常用建筑工程材料.doc

惯用建筑材料
一、钢筋
国内在钢筋混凝土构造中当前通用为普通钢筋，它可以分为热轧碳素钢和普通低合金钢两种，两者区别重要在于化学成分不同。 热轧碳素钢除具有铁元素外，还具有少量碳、硅、锰、硫、磷等元素，其中力学性能与含碳量关于：含碳量高，强度高，质地硬，但塑性减少。 普通低合金钢成分，除具有热轧碳素钢元素外，再加入微量合金元素，如硅、锰、钒、钛、铌等，虽然含量不多但改进了钢材塑性性能。
按照国内《混凝土构造设计规范》（GB50010-）规定，在钢筋混凝土构造中所用国产普通钢筋有如下四种级别：
1、HPB235：即热轧光面钢筋（Hot rolled Plain Steel bars）235级， 屈服强度为σs=235N/mm2，抗拉强度σb=370N/mm2；
2、HRB335：即热轧带肋钢筋（Hot rolled Ribbed Steel bars）335级，屈服强度为σs=335N/mm2，抗拉强度σb=490N/mm2；
3、HRB400：即热轧带肋钢筋（Hot rolled Ribbed Steel bars）400级，屈服强度为σs=400N/mm2，抗拉强度σb=570N/mm2；
4、RRB400：即余热解决钢筋（Remained heat treatment Ribbed Steel bars）400级，屈服强度为σs=400N/mm2，抗拉强度σb=600N/mm2。 钢筋冷加工办法：冷拉、冷拔、冷轧。

二、水泥
水泥特点
水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成浆体，不但可以在干燥环境中凝结硬化，并且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具备堆聚构造人造石材。
水泥合用范畴
不但合用于干燥环境中工程部位，并且也合用于潮湿环境及水中工程部位。
按性能和用途分
按重要水硬性物质分
第一节 硅酸盐水泥
硅酸盐水泥原材料
1、生产硅酸盐水泥熟料原材料
（1）石灰质原料:天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似材料如白垩、石灰石石等。
（2）粘土质原料:重要为粘土，其重要化学成分为SiO2，另一方面为Al2O3和少量Fe2O3。
（3）铁矿粉:采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。
2、石膏重要为天然石膏矿、无水硫酸钙等 。
3、混合材料
涉及活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。
硅酸盐水泥生产工艺——“两磨一烧”工艺
生产水泥办法重要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种 ；
硅酸盐水泥分为：Ⅰ型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和Ⅱ型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。
熟料矿物构成及其特性
水泥熟料矿物重要特性
熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反映，其特点见上表
硅酸盐水泥凝结和硬化
凝结硬化概念
凝结：水泥加水拌合而成浆体，通过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石过程；
硬化：水泥石强度逐渐发展过程称为硬化。
水泥凝结过程和硬化过程是持续进行。凝结过程较短暂，普通几种小时即可完毕；硬化过程是一种长期过程，在一定温度和湿度下可持续几十年。
熟料矿物水化反映
熟料矿物水化反映过程
水化初期
熟料矿物与水反映速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并汇集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体凝胶薄膜，大概在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短针状钙矾石晶体。
水化中期
以水化硅酸钙（C－S－H）和氢氧化钙迅速形成为特性。
水化后期
由于新生成水化产物压力，水泥颗粒薄膜凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒表面，水化反映继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间空隙不断减小，网状构造不断加强，构造逐渐紧密。

A——凝胶体（C－S－H凝胶，水化硅酸钙凝胶）；
B——晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；
C——孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；
D——未水化水泥颗粒
水泥石构造
水泥石重要由凝胶体、晶体、孔隙、水、空气和未水化水泥颗粒等构成，存在固相、液相和气相。因而硬化后水泥石是一种多相多孔体系。水泥石构造（水化产物种类及相对含量、孔构造）对其性能影响最大
硅酸盐水泥重要技术性质
1.密度、堆积密度和各成分含量
注：表中百分数均为质量百分数
2.细度
细度是指水泥颗粒粗细限度。
水泥颗粒粗细，直接影响其水化反映速度、活性和强度。
国标中规定，水泥细度用筛析法和比表面积法来测定。硅酸盐水泥细度为其比表面积不不大于300m2/kg。
3.凝结时间
凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性时间。
水泥初凝时间不适当过早，终凝时间不适当过迟。
国标GB175－1999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。
4.体积安定性
体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化稳定性。水泥在硬化过程中体积变化不稳定，即为体积安定性不良。
水泥安定性不良因素：
熟料中具有过量游离氧化钙（f－CaO），或具有过量游离氧化镁（f－MgO）；
生产水泥时掺入石膏过量。
国标GB175－1999规定，硅酸盐水泥安定性用沸煮法检查必要合格。
体积安定性不良水泥禁止用于工程中。
5.强度及强度级别
（1）胶砂强度
国标《规定，水泥和原则砂按1：3.0质量比混合，加入规定量水（水灰比为0.50），经原则实验办法搅拌成型。制成40mm×40mm×160mm原则试件，在原则条件（1d温度为20±1℃，相对湿度90％以上空气中带模养护；1d后来拆模，放入20±1℃水中养护）下养护。依照水泥品种不同，分别测定3d、28d抗折强度和抗压强度，即为水泥胶砂强度。
（2）强度级别
依照水泥胶砂强度划分级别称为强度级别。硅酸盐水泥强度级别划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个级别。
注：R型为早强型，重要是3d强度较高
6.水化热
水泥水化热是指在水化过程中放热量，单位为kJ/kg。
水化热高低与熟料矿物相对含量关于。铝酸三钙、硅酸三钙水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙水化热较低。因而要减少水化热，可恰当减少铝酸三钙和硅酸三钙含量。
水化热重要对大体积混凝土工程有影响。对于大体积混凝土工程，应选取水化热较低水泥，或者采用特殊办法减少水化热危害。
水泥石腐蚀及防止
1、水泥石腐蚀方式
（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）
（2）酸腐蚀（溶解性化学腐蚀）
①普通酸腐蚀
②碳酸水腐蚀
（3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）
（4）强碱腐蚀
2、防止水泥石腐蚀办法
（1）依照工程环境特点，合理选取水泥品种。
（2）提高混凝土密实度。
（3）在水泥石构造表面设立保护层。
硅酸盐水泥特性及应用
1、凝结硬化快，初期及后期强度均高，合用于有早强规定工程。
2、抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性规定高工程。
3、耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙含量较多。
4、水化热高，不适当用于大体积混凝土工程。但有助于低温季节蓄热法施工。
5、抗碳化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石碱度不易减少，对钢筋保护作用强。合用于空气中二氧化碳浓度高环境。
6、耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不合用于承受高温作用混凝土工程。
7、耐磨性好，合用于高速公路、道路和地面工程。
掺混合材料硅酸盐水泥
混合材料及其分类
混合材料：为了改进水泥性能、提高水泥产量，在生产时掺入天然或人工矿物质材料。
活性混合材料
具备潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具备潜在水硬性和火山灰特性混合材料：
1、粒化高炉矿渣；
2、粉煤灰；
3、火山灰质混合材料
非活性混合材料
不具备潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定规定混合材料。如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。
一、普通硅酸盐水泥（代号P·O）
定义：
硅酸盐水泥熟料＋6％～1５％混合材料＋适量石膏
技术性质规定（与硅酸盐水泥相比）
相似点：
MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性技术规定相似。
不同点：
细度：80μm方孔筛筛余量不超过10.0%；
终凝时间：不迟于10h；
烧失量：不得不不大于5.0%；
强度级别：普通硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度级别。各龄期强度不低于下表规定。
重要特性：
（1）初期强度略低，后期强度高。
2）水化热略低。
（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。
（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。
（5）耐磨性较好；耐热性能较好。
应用：
普通硅酸盐水泥应用范畴和硅酸盐水泥相似。
二、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥
定义
技术性质规定（与普通水泥相比）
相似点：
MgO含量、细度、凝结时间、安定性技术规定相似。
不同点：
三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0％；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5％。
强度级别：强度级别划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个级别。各龄期强度规定见下表。
密度：水泥密度为2800～3000kg/m3。
重要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）
三种水泥共同特性：
1、凝结硬化较慢，早强强度较低，后期强度增长较快；
2、水化热较低，放热速度慢；
3、抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好；
4、蒸汽养护适应性好；
5、抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。
三种水泥各自特性
1、矿渣水泥抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于200℃混凝土工程中。
2、火山灰水泥抗渗性好，但干缩较大，不合用于长期处在干燥环境中混凝土工程。
3、粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。
三、复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥
复合硅酸盐水泥（P·C）
与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上混合材料，复合水泥水化热较低；初期强度较高，其强度规定与普通水泥强度规定相似。
石灰石硅酸盐水泥（P·L）
凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料称为石灰石硅酸盐水泥。
石灰石硅酸盐水泥技术规定应符合相应原则规定。
四、通用水泥验收和保管
(一)通用水泥验收
包装标志和数量验收
包装标志验收：包装有袋装和散装两种
1、袋装水泥在包装袋上应清晰地标明产品名称、代号、净含量、强度级别、生产允许证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行原则号、包装年月日等重要包装标志。
2、掺火山灰质混合材料普通硅酸盐水泥，必要在包装上标上“掺火山灰”字样。
3、包装袋两侧应印有水泥名称和强度级别。
4、印刷字体颜色：
（1）硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥——红色；
（2）矿渣硅酸盐水泥——绿色；
（3）火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥——黑色 。
5、散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相似卡片。
数量验收
1、袋装水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质量98％；
2、随机抽取20袋总质量不得少于1000kg。
质量验收
1、检查出厂合格证和实验报告 ；
2、复验 ；
3、仲裁检查 。
废品及不合格品规定
废品：
凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合相应原则规定通用水泥，均为废品。
不合格品：
对于通用水泥，凡有下列状况之一者，均为不合格品。
1、硅酸盐水泥，普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、终凝时间中任一项不符合原则规定者；矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：凡细度、终凝时间中任一项不符合原则规定者。
2、掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度低于商品强度级别规定指标者。
3、水泥出厂重要包装标志中水泥品种、强度级别、工厂名称和出厂编号不全者。
(二)、通用水泥保管
1、不同品种和不同强度级别水泥要分别存储，不得混杂。
2、防水防潮，做到“上盖下垫”。
3、堆垛不适当过高，普通不超过10袋，场地狭窄时最多不超过15袋。
4、储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度减少，会影响水泥使用 。
高铝水泥
一、铝酸盐水泥
定义：
以石灰岩和矾土为重要原料，配制成恰当成分生料，烧至所有或某些熔融所得以铝酸钙为重要矿物熟料，经磨细而成水硬性胶凝材料，代号CA。
重要矿物成分
1、铝酸一钙（CaO·Al2O3简写 CA）凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水泥强度重要来源。
2、二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写 CA2），其特点是凝结硬化慢，初期强度较低，后期强度高。
3、此外尚有少量水化极快、凝结迅速而强度不高七铝酸十二钙（Ｃ12Ａ7）以及胶凝性极差铝方柱石（C2AS）、六铝酸一钙（CA6）等矿物。
铝酸盐水泥水化与硬化
当温度低于30℃时，水化生成水化铝酸钙（CAH10）、水化铝酸二钙（C2AH8）、氢氧化铝凝胶（AH3）。铝酸盐水泥硬化过程与硅酸盐水泥基本相似。CAH10、C2AH8都属六方晶系，其晶体呈片状或针状，互相交错攀附，重叠结合，可形成坚强结晶共生体，使水泥获得很高强度。氢氧化铝凝胶又填充于晶体骨架空隙，因此能形成比较致密构造。
当温度高于30℃时，水化生成立方晶系水化铝酸三钙（C3AH6）、氢氧化铝凝胶（AH3）。此时形成水泥石孔隙率很大，强度较低。因而铝酸盐水泥不适当在高于30℃条件下养护。
铝酸盐水泥技术规定
细度：比表面积不不大于300 m2/kg或0.045mm筛余不不不大于20%。
凝结时间：按GB201-规定原则稠度胶砂测得凝结时间应符合如下规定：CA-50、CA-70、CA-80铝酸盐水泥初凝时间不早于30min，终凝时间应不迟于6ｈ；CA-60铝酸盐水泥初凝时间不早于60min，终凝时间应不迟于18ｈ。
强度：铝酸盐水泥按照Al2O3含量分为四类。各类型铝酸盐水泥不同龄期强度值不得低于GB201-规定。
铝酸盐水泥受到高温作用时，由于产生了固相反映，烧结结合代替了水化结合，因而具备良好耐高温性能。
铝酸盐水泥特性与应用
1、初期强度很高，故合用于工期紧急工程。
2、抗渗性、抗冻性好。
3、抗硫酸盐腐蚀性好。
4、水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。
5、耐热性好。高温下产生烧结作用，具备良好耐高温性能，较高强度，故适合耐热工程。
6、长期强度减少较大，不适合长期承载构造。
其她品种水泥
一、道路硅酸盐水泥
定义：以道路硅酸盐水泥熟料，０～１０％活性混合材料和适量石膏磨细制成水硬性胶凝材料称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。
技术规定：道路水泥中铝酸三钙含量不不不大于5.0％，铁铝酸四钙含量不不大于16.0％，游离CaO含量不不不大于1.0％ 。
特性：道路硅酸盐水泥强度较高，特别是抗折强度高、耐磨性好、干缩率低，抗冲击性、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀能力比较好。
应用：合用于水泥混凝土路面、机场跑道、车站及公共广场等工程面层混凝土中应用。
二、中热硅酸盐水泥和低热矿渣硅酸盐水泥
中热硅酸盐水泥
由恰当成分硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成具备中档水化热水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥。
低热矿渣硅酸盐水泥
由恰当成分硅酸盐水泥熟料，加入矿渣、适量石膏，磨细制成具备低水化热水硬性胶凝材料，称为低热矿渣硅酸盐水泥，简称低热矿渣水泥。
三、白色硅酸盐水泥和彩色硅酸盐水泥
白色硅酸盐水泥构成、性质与硅酸盐水泥基本相似，所不同是在配料和生产过程中严格控制着色氧化物（Fe2O3、MnO、Cr2O3、TiO2等）含量。
彩色硅酸盐水泥简称彩色水泥。它是用白水泥熟料，适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细而制成。
白水泥和彩色水泥广泛地应用于建筑装修中。如制作彩色水磨石、饰面砖、锦砖、玻璃马赛克以及制作水刷石、斩假石、水泥花砖等。
小结：
（1）水泥按性能和用途分为通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类；
（2）通用水泥重要涉及七大品种；
（3）通用水泥细度、凝结时间、体积安定性和强度，是评估水泥质量技术指标。
（4）通用水泥定义、重要技术性质、特性及应用、验收和保管等内容，是本章重点内容。
（5）专用水泥和特性水泥，理解其特性及应用。
三、混凝土
混凝土是由水泥、砂、石子和水按一定配合比拌和在一起，经凝结和硬化形成人工石材。
《规范》规定混凝土强度提成14个强度级别，即C15、C20、C25、C30、C35、C40、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80。其中C表达混凝土（concrete），15~80等数值是表达以N/mm2为单位立方体抗压强度大小。
混凝土按照强度级别不同，可分为普通混凝土、高强度混凝土和超高强度混凝土，三者之间没有明确区别界限，普通以为强度级别在C50以内为普通混凝土，自C60至C80为高强度混凝土，C100及以上为超高强度混凝土。
混凝土立方体抗压强度：国内《规范》规定是以边长为150mm立方体试件，在温度20℃±3℃及相对湿度不低于90%环境里养护28天，以每秒0.3～0.5 N/mm2速度加载实验，并取具备95%保证率时得出抗压强度极限值，称为混凝土立方体抗压强度原则值，以符号fcu,k表达。
影响混凝土强度因素重要有：水泥强度与水灰比，骨料种类、质量和数量，外加剂和掺和料，搅拌与振捣，养护温度、湿度和龄期。
混凝土浇筑注意事项
1）灌溉砼前必要先检查模板支撑稳定状况，特别要注意检查用斜撑支撑悬臂构件模板稳定状况。浇注砼过程中，要注意观测模板、支撑状况，发现异常，及时报告。
2）水平运送通道旁预留洞口，电梯井口必要检查完善盖板、围护栏杆。高处临空搭设车道必要稳固，两侧设围护栏杆，推车或机动翻斗车倒砼时，应有档车办法，不得过猛或撒把。
3）垂直运送采用井架、龙门架运送时，推车车把不准超过吊盘外，车轮先后应挡牢，卸料时待吊盘停稳、制动可靠后方可上盘。塔吊料斗浇捣砼时，指挥、扶斗人员与塔吊司机应密切配合，放下料斗时，作业人员应避让、站立稳当，禁止空中手斜拉吊物和吊钩。
4）振捣器电源线必要完好无损，供电电缆不得有接头，砼振捣器作业转移时，电动机导线应保持有足够长度和松度。禁止有电源线拖拉振捣器。作业人员必要穿绝缘胶鞋，戴绝缘手套。
5）浇筑砼所使用桶、槽必要固定牢固，使用串筒节间应连接牢固，操作部位设防护栏杆，禁止站在桶槽帮上操作。
6）用泵输送砼时，输送管道接头必要紧密可靠不漏浆、安全阀完好，管道架子牢固，输送前，先试送，检修时必要卸压。
7）灌溉框架、梁、柱砼时，必要设操作平台，禁止站在模板或支撑上操作。
8）浇筑圈梁、雨篷、阳台砼必要搭设脚手架，禁止站在墙体或模板帮上操作。
9）浇筑拱形构造，应自两边拱脚对称地相向进行。浇筑储仓,下口应先行封闭,并搭设脚手架,以防人员坠落。
10）夜间浇筑时，必要有足够照明设备。