1、第二章基本建筑材料，本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)是：一、混凝土二、鋼材三、灰漿、木材掌握了這幾種建筑材料的基本性質(zhì)，一、混凝土，定義：混凝土，簡稱“混凝土(tng )”。 用凝膠化材料將骨料膏一體化的工程復(fù)合材料的總稱。 通常，混凝土一詞是以水泥為凝膠化材料，以砂、石為骨料的水(是否加入添加劑和混合材料)和一定比例混合，攪拌、成型、養(yǎng)護而得到的水泥混凝土。 凝膠化材料-通過物理、化學(xué)作用，從漿液變成堅固的固體，可以粘結(jié)其他材料，形成一定機械強度的固體物質(zhì)。 混凝土分類，外觀密度：重混凝土，普通混凝土，輕混凝土。 這三種混凝土的不同是骨料的不同。 重混凝土：由特別致密和特別重的骨料組成。 例如，重晶石混凝土、

2、鋼屑混凝土等具有不透過x射線和放射線的性能。 主要作為核工程的屏蔽結(jié)構(gòu)材料，輕混凝土分為3種： 1、輕骨料混凝土，其外觀密度為8001950Kg/m3，輕骨料為輕石、火山渣、陶粒、膨脹珠光體、膨脹渣、爐渣等。 2 .多孔混凝土(發(fā)泡混凝土、加氣混凝土)的外觀密度為3001000Kg/m3。 泡沫混凝土是用水泥漿和水泥砂漿和穩(wěn)定的泡沫制成的。 加氣混凝土是用水泥、水和產(chǎn)氣劑制成的。 3 .大孔混凝土(普通的大孔混凝土、輕骨料大孔混凝土)，其組成沒有細(xì)骨料。 以普通大孔混凝土的表觀密度范圍為15001900Kg/m3的碎石、軟石、重渣為骨料進行了調(diào)制。 主要用于工業(yè)和民間建筑的大型外墻板和小型空心

3、砌塊，少量用于高層和橋梁建筑的承重結(jié)構(gòu)和熱工結(jié)構(gòu)。 混凝土的分類，按凝膠化材料分類：水混凝土石膏混凝土(提高氣孔率，減少水泥，減輕自重，但耐水性差)聚合物混凝土(也稱為人工大理石，可以制作桌子和浴缸等，可以用合成樹脂代替水泥，耐腐蝕作用樹脂成本高)，水玻璃混凝土(耐酸性強，耐高溫，耐浸漬能力好，固化時間慢，用于酸洗工廠、電解工廠。 石膏(CaSo4)，技術(shù)性質(zhì)：冷凝硬化快； 固化時的體積膨脹； 固化后氣孔率高； 耐水性差。 根據(jù)施工技術(shù)對離心混凝土進行分類做法：通過離心機的高速旋轉(zhuǎn)，使混凝土致密成形的方法。 用途：通常用于混凝土管道構(gòu)件空心混凝土管樁構(gòu)件、混凝土電線桿的制作。 碾壓混凝土-方法

4、：采用自動傾卸式混凝土罐車和改性瀝青鋪裝機，碾壓后得到要求的密實度。 特征：完成的路面看起來粗糙，但碾壓混凝土比普通混凝土強度高。 用途：由于其表面不像普通混凝土那么光滑，碾壓混凝土主要用于工業(yè)區(qū)道路、停車場或低速行駛區(qū)道路的表面層。 優(yōu)點和缺點：施工快，價格低，耐久性好，不易發(fā)生裂縫。 擠出混凝土-施工方法：在盾構(gòu)機挖掘隧道的過程中，隨著盾構(gòu)機的前進，用襯砌施工設(shè)備同時注入到盾構(gòu)機尾的混凝土或鋼筋混凝土的一體型襯砌，由于其注入后受到盾構(gòu)千斤頂推力的擠出作用，所以被稱為擠出混凝土襯砌。 真空混凝土、灌漿混凝土、噴射混凝土泵送混凝土、灌漿混凝土、混凝土的分類、配筋方式有：素(即無筋)混凝土、鋼筋

5、混凝土、鋼筋混凝土、纖維混凝土(蓋、蓋、 按使用功能分類，有結(jié)構(gòu)混凝土、保溫混凝土、裝飾混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、海工混凝土、道路混凝土、防輻射混凝土等，混凝土的性能，混凝土一般由水、水泥、砂、石構(gòu)成在混凝土中，砂、石作為骨架發(fā)揮作用，被稱為骨料的水泥和水形成水泥漿，包圍骨料表面并填充空隙。混凝土硬化前，水泥漿、添加劑能發(fā)揮潤滑作用，使混練物具有一定的流動性，便于施工和任何形狀。 水泥漿硬化后，把砂、石骨料膏做成堅固的一體。 沙、石一般不參與水泥和水的化學(xué)反應(yīng)，其主要作用是節(jié)約水泥、負(fù)擔(dān)負(fù)荷、限制硬化水泥的收縮。 添加劑、混合料除了有改善混凝土性能的作用外，還有節(jié)約水泥的作用

6、。 混凝土的特點，良好的塑性，可以澆注任意形狀的取材豐富，與價格便宜的鋼筋有良好的粘結(jié)性，能彌補優(yōu)劣。 混凝土的材料、水泥的強度等級一般最好是混凝土強度等級的1.52.0倍。 用低強度的水泥混合高強度的混凝土，水泥的使用量太多，不經(jīng)濟，影響混凝土的其他技術(shù)性質(zhì)。 用高強度級水泥混合低強度級混凝土的話，水泥的使用量減少，影響和容易度和致密度，混凝土的耐久性差。 混凝土的材料細(xì)骨料(砂)主要采用河砂，禁止未處理的海砂。 由于海砂中含有氯離子成分，若該成分超過標(biāo)準(zhǔn)，則用混凝土攪拌后用于工程建設(shè)，對鋼筋有嚴(yán)重的腐蝕作用。 因此，2004年8月，國家建設(shè)部就嚴(yán)格的建筑用沙管理提出了意見。 意見對采砂、脫

7、鹽處理、混凝土攪拌等過程有嚴(yán)格的規(guī)定，建筑工程采用的沙子必須經(jīng)過特殊的淡化處理。 構(gòu)成混凝土的材料、粗骨料(碎石和碎石)必須注意粒子的傾斜，針和板狀粒子不得過多，影響和易性會降低強度。 骨料粒子的粒徑變大，其接觸表面積減少，混凝土的水泥使用量也減少，因此只要不滿足技術(shù)要求，粗骨料的粒徑就盡量變大。 粗骨料的最大直徑不得超過結(jié)構(gòu)截面尺寸的1/4，不得超過鋼筋間距的3/4。 混凝土的材料、水大多采用自來水，禁止采用未處理的海水。 由于海水中氯離子含量高，腐蝕鋼筋，禁止使用。 但是，在得不到水源的情況下，海水可以用于素混凝土。 混凝土的材料和添加劑在混凝土攪拌前或攪拌時混合，混合量在水泥質(zhì)量的5%以

8、下，是可以根據(jù)需要改善混凝土性能的物質(zhì)。 像減水劑(改善和易性)的速強劑(硬化時間)那樣， 添加劑的功能改善和易性提高混凝土強度節(jié)約水泥和混凝土初期強度發(fā)展調(diào)整混凝土或砂漿硬化速度調(diào)整砂漿的含量降低水泥初期水熱改善混練物的泌水性提高混凝土耐腐蝕性改善混凝土骨材的化學(xué)反應(yīng)改善混凝土泵輸送性提高鋼筋耐腐蝕性提高骨材和莫提高與滑石粘結(jié)力鋼筋的附著力，提高新舊混凝土界面的粘結(jié)力，構(gòu)成混凝土材料，混合材料改善混凝土性能，節(jié)約水泥，調(diào)節(jié)混凝土強度等級。 例如，粉煤灰是現(xiàn)在使用量最多、使用范圍最寬的混合料。 混凝土的技術(shù)性能，和易性-混凝土拌合物施工作業(yè)(攪拌、輸送、澆注、印章)容易，質(zhì)量均勻，成形能得到致

9、密的性能。 包括流動性、粘性、保水性(施工中不引起嚴(yán)重泌水現(xiàn)象的性能)等三個意義。 用低潮測定。 用水量是決定和易性的最重要的因素。 混凝土的技術(shù)性能、混凝土強度用fcu(MPa或N/mm2 )表示混凝土立方體試驗片的抗壓強度。 150mm邊長立方體養(yǎng)生28d齡期測定的抗壓強度。 用fcu、k表示混凝土立方體的抗壓強度基準(zhǔn)值(或抗壓基準(zhǔn)強度)。 試驗片在28d齡期，在用標(biāo)準(zhǔn)方法測定的抗壓強度整體分布中顯示95%保證率以上的抗壓強度值。 C30為30MPafcu，k35MPa，混凝土技術(shù)性能，混凝土軸心抗壓強度(fc )在fcu=1055MPa范圍內(nèi)，fc=(0.70.8)fcu結(jié)構(gòu)設(shè)計中混凝土

10、受壓構(gòu)件的計算采用軸心抗壓強度更符合工程實際?；炷恋募夹g(shù)性能、混凝土的軸心抗拉強度(ft )軸心抗拉強度約為抗壓強度的1/201/10，比率隨混凝土強度等級的提高而下降。 拉伸強度是決定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)，影響混凝土的技術(shù)性能，混凝土強度的因素是水泥強度、水灰比、骨料的種類和質(zhì)量數(shù)、外加劑、混合料、攪拌、振動、養(yǎng)護的溫度濕度、齡期。 混凝土的技術(shù)性能、非負(fù)荷變形、混凝土的變形性能、干燥收縮部分流失、毛細(xì)張力(路面、橋面板)溫度變形熱膨脹收縮(大體積混凝土溫差大，內(nèi)外膨脹不均勻)化學(xué)收縮水泥水合物的化學(xué)反應(yīng)體積變化使內(nèi)部產(chǎn)生龜裂(混凝土硬化前的40d 之后的變化很小)，載荷變形逐漸變化(由

11、于持續(xù)力的作用，混凝土隨時間的變形，不利：逐漸變化引起混凝土構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失，據(jù)統(tǒng)計，中國幾十年生產(chǎn)的構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力損失為3050%； 混凝土構(gòu)件隨著時間的流逝會產(chǎn)生彎曲和變形。 有利的徐變減少了溫度和其他收縮變形被約束時產(chǎn)生的應(yīng)力，降低了結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部和基礎(chǔ)不均勻下沉引起的局部應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力峰值。 徐變的影響：西太平洋卡羅琳群島的橋(主橋為241m )，徐變中向下彎曲，鋪設(shè)的橋板更加加劇了徐變，這座橋完成后不到20年就坍塌了(1996年)。 混凝土的技術(shù)性能、混凝土的耐久性、耐滲性、耐侵蝕混凝土的碳化-二氧化碳和水泥中的氫氧化鈣作用會生成碳酸鈣和水，降低混凝土的堿度，削弱混凝土對鋼筋的保護作

12、用，引起鋼筋生銹的碳化引起混凝土的收縮增加混凝土的強度，同時有可能發(fā)生龜裂，但是混凝土的抗壓、拉伸強度會降低。 堿骨料反應(yīng)-水泥中的堿化物含量高的話，與骨料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在骨料表面生成堿-硅酸凝膠，吸水后體積膨脹，混凝土膨脹。 混凝土的養(yǎng)護、保護目的是創(chuàng)造適當(dāng)?shù)臏貪穸葪l件，保證或加速混凝土的正常硬化。 養(yǎng)護方法不同，會影響混凝土的性能。 常用的養(yǎng)護方法有自然養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護、干濕熱養(yǎng)護、蒸氣壓養(yǎng)護、電熱養(yǎng)護、紅外線養(yǎng)護和太陽光養(yǎng)護等。 養(yǎng)生經(jīng)驗的時間叫做養(yǎng)生周期。 為了便于比較，測定混凝土性能的試驗片必須在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護。 中國采用的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件是，溫度202C，濕度在95%以上。 混凝土的配合

13、比、普通混凝土的配合比是指水泥、砂、石在單位體積中所占的質(zhì)量比例。 水灰比：受水和水泥質(zhì)量比的影響(混凝土強度、和易性)，二、鋼材、鋼材以鐵為主要元素，碳含量為0.02%2.6%，含有其他元素的合金材料。 鋼材按化學(xué)成分分為碳鋼和合金鋼兩種，碳鋼便宜，用途廣泛。 合金鋼是為了達到性能而加入了其他元素的鋼。 1 .碳鋼按碳含量分為低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼。 2 .合金鋼是在煉鋼過程中添加了一種或多種硅(Si )、錳(Mn )、鈦(Ti )等合金元素的鋼種。 碳含量變高，強度硬度變高，但塑性降低。 鋼材包括型鋼、鋼板、鋼筋、鋼絲、鋼絞線。 圓鋼-直徑小一般10mm以下，螺母鋼-10mm以上，鋼絲和鋼

14、絞線，鋼結(jié)構(gòu)用鋼的類型，型鋼-h型鋼，槽型鋼，t型鋼，山形鋼。 主要用于鋼結(jié)構(gòu)。 鋼板-普通鋼板、花紋鋼板、涂層鋼板等。 主要用于房子的面板、地板、墻壁面板。 鋼管-矩形鋼管，圓形鋼管。 用于柱子、橋墩、拱門等。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼，類型-熱軋鋼筋，預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲和鋼絞線。 特點：伸長大，強度高。1、鋼筋的表示，HPB235:(工序符號) h :熱軋的意思，p :光丸的意思，b :鋼筋，235 :屈服點為235Mpa，HPB235的意思是熱軋一級圓鋼，一般為卷材狀。 是低碳鋼，外形為光面圓形，也稱為光面鋼筋，直徑分布范圍： 6、8、10、12mm。 鋼筋表示，HR

15、B335: (工程符號)工程符號h為熱軋，r為帶肋，b為鋼筋數(shù)字為鋼筋屈服強度，單位為MPA。 直徑范圍10、12、14、16、18、20、22、25、28mm是指，hot-rollledribbed-steeper為普通低合金鋼，帶肋型HRB400 :三級鋼筋：普通低合金鋼，帶肋型：月牙和高肋，直徑范圍2、光圓鋼筋和帶肋鋼筋(螺紋)，熱軋光滑鋼筋強度低，與混凝土的粘接強度低，主要用作板的受力鋼筋、環(huán)箍、結(jié)構(gòu)鋼筋。 熱軋帶肋鋼筋和混凝土握力大，合作性好，其中HRB335和HRB400級鋼筋是鋼筋混凝土用的主要受力鋼筋。 HRB400常被稱為新級鋼，是我國規(guī)范提倡的鋼筋品種。 光圓鋼筋和帶肋鋼筋

16、的不同，1 )外形不同，強度不同2 )化學(xué)成分不同：圓鋼(HPB235 )是碳鋼，鋼種是Q235； 螺母鋼是低合金鋼。 3 )物理力學(xué)性能的差異由鋼筋的化學(xué)成分和強度的差異引起。 圓鋼的冷彎性能好，能制作180度的彎曲鉤，螺母鋼只能制作90度的直鉤的螺母鋼在韌性、耐疲勞性能方面優(yōu)于圓鋼。 4 )冷軋帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)錨定性能良好。 用于構(gòu)件，從根本上解決了冷拔鋼線的油污問題，在用提高了構(gòu)件端部的承載力和耐裂紋性的擠出機成形空心板時，避免了構(gòu)件端部的預(yù)應(yīng)力冷拔鋼線的收縮現(xiàn)象。 3、鋼材力學(xué)性能，1 )反映拉伸性能、建筑鋼材拉伸性能的指標(biāo)包括屈服強度、拉伸強度和伸長率。 拉伸強度-拉伸斷裂

17、前受到最大應(yīng)力值。 屈服強度-開始失去對變形的抵抗力，是材料屈服的臨界應(yīng)力值。 抗拉強度和屈服強度之比(強折射比)越大，鋼材工作超過屈服點時的可靠性越大，安全性越高，但是過大的話，材料就浪費。 伸長率-試驗片斷裂時，試驗片伸長的長度與原來的長度的比率。 2 )沖擊性能、沖擊性能是鋼材抵抗沖擊負(fù)荷的能力。 除了化學(xué)成分、冶煉、加工品質(zhì)等的影響，沖擊性能隨著溫度下降而減少，下降到一定溫度時，沖擊值急劇下降，鋼材發(fā)生脆性破壞；3 )受到疲勞性能、載荷的反復(fù)作用，鋼材突然發(fā)生脆性破壞的現(xiàn)象稱為疲勞破壞。 疲勞破壞是在地應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的，危害性極大，也經(jīng)常引起災(zāi)害性的事故。 4、鋼材的拉伸(教材P2

18、8 )、拉伸是建筑鋼材的主要受力形式，拉伸性能是鋼材的性能和選擇鋼材的重要依據(jù)。 彈性階段-在這個階段去除外力的話，試驗片就變成原來的狀態(tài)。 屈服階段-對變形的抵抗力開始消失，在該階段產(chǎn)生明顯的塑性變形。 強化階段抵抗塑性變形的能力再次提高。 鋼材內(nèi)部組織發(fā)生晶格變形，阻止了進一步的晶格滑動，鋼材得到了強化。 鋼材的伸長、縮頸階段-試驗片的力達到最高點后，抵抗變形的能力顯著降低，變形迅速發(fā)展，應(yīng)力逐漸下降，試驗片伸長，在有雜質(zhì)和缺陷的地方，截面急劇縮小，直到斷裂為止。 鋼材的拉伸應(yīng)變圖、5、鋼材的工藝性能、工藝性能是鋼材在加工中表現(xiàn)的性能，直接影響鋼材的加工質(zhì)量。 1 )冷彎性能-鋼材在常溫下受到彎曲變形的能力。 冷彎性能的判斷：以規(guī)定的彎曲90度或180度和彎曲心直徑進行試驗，試驗片的彎曲處不產(chǎn)生龜裂、龜裂或?qū)?，即冷彎性能合格?需要重要結(jié)構(gòu)和加工的鋼材，冷彎性能必須合格。2 )焊接性能-焊接是鋼材的重要連接方式。 影響因素：焊接工藝、焊接材料、鋼材的可焊接性。 鋼材的焊接性：其好壞取決于化學(xué)成分和含量。 低碳鋼具有良好