第一節(jié)緒論

什么是土木工程材料

土木工程包括：建筑、道路、橋梁、沿途、地下、港口、水利、市政工程一一用來(lái)建設(shè)

的材料即為土木工程材料

復(fù)合材料：碳纖維復(fù)合材料、聚合物復(fù)合材料、高分子復(fù)合材料

綠色建材：

含義：采用清潔的生產(chǎn)技術(shù)、少用天然資源、多用工業(yè)或城市固體廢棄物（和農(nóng)植物秸

稈）（生產(chǎn)過(guò)程）

建材本身：無(wú)毒、無(wú)污染、無(wú)放射性

建材功能：有利于環(huán)保、有利于人體健康

土木工程材料分類(lèi)：

黑色金屬（鋼.鐵）

金屬材料

有色金屬（銅、鋁.鋁合金）

膠凝材料（水泥.石灰、石膏、水玻璃）

無(wú)機(jī)材料

天然石材

非金屬材料，混凝上和砂漿

燒土制亂（磚.瓦、破璃、陶愛(ài)等）

蒸壓和薇養(yǎng)硅酸稅制品

土木I程材料'，植物材料（木材、竹材和秸稈）

有機(jī)材料j瀝青材料（石油瀝青、煤瀝青等）

1高分子材料（蒙料、橡膠、有機(jī)涂料.膠粘劑等）

j有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料（玻璃鋼.聚合物混限土.瀝青混合料.鈣型材料等）

復(fù)合材料」金屬無(wú)機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料（鋼筋混凝七、鋼纖堆混凝上等）

I金屬有機(jī)復(fù)合材料（彩鋼泡沫塑料夾芯板）

發(fā)展趨勢(shì)：高性能化、復(fù)合化和多功能化、良好的環(huán)境協(xié)調(diào)性、無(wú)污染可再生

發(fā)展方向：優(yōu)先發(fā)展水泥與混凝土材料、提高配套

土木工程材料質(zhì)量的控制方法：

，初步確定來(lái)源以及質(zhì)量情況

對(duì)工程材料進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)

檢測(cè)半成品和成品的技術(shù)性能，從而評(píng)定材料在實(shí)際工程中的實(shí)際技術(shù)性能。

采取相應(yīng)的措施避免對(duì)工程質(zhì)量造成的不良影響、

土木工程對(duì)材料的基本要求：安全、適用、美觀、耐久與經(jīng)濟(jì)

第一章土木工程材料的基本性質(zhì)

材料的物理性質(zhì)

密度：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量

表觀密度：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量（包含內(nèi)部空隙）

m

表觀密度：p0=—

Vo

堆積密度：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量

密度是材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不

含有任何孔隙的體積。

表觀密度表示材料單位細(xì)觀外形體積（包括內(nèi)部封閉孔隙）的質(zhì)量。容積密度表示材料

單位宏觀外形體積（包括內(nèi)部封閉孔隙和開(kāi)口孔隙）的質(zhì)量。

堆積密度是指散粒材料或粉狀材料，在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。材料的堆積體

積指在自然、松散狀態(tài)下，按一定方法裝入容器的容積，包括顆粒體積和顆粒之間空隙

的體積。

堆積密度:m

顆粒材料的密度為p,表觀密度為P。，堆積密度為p1，則存在下列關(guān)系（c）

0￡

A，P>P〉Po；B,p0>p>p；;

C.p〉Po〉Po；D.Po〉p〉Po°

材料的孔隙率：塊狀材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下總體積的百分比。

V.~VD

po=°X1OO%=（1-^）X1OO%

Vo"

開(kāi)口孔隙率：是指材料中能被水飽和（即被水所充滿）的孔隙體積占材料在自然狀態(tài)的

體積的百分率.

閉口孔隙率：是總孔隙率與開(kāi)口孔隙率之差

材料的密實(shí)度:材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實(shí)的程度。

￡>=—xl00%=^xl00%

Kop

材料的空隙率：散粒材料在其堆集體積中，顆粒之間的空隙體積所占的比例。

P=兀一匕X100%=（1—2）X100%

匕P0

親水性與憎水性：材料與水接觸時(shí),有些材料能被水濕潤(rùn),而有些材料則不能被水濕潤(rùn)，

對(duì)兩種現(xiàn)象來(lái)說(shuō),前者為親水性,后者為憎水性。

1一宗水性和信水性

C2J工程實(shí)除

?工程實(shí)際中，材料是親水性

或憎水性，通常以潤(rùn)濕角的

大小劃分，潤(rùn)濕角為在材料、

水和空氣的交點(diǎn)處，沿水滴

表面的切線與水和固體接觸

面所成的夾角。

>其中潤(rùn)濕角e愈小，表明材料

愈易被水潤(rùn)濕。

>親水性材料：女口石專(zhuān)、木、混凝

土等，憎水性材料：如瀝青、

石蠟等

當(dāng)材料的潤(rùn)濕邊角為時(shí)，稱(chēng)為憎水性材料。(A)

A.>90°；B.<90°；

C.=0；D.>90°o

材料的含水狀態(tài)：

干燥狀態(tài)：材料的孔隙中不含水或含水極微。

氣干狀態(tài)：材料的孔隙中含水與大氣濕度相平衡。

飽和面干狀態(tài)：材料表面干燥，而空隙中充滿水達(dá)到飽和。

濕潤(rùn)狀態(tài)：材料不僅孔隙中含水飽和，而且表面上為水潤(rùn)濕附有一層水膜。

吸水性：材料能吸收水分的能力。

吸水的大小以吸水率來(lái)表示。

質(zhì)量吸水率是指材料在吸水飽和時(shí)，所吸水量占材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量百分比

mg

mb——材料吸水飽和狀態(tài)下的的質(zhì)量

Mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量

體積吸水率：材料在吸水飽和時(shí)，所吸水的體積占材料自然體積的百分率。

mbmg

W=-x—X100%

Vog,

Vo——料在自然狀態(tài)下的體積

Wv——材料的體積吸水率

O——水的密度

/W

吸濕性：材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)

材料的吸濕性用含水率表示一一材料內(nèi)部所含水的質(zhì)量占材料干質(zhì)量的百分率

取=1n

h「mg*100%

mg

Wh——一材料的含水率

m5——材料在吸濕狀態(tài)下的質(zhì)量

mg——材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量

含水率為6%的濕砂100g,其中所含水重為(c)。

O

A.水重=100x6%=6g；

B.水重=(100-6)x6%=5.6g；

C.水重=100-100/(l+6%)=5.7g；

D.水重=(100+6)x6%=6.36g。

耐水性：材料的耐水性指材料長(zhǎng)期在飽和水的作用下不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。

衡量耐水性的指標(biāo):材料的軟化系數(shù)

軟化系數(shù)KR=4

Jg

KR——材料的軟化系數(shù)

fb——材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa)

fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度(MPa)

抗?jié)B性：材料在壓力水用下抵抗水滲透的性能

滲透系數(shù)：K=—

八sAtH

Ks——滲透系數(shù)(越小材料的抗?jié)B性越強(qiáng))(cm/h)

Q------滲水量(cm3)

A-----滲水面積(cm2)

H——材料兩側(cè)的水壓差(cm)

d-----試件厚度(cm)

t------滲水時(shí)間(h)

抗?jié)B等級(jí)：標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行透水試驗(yàn)，材料標(biāo)準(zhǔn)試件在透水前所能承受的最大壓力來(lái)表示

抗?jié)B等級(jí)。

抗凍性：材料在保飽水狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融交替作用，既不破壞強(qiáng)度又不顯著下降

的性質(zhì)。

凍融破壞：在飽水狀態(tài)下因凍融循環(huán)產(chǎn)生的破壞作用稱(chēng)為凍融破壞

抗凍等級(jí)：以試件在凍融后的質(zhì)量損失、外形變化或強(qiáng)度降低不超過(guò)一定限度時(shí)所能經(jīng)

受的凍融循環(huán)次數(shù)。

材料的抗凍性是指材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)后，的性質(zhì)。(C)

A.場(chǎng)量損失小于某個(gè)值；NB.強(qiáng)段損失小于某個(gè)值：

C.質(zhì)量損失和強(qiáng)度損失各小于某個(gè)貓；D.質(zhì)量和強(qiáng)度均無(wú)損失，

導(dǎo)熱性：材料兩面存在溫差，熱量傳遞的性質(zhì)。

導(dǎo)熱系數(shù)：2=義一

AMt

2——導(dǎo)熱系數(shù)W/(m.K)

Q——傳導(dǎo)熱量J

a-----材料厚度m

A------熱傳導(dǎo)面積m2

t------熱傳導(dǎo)時(shí)間h

At------材料兩面溫差K

導(dǎo)熱性影響因素：

熱容性：材料在受熱吸收熱量，冷卻時(shí)放出熱量的性質(zhì)。

比熱(熱容量系數(shù))：?jiǎn)挝毁|(zhì)量材料溫度升高1K所吸收或放出的熱量。

比熱：。=旦

C——材料的比熱J/（g.K）

Q——材料吸收或放出的熱量J

m-----材料的質(zhì)量g

At——材料受熱或冷卻前后的溫差K

熱的變形性：溫度升高或降低時(shí)材料的體積變化。

線膨脹系數(shù)：a二工

LAT

A1-一線膨脹或收縮量（mm/cm）

AT一材料升（降）溫前后的溫度差（K）

a--材料在常溫下的平均線膨脹系數(shù)（1/K）

L?材料原長(zhǎng)（mm/cm）

材料的強(qiáng)度：材料在應(yīng)力作用下抵抗破壞的能力。

測(cè)定方法:破壞試驗(yàn)法

分類(lèi)（根據(jù)外力作用方式）：抗拉、抗壓、抗剪、抗彎（抗折）強(qiáng)度。

材料強(qiáng)度：/=巴峭

A

材料強(qiáng)度（MPa）

Pmax----------材料破壞時(shí)的最大荷載

A----------試件受力面積

3pL

抗彎強(qiáng)度：f二廠max

Jw2bh

比強(qiáng)度：材料強(qiáng)度與其表觀密度之比.

（反映材料輕質(zhì)高強(qiáng)的指標(biāo)，越大材料越輕質(zhì)高強(qiáng)）

影響強(qiáng)度因素：材料的組成

孔隙率T，強(qiáng)度］

含水率T，強(qiáng)度］

溫度3強(qiáng)度］

試件尺寸大強(qiáng)度］

加荷速度快強(qiáng)度T

材料的彈性與塑性

彈性變形：外力作用下變形。外力取消后恢復(fù)原來(lái)形狀

塑形變形：無(wú)法恢復(fù)（永久變形）

材料的彈性變形曲線材料的塑性變形曲線材料的彈型性變形曲線

脆性：材料達(dá)到一定程度，突然發(fā)生破壞，并無(wú)明顯的變形，這種性質(zhì)即為脆性。

脆性材料：天然石材、陶瓷、玻璃、砂漿等。

特點(diǎn)：材料在外力作用下（如拉伸、沖擊等）僅產(chǎn)生很小的變形即破壞斷裂的性

質(zhì)。

韌性：表示材料在塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力。

（韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。）

硬度：材料表面的堅(jiān)硬程度。

硬度檢測(cè)方法：刻劃法、壓入法、回彈法。

耐磨性：材料表面抵抗磨損能力。

耐久性：材料在使用條件下，受內(nèi)在以及外來(lái)因素（自然因素、有害介質(zhì)），能

保持其使用性質(zhì)的能力。

（自然因素：物理作用、化學(xué)作用、機(jī)械作用、生物作用等。）

材料的組成：化學(xué)組成、礦物組成、相組成（氣相、液相、固相）

材料的結(jié)構(gòu)：宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)（亞微觀結(jié)構(gòu)）、微觀結(jié)構(gòu)

10「3m103一10"m電子顯微鏡

材料的構(gòu)造：

第二章無(wú)機(jī)氣硬性膠凝材料

膠凝材料：從漿體變成具有一定強(qiáng)度的石狀整體的材料。

無(wú)機(jī)膠凝材料：石膏、石灰、水泥

有機(jī)膠凝材料：瀝青、各種樹(shù)枝等

石膏：

原材料：生石膏CaS04.2H20

化工石膏：磷石膏

硬石膏:

石膏的品種：

1型半水石膏（高強(qiáng)石膏）

性質(zhì)：硬化后的強(qiáng)度通常比建筑石膏要高2-7倍。

作用：抹灰工程、裝飾制品、石膏板；摻入防水劑；可用于濕度較高的環(huán)境中。

石膏的特性：

建筑石膏的水化與硬化

建筑石音與適量水拌和后，發(fā)生如下反應(yīng)1

CoS。A-1;HQ+%H=O-------->CaSO2.H.O

A

建筑石膏標(biāo)記順序:產(chǎn)品名稱(chēng)、抗折強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

2.5GB9766：抗折強(qiáng)度2.5MPa的建筑石膏。

建筑石膏的技術(shù)性質(zhì)：

1.凝結(jié)硬化快。（初凝時(shí)間不小于6min,終凝時(shí)間不大于30min。）

2.裝飾性好，可加工性能好。

3.建筑石膏硬化后孔隙率大，強(qiáng)度較低。

4.建筑石膏硬化體隔熱性和吸音性能良好，但耐水性較差。

5.防火性能好，具有一定的調(diào)濕調(diào)溫性。

6.建筑石膏硬化時(shí)體積略有膨脹。

石膏在凝結(jié)硬化過(guò)程中，下列哪句話是正確的？（D）

A.凝結(jié)硬化時(shí)間慢、硬化后體積微小收縮：B.凝結(jié)硬化時(shí)間慢，硬化后體積微小膨脹：

C.凝結(jié)硬化時(shí)間快、硬化后體積微小收縮：D.凝結(jié)硬化時(shí)間快，硬化后體積微小膨脹.

建筑石膏的應(yīng)用：

1.配置石膏抹面灰漿及粉刷石膏。

2.建筑石膏制品。

?例建筑石膏及其制品為什么適用于室內(nèi)，而不適用于室外使用？

答：建筑石膏及其制品適用于室內(nèi)裝修，主要是由于建筑石膏及其制品在

凝結(jié)硬化后具有以下的優(yōu)良性偵：

（1）石膏表面光滑飽滿，顏色潔白，質(zhì)地細(xì)朦，具有良好的裝飾性。加入

顏料后，可具gf各種色彩。建筑石膏在旗結(jié)硬化時(shí)產(chǎn)生微膨脹，故其制品

的表面較為光滑飽滿，棱角清晰完整，形狀、尺寸準(zhǔn)確、細(xì)致，裝飾性好；

（2）硬化后的建筑石膏中存在大量的微孔，故其保溫性、吸聲性好。

（3）破化后看ff的主要成分是二水看音，'與受到島溫作川時(shí)或遇火埼會(huì)脫

出21%左右的結(jié)晶水，并能在表面蒸發(fā)形成水蒸氣幕，可有效地阻止火勢(shì)的

蔓延，具有一定的防火性。

（4）建筑看行制品還具仃較高的熱容量和?定的吸濕性，故可調(diào)行室內(nèi)的

溫度和溫度，改變室內(nèi)的小氣候。

在室外使用建筑石膏制品時(shí)，必然要受到雨水冰凍等的作用，而建筑

石音制品的耐水性差，IL其吸水率高，抗?jié)B性差、抗凍性差，所以不適川

于室外使用一

石灰的品種：

石灰的原材料：含碳酸的石灰石、白云石等。

石灰的生產(chǎn)：

900-1000X

CaC0）-OK>+CO]1

品種：過(guò)火石灰、欠火石灰

石灰的分類(lèi)：

按MgO的含量分類(lèi)：鈣質(zhì)石灰、鎂質(zhì)石灰。

按石灰的存在形成：塊狀生石灰一一般燒直接獲得

生石灰粉一一塊狀生石灰磨細(xì)

消石灰粉一一生石灰消解

石灰膏（乳）一一生石灰+過(guò)量水

建筑石灰的技術(shù)指標(biāo)：細(xì)度、CaO+MgO含量、C02含量、體檢安定性等。分為

優(yōu)等品、一等品、合格品。

工《L實(shí)可：某工地要使用一種生石灰粉，現(xiàn)取試樣，應(yīng)如何判斷該石灰的品質(zhì)？

1.檢測(cè)石灰中CaO和MgO的含量,二氧化碳的含量,細(xì)度.

2.根據(jù)MgO含量，判定該石灰的類(lèi)別（M鈣質(zhì)/鎂質(zhì)石灰）

3.根據(jù)表2-3判定該石灰的等級(jí).

石灰的特性：

石灰的熟化：

石灰的凝結(jié)硬化：

(1)結(jié)晶過(guò)程：由于水分蒸發(fā)，使Ca(0H)2從飽和溶液中結(jié)晶析出。

(2)碳化過(guò)程：

Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+l)H2O

由于碳化作用主要發(fā)生在與空氣接觸的表層，且生成CaCOs膜層較密，阻礙了空

氣中CO2的滲入，也阻礙了內(nèi)部水分向外蒸發(fā)，因此硬化緩慢。

石灰凝結(jié)硬化的特點(diǎn)：速度慢、體積收縮大。

?例：某單位宿舍樓的內(nèi)墻使用石灰砂漿抹面。數(shù)月后，墻面上出

現(xiàn)r許多不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋。同時(shí)在個(gè)別部位還發(fā)現(xiàn)了部分凸出

的放射狀裂紋。試分析上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。

答：石灰砂漿抹面的墻面上出現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀裂紋，引發(fā)的原因

很多，但最主要的原因在于石灰在硬化過(guò)程中，蒸發(fā)大量的游離

水而引起體積收縮的結(jié)果。

墻面上個(gè)別部位出現(xiàn)凸出的呈放射狀的裂紋，是由于配制石

灰砂漿時(shí)所用的石灰中混入r過(guò)火石灰。這部分過(guò)火石灰在消解、

陳伏階段中未完全熟化，以致于在砂漿硬化后，過(guò)火石灰吸收空

氣中的水蒸汽繼續(xù)熟化，造成體積膨脹。從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。

石灰的特性：可塑性好、硬化緩慢、硬化后強(qiáng)度低、硬化時(shí)體積收縮大、耐水性

差。

石灰的應(yīng)用:石灰膏、石灰乳、石灰砂漿、石灰土、灰砂磚。

石灰在土木工程中的應(yīng)用：

1.石灰砂漿和石灰乳

2.配置灰土和三合土

3.制作硅酸鹽制品

4.制作碳化石灰板

5.配置無(wú)熟料水泥

,例：既然石灰不耐水，為什么由它配制的灰土或三合土

卻可以用于基礎(chǔ)的墊層、道路的基層等潮濕部位？

答：石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而

成的。加適量的水充分拌合后，經(jīng)碾壓或夯實(shí)，在潮濕環(huán)

境中石灰與粘上表面的活性氧化硅或氧化鋁反應(yīng)，生成具

有水硬性的水化硅酸鈣或水化鋁酸鈣，所以灰土或三合十.

的強(qiáng)度和耐水性會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸提高，適于在

潮濕環(huán)境中使用。

再者，由于石灰的可塑性好，與粘土等拌合后經(jīng)壓實(shí)或夯

實(shí)，使灰土或三合土的密實(shí)度大大提高，降低/孔隙率，

使水的侵入大為減少。因此灰土或三合土可以用于基礎(chǔ)的

墊層、道路的基層等潮濕部位。

水玻璃：硅酸鈉或硅酸鉀水溶液。

其化學(xué)通式為R2O.nSiO2,式中R2O為堿金屬氧化物，n為SiO2和R2O的摩爾比

值，稱(chēng)為水玻璃的模數(shù)。

水玻璃的生產(chǎn)：

Na2OnSiO2+CO2+mH2O=nSiO2mH2O+Na2CO3

水玻璃的性質(zhì)：

(1)水玻璃具有良好的粘結(jié)能力，硬化后具有較高強(qiáng)度。而且硬化時(shí)析出的硅

酸鹽凝膠有堵塞毛細(xì)孔隙而提高材料密實(shí)度和防滲透的作用。

(2)水玻璃不燃燒，在高溫下凝膠干燥更加強(qiáng)烈，強(qiáng)度并不降低，甚至有所提

高。

(3)硬化后的水玻璃，因其主要成分是硅膠，所以能抵抗大多數(shù)無(wú)機(jī)酸和有機(jī)

酸的作用，從而使其具有良好的耐酸性，但不耐堿。

水玻璃的應(yīng)用：

(1)用作灌漿材料加固地基

(2)涂刷建筑材料表面提高密實(shí)性和抗風(fēng)能力。

(3)配制耐酸混凝土和耐酸砂漿。

(4)配制耐熱混凝土好人耐熱砂漿。

(5)配制速凝防水劑。

第三章水泥

硅酸鹽系列水泥：硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水

泥等。

水泥生產(chǎn)過(guò)程(通用硅酸鹽水泥)(兩磨一燒)

通用硅酸鹽水泥分類(lèi)和代號(hào)：硅酸鹽水泥分兩種類(lèi)型，不摻加混合材料的稱(chēng)I

型硅酸鹽水泥代號(hào)P.I;硅酸鹽水泥熟料粉磨時(shí)摻加不超過(guò)質(zhì)量5%石灰石或?；?/p>

高爐礦渣混合材料的稱(chēng)II型硅酸鹽水泥，代號(hào)P?H。

化學(xué)成分簡(jiǎn)寫(xiě)礦物分子式礦物成分含量(％)

CaOc3CaOSiO2硅酸三鈣(gs)37?60

SiO,s2CaOSiOz硅酸二鈣(c：s)15?37

O

AgAICaOA1.O3鋁酸三鈣(C,A)7?15

FC2O,F^aOALOrFe.O,鐵鋁酸四鈣(C,AF)10?18

普通硅酸鹽水泥P?0

礦渣硅酸鹽水泥P?s

山灰質(zhì)硅酸鹽水泥p?p

粉煤灰硅酸鹽水泥P?F

復(fù)合硅酸鹽水泥P?C

通用硅酸鹽水泥的特性:

項(xiàng)目硅酸鹽水泥普通水泥礦落水泥火山灰水泥粉煤灰水泥復(fù)合水泥

以娃酸鹽水

硅酸鹽水泥小酸鹽水泥硅酸鹽水泥葉酸鹽水泥

泥熟料為主.桂酸鹽水泥

熟料.5%熟料.20%~熟料、20%-熟料、20%-

主要成分不摻或撬加不熟料.20%?

15%的混合70%的粒化高50%的火山來(lái)50%的混合

酬過(guò)5%的混合40%的粉煤收

材料爐礦渣質(zhì)混合材料材料

材料

早期強(qiáng)度

硬化慢.早期強(qiáng)度低,后期強(qiáng)度逐漸提高

早期、后期強(qiáng)

早期強(qiáng)度高；

度高；對(duì)溫度敏感,適合高溫養(yǎng)護(hù)；水化熱小，抗凍性較差；抗碳化性

水化熱高；

水化熱大，較差

特性抗凍性好；

抗凍性好，泌水性大：

耐熱性差；泌水性大；保水性好，

耐熱性差；抗澹性差,

耐腐惱性差抗?jié)B性好，抗灌性好，

耐腐蝕性差干縮小、抗干縮較大

耐熱性好，干蠟大，

裂性好；

1縮較大耐磨性差

耐磨性差

混凝七工程特點(diǎn)及

項(xiàng)目?jī)?yōu)先選用可以選用不宜選用

所處環(huán)境條件

礦渣水泥、火山灰水

在一般氣候環(huán)境

1普通水泥泥.粉煤灰水泥、復(fù)合

中的混凝土

水泥

在干燥環(huán)境中的火山灰水泥、物煤灰

2普通水泥礦渣水泥

混凝土水泥

脩通混凝t在向濕度環(huán)境中礦渣水泥、火山灰水

3或長(zhǎng)期處于水中的涎、粉煤灰水泥.復(fù)合普通水泥

混凝t水泥

礦渣水泥、火山灰水

厚大體積的混硅酸鹽水泥、普通

4泥.粉煤灰水泥、總合

?-h水泥

水泥

礦渣水泥、火山灰水

要求快硬、高強(qiáng)

1硅檢鹽水泥普通水泥泥、粉煤灰水泥、復(fù)合

的混凝土

水泥

嚴(yán)塞地區(qū)的零天硅酸鹽水泥、普通礦渣水泥（強(qiáng)度等級(jí)火山及水泥、粉煤灰

2

混凝土水泥>32.5）水泥

嚴(yán)塞地區(qū)處于水普通水泥（強(qiáng)度等級(jí)火山慶水泡、粉煤及

3

位變化區(qū)的混凝土>42.5）水泥、發(fā)合水泥

有特殊要求

的混凝t

有抗程要求的混普通水泥、火山灰

4

凝土水泥

有耐磨性要求的硅腋林水泥、普通礦渣水泥（強(qiáng)度等級(jí)火山及水泥，粉煤灰

5

混凝土水泥>32.5）水詫

礦渣水泥.火山灰水

受侵蝕性介質(zhì)作硅酸敬水泥、件通

6泥、給煤萩水泥、復(fù)合

用的混凝上水泥

水泥

硅酸鹽水泥：

水化凝結(jié)硬化快，早期強(qiáng)度高與后期強(qiáng)度均高。

抗凍性好，干縮小。

水化過(guò)程中的水化熱大。

耐腐蝕性和耐熱性差。

普通硅酸鹽水泥：

早起硬化速度較慢。

抗凍性和耐磨新能較差。

礦渣硅酸鹽水泥：

凝結(jié)硬化慢，早期強(qiáng)度高低;后期強(qiáng)度發(fā)展較快,能趕上甚至超過(guò)硅酸鹽水泥

水熱化低（適用大面積混凝土工程），耐熱性好（用于耐熱混凝土工程）。

堿度低，抗碳化能力差，抗溶出性侵蝕及硫酸鹽侵蝕能力強(qiáng)。

干縮性較大，抗?jié)B抗凍性和抗干濕交替作用性能均較差。

水化硬化過(guò)程中對(duì)環(huán)境溫度、濕度條件較敏感（低溫凝結(jié)化慢、濕熱條件下強(qiáng)度

發(fā)展較快，適用于蒸壓養(yǎng)護(hù)）。

火山灰硅酸鹽水泥：

水化反應(yīng)分兩步進(jìn)行，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)率大。

水化熱低，耐蝕性強(qiáng)，抗凍性差，易碳化等硬化時(shí)干縮較礦渣水泥更顯著，干熱

環(huán)境中易產(chǎn)生干縮裂縫（使用時(shí)須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，使其在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持潮濕狀態(tài)）O

顆粒較細(xì)，泌水性小，抗?jié)B性高（用于有抗?jié)B要求的混凝土工程）。

粉煤灰硅酸鹽水泥水泥：

千縮性較小，抗裂性較好。

顆粒致密，吸水少且成球形，配制的混凝土和易性好。

復(fù)合硅酸鹽水泥：

（由硅酸鹽水泥、兩種或以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠泥

材）

總體上特性與礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥均有不同程度的相似

特殊要求工程（如緊急搶修、耐熱耐酸、新舊混凝土搭接等）上述硅酸鹽列水泥都

不能滿足要求，需用其他如高鋁水泥、快硬水泥和快凝快硬水泥（雙快水白色硅

酸鹽水泥（白水泥）和膨脹水泥等。

以下水泥品種在六大通用硅酸鹽水泥中抗侵蝕性最差的是（B）

A.普通硅酸鹽水泥；B.硅酸鹽水泥；

C.礦渣硅酸鹽水泥；D.粉煤灰硅酸鹽水泥。

通用硅酸鹽水泥的特性：

硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化：

凝結(jié):水泥加水拌和后，最初形成具有可塑性的水泥漿體，隨著水泥水化反應(yīng)的

進(jìn)行逐漸變稠失去可塑性，這過(guò)程稱(chēng)為凝結(jié)。

硬化:水泥凝結(jié)之后，隨著水化反應(yīng)的繼續(xù)，漿體逐漸變?yōu)榫哂?定強(qiáng)度的堅(jiān)硬的

固體水泥石，這一過(guò)程稱(chēng)為硬化。

硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化過(guò)程可分為誘導(dǎo)期、凝結(jié)期、硬化期三個(gè)階段。

影響通用硅酸鹽水泥性能的因素：

水泥的組成成分、水泥細(xì)度、養(yǎng)護(hù)條件、齡期、拌和水用量、

貯存條件的影響（水泥不宜久存、有效貯存期為三個(gè)月）

通用硅酸鹽水泥的技術(shù)要求：

（1）凝結(jié)時(shí)間（指水泥從開(kāi)始加水拌合到失去流動(dòng)性所需要的時(shí)間）

規(guī)定：硅酸鹽水泥初凝時(shí)間不小于45min,終凝時(shí)間不大于390min,其他五類(lèi)

水泥的終凝時(shí)間不得遲于600mino

（2）體積安定性（水泥在凝結(jié)過(guò)程中體積變化的均勻性）

體積安定性不良的原因：熟料組成中含有過(guò)多的游離氧化鈣或游離氧化鎂、水泥

磨粉時(shí)所摻石膏超量。

檢測(cè)方法：雷氏夾法、試餅法。

強(qiáng)度及強(qiáng)度等級(jí)：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R。

表3-3硅酸鹽水泥各齡期的強(qiáng)度要求（GB175-2007）

抗壓彩曳MPa抗折強(qiáng)度MPa）

品將強(qiáng)叟等級(jí)

3d28d3d28d

42517.035

42.56.5

42.5R22.04D

52523.04J0

桂酸至水泥52.57.0

52.5R27.05J0

62528.05J0

62.58.0

62.5R32.055

其他水泥:

表3-4礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥及復(fù)合水泥各齡期強(qiáng)度

抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa

強(qiáng)度等級(jí)

3d28d3d28d

32.510.02.5

32.55.5

325R15035

42.515.03.5

42.56.5

豆坪陽(yáng)市n

425R190日面闊446?'

52.521.04.0

52.570

52Vi23045

試驗(yàn)方法：

（1）水泥與標(biāo)準(zhǔn)砂的質(zhì)量比1:3,水灰比0.5。

每成型三條試件需稱(chēng)量水泥450±2g,標(biāo)準(zhǔn)砂1350±5g。拌合用水量為225士

1mlo（一組三個(gè)試件，兩個(gè)齡期，共六個(gè)試件。）

抗折強(qiáng)度：

3FfL

p

1—rJ

(2)三個(gè)強(qiáng)度求平均值，當(dāng)三個(gè)強(qiáng)度中有一個(gè)超過(guò)平均值的,10%時(shí)，應(yīng)予剔

除，取其余兩個(gè)的平均值；如有兩個(gè)強(qiáng)度值超過(guò)平均值的10%時(shí)，應(yīng)重新做試

驗(yàn)。

測(cè)定水泥強(qiáng)度用的標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸是(D)

A.40x40x40；B.40x40x100；

C.100x100x100；D.40x40x160。

水泥石的腐蝕與防止：

軟水腐蝕、鹽類(lèi)腐蝕、酸類(lèi)腐蝕、強(qiáng)堿腐蝕

防止腐蝕措施：根據(jù)侵蝕環(huán)境特點(diǎn)，合理選用水泥。

提高水泥的密實(shí)度。

設(shè)置隔離層或保護(hù)層。

硅酸鹽水泥的水化：

硅酸鹽水泥與水拌合后，其熟料顆粒表面的四種礦物立

即與水發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為水化。

3CaO-SiO,+H;OT3CaO-2SiO:-3H,O+3Ca(OH),

水化硅酸鈣

2CaOSiO2+H:O^3CaO-2SiO2-3H,O+3Ca(OH),

水化硅酸鈣

3CaOALO3+H;O->3CaOA1;O3-6H;O

水化鋁酸鈣

4CaO-ALOj-Fe,O3+7H;Ot3CaOALO36H,O+CaOFe,Oj?H,O

水化鋁酸鈣水化鐵酸鈣

欲制得低熱高強(qiáng)度水泥，應(yīng)限制硅酸鹽水泥熟料中(C)礦物含量

A.C3S；B.C2S；

C.C3A；D.C4AF0

80

(a)水濕熟料礦物在不同齡期的抗壓強(qiáng)度(b)水濕熟料礦物在不同齡期的水化放熱

第四章混凝土

混凝土：由一定比例的膠結(jié)材料+骨料+水一一攪拌振搗成型一一養(yǎng)護(hù)而成的人造

石材。

混凝土質(zhì)量的基本要求：符合設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、適應(yīng)施工條件的和易性、適應(yīng)工

程環(huán)境的耐久性、節(jié)約成本，經(jīng)濟(jì)合理。

混凝土優(yōu)點(diǎn)：

1.抗壓強(qiáng)度高。

2.原材料來(lái)源豐富。

3.施工方便。在凝結(jié)前具有良好的可塑性，可以澆注成各種形狀和尺寸的構(gòu)件或

結(jié)構(gòu)物，與現(xiàn)代施機(jī)械及施工工藝具有較好的適應(yīng)性。

4.性能可根據(jù)要求設(shè)計(jì)調(diào)整。

5.耐久性好。

混凝土的缺點(diǎn)：

1.抗拉強(qiáng)度小。屬于一種脆性材料,很多情況下，必須配制鋼筋才能使用。

2.自重大。不利于提高有效承載能力，也給施工安裝帶來(lái)一定困難。

3.收縮變形大。

混凝土的分類(lèi)：

1.按膠凝材料種類(lèi)分類(lèi)

混凝土按其所用膠凝材料可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物水泥混凝土、

樹(shù)脂混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、硅酸鹽混凝土等。

2.按表觀密度分類(lèi)

按照混凝土的表觀密度大小，可以分為輕混凝土、普通混凝土和重混凝土。

⑴輕混凝土。其表觀密度小于1950kg/m。它是采用輕質(zhì)多孔的骨料，或者不用

骨料而摻人加氣劑或泡沫劑等，造成多孔結(jié)構(gòu)的混凝土，包括輕骨料混凝土、多

孔混凝土、大孔混凝土等。其用途可分為結(jié)構(gòu)用、保溫用和結(jié)構(gòu)兼保溫等幾種。

(2)普通混凝土。其表觀密度為2100~2500kg/m3一般在2400kg/m3左右。它

是用普通的天然砂、石作骨料配制而成，為土木工程中最常用的面廣量大的混凝

土，通常簡(jiǎn)稱(chēng)混凝土。大量用作各種土木工程的承重結(jié)構(gòu)材料。

⑶重混凝土。其表觀密度大于2600kg/m3。它是采用了密度很大的重骨料一重

晶石、鐵礦石、鋼屑等配制而成，也可以同時(shí)采用重水泥一領(lǐng)水泥、鍋水泥進(jìn)行

配制。重混凝土具有防射線的性能，故又稱(chēng)防輻射混凝土，主要用作核能工程的

屏蔽結(jié)構(gòu)材料。

3.按使用功能分類(lèi)

混凝土按其用途可分為結(jié)構(gòu)混凝土（即普通混凝土）、防水混凝土、耐酸混凝土、

耐熱混凝土、大體積混凝土、膨脹混凝土、防輻射混凝土、道路混凝土、裝飾混

凝土等多種。.

4.按生產(chǎn)和施工方法分類(lèi)

混凝土按生產(chǎn)和施工方法可分為預(yù)拌混凝土（商品混凝土）、熱拌混凝土、泵送混

凝土、噴射混凝土、壓力灌漿混凝土（預(yù)填骨料混凝土）、離心混凝土、真空吸水

混凝土、擠壓混凝土、碾壓混凝土等。

組織結(jié)構(gòu)及作用：由水泥、粗骨料（碎石或卵石）、細(xì)骨料（砂）和水拌合，經(jīng)硬化

而成的一種人造石材。

砂、石在混凝土中起骨架作用，抑制水泥的收縮；

水泥和水形成水泥漿，包裹在粗細(xì)骨料表面并填充骨料間的空隙，硬化前起潤(rùn)滑

作用，使混凝土拌合物具有良好工作性能,硬化后將骨料膠結(jié)一起形成堅(jiān)固整體。

摻入適量外加劑和摻合料，能改善混凝土的某些特性。

水泥的選擇：根據(jù)工程特點(diǎn)、工程所處的環(huán)境及施工條件。

水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇：混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)越高，則水泥強(qiáng)度等級(jí)也宜越高;設(shè)

計(jì)強(qiáng)度等級(jí)低，則水泥強(qiáng)度等級(jí)也相應(yīng)低目標(biāo)是保證混凝土中有足夠的水泥，既

不過(guò)多，也不過(guò)少。因?yàn)樗嘤昧窟^(guò)多（低強(qiáng)水泥配制高強(qiáng)度混凝土），-方面成

本增加另一方面，混凝土收縮增大，對(duì)耐久性不利。水泥用量過(guò)少（高強(qiáng)水泥配

制低強(qiáng)度混凝土），混凝土的粘聚性變差，不易獲得均勻密實(shí)的混凝土，嚴(yán)重影響

混凝土的耐久性。

拌和與養(yǎng)護(hù)用水：

混凝土拌制和養(yǎng)護(hù)用水不得含有影響水泥正常凝結(jié)硬化的有害物質(zhì)。凡是能飲用

的自來(lái)水及清潔的天然