建筑材料课件

第1章土木工程材料的基本性质

1.1材料的物理性质

1.1.1物理常数

1.几种密度（1）密度：材料在绝对密度状态下，单位实体体积的干质量。

*第1章土木工程材料的基本性质

（2）表观密度：材料单位表观体积（闭口+实体）的干质量。*第1章土木工程材料的基本性质

若m为自然气干质量，则成为体积密度。三种密度区别：m为材料的烘干质量；v不同，可为实体体积，表观体积，毛体积。

（3）毛体积密度：材料单位毛体积（闭口+开口+实体）的干质量。(测试方法不同,获得体积大小不同）

*第1章土木工程材料的基本性质

——反映散粒堆积的紧密（压实）程度及可能的堆放空间。（4）堆积密度：散粒状材料单位堆积体积（开口+闭口+实体+间隙）的质量。*第1章土木工程材料的基本性质

2.孔隙率和空隙率

（1）孔隙率与密实度(对应概念)—单块材料

孔隙率

密实度

同理，可计算出开口闭口孔隙率,实用意义不大。*第1章土木工程材料的基本性质

（2）空隙率与填充率—散粒状材料

空隙率

填充度

*第1章土木工程材料的基本性质

1.1.2材料与水有关的性质

1.亲水性与憎水性

亲水性材料：润湿角θ≤90°水分子间内聚力＜材料分子间吸引力憎水性材料：润湿角θ＞90°水分子间内聚力＞材料分子间吸引力*第1章土木工程材料的基本性质

2.

吸水性与吸湿性（1）吸水性——饱水状态（吸饱水饱和）恒值

质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百分率体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积的百分率（2）吸湿性——自然状态变值

含水率：材料所含水分质量占其干质量的百分率m1——材料湿质量mo——材料干质量

*第1章土木工程材料的基本性质

3.耐水性——材料长期在水的作用下既不破坏强度又不显著下降的性质指标：软化系数fb-----材料饱水状态抗压强度，MPafg-----材料干燥状态抗压强度，MPa

注意：随含水量增加，减弱其内部结合力，导致强度下降。KR>0.85，称为耐水材料

*第1章土木工程材料的基本性质

4.抗渗性——抵抗压力水渗透的性质

（1）渗透系数（2）抗渗等级指石料、砼或砂浆所能承受的最大水压力。如：最大承水压力为0.2MPa，表示为P2，有P2、P4、P6、P8……渗透系数：透水量：Ks的意义：抗渗系数越小，表明抗渗性能越好。*第1章土木工程材料的基本性质

5.抗冻性——材料饱水状态下，能经受多次冻融交替作用，既不破坏强度又不显著下降的性质。因素：水、负温度抗冻等级：能经受冻融循环的最大次数，记为F50、F100、F200、F300……

*第1章土木工程材料的基本性质

1.2材料的力学性质

1.2.1强度——材料抵抗外力破坏的能力。

1.几种强度（1）抗压、抗拉、抗剪强度

（2）抗弯强度（抗折强度）

单点加荷

三分点加荷

不同材料，强度等级有不同的划分方法，具体划分在各章分讲*第1章土木工程材料的基本性质

2.比强度

——指材料强度与其表观密度之比。意义：反映材料轻质高强的指标。值越大，材料越轻质高强*第1章土木工程材料的基本性质

1.2.2弹性和塑性1.弹性——外力作用产生变形,外力取消能完全恢复。指标：弹性模量

意义：E表示材料抵抗变形的指标，E值越大，材料越不易变形，即抵抗变形的能力越强。2.塑性——外力作用产生变形,外力取消变形不能恢复*第1章土木工程材料的基本性质

1.2.3韧性和脆性

1.脆性——无明显塑性变形，突然破坏。脆性材料：石、砖、砼、陶瓷、玻璃、铸铁等

2.韧性——产生一定变形不破坏,能吸收较大的能量。韧性材料：低碳钢、木材、玻璃钢等。采用冲击试验测定。*第1章土木工程材料的基本性质

1.2.4硬度和耐磨性

1.硬度——抵抗外物压入或刻划的能力。

可采用摩氏硬度（石料、陶瓷等）；布氏、落氏硬度（金属材料）。

特点：硬度高，耐磨性强，但不易加工。

2.耐磨性——材料表面抵抗磨损的能力。*第1章土木工程材料的基本性质

1.3耐久性与环境协调性

1.3.1耐久性——材料抵抗外力破坏的能力。

综合性质：

(抗渗性、抗冻性、抗蚀性、抗老化、耐热性、耐磨性等)

不同环境中，应考虑相应的性质。1.3.2环境协调性

——对资源和能源消耗少,对环境污染小,循环再生利用率高。

目前，提倡“绿色建材”*第1章土木工程材料的基本性质

1.4材料的组成、结构、构造及其对性能的影响

1.4.1材料的组成对性质的影响

1.化学组成——化学元素及化合物的种类与数量。

2.矿物组成——天然的，人工烧制的。*第1章土木工程材料的基本性质

1.4.2材料的结构对性质的影响

1.宏观结构

2.亚微观结构包括纳米微观结构

3.微观结构

晶体

——按一定的规则在空间呈有规律的排列。

非晶体

——不定形。

原因：熔融物质急冷,来不及成晶而成。如玻璃体,(粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰)

都属玻璃体,化学潜能大,一定条件下发生化学反应*第1章土木工程材料的基本性质

1.4.3材料的构造对性能的影响——具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。

与结构的区别：

构造更强调相同材料或不同材料间的搭配组合关系。

如材料的(孔隙、层理、纹理、疵病等)

*第2章建筑金属材料

2.1钢材的分类

钢材的化学成分生产钢不可避免元素：Si、Mn、P、S、N…专门加入的合金元素：Si、Mn、Ti、V、

Ni、Nb及稀土元素铁：主要元素碳：0.02%～2.06%其他元素第2章建筑金属材料2.1.1分类1.按化学成分分类低碳钢：含碳量<0.25%中碳钢：低碳钢：含碳量０.25%～0.6%高碳钢：含碳量>0.6%（1）碳素钢

（碳钢）

（2）合成钢——专门加入合金元素按合金元素含量分

低合金钢：合金元素总含量<5%中合金钢：合金元素总含量5%～10%高合金钢：合金元素总含量>10%第2章建筑金属材料2．按杂质含量（品质）分类普通钢：含硫量

≤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%，牌号后加“高”或“A”特级优质钢：含硫量

≤0.015%，含磷量≤0.015%，后加“E”

第2章建筑金属材料3.按冶炼时脱氧程度分

沸腾钢：脱氧不充分，代号“F”镇静钢：脱氧充分，代号“2”半镇静钢：脱氧程度介于“F”与“2”之间，代号“b”特殊镇静钢：脱氧彻底，代号“TZ”

4．按用途分类结构钢：建筑结构、机械制造（低、中碳钢）工具钢：各种工具（高碳钢）特殊钢：不锈钢（具有各种特殊的物理化学性质）

第2章建筑金属材料2.1.2钢材中的常存杂质

硫：来自矿石燃料，生成FeS，钢材加工时易裂缝，热脆性。磷：来自矿石燃料，生成Fe3P，脆性很大。

碳：炼钢氧化过程中存于缸中，害处大于一处，故归于有害元素。锰：炼钢时脱氧、硫残留钢中，具有很强的脱氧、硫能力，大大改善钢材加工性能。硅：脱氧剂，较锰强。两面性：硅很低时，强度增加；硅很高时，其他性能降低。氧：与碳、磷相似。

有害元素第2章建筑金属材料2.2建筑材料的主要技术性能力学性质：强度、弹性、塑性、耐磨性…工艺性质（可加工性）：冷弯、可焊性

第2章建筑金属材料2.2.1力学性能

1.抗拉性能——是建筑钢材最重要的力学性能。

拉伸过程分四个阶段：

OA：弹性阶段

AB：屈服阶段

BC：强化阶段

CD：颈缩阶段第2章建筑金属材料

拉伸性能指标：主要有屈服点、抗拉强度和伸长率等。

（1）屈服强度（屈服点）上屈服强度：试样首次屈服前的最大应力；

下屈服强度：不计初始瞬时效应时的最小强度，即屈服点Fs

——屈服阶段最小应力(首次回针所对应的力),N；Ao

——钢材的截面积，mm2。

注意：有些钢材无明显屈服点（合金钢、高碳钢等硬钢），应采用产生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服点（称条件屈服点）,记为σ0.2或者σP0.2。第2章建筑金属材料（2）抗拉强度：钢材所能承受的最大强度。Fb——为最大应力，N。相反，值越小，可靠性越低，安全性越低。因此，强屈比一般不低于1.2，抗震结构一般不低于1.25。可靠性参数

值得注意：强屈比的概念值越大可靠性越高，安全性越高，但利用率降低，浪费增大。第2章建筑金属材料（3）伸长率：塑性指标。意义：

值越大，塑性增强，可避免结构过早破坏；加工性增强，安全性增强。

值有两种：

5——表示l0=5d0，d0——钢材直径；

10——l0=10d0。lo——试件原始标距长度，mm；l1——试件拉断后测定出伸长后标距部分的长度，mm。

第2章建筑金属材料

（4）断面收缩率：塑性指标。

AO——试样拉断后颈缩处的截面积，mm2；

A1——表示钢材的原始截面积，mm2。伸长率和断面收缩率均表示钢材断裂前经受塑性变形的能力。第2章建筑金属材料

2.冲击韧性

——指钢材抵抗冲击荷载的能力。

试验方法：标准试件的弯曲冲击韧性试验。

指标：试件缺口处单位截面积上所消耗的功,计作ak,J/cm2。

ak值愈大，钢材的冲击韧性愈好。3.耐疲劳性疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。

危害极大冲击韧性试验原理图第2章建筑金属材料2.2.2工艺性能

冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力。焊接性能：钢结构中90%以上为焊接结构,焊接性非常重要。第2章建筑金属材料

（1）冷弯性能冷弯性能试验：试件被弯曲的角度（90°、180°）。

冷弯试验意义：能反映试件弯曲处的塑性变形，能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷。冷弯试验也能对钢材的焊接质量进行严格的检验，能揭示焊件受弯表面是否存在未熔合，裂缝及夹杂物等缺陷。判定标准：若试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，认为冷弯性能合格。第2章建筑金属材料（2）焊接性能

焊接方式：搭接、对接焊接要求：①焊接处（焊缝及其附近过热区）不产生裂缝及硬脆倾向。

②焊接处与母材一致，即拉伸试验，强度不低于原钢材强度。影响因素：碳、合金元素等杂质元素越多，可焊性越小。第2章建筑金属材料2.3钢材的强化与加工

2.3.1冷加工

——指钢材在常温下进行的加工。

常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。

特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度，这一过程称为冷加工强化处理。第2章建筑金属材料

2.3.2时效处理

——将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或

加热到100～200℃并保持一段时间,这个过程称为时效处理。自然时效作用:

钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑性继续有所降低。

∵

时效过程中应力的消减，∴

弹性模量可基本恢复。人工时效第2章建筑金属材料2.4钢材的锈蚀与防护

2.4.1钢材的锈蚀

——钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏，称为钢材的锈蚀。化学锈蚀电化学锈蚀——钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀，多数是由氧化作用在钢材表面形成疏松氧化物。在干燥环境中反应缓慢，但温度和湿度较高，锈蚀则发展迅速。——钢材本身组成上的原因和杂质的存在，在表面介质的作用下，各成分电极电位的不同，形成微电池，铁元素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离子结合生成Fe（OH）2。锈蚀的结果：在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，降低钢材的性能，因而承载力降低。第2章建筑金属材料

2.4.2钢材的防护

三个方面：从改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中的侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学过程。（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）（2）金属覆盖——电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。（3）非金属覆盖——在钢材表面用金属材料做为保护膜,

如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。（4）混凝土用钢筋的防锈第2章建筑金属材料

2.5土木工程常用钢材

2.5.1钢结构用钢

2.5.2混凝土结构用钢第2章建筑金属材料

2.5.1钢结构用钢

1.碳素结构钢（1）碳素结构钢的牌号

表示按顺序：屈服点字母（Q）、屈服点数值（单位MPa）、质量等级（有A、B、C、D4级，逐级提高）和脱氧方法（F：沸腾钢，b：半镇钢，Z：镇静钢，TZ：特殊镇钢。牌号表示时Z、TZ可省略）。例如：Q235—A·F表示屈服点为235MPa，A级沸腾钢。

Q235—B表示屈服点为235MPa，B级镇静钢。第2章建筑金属材料

（2）碳素结构钢的选用碳素结构钢依牌号增大，含碳量增加，其强度增大，但塑性和韧性降低。建筑工程中主要应用Q235号钢,可用于轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。具有较高的强度，良好的塑性、韧性，可焊性及可加工等综合性能好,且冶炼方便，成本较低，因此广泛用于一般钢结构。其中C、D级可用在重要的焊接结构。Q195、Q215号钢材强度较低，但塑性、韧性较好，易于冷加工，可制作铆钉、钢筋等。Q225、Q275号钢材强度高，但塑性、韧性、可焊性差，可用于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件及螺栓等。受动荷载作用结构、焊接结构及低温下工作的结构，不能选用A、B质量等级钢及沸腾钢。第2章建筑金属材料

2.低合金高强度结构钢（1）低合金高强度钢的牌号

共有5个牌号牌号由三部分表示：含碳量、合金元素的种类及含量。前两位数字表示平均含碳量的万分数；其后的元素符合表示按主次加入的合金元素；合金元素后面如未附数字，表示其平均含量在1.5%以下；如附有数字“2”,表示其平均含量在1.5%～2.5%之间最后如附有“b”，表示为半镇静钢，否则为镇静钢。例如：16Mn表示平均含碳量为0.16%，平均含碳量低于1.5%的镇静钢。第2章建筑金属材料

（2）低合金高强度钢的选用低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击性强，使用寿命长等良好的综合性能；具有良好的可焊性及冷加工性，易于加工与施工，因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑（如大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。当低合金钢中的铬含量达11.5%时，铬就在合金金属的表面形成一层惰性的氧化铬膜，成为不锈钢。不锈钢具有低的导热性，良好的耐蚀性能等优点；缺点是温度变化时膨胀性较大。不锈钢既可以作为承重构件，又可以作为建筑装饰材料。第2章建筑金属材料

2.5.2混凝土结构用钢

1.热轧钢筋（1）牌号热轧钢筋分为R235、HRB335、HRB400、HRB500四个牌号。

牌号意义：R代表热轧光圆钢筋、HRB代表热轧带肋钢筋，其中热轧光圆钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆；热轧带肋钢筋由低合金钢轧制而成，外表带肋。

牌号中的数字：表示热轧钢筋的屈服强度。第2章建筑金属材料

（2）热轧钢筋的选用光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，广泛用做普通钢筋混凝土。

HRB325，HRB400带肋钢筋的强度较高，塑性及焊接性也较好，广泛用做大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。

HRB500带肋钢筋强度高，但塑性与焊接性较差，适宜作预应力钢筋。第2章建筑金属材料2.冷拉热轧钢筋

为了提高强度以节约钢筋，工程中常按施工规程对热轧钢筋进行冷拉。冷拉热轧钢筋分为：冷拉Ⅰ级、冷拉Ⅱ级、冷拉Ⅲ级、冷拉Ⅳ级第2章建筑金属材料（3）冷拉热轧钢筋的选用冷拉I级钢筋适用作非预应力受拉钢筋。冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋强度较高，可用作预应力混凝土结构的预应力筋。由于冷拉钢筋的塑性、韧性较差，易发生脆断，因此，冷拉钢筋不宜用于负温度、受冲击或重复荷载作用的结构。第2章建筑金属材料

3.冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋是用低碳钢热轧圆盘条经冷轧或冷拔减径后，在其表面冷轧成三面有肋的钢筋。冷轧带肋钢筋代号为CR，按抗拉强度分为三级：CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170，其中数值表示钢筋应达到的最小抗拉强度值。冷轧带肋钢筋提高了钢筋的握裹力，可广泛用于中、小预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件，也可用于焊接钢筋网。第2章建筑金属材料

4.冷轧扭钢筋加工：冷轧扭钢筋由低碳钢热轧圆盘条经专用钢筋冷轧扭机调直、冷轧并冷扭一次成型，具有规定截面形状和节距的连续螺旋状钢筋。分类：按其截面形状不同分为I型(矩形截面)和Ⅱ型(菱形截面)两种类型。代号为LZN。应用：冷轧扭钢筋可适用于钢筋混凝土构件.特点：冷轧扭钢筋与混凝土的握裹力与其螺距大小有直接关系。螺距越小,握裹力越大,但加工难度也越大,因此,

应选择适宜的螺距。冷轧扭钢筋在拉伸时无明显屈服台阶，为安全起见，其抗拉设计强度采用0.8σb。第2章建筑金属材料

5.热处理钢筋加工：热处理钢筋是用热轧螺纹钢筋经淬火和回火的调质处理而成的。代号为RB150。种类：按螺纹外形可分为有纵肋和无纵肋两种。牌号：热处理钢筋有40SiMn、48Si2Mn和45Si2Cr等三个牌号。应用：目前主要用于预应力混凝土轨枕，用以代替高强度钢丝，配筋根数减少,制作方便,锚固性能好,建立预应力稳定。也用于预应力混凝土板、梁和吊车梁，使用效果良好。热处理钢筋系成盘供应（每盘长约20mm），开盘后能自然伸直，不需调直、焊接，故施工简单，并可节约钢材。第2章建筑金属材料

6.预应力混凝土用钢丝和钢绞线（1）预应力钢丝分类：按交货状态分为冷拉钢丝及消除应力钢丝两种；按外形分为光面钢丝、刻痕钢丝、螺旋钢丝三种；按松驰能力分为I级松驰和Ⅱ级松驰两级。代号：RCD（冷拉钢丝）、S（消除应力钢丝）、SI（消除应力刻痕钢丝）、SH（消除应力螺旋肋钢丝）。（2）预应力钢绞线分类：按捻制结构分为三类：用两根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×2）、用三根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×3）、用七根钢丝捻制的钢绞线（表示为1×7）。按应力松驰能力分为I级松驰和Ⅱ级松驰两种。第2章建筑金属材料（3）预应力钢丝和钢绞线的应用

主要用于大跨度、大负荷的桥梁、电杆、枕轨、屋架、大跨度吊车梁等，安全可靠，节约钢材，且不需冷拉，焊接接头等加工，因此，在土木工程中得到广泛应用。第3章砂石材料

砂石材料是道路与桥梁建筑中用量最大的一种建筑材料，按照用途不同，砂石材料可以分为石料、集料和矿质混合料。

3.1石料

3.2集料

3.3矿质混合料*3.1石料

3.1.1石料的技术性质

石料主要指可以加工成一定规则形状的，块石可以直接用于土木工程建筑。石料的技术性质物理性质力学性质化学性质*1.物理性质石料的物理性质包括：物理常数、吸水性，以及耐候性。（1）物理常数石料的物理常数是石料矿物组成结构状态的反映。矿物实体闭口孔隙开口孔隙三部分组成*1）密度

——石料在规定条件（105土5℃烘干至恒重，温度20℃）下，单位实体体积（闭口孔隙+矿质实体的体积）的质量。

公式：式中：

t——石料的真实密度，g/cm3；

ms——石料矿质实体的质量，g；

vs——石料矿质实体的体积，cm3。

在空气中称量石料质量，m0=0，ms=M*2）毛体积密度

——指在规定条件下，石料单位毛体积（矿质实体+孔隙的体积）的质量。公式：式中：

h——石料的毛体积密度，g/cm3；

ms、vs——意义同前式；

vi——石料开口孔隙的体积，cm3；

vn——石料闭口孔隙的体积，cm3。

V——石料的毛体积，cm3。*3）孔隙率

——石料的孔隙体积占其总体积的百分率。

定义式为：

式中：n——石料的孔隙率，％；

V0——石料的孔隙（开口+闭口孔隙）的体积，cm3；

V——石料的总体积，cm3。计算式：

*（2）吸水性

——石料在规定的条件下吸水的能力。工程上常采用吸水率和饱水率这两项指标表征。

1）吸水率

吸水率是指在室内常温和大气压条件下，石料试件最大的吸水质量占烘干（105土5℃干燥至恒重）石料试件质量的百分率。式中：W——石料吸水率，％；

m1——石料烘干至恒量时的质量，g；

m2——石料试件吸水至恒量时的质量，g。*

2）饱水率

——在内常温（20±2℃）和真空（真空度为2.67kPa）条件下，石料试件的最大吸水质量占烘干石料试件质量的百分率。

计算方法与吸水率相似，但饱水率＞吸水率。*（3）耐候性

——石料抵抗大气等自然因素作用的性能称为耐候性。试验方法：抗冻性和坚固性。

1）抗冻性

——石料在饱水状态下，能抵抗多次冻结和融化作用而不破坏的性能。表征指标：

①抗冻损失率（质量损失率）

按下式计算：式中：

Qfr——抗冻质量损失率％；

m1——试验前烘干试件质量,g；

m2——试验后烘干试件质量,g。

*

②耐冻系数

计算公式：

式中：

Kfr——试件的耐冻系数；

fsc——试验前石料试件饱水抗压强度，MPa；

fsc(fr)——经冻融循环试验后石料试件饱水抗压强度，MPa。

公路工程用石料技术要求：一般要求其耐冻系数大于0.75；质量损失率不大于5%。同时试件应无明显缺损(包括剥落、裂缝和边角损坏等情况)*2）坚固性

测定方法：采用硫酸钠坚固性法，将硫酸钠饱和溶液浸入石料孔隙后，经烘干、硫酸钠结晶体积膨胀，产生有如水结冻相似的作用，使石料孔隙周壁受到张应力，经过多次循，引起石料破坏。

坚固性是测定石料耐候性的一种简易、快速的方法。

有条件者均应采用直接冻融法。

*2.力学性质

——主要讨论确定石料等级的抗压强度和磨耗率两项性质。

（1）单轴抗压强度石料的工程用途不同，抗压强度的测试方法也不相同。道路工程、建筑工程用石料的单轴抗压强度按下式计算：式中：fsc——石料的抗压强度，MPa；

Fmax——极限破坏时的荷载，N；

A——试件的截面积，mm2。*

（2）磨耗性

——石料抵抗冲击、边缘剪切和摩擦等的联合作用的性能。也是评定石料等级的依据之一。测定方法：可采用洛杉矾试验法或狄法尔试验法确定。

1）洛杉矶试验法石料磨耗率计算公式：式中：Q磨——石料的磨耗率,％；

m1——装入磨耗机的试样质量，g；

m2——试验后洗净烘干的试样质量，g。*2）狄法尔试验法石料的磨耗率同样是以通过2mm圆孔筛或1.6mm方孔筛的质量损失百分率来表示。计算公式同上。

*3.化学性质（1）石料化学性质石料按SiO2的含量划分为：酸性石料：SiO2>65%性石料：SiO2=52%～65%碱性石料：SiO2<52%（2）石料与沥青粘附性测定方法

按照我国现行标准，可采用水煮法和水浸法。*3.1.2石料的技术标准

1.石料的技术分级根据公路工程对岩石的不同要求，自然界的岩石可划分为四个岩类：2.石料的技术标准道路建筑用石料按其技术性质（饱水后的抗压强度和磨耗率）划分为四个等级：Ⅰ类——岩浆岩类Ⅱ类——石灰岩类Ⅲ类——砂岩和片岩类Ⅳ类——砾石类1级——最坚硬岩石2级——坚硬岩石3级——中等强度的岩石4级——较软的岩石*公路工程用石料的技术标准*3.2集料

3.2.1集料的分类集料包括岩石天然风化而成的砾石（卵石）和砂等、岩石经机械和人工轧制的各种尺寸的碎石，以及工业冶金矿渣。根据集料在工程混合料中的不同作用，可以按粒径将其划分为粗集料和细集料两种。

*集料粗集料：在混合料中起骨架作用（碎石、砾石等）

细集料：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＞5mm（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＜5mm（以圆孔筛计）在沥青混合料中，粒径＜2.36mm（以方孔筛计）

*3.2.2集料的技术性质

1.粗集料的技术性质

（1）物理性质

1）物理常数集料的物理常数，要考虑到集料颗粒中的孔隙（开口孔隙或闭口孔隙），以及颗粒间的空隙。

①表观密度（简称视密度）

———指在规定条件（105±5℃烘干至恒重）下，单位表观体积（包括矿质实体和闭口孔隙的体积）的质量。*由右图体积与质量的关系，可表示为：

式中：′t——粗集料的表观密度，g/cm3；ms——矿质实体质量，g；Vs——矿质实体体积，cm3；Vn——矿质实体中闭口孔隙体积，cm3。*②毛体积密度

粗集料的毛体积密度指在规定的条件下，单位毛体积（包括矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙）的质量。可由下式求得：

式中：

h——粗集料的毛体积密度，g/cm3；

ms——矿质实体质量，g；vs、vi、vn——分别为粗集料矿质实体、闭口孔隙和开口孔隙体积，cm3

。*③堆积密度

————将集料装填于容器中包括集料空隙（颗粒之间的）和孔隙（颗粒内部的）在内的单位体积的质量。

计算公式：式中：

f——粗集料的堆积密度，g/cm3

；

ms——矿质实体质量，g；vs、vp、vv——分别为粗集料矿质实体、孔隙和空隙的体积,cm3。按堆积的松紧程度不同分类：自然堆积密度与振实堆积密度。*④空隙率

————指集料在自然堆积（或紧密堆积）时空隙体积占总体积的百分率。计算公式：

式中：n

——粗集料的空隙率,％；

′t——粗集料的表观密度，g/cm3

；

′f——粗集料的自然（或紧密）堆积密度，g/cm3

。*

2）级配

————指粗集料中各组成颗粒的分级和搭配。可通过筛析试验来确定。

级配的三参数：①分计筛余百分率；

②累计筛余百分率；

③通过百分率。3）坚固性可参照石料的抗冻性和坚固性试验。对已碎石或卵石，可采用规定级配的各粒级集料试验。*（2）路用粗集料的力学性质

————主要是压碎值和磨耗度；其次磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。

1）集料压碎值

————指集料在连续增加的荷载下，抵抗压碎的能力。

计算公式：

式中：

m0——试验前试样质量，g；

m1——试验后通过2.36mm筛孔细料质量，g。*2）集料磨光值高速公路要求的力学性质：集料的抗磨光性。按我国现行试验规程，是采用石料磨光值（PolishedStoneValue简称PSV）来表示。

意义：石料磨光值愈高，表示其抗滑性愈好。抗滑面层应选用磨光值高的集料，如玄武岩、安山岩、砂岩和花岗岩等。*3）集料冲击值集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能，称为抗冲击韧性。指标：冲击值。计算公式：式中：

LSV——集料的冲击值，%m1——试验后通过2.36mm的试样质量，g；

m——原试样质量，g。*4）集料磨耗值（道瑞试验）————用于评定抗滑表层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。磨耗值的计算公式：

式中：

AAV——集料磨耗值；

m1——磨耗前试件的质量，g；

m2——磨耗后试件的质量，g；

s——集料表干密度,g/cm3。

*

意义：磨耗值愈高，表示集料耐磨性愈差。

要求：不同道路等级对抗滑表层集料的磨光值、道瑞磨耗值和冲击值的技术要求见下表。

抗滑表层用集料技术要求指标高速公路、一级公路其他公路石料磨光值不小于4235道瑞磨耗值不大于1416集料冲击值不大于/%2830*2.细集料的技术性质（1）物理常数

————包括表观密度、堆积密度和空隙率等物理常数，其含义与粗集料完全相同，但是由于它的粒径较小，测定与计算的方法稍有不同。（2）级配

————各级粒径颗粒的分配情况，可通过砂的筛分试验确定。筛分试验：将500g试样，置于一套标准筛进行筛分，分别称出试样存留在各筛上质量，并计算其级配有关参数：*1）分计筛余百分率

————某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率。

计算公式：式中：ai——某号筛的分计筛余，％；

mi——存留在某号筛上的质量，g；

M——试样总质量，g。*2）累计筛余百分率

————某号筛的分计筛余百分率和大于某号筛的各筛分计筛余百分率之总和。

计算公式：式中：Ai——累计筛余，％；

a1、a2、…

ai——从5mm、2.5mm、……至计算的某号筛的分计筛余（圆孔筛），％。*3）通过百分率

————通过某筛的质量占试样总质量的百分率，即100与累计筛余百分率之差。

计算公式：

式中：Pi——通过百分率，％；

Ai——累计筛余，％。*

（3）粗度

粗度是评价砂粗细程度的一种指标。

指标：细度模数（或细度模量），是各号筛的累计筛余百分率之和除以100之商。可按下式计算：当砂中含有大于5mm的颗粒时，则按下式计算：*按细度模数可将砂分为下列三级：

式中：Mx——细度模数；

A5、A2.5、A1.25、A0.63、A0.316、A0.16——5mm、2.5mm、……、0.16mm各筛累计筛余，％。Mx=3.7～3.1为粗砂Mx=3.0～2.3为中砂Mx=2.2～1.6为细砂结论：细度模数越大，表示细集料越粗。*3.3矿质混合料

3.3.1矿质混合料的级配类型砂石集料在土木工程中，主要以矿质混合料的形式与结合料组配使用。

组配要求：多种集料按照一定的比例搭配起来，以达到

较高的密实度

和较大的摩擦力。可采用的级配类型：有连续级配和间断级配两种。如图所示：*3.3.2矿质混合料的级配理论

1.最大密度曲线理论（富勒理论）

观点：矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大。当矿质混合料的级配曲线为抛物线时，具有最大密实度。a）b）a）常坐标；b）半对数坐标理想最大密度级配曲线*

最大密度级配曲线公式：可用矿料颗粒粒径（d）与通过量（p）表示。式中：d——矿质混合料各级颗粒粒径，mm；

p——各级颗粒粒径集料的通过量，%；

k——常数。*2.最大密度曲线n幂公式（泰波理论）

观点：最大密度曲线是一种理论的级配曲线，实际上，级配曲线应该有一定的波动范围。

公式：

式中：

p、d和D——意义同前；n——实验指数。

实际研究认为：在沥青混合料中应用，当n=0.45时密度最大；在水泥混凝土中应用，当n=0.25～0.45时工作性较好。通常使用的矿质混合料的级配范围（包括密级配和开级配）n=0.3～0.7

*3.粒子干涉理论

式中：t——前粒级的间隙距离，即等于次粒级的粒径；

D——前粒级的粒径；

0——次粒级的理论实积率（即堆积密度与表观密度之比）；

s——次粒级的实用实积率。公式：*3.3.3矿质混合料的组成设计方法目前矿质混合料的组成设计方法主要有数解法与图解法两大类。1.数解法用数解法解矿质混合料组成的方法很多，最常用的方法有试算法和正规方程法。试算法适用于3～4种矿料组配，正规方程法可用于多种矿料组成，所得结果准确，但计算较为繁杂，不如图解法简便。下面主要介绍试算法。*

（1）试算法

1）按题意作下列两点假设：

①

设A、B、C三种集料在混合料M中的用量比例分别为X、Y、Z，则

②

又设混合料M中某一级粒径（i）要求的含量为M（i），A、B、C三种集料中该粒径的含量分别为

A(i)、

B(i)

、

C(i)

。则：2）计算步骤

①

计算A集料在矿质混合料中的用量比例首先，找出A集料占优势含量的某一粒径，如粒径（i），而忽略B、C

集料在此粒径的含量，即B集料和C集料该粒径的含量aB(i)和aC(i)均等于零。

A集料在混合料中的用量：*②

计算C集料在矿质混合料中的用量比例原理同前，设C集料的优势粒径为j（mm），则A集料和B集料在该粒径的含量aA(j)和aB(j)均等于零。

C集料在混合料中的用量：

③

计算B集料在矿质混合料中的用量比例由前式得出B集料在矿质混合料中的用量：

④

校核调整按以上计算的配合比计算合成级配，如不在要求的级配范围内，应调整。重新计算和复核配合比，经几次调整，直到符合要求为止。如经计算确不能满足级配要求时，可掺加某些单粒级集料，或调换其它原始集料。*（2）正规方程法

基本原理：根据各种集料的筛分数据和规范要求的级配中值列出正规方程，然后用数学回归的方法或电算的方法求解。

方法：①设有k种集料,各集料在n级筛分的通过百分率为Pi（j）,

欲配制为符合级配范围中值要求的矿质混合料。

②设矿质混合料任何一级筛孔的通过率为P（j）,它等于由各种组成集料在该级的通过百分率Pi乘各种集料在混合料中的用量（xi）之和，即式中:i——集料种类,=1，2，…k；j——筛孔数,=1，2，…n。*③按下式列出方程组方程组可用数学回归法或电算法求解………………*2.图解法

（1）基本原理

通常级配曲线图采用半对数坐标图绘制，所绘出的级配范围中值为一抛物线。图解法中，为使要求级配中值呈一直线，采用纵坐标的通过量（Pi）为算术坐标，而横坐标的粒径采用(d/D)n表示，则绘出的级配曲线中值为直线。如图：a）b）图解法级配曲线坐标图*（2）计算步骤

1）绘制级配曲线坐标图

2）确定各种集料用量

①两相邻级配曲线重叠，等分；

②两相邻级配曲线相接，连分；

③两相邻级配曲线相离，平分。

3）校核按图解所得的各种集料用量，校核计算所得合成级配是否符合要求。如不能符合要求，即超出级配范围，应调整各集料的用量。*矿质混合料配合比设计工程实例试采用图解法设计某高速公路用细粒式沥青混凝土的矿质混合料配合比。

1.原始资料（1）现有碎石、石屑、砂和矿粉四种矿质集料，现场取样进行筛分如下表：材料名称筛孔尺寸（方筛孔）/mm16.O13.29.54.752.361.180.60.30.150.075通过百分率/%碎石1009426OOOOOOO石屑100100100804017OOOO砂1001001001009490763817O矿粉10010010010010010010010010083*（2）确定矿质混合料的工程级配范围如下表：级配类型筛孔尺寸(方孔筛)/mm16.O13.29.54.752.361.180.60.30.150.075细粒式沥青混凝土（AC-13）10095～10070～8848～6836～5324～4118～3012～228～164～8

级配中值10098795745

3324

17

12

6*

2.设计步骤（1）绘制级配曲线图，在纵坐标上按算术坐标绘出通过百分率Pi，如下图。（2）连对角线OO′作为级配范围通过率中值。在纵坐标上找出各个筛孔通过率中值作水平线，通过与对角线OO′的交点作垂线，与横坐标的交点，即为相应的筛孔在横坐标上的位置。（3）将碎石、石屑、砂和矿粉四种集料的级配曲线绘于下图。（4）从碎石、石屑、砂和矿粉四条级配曲线依次分析，均为重叠的位置关系。在其重叠部分分别作垂线AA′、BB′、CC′与对角线OO′依次相交于M、N、R；过M、N、R分别引水平线，可以确定

碎石:石屑:砂:矿粉=36%:31%:25%:8%。*1009080706050403020100Pi(%)di（mm）9879574533241712616.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075碎石石屑砂矿粉碎石36%石屑31%砂25%矿粉8%AA′BB′CC′MNR级配中值线*

3.校核

（1）计算得合成级配结果，并绘制合成级配曲线；（2）调整配合比。

配合比调整原则：对高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算

1～3组粗细不同的配合比，绘制设计级配曲线，分别位于工程设计级配范围的上方、中值及下方。设计合成级配不得有太多的锯齿形交错，且在0.3～0.6mm范围内不出现“鸵峰”。当反复调整不能满意时，宜更换材料设计。*（1）计算合成级配结果表（表3.4）*

（2）绘制级配曲线，并调整配合比从图中可以看出，计算的合成级配曲线接近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向级配曲线范围的下限，因此需要调整。*

经调整，各种材料用量为碎石:石屑:砂:矿粉=41%:36%:15%:8%。按此结果重新计算合成级配，计算结果如表3.4(表中括号部分)并绘图，可见调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。结论*第4章无机胶凝材料

概述胶凝材料（结合料）——经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体的材料。*第4章无机胶凝材料

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）

*4.1石灰

4.1.1石灰的生产

1.原料

——以CaCO3为主要成分的岩石(石灰石、白垩等)

富含CaCO3

部分MgCO3*

2.煅烧块状生石灰的特点：

CaO质量几乎下降一半,但体积缩小很少,故优质生石灰应为白色疏松结构。欠火石灰：温度过低/时间不够/石灰石不能充分烧透,存在硬心过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）块状生石灰1005644注意过火石灰可以使用，但应陈伏半个月*

4.1.2石灰分类2.石灰的存在形成

块状生石灰——煅烧直接获得生石灰粉——块状生石灰磨细

消石灰粉——生石灰消解石灰膏/乳——生石灰+过量水钙质石灰（MgO≤5％）镁质石灰（MgO>5％）特点：熟化较慢，但硬化强度稍高。1.按MgO含量分类CaOCa(OH)2*4.1.3石灰的熟化与硬化

1.石灰的熟化（消化）

CaO+H2O——Ca(OH)2+Q（64.9KJ）注意：

消解安全措施：分层消解*

2.硬化

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

Ca（OH）2＋CO2＋H2O——CaCO3

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*石灰的生产、消解、硬化小结过火石灰存在,陈伏半个月左右

——常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂消解为石灰膏/乳的作用

——水层隔绝空气，避免发生碳化消解安全

——分层消解，热量较快散释*4.1.4石灰的技术要求

根据我国建材行业标准JC/T479-92《建筑生石灰》与JC/T480-92《建筑生石灰粉》、JC/T481-92《建筑消石灰粉》的规定，按照技术指标分为优等品、一等品、合格品三个等级。生石灰、生石灰粉及消石灰的技术指标见表4.1、4.2、4.3。

建筑工程中所使用的石灰通常分为三个品种：建筑生石灰、建筑生石灰粉和建筑消石灰粉。

桥涵用石灰技术标准应满足建筑石灰的技术要求。

路面基层用石灰技术标准应满足JTJ034-2000《公路路面基层施工技术规范》要求，技术标准见表4.4。*表4.1生石灰的技术标准

项目钙质生石灰

镁质生石灰

优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮908580858075

C02含量/%≯

5796810未消化残渣含量（5mm圆孔筛余）/%≯5101551015产浆量/L·kg-1≮

2.82.32.02.82.32.0*表4.2生石灰粉的技术标准项目钙质生石灰

镁质生石灰

优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮858075807570

C02含量/%≯

791181012细度0.90mm筛筛余/%≯0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余/%≯7.012.018.07.012.018.0*表4.3消石灰粉的技术标准项目钙质消石灰粉镁质消石灰粉白云石消石灰粉优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品CaO+MgO含量/%≮706560656055656055游离水/%0.4～２体积安定性合格合格—合格合格—合格合格—细度0.90mm筛筛余/%≯000.5000.5000.50.125mm筛筛余%≯310153101531015*表4.4路面基层用石灰的技术标准项目钙质生石灰镁质生石灰钙质消石灰镁质消石灰等级ⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢⅠⅡⅢCaO+MgO含量/%≮858075807570656055605550未消化残渣含量/5mm圆孔筛余/%≯71117101420含水量/%≯444444细度0.71mm筛筛余/%≯—11—110.125mm筛筛余%≯1320—1320—MgO含量/%≤5＞5≤4＞4*工程实例

某工地要使用一种生石灰粉，现取试样，应如何判该石灰的品质？

1.检测石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,细度。2.根据MgO含量，判定该石灰的类别(属钙质/镁质石灰)

3.根据表4.1判定该石灰的等级。

*4.1.5石灰的应用1.石灰乳、涂料2.砂浆、石灰砂浆、水灰水泥混合砂浆3.石灰土和三合土石灰＋粘土——石灰土(灰土)：用于道路的底基层、基层

拌和

按比例5%～12%

石灰＋粘土＋砂（炉渣/石膏）——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*第4章无机胶凝材料

4.2石膏

石膏——CaSO4为主要成分。分为建筑石膏和高强度石膏两种。石膏的存在形式天然二水石膏化工石膏天然无水石膏建筑石膏高强石膏CaSO4·H2OCaSO4·H2O与CaSO4混合废渣CaSO4·H2O，硬β-CaSO4·1/2H2Oα-CaSO4·1/2H2O*4.2.1建筑石膏的水化特点：极快,全过程约7～12min。4.2.2建筑石膏的凝结硬化

自由水水化和蒸发，石膏浆体可塑性减小，浆体变稠——凝结晶体逐渐长大，浆体产生强度，直到干燥——硬化*4.2.3建筑石膏的技术性质和要求

1.技术性质密度和堆积密度小，属轻质材料凝结硬化快凝结硬化时体积略膨胀硬化后孔隙率高防火性能好耐水性和耐冻性差*2.技术要求等级2h强度细度0.2mm方孔筛筛余/%≯凝结时间/min抗压抗折初凝终凝优等品4.92.55.0≮6≯30一等品3.92.110.0合格品2.91.815.0*4.2.4建筑石膏的应用

制备石膏砂浆和粉刷石膏——石膏表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于再装饰，

常用于室内高级抹灰和粉刷。

石膏板及装饰件——石膏板质轻、保温隔热、吸声防火、尺寸稳定、便于施工，

广泛用于高层建筑和大跨度建筑隔墙。常用制品：纸面石膏板、纤维石膏板、空心石膏板、穿孔石膏板、装饰石膏板、石膏角线等装饰件。*第4章无机胶凝材料

4.3水硬性胶凝材料

水泥——即能在水中凝结，又能在空气中凝结的胶凝材料。*4.3.1水泥分类硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥(2)按性能和用途分类通用水泥专用水泥特性水泥⑴按化学成分∆∆*4.3.2硅酸盐水泥

1.硅酸盐水泥的生产工艺概述2.硅酸盐水泥的组成材料3.硅酸盐水泥的水化和硬化4.硅酸盐水泥的技术性质5.硅酸盐水泥的技术标准6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止▲▲▲*

1.硅酸盐水泥的生产工艺概述

（1）生产工艺

两磨一烧——生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程（2）生产原料石灰石质原料——石灰石、白垩等粘土质原料——粘土、页岩等校正原料（少量）——铁粉CaOSiO2、Al2O3、Fe2O3Fe2O3*2.硅酸盐水泥的组成材料（1）硅酸盐水泥熟料（2）石膏（3）混合材料*（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成硅酸三钙主要矿物组成分子式分子简式

3CaO·SiO2C3SC2SC3AC4AF2CaO·SiO23CaO·Al2O34CaO·Al2O3·Fe2O3硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙名称*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*2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性矿物组成

硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙

铁铝酸四钙

C3SC2SC3AC4AF含量/%

37～60

最多15～37次之

7～15少

10～18少

水化速度

较快慢快中水化热

中低高中强度

高早期低后期高低中（抗折强度）耐化学侵蚀

中良差优干缩性

中小大小*实例快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。

适用于紧急抢修工程、军事工程、冬季施工工程。道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。C4AF、C2S含量高。

适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。大坝水泥：简称中热水泥低热矿渣水泥：加入矿渣适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。水化放热较低，C2S含量高，

C3A含量低*

（2）石膏作用：缓凝剂水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。*（3）混合材料1）活性混合材料2）非活性混合材料*1）活性混合材料

——系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。粒化高炉矿渣山灰质混合材料粉煤灰火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。天然的人工的主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。*2）非活性混合材料

定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。

目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。

常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。*五大品种硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

不掺混合材+少量混合材（≤水泥量5%）

硅酸盐水泥熟料+适量石膏+多量混合材

P·Ⅰ

P·Ⅱ

+少量混合材（水泥量6%～15%）

P·O

粒化高炉矿渣

P·P

P·F

P·S

火山灰

粉煤灰*3.硅酸盐水泥的水化硬化（1）水化

①②③

水化速度快

④

长纤维状

短纤维状六方板结晶缓凝机理：同上针状结晶

立方板状结晶

*第一阶段：大约在水泥拌水起至初凝时止，C3S迅速反应生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成钙矾石晶体。水泥浆呈塑性状态。第二阶段：大约从初凝起至24h止，水泥水化加速，生成较多的Ca(OH)2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。水化产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：指24h以后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。（2）水泥的硬化*水泥硬化研究理论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。*4、硅酸盐水泥的技术性质

（1）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。

③氧化镁第4章无机胶凝材料

水化慢、体积膨胀,影响安定性

④三氧化硫

⑤碱——限制发生碱-集料反应，按（Na2O+0.658K2O）值计。*（2）物理力学性质

①细度

0.08mm方孔筛筛余量:%

——负压筛法（适用于其它水泥）比表面积：m2/kg，cm2/g——勃氏法（适用于硅酸盐水泥）a.指标▲*

b.试验方法1.筛析试验前：调节负压至4000～6000Pa范围内。2.称取试样25g，置于负压筛，筛析2min。3.筛毕，称量筛余物ms。4.结果计算(1)水泥试样筛余百分数：筛余结果的修正:C——修正系数，0.80～1.20*

②凝结时间

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。*d.水泥标准稠度净浆1.目的：试验结果具有可比性，用于测定凝结时间和安定性。

2.测定：试验仪器：维卡仪试验方法：标准法/调整水量法3.标准稠度净浆标准:

试杆距底板距离为6mm±1mm。4.标准稠度用水量:达到标准稠度净浆时的用水量。*

初凝时间：

试杆距底板距离为4mm±1mm。终凝时间：

当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时。e.凝结时间测定*③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: