李毅佳《土建计量》讲义 第三章 工程材料

一、本章考试大纲

(-)结构材料的分类、特性及应用;

(二)装饰材料的分类、特性及应用;

(三)功能材料的分类、特性及应用。

二、考情分析

本章内容系统的分为：建筑结构材料、建筑装饰材料、建筑功能材料。

涉及钢筋、水泥、混凝土为主要必考的部分，必须重视。

三、本章框架知识体系及分值(2020单选8分，多选8分)

章节分值(16)

第一节建筑结构材料5+4

第二节建筑装饰材料2+2

第三节建筑功能材料1+2

第一节建筑结构材料

考试年度2020年2019年2018年

单选题多选题单选题多选题单选题多选题

第一节建

5道5分2道4分5道5分2道4分5道5分2道4分

筑结构材料

一、建筑钢材

(一)常用的建筑钢材

1.钢筋混凝土结构用钢

(1)热轧钢筋

热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。热轧

钢筋的技术要求应符合《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1和《钢筋混凝土用钢第

2部分：热轧带肋钢筋》GB14%.2的相关规定。热轧钢筋的品种及技术要求见表3.1.1。

表3.1.1热轧钢筋的技术要求

下屈服强度Rd抗拉强度电断后伸长率最大总伸长

表面公称直径冷弯试验

牌号(MPa)(MPa)A(%)率心(%)

形状(mm)180°

2

光圆HPB3006.0〜223004202510d=a

HRB400

6〜25167.5d=4a

HRBF400

28〜40400540d=5a

带肋HRB400E

>40-50-9.0d=6a

HRBF400E

HRB5006〜25500630157.5d=6a

HRBF50028〜40d=7a

IIRB500E>40〜50d=8a

-9.0

HRBF500E

6〜25d=6a

HRB60028〜40600730147.5d=7a

>40〜50d=8a

无国例前螺纹钢筋

人字纹例筋月牙蚊倒筋

热轧光圆钢筋由碳素结构钢或低合金结构钢经热轧而成，从表中可以看M其强度较低，但具有塑性

好，伸长率高，便于弯折成型、容易焊接等特点，可用于中小型混凝土结构的受力钢筋或箍筋，以及作

为冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）的原料。

热轧带肋钢筋采用低合金钢热轧而成，具有较高的强度，塑性和可焊性较好。钢筋表面有纵肋和横

肋，从而加强了钢筋与混凝土中间的握裹力，可用于混凝土结构受力筋，以及预应力钢筋。

【佳分秘籍】

/（HPB300）

强度较较低低，'但具有都塑8曲性好，伸长率育高，便于弯弯折折成成型鼠、容容易易烽焊搜接等”特点

/、/"可用于中d型注3聃的受力网MB5,以及作为冷加工（翻L

拔、冷轧）的朦料

热轧钢筋

@李毅佳HRB400.HRBF400,HRB500,HRBF500.HRB600)

较高的漱量性和可停性则）

带肋

钢筋表面有纵肋和横助，从而加强了钢筋与混凝土中间的握褰力，可用于

混流土结构受力筋，以及预应力钢筋

（2）冷加工钢筋

在常温下对热轧钢筋进行机械加工（冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冲压等）而成。常见的品种有冷拉

热轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝。

1）冷拉热轧钢筋。在常温卜将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，

即制成了冷拉热轧钢筋。如卸荷后立即重新拉伸，卸荷点成为新的屈服点，因此冷拉可使屈服点提高,

材料变脆、屈服阶段缩短，塑性、韧性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定时间后重新拉

伸，钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、韧性维续降低，这种现象称为冷拉时效。

实践中，可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序，这样可简化流程，提高效率。

钢筋冷拉应力应变曲线图.

2）冷轧带肋钢筋。

用低碳钢热轧盘圆条直接冷轧或经冷拔后再冷轧，形成三面或两面横肋的钢筋。根据《冷轧带肋钢

筋》GB13788规定，冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H、CRB800H六个

牌号:_____________________________________________________________________________________

普通钢筋混凝土用钢筋CRB550、CRB600H

预应力混凝土用钢筋CRB650、CRB800、CRB800H

既可作为普通钢筋混凝土用钢筋，也可作为预应力混凝土用钢筋CRB680H

冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，具有强度高、握裹力强、节约钢材、质量稳

【2019年】常用于普通钢筋混凝土的冷轧带肋钢筋有（）。

A.CRB650

B.CRB800

C.CRB550

D.CRB600H

E.CRB68011

『正确答案』CDE

『答案解析J本题考杳的是常用的建筑钢材。根据现行国家标准《冷乳带肋钢筋》GB13788的规

定，冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H.CRB800H六个牌号。CRB550、

CRB600H为普通钢筋混凝土用钢筋，CRB650、CRB800、CRB800H为预应力混凝土用钢筋，CRB680H

既可作为普通钢筋混凝土用钢筋，也可作为预应力混凝土用钢筋使用。

3）冷拔低碳钢丝.

低碳钢热轧圆盘条或热轧光圆钢筋经•次或多次冷拔制成的光圆钢丝，在使用中应符合《冷拔低碳

钢丝应用技术规程》JGJ19规定。冷拔低碳钢丝宜作为构造钢筋使用，作为结构构件中纵向受力钢筋

使用时应采用钢丝焊接网。冷用低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。作为箍筋使用时，冷拔低碳钢丝的

直径不宜小于5mm,间距不应人于200mm,构造应符合国家现夕亍相关标准的有关规定。冷拔低碳钢丝只

有CDW550一个牌号。

CDW550级冷拔低碳钢丝的直径可为:3mm、4mm、5mm6mn>7mm和8mm。直径小于5mm的钢丝焊接

网不应作为混凝土结构中的受力钢筋使用；除钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆外，不应使用直径

3mm的冷拔低碳钢丝；除大直径的预应力混凝土桩外，不宜使用直径8mm的冷拔低碳钢丝。

拔丝HI

——?弓…——

L1I

工作区定径区

【2019年】钢材CDW550主要用于（）。

A.地铁钢轨

B.预应力钢筋

C.吊车梁主筋

n.构造钢筋

『正确答案』D

『答案解析」本题考查的是常用的建筑钢材。冷拔低碳钢丝只有CDW550一个牌号。冷拔低碳钢丝

宜作为构造钢筋使用，作为结构构件中纵向受力钢筋使用时应采用钢丝焊接网。冷拔低碳钢丝不得

作预应力钢筋使用。

（3）预应力混凝土热处理钢筋

热处理是指将钢材按一定规则加热、保温和冷却，以改变其组织，从而获得所需要性能的一种工艺

措施。热处理的方法有退火、正火、淬火和回火。建筑钢材一般只在生产厂完成热处理工艺。

热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋（中碳低含金钢）经淬火和高温回火调质处理而成的，即以热

处理状态交货。热处理钢筋强度高，用材省，锚固性好，预应力稳定，主要用作预应力钢筋混凝土轨

枕，也可以用于预应力混凝土板、吊车梁等构件。

（4）预应力混凝土用钢丝与钢绞线

预应力混凝土用钢丝是用优质碳素结构钢经冷加工及时效处理或热处理等工艺过程制得，具有高强

度,安全可靠，便于施工等优点。根据现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223规定，预应力

混凝土用钢丝按照加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类。钢丝按外形分为光面钢丝（P〉、螺旋

肋钢丝（H）和刻痕钢丝（I）三种。预应力混凝土用钢绞线的分类与应用应执行国家标准《预应力混

凝土用钢绞线》GB/T5224的有关规定。

预应力钢丝与钢绞线均属于冷加工强化及热处理钢材，拉伸试验时无屈服点，但抗拉强度远远超过

热轧钢筋和冷轧钢筋，并具有很好的柔韧性，应力松弛率低，适用于大荷载、大跨度及需要由线配筋的

预应力混凝土结构，如大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。

【2020年】制作预应力混凝土轨枕采用的预应力混凝土钢材应为（）。

A.钢丝

B.钢绞线

C.热处理钢筋

D.冷轧带肋钢筋

『正确答案』C

『答案解析』题考查的是常用的建筑钢材。热处理钢筋主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，也可以用

于预应力混凝土板、吊车梁等构件。

【2018年】大型屋架、大跨度桥梁等大负荷预应力混凝土结构中，应优先采用（）。

A.冷轧带肋钢筋

B.预应力混凝土钢绞线

C.冷拉热轧钢筋

D.冷拔低碳钢丝

『正确答案JB

『答案解析』题考查的是常用的建筑钢材。预应力混凝土用钢绞线强度高、柔性好，与混凝土黏结

性能好，多用于大型屋架、薄腹梁、大跨度桥梁等大负荷的预应力混凝土结构。

【2015年】预应力混凝土结构构件中，可使用的钢材包括各种（）。

A.冷轧带肋钢筋

B.冷拔低碳钢丝

C.热处理钢筋

D.冷拉钢丝

E.消除应力钢丝

「正确答案」CDE

［答案解析］本题考杳的是常用的建筑钢材。冷轧带肋钢筋可用于预应力混凝土的是CRB650、

CRB800、CRB800H、CRB680H；冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。

【2013年】预应力混凝土板的钢材为（）。

A.冷拔低碳钢丝

B.CRB550冷轧带肋钢筋

C.HPB300热轧钢筋

D.热处理钢筋

『正确答案」D

Ii答案解析J本题考查的是常用的建筑钢材.热处理钢筋主要用作预应力钢筋混凝十轨沈，也可用

于预应力混凝土板、吊车梁等构件。

2.钢结构用钢

钢结构用钢主要是热轧成型的钢板、型钢等，其中型钢又分热轧型钢和冷弯薄壁型钢。钢材所用的

母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。

（1）热轧型钢。按钢材的外形，钢结构常用热轧型钢有：工字钢、H型钢、T型钢、槽钢、等边角

钢、不等边角钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。型钢的规格表示方法：工字钢用“I”与高度值

X腿宽度值X腰宽度值表示，如1450X150X11.5（简记为145a）；槽钢用与高度值火腿宽度值

X腰宽度值表示，如［200X200X24（简记为［20b）；等边角钢用“1_”与边宽度值X边宽度值X边厚

宽度值表示，如J200X200X24（简记为1_200X24）；不等边角钢用“L”与长边宽度值X短边宽度

值X边厚宽度值表示,如L160X100X16。

（2）冷涔薄壁型钢。薄壁型钢是用薄钢板（通常2〜6mm）冷野或者模压而成,其界面形状多样，

可分为角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、

圆钢和小角钢，壁厚一般为1.E〜5mm,多用于轻型钢结构。

（3）钢板和压型钢板。用光面轧辑轧制而成的扁平钢材称为钢板。按轧制温度的不同，钢板又可

分热轧和冷轧两类。土木工程用钢板的钢种主要是碳素结构钢，某些重型结构、大跨度桥梁等也采用低

合金钢。钢板规格表示方法为“宽度X厚度X长度”（单位为1nm）。按厚度来分，热轧钢板可分为厚

板（厚度大于4mm）和薄板（厚度不大于4mm）两种；冷轧钢板只有薄板。厚板可用于型钢的连接与焊

接，组成钢结构承力构件，薄板可用作屋面或墙面等围护结构，或作为薄壁型钢的原料,薄钢板经辐

压或冷窗可制成截面呈V形、U形、梯形或类似形状的波纹，并可采用有机涂层、镀锌等表面保护层的

钢板，称压型钢板，在建筑上常用作屋面板、楼板、墙板及装饰板等。还可将其与保温材料等复合，制

成复合墙板等，用途十分广泛。

3.钢管混凝土结构用钢

钢管混凝土结构即采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构，简称CFST结构。钢管混凝土构

件是指在钢管内填充混凝土的构件，包括实心和空心钢管混凝土构件，截面可为圆形、矩形及多边形,

简称CFST构件。

钢管混凝土结构用钢材的选用应符合现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的有关规定。承

直结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管，不宜选用输送流体用的螺旋焊管。矩形钢管可采用

焊接钢管，也可采用冷成型矩形钢管。当采用冷成型矩形钢管时，应符合现行行业标准《建筑结构用冷

港矩形钢管》JG/T178中I级产品的规定。直接承受动荷载或低温环境下的外露结构，不宜采用冷弯

矩形钢管。多边形钢管可采用焊接钢管,也可采用冷成型多边形钢管。

（二）钢材的性能

钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。

力学性能钢材最重要的使用性能抗拉性能、冲击性能、硬度、疲劳性能

工艺性能表示钢材右各种加工过程中的行为弯曲性熊和焊接性能

1.抗拉性能

抗拉性能是钢材的最主要性能，表征其性能的技术指标主要是屈服强度、抗拉强度和伸长率。低碳

钢（软钢）受拉的应力一应变图能够较好地解释这些重要的技术指标。如图3.1.1所示，低碳钢应力一

应变曲线分为四个阶段：弹性阶段（OfA）、弹塑性阶段（AfB）、塑性阶段（BfC）、应变强化阶

段（C-D）,超过D点后试件产生颈缩和断裂。

D

D

M3.1.1低碟审受拉时应力一应变图

（1）屈服强度。在弹性阶段0A段，如卸去拉力，试件能恢复原状，此阶段的变形为弹性变形，应

刀与应变成正比，其比值即为钢材的弹性模量，反应钢材的刚度。与A点对应的应力称为弹性极限。当

对试件的拉伸进入AB阶段时，应力的增长滞后于应变的增加。当应力达到B点时，试件进入塑性阶段,

应力不增加但应变增大，这时相应的应力称为屈服强度（屈服点）。如果达到屈服点后应力值发生下降,

则应区分上屈服点（RQ和下屈服点（M）,在结构计算时以下屈服点作为材料的屈服强度的标准值。

预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点，没有明显的屈服平台，这类钢材的屈服点以

产生残余变形达到原始标距长度的0.2%时所对应的应力作为规定的屈服强度极限（RPO.2）o

（2）抗拉强度。CD阶段曲线逐步上升，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应

7最高点D的应力称为抗拉强度（&）o设计中抗拉强度虽然不能利用，但强屈比（R../R.L）能反映钢材

的利用率和结构安全可靠程度。

强屈比越大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，因而结构的安全性越高。但强屈比

太大，则反映钢材不能有效地被利用。

【2016年】钢材的屈强比愈小，则（）。

A.结构的安全性愈高，钢材的有效利用率愈低

B.结构的安全性愈高，钢材的有效利用率愈高

C.结构的安全性愈低，钢材的有效利用率愈低

D.结构的安全性愈低，钢材的有效利用率愈高

『正确答案』A

r答案解析』本题考查的是钢材的性能。屈强比愈小（强屈比愈大），反映钢材受力超过屈服点工

作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但屈服强比太小（强屈比太大），则反映钢材不能有

效地被利用。

（3）伸长率。当曲线到达D点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩”现象

而断裂。试件拉断后，标距的伸长与原始标距长度之比的百分率称为断后伸长率（A）。拉力达到最大

时原始标距的伸长与原始标距之比的百分率称为最大伸长率，最大总伸长率用心表示。伸长率表征了

钢材的塑性变形能力。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布是不均匀的，颈缩处

的伸长较大，离颈缩部位越远变形越小。因此，原标距与试件的直径之比越大，颈缩处伸长值在整个

伸长值中的比重越小，计算伸长率越小。

【2020年】表征钢材抗拉性能的技术指标主要有（）。

A.屈服强度

B.冲击韧性

C.抗拉强度

D.硬度

E.伸长率

『正确答案』ACE

『答案解析J本题考查的是钢材的性能。抗拉性能是钢材的最主要性能，表征其性能的技术指标主

要是屈服强度、抗拉强度和伸长率。

【2017年】对于钢材的塑形变形及伸长率，以下说法正确的是（）。

A.塑性变形在标距内分布是均匀的

B.伸长率的大小与标距长度有关

C.离颈缩部位越远变形越大

D.同一种钢材，55应小于510

『正确答案』B

『答案解析』本题考查的是钢材的性能。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布

是不均匀的，颈缩处的伸长较大，离颈缩部位越远变形越小，因此，原标距与试件的直径之比越大,

颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越小，计算伸长率越小。

2.冲击性能

冲击性能指钢材抵抗冲击载荷的能力。其指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定。按规定，

将带有V形缺口的试件进行冲击试验。试件在冲击荷载作用下折断时所吸收的功称为冲击吸收功AMJ）,

即冲击韧性值。钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。

A*.值随试验温度的下降而减小，当温度降低达到某一范围时，Ak、.急剧下降而呈脆性断裂，这种现

象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，一其数值越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。

因此，对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验，并选用脆性临

界温度较使用温度低的钢材。另外，时效敏感性（因时效导致性能改变的程度）越大的钢材，经过时效

以后，其冲击韧性和塑性的降低越显著，对于承受动荷载的结构物应选用时效敏感性较小的钢材。

3.硬度

钢材的硬度是指表面层局帮体积抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值

HB表示。数值越大，表示钢材越硬。

4.耐疲劳性

在交变荷载反复作用下，枢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破

坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生

断裂所能承受的最大应力。试验表明，钢材承受的交变应力越大，则断裂时的交变循环次数越少，相反,

交变应力越小，则断裂时的交变循环次数越多；当交变应力低于某一值时.，交变循环次数达无限次也不

会产生疲劳破1不。

5.冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。冷弯性能指标是通过试

件被弯曲的角度（90°、180°）及弯心直径d对试件厚度（或直径）a的比值（d/a）区分的。试件按

规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。

冷弯试验能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力、夹杂物未熔合和微裂隙等缺陷。在拉力试

验中，这些缺陷常因塑造性变形导致应力重分布而得不到反映。因此，冷弯试验是一种比较严格的试

验，对钢材的焊接质量也是一种严格的检验,能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物等

问题。

图11-1-5钢材冷穹试验示意图

Fe*C

6.焊接性能

钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是

化学成分及含量。含碳量超过0.3%,可焊性显著下降等。

【佳分总结】钢材的性能

①在弹性阶段，应力与应变成正比，其比值即为钢材的弹性

模量。A点对应的应力称为弹性极限。

屈服强度

②屈服下限所对应的应力称为屈服强度。设计时一般以屈服

抗拉性能强度作为强度取值的依据

强屈比愈大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，

抗拉强度

因而结构的安全性越高

力学性能

伸长率表征了钢材的塑性变形能力

发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢

冲击韧性

材的低温冲击韧性越好

硬度常用布氏硬度值HB表示。数值越大，钢材越硬

在交变荷载反复作用下，钢材在应力远小于抗拉强度时发生

耐疲劳性

断裂，即疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示

冷弯性能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物等问题

工艺性能

焊接性能焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度

（三）钢材的化学成分

钢材的化学成分主要是指碳、硅、镒、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氯、氮及各种合金元

冢。

1.碳

土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%。在此范围内，随着钢中碳含量的增加，强度和硬度增加，

而塑性、韧性和冷弯性能相应降低；碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降

低抗大气腐蚀性。

2.硅

当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，随着含量的加大可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响

不明显。

3.锦

钵是我国低合金钢的主要合金元素，钵含量一般在1%〜2也它的作用主要是使强度和硬度提高；

还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善。

4.硫

硫是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。

硫化物造成的低熔点使钢在焊搂时易于产生热裂纹，加大钢材的热脆性，显著降低焊接性能。

5.磷

磷为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度越低，对韧性和塑

性的影响越大。磷在钢中偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。但磷可提高钢

的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。

6.氮

氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，可使钢材的强度提高，但塑性特别是韧性明显下降。氮还会加

剧钢的时效敏感性和冷脆性，使其焊接性能变差。

7.氧

氧含量增加使钢的力学性能降低，塑性和韧性降低。氧有促进时效倾向的作用，还能使热脆性增加,

焊接性能较差。

8.钛

钛是强脱氧剂，可显著提高钢的强度，但稍降低塑性。由于钛能细化晶粒，故可改善韧性。钛能减

个时效倾向，改善焊接性能。

有益元素：C、Si^Mn、钛

有害元素：S、P、氧、氮

【佳分总结】钢材的化学成分

有益元素C、Si、Mn、钛

有害元素.硫、磷、氧、氮

可焊性下降硫、磷、氧、碳

塑性、韧性下降碳、磷、氮

二、胶凝材料

在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物

料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无

机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等属于无机胶凝材料；而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材

料。无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。只能在空气中硬化，也只能在空

气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏等；既能在空气中，还能更好地在水中硬化、

保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料，如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，

而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。

(-)水泥

水泥是一种良好的矿物胶凝材料，属于水硬性胶凝材料.

1.硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

(1)定义与代号

1）硅酸盐水泥。凡由硅酸盐水泥熟料、。〜5%的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。可分为两种类型：不掺混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P・I；

掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为11型硅酸盐水泥，代号P-II。

2）普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、5%〜20%的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材

料，称为普通硅酸盐水泥,代号P・（k

掺活性混合材料时，最大掺量不得超过20乐其中允许用穴超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质

*8%的非活性混合材料来代替。

【佳分总结】硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥对比

硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥

硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料

相同

适量石膏适量石膏

不同0〜5%的石灰石或粒化高炉矿渣5%〜20%的混合材料

（2）硅酸盐水泥熟料的组成

硅酸盐水泥熟料主要矿物组成及其含量范围和各种熟料单独与水作用所表现特性，见表3.1.2。

表3.1.2水泥熟料矿物含量与主要特征

主要特征

矿物名称化学式代号含量（先）水化速水化体积收抗硫酸盐侵

强度

度我缩蚀性

硅酸三钙3CaO-SiO?as37〜60快大高中中

早期低，后期

硅酸二钙慢小中最好

2CaO•SiO」C2S15〜17.

局

铝酸三钙3CaO,AI2O2C3A7〜15最快最大低最大差

铁铝酸四

4Ca0,AI2O3•F。。C.AF10〜18较快中中最小好

钙

（3）硅酸盐水泥的凝结硬化

水泥的凝结硬化包括化学反应（水化）及物理化学作用（凝结硬化）。水泥的水化反应过程是指水

泥加水后,熟料矿物及掺入水泥熟料中的石膏与水发生一系列化学反应。

（4）硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质

1）细度。表示硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度，用比表面积法表示。水泥的细度直接影响

△泥的活性和强度。颗粒越细，与水反应的表面积大，水化速度快，早期强度高，但硬化收缩较大,

且粉磨时能耗大，成本高。但颗粒过粗，乂不利于水泥活性的发挥，强度也低。硅酸盐水泥比表面积不

小于300mVkgo

春结时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌和起，至水泥浆开始失

云塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。

水泥凝结时间在施工中有重要意义，为使混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑,

水泥初凝时间不能过短;当施工完毕后，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。

硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min,终凝时间不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早

于45min,终凝时间不得迟于10h。

水泥初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。

【2016年】通常要求普通硅酸盐水泥的初凝时间和终凝时间（）。

A.>45min和>10h

B.>45min和V10h

C.<45min和VlOh

D.V45min和>10h

「正确答案」B

『答案解析』本题考查的是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于

45min,终凝时间不得迟于10ho

3）体积安定性。指水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀的性能，简称安定性。水泥安定性不良

会导致构件（制品）产生膨胀怛裂纹或翘曲变形，造成质量事故.

引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙、游离氧化镁或石膏含量过多。安定性不合格的水

泥不得用于工程，应废弃。

[2011年】判定硅酸盐水泥是否废弃的技术指标是（）。

A.体积安定性

B水化热

C.水泥强度

D.水泥细度

『正确答案」A

『答案解析』本题考查的是硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝

时间不合要求，视为不合格。水泥的安定性不合格的水泥不得用于工程，应废弃。

4）强度。水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度，它是评定水泥强度等级的依据。根据《水

泥胶砂强度检验方法（ISO法）》GB/T17671的规定，按照（质量比）水泥：标准砂=1：3拌和用0.5

的水灰比制成胶砂试件,在标准温度下20±1℃的水中养护，测3d和28d的试件抗折和抗压强度划分

强度等级。

【2020年】水泥强度是指（）。

A.水泥净浆的强度

B.水泥胶浆的强度

C.水泥混凝土的强度

D.水泥砂浆砂石强度

『正确答案』B

『答案解析J本题考查的是水泥。水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度，它是评定水泥强度

等级的依据。

5）碱含最。水泥的碱含量将影响构件（制品）的质量或引起质量事故。《通用硅酸盐水泥》GB175

口规定：若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。

6）水化热。水泥的水化热是水化过程中放出的热量。

大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土工程，由于水化热产生的热量枳聚在内部不易发散,将会使

混凝土内外产生较大的温度差，所引起的温度应力使混凝上可能产生裂缝，因此，水化热对大体积混凝

土工程是不利的。

【佳分秘籍】

.但硬化收缩较大

初凝开始失去塑性）~~（>4Smin}

凝结时间

加水完全失去阴性开开始产生奇度）~（任s65h含s10h）

不良的主要原因是熟料中游用氧化钙.游用氧化镁或石膏含

技术性质

@李毅佳

（2041）的水中芥护，测3d和和28d试件的抗

强度（胶眇强度）

若使用活性宙料，碱含量于不猬大于0.6%）

b_G化热主要在早期释放，后期逐渐屈少,对大体枳混疆土工程是不利的

水化热

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2.掺混合材料的硅酸盐水泥

（1）混合材料

在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的人工或天然矿物"料，称为

水泥混合材料。按其性能分为活性（水硬性）混合材料和非活性（填充性）混合材料两类。

1）活性混合材料。常用的活性混合材料有符合国家相关标准的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、

粉煤灰、火山灰质混合材料。水泥熟料中掺入活性混合材料，可以改善水泥性能、调节水泥强度等级、

扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业废料、降低成本，有利于环境保护。

2）非活性混合材料。非活性混合材料是指与水泥成分中的氢氧化钙不发生化学作用或很少参加水

泥化学反应的天然或人工的矿物质材料，如石灰石和砂岩，其中石灰石中的AI2O3含量应不大于2.5%：

活性指标低于相应国家标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合"料。水泥

熟料掺入非活性混合材料可以增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减少水化热、改善混凝土及砂

浆的和易性等。

【2017年改编】水泥熟料中掺入活性混合材料，可以改善水泥性能，常用的活性材料有（）。

A.砂岩

B.石英砂

C.石灰石

D.矿渣粉

「正确答案』D

『答案解析』本题考查的是掺混合材料的硅酸盐水泥。常用的活性混合材料有符合国家相关标准的

粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料.

【佳分总结】掺混合材料的硅酸盐水泥

粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料；

活性混合材料改善水泥性能、调节水泥强度等级，扩大水泥使用范围，提高水泥产量，

利用工业废料、降低成本，有利于环境保护

石灰石、砂岩，活性指标低于相应国家标准要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、

火山灰质混合材料。

非活性混合材料

增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减少水化热、改善混凝土及砂

浆的和易性等

（2）定义与代号

1）矿渣硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%〜70%粒化高炉矿渣、适量的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・S0

2）火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%〜40%的火山灰质混合材料、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，代号P-P.

3）粉煤灰硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%〜40%的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬件胶凝

材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号P・F。

4）复合硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%〜50%的两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水

硬性胶凝材料，称为复合硅酸/水泥，代号P-C.

【佳分总结】水泥

普通硅酸盐矿渣硅酸盐火山灰质硅酸盐粉煤灰硅酸复合硅酸盐水

硅酸盐水泥

水泥水泥水泥盐水泥泥

相硅酸盐水泥熟料

同适量石膏

0〜5%的石灰20与〜50舟的两

不5%〜20*的混20与〜70%粒20%〜40$的火山20舟〜40%的

石或粒化高炉种以上混合材

同合材料化高炉矿渣灰质混合材料粉煤灰

矿渣料

3.常用水泥的主要特性及适用范围

表3.1.3特性及适用范围

水泥普通硅酸盐水火山灰质硅酸盐水

硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

种类泥泥

强度

42.5,42.5R32.5,32.5R32.5,32.5R32.5,32.5R

等级42.5,42.5R

52.5,52.5R42.5,42.5R42.5,42.5R42.5,42.5R

和类52.5,52.5R

62.5,62.5R52.5,52.5R52.5,52.5R52.5,52.5R

型

1.早期强度较

1.早期强度较1.早期强度低，后

高，凝结硬化1.早期强度低，后1.早期强度低，后

高，凝结硬化期强度增长较快，

a：期强度增长较快，期强度增长较快，

快；凝结硬化慢;

2.水化热较凝结硬化慢；凝结硬化慢；

2.水化热较2.水化热较小；

大；2.水化热较小：2.水化热较小：

大：3.耐热性较差；

主要3.耐冻性较3.耐热性较好;3.耐热性较差；

3.耐冻性好；4.耐硫酸盐侵蚀和

特性好；4.耐硫酸盐侵蚀和4.耐硫酸盐侵蚀和

4.耐热性较耐水性较好；

4.耐热性较耐水性较好；耐水性较好；

差；5.抗冻性较差：

差；5.抗冻性较差；5.抗冻性较差；

5.耐腐蚀及耐6.干缩性较大；

5.耐腐蚀及耐6.干缩性较大；6.干缩性较小；

水性较差7.抗渗性较好;

水性较差7.抗碳化能力差7.抗碳化能力较差

6.干缩性较小8.抗碳化能力差

6.干缩性较小

适用于制造

1.适用于高温车间

地上、地下及

和有耐热、耐火要1.适用于大体枳工

水中的混凝1.适用于地上、地

求的混凝土结构;程；

土、钢筋混凝下水中及大体积混

2.大体积混凝土结2.有抗渗要求的工

士及预应力凝土工程；

适用于快硬构；程；

钢筋混凝土2.蒸汽养护的混凝

适用范早强的工程、3.蒸汽养护的混凝3.蒸汽养护的混凝

结构，包括受土构件；

围配制高强度土结构;土构件；

反复冰冻的3.可用于一般混凝

等级混凝土4.一般地上、地下4.可用于一般混凝

结构：也可配土工程：

和水中混凝土结土结构；

制高强度等4.有抗硫酸盐侵蚀

构；5.有抗硫酸盐侵蚀

级混凝土及要求的一般工程

5.有抗硫酸盐侵蚀要求的一般工程

早期强度要

要求的一般工程

求