土木工程材料必备复习题

土木工程材料

CivilEngineeringMaterials曾志勇Email:zzy8191@

Tel:656039台州学院建筑工程学院课程性质：专业基础课（必修）课时：总学时40学时理论课时24学时实验学时16学时采用教材：《土木工程材料》（第二版）陈志源李启令主编武汉理工大学出版社出版绪论第一章1.1概述1.1.1土木工程材料的分类

土木工程材料品种繁多，我们可按不同原则进行分类：(1)按材料在工程中的功能分类

结构材料

它们在建筑中承受各种荷载，起骨架作用，其质量好坏直接危及结构安全，属于这类材料的有钢材、水泥混凝土等。

功能材料

它们在建筑中起围护与隔绝作用，以便形成建筑空间，这些材料应具有绝热、隔声、防水等功能。

装饰材料

特种功能材料

用于建筑物内外的装饰，其色彩和质感均应满足建筑内外环境设计的要求。

其中包括耐高温、抗强腐蚀、防辐射、太阳能转换等具有特种功能要求的材料。(2)按材料的化学成分分类无机材料有机材料复合材料金属材料非金属材料植物材料沥青材料合成高分子材料钢、铝等碳、水泥、石材、混凝土玻璃等木材、竹材石油沥青、煤沥青及其制品塑料、合成橡胶等金属–––非金属有机–––无机1.1.2土木工程材料的标准化标准内容:规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、标志、运输和贮存等。标准类型：

ISO国际标准

国家标准（GBGB/T)

行业标准（JGJCYBJT)

地方标准（DB)企业标准（QB)

1.2材料的基本状态参数1.2.1材料的密度、表观密度和堆积密度

密度定义：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。可按下式计算：

–––密度，g/cm3；m–––材料的质量，g；V–––材料在绝对密实状态下的体积，cm3。（density）测量方法

有较多孔隙的材料，采用磨细后用李氏瓶测定其体积的方法。

某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用这种方法测量的体积，由

于无法排除内部封闭的孔隙，所以称

这样测得的密度为近似密度(

a)。

表观密度定义：材料在自然状态下，单位体积的质量。计算：

0–––表现密度，g/cm3或kg/m3；m–––材料的质量，g，或kg；V0–––材料在自然状态下的体积，cm3或m3。（unitweight）

堆积密度定义：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。计算：

0–––堆积密度，kg/m3；m–––材料的质量，kg；V0–––松散材料的堆积体积，m3。（heapeddensity

）V0VVKVB开口孔封闭孔闭口孔隙自然状态下的块状材料开口孔隙实体实体空隙开口孔隙封闭孔隙装在容器里的粒状、粉状或块状材料V0´VVKVBV01.2.2材料的孔隙和空隙

材料的孔隙(1)孔隙率:材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率材料的孔隙从两个方面对材料的性能产生影响：一是孔隙的多少（孔隙数量），二是孔隙特征。孔隙数量用孔隙率表征。(2)密实度:材料内部固体物质的实际体积占材料总体积的百分率孔隙特征主要有三方面：（1）按孔隙尺寸大小分微孔、细孔和大孔；（2）按空隙间是否贯通分互相隔开的孤立孔和互相贯通的连通孔；（3）按孔隙是否与外界连通分为与外界连通的开口孔和不与外界连通的封闭孔（闭口孔）。把开口孔体积记为Vk，闭口孔体积记为VB，则孔隙体积Vｐ=Vk+VB定义开口孔孔隙率为定义闭口孔孔隙率为则孔隙率为散粒材料颗粒间的空隙多少用空隙率表示。(1)空隙率:散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率

材料的空隙(2)填充率:颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率1.3材料的力学性质1.3.1强度与比强度一、材料的强度定义

材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力

根据外力作用方式的不同，材料有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。

LL

F/2F/2

F

F

L/3

F

FL/3L/3(a)压力(b)拉力(c)弯曲(d)剪切材料所受外力：各种强度的计算公式如下：

抗压、抗拉、抗剪的强度f––––强度，Mpa；P––––破坏时最大荷载，N；A

––––受力截面面积，mm2。

抗弯强度1）(中点集中荷载)2）(三分点两相等集中荷载)ff––––抗弯强度，Mpa；P––––弯曲破坏时最大荷载，N；L––––两支点的间距，mm；b––––试件横截面积宽度，mm；h––––试件横截面积高度，mm。

许多土木工程材料常以其强度大小划分为若干等级，俗称“标号”。材料强度受以下三个因素的影响：

材料内部结构和构造

材料所处的环境条件(温度、湿度、含水量等)

强度值的测试条件(试件尺寸、加荷速度等)二、材料的比强度定义

单位体积重量的材料强度,等于材料的强度与其表观密度之比衡量材料是否轻质、高强的指标1.3.2材料的弹性与塑性

弹性与塑性

材料在承受外力时，如撤除外力的作用后，材料的几何形状能恢复原状，材料的这种性能称为弹性。如果只能部分恢复变形，而残留一部分不能消失的变形，该残留部份称为塑性变形。材料在弹性范围内，其应力和应变之间关系符合如下公式：σ＝Εεσ——应力；

ε——应变；Ε——弹性模量；弹性模量是材料刚度的度量，物理意义为单位应变所需要的应力，反映了材料抵抗变形的能力。是结构设计中的主要参数之一。弹塑性材料：材料受力时，弹性变形和塑性变形同时发生，外力去除后，弹性变形恢复，塑性变形保留。1.3.3脆性和韧性（1）脆性材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。具有这种破坏特征的材料，称为脆性材料。从应力应变图中看材料的脆性

（2）韧性材料在冲击或震动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质称为韧性或冲击韧性。一般以测定其冲击破坏时单位断面上吸收的能量作为指标。1.3.4硬度和耐磨性硬度：材料抵抗较硬物质刻划或压入的能力常用刻划法和压入法测定。刻划法称莫氏硬度；压入法称布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。耐磨性：材料抵抗磨损的能力，用耐磨率表示1.3.5材料的徐变和应力松弛

当材料在恒定外力的作用下，其变形随时间而缓慢增加的过程，称为徐变。

当材料在持续外力作用下，总的变形值保持不变，由于徐变而使材料内应力随时间而逐渐降低的过程，称为应力松弛。徐变和应力松弛是相互关联的两种现象。1.4材料与水有关的性质

(a)亲水性材料

(b)憎水性材料

90

亲水材料

90

憎水材料1.4.1材料的亲水性与憎水性润湿边角:在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，切线与材料和水接触面的夹角。1.4.2材料的含水状态四种基本含水状态：干燥状态——材料孔隙中不含或含水极微；气干状态——材料孔隙中所含水与大气湿度平衡；饱和面干状态——材料表面干燥，孔隙含水饱和；湿润状态——材料孔隙含水饱和，表面为水湿润附有一层水膜。材料也可处于两种基本含水状态之间的过渡状态饱和水表面水材料的含水状态(a)干燥状态(b)气干状态(c)饱和面干状态(d)湿润状态(a)(b)(c)(d)1.4.3材料的吸湿性和吸水性吸湿性

––––亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率表示Wh––––含水率；％ms––––材料含水状态下的质量，g；mg––––材料干燥状态下的质量，g。材料的含水率随环境温度和湿度变化而变化。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。材料在干燥空气中放出所含水分的性质称还湿性。（2）吸水性——材料在水中吸水的性质。用吸水率表示，有重量吸水率和体积吸水率两个定义：重量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分重量占材料干燥时重量的百分率；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；材料的体积吸水率等于其重量吸水率乘上材料干燥状态时的表观密度。1.4.4耐水性定义

材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质用软化系数表示：软化系数——材料吸水饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比软化系数

0.85

的材料称为耐水材料1.4.5抗渗性定义材料抵抗压力水渗透的性质常用渗透系数或抗渗标号表示：渗透系数：k––––渗透系数，cm/h；Q––––透水量，cm³；d––––试件厚度，cm；A––––透水面积，cm²；

t––––时间，h；H––––静水压力水头，cm。抗渗标号（记为Pn）：材料按规定制作的试件在标准试验条件下所能承受的最大水压力（MPa）。材料的渗透系数越小或抗渗标号越高表明材料的抗渗性越好。1.4.6抗冻性定义材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。常用抗冻标号（记为Fn）表示：以规定的吸水饱和试件在标准试验条件下，经一定次数的冻融循环后，强度降低不超过规定数值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻标号。材料的抗冻性与材料吸水程度、材料强度及孔隙特征有关。含水率大、强度低、开口孔多抗冻性差。1.5材料的热性质1.5.1.热容性定义材料在温度变化时吸收或放出热量的能力不同材料的热容性可用比热进行比较。比热：单位质量的材料升高单位温度所需热量。定义1.5.2导热性材料两侧有温差时热量由高温侧向低温侧传递的能力。常用导热系数表示。材料的导热性能与孔隙特征有关，增加孤立的、不连通孔隙可降低材料导热能力。1.5.3热变形性定义材料在温度变化时的尺寸变化常用线膨胀系数表示。有保温隔热要求的工程尽量选用热容量大、导热系数小的材料。1.6材料的耐久性

土木工程材料在使用过程中经受各种破坏因素(物理的、化学的、环境的、生物的……等等)的作用，而能保持其使用性能的性质称为土木工程材料的耐久性。环境影响因素往往是复杂多变的，它们单独或交互作用于材料形成破坏。由于各种破坏因素的复杂性和多样性，使得耐久性是一个综合性概念。材料的耐久性是一项重要技术指标。在构筑物的设计及材料选用中，必须慎重考虑材料耐久性问题，以利节约材料、减少维修费用，延长使用寿命。高耐久性材料可抵抗各种破坏作用、延长构筑物使用寿命，使之坚固稳定、经久耐用，并可降低维修费用，最终使整体综合费用降低，利用率增高，收益增大，从而获得显著的综合经济效益。提高材料耐久性是土木工程材料生产及应用的重要课题之一。第三章

水泥

Cement概述

什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。水泥的种类有哪些？水泥中的主要矿物硅酸盐系水泥铝酸盐系水泥硫铝酸盐系水泥磷酸盐系水泥硫铝酸钙硅酸钙铝酸钙磷酸钙,镁

根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。概述

什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。水泥的种类有哪些？水泥的特性膨胀水泥快硬水泥低热水泥抗腐蚀水泥

根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。硬化时膨胀硬化速度快水化热低耐腐蚀性好

根据水泥的特性，有：膨胀水泥、快硬水泥、低热水泥、抗硫酸盐水泥等。概述

什么是水泥(cement)？

水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。水泥的种类有哪些？硅酸盐系水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥掺混合材硅酸盐水泥特性硅酸盐水泥

根据水泥的主要矿物成分，有：硅酸盐系水泥、铝酸盐系水泥、硫铝酸盐系水泥、磷酸盐系水泥等。

根据水泥的特性，有：膨胀水泥、快硬水泥、低热水泥、抗硫酸盐水泥等。硅酸盐系水泥品种硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥；掺混合材的硅酸盐水泥特性硅酸盐水泥硅酸盐水泥有PⅠ和PⅡ两类，后者含有混合材。

主要内容什么是硅酸盐水泥？硅酸盐水泥是怎样制造？硅酸盐水泥的组成？水泥浆如何转变成坚硬固体？水泥应满足哪些技术性质？如何正确使用水泥？重点论述了硅酸盐系水泥的矿物组成、基本性质及其检测方法，以及硅酸盐水泥的应用。

凡由硅酸盐水泥熟料、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(即国外通称的PortlandCement).一、硅酸盐水泥是怎样制造的？原料：硅质：粘土，(SiO2、Al2O3)，占1/3

钙质：石灰石、白垩等，(CaO)，占2/3调节原料：铁矿与砂，调节与补充Fe2O3

与SiO2制造工艺：原料经粉磨混合后得到水泥生料生料经窑内煅烧得到水泥熟料水泥熟料＋石膏(或再＋混合材）一起经粉磨混合后得到水泥自动化生产过程“两磨一烧”水泥生料可以是：与水混合成浆体—湿法工艺加少量水制成料球—半干法工艺加稍多水制成湿球—半湿法工艺干粉混合物—干法工艺硅质(粘土)钙质(石灰石)1450℃调节原料石膏石膏水泥生料熟料混合材水泥制造的“两磨一烧”工艺流程粉磨煅烧粉磨

水泥制造厂全貌水泥生料煅烧回转窑回转窑尾1450~1500

C二、硅酸盐水泥的组成硅酸盐水泥是由下列物质混合组成的水泥硅酸盐水泥熟料Clinkers石膏(CaSO4

2H2O)Gypsum混合材(矿渣或石灰石粉末)MineralAdditives各物质的作用熟料：主要胶凝物质，能水化硬化；石膏：调节水泥的凝结时间；混合材：调节水泥的强度等级；必要组分矿物名称英文名称缩写分子式矿物式硅酸三钙AliteC3SCa3SiO53CaO·SiO2硅酸二钙BeliteC2SCa2SiO42CaO·SiO2铝酸三钙AluminateC3ACa3Al2O63CaO·Al2O3铁铝酸四钙FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaO·Al2O3·Fe2O3含量(mass%)37~6015~377~1510~18化学组成：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。矿物组成：

硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料的组成水泥颗粒宏观形貌水泥颗粒的结构水泥熟料颗粒细观形貌水泥熟料矿物微观结构

硅酸盐水泥的品种及矿物含量C3S48653142C2S24114034C3A138122C4AF991215

特点：普通早强低热抗硫酸盐

ABCDCaO66676464SiO221212223Al2O37574Fe2O33345f-CaO1111SO32222三、水泥浆如何转变成坚硬固体？

水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体凝结——水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间推移、可塑性下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；硬化——随后浆体失去可塑性，强度逐渐增长，形成坚硬固体，这个过程即为“硬化”。

水泥浆体转变成坚硬固体的过程是一个复杂的物理化学变化过程。需学习与掌握的内容：化学过程——水泥熟料矿物的水化反应石膏的作用物理过程——水泥浆的凝结硬化硬化水泥浆的组成与结构水泥浆凝结硬化的影响因素1.水泥熟料矿物的水化反应特征：水泥熟料颗粒中的四种主要矿物同时进行水化反应；其水化反应均是放热反应；水化反应是固－液异相反应。反应速度序列：半水石膏CaSO4

0.5H2O和游离氧化钙f-CaO的水化铝酸三钙C3A的水化铁铝酸四钙C4AF的水化硅酸三钙C3S的水化硅酸二钙

-C2S的水化

来自水泥粉磨过程中二水石膏的脱水分解：CaSO4

2H2O

CaSO4

0.5H2O+1.5H2O硅酸钙C3S与

-C2S的水化硅酸钙水化生成水化硅酸钙C3S2H3—C-S-H凝胶和Ca(OH)2—羟钙石，并放出热：

硅酸三钙：2C3S+6H

C3S2H3+3CH+120cal/g

硅酸二钙：2C2S+4H

C3S2H3+CH+62cal/g

(C-S-H)+羟钙石特征：形成相同的水化物—组成不确定的C-S-H凝胶，组成为：CaxH6-2xSi2O7.zCa(OH)2

nH2O(x,z与温度、水灰比等有关)其中钙硅比(C/S)：CaO/SiO2=(x＋z)/2C3S反应速度比C2S快，其放热量比C2S大。水化度％水化时间（天）C－S－H凝胶体结构水化硅酸钙的形成重新排列和凝聚后的凝胶体结构硅酸钙矿物颗粒的电镜照片硅酸钙矿物水化后的电镜照片硅酸钙矿物水化物的特征硅酸钙的水化产物——C-S-H与Ca(OH)铝酸三钙C3A的水化铝酸钙C3A的水化行为在水泥水化早期特别重要纯C3A与水反应迅速，生产水化铝酸钙：C3A+18H2O

[C2AH8+C4AH13]C3AH6

(不稳定的中间产物)(稳定产物)

这一反应导致水泥浆闪凝或假凝，必须避免！避免闪凝的有效途径——加入石膏CaSO4

2H2O

这就是硅酸盐水泥生产中，必须加入石膏与水泥熟料一起粉磨的根本原因！这一发明是硅酸盐水泥发展史上的一个里程碑。铝酸三钙C3A在石膏存在下的水化反应C3A与石膏反应首先形成三硫型硫铝酸钙—钙矾石晶体，并放出大量热：

C3A+3CŜ·H2+26H

C3A·3CŜ3·H32+300cal/g(1)

(钙钒石)反应后期，石膏量不足时，水化生成单硫型硫铝酸钙水化物：

C3A+C3A·3CŜ3·H32+4H

C3A·CŜ3·H12

(2)石膏消耗完后，C3A直接水化形成C3AH6：

C3A+18H2O

C3AH6(3)石膏缓凝机理：钙钒石的形成反应(1)速度比纯C3A的反应(3)慢；在水泥颗粒表面析出钙矾石晶体构成阻碍层，延缓了水泥颗粒的水化，避免闪凝或假凝。铁铝酸四钙C4AF的水化铁铝酸四钙C4AF与水发生类似于C3A的水化反应，也形成类似的产物钙钒石和单硫型水化物：

C4AF+7HC3AFH6

＋CFH

C4AF

+3CŜ·H2+26H

C3(A,F)·3CŜ3·H32C4AF

+CŜ·H2+20H

C3(A,F)·CŜ3·H16C4AF水化物的组成是可变，是铝酸盐与铁酸盐的固溶体，并由铁相凝胶产生。C4AF的水化反应对整个水泥的行为影响较小。Summary硅酸钙的水化2C3S+6H

C3S2H3+3CH+120cal/g2C2S+4H

C3S2H3+CH+62cal/gC-S-H+羟钙石铝酸钙的水化C3A+18H2O

C2AH8+C4AH13C3A+3CŜ·H2+26H

C3A·3CŜ3·H32+300cal/g

（钙钒石）C3A+C3A·3CŜ3·H32+4H

C3A·CŜ3·H12铁铝酸钙的水化C4AF+13HC4(A,F)H13

C4AF

+3CŜ·H2+26H

C3(A,F)·3CŜ3·H32C4AF

+CŜ·H2+26H

C3(A,F)·CŜ3·H12水泥的水化过程：当水泥颗粒分散在水中，石膏和熟料矿物溶解进入溶液中，液相被各种离子饱和；几分钟内，Ca2＋、SO4＋、

Al3＋、

OH－离子间反应，形成钙钒石；几小时后，Ca(OH)2晶体和硅酸钙水化物C-S-H开始填充原来由水占据、并溶解熟料矿物的空间；几天后，因石膏量不足，钙钒石开始分解，单硫型硫铝酸钙水化物开始形成。此后，水化物不断形成，不断填充孔隙或空隙。石膏的作用避免水泥浆的闪凝和假凝现象。调节水泥的凝结时间。导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。水泥水溶解沉淀水泥浆的凝结硬化过程扩散2.水泥浆的凝结硬化——物理过程单一水泥颗粒在大量水中的水化过程模型新拌1小时后数小时后几天后几周后拌合水未水化的核水化物CSHCa(OH)2晶体3、硬化水泥浆体—水泥石的组成与结构水泥石的组成固相—水泥水化物与未水化的水泥颗粒胶体相：水化硅酸钙C-S-H凝胶和铁相凝胶等；晶体相：硫铝酸钙水化物、水化铝酸钙与氢氧化钙晶体等；气相—各种尺寸的孔隙与空隙凝胶孔毛细孔工艺空隙液相—水或孔溶液自由水吸附水凝胶水水泥石的组成随水泥水化度而变背散射扫描电镜照片未水化水泥颗粒C-S-H氢氧化钙单硫型硫铝酸盐水泥浆扫描电镜照片(7d龄期)C-S-H钙矾石水泥浆中的固体相Ca(OH)2——羟钙石(portlandite)缩写：CH体积含量:

占水泥石体积的20～25%；特征：表面积较小、次价键力弱

耐久性和强度。组成特点：组成确定——Ca(OH)2。结构特点：六方片状晶体，与天然羟钙石Portlandite相似。形貌：大片状晶体的堆积体。氢氧化钙晶体形貌生长在水泥石孔隙中的六方片状的羟钙石晶体水化硫铝酸钙CalciumSulfoaluminateHydrates缩写：Aft、Afm含量：占水泥石体积的15～20%。组成特点：开始时，形成三硫型硫铝酸钙——钙钒石ettringite(Aft)后期，转变为单硫型硫铝酸钙monosulfatehydrates(Afm)结构特点：结晶性好的晶体形貌：

Aft—针状晶体；Afm—六方片状晶体水泥浆中的固体相典型Afm六方片状晶体和Aft针状晶体的形貌水泥浆中的钙钒石生长在水泥石孔隙中的针状的钙钒石晶体未水化的水泥颗粒内核处于水化物包裹中水灰比越小，其含量越多未水化的水泥内核水泥浆中的固体相水泥石中的孔隙C-S-H凝胶中的层间孔隙——凝胶孔gelpores尺寸=5～25Å含量：约占C-S-H凝胶的28%对强度和抗渗性无害，对干缩和徐变有一定影响毛细孔CapillaryVoids尺寸＞50nm，与水灰比有关对强度和抗渗性有害，对干缩和徐变有重大影响空隙AirVoids夹杂的空气泡:~3mm引入的空气泡:50～200

m对强度和抗渗性非常有害黑色代表孔隙（1）水泥矿物组成（2）水泥细度（3）养护条件（温度、湿度）与时间（4）拌合用水量（5）水泥中的混合材（6）水泥外加剂水泥凝结硬化的主要影响因素

水泥浆的凝结硬化取决于水泥的水化，水泥水化速度是矿物组成及其含量、粉磨细度、温度和水灰比的函数：

R(t)=f(C3S)·f(细度)·f(T)·f(W/C)水泥熟料中单一矿物的水化速度水化度(％)时间(天)水泥熟料矿物组成的影响水泥熟料矿物的水化速度：

C3A＞C3A＋CaSO42H2O＞C3S~C4AF＞C2S水泥的C3A和C3S含量越高，凝结硬化速度越快；水泥的C3A和C3S含量越低，凝结硬化速度越慢；石膏掺量的影响石膏主要降低C3A的水化速度；掺量太少，凝结较快；过多，凝结硬化影响不大。石膏掺量对C3A浆体(水/固比＝1.0)水化速度(放热量)的影响放热速度(W/kg)试时间(h)石膏掺量增加：放热速度减慢放热峰延后石膏掺量对C3A与硅酸钙浆体初凝时间的影响

石膏掺量增加，凝结硬化加快；掺量达到一定后，再增加，影响不大。水泥颗粒细度的影响水泥颗粒越细，水化速度越快，为什么？

答：水泥的水化反应是液－固异相反应，反应首先发生在液－固界面上；水泥颗粒越细，比表面积越大，界面区越大，反应点越多，因此水化速度越快。比表面积m2/kg放热速度时间/小时细度(比表面积)对C3S浆体(水/固比＝1.0)水化速度(放热量)的影响水泥浆比表面积与水化度随时间的关系水化度(%)比表面积(m2/cm3)水泥细度FinenessofCement粒径：<3µm水化非常迅速，需水量增大；

<40µm水化较慢，内芯难以水化。

>90µm几乎接近惰性。温度与湿度的影响温度升高，水化反应加快，凝结硬化加速，为什么？温度升高10

C，速度加快一倍。温度低于0

C时，水化反应基本停止。保持一定湿度，有利于水泥的水化。温度升高，放热速度加快，诱导期时间缩短拌和用水量的影响重要概念：水灰比—水泥浆体中拌和水量与水泥质量之比(W/C)；水泥熟料矿物完全水化的理论水灰比＝0.23；水灰比越大，需要水化物固相填充的孔隙越多，凝结硬化所需时间越长；水灰比越大，水泥石中孔隙越多，强度越低。水灰比对水泥浆体中水化物与孔隙体积的影响SummaryC3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。

细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。

水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化

问题？水泥凝结硬化速度快，好吗？

答：水化加快，放热速率加速，升温并膨胀，凝结硬化形成的微结构体积较疏松，且在随后的降温期间，或受干燥环境作用收缩变形时产生大量微裂缝，致使结构混凝土强度与渗透性（耐久性）受到严重影响。水泥宜在什么条件下凝结硬化？

答：水泥宜在常温(20±10

C)与相对湿度较高的条件下，凝结硬化。即水泥水化速度适宜的温度，水化所需水分供应充足的条件。四、硅酸盐水泥应满足哪些技术性质密度与堆积密度细度标准稠度用水量凝结时间体积安定性强度水化热不溶物和烧失量碱含量耐腐蚀性软水侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀强碱腐蚀防腐措施1.密度与堆积密度密度

3.05~3.20，混凝土配合比计算时，一般取3.10。堆积密度

1000~1600kg/m3，在工地计算水泥仓库时，一般取1300kg/m3

。密度的测量方法

排液法，用煤油作为测量液体。

2.细度定义

细度是指水泥粉体的粗细程度。测量方法筛分析法以80

m方孔筛的筛余量表示；比表面积法以1kg水泥颗粒所具有的总表面积来表示。国标要求硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。普通水泥80

m方孔筛的筛余量不得超过10.0%。细度不符合要求的水泥为不合格品！

问题：为什么需要规定水泥的细度？解答：水泥颗粒细度影响水化活性和凝结硬化速度，水泥颗粒太粗，水化活性越低，不利于凝结硬化；虽然水泥越细，凝结硬化越快，早期强度会越高，但是水化放热速度也快，水泥收缩也越大，对水泥石性能不利；水泥越细，生产能耗越高，成本增加；水泥越细，对水泥的储存也不利，容易受潮结块，反而降低强度。3.标准稠度用水量

标准稠度：

按规定的方法拌制的水泥净浆，在水泥标准稠度测定仪上，试锥下沉（28

2）mm时的水泥净浆的稠度。

标准稠度用水量：

是指水泥净浆达到标准稠度时所需要的水量，用水与水泥质量的比来表示。硅酸盐水泥的标准稠度用水泥量一般在21%~28%。

试锥下降高度水泥浆试锥问题：标准稠度用水量与什么因素有关？

为什么？

解答：

与水泥细度、水泥矿物组成、混合材掺量等有关。因为水泥颗粒越细，比表面越大，表面吸附水越多；水泥矿物组成和混合材掺量不同，颗粒的表面吸附特性不同，吸附水量不同。

4.凝结时间

概念：

凝结时间—水泥加水开始到水泥浆失去流动性，即从可塑性发展到固体状态所需要的时间。初凝时间从水泥加水拌和到水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和到水泥浆完全失去可塑性，并开始具有强度所需的时间。测定方法：用标准稠度的水泥净浆，在规定的温湿度下，用凝结时间测定仪来测定。国标要求：硅酸盐水泥初凝时间≥45min；终凝时间＜390min。水泥凝结时间的测定标准稠度水泥浆离底1～2mm为初凝园弧形压痕终凝

国标规定：凡初凝时间不符合规定的水泥为废品；终凝时间不符合规定的水泥为不合格品。为什么？

答：水泥凝结时间的规定是为了有足够的时间进行施工操作和硬化的混凝土质量；初凝时间太短，来不及施工，水泥石结构疏松、性能差，水泥无使用价值，即为废品；终凝时间太长，强度增长缓慢，也会影响施工，即为不合格品。5.体积安定性

基本概念：水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀适当的性质称为体积安定性。若水泥石的体积变化均匀适当，则水泥的体积安定性良好；若水泥石发生不均匀体积变化：翘曲、开裂等，则水泥的体积安定性不良。体积安定性不良的水泥为废品！为什么？水泥体积安定性不良的原因：水泥熟料中含有过多的游离CaO、MgO和石膏。因为水泥熟料中的游离CaO、MgO都是过烧的。水化速度很慢。在已硬化的水化石中继续与水反应，其固体体积增大1.98%和2.48倍。产生不均匀体积变化，造成水泥石开裂、翘曲。石膏量过多，在水泥凝结硬化后，会有钙钒石形成，产生膨胀。5.体积安定性检测方法：试饼法雷氏夹法5.体积安定性试饼法雷氏夹法合格标准：＜5mm。肉眼观察表面有无裂纹用直尺检查有无弯曲合格标准：无裂纹、无弯曲。试饼法用标准稠度的水泥净浆做成试饼，在水中经恒沸3h后，用肉眼观察没有裂纹，用直尺检查没有弯曲，则体积安定合格，反之，体积安定性不合格。雷氏夹法测量雷氏夹中的水泥净浆，经沸煮3h后的膨胀值。该值不大于5.0mm时，则体积安定性合格，否则，为体积安定性不合格。6.强度

检验方法——软练胶砂法，分别测量抗压强度和抗折强度。试件尺寸：40

40

160mm 棱柱体；胶砂配比：水泥:ISO标准砂:水=1:3:0.5；振动成型：在频率为2800~3000次/min，振幅0.75mm的振实台上成型。振动时间120s。试件养护：在20

C

1

C，相对湿度不低于90%的雾室或养护箱中24h，然后脱模在20

C

1

C的水中养护至测试龄期；100mm160mmP抗折强度试验PP抗压强度试验强度测量：将试件从水中取出，先进行抗折强度试验，折断后每截再进行抗压强度试验。受压面积为40

40=1600mm2。

结果计算：抗折强度以三个试件的平均值，抗压强度以六个试件的平均值。强度等级：根据3天和28天强度测试结果，将水泥强度划分若干个强度等级

3d28d时间（d）强度（MPa）水泥强度发展规律早期增长快，随后逐渐减慢；28天，基本达到极限强度的80％以上；在合适的温湿度条件下，强度增长可以持续几十天乃至几十年。问题：为什么水泥强度检验方法要规定试件尺寸、试件配比、养护条件、养护时间等？

解答：水泥胶砂试件的强度与水泥的组成、试件的水灰比和砂灰比、水泥的水化程度，以及试件的大小有关，而水泥的水化程度与养护条件和养护时间有关；水泥强度检验目的是检验具有确定组成的水泥的强度，因此，为排除其它因素的影响，将这些因素统一规定，以便相互比较。水泥石强度的影响因素水泥石强度来自水化物颗粒间的相互作用力——次价键力在整个表面积上的积分和；水泥石内部水化物颗粒的表面积很大，因此，理论强度大于600MPa；影响水泥石强度

的关键因素是孔隙率P：

Powers’s公式：＝k(1-P3)影响孔隙率的因素均影响水泥石的强度水灰比水灰比越大，孔隙率越大，强度越低水泥组成：熟料矿物、混合材养护条件：温度、湿度、龄期水泥细度：水泥颗粒越细，强度发展越快水泥石强度与孔隙率的关系水泥熟料矿物组成对强度的影响水泥品种对强度的影响水泥细度对强度的影响7.水化热

概念：

水泥的水化是放热反应，放出的热量就是水化热。放热特征：水泥放热过程可持续很长时间，但大部分在3d内释放。水化热的益处与危害：水化热有利于水泥的快硬，尤其是在冬天施工，但如果水化热发散不均匀，容易在混凝土中引起裂缝，尤其是大体积混凝土，更是如此。水化热和放热速度的影响因素：水泥矿物组成水泥细度

问题？为什么水泥颗粒越细，水化放热越快？

答:水泥矿物的水化反应是放热反应，水泥颗粒越细，水化反应速度越快。硅酸盐水泥熟料的四种矿物中，哪一种水化热最大？哪一种水化热最小？

答：铝酸三钙C3A水化热最大；硅酸三钙C3S次之；硅酸二钙C2S水化热最小。为什么要限制水泥的不溶物含量和烧失量？答：不溶物是指水泥经酸和碱处理后，不能被溶解的残余物；烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。这两项指标超标表示水泥中不能水化的杂质含量大，影响水泥硬化后的性能。问题？试从应用的角度，分析水泥的技术性质及其要求？答：水泥是一种胶凝材料，是主要的结构材料之一，因此，它必须具有强度和体积安定性；细度和标准稠度用水量是相互关联的，用水量大将影响强度；为了浇注成型施工，应对凝结时间有所限制；水化热对水泥硬化过程和硬化后的水泥石体积稳定性有影响；碱含量、不溶物和烧失量影响水泥的品质；为了结构物自重的计算，必须知道水泥的密度。水泥质量的判定

技术性质不符合要求细度不合格品凝结时间（初凝）废品（终凝）不合格品体积安定性废品强度不合格品或降低等级不溶物和烧失量不合格品8.

水泥的耐腐蚀性

基本概念：在使用环境中，硅酸盐水泥石受某些腐蚀性介质的作用，其组成和结构会逐渐发生变化或受到损害，导致性能改变、强度下降等。水泥石抵抗这种作用、而保持不变的能力称为其耐腐蚀性。导致水泥石腐蚀性破坏的原因外因：

环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。内因：水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道；水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：Ca(OH)2，水化铝酸钙等；腐蚀与毛细孔通道的共同作用

加剧水泥石结构的破坏。

软水侵蚀（溶出性侵蚀）

机理：当水泥石处在软水中，软水能使水泥石中的Ca(OH)2溶解，并溶出水泥石，留下孔隙；另一方面，水泥石中游离的钙离子的减少，使钙离子的浓度低于水化物的溶度积，导致水化物分解、溶失和转变，产生大量孔隙。尤其是处于压力水或流水条件下，腐蚀越快。

破坏形式：水化物的分解、溶失，造成水泥石密实度下降，孔缝增多、强度降低，直至整体破坏。

盐类腐蚀

硫酸盐的腐蚀腐蚀机理：硫酸盐与水泥石中的氢氧化钙反应，生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中未水化的铝酸钙反应，生成钙矾石，其体积增加2.22倍，引起水泥石的破坏。当硫酸钙浓度高时，他们可直接结晶，造成膨胀压力，引起破坏。镁盐的腐蚀

腐蚀机理：主要是硫酸镁和氯化镁，他们与氢氧化钙反应，生成氢氧化镁和硫酸钙或氯化钙，造成双重腐蚀作用。

钙矾石水泥石受硫酸盐侵蚀后，内部形成膨胀性结晶产物水泥石受硫酸盐侵蚀后，因膨胀性结晶产物引起的开裂酸类腐蚀

腐蚀机理：水泥石中的水化物都是碱性化合物，与碳酸、盐酸、硫酸、醋酸、蚁酸等酸反应生成可溶性盐。另一方面，氢氧化钙浓度的降低，会导致水泥石中其它水化物的分解，使腐蚀作用加剧。破坏形式：溶失性破坏，组成与结构发生很大改变。

水泥石受酸腐蚀后，表面溶失、脱落强碱腐蚀

腐蚀机理：氢氧化钠、氢氧化钾等强碱可与水泥石中的铝酸钙矿物或水化物反应，生成可溶性铝酸盐。当介质中强碱浓度较高是，会造成水泥石的严重破坏。

防止水泥石腐蚀的措施

主要针对引起腐蚀破坏的内因采取措施，根据使用环境条件，选用水泥品种，降低水泥石中不稳定组分的含量；提高水泥石的密实度，减少腐蚀性介质的通道，如降低水灰比、掺加外加剂等；表面防护处理，堵塞通道如：防腐涂层。

第六节

掺混合材的硅酸盐水泥

掺混合材的硅酸盐水泥品种硅酸盐水泥熟料＋石膏＋＋＋＋＋6~15%混合材普通硅酸盐水泥20~70%矿渣矿渣硅酸盐水泥20~50%火山灰火山灰硅酸盐水泥20~40%粉煤灰粉煤灰硅酸盐水泥16~50%两种混合材复合硅酸盐水泥

掺混合材硅酸盐水泥的凝结硬化和性能与所掺混合材的种类与掺量密切相关！掺混合材水泥的代号

水泥品种组成特点代号普通水泥6％～15％的混合材P·O矿渣水泥20～70％矿渣P·S火山灰水泥20～50％火山灰P·P粉煤灰水泥20～40％粉煤灰P·F复合水泥15～50％两种混合材P·C石灰石水泥11％～25％的石灰石P·L一、水泥混合材

定义：

在水泥生产过程中，为改善性能、调节强度等级所加入的天然或人工矿物材料，均称为水泥混合材料。种类：活性非活性两类作用：

在水泥中主要其填充作用，调节强度等级、节省能源、降低成本、增加产量、降低水化热等。1.非活性混合材

定义：与水泥矿物成分或水化产物不发生化学反应或化学反应很弱的混合材，为非活性混合材。常见的有：磨细石英砂石灰石粉粘土慢冷矿渣2.活性混合材

定义——具有水化活性的混合材。活性组分：SiO2、Al2O3常用品种：粒化高炉矿渣—炼钢铁的废料火山灰质粉末—天然岩石和人工煅烧物粉煤灰—火电厂的废料3.活性混合材的作用

火山灰反应：

xCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO

SiO2

nH2O

xCa(OH)2+Al2O3+mH2O=xCaO

Al2O3

nH2O稀释作用减少水泥中熟料矿物含量，降低水化热；减少水泥石中Ca(OH)2的含量。超细粉末的密实填充效应活性矿物粉磨颗粒与石灰的反应3d7d49d182d掺加粉煤灰的水泥的水化热掺加粉煤灰的水泥石中Ca(OH)2的含量矿渣掺量对硬化水泥浆中Ca(OH)2的影响掺加粉煤灰的水泥强度发展

早期强度增长减慢，但掺量小于20％时，

后期强度也有较多增长矿渣掺量对矿渣水泥抗压强度的影响矿渣水泥的凝结时间与矿渣掺量的关系二、活性混合材水泥的共性密度较小2.70～3.10。早期强度较低，后期强度增长率高。对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。水化热较小。耐腐蚀性较好。抗冻性、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。三、活性混合材水泥的特性矿渣水泥：

保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。火山灰水泥：

易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。粉煤灰水泥：

吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。复合水泥：取决于所掺的混合材种类。本章小结基础理论：硅酸盐水泥的水化反应及其产物，凝结硬化过程及其影响因素；水泥组成对其性能的影响。基本知识：硅酸盐水泥的组成、技术性质、应用及储运知识；水泥浆体在侵蚀性介质下的腐蚀及其防止的措施；水泥石的结构；活性混合材的组成、性质及作用；普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和高铝水泥等其它水泥的组成、性能的特点及应用。基本技能：水泥主要技术性质的测试，各种水泥的正确选用138第四章混凝土139一、混凝土定义：混凝土是由胶结材料将天然的（或人工的）骨料粒子或碎片聚集在一起，形成坚硬整体，并具有强度和其它性能的复合材料。1．分类：混凝土按所用胶结材料可分为：水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物(胶结、浸渍、水泥）混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土、硫磺混凝土等多种。其中水泥混凝土是使用最广泛、使用量最大的结构材料。混凝土按表观密度大小（主要是骨料不同）可分三大类。干表观密度大于2600kg/m3的重混凝土，系采用高密度骨料（如重晶石、铁矿石、钢屑等）或同时采用重水泥（如钡水泥、锶水泥等）制成，主要用于辐射屏蔽方面；干表观密度为2000～2500kg/m3的普通混凝土，系由天然砂、石为骨料和水泥配制而成，是目前建筑工程中常用的承重结构材料；干表观密度小于1950kg/m3的轻混凝土，系指轻骨料混凝土、无砂大孔混凝土和多孔混凝土，用于保温、结构和结构兼保温。混凝土按施工工艺可分为：泵送混凝土、喷射混凝土、真空脱水混凝土、造壳混凝土（裹砂混凝土）、碾压混凝土、压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土）、热拌混凝土、太阳能养护混凝土等多种。§

4.1

混凝土概述140二、优越性1.耐水耐火，坚固耐用；2.制作简便，造型方便；3.获得容易，价格低廉；

4.性能可调，用途广泛；5.能耗较低，能效较高。三、局限性1.抗拉强度低2.韧性差3.体积不稳定4.比强度低四、对混凝土的基本要求

1.新拌混凝土的性能2.硬化混凝土的性能3.经济性五、满足要求的措施

1.材料选择2.配合比设计3.施工操作混凝土按用途可分为：防水混凝土、防射线混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐火混凝土、不发火混凝土、补偿收缩混凝土、水下浇筑混凝土等多种。混凝土按掺合料可分为：粉煤灰混凝土、硅灰混凝土、磨细高炉矿渣混凝土、纤维混凝土等多种。另外，混凝土还可按抗压强度分为：低强混凝土（抗压强度小于30MPa）、中强混凝土（抗压强度30～60MPa）和高强混凝土（抗压强度大于等于60MPa）；按每立方米水泥用量又可分为：贫混凝土（水泥用量不超过170kg）和富混凝土（水泥用量不小于230kg）等。

普通混凝土定义：石子＋砂＋水泥＋水§

4.1

混凝土概述141§4-2基本组成材料

一、水泥选用：工程性质、部位、所处环境、施工条件、环境状况→合理选择水泥品种砼强度等级、充分利用水泥活性→水泥标号注意：不同品种水泥不能混用若用低强度等级的水泥配制高强度等级混凝土，不仅会使水泥用量过多，还会对混凝土生产不利影响。反之，用高强度等级的水泥配制低强度等级混凝土，若只考虑强度要求，会使水泥用量偏少，从而影响耐久性能，若水泥用量兼顾了耐久性等要求，又会产生超强而不经济。因此根据经验：一般以选择的水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的1.5~2.0倍为宜。二、砼拌合及养护用水

1、作用①使拌合物具有流动性；②与水泥水化，使砼硬化。

2、要求──不含有杂质

3、可用的水自来水、洁净的天然水

4、水质有疑问时：强度对比试验混凝土用水的基本质量要求是：不影响混凝土的凝结和硬化；无损于混凝土强度发展及耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。142

三、骨料作用──力学、耐久性、经济分类——

细骨料0.16～5mm粗骨料＞5mm普通混凝土中所用细骨料，一般是由天然岩石长期风化等自然条件形成的天然砂。根据产源不同，天然砂可分为河砂、海砂和山砂三类。普通混凝土通常所用的粗骨料有碎石和卵石两种。粗、细骨料的总体积一般占混凝土体积的60~80%，所以骨料质量优劣，将直接影响到混凝土各项性质的好坏。§4-2基本组成材料骨料的技术质量要求有：1、有害杂质①有机杂质──妨碍水泥水化；②泥──降低界面粘结，增加用水量；③泥块──形成薄弱区；④硫化物、硫酸盐──体积膨胀反应；⑤云母(砂中)──与水泥粘结差；⑥轻物质(砂中)⑦氯盐(砂中)──促进钢筋锈蚀。1432、坚固性检测：硫酸钠溶液3、碱活性危害：集料中的a-SiO2与水泥中的碱发生反应，产生膨胀并导致混凝土开裂检测：化学法、岩相法、长度法§4-2基本组成材料4、颗粒形状、表面特征颗粒形状──鹅卵形、棱角形、针状、片状颗粒形状骨料空隙率骨料表面积拌合物需水量拌合物内摩擦力拌合物工作性混凝土强度针、片状定义：针状颗粒是指长度大于该颗粒所属粒级的平均粒径2.4倍者；片状颗粒是指厚度小于平均粒径0.4倍者。平均粒径系该粒级上、下限粒径的平均值针片状颗粒的危害：①比表面积大，空隙率大→用水量大，工作性差→砼强度↓②倾向于一个方向排列,受力时易折断→砼耐久性↓144骨料品种碎石卵石性质取决于母岩坚固,密实形状棱角形鹅卵形表面特征粗糙光滑与水泥粘结好差砼拌合物流动性差难捣实流动性好易密实砼强度稍高稍低碎石和卵石的比较河砂：表面光滑、棱角少──与水泥粘结差，拌合物流动性好。山砂：表面粗糙、棱角多──与水泥粘结好，拌合物流动性差。§4-2基本组成材料1455、颗粒级配、粗细程度⑴级配定义──各粒径颗粒的分布良好的级配应当能使骨料的空隙率和总表面积均较小，从而不仅所需水泥浆量较少，而且还可以提高混凝土的密实度、强度及其它性能。测定──筛分法表示方法─各号筛上的累计筛余的百分数§4-2基本组成材料(2)粗细程度定义──骨料的粗细程度是指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。相同质量的骨料，粒径小，总表面积大；粒径大，总表面积小，因而大粒径的骨料所需包裹其表面的水泥浆量就少。也就是说，相同水泥浆量，包裹在大粒径骨料表面的水泥浆层就厚，便能减小骨料间的摩擦。146①孔隙率要小，②表面积要小，③要有适量的细颗粒。

级配要求——147

（3）砂的颗粒级配、粗细程度砂的级配和粗细程度是用筛分析方法测试的。砂的筛分析方法是用一套孔径为5.00、2.50、1.25、0.63、0.315及0.160的标准筛，将抽样所得500g干砂，由粗到细依次过筛，然后称得留在各筛上砂的重量，并计算各筛上的分计筛余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6（各筛上的筛余量占砂样重量的百分率），及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4、A5、A6（各个筛与比该筛粗的所有筛之分计筛余百分率之和）。累计筛余与分计筛余关系见表。任意一组累计筛余（A1~A6）表征了一个级配。§4-2基本组成材料表4－1分计筛余和累计筛余的关系筛孔尺寸（mm）分计筛余（%）累计筛余（%）5.002.501.250.6300.3150.160a1a2a3a4a5a6A1=a1A2=a1+a2A3=a1+a2+a3A4=a1+a2+a3+a4A5=a1+a2+a3+a4+a5A6=a1+a2+a3+a4+a5+a6148§4-2基本组成材料149§4-2基本组成材料砂的累计筛余计算筛孔尺寸/mm分计筛余/g分计筛余/%累计筛余/%525552.57014191.258016350.639018530.31512024770.161002097<0.16153100150§4-2基本组成材料砂的级配区及其曲线：我国标准规定砂按0.63mm筛孔的累计筛余百分率计，分成三个级配区。砂的实际颗粒级配与表中所示累计筛余百分率相比，除5.00mm和0.630mm筛号外，允许稍有超出分界线，但其总量百分率不应大于5%。以累计筛余百分率为纵坐标，筛孔尺寸为横坐标，画出砂的I、Ⅱ、Ⅲ级配区上下限的筛分曲线，配制混凝土时宜优先选用Ⅱ区砂；当采用I区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性；当采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。砂的细度模数：砂的粗细程度用细度模数表示，细度模数（Mx）按下式计算：

细度模数越大，表示砂越粗，普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7~1.6，其中3.7~3.1为粗砂3.0~2.3为中砂2.2~1.6为细砂1.5~0.7为特细砂配制混凝土时宜优先选用中砂。对特细砂，配制混凝土时要作特殊考虑。砂的细度模数不能反映其级配的优劣，细度模数相同的砂，级配可以很不相同。所以配制混凝土时，必须同时考虑砂的级配和细度模数。151（4）石的颗粒级配和最大粒径①颗粒级配石子的级配分为连续粒级和单粒级两种，

六种连续粒级──砼工作性较好，不易离析。五种单粒级──不宜单独使用，宜组合成连续级配。石子的级配通过筛分试验确定，一套标准筛有孔径为2.50，5.00，10.0，16.0，20.0，31.5，40.0，50.0，63.0，80.0和100mm共12个筛子，可按需选用筛号进行筛分，计算分计筛余百分率和累计筛余百分率。碎石和卵石的级配范围要求是相同的，我国要求符合表8－6的规定。②最大粒径粗骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径。Dmax↑→总表面积↓→需水量↓→水泥用量↓Dmax↑↑→界面应力,砼不连续性↑→砼强度↓另外，Dmax≤结构截面最小尺寸的1/4，同时Dmax≤钢筋间最小净距的3/4；对于混凝土实心板，Dmax≤板厚的1/3，且Dmax≤40mm；对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1:3，卵石大宜大于1:2.5。石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。§4-2基本组成材料152吸水量全干饱和面干润湿气干总含水量表面含水量6、骨料含水量§4-2基本组成材料1537、强度作用：保证混凝土强度粗骨料必须致密、具有足够强度，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。检测：抗压强度——立方体（边长为50mm）、圆柱体试件（直径与高均为50mm）碎石抗压强度一般在混凝土强度等级大于或等于C60时才检验。通常要求岩石抗压强度与混凝土强度等级之比不应小于1.5。压碎指标——碎石、卵石碎石和卵石的压碎指标值测定，是将一定量气干状态的10～20mm石子装入标准筒内，按规定加荷速率，加荷至200KN，卸荷后称取重量m0，再用2.5mm孔径的筛筛除被压碎的细粒，称出剩留在筛上的试样重量m1，按下式计算压碎指标值：压碎指标值越小，说明抗受压破碎能力越强，。§4-2基本组成材料四、外加剂Admixtures

定义：掺量≤水泥质量的5%，使砼改性的物质。

1、分类①改善砼拌合物流变性──减水剂、泵送剂②调节砼凝结硬化性能──缓凝剂、早强剂③改善混凝土的耐久性──防冻剂、阻锈剂④调节砼气体含量的外加剂──引气剂、泡沫剂⑤提供混凝土特殊性能──膨胀剂、防水剂§4-2基本组成材料1552、减水剂Waterreducer⑴作用：在保持砼稠度不变的条件下，具有减水增强作用。 §4-2基本组成材料⑶减水机理⑵主要成份——表面活性剂156⑷效果①用水量一定时：→坍落度↑②坍落度、水泥用量一定时：→W↓→w/c↓→强度↑③坍落度、强度一定时：→W↓(w/c不变)→水泥用量↓§4-2基本组成材料⑸常用减水剂①木质素磺酸盐系减水10～15%

或提高强度10～20%

或提高坍落度80～100mm②萘系减水剂减水率15～25%③树脂系减水剂减水率20～30%（三聚氰胺类、羧酸类）⑹注意事项①适宜掺量②是否伴有缓凝、引气、早强等作用③与水泥的适应性④对钢筋的锈蚀作用1573、引气剂airentrainingagent定义：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。引气剂是一种表面活性剂，对混凝土性能有以下几种影响：（1）改善混凝土拌合物和易性。如图，封闭的气泡犹如滚珠，减少了水泥颗粒间摩擦，提高流动性。同时气泡薄膜的形成也起到了保水作用。（2）提高抗掺性和抗冻性。引气剂引入的封闭气孔能有效隔断毛细孔通道，并能减小泌水造成的孔缝，从而提高抗渗性。另外，封闭气孔的引入对水结