1、市政工程基礎知識市政工程專業人員崗位培訓 第一講 工程材料第一節 工程材料的基本性質工程材料構成工程實體的基本要素。 工程實體的安全性能、結構的可靠性能等基本的質量技術指標，絕大多數是由“工程材料”的基本性質所決定的。工程材料的基本性質一、材料類別 組成：有機金屬、非金屬 無機瀝青、合成、植物 作用：結構承載、受力 功能防水、保溫 用途：建筑、橋梁、水工、 路面、墻體、裝飾等工程材料的基本性質二、材料的基本要求 強度足夠滿足工程結構需要 質量自身輕質 耐久充分適應過程使用環境工程材料的基本性質三、材料的物理性質1、材料的密度 密度： /v 表觀密度: 0 自然狀態的密度 堆積密度： 堆積狀態的

2、密度 工程材料的基本性質2、形成一定體積材料內在的密實狀況 密實度： = V固/V總 孔隙率： P= V孔/V總 空隙率： 材料顆粒之間的空隙占材料總體積的比例工程材料的基本性質3、材料的壓實狀況 松散的材料經過一定的工藝加工以后所得到的單位體積材料的質量值，稱為壓實度，反映的是一種工藝結果，當排除了水因素的干堆積密度達到最大時，稱為材料的最大壓實度 max。工程材料的基本性質4、材料的耐水和抗滲性能 耐水性： KR 材料不因水的作用而明顯地降低原有功能的性質 抗滲性： Pn 材料在壓力水作用下，抵抗水滲透的能力工程材料的基本性質5、材料的抗凍性能 Fn 材料在飽和水的狀態下經過反復的凍、融化

3、循環，其原有強度不顯著降低的性質工程材料的基本性質四、材料的力學性質1、材料的強度 材料抵抗外力作用破壞的內在的能力，根據外力作用形式的不同，有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等等。 材料的強度與其表觀密度之比稱為“比強度”工程材料的基本性質2、材料的彈性與塑性 材料受到外力影響時將產生一定的變形 彈性：除去外力影響后材料的形狀和大小能夠完全恢復的性質為彈性 塑性：不能完全恢復原形的性質為塑性工程材料的基本性質3、材料的脆性與韌性 脆性；材料未經過塑性變形就突然被外力破壞的性質為脆性 韌性：材料在受到外力較大的作用下能產生較大的變形而保持原有性能的性質為韌性工程材料的基本性質4、材料的耐

4、久性 材料構成工程以后，在使用過程中能夠長時間抵抗各種外在因素的腐蝕、破壞而基本保持原有抗壓、抗拉、抗彎、抗滲等功能的性質。 材料的耐久性能決定了工程結構的使用壽命。 第二節 砂石材料一、砂1、基本要求： 粒徑 0.165mm之間（粗、中、細砂） 天然砂 河砂 山砂 海砂 人工砂 機制砂 石英砂 等級 優等品 一等品 合格品 外觀 不含明顯的有機物質、垃圾 泥、黏土含量不可超標 砂石材料2、基本技術指標 顆粒級配： 通過標準篩，將剩余于不同篩孔的干砂質量占總量的累計百分比數（累計篩余量）分為粗、中、細三種砂，即、三個區； 細度模數：MX 砂子粗細的具體數據 根據不同的篩余量，可計算出砂的細度模

5、數； 粗砂 MX =3.7-3.1， 中砂 MX =3.0-2.3 (5mm) (0.5-0.35mm) 細砂 MX =2.2-1.6， 特細砂 MX =1.5-0.7 (0.35-0.25mm) (0.25-0.15mm)砂石材料二、石子1、基本要求粒經：3.75-5mm,5-40mm,40-80mm；等級：優等品，一等品，合格品；種類：卵石，機制石；外觀：表面粗燥，棱角清晰；潔凈； 不含垃圾和雜物； 含泥量不超標；形狀：接近立方體或球形體，針狀、片狀 含量盡可能少。 砂石材料2、基本技術要求 強度：抵抗受壓碎裂的能力 用壓碎值表示 %（ 30%） 堅固性：抵抗外界自然因素破壞的 能力 （損

6、壞的質量比10%） 針、片狀含量：15%-20% 視密度（或表觀密度）： 2.45-2.5t/砂石材料三、水泥混凝土對砂、石材料的要求 砂： 河砂； 顆粒級配位于區； 細度模數 2.1-3.1 表觀密度 2.6-2.7g/cm3 孔隙率 35%-45% 含泥量 1% 干燥、潔凈、無有害物質砂石材料 石： 機制碎石、河卵石 顆粒級配 5mm （連續） 一般有 5-20mm（結構） 5-35mm（道路） 壓碎值 15% 表觀密度 2.5g/cm3 含泥量 3% 堅固、干燥、無植物和垃圾 第三節 水 泥一、基本特性： 水泥是無機粉狀水硬性膠凝材料，主要是由以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料加入適量石

7、膏組成，主要作用是將散粒材料或快狀材料牢固地粘結成為整體，且具有一定的強度，形成過程結構的一部分。當改變其組成成分的比例時，水泥的性質會發生一定的變化。 水 泥二、硅酸鹽水泥種類 硅酸鹽水泥 P或P 普通水泥 PO 礦渣水泥 PS 粉煤灰水泥 PF 火山灰質水泥 PP 復合水泥 強度等級 32.552.5R水 泥 三、基本技術性質 細度： 水泥顆粒的粗細程度 （一般80方孔篩余量10%） 標準稠度： 使水泥凈漿達到標準稠度（一定的可塑性）時所需要的拌和水量，以水占水泥質量的百分率表示 （一般為21%-30%） 水 泥 凝結時間： 初凝-從加水起到水泥漿開始失去塑 性所需的時間 （不早于45mi

8、n) 終凝-從加水起到水泥漿完全失去塑性開始有一定的結構強度所需要的時間 (不遲于6.5h-10h）水 泥 體積安定性： 標準稠度的水泥凈漿在凝結、硬化過程中體積變化的均勻性 （合格或不合格） 強度： 標準配比、標準試件、標準養護后所測得的3d、28d抗壓和抗折強度，以此對水泥做出標號的確定，一般以抗壓強度為主，參考抗折強度，綜合評定。水 泥 氧化鎂含量： 5% 三氧化硫含量：3.5%-4% 燒失量： 5% 水化熱 水泥在水化過程中放出的熱量，它的大小和速度與水泥的礦物組成、細度有關 此性質對水泥的使用有很大的影響，對施工過程有利有弊。水 泥四、常用水泥的特性和適用范圍 教材P74頁 從強度等

9、級、類型、主要成分、主要特性、適用范圍、不適用范圍等七個方面對常用的硅酸鹽類水泥進行了解。 （一般情況下，早期強度要求高時首選硅酸鹽水泥，常規下選用普通硅酸鹽水泥，大體積混凝土工程可選用礦渣水泥）水 泥五、道路用水泥 由硅酸鹽水泥熟料，加入一定量的活性混合材料和適量石膏磨細制成，其抗折強度略高于其他水泥，同時要求這類水泥有較高的抗干縮性能，考核它的耐磨性能。 路用水泥共有三個標號規格：425、525、625 磨損量 3.6kg/m2 28天抗折強度 7.0-8.5MPa一水 泥六、其他水泥 砌筑水泥：強度低、硬化慢 抗硫酸鹽水泥：防腐蝕 快硬高強水泥：快硬、無收縮 膨脹水泥：抗滲、耐腐蝕 高鋁

10、水泥：耐火、搶修 彩色水泥等水 泥七、水泥的時效要求和保管 分別儲存、堆放，絕不混用； 每批檢驗合格，先進場先用； 三個月有效，過時重檢，合格后降級使用； 注意防潮，防止結塊，受潮后重檢，合格且處理后降級使用。第三節 水泥混凝土和砂漿一、水泥混凝土 由水泥、石子、砂加水按適當比例配合，經過均勻拌制、密實成型、養護硬化成為密度2000kg/-2800kg/的人造石。 為了既保證混凝土的質量又保證合理低造價，混凝土的配合比需要針對工程特點進行設計，設計必須遵守相關規定。水泥混凝土和砂漿二、種類 結構混凝土 防水混凝土 防輻射混凝土 道路混凝土 耐熱混凝土 耐酸混凝土 膨脹混凝土水泥混凝土和砂漿三、

11、水泥混凝土的組成（每立方） 水泥（最小用量225-300kg/ 最大用量550km/ ) 砂 （550kg-700kg） 石子 （1100kg-1400kg) 水 （170kg-230kg） 外加劑 5%水泥用量水泥混凝土和砂漿四、材料的選用要求 水泥：見教材P80 表3-19所列 砂： 優選河砂，中粗，區 石子：機制碎石，連續級配 水： 飲用水、經過處理檢驗合格 Ph值在4-10的水 外加劑：視工程施工、結構特 性、質量要求等確定。水泥混凝土和砂漿 外加劑 在水泥混凝土中略增添一些外加劑，可以改善水泥混凝土性能，增加混凝土的流動性、早強度、耐久性、抗滲性等，減少工藝難度，提高施工速度和施工質

12、量，節省水泥使用量等。水泥混凝土和砂漿外加劑類型和主要功能1. 減水劑：減少拌和用水量提高混合 物流動性，節省水泥。（0.2%-1.0%）2. 早強劑：提高早期強度。（0.5%-1.0%) 3. 引氣劑：提高混合物的和易性，提高抗凍性、 抗滲性。 (0.005%-0.015%)4. 緩凝劑：延緩凝結時間，降低初期水化熱。 (0.03%-0.3%)5. 防凍劑：降低冰點，使之不凍結。(7%-20)6. 膨脹劑：使體積膨脹，減少干縮裂縫，提高抗裂 抗滲性能。 (3%-30%) 混凝土外加劑選用參考類別高強砼防水砼大體積砼預制構件砼泵送砼夏季施工砼冬季施工砼負溫施工砼高效減水劑普通減水劑早強劑緩凝劑

13、引氣減水劑防水劑抗凍劑膨脹劑水泥混凝土和砂漿五、水泥混凝土的主要技術性能 混合物的和易性：流動性、 黏聚性、 保水性 影響和易性的因素 水泥漿的數量和流動性；砂率； 水泥品種和骨料性質；外加劑； 時間和溫度。 水泥混凝土和砂漿 混凝土強度 混凝土結構在使用過程中承受著各種力的影響，抵抗外力的能力稱為強度，有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度、抗剪強度等等。在建筑、橋梁結構工程中，混凝土主要用于承受壓力，在道路結構中，混凝土還要承受彎拉力。水泥混凝土和砂漿1、抗壓強度： 標準試件在壓力作用下直到被破壞時單位面積所受到的最大壓力 cu =F/A2 （MPa) 施工中常以混凝土的抗壓強度為主要參數來設計或

14、檢驗混合料的級配，并且以此來評定混凝土的質量。水泥混凝土和砂漿 標準試件： 邊長為150mm的立方體，標準方法制成，脫模后進行標準環境養護（標準溫度、濕度、空間），標準齡期 28天，無碎角、裂縫、孔隙等。水泥混凝土和砂漿 混凝土的強度等級： 用標準的試驗方法，對標準試件檢驗后得到的標準值稱為強度，根據混凝土的配比情況，將其劃分成12個等級，用Cn表示 C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。 通常C25及以下為低標號混凝土，C30及以上為高標號混凝土。水泥混凝土和砂漿影響混凝土強度的因素 水泥強度等級 水灰比 骨料強度和配比 養護溫度和

15、濕度 齡期 試驗條件和方法水泥混凝土和砂漿2、抗折強度（抗彎拉強度） 混凝土承受不均勻的外力影響，局部受拉，局部受彎時產生的抵抗能力。3、抗拉強度 混凝土承受軸心受拉時產生的抵抗能力4、抗剪切強度 混凝土承受非軸心的拉力或壓力時產生的抵抗能力 水泥混凝土和砂漿 耐久性 衡量混凝土結構在常規的維護、使用條件下，不出現劣化、腐化的年限對設計壽命的符合性。主要有：抗滲、抗凍、抗腐蝕、抗碳化等。水泥混凝土和砂漿1、混凝土的抗滲性 混凝土抵抗壓力水滲透的能力 Pn n 表示能抵抗n/10的水壓力不滲水。 共有 P4P12 五個等級 2、混凝土的抗凍性 混凝土經多次凍、融化后不明顯降低原有抗壓強度的能力

16、Fn n 表示凍、融化循環次數 共有F10F300 九個等級水泥混凝土和砂漿3、混凝土的碳化 混凝土中的水泥與外界空氣中的CO2發生的化學反應 可提高結構表面的硬度和密實度；也可能增加混凝土的內在收縮，從而產生細微的裂縫。水泥混凝土和砂漿 影響混凝土耐久性的因素混合料級配和水灰比的選擇水泥的品質骨料中有機物、雜質的含量結構的密實性施工質量養護條件水泥混凝土和砂漿 混凝土的徐變 混凝土是一種非均勻性物質，是一個彈塑性物體，在持續荷載作用下水泥中的膠凝體會產生移動而變形，這種隨時間增長的變形成為徐變。 徐變與混凝土的齡期、水灰比、水中養護時間、水泥品質等因素有關。水泥混凝土和砂漿六、水泥砂漿 由水泥、細骨料、水或外加劑以一定比例配制而成的混合料。 工程上使用主要有砌筑砂漿、抹面砂漿、防水砂漿、裝飾砂漿