建筑材料是指在建筑工程中所使用的各种材料及制品的总称。 （二）按材料的使用功能分类 按使用功能不同，分为结构材料和功能材料。 结构材料是指用作承重构件的材料，如建筑物的基础、梁、板、柱等所用的材料。 功能材料是指具有某些特殊功能的材料，如起防水作用的材料（防水材料）、起装饰作用的材料（装饰材料）、起保温隔热作用的材料（绝热材料）等。 二、建筑材料在建筑工程中的作用 1、保证建筑工程质量 2、影响建筑工程造价 3、促进建筑工程技术进步和建筑业的发展 三、建筑材料的发展趋势 1、高性能、多功能、智能化 2、节约能源和资源 3、绿色环保 4、再生化 四、建筑材料的相关技术标准 （一）国家标准 例如：《通用硅酸盐水泥》GB175—2007，其中“GB”为国家标准的代号，“175”为标准的编号，“2007”为颁布年代号。 （二）行业标准 建材行业标准（JC）、建工行业标准（JG）、交通行业标准（JT）、建工行业工程建设标准（JGJ）。 （三）地方标准和企业标准 地方标准（DBJ）、企业标准（QB） 国家鼓励企业制定技术标准，企业标准所制定的技术要求应高于国家标准。 五、本课程的主要内容及学习任务 （一）主要内容 介绍了建筑材料的一些基本性质，讲述了建筑工程中常用材料的基本组成、性能特点、技术标准及应用，最后讲述了常用建筑材料的试验方法和材料质量评定方法。 （二）学习任务 1、通过对理论课的学习，掌握各种材料的技术性能，掌握常用建筑材料的主要品种、规格、储运、标准及应用等方面知识，做到在建筑工程中能合理选用建筑材料和正确使用建筑材料。 2、通过对试验课的学习，掌握常规建筑材料的试验方法和质量评定方法，会对常规建筑材料进行质量合格性判定；加深对理论知识的理解，培养学生严谨的科学态度，提高学生分析问题和解决问题的实际能力。 第一节 材料的基本物理性质 一、密度、表观密度与堆积密度 （一）密度 密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。 材料在绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。材料磨得越细，测得的密度值越精确。 （二）表观密度 表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。 材料在自然状态下的体积又称表观体积，是指包含材料内部孔隙在内的体积。 当材料含有水分时，其质量和体积将发生变化，影响材料的表观密度。一般情况下，材料的表观密度是指在气干状态（长期在空气中干燥）下的表观密度。在烘干状态下的表观密度，称为干表观密度。 （三）堆积密度 堆积密度是指粉状（水泥、石灰等）或散粒材料（砂子、石子等）在堆积状态下，单位体积的质量。 材料的堆积体积包含了颗粒内部的孔隙和颗粒之间的空隙。 二、密实度与孔隙率、填充率与空隙率 （一）密实度与孔隙率 1．密实度 密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。 2．孔隙率 孔隙率是指在材料体积内，孔隙体积所占的比例。 材料的密实度和孔隙率之和等于1，即：D+P=1。 孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。孔隙率越小，说明材料越密实。 材料内部孔隙可分为连通孔隙和封闭孔隙两种构造。连通孔隙不仅彼此连通而且与外界相通，封闭孔隙不仅彼此封闭且与外界相隔绝。孔隙按其孔径尺寸大小可分为细小孔隙和粗大孔隙。材料的许多性能（如强度、吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性、导热性等）都与孔隙率的大小和孔隙特征有关。 （二）填充率与空隙率 1．填充率 指散粒材料在堆积体积中，被其颗粒所填充的程度。 2．空隙率 指散粒材料在堆积体积中，颗粒之间的空隙所占的比例。 材料的填充率和空隙率之和等于1，即： 空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒之间互相填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配及计算砂率的依据。 三、材料与水有关的性质 （一）亲水性与憎水性 材料与水接触时能被水润湿的性质称为称为亲水性。具备这种性质的材料称为亲水性材料。大多数建筑材料，如砖、混凝土、木材、砂、石、钢材、玻璃等都属于亲水性材料。 材料与水接触时不能被水润湿的性质称为称为憎水性。具备这种性质的材料称为憎水性材料，如沥青、石蜡、塑料等。憎水性材料一般能阻止水分渗入毛细管中，因而可用作防水材料，也可用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。 （二）吸水性 材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。 1．质量吸水率 质量吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥质量的百分率。 2．体积吸水率 体积吸水率是指材料在吸水饱和时，所吸收水分的体积占材料自然状态体积的百分率。 材料的质量吸水率和体积吸水率之间关系为： 材料吸水性的大小，主要取决于材料孔隙率和孔隙特征。一般孔隙率越大，吸水性也越强。在相同孔隙率的情况下，材料内部的封闭孔隙、粗大孔隙越多，吸水率越小；材料内部细小孔隙、连通孔隙越多，吸水率越大。 在建筑材料中，多数情况下采用质量吸水率来表示材料的吸水性。各种材料由于孔隙率和孔隙特征不同，质量吸水率相差很大。如花岗岩等致密岩石的质量吸水率仅为0.5%～0.7%；普通混凝土为2%～3%；普通粘土砖为8%～20%；而木材或其他轻质材料的质量吸水率则常大于100%。 （三）吸湿性 材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。含水率是指材料含水的质量占材料干燥质量的百分率。 当较干燥的材料处于较潮湿的空气中时，会吸收空气中的水分；而当较潮湿的材料处于较干燥的空气中时，便会向空气中释放水分。在一定的温度和湿度条件下，材料与周围空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。 材料含水率的大小，除与材料的孔隙率、孔隙特征有关外，还与周围环境的温度和湿度有关。一般材料孔隙率越大，材料内部细小孔隙、连通孔隙越多，材料的含水率越大；周围环境温度越低，相对湿度越大，材料的含水率也越大。 材料吸水或吸湿后，质量增加，保温隔热性下降，强度、耐久性降低，体积发生变化，多对工程产生不利影响。在常用的建筑材料中，木材的吸湿性特别强，它能在潮湿空气中大量吸收水分而增加质量，降低强度和改变尺寸，因此木门窗在潮湿环境中往往不易开关。保温材料如果吸收水分后，会大大降低保温效果，故对保温材料应采取有效的防潮措施。 （四）耐水性 材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。耐水性的大小用软化系数表示。 软化系数的值在0～1之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性就越差。通常将软化系数大于0.85的材料称为耐水性材料。耐水性材料可以用于水中和潮湿环境中的重要结构；用于受潮较轻或次要结构时，材料的软化系数也不宜小于0.75。处于干燥环境中的材料可以不考虑软化系数。 （五）抗渗性 材料抵抗压力水（也可指其它液体）渗透的性质称为抗渗性。材料抗渗性的大小用渗透系数或抗渗等级表示。 1．渗透系数 根据达西定律，渗透系数的计算公式如下： 对于砂浆、混凝土等材料，常用抗渗等级来表示抗渗性。抗渗等级是以规定的试件、在标准试验方法下所能承受的最大水压力来确定。如混凝土的抗渗等级为P6，表示分别能够承受0.6MPa的水压而不渗水。 材料的抗渗等级越高，其抗渗性越强。 （六）抗冻性 材料抗冻性的大小用抗冻等级表示。抗冻等级表示材料经过的冻融次数，其质量损失、强度下降不低于规定值，并以符号“F”及材料可承受的最多冻融循环次数表示。例如混凝土抗冻等级F25，指混凝土所能承受的最多冻融循环次数是25次，强度下降不超过25%，质量损失不超过5%。 材料的抗冻性主要与孔隙率、孔隙特性、抵抗胀裂的强度等有关，工程中常从这些方面改善材料的抗冻性。对于室外温度低于-15oC的地区，其主要工程材料必须进行抗冻性实验。 四、材料的热工性能 建筑材料在建筑物中，除需满足强度及其它性能的要求外，还应具有良好的热工性能，以节约能源。 （一）导热性 材料传导热量的能力称为导热性。导热性的大小以导热系数表示，导热系数的含义是：当材料两侧的温差为1K时，在单位时间（1h）内，通过单位面积（1m2），并透过单位厚度（1m）的材料所传导的热量。 材料的导热系数越大，传导的热量就越多；反之，导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。 影响材料导热系数的因素主要有： 1．物质构成 金属材料导热系数最大，无机非金属材料次之，有机材料导热系数最小。 2．孔隙构造 材料的孔隙率越大，导热系数越小。在相同孔隙率的情况下，材料内部粗大孔隙、连通孔隙越多，孔内空气会形成流通和对流，将使材料得导热系数增大。 3．湿度 固体的导热性最好，液体次之，气体最差。水的导热系数大约是空气的25倍，冰的导热系数大约是水的4倍。因此材料受潮会使导热系数增大，若水结冰后，材料的导热系数会进一步增加。 4．温度 温度越高，材料的导热系数越大。因此绝热材料在低温下的使用效果更佳。 （二）热容量 材料的热容量是指材料材料受热时吸收热量或冷却时放出热量的能力。热容量的大小用比热容表示，比热容指1g材料温度升高1K所吸收的热量或温度降低1K放出的热量。 比热容大的材料，本身能吸入或储存较多的热量，能在热流变动或采暖设备供热不均匀时缓和室内的温度波动，对于保持室内温度稳定有良好的作用，并能减少能耗。材料中比热容最大的是水，水的比热容=4.19J/(gK)，因此蓄水的平屋顶能使室内冬暖夏凉，沿海地区的昼夜温差较小。 （三）温度变形性 材料的温度变形性，是指温度升高或降低时材料的体积变化。绝大多数建筑材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩。这种变化表现在单向尺寸时，为线膨胀或线收缩。材料的单向线膨胀量或线收缩量计算公式为： 线膨胀系数越大，表明材料的温度变形性越大。建筑工程中，对材料的温度变形往往只考虑某一单向尺寸的变化，因此，研究材料的线膨胀系数具有重要意义。材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。在大面积或大体积混凝土工程中，为防止材料的温度变形引起裂缝，常设置伸缩缝。 （四）耐燃性和耐火性 耐燃性是指材料在火焰和高温作用下可否燃烧的性质。材料按耐燃性分为非燃烧材料、难燃烧材料和燃烧材料。在建筑工程中，应根据建筑物的耐火等级和材料的使用部位，选用非燃烧材料或难燃烧材料。当采用燃烧材料时，应进行防火处理。 耐火性是材料在火焰和高温作用下，保持其不破坏、性能不明显下降的能力。建筑材料的耐火性常用耐火极限来表示。耐火极限是指按规定方法，从材料受到火的作用起，直到材料失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用的时间，以h（小时）计。 第二节 材料的力学性质 一、材料的强度 材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度。根据所受外力的作用方式不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等。各种强度指标要根据国家规定的标准方法来测定，测定各种强度的材料受力示意图见图1-1。 一般材料的孔隙率越大，材料强度越低。不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点，如砖、石材、混凝土等非匀质材料的抗压强度较高，而抗拉和抗折强度却很低，因此多用于房屋的墙体、基础等承受压力的部位；如钢材为匀质的晶体材料，其抗拉强度和抗压强度都很高，适用于承受各种外力的结构和构件。 结构材料在土木工程中的主要作用，就是承受结构荷载，对大部分建（构）筑物来说，相当一大部分的承载能力用于承受材料本身的自重。因此，欲提高结构材料承受外荷载的能力，一方面应提高材料的强度，另一方面应减轻材料本身的自重，这就要求材料应具备轻质高强的特点。反映材料轻质高强的力学参数是比强度，比强度是指按单位体积质量计算的材料强度，即材料的强度与其表观密度之比。在高层建筑及大跨度结构工程中常采用比强度较高的材料。这类轻质高强的材料，是未来建筑材料发展的主要方向。 二、材料的弹性与塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。 材料在外力作用下产生变形，但不破坏，当外力取消后不能自动恢复到原来形状的性质称为塑性。这种不可恢复的变形称为塑性变形。 工程实际中，完全的弹性材料或完全的塑性材料是不存在的。例如建筑钢材在受力不大的情况下，仅产生弹性变形；当受力超过一定限度后产生塑性变形。再如混凝土在受力时弹性变形和塑性变形同时发生，当取消外力后，弹性变形可以恢复，而塑性变形则不能恢复。 三、材料的脆性与韧性 当外力作用达到一定限度后，材料突然破坏且破坏时无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料，如混凝土、砖、石材、陶瓷、玻璃等。一般脆性材料的抗压强度很高，但抗拉强度低，抵抗冲击荷载和振动作用的能力差。 材料在冲击或振动荷载作用下，能产生较大的变形而不致破坏的性质称为韧性。具有这种性质的材料称为韧性材料，如建筑钢材、木材、橡胶等。韧性材料抵抗冲击荷载和振动作用的能力强，可用于桥梁、吊车梁等承受冲击荷载的结构和有抗震要求的结构。 四、材料的硬度和耐磨性 硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力。 木材、金属、混凝土等韧性材料的硬度，往往采用压入法来测定，压入法硬度的指标有洛氏硬度（HRA、HRB、HRC，以金刚石圆锥或圆球的压痕深度计算求得）和布氏硬度（HB，以压痕直径计算求得）等。而陶瓷、玻璃等脆性材料的硬度往往采用刻划法来测定，用莫氏硬度来表示。 材料的硬度越大，耐磨性越好，但加工越困难。工程中有时用硬度来间接推算材料的强度，如用回弹法测定混凝土表面的硬度，来间接推算混凝土的强度。 第三节 材料的耐久性 一、耐久性 材料在长期使用过程中能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，并能保持原有性能的性质称为材料的耐久性。 材料的耐久性是一项综合性质，包括强度、抗冻性、抗渗性、耐磨性、大气稳定性、耐化学侵蚀性等。根据材料的种类和建筑物所处的环境条件提出不同耐久性的要求，如结构材料要求具有较高的强度；处于冻融环境的工程，要求材料具有良好的抗冻性；水工建筑物所用的材料要求有良好的抗渗性和耐化学腐蚀性。 在实际工程中，由于各种原因，建筑材料常会因耐久性不足而过早破坏，因此，耐久性是建筑材料的一项重要技术性质。只有深入了解并掌握建筑材料耐久性的本质，从材料、设计、施工、使用各方面共同努力。 二、环境协调性 建筑材料的大量生产和使用，一方面为人类带来了越来越多的物质享受，另一方面也加快了资源、能源的消耗并污染环境，建筑材料的环境协调问题日益受到重视。 材料的环境协调性是指材料在生产、使用和废弃全寿命周期中要有较低的环境负荷，包括生产中废物的利用、减少三废的产生，使用中减少对环境的污染，废弃时有较高的可回收率。研究开发环境协调性建筑材料，是21世纪建筑材料发展的重要课题。例如，利用工业废料、建筑垃圾等生产各种材料，研制新型保温隔热材料、绿色装饰装修材料、新型墙体材料、自密实混凝土、透水透气性混凝土、绿化混凝土、水中生物适应型混凝土，以及高强度、高性能、高耐久性材料等。 在建筑工程中将能够把散粒状材料和块状材料（如粘结成为一个整体的材料，统称为胶凝材料。 按照石灰成品加工方法的不同，石灰类型主要有： 2、生石灰粉 块状生石灰经磨细而成的粉状产品，其主要成分为CaO 三、石灰的技术标准 根据建材标准《建筑生石灰》、《建筑生石灰粉》《建筑消石灰粉》的规定，将生石灰、生石灰粉、消石灰粉分为优等品、一等品和合格品三个等级。其相应技术指标见表2-1、表2-2、表 2-3。 表2-1 建筑生石灰的技术指标（JC/T479—92） 表2-2 建筑生石灰粉的技术指标（JC/T480—92） 四、 石灰的技术性质 （一）可塑性、保水性好 用石灰调成的石灰砂浆具有良好的可塑性，在水泥砂浆中加入石灰膏，可显著提高砂浆的可塑性（和易性）。 （二）强度低、耐水性差 石灰浆的凝结硬化缓慢，且硬化后的强度低，受潮后石灰溶解，强度更低。故石灰的耐水性差，不宜用于潮湿环境和水中。 （三）体积收缩大 石灰浆在硬化过程中产生显著的体积收缩而开裂。石灰除粉刷外不宜单独使用，常掺入砂子、纸筋等混合使用。 （四）生石灰吸湿性强，是传统的干燥剂 五、石灰的应用 （一）石灰乳涂料和砂浆 用消石灰粉或熟化好的石灰膏加水稀释成为石灰乳涂料，可用于内墙和天棚粉刷；用石灰膏或生石灰粉配制的石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，可用来砌筑墙体以及墙面、柱面、顶棚等的抹灰。 （二）灰土和三合土 消石灰粉和黏土按一定比例配合称为灰土，再加入炉渣、砂、石等填料，即成三合土。灰土和三合土经夯实后强度高、耐水性好，且操作简单、价格低廉，广泛应用于建筑物、道路等的垫层和基础。 （三）硅酸盐制品 将磨细生石灰或消石灰粉与硅质材料（如粉煤灰、火山灰、炉渣等）按一定比例配合，经成型、养护等工序制造的人造材料，称为硅酸盐制品。常用的有粉煤灰砖、粉煤灰砌块、灰砂砖、加气混凝土砌块等。 （四）碳化石灰板 将磨细生石灰、纤维状填料或轻质骨料和水按一定比例搅拌成型，然后通入高浓度二氧化碳经人工碳化（12～24h）而成的轻质板材称为碳化石灰板。碳化石灰板主要用于非承重内墙板、天花板等。 六、石灰的储运 （一） 生石灰在运输和储存时要防止受潮，且储存时间不宜过长。否则生石灰会吸收空气中的水分自行消化成消石灰粉，然后再与二氧化碳作用形成碳化层，失去胶凝能力。工地上一般将石灰的储存期变为陈伏期，陈伏期间，石灰膏上部要覆盖一层水，以防碳化。 （二） 生石灰不宜与易燃、易爆品装运和存放在一起。这是因为储运中的生石灰受潮熟化要放出大量的热且体积膨胀，会导致易燃、易爆品燃烧和爆炸。 第二节 建筑石膏 石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料，主要有建筑石膏、无水石膏、生石膏等。其中建筑石膏具有质量轻、吸声性好、吸湿性好、形体饱满、表面平整细腻、装饰性好、容易加工等优点，是建筑工程中常用的胶凝材料。 （一）建筑石膏 将天然二水石膏在常压下加热到107℃-170℃时，可生产出生成β型半水石膏， 再经磨细得到的白色粉状物，称为建筑石膏。 建筑石膏晶体较细，硬化后的建筑石膏制品孔隙率大，强度较低。 （二）高强石膏 将天然二水石膏在124℃、0.13MPa压力的条件下蒸炼脱水，可得到α型半水石膏,磨细即为高强石膏。 高强石膏晶体粗大，硬化后具有较高的强度和密实度。高强石膏用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。 （三）无水石膏和煅烧石膏 当加热温度超过170℃时，可生成无水石膏；当温度高于800℃时，部分石膏会分解出，经磨细后称为煅烧石膏。由于其中的激发作用煅烧石膏经水化后能获得较高的强度、耐磨性和耐水性。 二、建筑石膏的凝结硬化 建筑石膏与适量的水拌合后，形成可塑性的浆体，很快浆体就失去可塑性并产生强度，并逐渐发展成为坚硬的固体，这一过程称为石膏的凝结硬化。 建筑石膏的凝结硬化分为凝结和硬化两个过程。由于二水石膏在水中的溶解度较低，所以二水石膏首先结晶析出，由于结晶体的不断生成，造成浆体的塑性开始下降，称为石膏的初凝；而后，随着晶体颗粒间摩擦力和黏结力的增大，浆体的塑性急剧下降，直到失去可塑性，称为石膏的终凝；整个过程称为石膏的凝结。石膏终凝后，其晶体颗粒仍在不断长大和相互交错，使浆体产生强度，并不断增长。直到水分完全蒸发，形成坚硬的石膏结构，这个过程称为石膏的硬化。 三、建筑石膏的技术标准和储运 根据国家标准《建筑石膏》（GB/ T 9776—2008），建筑石膏按原材料种类分为天然建筑石膏（代号N）、脱硫建筑石膏（代号S）、磷建筑石膏（代号P）三类；按照2h抗折强度分为3.0、2.0、1.6三个等级；建筑石膏组成中半水硫酸钙（）的含量（质量分数）应不小于60.0%。 建筑石膏按产品名称、代号、等级及标准标号的顺序标记。如等级为2.0的天然建筑石膏标记如下：建筑石膏N 2.0 GB/ T 9776-2008。 建筑石膏在运输与储存时，不得受潮和混入杂质。建筑石膏自生产之日起，在正常运输与储存条件下，储存期为三个月。 四、建筑石膏的应用 （一）室内抹灰与粉刷 建筑石膏加水、砂拌和成石膏砂浆，可用于室内抹灰。抹灰后的墙面光滑、细腻、洁白美观，给人以舒适感。建筑石膏加水及缓凝剂，拌和成石膏浆体，可作为室内的粉刷涂料。 （二）制作石膏板、石膏浮雕花饰等 石膏板具有质量轻、保温、隔热、吸声、防火、调湿、尺寸稳定、可加工性好、成本低等优良性能，是一种很有发展前途的新型板材，是良好的室内装饰材料。石膏板可用于建筑物的内墙、顶棚等部位，常用的石膏板有纸面石膏板、石膏纤维板、石膏刨花板、石膏板空心板等。 （三）其他用途 第三节 水玻璃 第四节 菱苦土 水泥属于水硬性胶凝材料，广泛应用于建筑工程、道路、桥梁、水利、国防等，是重要的建筑材料之一。 水泥按用途和性能分类，有通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。通用水泥是指用于一般土木建筑工程的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等；专用水泥则指有专门用途的水泥，如油井水泥、砌筑水泥、大坝水泥、道路水泥等；而特性水泥是指具有比较突出的某种性能的水泥，如快硬硅酸盐水泥、膨胀水泥、白色水泥、彩色水泥等。 水泥按组成成分类，主要有硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥等。 第一节 通用硅酸盐水泥 通用硅酸盐水泥是以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。 按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。 一、硅酸盐水泥 （一）硅酸盐水泥的生产及矿物组成 1、硅酸盐水泥的生产 生产硅酸盐水泥的原料主要有石灰质原料、黏土质原料、校正原料三种。生产硅酸盐水泥的过程可简单概括为“两磨一烧”。硅酸盐水泥的生产工艺流程见图3-1所示。 2、硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸盐水泥熟料的主要矿物组成是：硅酸三钙；硅酸二钙；铝酸三钙；铁铝酸四钙。硅酸盐水泥各熟料矿物的特性见表3-1 表3-1 硅酸盐水泥熟料的主要矿物特性 (二)硅酸盐水泥的水化与凝结硬化 3、影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素 （1）水泥的熟料矿物组成和细度 （2）水泥浆的水灰比 （3）环境的温度和湿度 （4）龄期 （5）石膏掺量 （三）硅酸盐水泥的技术性质 1、化学指标 化学指标应符合表3-3的规定。 2、碱含量 水泥中碱含量以Na2O+0.658K2O计算值表示。若使用PP电子 PP电子平台活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量应不大于0.60%或买卖双方协商确定。 3、物理指标 （1）细度（选择性指标） 细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥细度对水泥的性质影响很大。水泥颗粒粗细应适中，一般水泥颗粒粗细在7～200?m（0.007～0.2mm）范围内。国家标准规定硅酸盐水泥的细度用比表面积表示，硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。 （2）标准稠度及标准稠度用水量 水泥净浆标准稠度是对水泥净浆以标准方法拌制、测试并达到规定的可塑性程度时的稠度。水泥净浆标准稠度用水量是指水泥净浆达到标准稠度时所需的加水量，常以水和水泥质量之比的百分数表示。 各种水泥的矿物成分、细度不同，拌和成标准稠度时的用水量也各不相同，水泥的标准稠度用水量一般为24%～33%。测定硅酸盐水泥凝结时间和体积安定时必须采用标准稠度的水泥浆。 （3）凝结时间 水泥的凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是指从水泥浆加水拌和起到水泥浆失去可塑性所需的时间；终凝时间是指从水泥浆加水拌和起到水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。 水泥的凝结时间在工程施工中有重要作用。初凝时间不宜过短，以便有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输、浇筑和振捣。终凝时间不宜过长，以便使混凝土尽快硬化具有一定强度，尽快拆出模板，提高模板周转率，提高工作效率，加快施工进度。 （4）体积安定性 水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。当水泥浆体在硬化过程中体积发生不均匀变化时，会导致水泥制品膨胀、翘曲、产生裂缝等，即所谓体积安定性不良。 引起水泥安定性不良的原因有： ①熟料中含有过多的游离氧化钙 ②熟料中含有过多的游离氧化镁 ③石膏掺量过多 （5）强度及强度等级 水泥的强度是水泥的重要技术指标，是评定水泥强度等级的依据。根据硅酸盐水泥3d和28d的抗压强度和抗折强度，将硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级，各龄期的强度值不得低于表3-4中规定的数值。 4、水化热 水化热是指水泥在水化过程中放出的热量。 水化热的大小主要决定于水泥熟料的矿物组成和细度，若水泥熟料中硅酸三钙和铝酸三钙的含量高，水泥细度越细，则水化热越大。水化热较大的水泥有利于冬季施工，但对大体积混凝土不利。为了避免由于温度应力引起水泥石的开裂，在大体积混凝土中不宜采用水化热较大的硅酸盐水泥，应采用水化热较小的水泥，或采取其它降温措施。 5、密度和堆积密度 硅酸盐水泥的密度主要取决于熟料矿物组成，一般为3.05～3.20g/cm3。 硅酸盐水泥的堆积密度除与矿物组成和细度有关外，主要取决于水泥堆积时的紧密程度，疏松堆积时约为1000～1100 kg/m3，紧密堆积时可达1600 kg/m3。在混凝土配合比设计中，通常取水泥的密度为3.1g/cm3，堆积密度为1300 kg/m3。 （四）硅酸盐水泥石的腐蚀与防止 硬化后的水泥石在通常使用条件下有较好的耐久性。但当水泥石长时间处于侵蚀性介质中，如流动的淡水、酸性水、强碱等，会使水泥石的结构遭到破坏，强度下降甚至全部溃散，这种现象称为水泥石的腐蚀。 1、软水侵蚀 工业冷凝水，雪水，雨水，蒸馏水等均属于软水。在静水或无水压的水中，软水的侵蚀仅限于表面，影响不大。但在有流动的软水作用时，受软水侵蚀较为严重。 2、酸类侵蚀 (1) 碳酸的侵蚀 (2) 一般酸的侵蚀 3、盐类侵蚀 (1) 硫酸盐侵蚀 （2）镁盐侵蚀 4、强碱侵蚀 碱类溶液如浓度不大时一般是无害的，但铝酸三钙含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱也会产生破坏作用。 5、防止水泥石腐蚀的措施 (1）合理选择水泥品种 如在软水侵蚀条件下的工程，可选用水化生成物中含量少的水泥；在有硫酸盐侵蚀的工程中，可选用铝酸三钙含量低于5%的抗硫酸盐水泥。 (2) 提高水泥石的密实度 水泥石中的毛细管、孔隙是引起水泥石腐蚀加剧的内在原因之一。因此采取适当措施，如机械搅拌、振捣，掺外加剂等，或在满足施工操作的前提下尽量减少水灰比，从而提高水泥石密实度，改善水泥石的耐腐蚀性。 (3) 表面加做保护层 用耐腐蚀的石料、陶瓷、塑料、沥青等覆盖于水泥石的表面，以防止侵蚀性介质与水泥石直接接触。 (五) 硅酸盐水泥的特性和应用 1、强度高 2、水化热大、抗冻性好 3、干缩小、耐磨性好 4、耐腐蚀性差 5、耐热性差 6、抗碳化性好 二、其他通用硅酸盐水泥 （一）混合材料的种类和作用 1、活性混合材料 活性混合材料是指能与水泥熟料的水化产物等发生化学反应，并形成水硬性胶凝材料的矿物质材料。 （1）粒化高炉矿渣 （2）火山灰质混合材料 （3）粉煤灰混合材料 2、非活性混合材料 非活性混合材料是指掺入水泥后，主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物材料,又称为惰性混合材料。常用的品种有：磨细石英砂、石灰石、炉灰等。 （二）普通硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥代号为P·O，其中加入了大于5%且不超过20%的活性混合材料，并允许不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰代替部分活性混合材料。 1. 普通硅酸盐水泥的技术指标 普通硅酸盐水泥的细度、体积安定性、氧化镁含量、三氧化硫含量、氯离子含量要求与硅酸盐水泥完全相同，凝结时间和强度等级技术指标要求不同。 （1）凝结时间 要求初凝时间不小于45min，终凝时间不大于10h。 （2）强度等级 根据3d和28d的抗折强度、抗压强度，将普通硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。 2. 普通硅酸盐水泥的性能及应用 普通硅酸盐水泥由于掺加的混合材料较少，因此其性能与硅酸盐水泥相同。只是强度等级、水化热、抗冻性、抗碳化性等较硅酸盐水泥略有降低，耐热性、耐腐蚀性略有提高。普通硅酸盐水泥的应用范围与硅酸盐水泥大致相同，是土木工程中用量最大的水泥品种之一。 （三）矿渣硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥分为两个类型，加入大于20%且不超过50%的粒化高炉矿渣的为A型，代号P·S·A；加入大于50%且不超过70%的粒化高炉矿渣的为B型，代号P·S·B。其中允许不超过水泥质量8%的活性混合材料、非活性混合材料和窑灰中的任一种材料代替部分矿渣。 1. 矿渣硅酸盐水泥的技术指标 矿渣硅酸盐水泥的凝结时间、体积安定性、氯离子含量要求均与普通硅酸盐水泥相同。其他技术要求如下： （1）细度 要求80μm方孔筛筛余不大于10%或45μm方孔筛筛余不大于30%。 （2）氧化镁含量 对P·S·A型，要求氧化镁的含量不大于6.0%，如果含量大于6.0%时，需进行压蒸安定性试验并合格。对P·S·B型不作要求。 （3）三氧化硫含量 不大于4.0%。 （4）强度等级 根据3d和28d的抗折强度、抗压强度，将矿渣硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。 2. 矿渣硅酸盐水泥的水化特点 矿渣硅酸盐水泥的水化分两步进行，即存在二次水化。首先是水泥熟料的水化，与硅酸盐水泥相同，水化生成水化硅酸钙、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化铁酸钙等 。然后是活性混合材料开始水化。熟料矿物析出的氢氧化钙作为碱性激发剂，石膏作为硫酸盐激发剂，促使混合材料中的活性氧化硅和活性氧化铝的活性发挥，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙。 3. 矿渣硅酸盐水泥的性能及应用 （1）早期强度发展慢，后期强度增长快 该水泥不适用于早期强度要求较高的工程，如现浇混凝土楼板、梁、柱等。 （2）耐热性好 因矿渣本身有一定的耐高温性，且硬化后水泥石中的氢氧化钙含量少，所以矿渣水泥适于高温环境。如轧钢、铸造等高温车间的高温窑炉基础及温度达到300～400℃的热气体通道等耐热工程。 （3）水化热小 可以用于大体积混凝土工程。 （4）耐腐蚀性好 可用于海港、水工等受硫酸盐和软水腐蚀的混凝土工程。 （5）硬化时对温度、湿度敏感性强 特别适用于蒸汽养护的混凝土预制构件。 （6）抗碳化能力差 一般不用于热处理车间的修建。 （7）抗冻性差 不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。 （四）火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥代号为P·P，其中加入了大于20%且不超过40%的火山灰质混合材料；粉煤灰硅酸盐水泥代号P·F，其中加入了大于20%且不超过40%的粉煤灰；复合硅酸盐水泥代号为P·C。其中加入了两种（含）以上大于20%且不超过50%的混合材料，并允许用不超过水泥质量8%的窑灰代替部分混合材料，所用混合材料为矿渣时，其掺加量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。 3. 矿渣硅酸盐水泥的性能及应用 （1）早期强度发展慢，后期强度增长快 该水泥不适用于早期强度要求较高的工程，如现浇混凝土楼板、梁、柱等。 （2）耐热性好 因矿渣本身有一定的耐高温性，且硬化后水泥石中的氢氧化钙含量少，所以矿渣水泥适于高温环境。如轧钢、铸造等高温车间的高温窑炉基础及温度达到300～400℃的热气体通道等耐热工程。 （3）水化热小 可以用于大体积混凝土工程。 （4）耐腐蚀性好 可用于海港、水工等受硫酸盐和软水腐蚀的混凝土工程。 （5）硬化时对温度、湿度敏感性强 特别适用于蒸汽养护的混凝土预制构件。 （6）抗碳化能力差 一般不用于热处理车间的修建。 （7）抗冻性差 不宜用于严寒地区，特别是严寒地区水位经常变动的部位。 1. 三种水泥的的技术指标 这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强度等级、氯离子含量要求与矿渣硅酸盐水泥相同。三氧化硫含量要求不大于4.0%。氧化镁的含量要求不大于6.0%，如果含量大于6.0%时，需进行压蒸安定性试验并合格。 2. 三种水泥的性能及应用 这三种水泥与矿渣硅酸盐水泥的性质和应用有以上很多共同点，如早期强度发展慢，后期强度增长快；水化热小；耐腐蚀性好；温湿度敏感性强；抗碳化能力差；抗冻性差等。但由于每种水泥所加入混合材料的种类和掺加量不同，因此也各有其特点。 1. 三种水泥的的技术指标 这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性、强度等级、氯离子含量要求与矿渣硅酸盐水泥相同。三氧化硫含量要求不大于4.0%。氧化镁的含量要求不大于6.0%，如果含量大于6.0%时，需进行压蒸安定性试验并合格。 2. 三种水泥的性能及应用 这三种水泥与矿渣硅酸盐水泥的性质和应用有以上很多共同点，如早期强度发展慢，后期强度增长快；水化热小；耐腐蚀性好；温湿度敏感性强；抗碳化能力差；抗冻性差等。不同之处： （1）火山灰质硅酸盐水泥抗渗性好 （2）粉煤灰硅酸盐水泥干缩较小，抗裂性高 （3）复合硅酸盐水泥综合性质较好 四、水泥的储存和运输 水泥在储存和运输时不得受潮和混入杂质，储存时间不宜过长，一般不超过三个月。即使储存条件良好的水泥存放三个月后强度也会明显降低，储存期超过三个月的水泥为过期水泥，过期水泥和受潮结块的水泥，均应重新检测其强度后才能决定如何使用。 不同品种、强度等级、出厂日期的水泥分开存放，并标志清楚；袋装水泥堆放高度一般不超过10袋，应注意先到先用，避免积压过期。 不同品种、标号、批次的水泥由于矿物组成不同，凝结时间不同，严禁混杂使用。 第二节 其他种类水泥 一、快硬硅酸盐水泥 凡是由硅酸盐水泥熟料和适量石膏共同磨细制成的，以3d抗压强度表示标号的水泥称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。 快硬硅酸盐水泥的制造方法与硅酸盐水泥基本相同，不同之处是水泥熟料中铝酸三钙和硅酸三钙的含量高，二者的总量不少于65%。因此快硬水泥的早期强度增长快且强度高，水化热也大。为加快硬化速度，可适当增加石膏的掺量(可达8%)和提高水泥的细度。 二、铝酸盐水泥 铝酸盐水泥是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧所得以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，经磨细制成的水硬性胶凝材料，代号为CA。铝酸盐水泥又称高铝水泥。 铝酸盐水泥具有快凝、早强、高强、低收缩、耐热性好和耐硫酸盐腐蚀性强等特点，适用于工期紧急的工程、抢修工程、冬季施工的工程和耐高温工程，还可以用来配制耐热混凝土、耐硫酸盐混凝土等。但铝酸盐水泥的水化热大、耐碱性差，不宜用于大体积混凝土，不宜采用蒸汽等湿热养护。 三、白色和彩色硅酸盐水泥 白色硅酸盐水泥是以铁含量少的硅酸盐水泥熟料、适量石膏及混合材料磨细所得的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号P·W。磨制水泥时，允许加入不超过水泥质量0～10%的石灰石或窑灰做外加物。水泥粉磨时允许加入不损害水泥性能的助磨剂，加入量不超过水泥质量的1%。白水泥的生产、矿物组成、性能和普通硅酸盐水泥基本相同。 由白色硅酸盐水泥熟料、适量石膏和耐碱矿物颜料共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥。白色和彩色硅酸盐水泥，主要用于各种装饰混凝土和装饰砂浆，如水磨石、水刷石、人造大理石、干粘石等，也配制彩色水泥浆用于建筑物的墙面、柱面、天棚等处的粉刷。 四、道路硅酸盐水泥 由道路硅酸盐水泥熟料、0~10%活性混合材料和适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥。道路硅酸盐水泥熟料中硅酸钙和铁铝酸四钙的含量较多，要求铁铝酸四钙的含量不得低于16% 铝酸三钙的含量不得大于5.0%。 道路水泥抗折强度高、耐磨性好、干缩小，抗冻性、抗冲击性好，可减少混凝土路面的断板、温度裂缝和磨耗，减少路面维修费用，延长道路使用年限。道路水泥适用于公路路面、机场跑道、人流量较多的广场等工程的面层混凝土。 五、抗硫酸盐硅酸盐水泥 抗硫酸盐硅酸水泥按其抗硫酸盐侵蚀程度分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入石膏，共同磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫酸盐水泥，代号P·MSR。以适当成分的硅酸盐水泥熟料，加入石膏，磨细制成的具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称高抗硫酸盐水泥，代号P·HSR。 抗硫酸盐水泥适用于受硫酸盐侵蚀的海港、水利、地下、引水、隧道、道路和桥梁等大体积混凝土工程。 六、膨胀水泥和自应力水泥 膨胀水泥和自应力水泥分为硅酸盐型（以硅酸盐水泥熟料为主，外加铝酸盐水泥和天然二水石膏配制而成）、铝酸盐型（以铝酸盐水泥为主，外加石膏配制而成）、硫铝酸盐型（以无水硫铝酸盐和硅酸二钙为主要成分，加石膏配制而成）和铁铝酸盐型（以铁相、无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要成分，加石膏配制而成）。 膨胀水泥主要用于收缩补偿混凝土工程，防渗混凝土（屋顶防渗、水池等）、防渗砂浆、结构的加固、构件接缝、接头的灌浆、固定设备的机座及地脚螺栓等。自应力水泥的膨胀值较大，在限制膨胀的条件下（配有钢筋时），由于水泥石的膨胀，使混凝土受到压应力的作用，达到预应力的目的。自应力水泥一般用于预应力钢筋混凝土、压力管及配件等。 第一节 概述 混凝土是由胶凝材料、水和粗、细骨料按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。另外，为了改善混凝土的某些性能，还常在混凝土中掺入适量的外加剂和掺合料。 混凝土广泛应用于建筑工程、水利工程、道路、地下工程、国防工程等，是当代最重要的建筑材料之一，也是世界上用量最大的人工建筑材料。 一、混凝土的分类 （一）按表观密度大小分类 1.重混凝土 2.普通混凝土 3.轻混凝土 （二）按所用胶凝材料分类 水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等 （三）按用途分类 结构用混凝土、防水混凝土、装饰混凝土、防射线混凝土、装饰混凝土、隔热混凝土、耐酸混凝土、耐火混凝土等 二、混凝土的特点 1、优点： （1）符合就地取材和经济的原则； （2）可根配制成不同性质的混凝土； （3）可根据需要浇制成任何形状和大小的构件或结构物； （4）能制作钢筋混凝土结构和构件； （5）混凝土硬化后抗压强度高，耐久性好。 2、缺点： 自重大，抗拉强度低，易开裂等。 第二节 普通混凝土的组成材料 普通混凝土是由水泥、砂子、石子和水按适当比例配合，拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。水泥混凝土的结构如图4-1所示。 二、 细骨料—砂子 粒径小于4.75mm的岩石颗粒称为细骨料（砂）。砂按产源分为天然砂和人工砂两类。天然砂是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒（不包括软质岩、风化岩石的颗粒），包括河砂、湖砂、山砂和淡化海砂。人工砂是经除土处理的机制砂、混合砂的统称。一般混凝土用砂应优先采用天然砂。 《建筑用砂》（GB/T14684—2001）规定，砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。 （三）砂的粗细程度与颗粒级配 砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起的平均粗细程度。砂的颗粒级配是指大小不同粒径的砂粒相互间的搭配情况。 混凝土用砂应同时考虑砂的粗细程度和颗粒级配。当砂的颗粒较粗且级配良好时，砂的空隙率和总表面积均较小，这样不仅可以节约水泥，而且还可提高混凝土的强度和密实性。可见，控制混凝土砂的粗细程度和颗粒级配有很大的技术经济意义。 砂的粗细程度和颗粒级配常用筛分析的方法进行测定，用细度模数来判断砂的粗细程度，用级配区来表示砂的颗粒级配。 国家标准《建筑用砂》（GB/T14684—2001）对细度模数为3.7-1.6的普通混凝土用砂，根据0.6mm筛孔的累计筛余百分率分成三个级配区，见表4-3和图4-3（级配曲线）。混凝土用砂的颗粒级配，应处于表4-3或图4-3的任何一个级配区内，否则认为砂的颗粒级配不合格。 混凝土用砂的级配必须合理，否则难以配制出性能良好的混凝土。当现有的砂级配不良时，可采用人工级配方法来改善，最简单措施是将粗、细砂按适当比例进行试配，掺和使用。 三、 粗骨料—石子 粗骨料一般指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，有卵石和碎石两大类。卵石是由于自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的岩石颗粒，分为河卵石、海卵石和山卵石；碎石是由天然岩石或卵石经机械破碎、筛分而制成的。配制混凝土选用碎石还是卵石，要根据工程性质、当地材料的供应情况、成本等各方面综合考虑。 《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685—2001）规定，卵石、碎石分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土；Ⅱ类宜用于强度等级C30~C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。 （一）有害物质、针片状颗粒、泥和泥块的含量 用来配制混凝土的卵石和碎石要求清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。在实际工程中，卵石和碎石中常含泥和泥块，针状（颗粒长度大于相应粒级平均粒径的2.4倍）和片状（厚度小于平均粒径的0.4倍）颗粒，以及有机物、硫化物、硫酸盐等有害物质。针、片状颗粒易折断，其含量多时，会降低新拌混凝土的流动性和硬化后混凝土的强度。泥、泥块和有害物质对混凝土的危害作用与细骨料相同。《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）规定，卵石和碎石中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、煤块、炉渣等杂物，卵石和碎石中的有害物质、针片状颗粒、泥和泥块的含量应符合表4-4的规定。 （二）强度和坚固性 1．强度 2．坚固性 （三）最大粒径和颗粒级配 1. 最大粒径 粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得超过钢筋间最小净距的3/4；对混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm；对于泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比要求碎石不宜大于1：3, 卵石不宜大于1：2.5。 2. 颗粒级配 混凝土用粗骨料的颗粒级配应符合表4-6的规定。 四、水 混凝土用水是混凝土拌合用水和养护用水的总称。混凝土用水宜采用饮用水，当采用其它水源时，水质应符合《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定，见表4-7。对于设计使用年限为100年的结构混凝土，氯离子含量不得超过500mg/ L；对使用钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/ L。 为了节约用水和保护环境，国家鼓励采用再生水（污水经适当再生工艺处理具有使用功能的水）来拌制混凝土，但前提是再生水的水质必须经过检测，符合混凝土用水标准的要求。 第三节 普通混凝土的主要技术性质 一、 混凝土拌合物的和易性 （一） 和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于各种施工工序（拌合、运输、浇筑、振捣等）操作并能获得质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合技术性质，包括流动性、黏聚性和保水性三方面含义。 （二）影响和易性的主要因素 1. 水泥浆的数量 2. 水泥浆的稠度（水灰比） 3. 砂率 4. 温度和湿度 5. 施工工艺 6. 其他因素的影响 二、混凝土的强度 （一）混凝土的强度指标 1. 混凝土立方体抗压强度 2. 混凝土立方体抗压强度标准值及强度等级 3. 混凝土轴心抗压强度 4. 混凝土的抗拉强度 （二）影响混凝土强度的主要因素 1. 水泥强度等级和水灰比 2. 养护的温度与湿度 3. 养护时间（龄期） 4. 骨料的种类、质量、表面状况 5. 试验条件 （三）提高混凝土强度的主要措施 1.选料方面 （1）采用高强度等级水泥可配制出高强度的混凝土，但成本较高。 （2）选用级配良好的骨料，提高混凝土的密实度。 （3）选用合适的外加剂。 如掺入减水剂，可在保证和易性不变的情况下减少用水量，提高其强度；掺入早强剂，可提高混凝土的早期强度。 2.采用机械搅拌和振捣 3.养护工艺方面 （1）采用常压蒸汽养护 （2）采用高压蒸汽养护（蒸压养护） 三、混凝土的变形 （一）非荷载作用下的变形 1. 化学收缩 一般水泥水化生成物的体积比水化反应前物质的总体积要小，因此会导致水化过程的体积收缩，这种收缩称为化学收缩。 2. 干湿变形 当混凝土在水中硬化时，产生微小膨胀。当混凝土在干燥空气中硬化时，混凝土产生收缩。 3. 温度变形 混凝土的热胀冷缩变形称为温度变形。 （二）荷载作用下的变形 1. 短期荷载作用下的变形 混凝土是由水泥石、砂、石子等组成的不均匀复合材料，是一种弹塑性体。混凝土受力后既会产生可以恢复的弹性变形，又会产生不可恢复的塑性变形。全部应变是由弹性应变与塑性应变组成。 在计算钢筋混凝土构件的变形、裂缝以及大体积混凝土的温度应力时，都需要知道混凝土的弹性模量。在钢筋混凝土构件设计中，常采用一种按标准方法测得的静力受压弹性模量作为混凝土的弹性模量。 2. 徐变 混凝土在荷载长期作用下，随时间增长而沿受力方向增加的非弹性变形，称为混凝土的徐变。 混凝土的徐变对混凝土构件来说，能消除混凝土内的应力集中，使应力较均匀地重新分布；对大体积混凝土，则能消除一部分由于温度变形所产生的破坏应力。但是，徐变会使构件的变形增加；在预应力钢筋混凝土结构中，徐变会使钢筋的预加应力受到损失，从而降低结构的承载能力。 四、混凝土的耐久性 （一）混凝土的抗渗性 混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力液体（水、油等）渗透的能力。抗渗性的大小用抗渗等级表示。 （二）混凝土的抗冻性 混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。 抗冻性的大小用抗冻等级表示。 （三）混凝土抗侵蚀性 混凝土抗侵蚀性是指混凝土抵抗外界侵蚀性介质破坏作用的能力。当工程所处的环境有侵蚀介质时，对混凝土必须提出抗侵蚀性要求。 混凝土的抗侵蚀性与所用水泥的品种、混凝土的密实程度、孔隙特征等有关。密实性好的、具有封闭孔隙的混凝土，抗侵蚀性好。提高混凝土的抗侵蚀性应根据工程所处环境合理选择水泥品种。 （四）混凝土的碳化 混凝土的碳化作用是指混凝土中的Ca(OH)2与空气中的CO2作用生成CaCO3和水，使表层混凝土的碱度降低。 混凝土的碳化还与所用水泥品种有关，在常用水泥中，火山灰水泥碳化速度最快，普通硅酸盐水泥碳化速最慢。 碳化对混凝土有不利的影响，碳化减弱了混凝土对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀；碳化还会引起混凝土的收缩，并可能导致产生微细裂缝。因此应设法提高混凝土的抗碳化能力。为防止钢筋锈蚀，钢筋混凝土结构构件必须设置足够的混凝土保护层。 （五）提高混凝土耐久性的主要措施 1. 合理选择水泥品种。 2. 控制混凝土的最大水灰比及最小水泥用量。 3. 选用较好的砂、石骨料。 4. 掺入引气剂或减水剂，提高混凝土抗冻性、抗渗性。 5. 改善混凝土的施工操作方法，应搅拌均匀，振捣密实，加强养护等。 第四节 混凝土外加剂 混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善混凝土性能的物质，其掺量一般不超过水泥质量的5%。由于混凝土外加剂掺量较少，一般在混凝土配合比设计时不考虑外加剂对混凝土质量或体积的影响。 混凝土外加剂的掺量虽然很小，却能显著的改善混凝土的某些性能。在混凝土中应用外加剂，具有少、见效快、技术经济效益显著的特点。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到应用，现今外加剂已成为混凝土除四种基本组分以外的第5种重要组分。 一、混凝土外加剂的类型 混凝土外加剂按其主要功能可分为以下四类： 1、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如各种减水剂、泵送剂等。 2、调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂、速凝剂等。 3、 改善混凝土耐久性的外加剂，如引气剂、防水剂、阻锈剂等。 4、 改善混凝土其它性能的外加剂，如引气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、脱模剂、防水剂等。 二、常用混凝土外加剂 （一）减水剂 减水剂是指在保证混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。减水剂能起到以下经济技术效果： （1）在保持水灰比与水泥用量不变的情况下，可提高混凝土拌合物的流动性。 （2）在保证混凝土强度和坍落度不变的情况下，可节约水泥用量。 （3）在保证混凝土拌合物和易性和水泥用量不变的条件下，可减少用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。 （4）可减少拌合物的泌水离析现象；延缓拌合物的凝结时间；降低水泥水化放热速度；显著地提高混凝土的抗渗性及抗冻性，改善耐久性能。 （二）早强剂 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。常用早强剂的品种有氯盐类、硫酸盐类、有机氨类及以它们为基础组成的复合早强剂。早强剂可在常温和负温（不小于）条件下加速混凝土硬化过程，多用于冬季施工和抢修工程。 （三）引气剂 引气剂是指在混凝土拌合物搅拌过程中，能引入大量分布均匀、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。引气剂能有效减少混凝土拌合物的泌水离析，明显改善混凝土拌合物的和易性，提高硬化混凝土的抗冻性和抗渗性。引气剂主要用于抗冻混凝土、防渗混凝土、泌水严重的混凝土、抗硫酸盐混凝土及对饰面有要求的混凝土等，不宜用于蒸汽养护的混凝土和预应力混凝土。 （四）缓凝剂 缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热等多种功能，适用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、长期停放及远距离运输的商品混凝土。 （五）速凝剂 速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。常用的速凝剂主要有红星1型、711型、782型等品种，见表4-15。 速凝剂主要用于矿山井巷、铁路隧洞、引水涵洞、地下厂房等工程以及喷射混凝土工程。 （六）防冻剂 防冻剂是指能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻、强度的外加剂。防冻剂能使混凝土在负温下免受冻害，适用于负温条件下施工的混凝土。 （七）膨胀剂 膨胀剂是指能使混凝土产生一定体积微膨胀的外加剂。一般常用的有明矾石膨胀剂（主要成分是明矾石和无水石膏或二水石膏）、CSA膨胀剂（主要成分是无水硫铝酸钙）等。膨胀剂掺量一般为水泥质量的10%～15%，掺量较大时可在钢筋混凝土中产生自应力。在混凝土中掺入膨胀剂后不会对力学性质带来大的影响，却可大幅度提高混凝土的抗裂性和抗渗性。 （八）泵送剂 泵送剂是指能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。?随着高层建筑及超高层建筑的普及，传统的混凝土水平及垂直运输方式已远远满足不了现代施工工艺及质量的要求，促进了混凝土泵送技术的快速发展，而泵送剂是泵送混凝土发展的技术关键。 在混凝土工程中，泵送剂一般由减水剂、缓凝剂、引气剂等复合而成。泵送剂能减少混凝土的用水量，显著增加混凝土拌合物的流动性，同时对混凝土强度的增强效果显著。泵送剂适用于需要泵送施工的混凝土，特别适用于大体积混凝土、高层建筑和超高层建筑、滑模施工的混凝土、水下灌注桩混凝土等。 第五节 普通混凝土配合比设计 混凝土的配合比是指混凝土中各组成材料数量之间的比例关系。混凝土配合比设计就是要确定混凝土中各组成材料的用量，使得按此用量拌制出的混凝土能够满足工程所需的各项性能要求。 混凝土配合比常用的表示方法有两种。一种是以每立方米混凝土中各项材料的质量来表示，例如1m3混凝土中各材料用量为：水泥310kg，水155 kg，砂750 kg，石1200 kg；另一种是以混凝土各项材料之间的质量比来表示（以水泥质量为1），例如，水泥：水：砂：石子=1：0.5:2.4:3.9或水泥：砂：石子：=1：2.4:3.9，W/C=0.5。 一、混凝土配合比设计的基本要求 1、满足混凝土结构设计要求的强度等级； 2、满足施工条件所要求的混凝土拌合物的和易性； 3、满足工程所处环境和设计规定的耐久性； 4、在满足上述三项要求的前提下，尽可能节约水泥，降低混凝土成本。 二、混凝土配合比设计的三个参数 混凝土配合比设计需要确定三个重要参数：水灰比、砂率和单位用水量。 水灰比是指混凝土中水的用量与水泥用量的比值； 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率； 单位用水量是指1m3混凝土中的用水量。 水灰比、砂率和单位用水量这三个参数与混凝土各项性能之间有着密切的关系，正确地确定这三个参数，就能使混凝土满足各项技术性能要求。 三、混凝土配合比设计的资料准备 1.了解工程设计要求的混凝土强度等级和反映混凝土生产中强度质量稳定性的强度标准差，以便确定混凝土的配制强度。 2.了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。 3.了解结构构件的截面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径。 4.了解混凝土的施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌合物的坍落度及骨料的最大粒径。 5.掌握混凝土原材料的性能指标，具体包括：水泥的品种、等级、密度；砂、石骨料的种类、级配、最大粒径、表观密度等；拌合用水的水质情况；外加剂的品种、性能、掺量等。 四、混凝土配合比设计方法及步骤 根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000），混凝土的配合比设计一般分三步进行。先根据原材料的性能以及对混凝土的技术要求等进行初步计算，得出初步配合比；再经实验室试配、调整，确定出满足设计和施工要求的较经济合理的实验室配合比（又称设计配合比）；最后再根据施工现场砂、石的含水情况对实验室配合比进行修正，换算成施工配合比。现场混凝土原材料的实际称量应按施工配合比为基准。 （一）初步配合比的计算 1.确定配制强度 2. 确定水灰比 3. 选取每立方米混凝土的用水量 4. 计算每立方米混凝土的水泥用量 5. 选取砂率 6. 计算每立方米混凝土的砂、石用量 以上混凝土配合比计算的公式和表格中的数值，均以干燥状态骨料为基准，如果以其它含水状态的骨料为基准，则应做相应的修正。 （二）实验室配合比（设计配合比）的确定 1.调整和易性，确定基准配合比 2.复核强度，确定实验室配合比 3.混凝土表观密度的校正 （三）计算施工配合比 混凝土的实验室配合比中砂、石是以干燥状态（砂含水量率小于0.5%，石子含水率小于0.2%）为基准计算出的，而施工现场存放的砂、石骨料往往含有一定的水分。所以，现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，同时用水量也应做相应修正。修正后的配合比，称为施工配合比。 第六节 普通混凝土的质量控制 一、 混凝土的生产控制 （一） 混凝土原材料的质量控制 水泥、水、砂子、石子等原材料必须通过质量检验，符合混凝土用原材料的要求和现行有关标准的规定后方可使用。各种原材料应逐批检查出厂合格证和检验报告，材料在使用前最好进行复检。 （二）混凝土配合比的控制 混凝土配合比是通过设计计算和试配确定，在施工中，应严格按照配合比进行配料，一般不得随意改变配合比。 （三）混凝土施工工艺的质量控制 1. 混凝土拌和时应准确控制原材料的称量，水泥和水的称量误差应控制在2%以内，粗、细骨料的称量误差应控制在3%以内。 2. 混凝土运输中为防止离析、泌水等不良现象，应尽量减少转运次数，缩短运输时间，采取正确装卸措施。 3. 浇注时应采取适宜的入仓方法，限制卸料高度，对每层混凝土应按顺序振捣，严防漏振。 4. 浇注后必须在一定时间内进行养护，保持必要的温度及湿度，保证水泥正常凝结硬化，从而确保混凝土的强度和防止发生干缩裂缝。 二、混凝土的合格性控制 混凝土的合格性控制主要指在正常连续生产的情况下，随机抽取试样进行混凝土抗压强度的测试，用数理统计方法来评定混凝土的质量。 （一）混凝土强度评定的数理统计方法 1. 混凝土强度平均值 2. 标准差 3. 变异系数 4. 强度保证率 （二）混凝土强度的检验评定 混凝土强度应分批进行检验评定，一个验收批的混凝土应由强度等级相同、龄期相同、生产工艺条件和配合比相同的混凝土组成。根据《混凝土强度检验评定标准》（GB50107-2009）规定，混凝土强度评定方法可采用统计方法评定和非统计方法评定。统计方法评定适用于预拌混凝土厂、预制混凝土构件厂和采用现场集中搅拌混凝土的施工单位。非统计方法评定适用于零星生产的预制构件厂的混凝土或现场搅拌量不大的混凝土。 1. 统计方法评定 （1）标准差已知的统计方法 当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，每批混凝土的强度标准差可根据前一时期生产累计的强度数据确定。 （2）标准差未知的统计方法 当混凝土生产连续性差，生产条件在较长时间内不能保持一致，或生产周期较短，无法积累强度数据以计算可靠的标准差参数，此时检验评定只能根据每一验收批抽样的强度数据来确定。 2. 非统计方法评定 当前我国各地普遍存在着小批量零星混凝土的生产方式，其试件组数有限，不具备按统计方法评定混凝土强度的条件。当用于评定的样本试件组数不足10组且不少3组时，可采用非统计方法评定混凝土强度。 按非统计方法评定时，混凝土强度同时满足下列要求： （三）混凝土强度合格性判定 当混凝土分批进行检验评定时，若检验结果能满足以上述规定要求时，则该批混凝土强度质量判断为合格；当不能满足上述规定时，该批混凝土强度质量判为不合格。 对于评定为不合格的混凝土结构或构件，应进行鉴定。对于不合格的混凝土，可采用从结构或构件中钻取试件的方法或采用非破损（回弹法、超声法）检验方法，对结构或构件中混凝土的强度进行检测，作为混凝土强度处理的依据。 第七节 其他种类混凝土 一、 轻骨料混凝土 《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51—2002）规定，用轻粗骨料、轻砂（或普通砂）、水泥和水配制成的，干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土，称为轻骨料混凝土。轻骨料混凝土按细骨料的不同，又分为全轻混凝土（由轻砂做细骨料）和砂轻混凝土（由普通砂或部分轻砂做细骨料）。 （一）轻骨料的技术要求 轻骨料分为轻细骨料和轻粗骨料。凡粒径不大于5mm，堆积密度小于1200kg/m3的骨料称为轻细骨料（或轻砂）；粒径大于5mm，堆积密度小于1000kg/m3的骨料称为轻粗骨料。 1. 颗粒尺寸和级配 2.强度 3.吸水率 （二）轻骨料混凝土的技术性质 1.和易性 2.表观密度 3.抗压强度 4.其它性质 （三）轻骨料混凝土的应用 虽然人工轻骨料的成本高于就地取材的天然骨料，但轻骨料混凝土的表观密度小，自重轻，保温隔热性好，可降低基础工程费用和材料运输费用，且有利于建筑物的节能，综合效益好。轻骨料混凝土特别适合用于高层、大跨度建筑和有保温要求的建筑，在建筑工程中可用于保温、结构保温和结构承重三方面。 二、 高强混凝土 目前，一般把强度等级为C60及其以上的混凝土称为高强混凝土；强度等级超过C100的混凝土称为超高强混凝土。在优选材料与合理设计的情况下，采用普通材料与常规施工工艺，完全可以配制出高强混凝土和超高强混凝土。提高混凝土强度的途径很多，通常是同时采用几种技术措施，增加效果显著。 1．原材料 （1）应选用质量稳定、强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥； （2）对强度等级为C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于31.5mm，对强度等级高于C60的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm；针、片状颗粒含量不宜大于5.0%，含泥量不应大于0.5%，泥块含量不宜大于0.2%。 （3）细骨料的细度模数宜大于2.6；含泥量不应大于2.0%，泥块含量不宜大于0.5%。 （4）配置高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂。 （5）配置高强混凝土时应掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。 2．配合比 高强混凝土配合比的计算方法和步骤除应按普通混凝土配合比设计方法和步骤进行外，尚应符合下列规定：

　　GB T 32610-2016_日常防护型口罩技术规范_高清版_可检索.pdf