶结成为整体的混凝为整体的混凝土土。 水泥是一种水硬性材料。水泥是一种水硬性材料。 水泥的品种水泥的品种a) 硅酸盐类

2、硅酸盐类b) 铝酸盐类铝酸盐类c) 硫铝酸盐硫铝酸盐 在建筑工程中应用最广的是硅酸盐类水泥。在建筑工程中应用最广的是硅酸盐类水泥。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥凡以适当成分的生料、烧至部分熔融，所得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的硅酸盐水泥熟料，加以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，入适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为称为硅酸盐水泥硅酸盐水泥。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥一、硅酸盐水一、硅酸盐水泥生产及矿物泥生产及矿物组成组成石灰岩粘 土铁矿粉生 料混合磨细熟 料硅酸盐水泥煅烧1450石 膏磨细第一节、硅酸盐

3、水泥第一节、硅酸盐水泥矿物名称凝结硬化速度水化放热量强度硅酸三钙快大高硅酸二钙慢小早期低，后期高铝酸三钙最快最大最低铁铝酸四钙快中中一、硅酸盐水泥生产及矿物组成一、硅酸盐水泥生产及矿物组成第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥二、硅酸盐水二、硅酸盐水泥的凝结和硬泥的凝结和硬化化 水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性的水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为程称为凝结。凝结。 此后，强度逐渐提高，并变成坚硬的石状此后，强度逐渐提高，并变成坚硬的石状物体物体水泥石，这一过程称为水泥石，这一过程称为硬化硬化。 水泥的凝结和硬化过程

4、是人为地划分的，水泥的凝结和硬化过程是人为地划分的，实际上是一个连续的复杂的物理化学变化实际上是一个连续的复杂的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥的一系列的技过程，这些变化决定了水泥的一系列的技术性能。术性能。 硬化水泥石是由凝胶、晶体、毛细孔和未硬化水泥石是由凝胶、晶体、毛细孔和未水化的水泥熟料颗粒所组成水化的水泥熟料颗粒所组成第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的技术性能泥的技术性能1.比重和容重比重和容重硅酸盐水泥的比重，主要决定于熟料的矿物硅酸盐水泥的比重，主要决定于熟料的矿物组成，一般在组成，一般在3.13.2g/cm3之间。之间。硅酸盐水泥在松散状态时的

5、容重，一般在硅酸盐水泥在松散状态时的容重，一般在9001300kg/m3。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的技术性能泥的技术性能2.细度细度细度是影响水泥性能的重要物理指标。颗粒细度是影响水泥性能的重要物理指标。颗粒愈细，与水起反应的表面积愈大，因而水化愈细，与水起反应的表面积愈大，因而水化作用既迅速又完全，凝结硬化的速度加快，作用既迅速又完全，凝结硬化的速度加快，早期强度也就愈高，但硬化收缩较大，水泥早期强度也就愈高，但硬化收缩较大，水泥易于受潮。易于受潮。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的技术性能泥的技术性能3.标准稠度用水量标准

6、稠度用水量标准稠度用水量：按一定方法将水泥调制成标准稠度用水量：按一定方法将水泥调制成具有标准稠度的净浆所需的用水量。具有标准稠度的净浆所需的用水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量：硅酸盐水泥的标准稠度用水量：2331%。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的泥的技术性能技术性能4.凝结时间凝结时间水泥凝结时间分为水泥凝结时间分为初凝初凝和和终凝终凝。 初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆初凝时间为从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；开始失去可塑性所需的时间； 终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥终凝时间则为从水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所

7、需浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。的时间。国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于早于45min，终凝时间不得迟于，终凝时间不得迟于6.5h。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的泥的技术性能技术性能5.体积安定性体积安定性体积安定性是指水泥在硬化过程中体积均匀体积安定性是指水泥在硬化过程中体积均匀变化的性能。变化的性能。6.强度强度水泥强度用水泥强度用软练法软练法检验，即将水泥和标准砂检验，即将水泥和标准砂按按1：3的比例混合，加入规定数量的水，按的比例混合，加入规定数量的水，按规定方法制成标准尺寸的试件，在标准条件

8、规定方法制成标准尺寸的试件，在标准条件下养护后进行抗折、抗压强度试验。下养护后进行抗折、抗压强度试验。第一节、硅酸盐水泥第一节、硅酸盐水泥三、硅酸盐水三、硅酸盐水泥的泥的技术性能技术性能7.水化热水化热水泥的水化是放热反应，水泥在凝结硬化过水泥的水化是放热反应，水泥在凝结硬化过程中放出的热量，称为水泥的水化热。程中放出的热量，称为水泥的水化热。水泥的水化放热量和放热速度主要决定于水水泥的水化放热量和放热速度主要决定于水泥的矿物组成和细度。泥的矿物组成和细度。水化放热对大体积混凝土构筑物是有害的，水化放热对大体积混凝土构筑物是有害的，对一般建筑的冬期施工则是有利的。对一般建筑的冬期施工则是有利的

9、。第二节、混凝土第二节、混凝土混凝土是一种混凝土是一种主要的建筑材主要的建筑材料。料。原材料丰富；原材料丰富；经久耐用；经久耐用；价格较金属、价格较金属、木材和塑料等木材和塑料等便宜便宜。优点：优点：1. 改变组成成分及比例改变组成成分及比例(称为配合比称为配合比)，配制，配制出具有特定物理力学性能的产品出具有特定物理力学性能的产品2.拌合物可浇筑成不同形状和大小的制品或拌合物可浇筑成不同形状和大小的制品或构件；构件；3.表面可以做成各种花饰、具有一定的装饰表面可以做成各种花饰、具有一定的装饰效果；效果； 4.热膨胀系数与钢筋相近，相互之间有牢固热膨胀系数与钢筋相近，相互之间有牢固的粘结力，两

10、者可以取长补短，协同工作，的粘结力，两者可以取长补短，协同工作，钢筋混凝土坚固耐久，维护费用低钢筋混凝土坚固耐久，维护费用低;5.可以现浇成抗震性良好的整体建筑物，也可以现浇成抗震性良好的整体建筑物，也可以做成各种类型的装配式预制构件。可以做成各种类型的装配式预制构件。第二节、混凝土第二节、混凝土缺点：缺点：容重大；容重大；抗拉强度低；抗拉强度低；性脆。性脆。第二节、混凝土第二节、混凝土一、骨料和水一、骨料和水粒径大于粒径大于5mm称为粗骨料，称为粗骨料，5mm以下为细以下为细骨料。骨料。 颗粒组成颗粒组成（级配）（级配） 骨料骨料的颗粒的颗粒特征特征 含含泥量及有泥量及有害杂质害杂质混凝土拌

11、合水混凝土拌合水和养护用水和养护用水第二节、混凝土第二节、混凝土二、混凝土拌二、混凝土拌合物的合物的和易性和易性和易性又称工作性，是指混凝土在搅拌运输和易性又称工作性，是指混凝土在搅拌运输浇灌等过程中易于操作，能保持均匀而不发浇灌等过程中易于操作，能保持均匀而不发生离析的性能。生离析的性能。混凝土拌合物在施工操作时所表现出的综合混凝土拌合物在施工操作时所表现出的综合性能，包含性能，包含流动性，粘聚性，保水性流动性，粘聚性，保水性。第二节、混凝土第二节、混凝土三、混凝土的三、混凝土的强度强度混凝土拌合物混凝土拌合物硬化后，应达硬化后，应达到的强度要求，到的强度要求，以抗压强度作以抗压强度作为力学

12、性能的为力学性能的总指标总指标。1.强度标号强度标号C及其后面的立方体抗压强度标准值表达。及其后面的立方体抗压强度标准值表达。 C7.5、C10、C15 用于垫层、基础、地坪等用于垫层、基础、地坪等 C20C30用于普通钢筋混凝土结构用于普通钢筋混凝土结构 C30C60以上用于吊车梁、大跨度结构、以上用于吊车梁、大跨度结构、预应力结构。预应力结构。建工系统混凝土均采用建工系统混凝土均采用28d 龄期，在强度等龄期，在强度等级符号后不再注明龄期值，级符号后不再注明龄期值， C15、C20 系系指指28d 龄期的强度标准值为龄期的强度标准值为15MPa、20MPa 强度等级。强度等级。 第二节、混

13、凝土第二节、混凝土三、混凝土的三、混凝土的强度强度2.影响强度的因素影响强度的因素 水泥强度水泥强度 水灰比（水与水泥的重量比）水灰比（水与水泥的重量比） 骨料质量骨料质量 养护条件（温度与湿度）养护条件（温度与湿度） 与龄期的关系与龄期的关系第二节、混凝土第二节、混凝土四、混凝土的四、混凝土的耐久性耐久性 抗渗性抗渗性 抗冻性抗冻性 耐化学侵蚀耐化学侵蚀 抗碳化性抗碳化性 干缩干缩 耐磨性耐磨性第二节、混凝土第二节、混凝土五、混凝土外五、混凝土外加剂加剂1.减水剂减水剂2.早强剂早强剂3.引气剂引气剂第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土钢筋混凝土（英文：钢筋混凝土（英文：Reinforced

14、 Concrete或或Ferroconcrete），工程上常被简称为钢筋砼），工程上常被简称为钢筋砼（tng）。是指通过在混凝土中加入钢筋与）。是指通过在混凝土中加入钢筋与之共同工作来改善混凝土力学性质的一种组之共同工作来改善混凝土力学性质的一种组合材料。合材料。第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土一、历史及发一、历史及发展展钢筋混凝土的发明出现在近代，通常被人认为发明于钢筋混凝土的发明出现在近代，通常被人认为发明于1848年。年。1868年一个法国园丁，年一个法国园丁， 获得了包括钢筋混凝土花盆，获得了包括钢筋混凝土花盆，以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专以及紧随其后应用于公路护

15、栏的钢筋混凝土梁柱的专利。利。1872年，世界第一座钢筋混凝土结构的建筑在美国纽年，世界第一座钢筋混凝土结构的建筑在美国纽约落成，人类建筑史上一个崭新的纪元从此开始，钢约落成，人类建筑史上一个崭新的纪元从此开始，钢筋混凝土结构在筋混凝土结构在1900年之后在工程界方得到了大规模年之后在工程界方得到了大规模的使用。的使用。1928年，一种新型钢筋混凝土结构形式预应力钢筋混年，一种新型钢筋混凝土结构形式预应力钢筋混凝土出现，并于二次世界大战后亦被广泛地应用于工凝土出现，并于二次世界大战后亦被广泛地应用于工程实践。程实践。钢筋混凝土的发明以及钢筋混凝土的发明以及19世纪中叶钢材在建筑业中的世纪中叶钢

16、材在建筑业中的应用使高层建筑与大跨度桥梁的建造成为可能。应用使高层建筑与大跨度桥梁的建造成为可能。第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土二、材料二、材料特性特性混凝土混凝土抗压强度高（抗压强度高（35 MPa）。）。抗拉强度低，为抗压强度抗拉强度低，为抗压强度1/10左右。左右。 绝大多数结构构件内部都有受拉应力作用绝大多数结构构件内部都有受拉应力作用的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使的需求，故未加钢筋的混凝土极少被单独使用于工程。用于工程。钢筋混凝土钢筋混凝土抗拉强度高，抗拉强度高，200MPa以上。以上。第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土三、钢筋混凝三、钢筋混凝土共同工作土共同工作原原

17、理理1. 有着近似相同的线膨胀系数。有着近似相同的线膨胀系数。2.钢筋与混凝土之间有良好的粘结力。钢筋与混凝土之间有良好的粘结力。 肋条（称为螺纹钢筋）；肋条（称为螺纹钢筋）； 端部弯起端部弯起180 度弯钩。度弯钩。3.混凝土中碱性环境，在钢筋表面形成了一混凝土中碱性环境，在钢筋表面形成了一层钝化保护膜。层钝化保护膜。第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土四、钢筋混凝土优点：四、钢筋混凝土优点： 1. 可模性好可模性好2. 整体性好整体性好3. 耐久性好耐久性好4. 耐火性好耐火性好5. 易于易于就地取材就地取材五、钢筋混凝土缺点：五、钢筋混凝土缺点：1. 自重大自重大2. 能源消耗大能源消耗

18、大第三节、钢筋混凝土第三节、钢筋混凝土六、施工六、施工方式方式1. 现浇钢筋混凝土现浇钢筋混凝土2. 预制钢筋混凝土预制钢筋混凝土3. 预应力钢筋混凝土预应力钢筋混凝土第四节、建筑常用混凝土第四节、建筑常用混凝土一、轻混凝土一、轻混凝土1. 容重容重=p6时时又称抗渗混凝又称抗渗混凝土土。按防渗措施分类：按防渗措施分类： 普通防水：普通防水：通过调整配合比来提高混凝土通过调整配合比来提高混凝土自身的密实度，从而提高混凝土的抗渗性。自身的密实度，从而提高混凝土的抗渗性。 外加剂：外加剂：利用外加剂的功能，使混凝土显利用外加剂的功能，使混凝土显著提高密实性或改变孔结构，从而达到抗著提高密实性或改变

19、孔结构，从而达到抗渗的目的渗的目的 膨胀水泥：采用膨胀水泥配置而成的。膨胀水泥：采用膨胀水泥配置而成的。第四节、建筑常用混凝土第四节、建筑常用混凝土三、耐热混凝三、耐热混凝土土普通混凝土不普通混凝土不耐高温，若在耐高温，若在高温下使用，高温下使用，其强度会下降，其强度会下降，甚至崩溃。甚至崩溃。耐热混凝土是耐热混凝土是指长期再高温指长期再高温（200）作）作用下保持其所用下保持其所要求的物理和要求的物理和力学性能的特力学性能的特种混凝土。种混凝土。品种：品种：硅酸盐水泥耐热混凝土硅酸盐水泥耐热混凝土 900-1200 铝酸盐水泥耐热混凝土铝酸盐水泥耐热混凝土 1200-1300 水玻璃耐热混凝

20、土水玻璃耐热混凝土 1200 第四节、建筑常用混凝土第四节、建筑常用混凝土四、纤维混凝四、纤维混凝土土在普通混凝土在普通混凝土的基础上外掺的基础上外掺各种纤维材料各种纤维材料而制成的复合而制成的复合材料材料。纤维材料：纤维材料：钢钢纤维（应用较广）纤维（应用较广）玻玻璃纤维璃纤维炭纤维炭纤维芳香族聚酰胺纤维芳香族聚酰胺纤维第四节、建筑常用混凝土第四节、建筑常用混凝土五、聚合物五、聚合物混混凝土凝土特点：弥补了普通混凝土抗拉强度低、抗裂特点：弥补了普通混凝土抗拉强度低、抗裂性差、脆性大、抗化学腐蚀性差的缺点。性差、脆性大、抗化学腐蚀性差的缺点。1. 聚合物浸渍混凝土聚合物浸渍混凝土 2. 聚合物

21、水泥混凝土聚合物水泥混凝土3. 树脂混凝土树脂混凝土第四节、建筑常用混凝土第四节、建筑常用混凝土六、高性能混六、高性能混凝土凝土 HPC以耐久性和混以耐久性和混凝土材料的可凝土材料的可持续发展为基持续发展为基本要求，并适本要求，并适合工业化生产合工业化生产和施工的新一和施工的新一代混凝土。代混凝土。早期高强混凝土缺点：早期高强混凝土缺点：脆性，易开裂和突然破坏脆性，易开裂和突然破坏由于水灰比小带来流动性、可泵性、均匀由于水灰比小带来流动性、可泵性、均匀性差性差单位水泥用量大带来稳定性和经济性问题单位水泥用量大带来稳定性和经济性问题体积稳定性带来耐久性问题体积稳定性带来耐久性问题第四节、建筑常用混凝