土木工程材料作业题及例题

1某地质人员从一堆碎石中取样，并将其洗净后干燥，用一个10L的金属桶称得一桶碎石的质量为13.5kg；再从桶中取出1000g的碎石，让其吸水饱和后用布擦干，称其质量为1036g；然后放入一个广口瓶中，并用水注满这广口瓶，连盖称重为1411g，水温为25度，将碎石倒出后，这个广口瓶盛满水连同盖的质量为791g；另外从洗净干燥后碎石中取一块磨细过筛成细分，称取50g，用李氏瓶称其体积为18.8ml，试求：(1)该碎石的密度，体积密度和堆积密度；(2)该碎石的孔隙率，开口孔隙率；(3)该碎石的密实度，空隙率和填充率。

作业1某石子绝干质量260g，将其放入水中，其吸水饱和后排出水的体积为100cm3；取出该石子试样擦干表面后，再将其投入水中，此时排出水的体积为130cm3。试求：石子的体积密度，体积吸水率，质量吸水率和开口孔隙率。1解:(1)Vs=18.8ml，m=50g=m/Vs=50/18.8=2.66g/cm3(2)根据排水法测定物体体积的原理可以算出(假定水的密度为1g/cm3)★V(仅含有闭口孔隙)=[791-(1411-1000)]/1=380ml=380cm3视密度(表观密度)

=m/V=1000/380=2.63g/cm3※V0=[791-(1411-1036)]/1=416ml=416cm3

体积密度=1000/416=2.404g/cm3◆V0’=10L,m1=13.5kg

堆积密度=m1/V0’=13.5/10=1.35kg/L=1.350g/cm3(3)孔隙率p=1-体积密度/密度1-2.404/2.66=9.624%D=1-p开口孔隙率=V开口/V0=(1036-1000)/416=8.655%注：碎石在水中吸水的体积近似=V开口=(1036-1000)/1=36cm3(4)空隙率p‘=1-堆积密度/体积密度=1-1.350/2.404=43.8%D’=1-p’1411-1000=需加入水的质量？(1)绝干体积密度：=260/130=2.0g/cm3试样饱和所吸收水的体积Vsw=Vk=V0-V’=130-100=30cm3(2)体积吸水率：(3)质量吸水率：(4)开口孔隙率：作业1作业3：水泥强度为42.5，强度富余系数1.10，卵石，要配制36.8MPa的混凝土，估算水灰比。解：卵石：A=0.48，B=0.3336.8=0.48×42.5×1.10（C/W-0.33）C/W=1.97→W/C=0.51因此配制该混凝土水灰比采用0.51例题：经试验测得某工程用热轧钢筋的屈服荷载为29kN，极限荷载为50kN，钢筋公称直径为12mm，5d标距拉断后的长度为78.4mm，10d拉断后的长度为148mm。试计算：屈服强度，抗拉强度，屈强比，δ5，δ10建筑材料试验室对一普通硅酸盐水泥胶砂试件进行了标准检测，试验结果如下，试确定其强度等级。(1)抗折强度3d抗折平均值P’=(1.25+1.60+1.50)/3=1.45kN(1.45-1.25)/1.45X100%=13.79>10%,则P3=(1.60+1.50)/2=1.55kNf=3PL/2bh2=(3*1.55*100)/(2*40*402)=3.63MPa28天略(2)抗压强度F3’=(23+29+29+28+26+27)/6=27kN(27-23)/27=17.4%>10%，则F3=’=(29+29+28+26+27)/5=27.8kNfc=27.8*1000/1600=17.38MPaF28=f28=44.06MPa强度等级为某干砂500g的筛分结果如下表所列。试计算该砂的细度模数并评定其级配例题作业4：自己设计钢筋混凝土构件，混凝土设计强度为C30，混凝土坍落度要求为55-70mm,原材料如下：水泥：普通硅酸盐水泥强度等级32.5级，密度3100kg/m3

，水泥富余系数1.13；砂：河砂表观密度自己计算；石子：碎石，Dmax=40mm,连续级配，级配良好，表观密度ρ0g=2650kg/m3

；自来水求：混凝土初步配合比设计。并现场试验，检测和易性。1、混凝土配制强度计算

fcu,t=30+1.645×5=38.2MPa2、计算水灰比3、选取每立方米混凝土用水量查表：用水量为185kg4、计算每立方米混凝土水泥用量：Co=420.5kg5、确定砂率（Sp）:30%6、用重量法计算配合比：（取混凝土密度为2400kg/m3）

每立方米混凝土各材料用量=水泥:砂:石子:水=421:185:538:1256=(0.46X32.5X1.1)/(38.2+0.46X0.07X32.5X1.1)=0.44§1土木工程材料与土木工程的关系1、土木工程材料是一切土木工程结构中不可缺少的物质基础2、在各类土木工程建设中，材料费用在工程总造价中占有很高的比例（40%-60%，甚至更高）3、材料的品质和性能在很大程度上决定了结构物的性能4、新型材料的出现与土木工程技术的发展相互促进土木工程的发展从来就离不开材料，它们之间有着相互依存不可分割的关系土木工程材料土木工程1土木工程材料的分类化学成分：有机材料 无机材料 复合材料§2.1材料的组成与结构材料的组成是指材料的化学成分和矿物组成。材料组成是材料性质的基础，它对材料的性质起着决定性的作用。CompositionandStructureofCivilEngineeringMaterials组成化学组成矿物组成相组成结构微观结构(micro-structure)细观结构(meso-structure)宏观结构(macro-structure)化学组成与矿物组成的关系化学组成相同，其矿物组成不一定相同；例如：半水石膏的化学成分为CaSO40.5H2O，但它有-、-、-等3种矿物相。不同的矿物相，其化学组成可能相同。例如：水泥熟料中的硅酸二钙和硅酸三钙两种不同矿物相的化学成分均是CaO和SiO2。矿物组成相同，其化学组成一定相同。材料中的气相材料中均或多或少地含有气相；气相以各种尺寸和形态的孔(缝)隙存在于材料中，因此孔隙有一定的结构——孔结构；孔(缝)隙对材料性能有很大影响：有害孔，如：孔径较大的孔、连通缝等；无害孔，如：孔径很小的孔、凝胶孔等；有益孔，如：孔径很小的封闭孔等。材料结构★

§2.2材料的基本物理性质本节主要讨论以下5个问题一、材料的结构特征参数：

密度、表观密度、堆积密度二、密实度、孔隙率、空隙率、填充率

三、材料与水有关的性质四、材料的热工性质

五、材料的耐热性与耐燃性

GeneralPropertiesofCivilEngineeringMaterials材料的密度、表观密度和堆积密度有何区别？答:(1)密度是材料在绝对密实状态下单位体积的质量。(2)表观密度是材料自然状态下单位体积的质量。★通常把包括所有孔隙(开口和闭口)在内的密度称为体积密度；而把只包括闭口孔的密度称为视密度。★的大小与含水情况有关，材料的重量和体积均随含水率的变化而有所改变，因此，在测定体积密度时要注明含水率。气干状态：气干体积密度；绝干状态：绝干体积密度。(3)堆积密度是粉状或颗粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。三者的区别在于材料体积内部含孔隙、空隙程度不同。开口孔隙率：材料中能被水所饱和的孔隙体积与材料在自然状态下的体积的百分比材料体积内被固体物质充实的程度散粒材料在某堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比率密实度和孔隙率填充率和空隙率颗粒填充的程度材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质；材料在潮湿空气中或水中吸收水分的性质，分别称为吸湿性与吸水性；材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质；

抗渗性指材料抵抗压力水不渗透的性质；

抗冻性指材料在含水状态下能忍受多次冻融循环而不破坏，强度也不显著下降的性质。材料与水有关的性质

1、材料的亲水性与憎水性1、亲水性与憎水性：当材料与水接触时，有些材料能被水润湿，有些材料则不能被水润湿，前者称材料具有亲水性，后者称具有憎水性。

润湿边角：材料被水湿润的情况可用润湿边角θ表示。当材料与水接触时，在材料、水以及空气三相的交点处，作沿水滴表面的切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角θ越小，材料亲水性越强，越易被水湿润θ=0时，表示材料完全被水湿润（ａ）亲水性材料；（ｂ）憎水性材料2、材料的含水状态（亲水性材料）(a)干燥状态-材料的孔隙中不含水或含水极微，通常在(105±5°C)条件下烘干而得。(b)气干状态-材料表面干燥，内部孔隙中部分含水。即材料的孔隙中所含水与大气湿度相平衡，含水大小与空气相对湿度和温度密切相关。(c)饱和面干-材料表面干燥，而孔隙中充满水达到饱和。即将湿润状态的试样，用拧干的湿毛巾擦除表面水分后的状态。(d)湿润状态-材料不仅孔隙中含水饱和,而且表面上为水湿润附有一层水膜。在常温下通常将试样放入水中浸泡4d后，由水中取出即为湿润状态。基本含水状态：3、材料的吸湿性和吸水性1）吸湿性：用含水率表示亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。

还湿性：亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。含水率影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率材料在吸湿状态下的重量材料在干燥状态下的重量3、材料的吸湿性和吸水性2）吸水性：材料在水中吸水的性质。用吸水率表示吸水性：质量吸水率、体积吸水率质量吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时质量的百分率：体积吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分体积占材料干燥时体积的百分率：质量吸水率与体积吸水率关系：材料的吸水性对材料性能的影响重量增加，表观密度增加；强度下降（水的软化作用）导热性增大（水比空气导热性大）导电性增大（水比空气导电性大）体积膨胀抗冻性下降4、材料的耐水性定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质。软化系数：KR

在0-1之间耐水材料：KR

＞0.85

钢材、玻璃、沥青KR=1黏土KR=0要求：长期处于水中或潮湿环境中的重要结构KR

＞0.85用于受潮较轻或次要结构：KR≥0.75KR=材料吸水饱和后的抗压强度/材料干燥时的抗压强度5、材料的抗渗性定义：材料抵抗压力水渗透的性质影响因素：孔隙率及孔隙特征开口的连通大孔越多抗渗性越差闭口孔隙率大的材料抗渗性仍可良好抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力（MPa）来确定，材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力：渗透系数：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量抗渗性是决定材料耐久性的主要指标6、材料的抗冻性定义：材料在吸水饱和状态下能经受多次冻融循环作用而不破环，强度不明显降低的性质。冻融循环：通常采用-15Co的温度冻结后，再在20的水中融化，这样的过程为一次冻融循环。冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管内结冰，体积膨胀约9％，冰的冻胀压力造成材料的内应力，使材料遭到局部破坏，随着冰冻、融化的循环作用，对材料的破坏加剧，这种破坏即为冻融破坏。抗冻等级：抗冻性以试件在冻融后的质量损失、外形变化或强度降低不超过一定限度时所能经受的冻融循环次数来表示，或称抗冻等级。材料的抗冻等级可以分为F15、F25、F50、F100、F200等。讨论：材料与水有关的性质主要和哪些因素有关？1、材料中所吸水分是通过开口孔隙吸入的，故开口孔隙率愈大，则材料的吸水量愈多。材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。2、材料的吸湿性随空气的湿度和环境温度的变化而改变，当空气湿度较大且温度较低时，材料的含水率就大，反之则小。3、材料的抗渗性与材料内部的孔隙率特别是开口孔隙率有关，开口孔隙率越大，大孔含量越多，则抗渗性越差。材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。4、材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。5、从外界条件来看，材料受冻融破坏的程度，与冻融温度、结冰速度、冻融频繁程度等因素有关。环境温度愈低、降温愈快、冻融愈频繁，则材料受冻破坏愈严重。材料的冻融破坏作用是从外表面开始产生剥落，逐渐向内部深入发展。1、热容性热容量是指材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质。用热容量来比较材料热容性差别材料的比热，kJ／(kg·K)。材料受热或冷却前后的温度差，K材料的热容量，kJ材料的质量，kg材料比热的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改变1K时所吸收或放出的热量。用公式表示为2、导热性导热系数的物理意义是：厚度为1m的材料，当温度每改变1K时，在lh时间内通过1m2面积的热量。用公式表示为：当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧、通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为导热性。材料的导热性可用导热系数来表示

材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。各种材料的导热系数差别很大，工程中通常把λ＜0.23W／(m·K)的材料称为绝热材料。λ—材料的导热系数，W/（m·K）a

—材料的厚度，mZ-传热时间，hA

—材料传热的面积，m2；★§2.3材料的力学性质

本节共讨论以下四个问题一、材料的强度强度等级比强度理论强度二、材料的的弹性与塑性三、材料的脆性与韧性四、材料的硬度和耐磨性材料的力学性质指材料在外力作用下所引起的变化的性质。这些变化包括材料的变形和破坏。材料的变形指在外力的作用下，材料通过形状的改变来吸收能量。MechanicalPropertiesofEngineeringmaterials影响材料强度的因素1.材料的组成、结构与构造：包括化学组成、矿物组成和相组成，结合键类型（金属、共价、离子、分子、氢），宏观构造（位错、裂隙、夹杂及以上的不均匀程度等）。2.孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。一般表观密度大的材料，其强度也大。3.试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高。强度：在外力作用下，材料抵抗破坏的能力4.加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。5.试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。6.受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。一、材料的强度强度等级比强度理论强度2、强度等级：材料按其强度的大小分为若干不同的等级（标号）划分等级的作用：（1）掌握材料性质，合理选用材料 （2）正确进行设计（3）控制工程质量等混凝土：C10

C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60，…C100等多个强度等级一、材料的强度强度等级比强度理论强度3、材料的比强度：单位体积重量的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比。优质的结构材料，应具有较高的比强度（MPacm3/g）

衡量材料是否轻质高强的指标玻璃增强塑料：450/2=225高强度钢丝：1100/7.85=140普通混凝土:40/2.4=17轻骨料混凝土:40/1.8=22烧结普通砖:15/1.7=9二、材料的弹性和塑性（使用时受力性质）

1、弹性：这种完全恢复的变形称为弹性变形（瞬时变形）2、塑性：这种不能恢复的变形称为塑性变形（永久变形）（a）弹性变形曲线（b）塑性变形曲线实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。三、材料的脆性与韧性1、脆性：材料受力达到一定程度，突然发生破坏，且破坏时无明显塑性变形，材料的这种性质称为脆性。脆性特点：受力达到破坏荷载值时变形值很小，不利于受震动冲击，抗拉强度<<抗压强度2、韧性（冲击韧性）：在冲击、震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质。例如：硅、石材、陶瓷、玻璃。例：对于要承受冲击荷载和有抗震要求的结构，如吊车梁、桥梁、路面等结构需具有很好的冲击韧性BrittlenessandDuctility四、材料的硬度和耐磨性1硬度:是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。反映了材料的耐磨性和加工的难易程度。

测量方法：压入法，刻划法。压入法：常用测定金属材料等的硬度，根据压痕的面积或深度测定材料硬度。刻划法：用硬度不同的材料对被测材料的表面进行刻划，通过它们对材料的划痕来确定材料的硬度。称为莫氏硬度。

刻划法：常用来测定天然矿物的硬度。四、材料的硬度和耐磨性2耐磨性：材料抵抗磨损的能力。磨损：材料与其他物质由于表面摩擦作用使质量和体积减小的现象。耐磨性用磨损率来表示：M：磨损率，g/cm2m0:磨前质量，gm1:磨后质量，gA：试样受磨面积，cm2§2.4材料的耐久性

DurabilityofCivilEngineeringMterials一、耐久性：指材料在长期使用条件下，受各种内在或外在因素作用，能长期不被破坏不失去原有性能，仍能正常使用的特性。二、影响材料耐久性、结构耐久性的因素破坏因素的种类：物理作用、机械作用、化学作用、生物作用等。★★第三章建筑金属材料＆3.1钢材的冶炼和分类＆3.2建筑钢材的主要技术性能＆3.3钢材的组成结构及对性能的影响（自学为主）

＆3.4钢材的冷加工与热处理＆3.5钢材的应用建筑用钢钢结构用钢钢筋混凝土用钢＆3.6钢材的防护＆3.1钢材的冶炼和分类一、钢的冶炼原料：铁矿石（1）炼铁：铁矿石铁水+矿渣方法：高炉炼铁生铁：含碳量2.11-6.67%，脆硬（2）炼钢：铁水、铁块或废钢钢水+钢渣钢:含碳量0.06%--2.0%钢与生铁的主要区别：含碳量不同冶炼冶炼炼钢的原理就是把熔融的生铁进行加工，使其中碳的含量降到2.0%以下，其它杂质含量也控制在相应规定范围之内。二、钢的分类1按化学成分分：钢的主要成分：铁、碳其他一些杂质：硅、锰、钛、钒磷、硫、氧、氮（1）碳素钢--低碳钢（含碳量<0.25%）中碳钢（含碳量0.25-0.6%）高碳钢（含碳量>0.6%）（2）合金钢--低合金钢（合金元素含量<5%）中合金钢（合金元素含量<5-10%）高合金钢（合金元素含量>10%）有害可以调整钢材性能专门加入合金元素二、钢的分类2按冶炼时脱氧程度分：（1）镇静钢：用硅脱氧，钢质均匀密实，品质好，成本高，可用于承受冲击荷载的重要结构。（2）沸腾钢：用锰铁脱氧，内部杂质多，化学成分和力学性能不均匀，强度低、冲击韧性差、可焊性差、生产成本低，可用于一般建筑结构。（3）半镇静钢：用少量硅脱氧，性能介于镇静钢和沸腾钢之间（4）特殊镇静钢(A)沸腾钢(B)镇静钢

两钢锭的纵剖面图代号“F”代号“TZ”代号“Z”代号“b”AB二、钢的分类3按杂质含量分：普通钢：含硫量≤0.045％-0.050％；含磷量≤0.045％。优质钢:含硫量≤0.035％；含磷量≤0.035％。高级优质钢:含硫量≤0.025％，含磷量≤0.025％。特级优质钢:含硫量≤0.015％，含磷量≤0.025％。牌号后加“高”或“A”后加“E”4、按照用途：（1）结构钢：主要用于工程构件和机械零件,一般为中、低碳钢（2）工具钢：主要用于各种刀具，量具和磨具,一般为高碳钢（3）特殊钢：用于特殊场合，如不锈钢，耐热钢，磁性钢，耐酸钢等，一般为合金钢建筑上常用的是结构钢。5、按照产品型式：（1）型材：钢结构用角钢，工字钢，方钢，槽钢等（2）板材：各种厚度钢板（3）线材：钢筋，钢丝，钢绞线（4）管材：钢管，自来水管，钢管桩★3.2建筑钢材的主要技术性能一、力学性能静荷载：一定的力学强度和不致过大的变形动荷载：较高的韧性1、强度（抗拉性能）2、塑性3、韧性4、硬度5、疲劳强度力学性能工艺性能技术性能强度、弹性、塑性、耐磨性…（可加工性）：冷弯、可焊性一、力学性能1、强度：在外力作用下，材料抵抗变形和破坏能力钢材受力产生应力、应变，反映钢材的主要力学特征低碳钢的应力-应变关系曲线OA：弹性阶段AB：屈服阶段BC：强化阶段CD：颈缩阶段。弹性阶段(OA段)：弹性模量和弹性极限屈服阶段(AB段)：图中B上点是这一阶段应力最高点，称为屈服上限，B下点称为屈服下限。由于B下比较稳定易测，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度，用бs表示。强化阶段(BC段)：对应于最高点C的应力，称为强度极限或抗拉强度。工程上使用的钢材，不仅希望具有高的屈服强度，还希望具有一定的屈强比（бs/бb）。颈缩阶段(CD段):由于试件断面急剧缩小，塑性变形迅速增加，拉力也就随着下降，最后发生断裂。将拉断后的试件于断裂处对接在一起，测得其断后标距。标距的伸长值与原始标距的百分比称为伸长率。拉伸性能是建筑钢材最重要的性能。通过对钢材进行抗拉试验所测的屈服强度、抗拉强度(极限强度）和伸长率是钢材的重要技术性质指标。硬钢（高碳钢）的拉伸性能硬钢强度高，塑性差，拉伸过程无明显屈服阶段，无法直接测定屈服强度。用条件屈服强度σ0.2来代替屈服强度。条件屈服点σ0.2：使硬钢产生0.2%塑性变形时的应力。见左图。σε0A0.2%aboa——总变形。ba——弹性变形99.8%。ob——塑性变形0.2%。伸长率：伸长率表征了钢材的塑性变形能力。由于在塑性变形时颈缩处的伸长较大，故当原始标距L0与试件的直径d0之比愈大，则颈缩处伸长中的比重愈小，因而计算的伸长率会小些。所以规定L0=5d0或L0=10d0。2塑性：塑性是钢材的一个重要性能指标。

在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力用拉伸试验时的伸长率、断面收缩率表示伸长率δ是衡量钢材塑性的指标，它的数值越大，表示钢材塑性越好。良好的塑性，可将结构上的应力(超过屈服点的应力)重分布，从而避免结构过早破坏。δ5：表示L0=5d0的伸长率δ10：表示L0=10d0时的伸长率d0——钢材直径3冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定的。以摆锤打击试件，于刻槽处将其打断，试件单位截面积上所消耗的功，即为钢材的冲击韧性指标。一、力学性能4、硬度：钢材表面局部体积内抵抗变形的能力测定方法：以硬物压入钢材表面，根据压力大小和压痕面积或压入深度评定。常用指标：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA或HRC）5、疲劳强度受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。钢材的疲劳破坏一般是由拉应力引起的。二、工艺性能冷弯性能焊接性能钢材在各种加工过程中的行为冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能是以试验时的弯曲角度(a)和弯心直径(d)为指标表示。钢材冷弯时的弯曲角度愈大，弯心直径愈小，则表示其冷弯性能愈好。钢材的冷弯性能也是表明钢材在静荷下的塑性，它能揭示钢材内部组织是否均匀，是否存在内应力及夹杂物等缺陷。在工程中，冷弯试验还被用作对钢材焊接质量进行严格检验的一种手段。1冷弯性能二、工艺性能2焊接性能:钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。

钢材的化学成分对钢材的可焊性有很大的影响。随钢材的含碳量、合金元素及杂质元素含量的提高，钢材的可焊性降低。钢材的含碳量超过0.25％时，可焊性明显降低；硫含量较多时，会使焊口处产生热裂纹，严重降低焊接质量。钢材的焊接须执行有关规定。3.4钢材的冷加工与热处理一、冷加工强化：将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个过程称为冷加工强化处理。

建筑工程中大量使用的钢筋采用冷加工强化具有明显的经济效益。冷拔钢丝的屈服点可提高40％—60％可适当减小钢筋混凝土结构设计截面减小混凝土中配筋数量从而达到节约钢材的目的时效处理：将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d，或加热至100-200℃后保持一定时间（2-3h），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程称为时效处理自然时效:在常温下存放15-20d，称为自然时效，适合用于低强度钢筋人工时效:加热至100-200℃后保持一定时间（2-3h)称人工时效，适合于高强钢筋二、热处理热处理:将钢材在固态范围内进行加热、保温和冷却，从而改变其金相组织和微观结构组织的工艺方法，改变的钢材的部分性能热处理包括退火、正火、淬火和回火。

调质处理：在淬火后随即采用高温回火，强度、塑性、韧性均有较大改善。一、碳素结构钢（GB/T700-2006）规定了碳素钢的牌号表示方法、技术标准等二、优质碳素结构钢（GB699-1999）将优质碳素结构钢划分为31个牌号。三、低合金高强度结构钢（GB159-94）规定了低合金高强度结构钢的牌号和技术性能。四、钢的选用＆3.5钢材的应用建筑用钢碳素结构钢（GB/T700-2006）屈服点等级——质量等级.脱氧程度Q235CZ优质碳素结构钢（GB/T699-1999）表示方法：以平均含碳量（以0.01%为单位）+含锰量标注+（脱氧程度代号）“45Mn”表示平均含碳量为0.45%较高含锰量的镇静钢；

低合金高强度结构钢（GB/T1591-94）屈服点等级——质量等级Q390C钢结构：热轧成型的钢板和型钢薄壁轻型钢结构：薄壁型钢、圆钢和小角钢房屋建筑结构中钢材所用的母材：普通碳素结构钢低合金高强度结构钢2.钢结构用钢3.钢筋混凝土用钢一、热轧钢筋二、冷拔钢丝和冷轧带肋钢筋三、预应力混凝土用热处理钢筋四、预应力混凝土用钢丝和钢绞线五、钢筋的选用一、热轧钢筋（HPBHRB）经热轧成型并自然冷却的成品钢筋1、分类：（1）按外形分：GB1499.1-2008《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB1499.2-2007《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB13014-91《钢筋混凝土用余热处理钢筋》规定了钢筋混凝土用钢筋技术要求光圆钢筋带肋钢筋热轧钢筋1.生产采用钢锭经加热轧制自然冷却而成。2.分类钢筋混凝土用热轧钢筋分为光圆钢筋和带肋钢筋两种。3.牌号热轧直条光圆钢筋：HPB235、HPB300普通热轧带肋钢筋：HRB335、HRB400、HRB500H、R、B分别为热轧（Hotrolled）、带肋（Ribbed）、钢筋（Bars）三个词英文首位字母。推荐公称尺寸：光圆：8、10、12、16、20；带肋：6、8、10、12、16、20、25、32、40和50mm3.6钢材的防护一、腐蚀：钢材表面与周围介质发生作用而引起破坏的现象称作腐蚀（锈蚀）

危害：均匀锈蚀使钢材有效截面积减小，局部锈蚀不仅使钢材有效截面积减小，且引起应力集中，另外钢的强度、塑性、韧性降低（2）电化学腐蚀：钢材由不同的晶体组织构成，并含有杂质，由于这些成分的电极电位不同，当有电解质溶液(如水)存在时，就会在钢材表面形成许多微小的局部原电池。（1）化学腐蚀：钢材与周围介质直接发生化学作用，生成疏松的氧化物而引起的腐蚀三、钢在火灾中的表现200度以内性能基本不变；超过300度：弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；300度：失去承载能力四、防火采用绝热或吸热材料，隔阻火焰和热量，推迟钢结构的升温速率包覆法：以防火涂料（膨胀型和非膨胀型）、不燃烧板材或混凝土和砂浆将钢结构包裹起来第四章无机胶凝材料InorganicBindersorInorganicCementitousmaterials无机胶凝材料（以无机化合物为基本成分）有机胶凝材料（天然的或合成的有机高分子化合物为基本成分）（沥青、树脂）

按凝结硬化条件分类

气硬性胶凝材料——只在空气中硬化

（石灰、石膏）

水硬性胶凝材料——空气、水中皆可硬化（水泥）

胶凝材料：土木工程材料中，凡是经过一系列物理、化学作用能够将散粒材料或块状材料粘接成整体并具有一定的强度的材料，具有这种粘接功能的材料称为胶凝材料，又称胶结材料。§4.1石灰主要讲授内容：一、生产简介二、石灰的熟化三、石灰的硬化四、石灰技术要求五、石灰的特性六、石灰应用在生产过程中，根据原材料的性质，严格控制煅烧温度：

①欠火石产—温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心→欠火石产浆量低，石灰利用率低②过火石灰—温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）→影响工程质量注意过火石灰可以使用，但应陈伏半个月石灰废品陈伏：将石灰浆在储灰坑中储存两个星期以上，让其充分熟化，消除过火石灰影响，提高石灰浆产量、质量1、石灰的生产二、石灰的熟化2熟化方法消石灰浆法消石灰粉法生石灰在化灰池中熟化后，通过筛网流入储灰坑沉淀并除去上层水分后得到石灰膏将生石灰加适量的水熟化生成消石灰粉作用：用于调制石灰砌筑砂浆或抹灰砂浆时，需将生石灰熟化成石灰浆作用：用于拌制

石灰土（石灰、粘土）三合土（石灰、砂石、炉渣）等（分层法）三、石灰的硬化

1）干燥结晶硬化：水分蒸发，氢氧化钙过饱和结晶——结晶强度产生2种强度2）碳化：

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n-1)H2O

碳化强度水分蒸发，产生毛细管压力，压密石灰粒子——附加强度五、石灰的技术性质可塑性好生石灰消化为石灰浆时，能形成颗粒极细呈胶体分散状态的氢氧化钙粒子，表面吸附一厚层的水膜，使颗粒间的摩擦力减小，因而其可塑性好。利用这一性质，将其掺入水泥砂浆中，配制成混合砂浆，可显著提高砂浆的保水性硬化时体积收缩大生石灰消化时的理论需水量为32.1％，但考虑到可塑性，同时考虑到水分容易因消化时水化热大而被蒸发，故实际用水量很大，达到100%。由于石灰浆中存在大量的游离水，而且硬化缓慢，所以大量水分蒸发，导致内部毛细管失水紧缩，引起显著的体积收缩变形，容易使硬化石灰体产生收缩裂纹。硬化缓慢

石灰浆的硬化只能在空气中进行，由于空气中CO2含量少，使碳化作用进行缓慢，加之已硬化的表层对内部的硬化起阻碍作用，所以石灰浆的硬化过程较长。硬化后强度低石灰的碳化反应速度慢，产物以Ca(OH)2为主；而且石灰消化时掺入大量的水分多余水分，使硬化石灰体密实度小，所以强度很低。耐水性差

由于石灰浆硬化慢、强度低，当其受潮后，其中尚未碳化的Ca(OH)2易产生溶解，硬化石灰体遇水会产生溃散，故石灰不宜用于潮湿环境。六、石灰应用1、制作石灰乳涂料2、配制砂浆3、拌制石灰土和石灰三合土石灰＋粘土＋砂（炉渣/碎石等）——三合土：应用历史悠久主要用于建筑物的地基、基础，也用于道路的基层、垫层4、生产硅酸盐制品磨细生石灰（或消石灰粉）+砂（或粉煤灰、矿渣等）+水§4.2石膏讲授内容：一、建筑石膏生产简介二、技术要求三、特性四、应用建筑石膏主要化学成分是半水石膏生产工艺与产品的组成CaSO42H2O107~180C干燥空气125~180C水蒸气-CaSO40.5H2O-CaSO40.5H2O-CaSO4(Ⅲ)可溶-CaSO4(Ⅲ)可溶200~360C200~360C400~800C400~800CCaSO4(Ⅱ)不溶800~1180CCaSO4(Ⅰ)不溶＋CaO非密闭煅烧工艺及其产品组成密闭蒸炼工艺及其产品组成三、特性1、凝结硬化快（石膏水化与硬化）初凝：浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降。终凝：随水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度。硬化：随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度。室内自然干燥条件下，一周左右完全硬化石膏水化硬化机理：结晶理论（溶解沉淀理论）：普遍被认可，1887年法国H.Le-Chatelier胶体理论（局部化学反应理论）初凝时间不早于6min；终凝时间不迟于30min，一周完全硬化１—半水石膏；２—二水石膏胶体微粒；３—二水石膏晶体；４—交错的晶体建筑石膏凝结硬化示意图建筑石膏拌水后形成流动的可塑性胶凝体，并开始溶解于水中，很快形成饱和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的1/5,故二水石膏胶体微粒将从溶液中析出，并促使一批新的半水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，可塑性也开始下降，称为石膏的初凝。随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即为硬化。三、特性2、硬化时体积微膨胀（膨胀量约为0.05%-0.15%），对制作板材和抹面有利3、硬化后具有多孔性，孔隙率较大（50%-60%），表观密度和强度较低（抗压强度一般3-5MPa)，导热性较小(导热系数0.121-0.205W/m.K)4、隔热、吸声性良好（多孔）5、防火性能良好（硬化化后石膏的主要成分是CaSO4.2H2O）6、具有一定的调温调湿性7、耐水性差、吸湿性强、抗冻性差，受潮后强度明显下降8、装饰性好、加工性能好四、应用1、制备粉刷石膏：建筑石膏+外加剂+细骨料——石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰面层粉刷石膏（M）底层粉刷石膏（D）保温层粉刷石膏（W）2、建筑石膏制品纸面石膏板：吊顶、隔墙等（美国70%以上民用住宅应用石膏板）石膏空心条板石膏砌块：砌筑室内非承重墙3、石膏模型、建筑装饰用品§4.3水玻璃水玻璃是一种硅酸盐，俗名泡花碱，能溶于水R2O.nSiO2，n为模数，在1.5-3.5之间,n越大，越难溶于水硅酸钠（Na2O.nSiO2）硅酸钾（K2O.nSiO2）建筑上常用的水玻璃是硅酸钠的水溶液，为无色、青绿色或棕色的粘稠液体，模数n=2.5-3.5§4.4水泥主要讲授内容：一、硅酸盐水泥及分类二、硅酸盐水泥的原材料及生产三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成四、硅酸盐水泥熟料的矿物水化特性五、硅酸盐水泥的凝结硬化六、硅酸盐水泥的技术性质七、硅酸盐水泥的腐蚀与防止八、硅酸盐水泥的特性和应用九、掺混合材料的硅酸盐水泥十、其它水泥学习方法：水泥品种繁多，建议学习中以硅酸盐水泥为点，拓展至其它通用水泥，再拓展至其它特性水泥和专用水泥，采用点面结合、对比的学习方法。一、硅酸盐水泥及分类1定义：凡是由硅酸盐水泥熟料，再掺入0-5%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。（波特兰水泥）2分类：按是否掺加混合材料分：①不掺加任何混合材料，称I型硅酸盐水泥，P·I硅酸盐水泥熟料+适量生石膏②掺加不超过水泥重量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的水泥，称Ⅱ型硅酸盐水泥，P·Ⅱ硅酸盐水泥熟料+适量生石膏+小于5%的掺和料二、硅酸盐水泥的原材料及生产硅酸盐水泥的生产：两磨一烧生料：把上面所需原材料按适当比例配合，在磨机中磨碎成粉末状物质（干法、湿法）熟料：把生料放入煅烧窑内进行煅烧，烧时各成分间进行化学反应，煅烧后，即得熟料生料制备熟料煅烧水泥磨细三、硅酸盐水泥熟料的矿物组成3CaO·SiO2（硅酸三钙） 含量36%-60%2CaO·SiO2（硅酸二钙）含量15-37%3CaO•AL2O3（铝酸三钙）含量7%-15%4CaO·AL2O3·Fe203（铁铝酸四钙）含量10%-18%C3SC2SC3AC4AF简写简写简写简写3.硅酸盐水泥熟料的矿物组成及含量范围如下：注意

水泥中的其它成分：

原因：

煅烧水泥中反应：危害：影响水泥体积安定性石灰石质原料富含潜在危害非常严重四、硅酸盐水泥熟料的矿物水化特性水化：熟料矿物与水发生水解或水化作用，统称水化，生成水化物，并放出热量。1、含量最多的C3S，常温下反应式：

水化硅酸钙(C-S-H凝胶)C3S水化反应速度快：3CaO·2SiO2·3H2O几乎不溶于水，立即以胶体微粒析出，并逐渐聚成凝胶，3CaO·2SiO2·3H2O微粒直径很小，组成不固定，相当于胶体物质，统称C-S-H凝胶或C-S-H，3CaO·2SiO2·3H2O是有很高的强度。六方板结晶四、硅酸盐水泥熟料的矿物水化特性2、C2S与C3S水化反应相似，只是反应速度慢，生成Ca(OH)2少，早期强度低，后期强度高。

3、C4AF水化反应速度快，放热多4、C3A与水反应速度最快，水化放热量最多，生成的水化产物的组成受水化条件影响很大。有Ca(OH)2存在下，生成水化铝酸钙，使水泥产生瞬时凝结，加入石膏，与水化铝酸钙反映，生成钙矾石（Aft),调节水泥凝结硬化时间。立方板状结晶

五、硅酸盐水泥的凝结硬化★水泥的水化：C3A水化速度最快，C3S与C4AF反次之，C2S水化最慢，

忽略一些次要成份，则水化产物主要有：水化硅酸钙、水化铁酸钙凝胶氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙晶体在完全水化的水泥石中

3CaO·2SiO2·3H2O占70%Ca(OH)2占20%钙矾石、单硫型水化硫铝酸钙占7%五、硅酸盐水泥的凝结硬化1、凝结硬化凝结：水泥加水拌和后，成为可塑的水泥浆，水泥浆逐渐变稠，失去塑性，但还没有强度的过程称为凝结。硬化：水泥凝结随后产生明显的强度，并逐渐变成坚硬的人造石，这个过程称为硬化。*凝结，硬化：是人为提出的，其实是一个连续的复杂的物理化学变化过程。五、硅酸盐水泥的凝结硬化2、水泥的凝结硬化机理：1882年，雷·查特理提出结晶理论1892年，迈克尔斯提出胶体理论在前两者基础上，博伊科夫溶解期、胶化期、结晶期水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。水泥硬化研究理论五、硅酸盐水泥的凝结硬化影响水泥凝结硬化的因素：1.水泥的熟料矿物组成

水泥熟料中各种矿物的凝结硬化特点不同，C3S、C3A含量高，水泥凝结硬化速度快，C2S含量高，水泥凝结硬化速度慢。2.水泥的粉磨细度

水泥磨得愈细，水泥颗粒平均粒径小，比表面积大，水化时与水的接触面大，水化速度快，凝结硬化快，早期强度就高。

3.水泥浆的水灰比

水泥浆的水灰比是指水泥浆中水与水泥的质量之比。当水泥浆中加水较多时，水灰比较大，此时水泥的初期水化反应得以充分进行；但是水泥颗粒间原来被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成骨架结构所需的凝结时间长，所以水泥浆凝结较慢,且空隙多，降低水泥石的强度。4.石膏的掺量

硅酸盐水泥中加入适量的石膏会起到良好的缓凝效果，且由于钙矾石的生成，还能提高水泥石的强度。但是石膏掺量过多时，可能危害水泥石的安定性。5.环境温度和湿度水泥水化反应的速度与环境的温度有关，只有处于适当温度下，水泥的水化、凝结和硬化才能进行。通常，温度较高时，水泥的水化、凝结和硬化速度就较快。当环境温度低于0℃时水泥水化趋于停止，就难以凝结硬化。水泥水化是水泥与水之间的反应，必须在水泥颗粒表面保持有足够的水分，水泥的水化、凝结硬化才能充分进行。保持水泥浆温度和湿度的措施，称水泥的养护。6.龄期

水泥浆随着时间的延长水化物增多，内部结构就逐渐致密，一般来说，强度不断增长。六、硅酸盐水泥的技术性质国标GB175对硅酸盐水泥的技术性质要求：细度凝结时间体积安定性强度及强度等级碱含量不溶物烧失量氧化镁含量三氧化硫含量物理力学性质化学性质国标GB175-1999国标GB175-2007修改后碱含量为选择性指标增加氯离子含量1、物理力学性质

①细度

0.08mm方孔筛筛余量:小于10.0%

——负压筛法（适用于其它水泥）比表面积：m2/kg，cm2/g：大于300m2/kg——勃氏法(GB/T8074-2008)（适用于硅酸盐水泥）本方法主要是根据一定量的空气通过具有一定空隙率和固定厚度的水泥层时，所受阻力不同而引起流速的变化来测定水泥的比表面积。a.指标▲目的：通过控制细度，保证水泥的水化活性水筛、负压筛、干筛；筛余不得超过10.0%

a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间。初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性所需的时间——初凝时间。终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性

所需的时间——终凝时间。c.凝结时间的测定：b.两种状态（1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；（2）采用水泥标准稠度净浆。②凝结时间③体积安定性

a.定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。b.安全性不良的因素：（1）MgO过量；（2）石膏掺量过多；（3）水泥中游离过多CaO。

c.试验方法:试饼法雷氏法▲——发生争议以雷氏法为主④强度

a.检验方法（ISO法软炼胶砂法）水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm×40mm×160mm棱柱体试件,标准养护3d、28d，分别测定抗折强度、抗压强度。

b.强度等级fce,k(1)以水泥28d抗压强度确定(2)为强度范围的下限(3)水泥实际强度fce=γc·fce,kγc——水泥富裕系数，1.0～1.5c.分类：普通型、早强型水泥：450g标准砂：1350g水：225ml2、化学性质

①不溶物——主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。

②烧失量——水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。Ⅰ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过0.75%；Ⅱ型硅酸盐水泥中不溶物不得超过1.50%。Ⅰ型硅酸盐水泥烧失不得大于过3.0%；Ⅱ型硅酸盐水泥烧失不得大于3.5%不溶物是指经盐酸处理后的残渣，再以氢氧化钠溶液处理，经盐酸中和过滤后所得的残渣经高温灼烧所剩的物质。③氧化镁水化慢、体积膨胀,影响安定性

⑤碱——限制发生碱-集料反应，按（Na2O+0.658K2O）值计。氧化镁、三氧化硫不合格为废品水泥注意④三氧化硫

用压蒸法检验游离mgo；石膏检测用温水浸泡法为防止碱骨料破坏。碱含量不得大于0.6%.

GB175-2007《通用硅酸盐水泥》规定：

凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合本标准规定时，均为废品

凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品

水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品废品水泥和不合格水泥总结注意1、常见腐蚀

1）软水侵蚀

溶出Ca(OH)2降低碱度

2）硫酸盐腐蚀3）镁盐腐蚀4）一般的腐蚀

中和反应6）强碱腐蚀

七、硅酸盐水泥石的腐蚀与防止（溶出性侵蚀）水泥石在侵蚀性介质用下，水泥石的结构会遭到破坏，强度降低甚至全部溃裂，这种现象称为水泥石的腐蚀。5）碳酸腐蚀七、硅酸盐水泥的腐蚀与防止2、产生腐蚀的基本原因水泥石内部存在容易被腐蚀的组分Ca（OH）2水化铝酸钙水泥石结构不密实，侵蚀性介质容易进入其内部侵蚀性介质和环境的存在

3、防止腐蚀措施（1）根据侵蚀环境特点，合理选择水泥品种（2）提高水泥石密实度（3）表面加做保护层

当腐蚀作用较强时，可在混凝土表面敷设一层耐腐蚀不透水的保护层。

通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等。八、硅酸盐水泥的特性和应用（1）硅酸盐水泥强度等级高、硬化强度大：适用于高强度砼和预应力砼；（2）凝结硬化快，早期强度高，水化放热量大，抗冻性好，适用于要求凝结快，早期强度高，冬季施工及严寒地区遭受反复冻融循环的工程；（3）水化产物中Ca（OH）2含量多，耐软水侵蚀和化学腐蚀性差，不适用于有流动的软水及有压力水作用的工程，也不适合用于受海水、矿物水等作用的工程；（4）水化时放出的热量大，不适宜用于大体积砼工程（5）耐高温性差，不能用于配制耐热砼，不适于有耐热要求的工程九、掺混合材料的硅酸盐水泥根据其性质分为：活性混合材料、非活性混合材料

①活性混合材料：将混合材料磨成细粉与适量生石灰或石膏及水共同拌合，在常温下能生成具有胶凝性能的水化产物，且具有水硬性（活性氧化铝、氧化硅）粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰②非活性材料：掺入硅酸盐水泥，不参与水泥的水化反应，或反应非常微弱，仅起提高水泥产量，降低水泥强度等级，减小水化热等作用的混合材料。

磨细石英砂、石灰石粉、粘土、慢冷矿渣等。九、掺混合材料的硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥5%-20%混合材料矿渣硅酸盐水泥20%-70%粒化高炉矿渣火山灰硅酸盐水泥20%-50%火山灰质混合材料粉煤灰硅酸盐水泥20%-40%粉煤灰复合硅酸盐水泥20%-50%两种或两种以上混合材料按掺加混合料的品种和数量不同水泥分为P·OP·FP·CP·PP·S五大品种硅酸盐水泥的特性与选用十、其他品种水泥铝酸盐水泥: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(aluminatecement)，代号CA.膨胀水泥:水化过程中体积产生微量膨胀的水泥，胶凝材料+膨胀剂(收缩补偿水泥+自应力水泥)白色和彩色硅酸盐水泥道路水泥:由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道路水泥熟料，0％-10％活性混合材和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为-（简称道路水泥）。

油井水泥:——专用于油井、气井的固井工程，又称堵塞水泥。混凝土的含义

广义上：凡是由胶凝材料、骨料和水按照适当的比例配比、拌合制成的混合物，经一定时间硬化而成的人造石材，称为混凝土(简写为“砼”)

。狭义上：胶凝材料多为水泥，即水泥混凝土。第五章混凝土(Concrete)与砂浆讲授内容：§5.1普通混凝土的组成材料§5.2混凝土拌合物的主要技术性质及测定方法※※§5.3硬化后混凝土的技术性质※※§5.4混凝土质量控制与强度评定§5.5混凝土的外加剂§5.6混凝土的掺合料§5.7普通混凝土配合比设计※※§5.8混凝土的耐久性※※§5.9其他种类混凝土§5.10砂浆（2）按表观密度分(试件在105±5℃条件下干燥至恒重测定的表观密度）水泥混凝土沥青混凝土聚合物混凝土水玻璃混凝土石膏混凝土等轻混凝土：表观密度小于1950kg/m3普通混凝土：表观密度1950-2500kg/m3

重混凝土：表观密度大于2600kg/m3

（1）按胶结材料分砼的分类：（3）按施工工艺分（4）按掺合料分（5）按抗压强度分普通混凝土的组成水泥水水泥浆石子砂子骨料新拌混凝土100%体积60~75%7~15%25~40%14~21%21~28%39~42%凝结硬化硬化混凝土混凝土外加剂为了改善或提高混凝土的性能(Cementpaste)(aggregate)基础概念水泥净浆水泥砂浆混凝土水灰比砂率一、水泥1、品种选择：根据工程结构特点、工程所处环境及施工条件确定。例：C40以下混凝土采用32.5级水泥,C45-C60混凝土采用42.5级水泥,保证水泥既不过多也不过少.2、强度等级的选择水泥的强度等级要与混凝土强度等级相适应。

原则上配制高强度混凝土选用高强度等级水泥配制低强度混凝土选用低强度等级水泥骨料粗骨料：在混合料中起骨架作用（碎石、砾石等）

细骨料：在混合料中起填充作用（天然砂、人工砂和石屑）

在水泥混凝土中，粒径＞4.75mm（以圆孔筛计）在沥青混合料中，粒径＞2.36mm（以方孔筛计）

在水泥混凝土中，粒径＜4.75mm（圆孔\方孔筛）在沥青混合料中，粒径＜2.36mm（以方孔筛计）

细骨料：粒径在0.15mm至4.75mm之间的骨料二、骨料河砂海砂山砂2.粗骨料-石（1）强度（2）坚固性（3）级配（4）最大粒径的选择（5）表面特征和形状（6）有害杂质的含量（7）碱活性检验1.细骨料-砂（1）级配和细度模数（2）有害杂质的含量1）含泥量和泥块含量2）云母含量3）轻物质含量4）有机质含量5）硫化物和硫酸盐含量还需要测定表观密度\堆积密度二、骨料骨料的粗细程度：不同粒径的骨料颗粒混合在一起的平均粗细程度。与总表面积有关。骨料的颗粒级配：不同粒径颗粒的互相组合搭配情况颗粒级配及粗细程度⊕测定方法：筛分析法依据：《建筑用砂》（GB/T14684-2001）筛孔边长：9.50mm，4.75mm，2.36mm,1.18mm，0.600mm，0.300mm，0.150mm筛孔尺寸4.76mm

筛孔尺寸2.36mm

筛孔尺寸1.18mm

筛孔尺寸0.60mm

筛孔尺寸0.30mm

筛孔尺寸0.15mm

筛底筛孔尺寸9.50mm

方孔筛试样：烘干至恒重，称取试样500克放在筛中，放置摇筛机上摇筛10分钟取下，分别称量每个筛子上剩余砂量分别计算分计筛余和累计筛余量%分计筛余=每个筛子筛余量/砂子总量*%累计筛余量=各个筛和比该筛粗的所有份计筛余百分率加在一起筛孔尺寸，mm分计筛余，%累计筛余，%4.752.361.180.600.300.15a1=(m1/ms)*100%a2=(m2/ms)*100%a3=(m3/ms)*100%a4=(m4/ms)*100%a5=(m5/ms)*100%a6=(m6/ms)*100%A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6

筛孔尺寸，mmI区II区III区9.500004.7510~010~010~02.3635~525~015~01.1865~3550~1025~00.6085~7170~4140~160.3095~8092~7085~550.15100~90100~90100~90根据《建筑用砂》（GB/T14684-2001）选用标准筛：砂的级配区[累计筛余（按重量计）%]

细度模数（Mx）砂的粗细程度：粗砂3.7~3.1中砂3.0~2.3细砂2.2~1.6特细砂1.5~0.7普通混凝土用砂范围：3.7~1.6混凝土宜优先选用中砂（1）颗粒级配（2）含泥量及泥块含量（3）有害物质（4）针片状颗粒含量（5）坚固性（6）强度（7）表观密度、堆积密度、空隙率（8）碱骨料反应（碱活性）（9）石子最大粒径、颗粒形状与表面特征石子的质量要求一、混凝土拌合物的涵义

二、和易性的测试和评定三、影响和易性的主要因素四、改善和易性措施五、混凝土的凝结时间§5.2混凝土拌合物的要技术性质及测定方法和易性保水性粘聚性流动性混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下能产生流动，并均匀密实的填满模板的性能。混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致发生分层和离析的现象。混凝土拌合物在施工过程中具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义测定方法：通过测流动性，再辅以其他直观观察或经验综合评定混凝土和易性。1、坍落度试验（《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002）(坍落度与坍落扩展度法）适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度不小于10mm的混凝土拌合物稠度测定。2、维勃稠度试验适用于骨料最大粒径不大于40mm，维勃稠度在5-30S之间的混凝土拌合物稠度测定。二、和易性的测试和评定目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。坍落度过小，保持水灰比不变，增加水泥浆的量；坍落度过大，保持砂率不变，增加砂石用量；粘聚性和保水性不良，需改善水灰比或砂率或原材料。调整方法：三、影响和易性的主要因素1、水泥浆的数量和水灰比（W/C）W/C不变，水泥浆越多，流动性越大（过多流浆离析）C、S+G不变，W/C增大，流动性增大固定用水量定则:原材料品质一定的情况下，单位用水量一旦选定，单位水泥用量增加50-100kg，混凝土流动性基本保持不变。即通过固定用水量保持坍落度不变的同时，调整水泥的用量，满足强度和耐久性要求。用水量一定时，水泥用量适当变化时，基本不影响混凝土拌和物的流动性在用水量相同的情况下，采用不同的水灰比可配制流动性相同而强度不同的混凝土2、砂率：细骨料含量占骨料总量的重量百分率，砂率的变动会使骨料的空隙率和骨料的总表面积有显著改变，因而对砼的拌合物和易性产生显著影响。砂率计算表达式：Sp=（S/S+G）×100%砂率砂子石子砂率对和易性的影响：a.影响流动性：砂浆可减少粗骨料之间的摩擦力，在拌合物中起润滑作用b.影响粘聚性和保水性：砂率减小，粘聚性和保水性均下降，砂率增大，粘聚性和保水性增加。但砂率过大，骨料的总表面积增大，水泥浆不足以包裹骨料表面时，粘聚性下降。砂率不宜过小，否则拌合物粘聚性和保水性变差合理砂率：在用水量、水泥用量一定的情况下，能使拌合物具有最大流动性，且能保证拌合物具有良好的粘聚性和保水性的砂率。或在坍落度一定时，使拌合物具有最小水泥用量的砂率。3、组成材料性质的影响a.水泥品种和水泥细度b.骨料颗粒级配、颗粒形状、表面特征及粒径c.外加剂4、温度和时间的影响流动性随温度的升高而降低流动性随存放时间的延长而降低四、改善和易性措施 （1）选择合理砂率，提高砼的质量节约水泥； （2）改善砂石的级配； （3）坍落度太小，维持水灰比不变，增加W、C的用量或外加剂，坍落度太大，粘聚性良好，可保持砂率不变，适当增加砂、石；（4）掺加减水剂或引起剂，是改善混凝土和易性的最有效措施。§5.3硬化后混凝土的技术性质二、混凝土的强度（混凝土的力学性能）：1、混凝土的受压破坏机理与破坏过程2、混凝土立方体抗压强度和强度等级3、混凝土轴心抗压强度4、混凝土抗拉强度5、混凝土抗折强度6、影响混凝土强度的主要因素7、提高混凝土强度的措施《普通混凝土力学性能试验方法》GB/T50081-2002I(OA段)：荷载从0～达到“比例极限”(约为极限荷载的30％)。Ⅱ(AB段)：荷载从比例极限一临界荷载(极限荷载的30％～70％)。Ⅲ(BC段)：从临界荷载一极限荷载，应力达到70％～90％。

IV(CD段)：外荷载超过极限荷载，连续裂缝急速发展，混凝土的承载能力下降，变形迅速增大，以至完全破坏。混凝土受压破坏的过程就是内部微裂缝发生—发展的过程混凝土立方体抗压强度GB/T50081－2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》A：将混凝土拌合物制作边长为150mm的立方体试件；B：按照标准规定的方法制作成型、拆模后，在标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95％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（简称立方体抗压强度），以fcu表示。混凝土在结构工程中主要做承重构件，主要承受压力作用，所以抗压强度是衡量混凝土力学性能的重要指标2、混凝土立方体抗压强度和强度等级试验结果：三个试件抗压强度算术平均值，精确至0.1MPa。三个结果中如果最大值或最小值一个与中间值的差值超过中间值的±15%，取中间值作为该组试件的抗压强度，如果两个与中间值的差值超过中间值的±15%，该组试验效果无效。混凝土的强度等级：

混凝土根据立方体抗压强度标准值，按一定间隔将混凝土的强度划分为不同的档次，称为混凝土的强度等级。混凝土抗压强度标准值：按标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，以标准方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。用fcu,k表示。混凝土强度等级（《混凝土结构设计规范》GB50010-2002）：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80共14个等级。如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。3、轴心抗压强度（棱柱体抗压强度）：轴心抗压强度更接近结构构件的实际受力状态。标准尺寸：150mm150mm300mm尺寸：150mm150mm（300mm～450mm）非标准尺寸：h/a=2～3h/a越大，轴心抗压强度越小；h/a达到一定值，强度不再降低，因为已无环箍效应，成了纯压状态。在钢筋混凝土结构设计中，计算混凝土的轴心受压构件（柱、桁架的腹杆）时，均采用混凝土的轴心抗压强度作为设计依据。4、混凝土抗拉强度：砼在直接受拉时，很小的变形，就要开裂，呈现脆性破坏。抗拉强度/抗压强度=1/10-1/20；抗压强度↑，比值越小。在结构设计中，抗拉强度是确定砼抗裂度的重要指标，有时也用它间接衡量砼与钢筋的粘接强度。国际上多用圆柱体（我国采用立方体）的劈裂抗拉试验来测定砼的抗拉强度，称为壁裂抗拉强度fst。6、影响抗压强度的主要因素①水泥强度等级和水灰比（W／C）②骨料的品质③外加剂④龄期⑤养护温度及湿度⑥施工条件：主要指搅拌和振捣成型⑦试验条件对测试结果影响等6、影响抗压强度的主要因素①水泥强度和水灰比（W／C）（主要因素，起决定性作用）：水泥富余系数1.05-1.15A、B：回归系数（经验系数）碎石：A=0.46，B=0.07卵石：A=0.