工程材料概述.pptx

一、钢筋(一)钢筋分类结构钢：要求（机械强度较高机械强度较高、一定的塑性一定的塑性、韧性韧性、冷加工性冷加工性）按化学成分分类有碳素、低合金高强度结构钢常用的有热轧热轧、冷加工冷加工、钢丝和钢绞线钢丝和钢绞线等。第一节 基本材料与碳素钢相比，低合金结构钢有何特点由于低合金结构钢中的合金元素的细晶强化和弥散强化作用，以及含碳量低，有害杂质少，质量较高且稳定，使得低合金结构钢有以下特点：低合金结构钢有以下特点：不但具有较高的具有较高的屈服强度和抗拉强度屈服强度和抗拉强度，而且具有较具有较好的好的塑性、韧性和适当的焊接性塑性、韧性和适当的焊接性，耐低温性较好耐低温性较好，时效敏感性时效敏感性也较小也较小。钢筋混凝土结构用钢主要品种(1)热轧钢筋热轧钢筋。热轧钢筋分HRB235、HRB335、HRB400、HRB500四种牌号，各牌号钢筋依习惯依次称作级、级、级、级、级、级、级级钢筋。其中HRB235钢筋由碳素结构钢轧制而成，表面光圆，其余均由低合金高强度结构钢轧制而成，外表带肋。随钢筋级别的提高，其屈服强度和极限强度逐渐增加屈服强度和极限强度逐渐增加，而而其塑性则逐步下降。其塑性则逐步下降。非预应力钢筋混凝土可选用HRB235、HRB335和HRB400钢筋，而预应力钢筋混凝土则宜选用HRB500、HRB400和HRB335钢筋。在众多钢筋产品中，小直径热轧带肋钢筋是当前重点发展的品种，它将逐步替代常用的冷加工钢筋，例题：预应力钢筋混凝土则宜选用钢筋A.HRB235B.HRB325C.HRB335D.HRB400E.HRB500答案：C.D.E分析：非预应力钢筋混凝土可选用HPB235、HRB335和HRB400钢筋，而预应力钢筋混凝土则宜选用HRB500、HRB400和HRB335钢筋。(2)冷加工钢筋。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。冷拉可使屈服点提高，材料变脆、屈服阶段缩短，伸长率降低冷拉可使屈服点提高，材料变脆、屈服阶段缩短，伸长率降低，冷拉时效后强度略有提高。冷拉既可以节约钢材，又增加了品种规格，设备简单，易于操作，是钢筋冷加工的常用方法之一。冷轧带肋钢筋冷轧带肋钢筋。国标GB137882000规定，冷轧带肋钢筋分为CRB500、CRB650、CRB800、CRB970、CRBll70五个牌号。CRB500为普通钢筋混凝土用钢筋，其他牌号为预应力混凝土钢筋。冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，而具有冷拉、冷拔钢筋相近的强度，在中、小型预应力钢筋混凝土结构构件中广泛应用。冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝。其屈服强度可提高其屈服强度可提高，同时失去了低碳钢的良好塑同时失去了低碳钢的良好塑性，变得硬脆性，变得硬脆。冷拔低碳钢丝分为两级，甲级用于预应力混凝土结构构件中，乙级用于非预应力混凝土结构构件中。(3)热处理钢筋热处理钢筋。热处理钢筋强度高，用材省，锚固性好，预应力稳定，主要用作主要用作预应力钢筋混凝预应力钢筋混凝土轨枕土轨枕，也可以用于预应力混凝土板、吊车梁等构件。(4)碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。具有很高的强度，安全可靠，且便于施工。预应力混凝土用钢丝分为碳素钢丝碳素钢丝(矫直回火钢丝矫直回火钢丝，代号J)、冷拉钢冷拉钢丝丝(代号L)及矫直回火刻痕钢丝矫直回火刻痕钢丝(代号JK)三种。钢丝和钢绞线主要用于大跨度、大负荷的桥梁钢丝和钢绞线主要用于大跨度、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。(二)钢材的力学性能与工艺性能1抗拉性能抗拉性能。抗拉性能是建筑钢材最重要的性能抗拉性能是建筑钢材最重要的性能。表征抗拉性能的技术指标有：屈服点、抗拉强度及伸长率。屈服点、抗拉强度及伸长率。(1)屈服点。设计时，一般以屈服强度或压服点作为强度取值的依据。(2)抗拉强度。在设计中，一定范围内，屈强比小则表明钢材在超过屈服点工作时可靠性较高，较为安全。太小了则反映钢材不能有效的被利用。(3)伸长率伸长率。表征了钢材的塑性变形能力钢材的塑性变形能力。越大越好越大越好。2冷弯性能冷弯性能。它表征在恶劣变形条件下钢材的塑性。能揭示内应力，杂质等缺陷，可用于焊接质量的检验，能揭示焊件在受弯表面裂纹，杂质等缺陷。3冲击韧性冲击韧性。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。4硬度硬度。表征值常用布氏硬度值HB表示。(三)、钢材的化学成分及其对性能的影响1碳(C)；当含碳量小于0.8时，C含量增加将使抗拉强度及硬度提高，但塑性与韧性将降低，焊接性能、耐腐蚀性能也下降。2硅(Si)：当小于等于1时，Si含量的增加可显著提高强度及硬度，而对塑性及韧性无显著影响。3锰(Mn)：在一定限度内，随Mn含量的增加可显著提高强度并可消减因氧与硫引起的热脆性。改善热加工性能。4硫(S)：为有害元素，有强烈的偏析作用，使机械性能、焊接性能下降（引起热裂纹）。5磷(P)；为有害元素，含量的增加可提高强度，塑性及韧性显著下降。有强烈的偏析作用，引起冷脆性，焊接性下降。但可提高耐磨性及耐腐蚀性。影响钢材冲击韧性的重要因素有(ACDE)A钢材化学成分B所承受荷载的大小C钢材内在缺陷D环境温度E钢材组织状态5耐疲劳性。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限表示，其含义是：试件在交变应力下工作，在规定的周期基数内不发生断裂的最大应力。6焊接性能。可焊性主要指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度二、木材1、胶合板（1）制作：以层数取名。（2）特点：它能获得较大幅度宽板材，消除各向异性，克服木节和裂纹等缺陷的影响。（3）适用范围：可用于隔墙板、天花板、门芯板、室内装修和家具等。2、纤维板（1）制作：以植物纤维为原料，经破碎、浸泡、研磨、加压成型、干燥处理而成。（2）特点：各项同性，胀缩性小、不翘曲、不开裂，并有良好的保温、吸声、绝缘效果。（3）适用范围：硬质纤维板密度大、强度高，主要用作壁板、门板、地板、家具和室内装修等。中密度纤维板是家具制造和室内装修的优良材料。软质纤维板表观密度小、吸声绝热性能好，可作为吸声或绝热材料使用。3胶合夹心板(细木工板)胶合夹心板分实心板和空心板两种。适于家具制作、室内装修及预制装配式房屋。4刨花板按表面状况，刨花板可分为：加压刨花板、砂光或刨光刨花板、饰面刨花板、单板贴面刨花板等。适用范围：刨花板由于成本低，性能优，用作芯材比木材更受欢迎，而饰面刨花板则由于材质均匀、花纹美观，质量较小等原因，大量应用在家具制作，室内装修，车船装修等方面。例题：有关木材的利用说法正确的有A.胶合板它能获得较大幅度宽板材，B.软质纤维板可作为吸声或绝热材料使用。C.胶合夹心板分实心板和空心板两种。D.中密度纤维板可作为吸声或绝热材料使用E.刨花板用作芯材比木材更受欢迎答案：A.B.CE三、水泥水泥属于水硬性胶凝材料。常用的是硅酸盐系列水泥。(一)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥1定义与代号(1)硅酸盐水泥。硅酸盐水泥分为两种类型：不掺混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号PI；在硅酸盐水泥熟料粉磨时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型硅酸盐水泥，代号P。(2)普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、615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PO。矿物名称英文名称 缩写分子式矿物式硅酸三钙AliteC3SCa3SiO53CaOSiO2硅酸二钙BeliteC2SCa2SiO42CaOSiO2铝酸三钙AluminateC3ACa3Al2O63CaOAl2O3铁铝酸四钙FerriteC4AFCa2(Al,Fe)2O54CaOAl2O3Fe2O3含量(mass%)376015377151018化学组成：化学组成：主要成分：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)，Al2O3(=A)，Fe2O3(=F)少量杂质：少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。等。矿物组成：矿物组成：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料的组成3硅酸盐水泥的凝结硬化水泥的凝结硬化是一个不可分割的连续而复杂的物理化学过程。其中包括化学反应(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。水泥凝结硬化机理比较复杂，一般解释为水化是水泥产生凝结硬化的必要条件，而凝结硬化是水泥水化的结果。4硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质。(1)细度。颗粒越细，水化速度快，早期强度高，但硬化收缩较大。而颗粒过粗，又不利于水泥活性的发挥，且强度低。(2)凝结时间。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合起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间。终凝时间从水泥加水拌合起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h=390min；普通水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h=600min。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。水泥的终凝时间，指的是(B)。A.从水泥加水拌和起至水泥浆开始失去塑性所需的时间B.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C.从水泥浆开始失去塑性至完全失去塑性并开始产生强度所需的时间D.从水泥浆开始失去塑性至水泥浆具备特定强度所需的时间关于水泥凝结时间的描述，正确的是(A)。A硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于65hB终凝时间自达到初凝时间起计算C超过初凝时间，水泥浆完全失去塑性D普通水泥的终凝时间不得迟于65h(3)体积安定性。安定性不合格的水泥不可用于工程，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。按规定制成胶砂试件，在标准温度的水中养护，测3d和28d的试件抗折和抗压强度划分强度等级。将硅酸盐水泥强度等级分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R(带“R”早强型，不带“R”普通型)；将普通水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.552.5R。(5)碱含量。水泥的碱含量将影响构件(制品)的质量或引起质量事故。(6)水化热。水泥的水化热主要在早期释放，后期逐渐减少。对大体积混凝土工程，由于水化热积聚在内部不易发散，使内部温度上升到50以上，内外温度差引起的应力使混凝土可能产生裂缝。5硅酸盐水泥、普通水泥的应用(1)水泥强度等级较高，主要用于重要结构的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。(2)凝结硬化较快、抗冻性好，适用于早期强度要求高、凝结快，冬期施工及严寒地区受反复冻融的工程。(3)不宜用于经常与流动软水接触及有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物等作用的工程。(4)不宜用于大体积混凝土构筑物。(二)掺混合材料的硅酸盐水泥1混合材料。按其性能分为活性(水硬性)和非活性(填充性)混合材料两类。(1)活性混合材料，如火山灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣等。它可以改善水泥性能、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，如石灰石、石英砂等，它可以增加水泥产量、降低成本、降低强度、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。代号PS。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为2070。(2)火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号PP。水泥中火山灰质混合材料掺量按质量百分比计为2050。(3)粉煤灰硅酸盐水泥。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，代号PF。水泥中粉煤灰掺量按质量百分比计为2040。 中国地产商域网中国地产商域网2024/4/10周三25五种水泥的主要特性及适用范围结合技术性质和组成对比理解记忆。例如：矿渣水泥与硅酸盐水泥、普通水泥相比具有以下特性：早期强度低，后期强度增长较快；水化热低；耐热性；抗腐蚀能力较强；抗冻性差、干缩性大、泌水现象显著。例题：硅酸盐水泥主要适用于（C）海底工程大体积混凝土构筑物冬季施工工程水塔施工（三）铝酸盐水泥以前称为高铝水泥，也称矾土水泥。代号CA。根据Al2O3含量百分数将铝酸盐水泥分为四类：CA50、CA60、CA70、CA80。(1)技术要求：细度，比表面积300m2kg；凝结时间，CA60水泥初凝时间60min，终凝时间18h，其余三类水泥均要求初凝时间30min，终凝时间6h(2)强度特点。CA水化速度快，凝结正常，快硬早强，而CA2水化速度较之缓慢，但后期强度增长较大。3d强度即可达到PO28d的水平，最适宜的硬化温度为15左右。(3)耐高温性能。铝酸盐水泥具有一定的耐高温性能，在高温下仍能保持较高的强度，并能随CA2含量的增加而提高。(4)耐腐蚀性。铝酸盐水泥的耐腐蚀性高于硫酸盐水泥。适用范围：铝酸盐水泥可用于配制不定型耐火材料；与耐火粗细集料(如铬铁矿等)可制成耐高温的耐热混凝土；用于工期紧急的工程；也可用于抗硫酸盐腐蚀的工程和冬季施工的工程。铝酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程；不能用于与碱溶液接触的工程；不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用，更不得与硅酸盐水泥或石灰混合使用；不能蒸汽养护，不宜高温季节施工。四、砂石粒径在4.75mm以上者称石子，4.75mm以下者谓砂子。(一)普通砂混凝土中应用最多的砂子是天然砂，即普通砂。普通砂包括河砂、海砂和山砂。河砂、海砂拌制混凝土时需水量较少，但砂粒与水泥间的胶结力较弱，海砂中常含有害杂质；山砂颗粒多具棱角、表面粗糙，需水量较大，和易性差，但砂粒与水泥间的胶结力强，有时含较多的粘土等有害杂质。选用砂时，应按就地取材的原则，无砂源地区，也可考虑采用人工砂。1有害杂质含量砂中常有粘土、淤泥、有机物、云母、硫化物及硫酸盐等杂质。据含泥量和泥块量分为三类。2粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起时的平均粗细程度。在砂用量相同的情况下，若砂子过粗，则拌制的混凝土粘聚性较差，容易产生离析、泌水现象；若砂子过细，砂子的总表面积增大，虽然拌制的混凝土粘聚性较好，不易产生离析、泌水现象，但需包裹砂子表面的水泥浆较多，水泥用量增大。砂的颗粒级配是砂大、中、小颗粒的搭配情况。砂大、中、小颗粒含量的搭配适当，则其孔隙率和总表面积都较小，即具有良好的颗粒级配。用这种级配良好的砂配制混凝土，不仅所用水泥浆量少，节约水泥，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。砂的粗细程度用细度模数Mx表示，砂按细度模数Mx为粗、中、细三种规格：3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.216为细砂，粗、中、细砂均可作为普通混凝土用砂，但以中砂为佳。3砂的物理性质表观密度一般为2.552.75gcm3；干砂堆积密度一般为1.451.7tm3，随砂含水率的变化其堆积体积也发生变化，因此在拌制混凝土时，砂子用量以质量控制较为可靠。砂子的含水状态分全干、气干、表干和潮湿4种状态，其含水量各不相同，为了消除其对混凝土质量的影响，标准规定，骨料以干燥状态设计配合比，其他状态含水率应进行换算。二)普通石子普通石子包括碎石和卵石。碎石配制的混凝土强度高，拌制混凝土水泥用量较多，拌和物和易性较差；卵石拌制混凝土需用水泥浆量少，拌和物和易性好，配制的混凝土强度较低。1有害杂质含量有的杂质影响粘结力，有的破坏砼结构。此外，针片状颗粒含量也不宜过多。2最大粒径与颗粒级配(1)最大粒径。石子中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。在便于施工和保护工程质量的前提下，按有关规定，石子的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的14，同时不得大于钢筋间最小净距的34。对于厚度为l00mm或小于l00mm的混凝土板，允许采用一部分最大粒径达l2板厚的集料，但数量不得超过25。若采用泵送混凝土时，还根据泵管直径加以选择。(2)颗粒级配。石子级配的原理与砂基本相同，但其级配分为连续级配与间断级配两种。连续级配比间断级配水泥用量稍多，但其拌制的混凝土流动性和粘聚性均较好，是现浇混凝土中最常用的一种级配形式。间断级配是省去一级或几级中间粒级的集料级配，其大颗粒之间空隙由比它小几倍的小颗粒来填充，减少孔隙率，节约水泥。但由于颗粒相差较大，混凝土拌和物易产生离析现象。因此，间断级配较适用于机械振捣流动性低的干硬性拌和物。测定石子的最大粒径与颗粒级配仍采用筛分法。3强度与坚固性(1)强度。石子的强度用岩石立方体抗压强度和压碎指标表示。立方体强度试块50*50*50。在选择采石场、对粗集强度有严格要求或对质量有争议时，宜用岩石立方体检验；对于经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为方便。用压碎指标表示石子强度是通过测定石子抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。(2)坚固性。坚固性试验一般采用硫酸钠溶液浸泡法，即将一定量的石子浸泡在一定浓度的硫酸钠溶液中，使溶液渗入集料中，形成结晶膨胀力对石子的破坏，按破坏程度间接判断其坚固性，4.物理性质(1)表观密度。2.552.85t/m3(2)堆积密度。1.41.7t/m3(3)孔隙率。45%五、石灰与石膏一、石灰石灰(生石灰CaO)是矿物胶凝材料之一。1石灰的原料石灰是气硬性胶凝材料，其主要成分是氧化钙.石灰加水后便消解为熟石灰Ca(OH)，这个过程称为石灰的“熟化”，石灰熟化是放热反应。熟化时，体积增大。因此未完全熟化的石灰不得用于拌制砂浆，防止抹灰后爆灰起鼓。2石灰膏石灰加大量水熟化形成石灰浆，再加水冲淡成为石灰乳，俗称淋灰。石灰乳在储灰池中完成全部熟化过程，经沉淀浓缩成为石灰膏。石灰膏的另一来源是化学工业副产品。例如用碳化钙(电石，CaC：)加水制取乙炔时所产生的电石渣，主要成分也是氢氧化钙。每立方米石灰膏需生石灰630kg左右。3石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下述两个同时进行的过程来完成的：结晶作用游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中形成结晶。碳化作用氢氧化碳与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发，这个过程持续较长时间。4石灰的技术性质和要求用石灰调成的石灰砂浆突出的优点是具有良好的可塑性，在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜单独用于建筑物的基础。贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久，储存和运输生石灰时还要注意安全。在水泥砂浆中掺入石灰浆的主要目的是(C)。A提高砂浆的强度B提高砂浆的体积安定性C提高砂浆的可塑性D.快砂浆的凝结速度5石灰在土木建筑工程中的应用(1)配制水泥石灰混合砂浆、石灰砂浆等。用熟化并“陈伏”好的石灰膏和水泥、砂配制而成的混合砂浆是目前用量最大、用途最广的砌筑砂浆；用石灰膏和砂或麻刀或纸筋配制成的石灰砂浆、麻刀灰、纸筋灰，广泛用作内墙、天棚的抹面砂浆。此外，石灰膏还可稀释成石灰乳，用作内墙和天棚的粉刷涂料。(2)拌制灰土或三合土。将消石灰粉和粘土按一定比例拌和均匀、夯实而形成灰土，灰土和三合土广泛用作基础、路面或地面的垫层，它的强度和耐水性远远高出石灰或粘土。石灰改善了粘土可塑性，在强夯之下，密实度提高也是其强度和耐水性改善的原因之一。(3)生产硅酸盐制品。以磨细生石灰(或消石灰粉)或硅质材料(如石英砂、粉煤灰、矿渣等)为原料，加水拌和，经成型、蒸压处理等工序而成的材料统称为硅酸盐制品，多用作墙体材料。二、石膏石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。1石膏的原料及生产生产石膏的主要原料是天然二水石膏，又称软石膏生产石膏的主要工序是加热与磨细。由于加热方式和温度的不同，可生产不同性质的石膏品种，统称熟石膏。将天然二水石膏加热，随温度的升高，在不同阶段中，因加热条件不同，所获得的石膏不同。高强石膏的晶粒较粗，调制成一定稠度的浆体时，需水量较小，因而硬化后强度较高，可用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板；掺入防水剂，可用于湿度较高的环境中。2建筑石膏的硬结过程建筑石膏与适量的水拌和后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性和产生强度，并逐渐发展成为坚硬的固体。首先，半水石膏溶解于水，与水进行水化反应，生成二水石膏，随着水化的进行，二水石膏胶体微粒的数量不断增多，其颗粒比原来的半水石膏颗粒细得多，即总表面积增大，可吸附更多的水分；同时浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少。所以浆体的稠度便逐渐增大，颗粒之间的摩擦力和粘结力逐渐增加，因而浆体可塑性逐渐减小，表现为石膏的凝结，称为石膏的初凝。在浆体变稠的同时，二水石膏胶体微粒逐渐变为晶体，晶体逐渐长大，共生和相互交错，使浆体凝结，逐渐产生强度，随着内部自由水排水，晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏开始产生结构强度，称为终凝。3建筑石膏的技术性质与应用(1)色白质轻。纯净建筑石膏为白色粉末，密度为260275gcm3，堆积密度为0811tm3。(2)凝结硬化快。建筑石膏初凝和终凝时间很短，为便于使用，需降低其凝结速度，可加入缓凝剂。缓凝剂的作用是降低半水石膏的溶解度和溶解速度，便于成型。常用的缓凝剂有硼砂、酒石酸钾钠、柠檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨胶或皮胶等。(3)微膨胀性。建筑石膏浆体在凝结硬化初期体积产生微膨胀(膨胀量约为051)，这一性质使石膏胶凝材料在使用中不会产生裂纹。因此建筑石膏装饰制品，形状饱满密实，表面光滑细腻。(4)多孔性。半水石膏水化反应理论需水为186，但为了使石膏浆体具有可塑性，通常加水6080，在硬化后由于有大量多余水分蒸发，内部具有很大孔隙率(约为5060)，因此，硬化后强度较低。石膏制品表面密度小、保温绝热性能好、吸声性强、吸水率大，以及抗渗性、抗冻性和耐水性差。(5)防火性。当受到高温作用时，二水石膏的结晶水开始脱出，吸收热量，并在表面上产生一层水蒸气幕，阻止了火势蔓延，起到防火作用。(6)耐水性、抗冻性差。建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性，在潮湿条件下，晶体粒间的粘结力减弱，强度显著降低；遇水则因二水石膏晶体溶解而引起破坏；吸水受冻后，将因孔隙中水分结冰而崩裂。所以建筑石膏的耐水性、抗冻性都较差。根据建筑石膏的上述性能特点，它在土木建筑工程中的主要用途有：制成石膏抹灰材料、各种墙体材料(如纸面石膏板、石膏空心条板、石膏砌块等)，各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品等。二水石膏胶体微粒逐渐变为晶体并逐渐长大，使浆体凝结，直到石膏开始产生结构强度，称为A.终凝B.初凝C.凝结D.凝固答案：A.分析：二水石膏胶体微粒逐渐变为晶体，晶体逐渐长大，共生和相互交错，使浆体凝结，逐渐产生强度，随着内部自由水排水，晶体之间的摩擦力、粘结力逐渐增大，石膏开始产生结构强度，称为终凝。第二节.结构材料一、混凝土材料(一)混凝土的强度1混凝土的立方体抗压强度(fcu)按照标准的制作方法制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件(温度20土2，相对湿度95以上或在氢氧化钙饱和溶液中)下，养护到28d，按照标准的测定方法测定其抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度，简称立方体抗压强度，以fcu表示。立方体抗压强度标准值(fcu，K)是按数理统计方法确定，具有不低于95保证率的立方体抗压强度。混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值(fcu,K)来确定的。混凝土结构设计规范GB50010规定，钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不应低于C15；强度等级表示中的“C”为混凝土强度符号。“C”后面的数值，即为混凝土立方体抗压强度标准值。2混凝土的抗拉强度混凝土直接受拉是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1l0120，且强度等级越高，该比值越小，目前，许多国家都是采用劈裂抗拉试验方法，间接地求混凝土抗拉强度，称为劈裂抗拉强度。3混凝土的抗折强度在道路和机场工程中，混凝土抗折强度是结构设计和质量控制的重要指标，而抗压强度作为参考强度指标。道路水泥混凝土的抗折强度检验的标准试件为150mmXl50mmX550mm直方体，是对直角棱柱体小梁按三分点加荷方式测定的。4影响混凝土强度的因素混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度，而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有密切关系。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。(1)水灰比和水泥强度等级。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料粘结力也越大，混凝土强度也就越高。适当控制水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的主要因素。(2)养护的温度和湿度。温度升高，混凝土强度发展也快。反之，温度降低，混凝土强度发展将相应迟缓。湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。在夏季施工中应特别注意浇水，保持必要的湿度，在冬季特别注意保持必要的温度。(3)龄期。最初714d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。普通水泥配制的流动性混凝土，在标准养护条件下，混凝土强度发展，大致与其龄期的对数成正比关系；fn=f28lgn/lg28式中fnn天龄期混凝土的抗压强度(MPa)；f2828d龄期混凝土的抗压强度(MPa)n养护龄期(d),n3。根据上式可由已知龄期的混凝土强度，因为混凝土强度的影响因素很多，强度发展不可能一致，故此式也只能作为参考。二)混凝土外加剂1外加剂的作用（1)能改善混凝土拌和物的和易性、减轻体力劳动强度、有利于机械化作业。(2)可以加快施工进度，提高建设速度。(3)能提高或改善混凝土质量。(4)能适当地节约水泥而不致影响混凝土的质量。(5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能。2外加剂的分类常有以下三种分类方法：(1)混凝土外加剂按其主要功能分为四类：1)改善混凝土拌和物流变性能的外加剂；2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；3)改善混凝土耐久性的外加剂；4)改善混凝土其他性能的外加剂(2)混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂、无机外加剂和有机无机复合外加剂。(3)混凝土外加剂按使用效果分为减水剂，调凝剂，引气剂、加气剂，防水剂，阻锈剂，膨胀剂，防冻剂，着色剂，泵送剂以及复合外3常用混凝土外加剂(1)减水剂。混凝土减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，具有减水增强作用的外加剂。1)混凝土掺入减水剂的技术经济效果。保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量，提高混凝土早期强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性；保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度，能满足泵送混凝土的施工要求；保持强度不变，掺减水剂可节约水泥用量。2)减水剂常用品种。主要有：普通型减水剂木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙(简称木钙粉、M型)，在相同强度和流动性要求下，节约水泥10左右。高效减水剂，如NNO减水剂，掺入NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸盐、抗渗、抗钢筋锈蚀等均优于一般普通混凝土。在保持坍落度不变时，减水率为1418。一般3d可提高混凝土强度60，28d可提高30左右。在保持相同混凝土强度和流动性的要求下，可节约水泥15左右。例题：配制混凝土时常用的减水剂有（）。A.M型木钙粉B.硫酸钠C.三乙醇胺复合剂D.Cacl答案：A.分析：减水剂常用品种主要有：普通型减水剂木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙(简称木钙粉、M型)，高效减水剂，如NNO减水剂，(2)早强剂。混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。若外加剂兼有早强和减水作用则称为早强减水剂。早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早强剂有：氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。1)氯盐早强剂。常用的有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)。氯化钙能与水泥中的矿物成分(C3A)或水化物Ca(OH)2反应，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石结构形成，还能使混凝土中游离水减少、孔隙率降低，因而掺入氯化钙能缩短水泥的凝结时间，提高混凝土的密实度、强度和抗冻性。但氯盐掺量不得过多，否则会引起钢筋锈蚀。2)硫酸盐早强剂。常用的硫酸钠(Na2so4)早强剂，又称元明粉，是一种白色粉状物，易溶于水，掺混凝土后能与水泥水化生成的氢氧化钙作用，生成的CaSO4均匀分布在混凝土中，并与C3A反应，迅速生成水化硫铝酸钙，加快水泥硬化。3)三乙醇胺N(C2HOH)3早强剂。是一种有机化学物质，强碱性、无毒、不易燃烧，溶于水和乙醇，对钢筋无锈蚀作用。单独使用三乙醇胺，早强效果不明显，若与其他盐类组成复合早强剂，早强效果较明显。三乙醇胺复合早强剂是由三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠和二水石膏等复合而成。(3)引气剂。引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的稳定而封闭的微小气泡，以减少拌和物沁水离析、改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。兼有引气和减水作用的外加剂称为引气减水剂。引气剂主要有松香树脂类，如松香热聚物、松脂皂；有烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸盐类以及蛋白质盐、石油磺酸盐等。其中，以松香树脂类的松香热聚物的效果较好，最常使用。引气减水剂减水效果明显，减水率较大，不仅起引气作用而且还能提高混凝土强度，弥补由于含气量而使混凝土强度降低的不利，而且节约水泥。常在道路、桥梁、港口和大坝等工程上采用。解决混凝土遭受冰冻、海水侵蚀等作用时的耐久性问题，可采用的引气减水剂有改性木质素磺酸盐类、烷基芳香烃磺酸盐类以及由各类引气剂与减水剂组成的复合剂。引气剂和引气减水剂，除用于抗冻、防渗、抗硫酸盐混凝土外，还宜用于泌水严重的混凝土、贫混凝土以及对饰面有要求的混凝土和轻骨料混凝土，不宜用于蒸养混凝土和预应力混凝土。无论哪种混凝土中掺引气剂或引气减水剂，其掺量都十分微小。(4)缓凝剂。缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并不显著降低混凝土后期强度的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土。缓凝剂有糖类，如糖钙；有木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠羟基羟酸以及盐类和无机盐类；还有胺盐及衍生物、纤维素醚等。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，糖蜜的效果最好。(5)泵送剂。泵送剂是指能改善混凝土拌和物的泵送性能，即使混凝土具有能顺利通过输送管道，不阻塞，不离析，粘塑性良好的外加剂。其组份包含缓凝及减水组分，增稠组分(保水剂)，引气组分，及高比表面无机掺合料。应用泵送剂温度不宜高于35，超掺泵送剂可能造成堵泵现象。泵送混凝土水灰比为045060，砂率宜为3845。最小水泥用量应大于03tm3。混凝土中掺用外加剂，在使用前，必须了解不同外加剂的性能、相应的使用条件，查阅出厂产品说明书，不能盲目照搬；使用不当，例如剂量过大和拌和不匀会酿成事故，此外还应注意：(1)外加剂的使用应严格执行现行技术规范，外加剂的质量应符合现行国家标准的要求。(2)外加剂的品种、掺量必须根据混凝土性能的要求、施工和气候条件、混凝土采用的原材料和配合比等因素，通过试验，调整后确定。掺用含氯盐的外加剂，要特别注意对钢筋锈蚀和对混凝土的腐蚀。(3)蒸汽养护的混凝土和预应力混凝土，不宜掺用引气剂和引气减水剂。引气剂和引气减水剂不宜用于(A)。A预应力混凝土B抗冻混凝土C轻骨料混凝土D防渗混凝土三、特种混凝土1、轻骨料混凝土的物理力学性质。轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。1)强度等级。强度等级划分的方法同普通混凝土，按立方体抗压标准强度分为11个强度等级：CL5、CL75、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45和CL50。2)表观密度。按干表观密度分为12个密度等级(0820tm3)。在抗压强度相同的条件下，其干表观密度比普通混凝土低2550。3)耐久性。与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善。4)弹性模量比普通混凝土低2050，保温隔热性能较好，导热系数相当于烧结砖。2防水混凝土防水混凝土又叫抗渗混凝土，一般通过对混凝土组成材料的质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及掺加适量外加剂，达到混凝土内部密实或是堵塞混凝土内部毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能。它可提高混凝土结构自身的防水能力，节省外用防水材料，简化防水构造，对地下结构、高层建筑的基础以及贮水结构具有重要意义。结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来确定的。实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面：(1)提高混凝土的密实度。1)调整混凝土的配合比提高密实度。一般应在保证混凝土拌和物和易性的前提下，减小水灰比，降低孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻隔沿粗骨料表面的渗水孔隙。改善骨料颗粒级配，降低混凝土孔隙率。防水混凝土的水泥用量不得少于320kgm3，掺有活性掺和料时，水泥用量不得少于280kgm3；砂率宜为3540，泵送时可增至45；水灰比不得大于055；灰砂比宜为1：151：25。2)掺入化学外加剂提高密实度。在混凝土中掺入适量减水剂、三乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂均可提高密实度，增加抗渗性。减水剂既可减少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化产物增加；三乙醇胺是水泥水化反应的催化剂，可增加水泥水化产物；氯化铁防水剂可与水泥水化产物中的Ca(OH)2生成不溶于水的胶体，填塞孔隙，从而配制出高密度、高抗渗的防水混凝土。氯化铁防水剂的掺量为水泥重量的3，用水稀释后使用。3)使用膨胀水泥(或掺用膨胀剂)提高混凝土密实度，提高抗渗性。目前掺用膨胀剂的方法应用颇广，但必须首先依据混凝土膨胀剂JC476严格检验膨胀剂本身的质量，合格后掺用，方可取得应有的防水效果。(2)改善混凝土内部孔隙结构。在混凝土中掺入适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽量少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带；模板不得漏浆；原材料质量应严加控制；加强搅拌、振捣和养护工序等。提高混凝土自身防水能力的主要途径有(ACDE)A减小水灰比，降低孔隙率B水泥用量不得高于320kgm3C掺加减水剂、增强抗渗性D尽量不留施工缝E掺引气剂3碾压混凝土碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量；较多的混合材料(往往加适量的缓凝剂、减水剂或引气剂)制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土。它是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。(1)对碾压混凝土组成材料的要求。1)骨料。最大粒径以20mm为宜，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采用40mm。为获得较高的密实度应使用较大的砂率。为承受施工中的压振作用，骨料应具有较高的抗压强度。2)使用的活性混合材料应合格。混合材料除具有增加胶结和节约水泥作用外，还能改善混凝土的和易性、密实性及耐久性。3)水泥。当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早获得强度；当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。4)外加剂。碾压混凝土施工操作时间长，碾压成形后还可能承受上层或附近振动的扰动，为此常加入缓凝剂；为使混凝土在水泥浆用量较少的情况下取得较好的和易性，可加入适量的减水剂；为改善混凝土的抗渗性和抗冻性可加入适量的引气剂。(2)碾压混凝土的特点。1)内部结构密实、强度高。碾压混凝土使用的骨料级配孔隙率低，经振动碾压内部结构骨架十分稳定，因此能够充分发挥骨料的强度，使混凝土表现出较高的抗压强度。2)干缩性小、耐久性好。振动碾压后，一方面内部结构密实且稳定性好，使其抵抗变形的能力增加；另一方面，由于用水量少，混凝土的干缩减少，水泥石结构中易被腐蚀的氢氧化钙等物质含量也很少，这些都为其改善耐久性打下了良好的基础。3)节约水泥、水化热低。因为碾压混凝土的孔隙率很低，填充孔隙所需胶结材料比普通混凝土明显减少；振动碾压工艺对水泥有良好的强化分散和塑化作用，对混凝土流动性要求低