建筑材料及检测

1、l建筑材料建筑材料要求要求l熟悉建筑工程主要材料分类、基本性能及用熟悉建筑工程主要材料分类、基本性能及用途；掌握混凝土强度等级及配合比计算；掌途；掌握混凝土强度等级及配合比计算；掌握砂浆的分类、特点及配合比计算；了解主握砂浆的分类、特点及配合比计算；了解主要胶结材料的基本知识。要胶结材料的基本知识。l第一章第一章 建筑材料的基本性能建筑材料的基本性能l一、熟悉密度、表观密度、堆积密度的概念，一、熟悉密度、表观密度、堆积密度的概念，熟悉密实度、孔隙率的概念，了解吸水性、熟悉密实度、孔隙率的概念，了解吸水性、吸湿性、耐水性、抗冻性和抗渗性的概念吸湿性、耐水性、抗冻性和抗渗性的概念l（一）质量与体积

2、（一）质量与体积l（1） 密度：绝对密实状态下单位体积质量。密度：绝对密实状态下单位体积质量。l(二二)与构造状态有关的性质与构造状态有关的性质l1孔隙率孔隙率l孔隙率是指材料内部孔隙体积占其总体积的孔隙率是指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。用下式表示：百分率。用下式表示：l l式中式中 P材料的孔隙率，材料的孔隙率，l 材料的自然体积，材料的自然体积，cm 3 或或 m 3 ；l V 材料的绝对密实体积，材料的绝对密实体积，cm 3 或或 m 3 ；0V%10001%10001%10000VVVVVPl2空隙率空隙率l空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙空隙率是指散粒或粉状材料颗粒之间

3、的空隙体积占其自然堆积体积的百分率。用下式表体积占其自然堆积体积的百分率。用下式表示：示：l l式中式中 材料的空隙率，材料的空隙率，l 材料的自然堆积体积，材料的自然堆积体积，cm 3 或或 m 3 ，l 材料的颗粒体积，材料的颗粒体积，cm 3 或或 m 3。%1001%1001%1000000000VVVVVP0V0VPl亲水性与憎水性亲水性与憎水性l亲水性亲水性 材料与水接触时能被水润湿的材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。具备这种性质的材料性质称为亲水性。具备这种性质的材料称为亲水性材料。大多数的建筑材料，称为亲水性材料。大多数的建筑材料，如砖、混凝土、木材等都属于亲水性材如砖

4、、混凝土、木材等都属于亲水性材料。料。l憎水性憎水性 材料与水接触时不能被水润湿材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。具备这种性质的材的性质称为憎水性。具备这种性质的材料称为憎水性材料。如石蜡、沥青等。料称为憎水性材料。如石蜡、沥青等。l材料的亲水性与憎水性可用润湿角材料的亲水性与憎水性可用润湿角来说明，来说明，越小，表明材料易被水湿润。实验证明，越小，表明材料易被水湿润。实验证明，当润湿角当润湿角900 时，这种材料称为亲水性时，这种材料称为亲水性材料，如图材料，如图1-2a 所示；当润湿角所示；当润湿角900 时，时，这种材料称为憎水性材料，如图这种材料称为憎水性材料，如图12b所示

5、。所示。图12 材料的润湿示意图(a)亲水性材科；(b)憎水性材料图图13 亲水性材料与憎水性材料的毛细亲水性材料与憎水性材料的毛细管作用管作用(a)亲水性材料；亲水性材料；(b)增水性材料增水性材料l1吸水性吸水性l材料浸入水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性材料浸入水中吸收水分的能力称为吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示。有以下两种表示方法：的大小常以吸水率表示。有以下两种表示方法：l(1)质量吸水率质量吸水率 指材料吸水饱和时，所吸水量占材指材料吸水饱和时，所吸水量占材料绝干质量的百分率。用公式表示如下：料绝干质量的百分率。用公式表示如下：l l式中式中 wm材料的质量吸水率，；材料的质

6、量吸水率，；lmsw材料吸饱水时所吸入的水量，材料吸饱水时所吸入的水量，g 或或 kg ；lm1材料吸饱水时质量，材料吸饱水时质量，g 或或 kg ；l m材料的绝干质量，材料的绝干质量，g 或或 kg 。%100%1001mmmmmWswml(2)体积吸水率体积吸水率 指材料吸水饱和时，所吸水分的体指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占绝干材料自然体积的百分率。用公式表示为：积占绝干材料自然体积的百分率。用公式表示为： l式中式中 wv材料的体积吸水率，；材料的体积吸水率，； l Vsw材料吸饱水时所吸入的水的体积，材料吸饱水时所吸入的水的体积，cm3 或或 m3 ；l V0绝干材料在自然状态下

7、的体积，绝干材料在自然状态下的体积，cm3或或m3 ；l 水的密度，水的密度，gcm3 。常温下取。常温下取1gcm3 。 w%1001%100010wswvVmmVVWl质量吸水率与体积吸水率的关系为：质量吸水率与体积吸水率的关系为：l式中式中 为材料的干表观密度，为材料的干表观密度，g / cm3。lwv可用来说明材料内部孔隙被水充满的程度，而在可用来说明材料内部孔隙被水充满的程度，而在材料中，只有开口孔隙能吸水，故体积吸水率即为材料中，只有开口孔隙能吸水，故体积吸水率即为材料的开口孔隙率。体积吸水率概念比较清楚，但材料的开口孔隙率。体积吸水率概念比较清楚，但为方便起见，在工程应用上常用质

8、量吸水率表示材为方便起见，在工程应用上常用质量吸水率表示材料的吸水性。料的吸水性。l由于材料的吸水率是表示材料吸收水分的能力，所由于材料的吸水率是表示材料吸收水分的能力，所以是一固定值。以是一固定值。 000mwmvwWWl（4）抗冻性：在水饱和状态下抵抗冻融不）抗冻性：在水饱和状态下抵抗冻融不破坏，不严重降低强度的性质，用冻融次数破坏，不严重降低强度的性质，用冻融次数表示，如表示，如F25表示经冻融表示经冻融25个循环强度和质个循环强度和质量损失不超过规定数。量损失不超过规定数。l（5 5）抗渗等级：是指材料在标准试验方法下）抗渗等级：是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水

9、前所能进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定的，用符号承受的最大水压力来确定的，用符号“P”P”和和材料透水前所能承受的最大水压力的（材料透水前所能承受的最大水压力的（MPaMPa）数值表示。如数值表示。如P4P4、P6P6、P8P8等分别表示材料能等分别表示材料能承受承受0.40.4、0.60.6、0.8 MPa0.8 MPa的水压而不渗水。所的水压而不渗水。所以，抗渗等级愈高，材料的抗渗性能愈好。以，抗渗等级愈高，材料的抗渗性能愈好。 l例题：例题：1 1、一块烧结普通砖，外形尺寸标准，、一块烧结普通砖，外形尺寸标准，吸水饱和后质量为吸水饱和后质量为2900g，烘干至

10、恒重为，烘干至恒重为2500g，今将该砖磨细过筛再烘干后取，今将该砖磨细过筛再烘干后取50g，用李氏瓶测得其体积为用李氏瓶测得其体积为18. .5cm3。试求该砖。试求该砖的吸水率、密度、体积密度及孔隙率。的吸水率、密度、体积密度及孔隙率。l解：吸水率解：吸水率%3 .273 . 55 .11242500%16%16%1002500250029000mVmWWWl密度：密度：l体积密度：体积密度：l孔隙率：孔隙率：l开口孔隙率开口孔隙率= =7 . 25 .1850%37%100)7 . 27 . 11 (%100)1 (0P3 .27%1003 . 55 .1124250029007 . 1

11、3 . 55 .112425000l2 2、取堆积密度为、取堆积密度为1400kg/m1400kg/m3 3的干砂的干砂200g200g，装入广口，装入广口瓶中，再把瓶子注满水，此时称重为瓶中，再把瓶子注满水，此时称重为500g500g。已知。已知空瓶加满水时的质量为空瓶加满水时的质量为377g377g。求该砂的表观密度。求该砂的表观密度及空隙率。及空隙率。l解：表观密度解：表观密度l空隙率：空隙率：60. 2)200500(377200%46%100)6 . 24 . 11 (%100)1 (0Pl3 3、河砂、河砂1000g，烘干至恒重后称重，烘干至恒重后称重988g，求此砂的含水率。求此

12、砂的含水率。 l解：含水率解：含水率%21. 1%1009889881000Wl4 4、某工地所用碎石的密度为、某工地所用碎石的密度为2650kg/m2650kg/m3 3，堆，堆积密度为积密度为1680kg/m1680kg/m3 3，表观密度为，表观密度为2610kg/m2610kg/m3 3。求该碎石的孔隙率和空隙率。求该碎石的孔隙率和空隙率。l解：孔隙率解：孔隙率l空隙率空隙率%5 . 1%100)265026101 (P%6 .35%100)261016801 (Pl5 5、某材料的密度为、某材料的密度为2600kg/m3，干燥状态体积密度，干燥状态体积密度为为1600kg/m3，现将

13、一重，现将一重954g的该材料浸入水中，的该材料浸入水中，吸水饱和后取出称重为吸水饱和后取出称重为1086g。试求该材料的孔隙。试求该材料的孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。率、质量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。l解：孔隙率解：孔隙率l质量吸水率质量吸水率%5 .38%100)260016001 (P%8 .13%1009549541086mWl开口孔隙率开口孔隙率l闭口孔隙率闭口孔隙率1 .226 . 1%8 .130mVWW%4 .16%1 .22%5 .38开口孔隙率孔隙率l二、熟悉强度、比强度的概念，熟悉弹性与塑性的二、熟悉强度、比强度的概念，熟悉弹性与塑性的概念概念l（一

14、）强度、比强度（一）强度、比强度l强度：在外力作用下材料抵抗破坏的能力。强度：在外力作用下材料抵抗破坏的能力。l比强度：材料强度与其体积密度之比，是描写材料比强度：材料强度与其体积密度之比，是描写材料轻质高强的指标。愈轻质高强的比强度愈大。轻质高强的指标。愈轻质高强的比强度愈大。l（二）弹性、塑性（二）弹性、塑性l弹性：材料受力后变形，卸载后能完全恢复的性质弹性：材料受力后变形，卸载后能完全恢复的性质l塑性：受力变形，卸载后变形不恢复且不产生裂隙塑性：受力变形，卸载后变形不恢复且不产生裂隙的性质。的性质。 l6 6、已知混凝土试件的尺寸为、已知混凝土试件的尺寸为150150150mm，质量为质

15、量为8. .1kg。其体积密度为多少？若测得其最大。其体积密度为多少？若测得其最大的破坏压力为的破坏压力为540KN，求其抗压强度。，求其抗压强度。l解：体积密度解：体积密度l抗压强度抗压强度)/2400)10150(1 . 83330mkg（MPafc24150150105403l7、用直径为、用直径为18 mm的钢筋做拉伸试验，的钢筋做拉伸试验，测得最大拉力为测得最大拉力为137KN，求其抗拉强度。，求其抗拉强度。 l解：解：MPaDFb538181013744232l第二章第二章 胶凝材料胶凝材料l一、了解石灰的构成、技术性质及应用一、了解石灰的构成、技术性质及应用l分继续熟化爆灰起鼓。

16、石灰完全熟化后成石灰膏，分继续熟化爆灰起鼓。石灰完全熟化后成石灰膏，石灰膏掺入砂浆中成混合砂浆，比纯水泥砂浆有更石灰膏掺入砂浆中成混合砂浆，比纯水泥砂浆有更好的可塑性，提高劳动生产率和砌体强度。好的可塑性，提高劳动生产率和砌体强度。l（3）石灰膏在空气中硬化产生体积收缩，故石灰）石灰膏在空气中硬化产生体积收缩，故石灰膏用于罩面时应加麻刀或纸筋防裂。膏用于罩面时应加麻刀或纸筋防裂。l（4）石灰与粘土拌合加水并夯实可提高土的紧密）石灰与粘土拌合加水并夯实可提高土的紧密度，用于基础垫层和防渗层。度，用于基础垫层和防渗层。l（5 5）生石灰供货时块末比愈大质量愈好。预算中）生石灰供货时块末比愈大质量愈

17、好。预算中是以生石灰为准，石灰膏与生石灰的换算为是以生石灰为准，石灰膏与生石灰的换算为1m1m3 3石石灰膏约需生石灰灰膏约需生石灰630kg630kg。 l二、了解建筑石膏的构成、技术性质及应用范围二、了解建筑石膏的构成、技术性质及应用范围l三、熟悉硅酸盐水泥和普通水泥的技术性质、特性三、熟悉硅酸盐水泥和普通水泥的技术性质、特性及适用范围；熟悉矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰及适用范围；熟悉矿渣水泥、火山灰水泥和粉煤灰水泥的特性及适用范围水泥的特性及适用范围 l（二）（二）PI，P, P0水泥技术性水泥技术性质质 l水硬性胶凝材料水硬性胶凝材料l不仅能在空气中，而且能在水中凝结硬化并保持和不仅能

18、在空气中，而且能在水中凝结硬化并保持和发展强度的胶凝材料。发展强度的胶凝材料。l水泥泛指加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适水泥泛指加水拌和成塑性浆体，能胶结砂、石等适当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材当材料并能在空气和水中硬化的粉状水硬性胶凝材料。料。 l一、硅酸盐水泥的定义一、硅酸盐水泥的定义l凡是由硅酸盐水泥熟料，凡是由硅酸盐水泥熟料，05的石灰石或粒化高的石灰石或粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。称为硅酸盐水泥。l硅酸盐水泥可分为两种类型：硅酸盐水泥可分为两种类型：l型硅酸盐水泥，是不掺混合材料的水泥

19、，其代号型硅酸盐水泥，是不掺混合材料的水泥，其代号为为P。l型硅酸盐水泥，是在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加型硅酸盐水泥，是在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥质量不超过水泥质量 5的石灰石或粒化高炉矿渣混合的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的水泥，其代号为材料的水泥，其代号为P。l二、硅酸盐水泥生产工艺简介二、硅酸盐水泥生产工艺简介 l生产硅酸盐水泥的关键是有高质量的硅酸盐生产硅酸盐水泥的关键是有高质量的硅酸盐水泥熟料。目前国内外多以石灰石、粘土为水泥熟料。目前国内外多以石灰石、粘土为主要原料（有时需加入校正原料），将其按主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例混合磨细，首先制得具有适当化学一定

20、比例混合磨细，首先制得具有适当化学成分的生料；然后将生料在水泥窑（回转窑成分的生料；然后将生料在水泥窑（回转窑或立窑）中经过或立窑）中经过 14001450的高温煅烧的高温煅烧至部分熔融，冷却后即得到硅酸盐水泥熟料；至部分熔融，冷却后即得到硅酸盐水泥熟料；最后将适量的石膏和最后将适量的石膏和05的石灰石或粒化的石灰石或粒化高炉矿渣混合磨细制成硅酸盐水泥高炉矿渣混合磨细制成硅酸盐水泥 l三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成l 生料在煅烧过程中，首先是石灰石和粘土分别分生料在煅烧过程中，首先是石灰石和粘土分别分解成解成 CaO、SiO2、Al2O3和和 Fe2O3，然后在一定的

21、温，然后在一定的温度范围内相互反应，经过一系列的中间过程后，生度范围内相互反应，经过一系列的中间过程后，生成 硅 酸 三 钙 （成 硅 酸 三 钙 （ 3 C a O S i O2） 、 硅 酸 二 钙） 、 硅 酸 二 钙（2CaOSiO2）、铝酸三钙（）、铝酸三钙（3CaOAl2O3）和铁铝）和铁铝酸四钙（酸四钙（4CaOAl2O3Fe2O3），称为水泥的熟料矿），称为水泥的熟料矿物。物。l水泥具有许多优良的建筑技术性能，这些性能取决水泥具有许多优良的建筑技术性能，这些性能取决于水泥熟料的矿物成分及其含量，各种矿物单独与于水泥熟料的矿物成分及其含量，各种矿物单独与水作用时，表现出不同的性能

22、。水作用时，表现出不同的性能。 表表210 水泥熟料矿物的组成、含量及特性水泥熟料矿物的组成、含量及特性 l由表由表2 210可知，可知，C3S支配水泥的早期强度，而支配水泥的早期强度，而C2S对水泥后对水泥后期强度影响明显。期强度影响明显。C3A本身强度不高，对硅酸盐水泥的整体本身强度不高，对硅酸盐水泥的整体强度影响木大，但其凝结硬化快。强度影响木大，但其凝结硬化快。 矿物名称矿物名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙 铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙氧化物成分氧化物成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O34CaOAl2O3Fe2O3简写式简写式C3SC2SC3AC4AF矿物

23、含量（矿物含量（%）376715307151018凝结、硬化速度凝结、硬化速度快快慢慢最快最快中中强度高低（发展）强度高低（发展） 高（快）高（快）高（慢）高（慢） 低（最快）低（最快）低（中）低（中）水化热水化热大大小小最大最大中中耐蚀性耐蚀性差差好好最差最差中中干缩干缩中中大大最大最大小小NJ160型水泥净型水泥净浆搅拌机该机是浆搅拌机该机是贯彻贯彻GB134689标准的专用设备，标准的专用设备，把水泥与水搅拌成把水泥与水搅拌成均匀的试验用净浆。均匀的试验用净浆。 技术参数：技术参数：1、 搅拌叶公转慢搅拌叶公转慢速：速：625转分转分搅拌叶公转快速：搅拌叶公转快速：12510转分转分2、

24、搅拌叶自转慢、搅拌叶自转慢速：速：1405转分转分搅拌叶自转快慢搅拌叶自转快慢速：速：28510转分转分3、 功率功率快速快速370瓦，瓦，慢速慢速170瓦瓦水泥标准稠度及凝结水泥标准稠度及凝结时间测定仪时间测定仪 用途：用以测定水用途：用以测定水泥净浆的标准稠度泥净浆的标准稠度用水量及凝结时间。用水量及凝结时间。技术参数：试锥等技术参数：试锥等滑动部份总重量滑动部份总重量 300g 试锥滑动最大行程试锥滑动最大行程 70mm 净重净重 3.8kg 水泥标准养护箱本仪器根据国家水泥标准养护箱本仪器根据国家水泥院、交通部对水泥、砼试件水泥院、交通部对水泥、砼试件的标准养护要求而设计制造的，的标准

25、养护要求而设计制造的，内部采用进口不锈钢板制作，内部采用进口不锈钢板制作，喷雾装置采用超声波加湿、制喷雾装置采用超声波加湿、制冷采用大功率压缩机，温湿度冷采用大功率压缩机，温湿度（数显）并装有微型打印机（打（数显）并装有微型打印机（打印时间任意设置），是试验室、印时间任意设置），是试验室、质检部门对水泥砼试件养护的理质检部门对水泥砼试件养护的理想设备。想设备。 技术参数：技术参数： 1、 温度控制仪误差：温度控制仪误差：12、 箱内温差：箱内温差：13、 湿温控制：湿温控制：904、 工作压力：工作压力：220V5、 加热功率：加热功率：500W6、 压缩机功率：压缩机功率：180W7、内部尺

26、寸：、内部尺寸：550460700mm 雷氏夹测定仪雷氏夹测定仪用途：用于检测雷氏夹用途：用于检测雷氏夹质量是否符合要求，也质量是否符合要求，也用于测量沸煮前后水泥用于测量沸煮前后水泥试件在雷氏夹两指针间试件在雷氏夹两指针间距离的增值来判定水泥距离的增值来判定水泥的安全性。技术参数：的安全性。技术参数：专用砝码重量专用砝码重量 300g 量值刻度板最小刻距量值刻度板最小刻距 1mm 净重净重 1.65kg 雷氏夹雷氏夹用途：灌注水泥净浆、经养护成型及沸煮后，测定试件用途：灌注水泥净浆、经养护成型及沸煮后，测定试件的安定性能。的安定性能。 技术参数：在技术参数：在300克负荷下两针尖距离的克负荷

27、下两针尖距离的最大膨胀值最大膨胀值 17.52.5mm 去负荷后要求恢复正常状态去负荷后要求恢复正常状态 10mm 净重净重 30g水泥胶砂搅拌机水泥胶砂搅拌机该搅拌机是执行该搅拌机是执行国际水泥强度试国际水泥强度试验方法验方法IS0679的的专用设备，适用专用设备，适用于各种水泥试样于各种水泥试样混合料的搅拌。混合料的搅拌。技术参数：自转技术参数：自转 1405r/min 28510r/min 公转公转 625r/min 12510r/min搅拌锅容积搅拌锅容积 5L工作电压工作电压 380V 50Hz MD7-4040160mm水泥抗折试模水泥抗折试模是国家标准是国家标准“水泥胶砂水泥胶砂

28、强度检验方法强度检验方法(ISO法法) GB/T 17671-1999”中中规定的统一设备。规定的统一设备。 技术参数：模腔尺寸技术参数：模腔尺寸 长长 160mm宽宽 40mm深深 40mm 底座外形最大尺寸底座外形最大尺寸 245mm165mm165mm 净重净重 66.5kg MD7-水泥刮平刀水泥刮平刀用于在制作试体时刮平多余胶砂。用于在制作试体时刮平多余胶砂。技术参数：工作面长度技术参数：工作面长度 200mm 正三角截面边长正三角截面边长 26mm ZT96型胶砂试体成型振实台型胶砂试体成型振实台该振实台是用于按该振实台是用于按ISO679：1989水泥强度试验方法测定水泥胶砂强水

29、泥强度试验方法测定水泥胶砂强度的专用设备，其结构和性能符合度的专用设备，其结构和性能符合JCT6821997的要求。的要求。 技术参数：技术参数：1、 振幅：振幅：15mm3mm 2、 振动频率：振动频率：60次次S1S3、 台盘总质量（包括臂杆）：台盘总质量（包括臂杆）：13.75Kg0.25Kg4、 电源：电源：220V5、 体积：体积：104300460mm 电动抗折试验机电动抗折试验机用于水泥、软练胶用于水泥、软练胶砂及非金属脆性材砂及非金属脆性材料的抗折强度试验料的抗折强度试验技术参数：最大拉技术参数：最大拉力：单杠杆力：单杠杆1200N 双杠杆双杠杆6000N 加荷速度：单杠杆加荷

30、速度：单杠杆10N/S 双杠杆双杠杆50N/S 拉力精度：拉力精度：45mm 净重净重 4.6kg lP.44试判断该水泥是否能按原强度等级使用？试判断该水泥是否能按原强度等级使用？l解：解：1.抗折强度抗折强度FFFbhlbhFlftm00234. 04040210032323222)(8 . 6290000234. 01MPaftm)(5 . 636 . 61 . 68 . 63321MPafffftmtmtmtml2.抗压强度抗压强度)(16004040MPaFFAFfc)(6 .401600650001MPafc)(0 .401600640002MPafc)(0 .4016006400

31、03MPafc)( 1 .331600530004MPafc)(3 .411600660005MPafc)(8 .431600700006MPafc)(8.3968.433.411.330.400.406.406654321_MPacfcfcfcfcfcfcfl由于由于fc4超过平均值的超过平均值的10%，应与剔除：，应与剔除：l所以所以fc平均值为平均值为%8 .16%1008 .398 .391 .33%100_4cccfff1 .4158 .433 .410 .400 .406 .40cfl何谓活性混合材料和非活性混合材料？它们加入硅何谓活性混合材料和非活性混合材料？它们加入硅酸盐水泥中

32、各起什么作用？硅酸盐水泥常掺入哪几酸盐水泥中各起什么作用？硅酸盐水泥常掺入哪几种活性混合材料？种活性混合材料？l（）非活性混合材料（）非活性混合材料l在常温条件下，不能与在常温条件下，不能与Ca（OH）2或水泥发生水化或水泥发生水化反应的混合材料称为非活性混合材料。将非活性混反应的混合材料称为非活性混合材料。将非活性混合材料掺入水泥中可提高水泥产量，降低水泥成本，合材料掺入水泥中可提高水泥产量，降低水泥成本，调节水泥强度等级，也可以减少水化热，改善耐腐调节水泥强度等级，也可以减少水化热，改善耐腐蚀性。磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣都蚀性。磨细的石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣都属于非活性混

33、合材料。属于非活性混合材料。l（二）活性混合材料（二）活性混合材料l在常温条件下，能与在常温条件下，能与Ca（OH）2或水泥发生水化反或水泥发生水化反应并生成相应的具有水硬性水化产物的混合材料称应并生成相应的具有水硬性水化产物的混合材料称为活性混合材料。活性混合材料除具有非活性混合为活性混合材料。活性混合材料除具有非活性混合材料的作用外，还能产生一定的强度，并能明显改材料的作用外，还能产生一定的强度，并能明显改善水泥的性能。常用的活性混合材料有以下三种：善水泥的性能。常用的活性混合材料有以下三种：l1粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣l将炼铁高炉中的熔融矿渣经水淬等急冷方式而成的将炼铁高炉中的熔融矿渣经

34、水淬等急冷方式而成的疏松颗粒称为粒化高炉矿渣，又称水淬矿渣。急冷疏松颗粒称为粒化高炉矿渣，又称水淬矿渣。急冷矿渣的结构为不稳定的玻璃体，储有较高的潜在化矿渣的结构为不稳定的玻璃体，储有较高的潜在化学活性，其活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝，学活性，其活性成分为活性氧化硅和活性氧化铝，即使在常温下，也可以与即使在常温下，也可以与Ca（OH）2反应产生强度。反应产生强度。l2火山灰质混合材料火山灰质混合材料l火山喷发时，随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在火山喷发时，随同熔岩一起喷发的大量碎屑沉积在地面或水中成为松软物质，称为火山灰。由于喷出地面或水中成为松软物质，称为火山灰。由于喷出后即遭急冷，因此

35、含有一定量的玻璃体，这些玻璃后即遭急冷，因此含有一定量的玻璃体，这些玻璃体是火山灰活性的主要来源，它的成分主要是活性体是火山灰活性的主要来源，它的成分主要是活性氧化硅和活性氧化铝。火山灰质混合材料泛指火山氧化硅和活性氧化铝。火山灰质混合材料泛指火山灰一类物质，按其化学成分和矿物结构可分为三类：灰一类物质，按其化学成分和矿物结构可分为三类：l（1）含水硅酸质混合材料：硅藻土、硅藻石、蛋）含水硅酸质混合材料：硅藻土、硅藻石、蛋白石和硅质渣等。其活性成分以氧化硅为主。白石和硅质渣等。其活性成分以氧化硅为主。l（2）铝硅玻璃质混合材料：火山灰、凝灰岩、浮）铝硅玻璃质混合材料：火山灰、凝灰岩、浮石和某些

36、工业废渣。其活性成分为氧化硅和氧化铝。石和某些工业废渣。其活性成分为氧化硅和氧化铝。l（3）烧粘土质混合材料：烧粘土、煤渣、自燃煤）烧粘土质混合材料：烧粘土、煤渣、自燃煤矸石等。其活性成分以氧化铝为主。矸石等。其活性成分以氧化铝为主。 l火山灰材料的特点是需水性大，比表面积大，因此用其火山灰材料的特点是需水性大，比表面积大，因此用其配制的水泥的需水性也大，其中活性二氧化硅和三氧化配制的水泥的需水性也大，其中活性二氧化硅和三氧化二铝与水泥水化时生成的氢氧化钙进行反应，生成非水二铝与水泥水化时生成的氢氧化钙进行反应，生成非水溶性的含水硅酸钙及含水铝酸钙，从而提高强度与不透溶性的含水硅酸钙及含水铝酸

37、钙，从而提高强度与不透水性。水性。l3粉煤灰粉煤灰l粉煤灰（又称飞灰）是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末，粉煤灰（又称飞灰）是从煤粉炉烟道气体中收集的粉末，以二氧化硅和氧化铝为主要成分，含有少量氧化钙，具以二氧化硅和氧化铝为主要成分，含有少量氧化钙，具有火山灰性。呈玻璃态实心或空心的球状颗粒，表面致有火山灰性。呈玻璃态实心或空心的球状颗粒，表面致密者较好。粉煤灰的活性主要决定于玻璃体的含量。密者较好。粉煤灰的活性主要决定于玻璃体的含量。 l（三）六种水泥的特性及适用范围（见教材（三）六种水泥的特性及适用范围（见教材39页表页表2-24）l第三章第三章 结构材料结构材料l结构材料包括混凝土、建筑砂浆

38、和建筑钢材。结构材料包括混凝土、建筑砂浆和建筑钢材。l混凝土是由有机或无机胶凝材料、集料和水，混凝土是由有机或无机胶凝材料、集料和水，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，必要时掺入化学外加剂和矿物质混合材料，按预先设计好的比例拌合、成型，并于一定按预先设计好的比例拌合、成型，并于一定条件下硬化而成的人造石材的总称。条件下硬化而成的人造石材的总称。 l第一节第一节 普通混凝土的组成材料普通混凝土的组成材料l在普通混凝土中，砂石起骨架作用，称作集在普通混凝土中，砂石起骨架作用，称作集料料( (又称骨料又称骨料) )。水泥和水组成的水泥浆填充。水泥和水组成的水泥浆填充在砂、石的空隙中起填充作用，使

39、混凝土获在砂、石的空隙中起填充作用，使混凝土获得必要的密实性；同时水泥浆又包裹在砂、得必要的密实性；同时水泥浆又包裹在砂、石的表面，起润滑作用，使新拌混凝土具有石的表面，起润滑作用，使新拌混凝土具有成型时所必需的和易性；水泥浆还起胶结剂成型时所必需的和易性；水泥浆还起胶结剂的作用，硬化后将砂石牢固地胶结成为一个的作用，硬化后将砂石牢固地胶结成为一个整体。整体。 l一、水泥一、水泥l水泥是混凝土中最主要的组成材料。合理选水泥是混凝土中最主要的组成材料。合理选择水泥，对于保证混凝土的质量，降低成本择水泥，对于保证混凝土的质量，降低成本是非常重要的。水泥品种的选择，应根据结是非常重要的。水泥品种的选

40、择，应根据结构物所处的环境条件及水泥的特性等因素综构物所处的环境条件及水泥的特性等因素综合考虑。合考虑。l水泥强度等级的选择，应与所配制的混凝土水泥强度等级的选择，应与所配制的混凝土强度等级相适应，即低强度等级混凝土选用强度等级相适应，即低强度等级混凝土选用低强度等级水泥，高强度等级混凝土选用高低强度等级水泥，高强度等级混凝土选用高强度等级水泥。强度等级水泥。 l二、骨料二、骨料l骨料是混凝土的主要组成材料之一，在混凝骨料是混凝土的主要组成材料之一，在混凝土中起骨架作用。粒径在土中起骨架作用。粒径在4.75mm4.75mm以上者，称以上者，称粗骨料；粒径在粗骨料；粒径在4.75mm4.75mm

41、以下者，称细骨料。以下者，称细骨料。普通混凝土用的骨料称为普通骨料，一般为普通混凝土用的骨料称为普通骨料，一般为各种天然岩石。各种天然岩石。l（一）砂（了解砂子级配的概念）（一）砂（了解砂子级配的概念）l（1）砂应粗、中、细合理级配，可节约水）砂应粗、中、细合理级配，可节约水泥泥 l砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。 l 筛分析法是用一套孔径为筛分析法是用一套孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm和和0.15mm的标准方孔筛，的标准方孔筛，按照筛孔的大小顺序，将用按照筛孔的大小顺序，将用9.50mm方孔筛筛出的方

42、孔筛筛出的500g干砂，由粗到细过筛，称得各号筛上的筛余量，干砂，由粗到细过筛，称得各号筛上的筛余量，并计算出各筛上的分计筛余百分率并计算出各筛上的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5和和a6(各筛上的筛余量占砂样总重的百分率各筛上的筛余量占砂样总重的百分率)及累计及累计筛余百分率筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5和和A6(各号筛的分计各号筛的分计筛余百分率加上大于该筛的分计筛余百分率之和筛余百分率加上大于该筛的分计筛余百分率之和)。其关系见表其关系见表35。 l表表35 累计筛余与分计筛余的关系累计筛余与分计筛余的关系l砂的粗细程度用细度模数砂的粗细程度用细度模数M Mx表示。表示

43、。M Mx计算公式为计算公式为 筛孔尺寸筛孔尺寸mm 分计筛余分计筛余累计筛余累计筛余% %4.752.361.180.600.300.15a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a611654321005AAAAAAAMxl砂按细度模数砂按细度模数M Mx x分为粗、中、细三种规格：分为粗、中、细三种规格：lM Mx 3.1 为粗砂为粗砂lM Mx3.03.02.3 2.3 为中砂为中砂lM Mx 1.6 为细砂为细砂l普通混凝

44、土用砂以中砂较为适宜。普通混凝土用砂以中砂较为适宜。l砂的颗粒级配用级配区表示，根据砂的颗粒级配用级配区表示，根据建筑用砂建筑用砂(GB/T 14684-2001)规定，对细度模数为规定，对细度模数为3.71.6的砂，的砂，按累计筛余百分率划分为三个级配区，见表按累计筛余百分率划分为三个级配区，见表36。混凝土用砂的颗粒级配，应处于表混凝土用砂的颗粒级配，应处于表36中的任何一中的任何一个级配区内个级配区内。表中所列的累计筛余百分率，除表中所列的累计筛余百分率，除4.75mm和和0.60mm筛号外，允许稍有超出分界线，其筛号外，允许稍有超出分界线，其总量不大于总量不大于5。 l表表3-6 砂颗

45、粒级配区砂颗粒级配区级配区级配区方筛孔方筛孔 1 1区区2 2区区3 3区区9.50mm9.50mm0 00 00 04.75mm4.75mm10100 010100 010100 02.36mm2.36mm35355 525250 015150 01.18mm1.18mm656535355050101025250 00.60mm0.60mm8585717170704141404016160.30mm0.30mm9595808092927070858555550.15mm0.15mm100100909010010090901001009090l例例31 某砂样筛分结果列于表某砂样筛分结果列于表

46、37中，试中，试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。评定该砂的粗细程度和颗粒级配。l表表37 某砂样（干砂某砂样（干砂500 g）筛分结果）筛分结果筛孔尺寸筛孔尺寸mm分分 计计 筛筛 余余累计筛余累计筛余筛余量筛余量/g 分计筛余率分计筛余率4.7525552.367014191.187014330.609018510.3012024750.1510020950.15255l 解解 计算细度模数：计算细度模数：l属于中砂属于中砂l查表查表36得，该批砂颗粒级配区为得，该批砂颗粒级配区为2区。区。l结果评定：该砂样为结果评定：该砂样为2区中砂。区中砂。l如果砂子自然级配不合适，如甲砂比第如果砂子自然

47、级配不合适，如甲砂比第3 3级配区的级配区的要求偏粗，而比第要求偏粗，而比第2 2级配区的要求偏细；乙砂比第级配区的要求偏细；乙砂比第1 1级配区的要求偏粗，这时就要采用人工级配的方法级配区的要求偏粗，这时就要采用人工级配的方法来改善。最简单的措施是将粗、细砂按适当比例掺来改善。最简单的措施是将粗、细砂按适当比例掺合使用，进行试配。如甲、乙两种不符合级配要求合使用，进行试配。如甲、乙两种不符合级配要求的砂，按甲砂的砂，按甲砂2020十乙砂十乙砂8080配合调整后的混合砂配合调整后的混合砂级配符合第一级配区要求；按甲砂级配符合第一级配区要求；按甲砂5050十乙砂十乙砂5050配合调整后的混合砂，

48、其级配符合第配合调整后的混合砂，其级配符合第2 2级配区要求。级配区要求。 6 . 25100559575513319xMl（2）砂的三种状态）砂的三种状态l（3）砂体积与含水率的关系：）砂体积与含水率的关系：l砂体积随其含水率的不同而变化：含水率在砂体积随其含水率的不同而变化：含水率在6%左右时体积膨胀最大，堆积密度最小；而左右时体积膨胀最大，堆积密度最小；而含水率达含水率达20%时体积反而收缩，堆积密度最时体积反而收缩，堆积密度最大。砂垫层不能夯实，而是灌水使其密实，大。砂垫层不能夯实，而是灌水使其密实，就是利用这一性质。就是利用这一性质。 l（二）石子（二）石子l（1）作为混凝土中的粗骨

49、料，石子分为碎石和卵石，）作为混凝土中的粗骨料，石子分为碎石和卵石，其粒径最小其粒径最小510mm，最大，最大540mm。l（2）石子的最大粒径：从节省水泥的角度，石子粒）石子的最大粒径：从节省水泥的角度，石子粒径愈大愈好，因单位体积径愈大石子的表面积愈小径愈大愈好，因单位体积径愈大石子的表面积愈小愈节省水泥，但从结构和施工要求，石子最大粒径愈节省水泥，但从结构和施工要求，石子最大粒径应用上限值：应用上限值：l第二节第二节 普通混凝土的主要技术性质普通混凝土的主要技术性质l熟悉混凝土的分类及混凝土的技术性质，熟悉混凝土的分类及混凝土的技术性质，掌握混凝土的强度等级分类；掌握混凝掌握混凝土的强度

50、等级分类；掌握混凝土配合比设计的方法。土配合比设计的方法。l一、分类一、分类l二、技术性质二、技术性质l第三节第三节 普通混凝土配合比设计普通混凝土配合比设计l1 设计已知条件：设计已知条件：l（1）要求设计）要求设计C混凝土混凝土,l（2）准备采用的水泥种类及强度等级）准备采用的水泥种类及强度等级,l（3）据施工要求的坍落度）据施工要求的坍落度,l（4）砂子类别）砂子类别,l（5）石子类别）石子类别(碎、卵碎、卵)及颗粒级配及颗粒级配l配比计算中的文字符号含意：配比计算中的文字符号含意：W水量；水量；C水泥量；水泥量；S砂子量；砂子量；G石子量。石子量。下标下标“0”的为每的为每m3用量。用

51、量。 l2 2设计步骤设计步骤l（1 1）确定配制强度）确定配制强度f fcu,ocu,ol混凝土标准差可查表：混凝土标准差可查表：f fcu,ocu,o=f=fcu,kcu,k+1.645+1.645l（2 2）确定水灰比）确定水灰比W/CW/C。l根据公式根据公式f fcu,ocu,o=a af fcece(C/W-(C/W-b b) )可得。可得。l粗骨料回归系数：碎石粗骨料回归系数：碎石a a=0.46,=0.46,b b=0.07=0.07；卵石；卵石a a=0.48,=0.48,b b=0.33=0.33。lf fcece: :水泥水泥2828天抗压强度实测值，无实测值时按公式天抗

52、压强度实测值，无实测值时按公式确定确定ffcece=c cf fce,gce,g cebaocuceafffCW,l（3 3）确定单位体积用水量）确定单位体积用水量l干硬混凝土和塑性混凝土，根据骨料品种、干硬混凝土和塑性混凝土，根据骨料品种、粒径及施工要求的拌合物稠度表查粒径及施工要求的拌合物稠度表查3-273-27、3-3-2828选取。选取。l流动性、大流动性混凝土，按表流动性、大流动性混凝土，按表3-283-28中坍中坍落度落度9090用水量每增大用水量每增大2020用水量增加用水量增加5 5。l（4 4）计算水泥用量）计算水泥用量l（5 5）确定砂率）确定砂率l按表按表3-293-29

53、选取选取 l（6 6）计算砂石用量）计算砂石用量l体积法体积法l上两方程有两个未知数（上两方程有两个未知数（m msoso,m,mgogo）联立）联立求解。求解。%100101. 0sogosowwossoggoccommmmmmml重量法重量法l原理：混凝土的密度原理：混凝土的密度= =（每立方米）各组成部分密（每立方米）各组成部分密度之和度之和l公式：公式： m mcoco+m+mgogo+m+msoso+m+mwowo=m=mcpcpl l联立求解联立求解m mgogo、m msosol最后得到的是每立方米混凝土中各组分的用量最后得到的是每立方米混凝土中各组分的用量m mcoco、m m

54、wowo、m msoso、m mgogol按此配比试拌养护后检验是按此配比试拌养护后检验是f fcu,ocu,o否达到设计要求。否达到设计要求。 %100sogososmmml三、混凝土配合比设计例题三、混凝土配合比设计例题l( (一一) ) 设计要求设计要求 l某工程的钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为某工程的钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为C20C20，坍落度要求，坍落度要求35mm35mm50mm50mm。施工单位生产质量。施工单位生产质量水平优良，采用机械拌合，机械振捣。水平优良，采用机械拌合，机械振捣。l( (二二) )原材料原材料 l 42.5级普通硅酸盐水泥，实际强度为级普通硅

55、酸盐水泥，实际强度为43MPa，密，密度为度为3100kgm3，中砂，表观密度为，中砂，表观密度为2650Kgm3，堆积密度为堆积密度为1500kgm3；碎石，粒级为；碎石，粒级为5mm20mm，表观密度为，表观密度为2680kgm3，堆积密度为，堆积密度为1500kgm3；自来水；自来水(骨骨料为干燥状态料为干燥状态)。 l( (三三) )设计步骤设计步骤l1 1计算混凝土配制强度计算混凝土配制强度l无资料统计，根据表无资料统计，根据表3-263-26得混凝土强度标准差得混凝土强度标准差为为4.0MPa4.0MPa。l取取26.6 MPa26.6 MPal2 2计算水灰比计算水灰比l因没有试

56、验统计资料，故取因没有试验统计资料，故取A A0.460.46，B B0.070.07进行进行计算计算l按表按表3-243-24复核，复核，W/CW/C0.710.71不满足耐久性要求，取不满足耐久性要求，取最大水灰比最大水灰比W/C=0.65W/C=0.65。l3 3确定用水量确定用水量l题中要求坍落度为题中要求坍落度为35mm35mm50mm50mm，碎石最大粒径为，碎石最大粒径为20mm20mm，查表，查表328328得得lmlm3 3混凝土用水量：混凝土用水量：lMwo=195kg MPaffkcuocu58.260 . 4645. 120645. 1,l 4 4计算计算1m1m3 3

57、混凝土水泥用量混凝土水泥用量l按表按表3-243-24复合，混凝土最小水泥用量为复合，混凝土最小水泥用量为260kg/m260kg/m3 3，小于计算值，即水泥用量满足耐，小于计算值，即水泥用量满足耐久性要求。久性要求。l5 5确定砂率确定砂率lWC0.65，碎石最大粒径为，碎石最大粒径为20mm，查表，查表329得得s3642,选砂率为选砂率为39。 kgmCWmWCmwowoco30019565. 01/1l6 6计算集料用量计算集料用量l( 1 )( 1 ) 当 采 用 质 量 法 时 ， 按 下 式 计 算当 采 用 质 量 法 时 ， 按 下 式 计 算(m(mcpcp=2400kg

58、/m=2400kg/m3 3) )：% %l解联立方程解联立方程l得：得：mso=743 kg,mgo=1162kg cpwosogocommmmm100gosososmmm2400195300sogomm39.0gososommml7 7计算初步配合比计算初步配合比l重量法：重量法：l体积法体积法: : l l可见，用两种方法求得的配合比很接近可见，用两种方法求得的配合比很接近l8 8试配与调整试配与调整l1) 1) 材料用量材料用量l根据集料最大粒径，取根据集料最大粒径，取15L15L混凝土拌合物，当采用重量法时，混凝土拌合物，当采用重量法时，各材料用量为：各材料用量为：87. 3:48.

59、 2: 11162:743:300:gosocommm65. 0300195cowooommCW80. 3:43. 2:11139:728:300:gosocommm65. 0300195cowooommCWkgmco5 . 4100015300l同理：同理：l2) 2) 调整调整l(1) (1) 和易性调整。经检验，试拌后的混凝土拌合物和易性调整。经检验，试拌后的混凝土拌合物坍落度值为坍落度值为56mm56mm，故需调整。经减少，故需调整。经减少3 3水泥浆后，水泥浆后，测得坍落度为测得坍落度为43mm43mm，满足要求。检查粘聚性和保水，满足要求。检查粘聚性和保水性均良好，即满足和易性要求

60、。此时各材料用量为性均良好，即满足和易性要求。此时各材料用量为kgmso15.11kgmgo43.17kgmwo93. 2kgmco37. 403. 05 . 45 . 4kgmWo84. 203. 093. 293. 2kgmmSoSo15.11kgmmgogo43.17l基准配合比为基准配合比为( (重量比重量比) )：l l(2) (2) 强度复核及表观密度测定。强度复核及表观密度测定。lA A试验时各材料用量计算并进行强度试验：试验时各材料用量计算并进行强度试验：l试验用水灰比分别为试验用水灰比分别为0.600.60、0.650.65、0.700.70；砂率分别；砂率分别为为0.380