水利水電工程建筑材料復習提綱..

1、水利水電工程建筑材料掌握建筑材料的類型和特性一、建筑材料的分類建筑材料的分類方法很多，常按材料的化學成分、來源、功能用途進行分類。(一) 建筑材料按材料的化學成分分類1無機材料(1 )金屬材料。包括黑色金屬，如合金鋼、碳鋼、鐵等；有色金屬，如鋁、鋅等及其合金 .(2) 非金屬材料。如天然石材、燒土制品、玻璃及其制品、水泥、石灰、混凝土、砂漿等。2有機材料(1) 植物材料。如木材、竹材、植物纖維及其制品等。(2) 合成高分子材料。如塑料、涂料、膠粘劑等。(3) 瀝青材料。如石油瀝青及煤瀝青、瀝青制品。3復合材料復合材料是指兩種或兩種以上不同性質的材料經適當組合為一體的材料。復合材料可 以克服單一

2、材料的弱點，發(fā)揮其綜合特性。以下介紹幾種常用的復合材料。(1) 無機非金屬材料與有機材料復合。如玻璃纖維增強塑料、聚合物混凝土、瀝青混凝 土、水泥刨花板等。(2) 金屬材料與非金屬材料復合。如鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)棍凝土、塑鋁混凝土等。(3) 其他復合材料。如水泥石棉制品、不銹鋼包覆鋼板、人造大理石、人造花崗巖等。(二) 建筑材料按其材料來源分類1天然建筑材料。如常用的土料、砂石料、木材等。2人工材料。如石灰、水泥、金屬材料、土工合成材料、高分子聚合物等。(三) 建筑材料按其功能用途分類1結構材料。如混凝土、型鋼、木材等，2防水材料。如防水砂漿、防水混凝土、紫銅止水片、膨脹水泥防水混凝土等。3膠凝

3、材料。如石膏、石灰、水玻璃、水泥、瀝青等。4裝飾材料。如天然石材、建筑陶瓷制品、裝飾玻璃制品、裝飾砂漿、裝飾水泥、塑料 制品等。5. 防護材料。如鋼材覆面、碼頭護木等。6隔熱保溫材料。如石棉板、礦渣棉、泡沫混凝土、泡沫玻璃、纖維板等。二、建筑材料的基本性質(一) 表觀密度和堆積密度1. 表觀密度，是指材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質量。材料在自然狀態(tài)下的體積是指包含材料內部孔隙在內的表觀體積。當材料內部的孔隙 內含有水分不同時， 其質量和體積均將有所變化，故測定表觀密度時， 應注明含水率。在烘干狀態(tài)下的表觀密度，稱為干表觀密度。2. 堆積密度。是指粉狀、顆粒狀或纖維狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的

4、質量。材料在堆積狀態(tài)下的體積不但包括材料的表觀體積，而且還包括顆粒間的空隙體積。其值的大小與材料顆粒的表觀密度、堆積的密實程度、材料的含水狀態(tài)有關。(二) 密實度和孔隙率1. 密實度。是指材料體積內被固體物質所充實的程度。其值為材料在絕對密實狀態(tài)下的體積與在自然狀態(tài)下的體積的百分比。2. 孔隙率。是指材料中孔隙體積所占的百分比。建筑材料的許多工程性質，如強度、吸水性、抗?jié)B性、抗凍性、導熱性、吸聲性等都與材料的致密程度有關。（塊狀材料）（三）填充率與空隙率1填充率。是指粉狀或顆粒狀材料在某堆積體積內，被其顆粒填充的程度。2空隙率。是指粉狀或顆粒狀材料在某堆積體積內，顆粒之間的空隙體積所占的比例。

5、（四）與水有關的性質1親水性與憎水性。材料與水接觸時，根據(jù)其是否能被水潤濕，分為親水性和憎水性材 料兩大類。親水性材料包括磚、混凝土等；憎水性材料如瀝青等。2吸水性。材料在水中吸收水分的性質稱為吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。吸水 率有質量吸水率和體積吸水率之分。質量吸水率是指材料吸人水的質量與材料干燥質量的百 分比;體積吸水率是指材料吸水飽和時吸收水分的體積占干燥材料自然體積之比值。3, 吸濕性。材料在潮濕的空氣中吸收空氣中水分的性質稱為吸濕性。吸濕性的大小用 含水率表示。材料含水后，可使材料的質量增加， 強度降低，絕熱性能下降，抗凍性能變差， 有時還會發(fā)生明顯的體積膨脹。4耐水性。材料長

6、期在飽和水作用下不破壞，其強度也不顯著降低的性質稱為耐水性。 但材料因含水會減弱其內部的結合力，因此其強度都會有不同程度的降低。5抗?jié)B性。材料抵抗壓力水滲透的性質稱為抗?jié)B性（或稱不透水性），用滲透系數(shù)K表示，K值越大，表示其抗?jié)B性能越差 ；對于混凝土和砂漿材料，其抗?jié)B性常用抗?jié)B等級W表示，如材料的抗?jié)B等級為 W4, W10，分別表示試件抵抗靜水水壓力的能力為0. 4MPa和1Mpa。6. 抗凍性。材料在飽和水的作用下，能經受多次凍融循環(huán)的作用而不破壞，強度不顯著降低，且其質量也不顯著減小的性質稱為抗凍性。用抗凍等級F表示，如F25, F50，分別表示材料抵抗25次、50次凍融循環(huán)，而強度損失未

7、超過規(guī)定值?？箖鲂猿Ｊ窃u價材料耐久 性的重要指標。（五）材料的耐久性在使用過程中，材料受各種內外因素或腐蝕介質的作用而不破壞，保持其原有性能的 性質，稱為材料耐久性。材料耐久性是一項綜合性質，一般包括抗?jié)B性、抗凍性、耐化學腐 蝕性、耐磨性、抗老化性等。掌握混凝土的分類和質量要求（W水、C水泥、S沙子、G石子）所謂混凝土指的是由膠凝材料與骨料（SG）,按照適當?shù)谋壤浜希?加水拌合成混合物，經凝結硬化而形成的較堅硬的固體材料。一、混凝土骨料的分類和質量要求在混凝土中的砂、石起骨架作用，故稱為骨料。其中砂稱為細骨料，其粒徑在0. 154.75mm之間;石稱為粗骨料，其粒徑大于 4. 75mm。（一

8、）細骨料1. 砂的分類（1）砂按其產源不同可分為河砂、湖砂、海砂和山砂。工程一般采用河砂作細骨料。（2）砂按技術要求分為I類、II類、山類。I類宜用于強度等級大于 C60的混凝土 ；11類 宜用于強度等級為 C30C60及有抗凍、抗?jié)B或其他要求的混凝土 ；III類宜用于強度等級小于 C30的混凝土和砂漿配制。（3）砂按粗細程度不同可分為粗砂、中砂和細砂。2. 砂的主要質量要求（1）有害雜質。配制混凝土用砂要求潔凈，不含雜質，且砂中云母、硫化物、硫酸鹽、 氯鹽和有機雜質等的含量應符合規(guī)范規(guī)定。（2）砂的顆粒級配和粗細程度。砂的顆粒級配和粗細程度常用篩分析的方法進行測定。用級配區(qū)表示砂的顆粒級配，

9、用細度模數(shù)表示砂的粗細程度。篩分析的方法是用一套孔徑為9.5mm, 4.75mm, 2.36mm, 1.18mm, 0.6mm, 0.3mm, 0.15mm 的標準篩(方孔篩)。將 500g 的干 砂試樣由粗到細依次過篩、然后稱量留在各篩上的砂量(不包括孔徑為9. 5mm篩)，并計算出各篩上的篩余量占砂樣總質量的百分率a2、a3、a4、a5、a6及累計篩余百分率 A!、A2、A3、A4、A5、A6，貝U :A =aAz a +聲2Aj =d +ai +如/1屮A +盤壬十“3As =i + 血 + 如 + 比 +$ Ae a I “z+ds+ih I 15M卜+ A” I _A.5 I &一/

10、!砂的粗細程度用細度模數(shù) (M J為：砂的粗細程度用細度模數(shù) (Mx)表示，從越大，表示砂越粗。從在3. 73. 1之間為粗砂，Mx在3. 02. 3之間為中砂，Mx在2. 21.6之間為細砂，Mx在1.50. 7之間為特細砂。(3) 砂的堅固性。是指砂在自然風化和其他外界物理化學因素作用下抵抗破裂的能力。(二) 粗骨料1. 粗骨料的分類普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石(礫石)。碎石是由天然巖石或大卵石經破碎、篩分而得的粒徑大于 4. 75mm的巖石顆粒。卵石是由天然巖石經自然風化、水流搬運和分選、 堆積形成的粒徑大于 4.75mm的巖石顆粒，按其產源可分為河卵石、海卵石、山卵石等幾種。按卵

11、石、碎石的技術要求分為 I類、II類、山類。I類宜用于強度等級大于 C60的棍凝 土；11類宜用于強度等級為 C30C60及抗凍、抗?jié)B或有其他要求的混凝土， III類宜用于強度 等級小于C30的混凝土。2. 粗骨料的主要質量要求(碎石：強度好；卵石：和易性好)(1) 有害雜質。粗骨料中常含有一些有害雜質，如勃土、淤泥、細屑、硫酸鹽、硫化物 和有機雜質。它們的危害作用與在細骨料中相同。其含量應符合規(guī)范規(guī)定。(2) 顆粒形狀及表面特征。粗骨料的顆粒形狀及表面特征會影響其對水泥的粘結性和混凝土的和易性。碎石有棱角、表面粗糙，具有吸收水泥漿的孔隙特性，與水泥的粘結性較好卵石多為圓形，表面光滑且少棱角，

12、與水泥的粘結性較差，但混凝土拌合物的工作性較好。針、片狀顆粒不僅在受力時容易折斷，影響混凝土的強度，而且其架空作用會增大骨 料的空隙率，使混凝土拌合物的工作性變差。針、片狀顆粒含量應符合規(guī)范規(guī)定。(3) 最大粒徑及顆粒級配。粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。當骨料用量一定時，其比表面積隨著粒徑的增大而減小。粒徑越大，保證一定厚度潤滑層所需的水泥漿或砂漿的用量就少，可節(jié)省水泥用量。因此，粗骨料的最大粒徑應在條件許可的情況下，盡 量選大些。但對于普通配合比的結構混凝土，尤其是高強混凝土，骨料粒徑最好不大于 40mm。粗骨料的最大粒徑還受結構形式、配筋疏密及施工條件的限制。(4) 骨料的強度

13、.為保證混凝土強度的要求，粗骨料都必須是質地堅實、具有足夠的強度。 碎石或卵石的強度可采用巖石立方體強度和壓碎指標兩種方法來檢驗。壓碎指標表示粗骨料抵抗受壓破壞的能力，其值越小，表示抵抗壓碎的能力越強。(5) 骨料體積穩(wěn)定性。體積穩(wěn)定性是指骨料因干濕或凍融交替等作用不致引起體積變化 而導致混凝土破壞的性質。可用硫酸鈉溶液浸漬法來檢驗其堅固性。(6) 骨料的含水狀態(tài).骨料的含水狀態(tài)可分為干燥狀態(tài)、氣干狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)和濕潤狀態(tài)等四種。計算普通混凝土配合比時，一般以干燥狀態(tài)的骨料為基準，而大型水利工程常 以飽和面干狀態(tài)的骨料為基準。二、混凝土的分類和質量要求（一）混凝土的分類根據(jù)不同的分類條件混

14、凝土可分為：1. 按所用膠凝材料的不同可分為石膏混凝土、水泥混凝土、瀝青混凝土及樹脂混凝土等。2按所用骨料的不同可分為礦渣混凝土、碎石混凝土及卵石混凝土等。3. 按表觀密度的大小可分為重混凝土（干表觀密度大于2800kg/m3）、普通混凝土（干表觀密度在20002800kg/m3之間）及輕混凝土（干表觀密度小于 2000kg/m3）。重混凝土可用作防 輻射材料；普通混凝土廣泛應用于各種建筑工程中；輕混凝土分為輕骨料混凝土、多孔混凝土及大孔混凝土，常用作保溫隔熱材料。4. 按使用功能的不同可分為結構混凝土、水工混凝土、道路混凝土及特種混凝土等。5. 按施工方法不同可分為普通澆筑混凝土、離心成型混

15、凝土、 噴射混凝土及泵送混凝土 等。6. 按配筋情況不同可分為素混凝土、鋼筋混凝土、纖維混凝土、鋼絲混凝土及預應力混 凝土等。（二）混凝土的主要質量要求水泥混凝土的主要質量要求。1.和易性和易性是指混凝土拌合物在一定施工條件下，便于操作并能獲得質量均勻而密實的混 凝土的性能。和易性良好的混凝土在施工操作過程中應具有流動性好、不易產生分層離析或泌水現(xiàn)象等性能。和易性是一項綜合性指標，包括流動性、黏聚性及保水性三個方面的含義。流動性是指新拌混凝土在自重或機械振搗力的作用下，能產生流動并均勻密實地充滿 模板的性能。黏聚性是指混凝土拌合物中各種組成材料之間有較好的黏聚力，在運輸和澆筑過程中， 不致產生

16、分層離析，使混凝土保持整體均勻的性能。黏聚性差的拌合物中水泥漿或砂漿與石子易分離，混凝土硬化后會出現(xiàn)蜂窩、麻面、空洞等不密實現(xiàn)象。保水性是指混凝土拌合物保持水分，不易產生泌水的性能。（1）和易性的指標及測定方法一般常用坍落度定量地表示拌合物流動性的大小。根據(jù)經驗，通過對試驗或現(xiàn)場的觀 察，定性地判斷或評定混凝土拌合物粘聚性及保水性。坍落度的測定是將混凝土拌合物按規(guī)定的方法裝人標準截頭圓錐筒內，將筒垂直提起后，拌合物在自身質量作用下會產生坍落現(xiàn)象，坍落的高度（以mm計）稱為坍落度。坍落度越大，表明流動性越大。按坍落度大小，將 混凝土拌合物分為：低塑性混凝土（坍落度為1040mm）、塑性混凝土（坍

17、落度為5090mm）、 流動性混凝土（坍落度為100150mm）、大流動性混凝土（坍落度）160mm）。在測定坍落度的同時，應檢查混凝土的黏聚性及保水性。黏聚性的檢查方法是用搗棒 在已坍落的拌合物錐體一側輕打，若輕打時錐體漸漸下沉，表示黏聚性良好；如果錐體突然倒塌、部分崩裂或發(fā)生石子離析，則表示黏聚性不好。保水性以混凝土拌合物中稀漿析出的 程度評定，提起坍落度筒后，如有較多稀漿從底部析出，拌合物錐體因失漿而骨料外露，表示拌合物的保水性不好。如提起坍落筒后，無稀漿析出或僅有少量稀漿在底部析出，混凝土錐體含漿飽滿，則表示混凝土拌合物保水性良好。對于干硬性混凝土拌合物（坍落度小于10mm），采用維勃

18、稠度（VB）作為其和易性指標。影響混凝土拌合物和易性的因素影響拌合物和易性的因素很多，主要有水泥漿含量、水泥漿的稀稠、含砂率的大小、原材料的種類以及外加劑等。 水泥漿含量的影響。在混凝土的水灰比保持不變的情況下，單位體積混凝土內水泥漿含量越多，拌合物的流動性越大；但若水泥漿過多，骨料不能將水泥漿很好地保持在拌合物內，混凝土拌合物將會出現(xiàn)流漿、泌水現(xiàn)象，使拌合物的豁聚性及保水性變差。因此，混 凝土內水泥漿的含量，以使混凝土拌合物達到要求的流動性為準，不應任意加大。 含砂率的影響?；炷梁奥剩ê喎Q砂率）是指砂的用量占砂、石總用量（按質量計）的百分數(shù)?；炷林械纳皾{應包裹石子顆粒并填滿石子空隙。砂

19、率過小，砂漿量不足，不能在石子周圍形成足夠的砂漿潤滑層，將降低拌合物的流動性，嚴重影響混凝土拌合物的黏聚性及保水性，使石子分離、水泥漿流失，甚至出現(xiàn)潰散現(xiàn)象；砂率過大，石子含量相對過少，骨料的空隙及總表面積都較大，在水灰比及水泥用量一定的條件下，混凝土拌合物顯得干稠，流動性顯著降低；在保持混凝土流動性不變的條件下，會使混凝土的水泥漿用量顯著增大。 因此，混凝土含砂率應合理。合理砂率是在水灰比及水泥用量一定的條件下，使混凝土拌合物保持良好的黏聚性和保水性并獲得最大流動性的含砂率。即在水灰比一定的條件下，當混凝土拌合物達到要求的流動性，而且具有良好的黏聚性及保水性時，水泥用量最省的含砂率，即最佳砂

20、率。 水泥漿稀稠的影響。在水泥品種一定的條件下，水泥漿的稀稠取決于水灰比的大小。 當水灰比較小時，水泥漿較稠，拌合物的豁聚性較好，泌水較少，但流動性較小，相反，水 灰比較大時，拌合物流動性較大但黏聚性較差，泌水較多。普通混凝土常用水灰比一般在 0. 400. 75 范圍內。 其他因素的影響。除上述影響因素外，拌合物和易性還受水泥品種、摻合料品種及 摻量、骨料種類、粒形及級配、混凝土外加劑以及混凝土攪拌工藝和環(huán)境溫度等條件的影響。2強度混凝土的強度包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度和抗剪強度等。（1）混凝土抗壓強度 混凝土的立方體抗壓強度。按照普通混凝土力學性能試驗方法標準GB/T50081-20

21、02，制作邊長為150mm的立方體試件， 在標準養(yǎng)護（溫度20 士 2 C、相對濕 度95%以上）條件下，養(yǎng)護至28d齡期，用標準試驗方法測得的極限抗壓強度，稱為混凝土 標準立方體抗壓強度，以 feu表示。按混凝土結構設計規(guī)程GB 50010-2002的規(guī)定，在立方體極限抗壓強度總體分布中，具有95%強度保證率的立方體試件抗壓強度，稱為混凝土立方體抗壓強度標準值 （以MPa計），以feu, k表示。混凝土強度等級按混凝土立方體抗壓強度標準值劃分為C15, C20, C25, C30, C35,C40, C45, C50、C55、C60, C65、C70, C75, C80 等 14 個等級。例

22、如，強度等級為C25的混凝土，是指25MpaW feu, k 30MPa的混凝土。預應力混凝土結構的混凝土強 度等級不小于C30。測定混凝土立方體試件抗壓強度，也可以按粗骨料最大粒徑的尺寸選用不同的試件尺 寸。但在計算其抗壓強度時，應乘以換算系數(shù)。選用邊長為100 的立方體試件，換算系數(shù)為0.95;邊長為200mm的立方體試件，換算系數(shù)為1.05. 混凝土棱柱體抗壓強度。按棱柱體抗壓強度的標準試驗方法，制成邊長為150mm X150mm X 300mm的標準試件，在標準條件下養(yǎng)護28d,測其抗壓強度，即為棱柱體的抗壓強度（fek ），通過實驗分析，fek獨0.67fcu,k。（2）混凝土的抗拉

23、強度混凝土在直接受拉時，很小的變形就會開裂，它在斷裂前沒有殘余變形，是一種脆性 破壞?；炷恋目估瓘姸纫话銥榭箟簭姸鹊?/10/20。我國采用立方體的劈裂抗拉試驗來測定混凝土的抗拉強度，稱為劈裂抗拉強度。 抗拉強度對于開裂現(xiàn)象有重要意義，在結構設計中抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標。對于某些工程（如混凝土路面、水槽、拱壩 ）， 在對混凝土提出抗壓強度要求的同時，還應提出抗拉強度要求。3混凝土的變形混凝土在硬化后和使用過程中，受各種因素影響而產生變形，主要有化學收縮、干濕 變形、溫度變形及荷載作用下的變形等。這些變形是使混凝土產生裂縫的重要原因之一，直接影響混凝土的強度和耐久性。4混凝土的耐

24、久性硬化后的混凝土除了具有設計要求的強度外，還應具有與所處環(huán)境相適應的耐久性，混凝土的耐久性是指混凝土抵抗環(huán)境條件的長期作用，并保持其穩(wěn)定良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結構安全、正常使用的能力?；炷恋哪途眯允且粋€綜合性概念，包括抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕、抗碳化、抗磨性、抗堿-骨料反應等性能。（1混凝土的抗?jié)B性抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水、油等液體滲透的性能?；炷恋目?jié)B性主要與其密實 性及內部孔隙的大小和構造有關。混凝土的抗?jié)B性用抗?jié)B等級 （P）表示，即以28d齡期的標準試件，按標準試驗方法進行試驗所能承受的最大水壓力（MPa）來確定。混凝土的抗?jié)B等級可劃分為P2 ,P4 P6 P8,

25、PIO P12等6個等級，相應表示混凝土抗?jié)B試驗時一組6試件中4個試件未出現(xiàn)滲水時的最大水壓力分別為 0 2MPa, 0 4MPa, 0 6MPa, 0 8MPa, 1. OMPa, 1.2Mpa。提高混凝土抗?jié)B性能的措施有：提高混凝土的密實度，改善孔隙構造，減少滲水通道 ；減小水灰比；摻加引氣劑；選用適當品種的水泥；注意振搗密實、養(yǎng)護充分等。（2）混凝土的抗凍性混凝土的抗凍性是指混凝土在含水飽和狀態(tài)下能經受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時強 度不嚴重降低的性能?；炷恋目箖鲂砸钥箖龅燃墸‵）表示?？箖龅燃壈?28d齡期的試件用快凍試驗方法測定， 分為F50, F100, F150, F200, F

26、300, F400等6個等級，相應表示混凝土抗 凍性試驗能經受 50. 100, 150, 200, 300, 400次的凍融循環(huán)。影響混凝土抗凍性能的因素主要有水泥品種、強度等級、水灰比、骨料的品質等。提高混凝土抗凍性最主要的措施是：提高棍凝土密實度；減小水灰比；摻和外加劑；嚴格控制施工質量，注意搗實，加強養(yǎng)護等。（3）提高混凝土耐久性的主要措施 嚴格控制水灰比。水灰比的大小是影響混凝土密實性的主要因素，為保證混凝土耐久性，必須嚴格控制水灰比。 混凝土所用材料的品質，應符合有關規(guī)范的要求。 合理選擇骨料級配?？墒够炷猎诒ＷC和易性要求的條件下，減少水泥用量，并有較好的密實性。這樣不僅有利于混

27、凝土耐久性而且也較經濟。 摻用減水劑及引氣劑?？蓽p少混凝土用水量及水泥用量，改善混凝土孔隙構造。這 是提高混凝土抗凍性及抗?jié)B性的有力措施。 保證混凝土施工質量。在混凝土施工中，應做到攪拌透徹、澆筑均勻、振搗密實、加強養(yǎng)護，以保證混凝土耐久性。掌握膠凝材料的分類和用途能夠通過自身的物理化學作用，從漿體（液態(tài)和半固態(tài)）變成堅硬的固體，并能把散粒材料（如砂、石）或塊狀材料（如磚和石塊）膠結成為整體材料的物質稱為膠凝材料。膠凝材料根據(jù)其化學組成可分為有機膠凝材料和無機膠凝材料；無機膠凝材料按硬化條件差異又分為氣硬性膠凝材料和水硬性膠凝材料。氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化、保持或發(fā)展強度，適用于干燥環(huán)境

28、，如石灰、水玻璃等;水硬性膠凝材料不僅能在空氣中硬化,而且能更好地在潮濕環(huán)境或水中硬化、保持并繼續(xù)發(fā)展其強度， 如水泥。瀝青屬于有機膠凝材料。一、石灰（一）石灰的原料及生產石灰是工程中常用的膠凝材料之一，其原料石灰石主要成分是碳酸鈣（CaC03 ），石灰石經高溫媛燒分解產生以 CaO為主要成分（少量MgO）的生石灰。（二）石灰的熟化石灰的熟化又稱消解，是指生石灰與水（H2O）發(fā)生反應，生成 Ca（OH）2的過程。生石灰的熟化過程伴隨著劇烈的放熱與體積膨脹現(xiàn)象（I. 53. 5倍）。（三）石灰的特點1可塑性好。生石灰消解為石灰漿時，其顆粒極微細，呈膠體狀態(tài)，比表面積大，表面吸附了一層較厚的水膜，

29、因而保水性能好，同時水膜層也降低了顆粒間的摩擦力，可塑性增強。2強度低。石灰硬化緩慢、強度較低，通常1:3的石灰砂漿，其28d抗壓強度只有0. 20.5Mpa.3. 耐水性差。在石灰硬化體中存在著大量尚未碳化的Ca（OH） 2，而Ca（0H）：易溶于水，所以石灰的耐水性較差，故石灰不宜用于潮濕環(huán)境中。引起體積顯著收縮，易產生裂紋。（砂）或纖維材料（紙筋、麻刀等）。根據(jù)堿金屬氧化物的不同，分為4. 體積收縮大。石灰在硬化過程中蒸發(fā)掉大量的水分， 因此，石灰一般不宜單獨使用，通常摻人一定量的骨料 或水泥以提高抗拉強度，抵抗收縮引起的開裂。二、水玻璃水玻璃是一種堿金屬硅酸鹽水溶液，俗稱“泡花堿”硅酸

30、鈉水玻璃和硅酸鉀水玻璃等。常用的是硅酸鈉（Na2O nSiO2）水玻璃的水溶液，硅酸鈉中氧化硅與氧化鈉的分子比“n”稱為水玻璃模數(shù)。（一）水玻璃的性質水玻璃通常為青灰色或黃灰色黏稠液體，具有較強的粘結力，其模數(shù)越大，粘結力越 強。同一模數(shù)的水玻璃溶液，濃度越大，密度越大；勃度越大，粘結力越強。水玻璃硬化時析出的硅酸凝膠，可堵塞材料的毛細孔隙，具有一定的防滲作用；能抵抗多數(shù)無機酸、有機酸的腐蝕，具有很強的耐酸腐蝕性；還有著良好的耐熱性，在高溫下不分解、強度不降低甚至有所增加。（二）水玻璃的用途1. 灌漿材料。常用于加固地基，水玻璃和氯化鈣溶液交替灌人地基中，兩種溶液發(fā)生化 學反應，析出硅酸膠體，

31、起到膠結和填充土壤空隙的作用，增加了土的密實度和強度。2. 涂料。天然石材、混凝土硅酸鹽制品等表面涂上一層水玻璃，可提高其防水性和抗風 化性；用水玻璃涂刷鋼筋混凝土中的鋼筋，可起到一定的阻銹作用。3. 防水劑。水玻璃還可以與多種磯配制成防水劑，用于防水砂漿和防水混凝土。4. 耐酸材料。水玻璃與促硬劑、耐酸粉、耐酸骨料配合可制得耐酸砂漿和耐酸混凝土， 對于硫酸、鹽酸、硝酸等無機酸具有較好的耐腐蝕能力，常用于防腐工程。5. 耐熱材料。利用水玻璃的耐熱性可配制耐熱砂漿和耐熱混凝土。6. 粘合劑。液體水玻璃、?；郀t礦渣、砂和氟硅酸鈉按一定的比例配合可制得水玻璃 礦渣砂漿，用于塊材裂縫的修補、輕型內墻

32、的粘結等。三、水泥凡磨細成粉末狀，加人適量水后能成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中硬 化，并能將砂、石等材料牢固地膠結成整體材料的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。水泥種類很多，按照主要的水硬性物質不同可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸 鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等系列。按用途和性能，又可分為通用水泥、專用水泥、特性水泥三 大類。（一）通用水泥通用水泥是指大量用于一般土木建筑工程的水泥，包括硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣 水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和復合水泥。使用最多的為硅酸鹽類水泥，如硅酸鹽水泥、 普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥等。（二）專用水泥專用水泥是指

33、有專門用途的水泥。下面介紹水利工程中常用的大壩水泥和低熱微膨脹 水泥。大壩水泥包括中熱和低熱水泥。以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加人適量石膏，磨細 制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料，稱為中熱硅酸鹽水泥，簡稱中熱水泥；以適當成分的硅酸鹽水泥熟料，加人適量礦渣、石膏，磨細制成的具有低等水化熱的水硬性膠凝材料， 稱為低熱硅酸鹽水泥，簡稱低熱水泥。低熱、中熱水泥適用于大壩工程及大型構筑物等大體 積混凝土工程。低熱微膨脹水泥（LHEC）是指以?；郀t礦渣為主要組分，加人適量硅酸鹽水泥熟料和 石膏，磨細制成的具有低水化熱和微膨脹性能的水硬性膠凝材料。低熱微膨脹水泥由于水化熱低，并且具有微膨脹的性能，對防

34、止大體積混凝土的干縮開裂有重要作用。適用于要求低熱和補償收縮的混凝土、大體積混凝土、要求抗?jié)B和抗硫酸鹽侵蝕的工程。（三）特性水泥特性水泥是指其某種性能比較突出的一類水泥，如快硬硅酸鹽水泥、快凝快硬硅酸鹽 水泥、抗硫酸鹽硅酸鹽水泥、白色硅酸鹽水泥、自應力鋁酸鹽水泥、膨脹硫酸鹽水泥等。1快硬硅酸鹽水泥，是指以硅酸鹽水泥熟料和適量石膏磨細制成，以3d抗壓強度表示強度等級的水硬性膠凝材料，簡稱快硬水泥?？煊菜喑跄坏迷缬?5min，終凝不得遲于IOh。2，快凝快硬硅酸鹽水泥，是指以硅酸三鈣、氟鋁酸鈣為主的熟料，加人適量的硬石膏、 ?；郀t礦渣、無水硫酸鈉，經過磨細制成的凝結快、強度增長快的水硬性膠凝

35、材料，簡稱雙快水泥。雙快水泥初凝不得早于I0min，終凝不得遲于 60min。主要用于緊急搶修工程，以及冬季施工、堵漏等工程。施工時不得與其他水泥混合使用。3抗硫酸鹽硅酸鹽水泥是指以硅酸鈣為主的特定礦物組成的熟料，加人適量石膏，磨 細制成的具有一定抗硫酸鹽侵蝕性能的水硬性膠凝材料?？沽蛩猁}水泥適用于受硫酸鹽侵蝕的海港、水利、地下隧涵等工程。4. 白色硅酸鹽水泥，是指以白色硅酸鹽水泥熟料加人適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材 料5鋁酸鹽水泥，是以鋁酸鈣為主要成分的各種水泥的總稱。主要品種有：高鋁水泥、低鈣鋁酸鹽水泥、鋁酸鹽自應力水泥等。其中工程中常用的高鋁水泥特點是早期強度遞增快、 強度高、水化熱高

36、，主要用于緊急搶修和早強要求的特殊工程，適用于冬期施工，主要缺點是后期強度倒縮，在使用35年后高鋁水泥混凝土的強度只有早期強度的一半左右，抗凍滲和耐蝕等性能亦隨之降低。高鋁水泥不宜用于結構工程；使用溫度不宜超過 30 C ;不得與其他 水泥混合使用。四、石油瀝青工程中常用的瀝青材料主要是石油瀝青和煤瀝青，石油瀝青的技術性質優(yōu)于煤瀝青。石油瀝青按原油的成分分為石蠟基瀝青、瀝青基瀝青和混合基瀝青；按加工方法不同分為直餾瀝青、氧化瀝青、裂化瀝青等；按瀝青用途不同分為道路石油瀝青、建筑石油瀝青、專用石油瀝青和普通石油瀝青。掌握外加劑的分類和應用一、外加劑的分類混凝土外加劑種類繁多，按其主要功能分為四類

37、；1改善混凝土拌合物流動性能的外加劑。包括各種減水劑、引氣劑和泵送劑等。2調節(jié)混凝土凝結時間、硬化性能的外加劑。包括緩凝劑、早強劑和泵送劑等。3改善混凝土耐久性的外加劑。包括引氣劑、防水劑和阻銹劑等。4改善混凝土其他性能的外加劑。包括引氣劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑等。二、工程中常用的外加劑目前在工程中常用的外加劑主要有減水劑、引氣劑、早強劑、緩凝劑、防凍劑等。（一）減水劑減水劑是在混凝土坍落度基本相同的條件下，能顯著減少混凝土拌合水量的外加劑。在混凝土中加人減水劑后，根據(jù)使用目的的不同，一般可取得以下效果：在用水量及水灰比不變時，混凝土坍落度可增大100200mm ,且不影響混凝土的強度，增加

38、流動性；在保持流動性及水泥用量不變的條件下，可減少拌合水量10%15%，從而降低了水灰比，使混凝土強度提高15%20%，特別是早期強度提高更為顯著；在保持流動性及水灰比不變的條件下，可以在減少拌合水量的同時，相應減少水泥用量，即在保持混凝土強度不變時，可節(jié)約水泥用量10%15%;摻人減水劑能顯著改善混凝土的孔隙結構，使混凝土的密實度提高，透水性 可降低40%80%，從而可提高抗?jié)B、抗凍、抗化學腐蝕及抗銹蝕等能力，改善混凝土的耐 久性。此外，摻用減水劑后，還可以改善混凝土拌合物的泌水、離析現(xiàn)象，延緩混凝土拌合 物的凝結時間，減慢水泥水化放熱速度和可配制特種混凝土。（二）早強劑早強劑是指能加速混凝

39、土早期強度發(fā)展的外加劑。早強劑可促進水泥的水化和硬化進 程，加快施工進度，提高模板周轉率，特別適用于冬期施工或緊急搶修工程。目前廣泛使用 的混凝土早強劑有三類，即氯化物（如CaCS , NaCI等）、硫酸鹽系（如W2SO4等）和三乙醇胺系，但使用更多的是以它們?yōu)榛牡膹秃显鐝妱?。其中氯化物對鋼筋有銹蝕作用，常與阻銹劑共同使用。（三）引氣劑引氣劑是指攪拌混凝土過程中能引人大量均勻分布、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡的外加劑。引氣劑能使混凝土的某些性能得到明顯的改善或改變：改善混凝土拌合物的和易性，顯著提高混凝土的抗?jié)B性、 抗凍性，但混凝土強度略有降低。引氣劑可用于抗?jié)B混凝土、抗凍混凝土、抗硫酸侵蝕混凝土、

40、泌水嚴重的混凝土、 輕混凝土以及對飾面有要求的混凝土等，但引氣劑不宜用于蒸養(yǎng)混凝土及預應力鋼筋混凝土。引氣劑的摻用量通常為水泥質量的0.005%0.015%（以引氣劑的干物質計算）。（四）緩凝劑緩凝劑是指能延緩混凝土凝結時間，并對混凝土后期強度發(fā)展無不利影響的外加劑。緩凝劑主要有四類：糖類，如糖蜜；木質素磺酸鹽類，如木鈣、木鈉 ；經基竣酸及其鹽類，如檸 檬酸、石酸；無機鹽類，如鋅鹽、硼酸鹽等。常用的緩凝劑是木鈣和糖蜜，其中糖蜜的緩凝 效果最好，糖蜜緩凝劑是制糖下腳料經石灰處理而成，糖蜜的適宜摻量為 0.1%0.3%混凝土凝結時間可延長24h,摻量過大會使混凝土長期不硬，強度嚴重下降。緩凝劑具有

41、緩凝、減水和降低水化熱等的作用，對鋼筋也無銹蝕作用。主要適用于大體積混凝土、炎熱氣候下施工的混凝土，以及需長時間停放或長距離運輸?shù)幕炷?。緩凝劑不宜用在日最低氣?5C以下施工的混凝土， 也不宜單獨用于有早強要求的混凝土及蒸養(yǎng)混凝土。（五）防凍劑防凍劑是指在規(guī)定溫度下，能顯著降低混凝土的冰點，使混凝土液相不凍結或僅部分 凍結，以保證水泥的水化作用，并在一定的時間內獲得預期強度的外加劑。常用的防凍劑有氯鹽類（氯化鈣、氯化鈉）;氯鹽阻銹類（以氯鹽與亞硝酸鈉阻銹劑復合而成）;無氯鹽類（以硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽、乙酸鈉或尿素復合而成）。氯鹽類防凍劑適用于無筋混凝土；氯鹽阻銹類防凍劑適用于鋼筋混凝土；

42、無氯鹽類防凍劑用于鋼筋混凝土工程和預應力鋼筋混凝土工程。硝酸鹽、亞硝酸鹽、碳酸鹽易引起鋼筋的腐蝕，故不適用于預應力鋼筋混凝土以及與鍍鋅鋼材或與鋁鐵相接觸部位的鋼筋混凝土結 構。防凍劑用于負溫條件下施工的混凝土。目前國產防凍劑品種適用于015C .的氣溫，當在更低氣溫下施工時，應增加其他混凝土冬期施工的措施，如暖棚法、原料（砂、石、水）預熱法等。（六）速凝劑速凝劑是指能使混凝土迅速凝結硬化的外加劑。速凝劑主要有無機鹽類和有機物類兩 類。我國常用的速凝劑是無機鹽類，主要型號有紅星I型、7 II, 728型、8604型等。紅星I型速凝劑是由鋁氧熟料（主要成分為鋁酸鈉）、碳酸鈉、生石灰按質量1:1:0

43、.5的比 例配制而成的一種粉狀物，適宜摻量為水泥質量的 2.5%4.0%。7II型速凝劑是鋁氧熟料與 無水石膏按質量比 3:1配合粉磨而成，適宜摻量為水泥質量的 3%5%速凝劑摻人混凝土后， 能使混凝土在5min內初凝，l0min內終凝，1h就可產生強度，1d強度提高23倍，但后期 強度會下降，28d強度約為不摻時的 80%90%。速凝劑主要用于礦山井巷、鐵路隧道、引 水涵洞、地下工程。（七）膨脹劑膨脹劑是使混凝土產生一定體積膨脹的外加劑，如硫鋁酸鈣類、氧化鈣類、氧化鎂類等。摻人適量的膨脹劑可提高混凝土的抗?jié)B性和抗裂性，而對混凝土的力學性能不會帶來大的改變。三、外加劑的選擇和使用在混凝土中摻人

44、外加劑，可明顯改善混凝土的技術性能，取得顯著的技術經濟效果。若選擇和使用不當，會造成事故。因此，在選擇和使用外加劑時，應注意以下幾點：（一）外加劑品種選擇外加劑品種、品牌很多，效果各異，特別是對于不同品種的水泥效果不同。使用時應 根據(jù)工程需要和現(xiàn)場的材料條件，參考有關資料并通過試驗確定。（二）外加劑摻量確定混凝土外加劑均有適宜摻量，摻量過小，往往達不到預期效果；摻量過大，則會影響混凝土質量，甚至造成質量事故，應通過試驗試配確定最佳摻量。（三）外加劑摻加方法外加劑摻量很少，必須保證其均勻度，一般不能直接加人混凝土攪拌機內；對于可溶水的外加劑，應先配成一定濃度的水溶液，隨水加人攪拌機；對不溶于水的

45、外加劑，應與適量水泥或砂混合均勻后加人攪拌機內。另外，外加劑的摻人時間、 方式對其效果的發(fā)揮也有很大影響，如為保證減水劑的減水效果，減水劑有同摻法、后摻法、分次摻人三種方法。掌握鋼材的分類和應用一、鋼筋的分類（一）鋼筋按化學成分分類鋼筋按化學成分不同可分為碳素結構鋼和普通低合金鋼兩類。1碳素結構鋼。根據(jù)含碳量的不同又可分為低碳鋼（含碳量小于0.25%），如I級鋼沖碳鋼（含碳量0. 25%一 0.60%）;高碳鋼（含碳量0. 60%一 1.40%），如碳素鋼絲、鋼絞線等。隨著 含碳量的增加，鋼材的強度提高，塑性降低。2普通低合金鋼（合金元素總含量小于 5mm）。除了含碳素鋼各種元素外，還加人少量

46、的 合金元素，如錳、硅、釩、欽等，使鋼筋強度顯著提高，塑性與可焊性能也可得到改善，女口 II級、II級和IV級鋼筋都是普通低合金鋼。（二）鋼筋按生產加工工藝分類可分為熱軋鋼筋、熱處理鋼筋、冷拉鋼筋和鋼絲（直徑不大于5mm）四類。熱軋鋼筋由冶 金廠直接熱軋制成，按強度不同分為1,11、山和IV級，隨著級別增大，鋼筋的強度提高，塑性降低。熱處理鋼筋是由強度大致相當于IV級的某些特定鋼號鋼筋經淬火和回火處理后制成，鋼筋強度能得到較大幅度的提高，但其塑性降低并不多。冷拉鋼筋由熱軋鋼筋經冷加工而成，其屈服強度高于相應等級的熱軋鋼筋，但塑性降低。鋼絲包括光面鋼絲、刻痕鋼絲、冷拔低碳鋼絲和鋼絞線等。三）鋼筋

47、按其外形分類可分為光面鋼筋和變形鋼筋兩種。變形鋼筋有螺紋、人字紋和月牙紋，月牙紋鋼筋最 常用。通常變形鋼筋直徑不小于10mm，光面鋼筋的直徑不小于6mm.（四）鋼筋按力學性能分類可分為有物理屈服點的鋼筋和無物理屈服點的鋼筋。前者包括熱軋鋼筋和冷拉熱軋鋼 筋;后者包括鋼絲和熱處理鋼筋。二、鋼筋的主要力學性能（一）鋼筋的應力一應變曲線1有物理屈服點鋼筋的典型應力一應變曲線如圖ZF311035（a）所示。2;無物理屈服點鋼筋的應力一應變曲線如圖2F311035（b）所示。這類鋼筋的抗拉強度一般都很高，但變形很小，也沒有明顯的屈服點，通常取相應于殘余應變f0.2%時的應力，作為名義屈服點，即條件屈服強

48、度或條件流限，其值約相當于0.8倍的抗拉強度。町S 211035嗣舫的槿力-應變曲集（二）鋼筋的強度和變形指標有物理屈服點的鋼筋的屈服強度是鋼筋強度的設計依據(jù)。另外，鋼筋的屈強比（屈服強度與極限抗拉強度之比）表示結構可靠性的潛力，抗震結構要求鋼筋屈強比不大于0.8,因而鋼筋的極限強度是檢驗鋼筋質量的另一強度指標。無物理屈服點的鋼筋由于其條件屈服點不容易測定，因此這類鋼筋的質量檢驗以極限強度作為主要強度指標。反映鋼筋塑性性能的基本指標是伸長率和冷彎性能。伸長率25或沁是鋼筋試件拉斷后的伸長值與原長的比值，它反映了鋼筋拉斷前的變形能力。伸長率大的鋼筋（如有物理屈服點的鋼筋）在拉斷前有足夠的預兆，屬

49、于延性破壞。伸長率小的鋼筋（如無物理屈服點的鋼筋） 塑性差，拉斷前變形小，破壞突然，屬于脆性破壞。鋼筋的冷彎性能是鋼筋在常溫下承受彎曲變形的能力。在達到規(guī)定的冷彎角度時鋼筋 應不出現(xiàn)裂紋或斷裂。因此冷彎性能可間接地反映鋼筋的塑性性能和內在質量。屈服強度、極限強度、伸長率和冷彎性能是有物理屈服點鋼筋進行質量檢驗的四項主 要指標，而對無物理屈服點的鋼筋則只測定后三項。三、混凝土結構用鋼材（一）熱軋鋼筋熱軋鋼筋按表面形狀分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋。1牌號。鋼筋混凝土用熱軋鋼筋有 HPB235, HRB335, HRB400, HRB500 四個牌號。牌號 中HPB代表熱軋光圓鋼筋，HRB代表熱軋

50、帶肋鋼筋，牌號中的數(shù)字表示熱軋鋼筋的屈服強 度。其中熱軋光圓鋼筋由碳素結構鋼軋制而成，表面光圓；熱軋帶肋鋼筋由低合金鋼軋制而成，外表帶肋。2選用。光圓鋼筋的強度較低，但塑性及焊接性好，便于冷加工，廣泛用做普通鋼筋混 凝土 ;HRB335, HRB400帶肋鋼筋的強度較高，塑性及焊接性也較好，廣泛用做大、中型鋼 筋混凝土結構的受力鋼筋；HRB500帶肋鋼筋強度高，但塑性與焊接性較差，適宜用做預應 力鋼筋。（二）冷拉熱軋鋼筋為了提高強度以節(jié)約鋼筋，工程中常按施工規(guī)程對熱軋鋼筋進行冷拉。冷拉I級鋼筋適用于非預應力受拉鋼筋，冷拉II, III,IV級鋼筋強度較高，可用做預應力混凝土結構的預應力筋。由于

51、冷拉鋼筋的塑性、韌性較差，易發(fā)生脆斷，因此，冷拉鋼筋不 宜用于負溫度、受沖擊或重復荷載作用的結構。（三）冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋是以普通低碳鋼或低合金鋼熱軋圓盤條為母材，經冷拉或冷拔減徑后， 在其表面軋成具有三面或兩面月牙形橫肋的冷軋帶肋鋼筋。冷軋帶肋鋼筋代號為LL,按抗拉強度分為三級：LL550, LL650, LL800 ，其中數(shù)值表示鋼筋應達到的最小抗拉強度值。冷軋 帶肋鋼筋強度與冷拔低碳鋼絲強度接近，但塑性比冷拔低碳鋼絲要好，因其表面帶肋，與混凝土的粘結能力比冷拔低碳鋼絲強，可廣泛用于中、小型預應力混凝土結構和普通鋼筋混凝土結構構件，也可用于焊接鋼筋網(wǎng)。（四）冷軋扭鋼筋冷軋扭鋼筋由低碳

52、鋼熱軋圓盤條經專用鋼筋冷軋扭機調直、冷軋并冷扭一次成型，具有規(guī)定截面形狀和節(jié)距的連續(xù)螺旋狀鋼筋。按其截面形狀不同分為工型 （矩形截面）和B型（菱形截面）兩種類型。代號為 LZN。冷軋扭鋼筋可適用于鋼筋混凝土構件。冷軋扭鋼筋與混凝 土的握裹力與其螺距大小有直接關系。螺距越小，握裹力越大，但加工難度也越大，因此應選擇適宜的螺距。冷軋扭鋼筋在拉伸時無明顯屈服臺階，為安全起見，其抗拉設計強度采用0. 8 obo（五）熱處理鋼筋熱處理鋼筋是用熱軋螺紋鋼筋經淬火和回火處理而成的，代號為RB150。按螺紋外形可分為有縱肋和無縱肋兩種。根據(jù)國標規(guī)定，熱處理鋼筋有40Si2Mn, 48Si 2Mn和45Si2Cr三個牌號。熱處理鋼筋目前主要用于預應力混凝土軌枕，用以代替高強度鋼絲，配筋根數(shù)減少，制作方便，錨固性能好，建立預應力穩(wěn)定。也用于預應力混凝土板、梁和吊車梁，使用效果 良好。熱處理鋼筋系成盤供應，開盤后能自然伸直，不需調直、焊接，故施工簡單，并可節(jié) 約鋼材。（六）預應力混凝土用鋼絲和鋼絞線預應力鋼絲按交貨狀態(tài)分為冷拉鋼絲及消除應力鋼絲兩種，按外形分為光面鋼絲、刻 痕鋼絲、螺旋鋼絲三種。按松弛能力分為I級松弛和II級松弛兩級。代號為RCD（冷拉鋼絲卜S（消除應力鋼絲）、Sl（消除應力刻痕鋼絲）、SH（消除應力螺旋肋鋼絲）。預應