建筑材料课件

土木工程材料

————一切建筑的基础绪论第一部分土木工程材料的性质第二部分基本材料第三部分建筑功能材料第四部分土木工程材料试验绪论土木工程材料的发展是随着人类社会生产力的不断发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求愈来愈高，这种要求与工程材料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相互矛盾的关系。工程材料的生产与使用就是在不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。同时相关学科的进步也为工程材料的发展提供了有利的条件。

古代人类最初是“穴居巢处”。火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。铁器时代以后有了简单的工具，工程材料（木材、砖、石等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，土木工程材料的发展也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展，交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、港口等，推动了土木工程材料的前进，在18~19世纪相继出现了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射材料应运而生。人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于是各种装饰材料层出不穷。

为了适应建筑工业的自动化和建议不提高土木工程质量的要求，工程材料今后的发展将有以下几个趋势：

1.尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重；

2.研究并生产多功能、高效能的材料；

3.由单一材料向复合材料及其制品发展；

4.对材料的耐久性将引起更大的重视；

5.建筑制品的生产，讲向预制化、单元化发展，构件尺寸日益增大；

6.大量利用工农业废料、废渣、生产廉价的、低性能的材料及制品；

7.利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，设计与制造更新品种的土木工程材料。土木工程材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表——建筑材料分类2建筑材料是建筑施工专业的一门重要技术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用，技术与标准，检验方法与保管等内容。在学习中，应主要以下几点：

1.材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素，只有了解材料性质与组成构造的关系才能掌握材料的性质。

2.同类材料存在共性；同类材料的不同品种还存在着特性。学习时应掌握各种材料的共性，再运用对比的方法掌握不同品种材料的特性，便于理解。

3.使用时材料的性质会受到外界环境条件的影响，学习时要运用已学过的物理，化学等基础知识加深理解，提高分析和解决问题的能力。

4.材料实验是本门的一个重要环节，因此必须上好实验课，通过实验培养动手能力，获取感性知识，了解技术标准与检验方法。

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建筑材料无机材料非金属材料天然石材：石子，砂，毛石，料石烧土制品：黏土砖，瓦，空心砖，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特种玻璃胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各种水泥混凝土及砂浆：普通混凝土，轻混凝土，特种混凝土，各种砂浆硅酸盐制品：粉煤灰砖、灰砂砖，硅酸盐砌块绝热材料：石棉，矿棉，玻璃棉，膨胀珍珠岩金属材料黑色金属：生铁、碳素钢、合金钢有色金属：铝，锌，铜及其合金有机材料植物质材料木材，竹材，软木，毛毡沥青材料石油沥青，煤沥青，沥青防水制品高分子材料塑料，橡胶，涂料，胶粘剂复合材料无机非金属材料和有机材料的复合聚合物混凝土、沥青混凝土，水泥刨花板，玻璃钢

返回键建筑材料建筑结构材料砖混结构：石材，砖，水泥混凝土，钢筋钢木结构：建筑钢材，木材墙体材料砖及砌块：普通砖、空心砖，硅酸盐及砌块墙板：混凝土墙板、石膏半、复合墙板建筑功能材料防水材料：沥青及其制品绝热材料：石棉、矿棉，玻璃棉、膨胀珍珠岩石吸声材料；木丝板、毛毡，泡沫塑料采光材料：窗用玻璃装饰材料：涂料、塑料装饰材料、铝材返回键第一部分土木工程材料的基本性质土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用；房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水；基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀；墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。这些性质归纳起来可分为：

一、物理性质与各种物理过程（水、热作用）有关的性质；

二、力学性质材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力；

三、耐久性材料在使用环境中，受到各种作用（物理作用、化学作用及生物作用等）而影响使用功能。

工程材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状态，同时还受到环境条件的影响。为了能够合理地选择和正确地使用材料，必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关系。

第一章材料的基本性质第一节材料物理性质第二节材料的力学性质第一节材料物理性质材料的结构特征参数

（一）材料的密度密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处状态不同，可分为密度、体积密度和堆积密度。

密度

材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。按下式计算：ρ=m/v

式中ρ—密度,g/cm3或kg/m3；

m---材料的质量，g或kg；

v—材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积内固态物质的实体积），cm3或m3。

材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观结构的材料其密度为一定值。

在建筑材料中，除金属、玻璃等少数材料外，都含有一些孔隙。为了测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉，除去孔隙，经干燥后用李氏瓶测定其实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积。

体积密度(表观密度)

材料在自然状态下，单位体积的质量称为体积密度。按下式计算：ρ0=m/vo

式中ρ0---体积密度，g/cm3或kg/m3；m---自然状态下材料的质量，g或kg；v0—材料在自然状态下的体积，cm3或m3。

在自然状态下，材料体积内常含有孔隙。一些孔之间相互连通，且与外界相通称为开口孔。一些孔互相独立，不与外界相通称为闭口孔，如图1-1。一般材料在使用时，其体积为包括内部所有孔在内的体积即自然状态下的体积，如砖、混凝土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料时，因其内部的开口孔被水所填入,因此体积内只包括材料的实体积及内部的闭口孔.为了区别这两种情况,常将包括所有孔隙在内的密度称为体积密度.把只包括闭口孔在内时的密度称为视密度.用ρ,表示。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。

在自然状态下，材料内往往含有水分，其质量将随含水程度而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的体积密度称为干体积密度。

材料的体积密度主要取决于材料的密度、宏观结构以及含水程度。．堆积密度

粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量称为堆积密度。按下式计算：ρ’=m/v’

式中ρ'---材料的堆积密度，kg/m3；m---材料的质量，kg；v'—材料的堆积体积，m3。

材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆积的疏密程度有关。

在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空间及运输量、材料用量及构件自重等经常用到的材料的密度、体积密度和堆积密度的数值，见表1-1常用材料的密度、表观密度，堆积密度。二)材料的密实度与孔隙率

密实度

密实度是指材料体积内，被固体物质充实的程度。以D表示，并按下式计算：D=V/V0

孔隙率

孔隙率是指材料体积内，孔隙体积所占有的比例。以P表示，并按下式计算：P=（V-V0）/V0=1-D=1-ρ/ρ0

孔隙率与密实度从两个不同侧面来反映材料的致密程度，即D+P=1。

建筑材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声

性等都与材料的致密程度有关。这些性质除取决于孔隙率的大小外，还与孔隙的构造特征密切相关。孔隙特征主要指孔隙的种类（开口孔与闭口孔）、孔径的大小及孔的分布等。实际上绝对的闭口孔是不存在的。在建筑材料中，常以在常温、常压下水能否进入孔中来区分开口与闭口。因此，开口孔隙率（Pk）是指常温常压下能被水所饱和的孔体积（即开口孔体积Vk）与材料体积之比。闭口孔隙率（PB）便是总孔率P与开口孔隙率Pk-之差。

由于孔隙率的大小及孔隙特征对材料的工程性质有不同的影响，因此常采用改变材料的孔隙率及孔隙特征的方法来改善材料的性能，例如对水泥混凝土加强养护提高密实度或加入引气剂，引入一定数量的闭口孔，都可以提高混凝土的抗渗及抗冻性能。二、材料与水有关的性质

（一）亲水性与憎水性

材料与水接触时出现两种不同的现象，如图1-6所示，这是由于水与固体表面之间的作用情况不同。若材料遇水后其表面能降低，则水在材料表面易于扩展。这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料遇水后呈图1-2（a）的现象，其润湿边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角）θ≤90o。与此相反，当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇水呈图1-2（b）的现象，θ>90o。

工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。

（二）吸湿性与吸水性

吸湿性材料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即吸入水与干燥材料的质量之比。材料的吸湿性主要取决于材料的组成及结构状态。一般说，开口孔隙率较大的亲水性材料具有较强的吸湿性。材料的含水率还受到环境条件的影响，它随环境的温度和湿度的变化而改变。最后材料的含水率将与环境湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。

吸水性材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入水的质量与材料干质量之比表示：W质=（m饱-m干）/m干式中W质—材料的质量吸水率，%；

m饱—材料吸水饱和后的质量，g或kg；

m干—材料在干燥状态下的质量，g或kg；

对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表示，即材料吸入水的体积与材料自然状态下体积之比。W体=V水/V干=（m饱-m干）/ρ0V干式中，W体—材料的体积吸水率，%；

ρw—水的密度，g/cm3；

V干—材料在自然状态下的体积，cm3；

V水—材料吸水饱和时，水的体积，cm3。

由于在自然状态下，吸入水的体积与开口孔体积相等，因此材料体积吸水率与开口孔隙率数值相等。将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关系

材料吸水率的大小不仅取决于材料对水的亲憎性还取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密实材料及具有闭口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其开口孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连通孔的亲水性材料往往具有较大的吸水能力。

材料在水中吸水饱和后，吸入水的体积与孔隙体积之比称为饱和系数。材料含水后，不但可使材料的质量增加，而且会使强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。可见材料中含水对材料的性能往往是不利的。

（三）耐水性

材料在水的作用下，其强度不显著降低的性质称为耐水性。

一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示：K=f1/f

式中K—材料的软化系数；

f1—材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa；

f—材料在干燥状态下的抗压强度，Mpa。

材料的软化系数波动在0-1之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用的材料其软化系数不得小于0.85～0.90。因此软化系数大于0.85的材料，可认为是耐水的。干燥环境下使用的材料可不考虑耐水性。返回键材料名称密度g/cm3表观密度g/cm3堆积密度g/cm3钢材7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石（石灰石）2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通黏土砖2.6016.0~1.90——

返回键第二节材料的力学性质一.强度及强度等级根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下:f=F/A

式中f—材料的强度，Mpa；

F—材料破坏时的最大荷载，N；

A—材料受力截面积，mm2。

材料的抗弯强度用下式计算f弯=3FL/2bh~2

不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点。相同种类的材料，其强度随孔

隙率及宏观结构特征的不同有很大差异。一般说，材料的孔隙率越大，强度越低，两者有近似直线的比例关系，如图1-5所示。

材料的强度除与组成和结构有关外，其强度值还受试件的形状、尺寸、表面

状态、温度、湿度及试验时的加荷速度等因素影响，因此国家规定了试验方法，测定强度时应严格遵守。强度等级

强度等级为了掌握材料的力学性质，合理选择材料，将材料按极限强

度(或屈服点)划分成不同的等级，即强度等级。如石材、混凝土、红砖等脆性材料主要用于抗压，因此以其抗压极限强度来划分等级，而钢材主要用于抗拉，故以其屈服点作为划分等级的依据。

“比强度”

比强度是评价材料是否轻质高强的指标。它等于材料的强度与体积密度之比，其数值大者，表明材料轻质高强。二、脆性与韧性

脆性

材料在外力作用下，直至断裂前只发生很小的弹性变形，不出现塑性变形

而突然破坏的性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。脆性材料的抗压强度比抗拉强度大得多，可达几倍到几十倍。脆性材料抵抗冲击或振动荷载的能力差，故常用于承受静压力作用的工程部位如基础、墙体、柱子、墩座等。属于此类的材料如石材、砖、混凝土、铸铁等。韧性

材料在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时也能产生一定的塑性变形而不致破坏的性质称为韧性（或冲击韧性）。建筑钢材、木材、沥青混凝土等属于韧性材料。用作路面、桥梁、吊车梁以及有抗震要求的结构都要考虑材料的韧性。材料的韧性用冲击试验来检验。常用材料的强度表1-2

材料的理论强度与实际强度

材料在外力作用下，抵抗破坏的能力称为强度。当材料受到外力、荷载、变形限制、温度等作用都可使其内部产生应力。当应力增大到一定数值时，不同的材料可出现两种情况：一种是当应力达到某一值（屈服点）后，应力不再增加就能产生较大的塑性变形，使构件失去使用功能，却并未达到极限应力值。另一种是应力未能使材料出现屈服现象就直接达到材料的极限应力值而出现断裂。这两种情况下的应力值都可称为材料的强度，前者如建筑钢材以屈服点值作为钢材的设计依据，而几乎所有的脆性材料都属于后者。从理论上讲，材料受外力作用产生破坏的原因主要是由于拉力造成质点间结合键断裂的缘故。或者产生脆裂，或者产生晶界面的滑移。材料受压破坏，实际上也是由于压力作用引起内部产生拉应力或剪应力而造成的破坏。

三.材料的受力变形

材料受外力作用，其内部会产生一种用来抵抗外力作用的内力，同时还伴随

着材料的变形。根据变形的特点，可将变形分为弹性变形和塑性变形。

1）.弹性变形

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质

称为弹性。这种能够完全恢复的变形称为弹性变形。

2）.塑性变形

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后仍保持变形后的形状和尺寸，并

且不产生裂缝的性质称为塑性。这种不能恢复的变形称为塑性变形。

实际上，只有单纯的弹性或塑性的材料是不存在的。各种材料在不同的应力

下，表现出不同的变形性能。

四、硬度和耐磨性

硬度是材料抵抗其他物体刻划，压入其表面出现塑性变形的能力，通常，矿物的硬度采用刻划法测定其莫氏硬度，钢材，木材，混凝土采用钢球压入法测定其布氏硬度（HB）。耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力，通常用磨损率K表示，即K=M1-M2/A其中M1，M2——表示磨损前后的质量，g；A——受损面积，cm2。

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返回键材料抗压抗拉抗弯花岗岩100~2505~810~14普通黏土砖7.5~30——1.6~4.0普通混凝土7.5~601~9——松木（顺纹）30~5080~12060~100建筑钢材240~1500240~1500——第二部分基本材料第二章烧结砖第三章天然石材第四章无机气硬性胶凝材料第五章水泥第六章水泥混凝土第七章建筑砂浆第八章沥青及沥青混合料第九章建筑钢材第十章木材及其制品

第四章无机气硬性胶凝材料建筑上用来将散粒材料（如砂、石子）或块状材料（如砖、石块）粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料按其化学成分可分为无机胶凝材料和有机胶凝材料两大类，前者如水泥、石灰、石膏、菱苦土、水玻璃等，后者如沥青、有机高分子聚合物等。其中无机胶凝材料在建筑工程上应用更加广泛，用量也较大。无机胶凝材料按其硬化条件的不同又分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料两大类。

所谓气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高强度的胶凝材料。如石灰、石膏。水玻璃、菱苦土等。所谓水硬性胶凝材料是指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的胶凝材料。如各种水泥。下面将介绍集中在建筑工程中常用的气硬性胶凝材料，这类材料只能在空气中（干燥条件下）硬化，产生并增长强度。第一节石膏第二节石灰第三节菱苦土第四节水玻璃

返回键第一节石膏建筑石膏及其制品具有轻质，高强，隔热，吸声，美观及易于加工等优点，因此用途广泛，是一种有发展前途的新型建筑材料之一。自然界中存在有天然的无水石膏CaSO4和二水石膏CaSO4·2H2O。在建筑工程中所使用的石膏是由天然二水石膏经过加工而成的半水石膏CaSO4·1/2H2O，又成熟石膏。天然二水石膏在加工时随温度和压力等条件的不同，会得到结构和性能不同的产物。

高强度石膏硬化后，密实度大，强度高，可用语建筑抹灰或者制成石膏制品，但成本高，建筑石膏生产方便，成本低，可在建筑工程中广泛大量使用。

一、建筑石膏的凝结硬化建筑石膏与适量水混合后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去可塑性产生强度，并发展成为坚硬的固体。发生这种现象的实质，是由于浆体内部经历了一系列的物理化学变化。首先半水石膏溶解于水，很快成为不稳定的饱和溶液。溶液中的半水石膏与水反应形成二水石膏。水化反应按下式进行。CaSO4*1/2H2O+3/2H2O→CaSO4*2H2O由于水化产物二水石膏的溶解度比b型半水石膏小得多（仅为b型半水石膏溶解度的1/5），b型半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液，逐渐形成晶核，当晶核大到某一临界值以后，二水石膏就结晶析出。这时溶液浓度降低，使新的一批半水石膏又可继续溶解和水化。如此循环进行，直到b型半水石膏完全耗尽。随着水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性，这称为初凝。尔后浆体继续变稠，颗粒间的摩擦力、粘结力增加，并开始产生结构强度，表现为终凝。其间晶体颗粒也逐渐长大、连生和互相交错，使浆体强度不断增长，直至剩余水分完全蒸发后，强度才停止发展。这就是建筑石膏硬化过程。二、建筑石膏的技术要求及特性（一）建筑石膏的等级及质量标准

根据《建筑石膏》（GB9776-88）的规定，建筑石膏按抗折强度、抗压强度和细度分为优等品、一等品和合格品三个等级，具体质量指标见表4－1建筑石膏的技术要求所示。建筑石膏的密度一般为2.60g/cm3~2.75g/cm3，堆积密度为800kg/m3~1000kg/m3。

建筑石膏产品标记的顺序为：产品名称、抗折强度、标准号。例如抗折强度为2.1MPa的建筑石膏，其标记为：建筑石膏2.1GB9776。（二）建筑石膏的特性

1、凝结硬化快。在自然干燥的条件下，建筑石膏达到完全硬化的时间约需一星期。

2、建筑石膏硬化后孔隙率大、强度低。半水石膏水化反应，理论上所需水分只占半水石膏质量的18.6％。为了使石膏浆具有必要的可塑性，通常加水60%~80％。石膏浆体硬化后，多余的水分蒸发，内部具有很大的孔隙率（约达总体积的50%～60％），故其强度低。

3、建筑石膏硬化体隔热性和吸声性能良好、耐水性较差。建筑石膏制品的导热系数较小，一般为0.121~0.205W/(m·K)。在潮湿条件下吸湿性强，水分削弱了晶体粒子间的粘结力，故耐水性差，软化系数为0.3~0.45，长期浸水还会因二水石膏晶体溶解而引起溃散破坏。在建筑石膏中加入适量水泥、粉煤灰、磨细粒化高炉矿渣以及各种有机防水剂，可提高制品的耐水性。

4、防火性能良好。建筑石膏硬化后的主要成分是带有两个结晶水分子的二水石膏，当其遇到火时，二水石膏脱出结晶水，结晶水吸收热量蒸发时，在制品表面形成水蒸气幕，有效地阻止火的蔓延。制品厚度越大，防火性能越好。

5、微膨胀建筑石膏硬化时体积略有膨胀。一般膨胀率约为1%，这可使硬化体表面光滑饱满，干燥时不开裂，且能使制品造型棱角很清晰，有利于制造复杂图案花型的石膏装饰件。三、建筑石膏的应用(一)室内抹灰及粉刷建筑石膏加水、砂拌合成石膏砂浆，可用语室内抹灰。这中抹灰墙面具有绝热，阻火，隔音，舒适，美观等特点。抹灰后的墙面和天棚还可以直接涂刷尤其及贴墙纸。建筑石膏加水调成石膏浆体，还可以掺如部分石灰用于室内粉刷涂料。粉刷后的墙面光滑，细腻，洁白美观。（二）装饰制品以石膏为主要原料，掺加少量的纤维增强材料和胶料，加水搅拌成石膏浆体，利用石膏硬化时体积微膨胀的性能，可制成各种石膏雕塑，饰面板及各种装饰品。（三）石膏板

我国目前生产的石膏板，主要有纸面石膏板，石膏空心板，石膏装饰板，纤维石膏板等。

（1）纸面石膏板它是石膏作芯材，两面用纸做护面而制成的，主要用于内墙，隔墙，无花板等处。

（2）石膏空心条板这种石膏板强度高，可用作住宅和公共建筑的内墙和隔墙等，安装时，不需要龙骨。

（3）石膏装饰板石膏装饰板有平板，多孔板，花纹板，浮雕板等多种，它尺寸精确，线条清晰，颜色鲜艳，造型美观，品种多样，施工简单，主要用于公共建筑，可作为墙面和无花板等。

（4）纤维石膏板以建筑石膏为主要原料掺加适量的县委增强材料而制成。这种板的抗弯强度高，可用于内墙和隔墙，也可用来替代木材制作家具。

将玻璃纤维、纸筋或矿棉等纤维材料先在水中松解，然后与建筑石膏及适量的浸润剂混合制成浆料，在长网成型机上经铺浆、脱水而制成纤维石膏板。它的抗折强度和弹性模量都高于纸面石膏板。纤维石膏板主要用于建筑物的内隔墙和吊顶。

此外，还有石膏蜂窝板，防潮石膏板，石膏矿棉复合板等品种，可分别用做绝热板，吸声板，内墙和隔墙板，天花板，地面基层板等。四、建筑石膏的存储在存储建筑石膏时应注意防雨防潮，存储期一般不要超过三个月。石膏制品表面如未做防潮处理则只能在干燥环境中使用，其存储期也不宜超过三个月，在存储运输及施工过程中要严格注意防水防潮。

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返回键指标\等级优等品一等品合格品强度MPa抗折强度2.52.11.8抗压强度4.93.92.9细度以0.2mm方孔筛筛余百分数计，不大于5.010.015.0凝结时间min初凝时间不小于6终凝时间不大于30第五章水泥

水泥是最主要的建筑材料之一，广泛应用于工业民用建筑、道路、水利和国防工程。作为胶凝材料与骨料及增强材料制成混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土构件，也可配制砌筑砂浆、装饰、抹面、防水砂浆用于建筑物砌筑、抹面、装饰等。水泥品种繁多，按其主要水硬性物质，可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等系列，其中以硅酸盐系列水泥生产量最大，应用最为广泛。

硅酸盐系列水泥是以硅酸钙为主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和适量石膏，共同磨细制成。按其性能和用途不同，又可分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。第一节硅酸盐类水泥第二节掺混合材料的硅酸盐水泥第三节其他品种水泥第一节硅酸盐类水泥硅酸盐类水泥是硅酸盐类水泥熟料、0~5%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，即国外统称的波特兰水泥。硅酸盐类水泥分两种型号：不掺混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5%石灰石或矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥。一、硅酸盐类水泥的生产及熟料矿物组成（一）硅酸盐类水泥的生产硅酸盐类水泥的生产过程是“两磨一烧”，即（1）将原料按一定比例配料并磨细成符合成分要求的生料：（2）将生料煅烧使之部分熔融形成熟料；（3）将熟料与适量的石膏共同磨细成为硅酸盐类水泥。其主要过程如下图：硅酸盐水泥生产过程（二）硅酸盐类水泥的矿物组成在煅烧过程中，配成生料的各种原料首先要分解，然后在更高的温度下形成各种新的矿物。硅酸盐类水泥熟料的主要矿物有硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）,铝酸三钙C3A），铁铝酸四钙（C4AF），以上矿物中硅酸钙约占70%以上。水泥熟料是以上四种矿物的混合物，其中每种矿物单独水化都具有一定的特点。如果改变熟料中矿物成分的比例，水泥的性质也将随着改变。二、硅酸盐类水泥的凝结硬化水泥用适量的水调和后，最初形成具有可塑性的浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，这一过程称为凝结。然后逐渐产生强度不断提高，最后变成坚硬的石状物——水泥石，这一过程称为硬化。水泥的凝结和硬化是人为划分的，实际上是一个连续、复杂的物理化学变化过程，这些变化决定了水泥石的某些性质，对水泥石的应用有着重要意义。1.水泥的水化水泥加水后，水泥颗粒被水包围，熟料矿物颗粒表面立即与水发生化学反应，生成水化产物，并放出一定的能量。为了调节水泥的凝结时间，在熟料磨细时，应掺有适量的（3%左右）石膏，这些石膏与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙的针状晶体并伴有明显的体积膨胀。综上所述，硅酸盐水泥与水作用后，生产的主要水化产物有水化硅酸钙，水化铁酸钙凝胶体，氢氧化钙，水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。在完全水化的水泥石中，水化硅酸盐约为50%，氢氧化钙约为25%。2.水泥的凝结和硬化当水泥加水拌合后，在水泥颗粒表面即发生化学反应，生产的胶体水化产物聚集在颗粒表面，使化学反应减慢，并使水泥浆体具有可塑性。由于生产的胶体状水化产物不断增多并在某些点接触，构成疏松的网状结构，使水泥浆体失去流动性及可塑性，这就是水泥的凝结。此后由于生成的水化硅酸钙，，氢氧化钙，水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体等水化产物不断增多，它们相互接触连生，到一定程度，建立起较为紧密的网状结晶结构，并在网状结构内部不断充实水化产物，使水泥具有初步的强度，此后水化产物不断增加，强度不断提高，最后形成具有较高强度的水泥石，这就是水泥的硬化。硬化后由水泥石水化产物，未水化完的水泥熟料颗粒，水及大小不等的孔隙所组成。国家标准GB175-92规定，硅酸盐水泥有不溶物、氧化镁、三氧化硫含量、烧失量、细度、凝结时间、安定性、强度和碱含量等九项技术要求。1.不溶物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%。2.烧失量Ⅰ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.0%，Ⅱ型硅酸盐水泥中烧失量不得大于3.5%。3.细度水泥的细度表示水泥磨细的程度，通常用比表面积法或筛粉法来确定。国家标准规定，硅酸盐水泥比表面积大于300M~2/Kg。水泥的细度对水泥的性能影响很大，水泥颗粒越细，与水接触面积越大，水化反应月快，这对强度的发展，尤其是早期强度的发展是非常有利的。但是也不宜过细，水泥磨得过细一方面在存储期间容易细潮而降低强度，另一方面也会大大增加粉磨的能耗。4.凝结时间凝结时间分为初凝和终凝。由加水搅拌到水泥开始失去苏醒的时间称为初凝，由加水拌合到水泥浆体完全失去塑性并开始产生强度的时间称为终凝时间。水泥的初凝不宜太早，以便施工时有足够的时间来完成混凝土或砂浆的搅拌，运输，浇注和砌筑等操作，水泥的终凝不宜过迟，以便使混凝土能尽快地硬化，达到一定的强度，以利于下道工序的进行。国家标准规定，硅酸盐水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于390分钟。影响水泥凝结的因素很多，如熟料的矿物组成，水泥的细度，环境的温度，和湿度，拌合水量等。使用时可加入调凝剂来调整水泥的凝结速度。5.安定性安定性是指标准稠度的水泥浆在凝结硬化过程中体积均匀变化的性质。如果在工程中使用安定性不合格的水泥，将使水泥制品差事膨胀性裂缝，甚至使构件破坏，引起严重的事故。安定性不良的原因，一般是由于熟料中所含有的游离氧化钙或游离氧化镁过多，也可能是掺入石膏量过多而造成的。熟料中所含有的游离氧化钙或游离氧化镁都是过烧的，水化缓慢，往往在水泥硬化后才开始水化，这些氧化物在水化时体积剧烈膨胀使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，石膏与水化铝酸钙反应生产水化硫铝酸钙，使体积膨胀，也会引起水泥石开裂。安定性是水泥在施工中保证质量的一项重要的技术指标，国家标准规定，水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。但沸煮法只能检验由于游离氧化钙所引起的安定性不良，所以，氧化镁及石膏的数量在水泥生产时加以控制。国标中规定，水泥中氧化镁含量不得超过5.0%。如果水泥经过压蒸喊定性实验合格，则水泥中氧化镁含量允许放宽到6.0%。水泥中的石膏含量常用三氧化硫含量控制，国标规定，水泥中三氧化硫的含量不得超过3.5%。6.强度水你的强度是表明水泥质量的重要指标。根据国家标准《水泥胶砂强度检验方法》GB177-85规定，水泥和标准砂按1：2.5混合，加入规定数量的水，按规定的方法制成试件，在标准温度（18~22度）的水中养护，测定其规定的龄期的强度。国家标准GB175-92中规定，水泥标号按规定龄期的抗压强度和抗折强度来划分，各标号水泥的各龄期强度不得低于表3-2的数值。7.碱含量在水泥中含是引起混凝土产生碱-骨料反应的条件，为了避免碱-骨料反应的发生，国标中规定若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量（按氧化钠+0.658氧化钾计算）不得大于0.60%。国标还规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任何一项不符合标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任何一项不符合标准规定或混合材料掺加量超过最大限度和强度低于商品标号规定的指标时称为不合格品。废品水泥在工程中严禁使用。（四）水泥石的腐蚀及防止方法已经硬化的水泥制品在一般条件下，具有良好的耐久性，但在某些腐蚀性液体和气体（统称侵蚀介质）的作用下，有时也会逐渐遭到破坏，引起强度降低甚至造成建筑物结构破坏，这样的现象叫做侵蚀对水泥石的腐蚀。产生水泥石腐蚀的主要原因有以下几种：1.淡水腐蚀水泥石中氢氧化钙等易溶于水的成分，在淡水中有较大的溶解度，水质越纯，溶解度越大。特别是在流动水的冲刷或压力水的渗透作用下会加速其溶解，致使水泥石的孔隙增大强度降低，逐渐被破坏。2.酸性腐蚀在工业废水、地下水、沼泽水中常含有不同种类的酸，这些酸与水泥石中的氢氧化钙作用，生成的化合物有的易溶于水，有的体积膨胀，使水泥石受到腐蚀以至破坏。3.硫酸盐腐蚀在海水、地下水或某些工业废水中常含有钠、钾、铵等硫酸盐，它们与水泥石中的氢氧化钙起置换作用，在水泥石的孔隙中形成石膏，石膏进一步与水泥石中水化铝酸钙起作用，生成针状结晶的水化硫驴酸钙，体积增大2~2.5倍，从而对水泥石产生巨大的破坏作用。因水化硫铝酸钙的针状结晶与细菌中的杆菌外形相似，所以被称为“水泥杆菌”。此外，镁盐、碳酸水及强碱等对水泥石均有一定的腐蚀作用。根据产生腐蚀的原因可采取下列防止措施：（1）根据工厂所处的环境，选用适当的水泥；（2）提高水泥制品本身的密实度，减少侵蚀介质的渗透；（3）当侵蚀作用很强时，在水泥结构物表面加做防护层，如涂刷沥青、粘贴瓷砖等。五、硫酸盐水泥的特征及应用硫酸盐水泥具有一些良好的特征，因此应用广泛。六、水泥的运输及保管水泥很容易吸收空气中的水分，发生水化作用凝结成块状，从而失去胶结能力。因此水泥在运输和保管中应特别注意防水，防潮。工地存储水泥应有专用仓库，库房要干燥。存放袋装水泥时，地面垫板要离地30cm，四周离墙30cm，堆放高度一般以10袋为宜，水泥的储存应按照到货先后依次堆放，尽量作到先到先用，防止存放过久。不同品种不同标号的水泥要分别存放，不得混杂，并要防止其他杂务混入。一般水泥的储存气为三个月，三个月后的强度降低约10~20%，时间越长，强度降低越多，使用存放三个月以上的水泥，必须重新检验其强度，否则不得使用。对于受潮水泥可以进行处理，然后再使用，处理方法和使用范围见表5-3。

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第二节掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥，是用硅酸盐熟料加入一定比例一的混合材料和适量石膏，经过共同磨细而制成的。加入混合料后，可以改善水泥的性能，调节水泥的标号，增加品种，提高产量和成本，同时可以综合利用工业废料和地方材料。这类水泥根据掺入的混合材料的数量和品种的不同有：普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。一。混合材料混合材料一般为天然矿物材料或工业废料，根据其性能分为活性混合材料和非活性混合材料。1.活性混合材料这类混合材料掺入硅酸盐水泥后，能与水泥水化产物氢氧化钙起化学反应，生成水硬性胶凝材料，凝结硬化后具有强度并能改善硅酸盐水泥的某些性质，常用的有粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料和粉煤灰。2.非活性混合材料这类混合材料又被称为填充材料，它不能与水泥起化学反应或化学作用很小，仅能起调节水泥标号，增加产量，降低水化热等作用，常用的有：磨细的石英砂，石灰石、黏土等。窑灰也是一种混合材料，它是从水泥的回转窑窑尾废气中收集的粉尘，其性能介于活性混合材料和非活性混合材料之间。二、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、6~15%的混合材料，、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥，代号P.O。普通水泥的标号的范围比较宽，使用范围也比较广，其标号分为325、425、425R、525、525R、625、625R。各种标号水泥在各个龄期的强度见表5-4。国标GB175-92中规定：普通硅酸盐水泥中烧失量不得大雨5.0%，细度用80μm方空筛，筛余量不得超过10.0%，初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。其余技术要求与硅酸盐水泥相同。三、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，代号P.S。粒化高炉矿渣的掺加量按质量的百分比计为20~70%，它比普通硅酸盐水泥中混合材料的掺加量要大得多。四、火山灰质硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥，代号P.P。火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为20~50%。五、粉煤灰硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、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，简称为粉煤灰水泥，代号P.F，粉煤灰水泥掺加量按按质量百分比计为20~40~%。矿渣水泥、火山灰质水泥、粉煤灰水泥分为275、325、425、425R、525、525R和625R七个标号。水泥各龄期的强度应该符合表5-5的规定。对矿渣水泥、粉煤灰水泥和火山灰水泥，除了矿渣水泥中三氧化硫含量不得超过4.0%外，其他技术要求均与普通水泥相同。以上五大品种水泥的的重要特性及适用范围见表5-6。六、水泥的质量等级根据建材行业标准《水泥质量分等原则》JC/T452-92规定，水泥产品水平划分为优等品，一等品和合格品三个等级。

返回键第三节其他品种水泥在实际建筑施工中，往往会遇到一些有特殊要求的工程，如紧急抢修工程、具有鲜艳色彩的工程，耐热耐酸工程，新旧混凝土搭接工程等，前面介绍的五个品种的水泥已不能满足这些工程的要求，这就需要采用其他品种的水泥，如快硬硅酸盐水泥，高铝水泥，白色硅酸盐水泥等。一、快硬硅酸盐水泥凡以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏磨细而成的，以3d抗压强度表示标号的水硬性胶凝材料称为快硬硅酸盐水泥。这种水泥凝结硬化快，根据《快硬硅酸盐水泥》GB199-90规定，初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于10h，并以3d抗压强度表示标号。分为325、375、425三个标号。各种标号水泥各龄期强度不得低于表3-8数值。这种水泥可用来配制早强、高标号混凝土，适用于紧急抢修工程，低温施工工程和高标号混凝土预制件等，在存储和运输中要特别注意防潮。二、高铝水泥高铝水泥也称为矾土水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以铝酸钙为主要成的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料。高铝水泥早期强度增长快，水化热大而且强度高，并以3d抗压强度表示标号，分为425、525、625、725四个标号。高铝水泥不仅强度高，而且耐硫酸盐腐蚀和高温，在运输和储存过程中要注意高铝水泥防潮，否则吸湿后强度下降快，在施工中不得与硅酸盐水泥、石灰等混用，否则使水泥迅速凝结，强度降低。三、白色硅酸盐水泥由白色硅酸盐水泥熟料加入矢量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥。白水泥的基本性质与普通水泥相同，根据标准划分为325、425、525、625四个标号，各龄期的强度不得超过低于表3-10所列数值。表3-11水泥的白度等级等级特级一级二级三级白度%86848075此外白水泥的一个重要指标是白度，我过的白水泥的白度分为四个等级，各等级白度不得低于表3-11所列数值。白水泥产品分为优等品、一等品和合格品，主要用于建筑物内外表面的装饰，制作具有一定装潢效果的水磨石、水刷石、人造大理石、斩假石和砂浆等各种装饰制品。

返回键表3-12如下白水泥的等级划分白水泥等级白度级别标号优等品特级625525一等品一级525425二级525425二等品二级325三级425325

返回键硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥特性1.快硬早强2.水化热较高3.抗冻性好4.耐热性较差5.耐腐蚀性较差

1.早期强度较高2.水化热较大3.耐冻性好4.耐热性较差5.耐腐蚀性较差和耐水性较差

1.早期强度低后期强度增长较快2.水化热较低3.耐热性好4.耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好5.抗冻性差6.易泌水7.干缩性大

1.抗渗性较好2.耐热性较差3.不易泌水其他同矿渣水泥

1.干缩性较小、抗裂性较好2.抗碳化能力差其他同火山灰水泥

适用范围快硬早强的工程，配制高标号混凝土，预应力构件，地下工程的喷射里衬等

一般土建工程中混凝土及预应力钢筋混凝土结构，受反复冰冻作用的结构，拌制高强度的混凝土

1.高温车间和有耐热要求的混凝土结构2.大体积混凝土结构3.蒸汽养护的混凝土构件4.地上、地下和水中的一般混凝土结构5.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程1.地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构2.蒸汽养护的混凝土构件3.一般混凝土结构4.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程]

1.地上，地下、水中及大体积混凝土结构2.蒸汽养护的混凝土构件3.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程

不适用范围1.大体积混凝土工程2.受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程3.受水压作用的工程1.大体积混凝土工程2.受化学侵蚀水及海水侵蚀的工程3.受水压作用的工程1.早期强度要求较高的工程2.严寒地区，处在水位升降范围内的混凝土结构

1.处在干燥环境中的工程2.有耐磨性要求的工程其他同矿渣水泥有抗碳化要求的工程

其他同火山灰水泥

返回键标号抗压强度抗折强度3d7d28d3d7d28d275——13.027.5——2.55.0325——15.032.5——3.05.5425——21.042.5——4.06.5425R19.0——42.54.0——6.552521.0——52.54.0——7.0525R23.0——52.54.5——7.0625R28.0——62.55.0——8.0

返回键标号抗压强度抗折强度3253d28d3d28d425425R12.032.52.55.5525525R16.021.042.542.53.54.06.56.5625625R27.031.062.562.55.05.58.08.0

返回键受潮程度处理方法使用范围有松块、小球，可以捏成小末，但无硬块将松块、小球压成粉末，用时加强搅拌试验后根据实际标号使用

部分结成硬块筛去硬块，并将松块压碎1.试验后根据实际标号使用2.用于不重要、受离较小部位3.用于砌筑砂浆硬块浆硬块压成粉末，掺入25%硬块重量新鲜水泥做强度试验试验后根据实际标号使用

返回键标号抗压强度抗折强度3天28天3天28天425R22.042.54.06.5525525R23.027.052.552.54.05.07.07.0625625R28.032.062.562.55.05.58.08.0725R37.072.56.08.5第四章水泥混凝土混凝土是由胶凝材料、颗粒状的粗细骨料和水按适当比例配合拌制成的拌合物，经硬化而成的一种人造石材，是建筑工程中的一种主要建筑材料。混凝土有很多优点：（1）使用方便，新拌制的混凝土拌合物具有良好的可塑性，可浇注成各种形状和尺寸的构件及结构物；（2）价格低廉，原材料丰富可就地选材，除水泥外，骨料及水约占80%以上，符合经济原则；（3）高强耐久，常用混凝土的强度为20~30MPa，尚可提高至50MPa以上，具有良好的耐久性。混凝土也存在一些缺点，如，自重大，抗拉强度低，受力变形小，容易开裂等。混凝土的种类繁多，根据不同条件如下：（1）按表观密度分为重混凝土；普通混凝土和轻混凝土（2）按性能和用途分为结构混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、隔热混凝土、防射线混凝土等。

（3）按所用胶凝材料分为水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸盐混凝土、水玻璃混凝土、沥青混凝土及聚合物混凝土等。（4）按混凝土的特性或施工方法分为防水混凝土、高强混凝土、纤维混凝土、泵送混凝土及喷射混凝土等。

在混凝土中应用最广，用量最大的水泥混凝土。第一节普通混凝土第二节混凝土外加剂第三节其他混凝土第一节普通混凝土普通混凝土（以下简称混凝土）是由水泥、水、砂、石所组成，各种原料按一定比例配合，经均匀的浆体称为混凝土拌合物，再经凝结硬化后成为坚硬的人造石材称为混凝土。普通混凝土结构示意图

一、混凝土的组成材料

普通混凝土由水泥、水和砂石骨料组成，有时为了改善性能还可加入外加剂和掺合料。

（一）水泥

1.水泥品种的选择配制混凝土用的水泥应符合国家现行标准的有关规定。选用水泥时，应根据工程特点，所处环境以及设计、施工的要求，选用适当品种和标号。常用水泥品种选择参见表4-1。2.水泥标号的选用应与混凝土的强度相适应。一般水泥的强度约为混凝土强度的1.5~2.0倍较为适宜。若水泥标号过低会使水泥用量过大而不经济。若水泥标号过高，则水泥用量偏少对混凝土的工作性和耐久性均带来不利影响。表4-1常用水泥的选用（二）细骨料——砂颗粒直径在0.16~5mm之间的骨料称为砂。砂可分为天然砂和人工砂。天然砂是由岩石风化所得，按产源天然砂分为河砂、海砂和山砂。1.物理性质常用砂一般为硅质砂，其视密度与密度值非常接近，约为2.6~2.7克/cm3，在干燥状态下松散堆积时，其堆积密度为1350~1650千克/立方米。砂在自然状态下，往往含有一定水分，其含水状态可分为四种，见砂的四种含水状态（1）完全干燥状态（烘干状态）在100~110度温度下烘干，达到恒重状态；（2）气干状态（风干状态）在环境中达到平衡含水率时的状态；（3）饱和面干状态（表干状态）颗粒表面干燥，内部孔隙吸水饱和时的状态；（4）湿润状态（潮湿状态）颗粒内部吸水饱和，表面附有吸附水的状态。砂处于潮湿状态时，因含水率不同，其堆积密度随之改变，使得砂的堆积体积也不同（图4-4）。在采用体积法验收、堆放及配料时，都应该注意湿砂的体积变化问题。在拌遮混凝土时，砂含水状态不同将会影响混凝土的拌合水量及砂的用量，在配制混凝土时规定，以干燥状态为准计算，在含水状态是应进行换算。2.有害杂质含量JGJ52-79《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中规定，规定了砂中的有害杂质（包括黏土，淤泥，云母，轻物质，硫化物，和硫酸盐及有机物质）的含量范围以保证混凝土的质量。砂中的黏土，淤泥，云母及轻物质会粘附在骨料表面，防碍骨料与水泥石的黏结，从而降低了混凝土的抗冻性和抗渗性，硫化物与硫酸盐及一些有机物质会腐蚀水泥石降低混凝土的强度和耐久性。3.颗粒形状与表面状态河砂、海砂等颗粒圆滑，拌制的混凝土流动性好，但海砂中常含有贝壳碎片及可溶性盐类，影响混凝土强度，所以配制混凝土时多采用河砂。山砂颗粒多棱角、表面粗糙，与水泥石粘结好，故拌制的混凝土强度较高。4.粗细程度与颗粒级配砂的粗细程度是只不同粒径的颗粒混合在一起后总体的粗细程度。在混凝土中砂的表面有水泥浆包裹，砂的总表面积越大，需要包裹沙砾的水泥浆越多。因此一般说用较粗的砂拌制混凝土可比用细砂拌制节省水泥浆。砂的颗粒级配是只指砂中不同颗粒互相搭配的比例情况，粒径相同的砂堆积起来空隙率最大；两种粒径的砂搭配起来，空隙就减少；三种粒径的砂搭配，空隙率就更小了，在混凝土中，砂颗粒间的空隙是由水泥浆来填充的，因此，级配良好的砂可以节省水泥。在拌制混凝土时应同时考虑砂的颗粒程度和级配。选择较粗的、级配良好的砂，既能保证混凝土的质量，又能节省水泥。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分析的方法来确定（详见实验部分）（三）粗骨料（碎石和卵石）粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石两种。1.物理性质粗骨料的视密度一般在2.50~2.70~克/cm3。在干燥状态下，松散堆积时，其堆积密度约为1450~1650~Kg/m3。粗骨料在自然状态下也有四种含水状态。计算混凝土中的各种材料的配合比时，一般内以干燥骨料为准。2.有害杂质含量JGJ53-79《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》中，规定了包括黏土，淤泥，云母，轻物质，硫化物，和硫酸盐及有机物质均为有害物质，其含量应该控制4-6的范围内。如石子含泥量过大，应过筛或冲洗后才能使用。当粗骨料中含有活性二氧化硅成分（如蛋白质，玉髓和鳞石英等）时，遇到水泥中的碱在有水存在的情况下，能相互作用生成复杂的碱-硅酸凝胶，并吸水膨胀，破坏混凝土结构。这种碱性氧化物与骨料中活性氧化硅之间的化学作用称为碱-骨料反应。因此，当水泥含碱量大于0.6%时需对骨料中活性氧化硅的有害作用进行检验以确定能否使用。3.颗粒形状与表面特征天然卵石是由岩石经过自然条件形成的，可分为可河卵石，海卵石和山卵石。它们表面叫为光华呈圆形无棱角，山卵石和海卵石常含有些杂质，河卵石比较清洁，多为采用河卵石拌制混凝土。人工碎石表面粗糙，多棱角，与水泥石黏结比卵石好，因此在性同水泥用量的情况下，卵石混凝土拌合物比碎石混凝土有较好的流动性，但在相同配合比的情况下，卵石混凝土的强度却比碎石混凝土的低。在石子中，常含有针状颗粒和片状颗粒会使骨料空隙增大，增加水泥用量和降低拌合物的流动性，而且硬化后会降低混凝土的强度及耐久性，因此应控制其含量C30及C30以上的混凝土，粗骨料中针，片状颗粒含量应该不大于15%；C30以下的混凝土应不大雨15%；C10及C10以下的混凝土含量可放宽到40%。4.其强度和坚固性粗骨料在混凝土中起骨架作用，必须有足够的强度和坚固性。碎石和卵石的强度可用岩石立方体强度和压碎指标两种方法表示。有抗冻要求的混凝土用粗骨料，应具有在冻融作用下，抗碎裂的能力，其坚固性必须合格。5.最大粒径与颗粒级配工称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。例如，5-40mm粒级，40mm是该粒级的上限值，该粒级的最大粒径就是40mm。粗骨料的最大粒径反映了骨料的粗细程度。《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204-92中规定：粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋间最小净距的3/4；混凝土实心板骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm。粗骨料的级配与细骨料级配的原理基本相同，级配良好的石子可实现最密实的堆积。粗骨料继配的好坏对保证混凝土的流动性、强度和节省水泥等方面影响起着重要作用。粗骨料颗粒级配也通过筛分析实验确定（具体见实验部分）。四）水混凝土拌合用水及养护水应符合JGJ63-89《混凝土拌合用水标准》的规定，凡符合国家标准的生活饮用水，均可拌制各种混凝土。海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。不宜用海水拌制有饰面要求的素混凝土。地表水、地下水以及经适当处理或处置的工业废水，若水的PH值、不溶物、可溶物、氯化物、硫酸盐、硫化物的含量符合JGJ63-89规定的数值，且凝结时间对比试验，水泥的初终凝时间差不大于30min并尚符合水泥国标规定；强度对比试验抗压强度不低于标准试样混凝土抗压强度的90%，也可以用用于拌制混凝土。二、普通混凝土的主要性质混凝土在凝结硬化前称为混凝土拌合物。混凝土拌合物必须具有良好的和易性（或称工作性），硬化后的混凝土应具有足够的强度和必要的耐久性。（一）混凝土拌合物的和易性1.和易性含义混凝土拌合物的和易性是指混凝土拌合物易于浇注、捣实，且保持组成材料均匀稳定的性质。和易性良好的混凝土拌合物应具有较好的流动能力，这样浇注时才能在自重或外力（振捣）的作用下充满模具，并且在振捣时容易密实。混凝土拌合物的流动性主要取决于拌合物的稠度。在混凝土施工中，不同的施工条件和施工方法应采用相应的稠度。因此，混凝土拌合物和易性的好与差应该用拌合物的稠度能否适应所浇注结构的构造特征以及采用的运输和捣实方法来衡量。和易性良好的混凝土拌合物除具有一定的稠度，易于成型外，还应在搅拌后，直至成型结束，组成材料都能保持在混凝土中均匀分布，即粘聚性和保水性。对于均匀稳定性较差的混凝土拌合物在静置、运输、浇注和捣实的过程中都可能发生离析和泌水。离析是指拌合物中大颗粒和细颗粒间产生分离的现象。对于流动性较大的混凝土拌合物，因各组分粒度及密度不同，易引起砂浆与石子间的分层离析现象。对于硬性或少砂的混凝土拌合物，若装卸及浇注方法不当，也会发生离析现象。泌水是指拌合水按不同方式从拌合物中分离出来的现象。固体材料在混凝土拌合物中下沉使水被排出并上升至表面，使表面形成浮浆；有些水达钢筋及粗骨料下沿而停留；有些水通过模板接缝渗漏；都是泌水的表现。无论是离析，还是泌水对硬化后混凝土的强度和耐久性都将有很大的影响。显然，混凝土拌合物的和易性是一项综合的技术性质，它包括流动性和均匀稳定性两方面的含义。这两者相互联系，又相互矛盾。流动性过大将影响均匀稳定性；反之亦然。因此在实际工程中，应在流动性基本满足施工的条件下，力求保证均匀稳定性，使两者统一起来。2.混凝土拌合物和易性的测定根据《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GBJ80—85）规定，混凝土拌合物的稠度可采用塌落度法和维勃稠度法测定。

由于和易性是一项综合的技术性制，因此很难找到一种能全面反映拌合物和易性的测定方法。通常以测定流动性（即稠度）为主，而对均匀稳定性主要通过观察进行评定。a．塌落度法

塌落度法适用于骨料最大粒径不大于40mm、塌落度值大于10mm的塑性和流动性混凝土拌合物稠度测定。方法是将拌合物按规定的试验方法装入塌落度筒内，提起塌落度筒后拌合物因自重而向下塌落，下落的尺寸即为混凝土拌合物的塌落度值，以毫米为单位，用T表示，见图4-5。在测定塌落度的同时，应观察拌合物的均匀稳定性情况，以全面地评定混凝土的和易性。混凝土拌合物根据其塌落度大小可分为四级，见表4-8．塌落度值小于10mm的干硬性混凝土拌合物应采用维勃稠度法测定。具体实验过程见塌落度实验。（大流动性混凝土坍塌落度）

b.维勃稠度法

维勃稠度法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的测定。这种方法是先按规定方法在圆柱形容器内做塌落度试验，提起塌落度筒后在拌合物试体顶面上放一透明圆盘，开启振动台，同时启动秒表并观察拌合物下落情况。当透明圆盘下面全部布满水泥浆时关闭振动台，停秒表，此时拌合物已被振实。秒表的读数“s”即为该拌合物的维勃稠度值，以“秒”为单位，用V表示，见维勃稠度法。3.影响和易性的因素混凝土拌合物的和易性主要取决于各组成材料的品种、规格及组成材料之间数量的比例关系（水灰比、砂率、浆骨比）。1）水泥品种不同品种的水泥，需水量不同，因此在相同配合比时，拌合物的稠度也有所不同。需水量大者，其拌合物的塌落度较小。一般采用火山灰水泥、矿渣水泥时，拌合物的塌落度较用普通水泥时小些。2）骨料的种类、粗细程度及颗粒级配河砂和卵石表面光滑无棱角，多呈球状，拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的拌合物流动性好。采用最大粒径较大的级配良好的砂石，因其总表面积和空隙率小，包裹骨料表面和填充空隙用的水泥浆用量小，因此拌合物的流动性也好。

3）水灰比水灰比的大小决定了水泥浆的稠度。水灰比愈小，水泥浆就愈稠，当水泥浆与骨料用量比一定时，拌制成的拌合物的流动性便愈小。当水灰比过小时，水泥浆较干稠，拌制的拌合物的流动性过低会使施工困难，不易保证混凝土质量。若水灰比过大，会造成拌合物均匀稳定性变差，产生流浆、离析现象。因此，水灰比不易过小或过大，应根据混凝土的强度和耐久性要求合理地选用。4）砂率砂率是指拌合物中砂的质量占砂石总质量的百分率。砂的粒径比石子小得多，具有很大的比表面积，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改变会使骨料的总表面积和孔隙率有显著的变化，可见砂率对拌合物的和易性有显著的影响。

砂率过大，骨料的总表面积及空隙率都会增大啊，在水泥浆量一定的条件下，骨料表面的水泥浆层厚度减小，水泥浆的润滑作用减弱，使拌合物的流动性变差。若砂率过小，砂填充石子空隙后，不能保证粗骨料间有足够的砂浆层，也会降低拌合物的流动性，而且会影响拌合物的均匀稳定性，使拌合物粗涩，松散，粗骨料易发生离析现象。当砂率适宜时，砂不但填满石子的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以便减小粗骨料的滑动阻力，使拌和物有较好的流动性。这个适宜的砂率称为合理砂率。采用合理砂率时，在用水量和水泥用量一定的情况下，能使拌合物获得最大的流动性，且能保证良好的粘聚性和保水性。或者，在保证拌合物获得所要求的流动性及良好的粘聚性和保水性时，水泥用量为最小，5）浆骨比

水泥浆与骨料的数量比称为浆骨比。在骨料量一定的情况下，浆骨比的大小可用水泥浆的数量表示，浆骨比愈大，表示水泥浆用量愈多。在混凝土拌合物中，水泥浆赋予拌合物以流动性，是影响拌合物稠度的主要因素。在水泥浆稠度（即水灰比）一定时，增加水泥浆数量，拌合物流动性随之增大。但水泥浆过多，不仅不经济，而且会使拌合物均匀稳定性变差，出现流浆现象。6）外加剂

在拌制混凝土时，掺用外加剂（减水剂、引气剂）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的条件下，显著地提高流动性，且具有较好的均匀稳定性。

此外，由于混凝土拌和后水泥立即开始水化，使水化产物不断增多，游离水逐渐减少，因此拌合物的流动性将随时间的增长不断降低。而且，塌落度降低的速度随温度的提高而显著加快。（二）混凝土的强度混凝土的强度包括抗压、抗拉、抗弯、抗剪以及握裹强度等，其中以抗压强度最大，故工程上混凝土主要承受压力，混凝土的抗压强度与其它强度间有一定的相关性，可以割据抗压强度的大小来估计其它强度值，因此混凝土的抗压强度是最重要的一项性能指标。①混凝土的立方体抗压强度及强度等级

按照国家标准BGJ81—85《普通混凝土力学性能试验方法》的规定，以边长为150mm的立方体试件为标准试件，在标准养护条件（温度20±3℃，相对湿度90%以上）下养护28d，测得其抗压强度，所测得的抗压强度值称为立方体抗压强度，以fcu表示。测定混凝土立方体抗压强度时，也可以采用非标准尺寸的试件，其尺寸应根据混凝土中粗骨料的最大粒径而定，单其测定结果应乘以相应的尺寸换算系数见表根据国家标准GBJ107—87《混凝土强度检验评定标准》规定，混凝土的强度等级按立方体抗压强度标准值划分。混凝土的强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值fcu,k(以N/mm2)表示。立方体抗压强度标准值系指对按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件在28d龄期，用标准试验方法测得的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。混凝土的强度等级分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55及C60十二个等级，例如强度等级C25表示该混凝土的立方体抗压强度标准值为25Mpa。

工程设计时应根据建筑物的不同部位及承受荷载情况的不同，选取不同强度等级的混凝土。②轴心抗压强度混凝土的强度等级只是评价混凝土力学性能的依据，为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（如柱子）时都采用轴心抗呀强度作为标准试件，测定其标养28天的抗压强度值。3.混凝土强度的因素1