建筑材料

建筑材料是指組成建筑物或構筑物各部分實體的材料。1、建筑材料是建筑工程的物質基礎。2、建筑材料的發展賦予了建筑物以時代的特性和風格。3、建筑設計理論不斷進步和施工技術的革新受到建筑材料發展的制約，也受到其發展的推動。4、建筑材料的正確、節約、合理的運用直接影響的造價和投資。一、建筑材料的作用二、建筑材料的分類1、按使用功能分類建筑結構材料－構成建筑物受力構件（梁、板、柱、基礎）和結構所用的材料。常用石材、混凝土、鋼材、鋼筋混凝土等。墻體材料－構成建筑物內外和分隔室內空間所用的材料。磚、砌塊、復合板材等。建筑功能材料－具有某種特殊功能的非承重材料。如防水材料、吸聲材料、裝飾材料等等。2、按化學成分分類

無機材料－金屬材料、非金屬材料有機材料－植物材料、瀝青材料、合成高分子材料復合材料：有機－無機、金屬－非金屬、金屬－有機建筑材料無機材料非金屬材料天然石材：石子，砂，毛石，料石燒土制品：黏土磚，瓦，空心磚，建筑陶瓷玻璃：窗用玻璃，安全玻璃，特種玻璃膠凝材料：石灰，石膏，水玻璃，各種水泥混凝土及砂漿：普通混凝土，輕混凝土，特種混凝土，各種砂漿硅酸鹽制品：粉煤灰磚、灰砂磚，硅酸鹽砌塊絕熱材料：石棉，礦棉，玻璃棉，膨脹珍珠巖金屬材料黑色金屬：生鐵、碳素鋼、合金鋼有色金屬：鋁，鋅，銅及其合金有機材料植物質材料木材，竹材，軟木，毛氈瀝青材料石油瀝青，煤瀝青，瀝青防水制品高分子材料塑料，橡膠，涂料，膠粘劑復合材料無機非金屬材料和有機材料的復合聚合物混凝土、瀝青混凝土，水泥刨花板，玻璃鋼

布達拉宮宮體全部為石木結構，墻身全部用花崗巖砌筑。

萬里長城

悉尼海上歌劇院是悉尼的標志，世界最豪華的文化建筑之一。

三、建筑材料的發展趨勢

為了適應建筑工業的自動化，不斷提高土木工程質量的要求，建筑材料今后的發展將有以下幾個趨勢：

1.盡可能的提高材料的強度，降低材料的自重；

2.研究并生產多功能、高效能的材料；

3.由單一材料向復合材料及其制品發展；

4.對材料的耐久性將引起更大的重視；

5.建筑制品的生產，講向預制化、單元化發展，構件尺寸日益增大；

6.大量利用工農業廢料、廢渣、生產廉價的、高性能的材料及制品；

7.利用現代科學技術及手段，在深入認識材料的內在結構對性能影響的基礎上，按指定的要求，設計與制造更新品種的建筑材料。第一章建筑材料的基本性質建筑工程的各個部位都處于不同的環境條件并起一定的作用。

梁、板、柱以及承重的墻體主要承受各種荷載作用；

房屋屋面要承受風霜雨雪的作用且能保溫、防水；

基礎除承受建筑物全部荷栽外，還要承受冰凍及地下水的侵蝕；墻體要起到抗凍、隔聲、保溫隔熱等作用。要求用于不同工程部位的材料應具有相應的性質。這些性質歸納起來可分為：

一、物理性質與各種物理過程（水、熱作用）有關的性質；

二、力學性質材料在荷載作用下的變形及抵抗變形的能力；

三、耐久性材料在使用環境中，受到各種作用（物理作用、化學作用及生物作用等）的影響，不受到破壞，保持原有性能的性質。

四、化學性質包括材料的抗腐蝕性、化學穩定性。第一節材料的化學組成、結構和構造

一.材料的組成(一)化學元素組成(二)礦物組成二.材料的結構(一)宏觀結構指用肉眼或放大鏡能觀察到的結構,它分為散粒結構,聚集結構,多孔結構,致密結構,纖維結構,層狀結構。

一、宏觀結構1.散粒結構

由單獨的顆粒組成2.聚集結構

材料中的顆粒通過膠結材料彼此牢固地結合在一起3.多孔結構

材料中含有大量的,大的,或微小的均勻分布的孔隙4.致密結構

材料在外觀上和結構上都是致密的5.纖維結構

是木材,玻璃纖維制品所特有的結構6.層狀結構

是板材常見的結構(二)微觀結構

原子排列結構,根據質子間鍵的特性分為原子晶體,離子晶體,分子晶體。三、材料的孔隙(一)孔隙形成的原因(1)水分子的占據作用建筑材料加水拌和,用水量通常超過理論上的用水量,多余的水分占據的空間即為孔隙(2)外加的發泡作用生產加氣混泥土等的各種發泡劑,可在材料中形成大量的孔隙(3)火山作用火山爆發時,噴到空中的巖漿,冷卻后在巖石中形成大量的孔隙(4)燒作用(二)孔隙的類型(1)連通孔隙(2)封閉孔隙(3)半封閉孔隙(三)孔隙對材料性質的影響(孔隙增多)(1)材料的體積密度減小(2)材料受力的有效面積減小,強度降低(3)體積密度減小,導熱系數和熱容隨之減小(4)透氣性,透水性,吸水性變大(5)對抗凍性,要試孔隙大小和形態而定,有些能提高抗凍性材料的孔隙狀況由孔隙率、孔隙連通性、孔隙直徑三項指標說明。第二節材料物理性質材料的結構特征參數

（一）材料的密度密度是指材料的質量與其體積之比。根據材料所處狀態不同，可分為密度、體積密度和堆積密度。

1、密度

材料在絕對密實狀態下，單位體積的質量稱為密度。按下式計算：ρ=m/v

2、體積密度

材料在自然狀態下，單位體積的質量稱為體積密度。按下式計算：ρ0=m/vo

3、表觀密度

對密實材料直接以排水法求的體積v'作為密實態體積的近似值。公式：ρ'=m/V'

4、堆積密度

粉狀或顆粒狀材料在堆積狀態下，單位體積的質量稱為堆積密度。按下式計算：ρ0'=m/v0'

材料在堆積狀態下，其堆積體積不但包括所有顆粒內的孔隙，而且還包括顆粒間的空隙。其值大小不但取決于材料顆粒的體積密度，而且還與堆積的疏密程度有關。

二)材料的密實度與孔隙率

密實度

密實度是指材料體積內，被固體物質充實的程度。以D表示，并按下式計算：D=V/V0=ρ0/ρ

孔隙率

孔隙率是指材料體積內，孔隙體積所占有的比例。以P表示，并按下式計算：P=（V0-V）/V0=1-D=1-ρ0/ρ

材料名稱密度g/cm3表觀密度g/cm3堆積密度g/cm3鋼材7.85————松木1.550.40~0.80——水泥2.80~3.20——900~1300砂2.662.651450~1650碎石（石灰石）2.60~2.802.601400~1700普通混凝土2.601.95~2.50——普通黏土磚2.6016.0~1.90——

孔隙率與密實度從兩個不同側面來反映材料的致密程度，即D+P=1。

3、材料的填充率和空隙率1）填充率散粒狀材料在其堆積體積中，被固體實體體積填充的程度。

2）空隙率空隙率是指散粒材料的堆積體積內，顆粒之間的空隙體積所占的比例。D'+P'=1空隙率反映了散粒材料的顆粒之間的相互填充的致密程度，對于混凝土的粗、細骨料，空隙率越小。表明顆粒大小搭配愈合理。

二、材料與水有關的性質

（一）親水性與憎水性

材料遇水后其表面能降低，則水在材料表面易于擴展，這種與水的親合性稱為親水性。表面與水親合能力較強的材料稱為親水性材料。與此相反當材料與水接觸時不與水親合，這種性質稱為憎水性。

（二）吸濕性與吸水性

吸水性材料在水中能吸收水分的性質稱為吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用質量吸水率，即材料吸入水的質量與材料干質量之比表示：W質=（m飽-m干）/m干

對于高度多孔的材料的吸水率常用體積吸水率表示，即材料吸入水的體積與材料自然狀態下體積之比。W體=V水/V0=（m飽-m干）/ρwV0

吸濕性

材料在環境中，能自發地吸收空氣中水分的性質稱為吸濕性。材料的吸濕性用含水率表示，即吸入水與干燥材料的質量之比。材料的吸濕性主要取決于材料的組成及結構狀態。一般說，開口孔隙率較大的親水性材料具有較強的吸濕性。材料的含水率還受到環境條件的影響，它隨環境的溫度和濕度的變化而改變。最后材料的含水率將與環境濕度達到平衡狀態，與空氣濕度達到平衡時的含水率稱為平衡含水率。此時的含水狀態稱為氣干狀態。

材料吸水率的大小不僅取決于材料對水的親憎性還取決于材料的孔隙率及孔隙特征。密實材料及具有閉口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其開口孔隙率；而那些孔隙率較大，且具有細小開口連通孔的親水性材料往往具有較大的吸水能力。

材料在水中吸水飽和后，吸入水的體積與孔隙體積之比稱為飽和系數。材料含水后，不但可使材料的質量增加，而且會使強度降低，保溫性能下降，抗凍性能變差，有時還會發生明顯的體積膨脹。材料中含水對材料的性能往往是不利的。

（三）耐水性

材料在水的作用下，其強度不顯著降低的性質稱為耐水性。一般材料含水后，將會以不同方式減弱材料的內部結合力，使強度有不同程度的降低。材料的耐水性用軟化系數表示：

Kp=fw/f

材料的軟化系數波動在0-1之間，軟化系數越小，說明材料吸水飽和后強度降低得越多，耐水性越差。軟化系數大于0.80的材料，可認為是耐水的。處于水中或潮濕環境中的重要結構物所選用的材料其軟化系數不得小于0.85。4、抗滲性－材料抵抗有壓介質（水、油、氣）滲透的性質稱抗滲性。用滲透系數K表示。依達西定律:Q=KHAt/d5、抗凍性－浸水飽和的材料在凍融循環作用下保持其原有性質的能力稱為抗凍性。用抗凍標號F表示。三.與熱有關的性質1、導熱性－材料傳導熱量的能力稱為導熱性。其大小用熱導率（λ）表示。

2、影響導熱系數的因數1)材料的孔隙率愈大,即空氣愈多,導熱系數愈小同類材料的孔隙率是隨體積密度的件小而增大,則導熱系數隨體積密度的減小而減小.2)大多數材料的導熱系數隨溫度升高而增加3)材料的化學組成和物理結構：金屬材料的導熱性大于非金屬，無機材料導熱性大于有機材料，晶體結構大于玻璃體結構。熱容2、熱容－材料加熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質，稱為熱容。大小用比熱容（比熱）表示Q=cm(T2－T1)第三節材料的力學性質

一、強度及強度等級

根據外力作用方式的不同，材料的強度有抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度（或抗折強度）及抗剪強度等，抗壓、抗拉、抗剪強度的計算公式如下:

f=F/A

材料的抗彎強度在求解過程中，可用三點彎曲法求其抗彎強度。

抗彎強度材料抗壓抗拉抗彎花崗巖100~2505~810~14普通黏土磚7.5~30——1.6~4.0普通混凝土7.5~601~9——松木（順紋）30~5080~12060~100建筑鋼材240~1500240~1500——

不同種類的材料具有不同的抵抗外力的特點。相同種類的材料，其強度隨孔隙率及宏觀結構特征的不同有很大差異。材料的孔隙率越大，強度越低，兩者有近似直線的比例關系，材料的強度除與組成和結構有關外，其強度值還受試件的形狀、尺寸、表面狀態、溫度、濕度及試驗時的加荷速度等因素影響。2、影響材料試驗結果的因素3、強度等級

將材料按極限強度(或屈服點)劃分成不同的等級，石材、混凝土、紅磚等脆性材料主要用于抗壓，因此以其抗壓極限強度來劃分等級，而鋼材主要用于抗拉，故以其屈服點作為劃分等級的依據。

4、比強度

比強度是評價材料是否輕質高強的指標。它等于材料的強度與體積密度之比，其數值大者，表明材料輕質高強。二、脆性與韌性

脆性材料在外力作用下，直至斷裂前只發生很小的彈性變形，不出現塑性變形而突然破壞的性質稱為脆性。脆性材料的抗壓強度比抗拉強度大得多，可達幾倍到幾十倍。脆性材料抵抗沖擊或振動荷載的能力差，故常用于承受靜壓力作用的工程部位如基礎、墻體、柱子、墩座等。

韌性材料在沖擊、振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時也能產生一定的塑性變形而不致破壞的性質稱為韌性（或沖擊韌性）。建筑鋼材、木材、瀝青混凝土等屬于韌性材料。用作路面、橋梁、吊車梁以及有抗震要求的結構都要考慮材料的韌性。材料的韌性用沖擊試驗來檢驗。

三.材料的彈性和塑性

材料受外力作用，其內部會產生一種用來抵抗外力作用的內力，同時還伴隨著材料的變形。根據變形的特點，可將變形分為彈性變形和塑性變形。

1）彈性變形

材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，能夠完全恢復原來形狀的性質稱為彈性。這種能夠完全恢復的變形稱為彈性變形。

2）塑性變形

材料在外力作用下產生變形，當外力取消后，不能完全恢復原來形狀的性質稱為塑性。這種不能恢復的變形稱為塑性變形。

四、硬度和耐磨性

硬度是材料抵抗其他物體刻劃，壓入其表面出現塑性變形的能力，通常礦物的硬度采用刻劃法測定其莫氏硬度，鋼材、木材，混凝土采用鋼球壓入法測定其布氏硬度（HB）。

耐磨性是材料表面抵抗磨損的能力。

耐久性是指材料在使用過程中,抵抗各種自然因素及其它有害物質長期作用,能長久保持其原有性質的能力。

第四節材料的耐久性材料耐久性降低的機理

物理作用化學作用生物作用綜合影響材料腐蝕物理作用

一般是指干濕變化,溫度變化,凍融循環等.這些作用會使材料發生體積變化或引起內部裂紋的擴展,而使材料逐漸破壞,如混凝土,巖石,外裝修材料的熱脹冷縮等.化學作用

包括酸,堿,鹽等物質的水溶液及有害氣體的侵蝕作用.這些侵蝕作用會使材料逐漸變質而破壞,如水泥石的腐蝕,鋼筋的銹蝕,混凝土在海水中的腐蝕,石膏在水中的溶解作用等.生物作用

菌類,昆蟲等的侵害作用,包括使材料因蟲蛀,腐朽而破壞,如木材的腐蝕等.

綜合影響

實際工程中,材料往往受多種破壞因素的同時作用.材料性質不同,其耐久性的內容各不相同.a.金屬材料往往受和電化學作用引起腐蝕,破壞,其耐久性指標主要是耐蝕性;b.無機非金屬材料(如石材,磚,混凝土等)常因化學作用,溶解,凍融,風蝕,溫差,摩擦等因素綜合作用,其耐久性指標更多地包括抗凍性,抗風化性,抗滲性,耐磨性等方面的要求;c.有機材料常由生物作用,光,熱電作用而引起破壞,其耐久性包括抗老化性,耐蝕性指標.研究材料耐久性的實際意義和措施意義：提高建筑物的安全性,經濟性和使用壽命.措施：a.首先應根據工程的重要性,所處的環境合理選擇材料

b.增強自身對外界作用的抵抗能力,如提高材料的密實度等;或采取保護措施,使主體材料與腐蝕環境相隔離

c.甚至可以從改善環境條件入手減輕對材料的破壞.材料耐久性的判斷

由于耐久性是材料的一項長期性質,所以對耐久性最可靠的判斷是在使用條件下進行長期的觀察和測定,這樣做需要很長的時間.通常是根據使用要求,在試驗室進行快速試驗,并據此對耐久性做出判斷,快速檢查的項目有干濕循環,凍融循環,加濕與紫外線干燥循環,碳化,鹽溶液浸漬與干燥循環,化學介質浸漬等.第一節巖石的基本性質一、造巖礦物

造巖礦物主要是指組成巖石的礦物，大部分是硅酸鹽、硅酸鹽礦物，根據硅酸鹽的含量，可分為主要礦物、次要礦物、副礦物。建筑常用的巖石有花崗巖、正長巖、石灰巖、大理巖和石英巖。二、巖石的種類及性質1、巖石的種類1）按巖石的成因分類按巖石的成因可分為三類：巖漿巖、沉積巖、變質巖。第二章建筑石材巖漿巖沉積巖變質巖2）按巖石的強度分類巖石按抗壓強度劃分：硬石、次硬石、軟石。大理巖、花崗巖、安山巖等為硬石；軟質安山巖、硬質砂巖等為次硬石；凝灰巖為軟石。3）按巖石形狀分類石材分為裝飾和砌筑兩類，砌筑用石材分為毛石和料石；裝飾用的石材主要為板材。2、巖石的性質巖石的性質主要體現在三個方面：物理性質、力學性質、化學性質。（1）物理性質1）表觀密度

巖石(除軟石凝灰巖）的表觀密度為2-3g/,表觀密度大的巖石結構致密，強度高。2）吸水率

反映巖石吸水能力的大小，巖石的吸水性直接影響其抗凍性，抗風化性等耐久性指標。吸水率大，說明巖石的耐久性差。3）硬度

硬度大的巖石。強度高，耐磨性，抗刻劃性好。4）巖石的物理風化

巖石中的礦物當溫度發生明顯變化時，體積變化率，產生應力，形成裂縫受干濕循環影響，發生反復脹縮而產生微細裂紋。（2）巖石的化學性質風化是指巖石在各種因素的復合或者相互促進下發生物理和化學變化，直至破壞的復雜現象。主要體現在巖石表面有剝落現象。巖石的耐久性較好，花崗巖耐久性最佳；安山巖次之，軟質砂巖和凝灰巖最差（3）巖石的力學性質1）強度

巖石抗壓強度很大，抗拉強度很小，一般是脆性材料，巖石的比強度小于鋼材和木材。2）巖石受力后變形

巖石的應力-應變曲線是曲線，對應的彈性模量不同，屬于非彈性變形。（4）巖石的熱學性質

巖石的熱膨脹系數不相同導致，巖石的熱穩定性不一定很好，溫度大幅升高或降低時，內部產生內應力，導致巖石崩裂。巖石的比熱較大，導熱系數較小，隔熱能力比鋼材好。第二節常用的建筑石材一、毛石1、亂毛石亂毛石形狀不規則，尺寸300-400mm，20-30kg。砌筑基礎、墻身、擋土墻。2、平毛石平毛石是亂毛石經加工而成，形狀較亂毛石整齊。常用于砌筑基礎、墻身、橋墩。3、毛石的抗壓強度毛石的抗壓強度以三個邊長為70mm的立方體試塊的抗壓強度的平均值表示。石材共分為9個強度等級：MU100，MU80，MU60，MU50，MU40，MU30，MU20，MU15，MU10。平毛石

亂毛石

二、料石料石分為毛料石、粗料石、半細料石和細料石。1）毛料石外形大致方正，高度不小于200mm，疊砌面凹入深度不大于25mm。2）粗料石截面寬、高不小于200mm，且不小于長度的1/4,疊砌面凹入深度不大于20mm。3）半細料石截面寬、高不小于200mm，且不小于長度的1/4,疊砌面凹入深度不大于15mm。4）細料石截面寬、高不小于200mm，且不小于長度的1/4,疊砌面凹入深度不大于10mm。花崗巖料石三、飾面石材1、天然花崗石板材

建筑裝飾上以花崗巖為代表的一類裝飾石材，包括以石英、長石英為主要的組成礦物，并含有少量云母和暗色礦物的巖漿巖和花崗質的變質巖。特性：構造致密、強度高、密度大、吸水率較低、耐磨等。分類：毛光板、普型板、圓弧板、異型板。天然花崗石板材2、天然大理石天然大理石的主要成分為硅酸鹽礦物（1）特性質地較密實、抗壓強度較高、吸水率低、質地較軟。分類：普型板、圓弧板。3、青石裝飾板材青石板屬于沉積巖類，組要成分為石灰石、白云石。天然大理石青石裝飾板材

粘貼大理石

干掛大理石

膠凝材料是指在一定條件下，經過一系列的物理作用、化學作用，能將散粒或塊狀材料粘結成整體并具有一定強度的材料。

氣硬性膠凝材料是指只能在空氣中凝結硬化，也只能在空氣中保持和發展其強度的無機膠凝材料。常用的氣硬性膠凝材料主要有石膏、石灰和水玻璃等。

水硬性膠凝材料是指既能在空氣中，也能更好地在水中凝結硬化、保持并繼續發展其強度的無機膠凝材料。常用的水硬性膠凝材料主要是各種水泥。膠凝材料類別材料實例無機膠凝材料氣硬性膠凝材料石灰、石膏、水玻璃、菱苦土等水硬性膠凝材料各種水泥有機膠凝材料石油瀝青、煤瀝青、各種樹脂等膠凝材料分類

第三章氣硬性膠凝材料石灰是在土木工程中使用較早的氣硬性膠凝材料之一。

第一節石灰康百萬莊園石灰砂漿砌筑墻體長城城墻少林寺塔林

一、石灰的生產

生產原料：主要是以碳酸鈣（CaCO3）為有效成分的天然巖石（如石灰石、白云石等）。

生產原理：石灰的生產是將含有碳酸鈣的天然巖石，在適當溫度（900℃）下煅燒，使碳酸鈣分解成氧化鈣（CaO），即得到白色或灰白色的塊狀生石灰。石灰巖石灰石塊

生石灰的主要成分是氧化鈣（CaO），將塊狀生石灰磨細成粉狀，可得到生石灰粉。生石灰塊生石灰粉

在實際生產中，煅燒溫度和煅燒時間的控制是石灰生產工藝中的關鍵環節。

當溫度過低或鍛燒時間不足時，碳酸鈣則不能完全分解，將生成“欠火石灰”，在熟化及使用時常作為殘渣被廢棄。當鍛燒時間過長或溫度過高時，將生成顏色較深，表面被黏土雜質融化形成的致密玻璃釉狀物包覆“過火石灰”。

欠火石灰過火石灰

傳統小石灰窯的生產效率低，污染環境工業化石灰窯廠及生產工藝流程二、石灰的熟化

生石灰具有反應快速、體積膨脹并放出大量熱量的水化特性。合格的生石灰在幾秒內就能完成水化反應，體積膨脹兩倍左右，1mol分子氧化鈣水化反應約產生64.8KJ的熱量。為了消解生石灰水化時的不利現象，便于工程使用，在使用生石灰之前應對其進行熟化。1．石灰熟化原理

石灰的熟化是指生石灰（CaO）與水反應生成熟石灰氫氧化鈣[Ca(OH)2]的過程，又稱石灰的消解或消化。KJ

2．石灰熟化方法（1）化灰法

化灰法是將生石灰塊在化灰池中與水反應熟化成石灰漿，使石灰漿通過一定孔徑的濾網流入儲灰坑，石灰漿沉淀后除去上層的水分，得到的膏狀體稱為石灰膏。

村民利用石灰熟化熱燒水一兒童在石灰坑中被灼傷

（2）林灰法

林灰法是在塊狀生石灰中加入適量的水，使塊狀生石灰熟化成粉狀的消石灰，也稱熟石灰粉（主要成分為氫氧化鈣）。

消石灰粉在使用前，一般也需要“陳伏”，如果將生石灰磨細成一定細度的細石灰粉使用，則不需“陳伏”。

消石灰粉主要用于配制土木工程中的石灰土（石灰＋黏土）和三合土（石灰＋黏土＋砂石）。石灰土用于路基處理三合土用于路基面

三、石灰的硬化

石灰漿體能在空氣中逐漸凝結硬化，主要由結晶和碳化兩個同時作用的過程來完成。

結晶作用是指石灰漿體中的游離水分蒸發，使Ca(OH)2從飽和溶液中不斷結晶析出，使其逐漸失去塑性，并凝結硬化產生強度的過程。結晶作用主要發生在石灰工程的內部。

碳化作用是指Ca(OH)2與空氣中的CO2化合反應，形成自身強度較高的碳酸鈣晶體，析出水分并被蒸發的過程。

四、石灰的主要技術性質

1．可塑性好

生石灰熟化成石灰漿時，能自動形成顆粒極細（直徑約1微米）的呈膠體分散狀態的氫氧化鈣，表面吸附一層水膜。用石灰調成的石灰砂漿其突出的優點是具有良好的可塑性。在水泥砂漿中摻入石灰膏，可使砂漿的可塑性顯著提高。

2．硬化慢、強度較低

從石灰漿體的硬化過程可以看出，由于空氣中二氧化碳稀薄，碳化甚為緩慢，而且表面碳化后，形成的緊密外殼不利于碳化作用進一步深人和內部水分的蒸發，因此，石灰是一種硬化緩慢的膠凝材料。1:3的石灰砂漿28d抗壓強度通常只有0.2～0.5MPa.

3．體積收縮大

石灰在硬化過程中，由于大量的游離水蒸發，會引起顯著的體積收縮。除調成石灰乳作薄層涂刷外，石灰不宜單獨使用。工程上常在其中摻入骨料和各種纖維材料，以減少硬化時的體積收縮。

石灰硬化時體積收縮產生的裂紋

4．吸濕性強

塊狀生石灰在放置過程中，會緩慢吸收空氣中的水分而自動熟化成消石灰粉，再與空氣中的二氧化碳作用生成碳酸鈣，失去膠結能力。在儲存生石灰時，不但要防潮，而且不宜儲存過久。通常的做法是將生石灰運到工地（或熟化工廠）后立即熟化成石灰漿，把儲存期變為陳伏期。石灰砂漿受潮后產生的脫落現象五、

石灰的主要用途

1.調制石灰乳

2．配制砂漿3．拌制石灰土和三合土

4．制作硅酸鹽制品蒸壓灰砂磚及其生產流程

第二節石膏一、石膏的生產

1.生產石膏的原材料

石膏膠凝材料的生產原料主要是含有二水石膏（CaSO4·2H2O)的天然石膏礦。含有二水石膏的工業副產品及廢料也可用于石膏膠凝材料的生產。石膏礦2.建筑石膏的制備

當加熱溫度為65～75℃時，二水石膏開始脫水；當溫度升至110～170℃時，二水石膏脫去部分結晶水，得到β型半水石膏（βCaSO4·1/2H2O)即建筑石膏（也稱熟石膏）。

建筑石膏呈白色粉末狀，密度為2.60～2.75g/cm3，堆積密度為800～1100kg/m3。2、高強度石膏

二水石膏在0.13MPa,124。C的壓蒸鍋內蒸練，生成α型半水石膏，這種石膏為高強度石膏。3h的抗壓強度可達到9-24MPa,7d后的強度可達到15-39MPa。高強度的石膏可用于室內抹灰，制作裝飾品和石膏板。

1）溫度升高至180-210℃，半水石膏脫水得到脫水半水石膏。2）溫度升高至320-390℃，得到可溶性的硬石膏。3）溫度達400-750℃，石膏完全失去結合水，生成不溶性石膏，結晶體變得緊密穩定。4）溫度超過800℃，部分CaSO4分解成CaO,磨細后為高溫煅燒石膏。3.硬石膏

三、建筑石膏的凝結硬化

建筑石膏凝結硬化機理主要是半水石膏與水反應還原成二水石膏，其反應式為：

石膏的凝結硬化是復雜連續的溶解、水化、膠化與結晶的物理化學變化過程。

四、建筑石膏的主要性質

1、凝結硬化快

2、孔隙率大，表觀密度小，保溫、吸聲系能好。3、具有一定的調濕性。4、耐水抗凍性差5、凝固時體積微膨脹6、防火性好。石膏制品的孔隙表觀密度較小的石膏板材六、石膏的主要用途

1）室內抹灰及粉刷2）建筑裝飾飾品3）石膏板石膏砌塊石膏花飾石膏線條石膏膩子嵌縫石膏花角

水玻璃俗稱“泡花堿”，是一種由堿金屬氧化物和二氧化硅結合而成的能溶于水的硅酸鹽。根據其堿金屬氧化物種類的不同，水玻璃有硅酸鈉水玻璃和硅酸鉀水玻璃。1、

水玻璃的生產

水玻璃的生產方法分有濕法和干法。

濕法生產是將石英砂和苛性鈉溶液內用蒸汽加熱，并攪拌，使其直接反應形成液體水玻璃。

第三節

水玻璃

干法生產是以石英砂、純堿為主要原料，將其磨細并按比例配合拌勻后，在溫度為1350℃的熔爐內熔融，冷卻后得到塊狀或粒狀的固態水玻璃，在水中加熱溶解就成為液體硅酸鈉水玻璃。

固體水玻璃

1、固體水玻璃在水中的溶解度與水玻璃模數n的大小有關。n值越大，固體水玻璃溶解所需的水溫就越高。當n=1時，固體水玻璃能溶解于常溫水；當n=1～3時，固體水玻璃只能在熱水中溶解。水玻璃的粘度越大，粘結能力越強，其越難溶解，但較易分解和硬化。

2、液體水玻璃因含雜質不同而呈青灰色、綠色或微黃色，以無色透明的液體水玻璃為最好。液體水玻璃可以與水按任意比例混合，形成不同濃度的溶液。

液體水玻璃3、含有化合水的水玻璃：在水中的溶解度比無水玻璃大。二、水玻璃的硬化

水玻璃在空氣中與二氧化碳作用，形成無定型硅膠（nSiO2·mH2O）和碳酸鈉（Na2CO3），并逐漸干燥硬化。

反應式：

三、水玻璃的性質特點

（1）水玻璃硬化后具有良好的粘結能力和較高的強度，用水玻璃配制的混凝土抗壓強度可以達到15～40MPa，水玻璃膠泥的抗拉強度可達2.5MPa。

（2）水玻璃耐酸性強，能經受除氫氟酸、300℃以上的過熱磷酸、高級脂肪酸和油酸以外，幾乎所有的無機酸和有機酸的作用。

（3）水玻璃不燃燒，耐熱性好，在高溫下硅酸凝膠干燥強烈，強度并不降低，甚至有所增加。（4）由于水玻璃可溶于堿和水，所以水玻璃耐堿性和耐水性較差，硬化后不耐堿、不耐水。

四、水玻璃的應用

工程中常用水玻璃配制水玻璃涂料、水玻璃膠泥、水玻璃砂漿、水玻璃混凝土等，在防酸工程和耐熱工程中的應用較為廣泛。1.涂刷材料和建筑物表面，提高抗風化能力2.用于土壤加固3.配制快凝防水劑4．配制耐熱、耐酸砂漿和混凝土水玻璃涂料水玻璃耐酸水泥聚乙烯醇水玻璃內墻涂料水玻璃快凝防水劑加固土體耐酸混凝土坑槽

水玻璃的應用第四章水泥

細磨材料與水混合成塑性漿體，經過一系列物理化學作用凝結硬化變成堅硬的石狀體，并能將沙石等散狀材料膠結為整體的水硬性膠凝材料，為水泥。

按其主要水硬性物質，可分為硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥等系列。硅酸鹽水泥是以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料、一定量的混合材料和適量石膏共同磨細制成。通常可分為通用水泥、專用水泥、特性水泥。唐山啟新水泥廠辦公樓，震后只有二樓破壞嚴重，墻磚塌落，鋼筋尤存唐山啟新水泥廠倉庫三樓窗柱

由硅酸鹽水泥熟料、0

5%石灰石或粒化高爐礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥硅酸鹽水泥分兩種類型，不摻加混合材料的稱

型硅酸鹽水泥，其代號為P

。在硅酸鹽水泥熟料粉磨時摻加不超過水泥質量5%石灰石或粒化高爐礦渣混合材料的稱

型硅酸鹽水泥，其代號為P

。第一節通用水泥1、生產工藝熟料石灰質原料粘土質原料鐵質原料水泥成品石膏生料煅燒1450°C磨細磨細按比例混合一、硅酸鹽的生產和組成硅酸鹽類水泥的生產過程是“兩磨一燒”，即（1）將原料按一定比例配料并磨細成符合成分要求的生料：（2）將生料煅燒使之部分熔融形成熟料；（3）將熟料與適量的石膏共同磨細成為硅酸鹽類水泥。2、礦物組成1）硅酸鹽水泥的主要熟料礦物的名稱和含量范圍如下：硅酸三鈣

3CaO

SiO2，簡寫為C3S，含量37%

60%硅酸二鈣2CaO

SiO2，簡寫為C2S,含量15%

37%鋁酸三鈣

3CaO

Al2O3，簡寫為C3A，含量7%

15%鐵鋁酸四鈣4CaOAl2O3Fe2O3，簡寫C4AF，10%

18%

各種熟料礦物單獨與水作用時表現出的特征名稱硅酸三鈣硅酸二鈣鋁酸三鈣鐵鋁酸四鈣凝結硬化速度快慢最快快28d水化放熱量多少最多中強度高早期低、后期高低低

各種熟料礦物的強度增長2）石膏

石膏是硅酸鹽水泥的重要組成成分，主要是調節水泥的凝結時間。3）混合材料

改善水泥性能，調節水泥強度等級而加入到水泥中礦物材料。（1）活性混合材料

具有火山灰性或潛在的水硬性，或兼有火山灰性和水硬性的礦物質材料，稱為活性混合材料。粒化高爐礦渣,火山灰質,粉煤灰活性混合材來源：①粒化高爐礦渣：高爐冶煉生鐵時，得到以硅酸鹽與硅鋁酸鹽為主要成分的熔融物，經淬冷成粒后的產物，簡稱礦渣。②粉煤灰：從煤粉爐煙道氣體中收集的粉末稱為粉煤灰。③火山灰質混合材料：天然或人工的以活性氧化硅、氧化鋁為主要成分的礦物材料，稱為火山灰混合材料。物理特性：①粒化高爐礦渣：表面粗慥、棱角多，保水性差，需水量大；②粉煤灰：球形玻璃體、表面光滑，需水量小，保水性差；③火山灰質混合材料：多孔結構，需水量大，保水性好；（2）非活性混合材料

非活性混合材料是指不與水泥成分起化學作用或作用很小的混合材料。主要起惰性填充作用，摻入的目的主要是為了提高水泥的產量，調整水泥的標號，減少水化熱，故又被稱為填充性混合材料。

細度是指水泥的粗細程度，水泥顆粒粒徑一般在0.007—0.2mm范圍內。測定:比表面積法（單位質量的粉末所具有的總表面積）

1）細度二、物理指標2）凝結時間

初凝：自加水拌和起，到標稠凈漿開始失去可塑性所需的時間。

終凝：自加水拌和起，到標稠凈漿完全失去可塑性，并產生強度所需的時間。3）體積安定性

體積安定性：水泥漿在硬化過程中，體積變化的均勻性能。原因：（1）熟料中CaO，MgO過多；（2）石膏過量。測定方法：沸煮法、雷氏法。4）水化熱

影響水化放熱的因素：熟料相對含量、成分，水泥細度，混合材摻量，外加劑品種及摻量。

大體積混凝土施工考慮水化熱。改善措施：控制熟料相對含量、成分，水泥細度，混合材摻量，外加劑品種及摻量，粗細骨料溫度、水溫，循環水冷卻，控制水泥摻量、石子粒徑，采用分層澆鑄施工工藝、表面保溫等。

5）強度GB規定：用水泥膠砂強度測定。試件標準尺寸:40

40

160mm水泥:標準砂:水=1:3:0.5養護條件：20+1℃水中

第二節硅酸鹽水泥1、水泥的水化反應及水化產物2C3S+6H2O==3CaO2SiO23H2O+3Ca(OH)22C2S+4H2O==3CaO2SiO23H2O+Ca(OH)2C3A+6H2O==3CaO

Al2O36H2OC4AF+7H2O==3CaO

Al2O3

6H2O+CaO

Fe2O3

H2O

一、硅酸鹽水泥的水化、凝結和硬化凝結：水泥加水拌和后，成為可塑的漿體，逐漸變稠，失去塑性，但尚不具有強度的過程。4CaO

Al2O313H2O+3(CaSO42H2O)+14H2O==3CaO

Al2O33CaSO432H2O+Ca(OH)2

2C3A+3CaO

Al2O33CaSO432H2O+4H2O==3(3CaO

Al2O3

CaSO412H2O)硬化：隨后產生明顯的強度，并逐漸發展而成為堅硬的人造石。2、水泥凝結硬化過程（機理）（a）分散在水中未水化的水泥顆粒（b）在水泥顆粒表面形成水化物膜層（c）膜層長大并互相連接（凝結）（d）水化物進一步發展，填充毛細孔(硬化)

硬化后的水泥石包含有凝膠、晶體、未水化的水泥內核、水和孔隙。

硅酸鹽水泥凝結硬化的特點：（1）是由表及里進行的。（2）水分和溫度是硅酸鹽水泥的凝結硬化的必要條件。硬化水泥漿體中各組分的體積隨齡期變化示意影響水泥凝結硬化的主要因素：1）水泥的組成及細度

水泥細度越大，其比表面積越大，水化速度快，凝結硬化快，早期強度高。2）水灰比水灰比是指水泥漿中水與水泥的質量之比。水灰比較大時，凝結較慢，過大時，降低水泥石強度。不同水灰比的水泥石各組分的比例3）石膏的摻量

石膏主要起到減緩水泥的凝結時間，降低硬化速度。可改善早期強度。4）環境溫度和濕度

水泥水化、凝結與溫度有關，在溫度適宜的條件下才能凝結、硬化。與水反應時，要保持充足的水分，才能使水化、凝結更充分。5）齡期水泥以28天內強度發展較快。6）外加劑的影響加入促凝劑能促進水泥水化硬化，提高早期強度。促凝劑（CaCl2）三、硅酸鹽水泥的技術要求1）細度

《通用硅酸鹽水泥》（GB2007）規定：硅酸鹽水泥比表面積應大于300㎡/kg。2）凝結時間GB規定：初凝不小于45min，終凝不遲于390min。凝結時間不滿足要求者為不合格品。3）體積安定性規定:

MgO的含量不大于5%SO3不大于3.5%硅酸鹽水泥各齡期的強度要求(GB2007)強度等級抗壓強度compressivestrength抗折強度bendingstrength3d28d3d28d42.517.042.53.56.542.5R22.042.54.06.552.523.052.54.07.052.5R27.052.55.07.062.528.062.55.08.062.5R32.062.55.58.0

硅酸鹽水泥的技術要求四、硅酸鹽水泥石的腐蝕與防治（一）硅酸鹽水泥石腐蝕的類型1、軟水腐蝕雨水、雪水、蒸餾水、工廠冷凝水及含重碳酸鹽甚少的河水與湖水等都屬于軟水，軟水中含有少量鈣、鎂等可溶性鹽的水，它能使水化產物中的Ca(OH)2溶解，并促使水泥石中其他產物分解。影響因素：1）CaO的濃度2)水泥石承受的水壓及離子有關。3）與水環境中Ca（HCO3）2的含量有關。Ca(OH)2+Ca(HCO3)2=2CaCO3+2H2O

2、酸類腐蝕1）碳酸腐蝕Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2OCaCO3+CO2+H2O==Ca(HCO3)22）一般酸的腐蝕2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO4?2H2O硅酸鹽水泥水化生成物呈堿性，含較多的Ca（OH）2，遇到酸性水時會發生中和反應，導致水泥石受破壞。1）硫酸鹽的腐蝕4CaO?Al2O3?12H2O+3CaSO4+20H2O=3CaO?Al2O3?3CaSO4?31H2O+Ca(OH)2

水泥桿菌2）鎂鹽的腐蝕MgSO4+Ca(OH)2+2H2O=CaSO4?2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+Mg(OH)23、鹽內侵蝕湖水、海水及工業污水中等硫酸鹽，會與水化產物中的Ca（OH）2發生反應，生成硫酸鈣，硫酸鈣與水泥石中水化鋁酸鈣反應，生成高硫型水化硫酸鈣。4、強堿腐蝕3CaO?Al2O3+6NaOH=3NaO?Al2O3+3Ca(OH)2鋁酸鹽含量較高的硅酸鹽水泥遇到強堿會發生反應，生成鋁酸鈉。五、硅酸鹽水泥石腐蝕的防治1、根據環境，合理選擇水泥品種。2、提高水泥石的密實度。3、加做保護層，加不透水的瀝青層。4、對具有特殊要求的抗侵蝕混凝土，采用聚合物混凝土。

六、硅酸鹽水泥的特性、應用1.強度等級高、強度發展快；適合早期強度高、預應力混凝土工程。2.水化熱高；不宜用于大體積混凝土工程。3.抗凍性好;適用于嚴寒地區受反復凍融作用的混凝土工程。4.干縮小，耐磨好；5.抗碳化較好；6.耐腐蝕性差；7.耐熱性較差，應用溫度低于250℃。

第三節摻混合材料的硅酸鹽水泥

摻混合材料的硅酸鹽水泥，是用硅酸鹽熟料加入一定比例的混合材料和適量石膏，經過共同磨細而制成的。

加入混合料后，可以改善水泥的性能，調節水泥的標號，增加品種，提高產量和成本，同時可以綜合利用工業廢料和地方材料。

XCa(OH)2+SiO2+mH2O=xCaO?SiO2?nH2OyCa(OH)2+Al2O3+mH2O=yCa(OH)2?Al2O3?nH2O

活性的混合材料的活性在氫氧化鈣和石膏的作用下可以激發出來。活性的混合材料摻入硅酸鹽水泥產生二次水化反應，其作用主要表現：強度早低后高；水化熱降低；抗腐蝕能力加強，節省熟料、降低能耗和成本；可調整硅酸鹽水泥強度等級。二、普通硅酸鹽水泥

水泥中熟料+石膏的摻量不小于85%且小于95%。混合材料的摻入量大于5%，且不大于20%。普通硅酸鹽水泥的技術要求：1）細度2）凝結時間

初凝不得早于45分鐘，終凝不大于600分鐘。3）強度

3d和28d齡期的抗折和抗壓強度。三、

礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復合硅酸鹽水泥

性質：1、強度發展：凝結硬化速度較慢，早期強度發展慢，后期發展較快。2、耐腐蝕性較強3、水化熱低4、適于蒸汽養護5、抗凍性差6、抗碳化能力差7、礦渣水泥耐熱性好，干縮大；火山灰水泥抗滲性強，粉煤灰水泥收縮性小，抗裂性好。復合水泥綜合性質好。幾種通用水泥的性能特點及應用

一、高鋁水泥二、快硬硅酸鹽水泥三、白水泥與彩色水泥四、膨脹水泥與自應力水泥第四節特種水泥一、高鋁水泥

凡以鋁酸鈣為主、氧化鋁含量50%的熟料磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為高鋁水泥

原料為石灰石、鋁礬土（Al2O3>50%）

礦物組成:鋁酸一鈣、二鋁酸一鈣、鋁方柱石、七鋁酸十二鈣水化產物：

<20

C

CA+10H2O===CaO?Al2O3?10H2O20C-30C

CA+11H2O===2CaO?Al2O3?8H2O+Al2O3?3H2O

>30C

3CA+12H2O===3CaO?Al2O3?6H2O+2(Al2O3?3H2O)性質:1、強度發展迅速，24小時內可達到最高強度的80%左右。2、低溫下（5-10

C）能很好硬化。3、耐腐蝕性好。4、耐濃酸、堿溶液性能不好5、放熱大且集中。6、耐高溫好。7、長期強度及其他性能有下降的趨勢。水泥類型Kindsofcement抗壓強度(MPa)compressivestrength抗折強度(MPa)bendingstrength6h1d3d28d6h1d3d28dCA-50204050---3.05.56.5---CA-60---204585---2.55.010.0CA-70---3040------5.06.0---CA-80---2530------4.05.0---使用應注意的問題：1、最合適的硬化溫度15

C。2、強度下降有一個穩定值。3、不得與其他硅酸鹽水泥、石灰等能析出Ca(OH)2的膠凝材料混合使用.二、快硬硅酸鹽水泥

凡是以硅酸鹽水泥熟料、適量的石膏磨細制成的以3天抗壓強度表示的水硬性膠凝材料，稱為快硬硅酸鹽水泥

特點是水化熱高、細度大、抗凍性抗滲性好，早期收縮較大，易風化。快硬硅酸鹽水泥各齡期強度要求標

號抗壓強度(MPa)抗折強度(MPa)1d3d28d1d3d28d32.537.542.515.017.019.032.537.542.552.557.562.53.54.04.55.06.06.47.27.68.0四、白水泥與彩色水泥

凡是以白色硅酸鹽水泥熟料加適量石膏磨細制成的水硬性的膠凝材料，稱為白水泥。白色硅酸鹽水泥熟料是指一適當成分的生料燒到部分熔融，得到的以硅酸鈣為主要成分氧化鐵含量少的熟料。彩色水泥是白水泥、石膏加顏料制得的。膨脹水泥按膨脹值不同可分為膨脹水泥和自應力水泥。自應力大于2MPa為自應力水泥。1、硅酸鹽膨脹水泥2、低熱微膨脹水泥3、硫鋁酸鹽膨脹水泥4、自應力水泥五、膨脹水泥與自應力水泥第五章

混凝土

混凝土是由膠凝材料、顆粒狀的粗細骨料和水按適當比例配合拌制成的拌合物，經硬化而成的一種人造石材，是建筑工程中的一種主要建筑材料。

橋梁結構混凝土的種類繁多，根據不同條件如下：（1）按體積密度分為重混凝土和輕混凝土（2）按性能和用途分為結構混凝土、道路混凝土、水工混凝土、耐熱混凝土、耐酸混凝土、隔熱混凝土、防射線混凝土等（3）按所用膠凝材料分為水泥混凝土、石膏混凝土、硅酸鹽混凝土、水玻璃混凝土、瀝青混凝土及聚合物混凝土等。（4）按混凝土的特性或施工方法分為防水混凝土、高強混凝土、纖維混凝土、泵送混凝土及噴射混凝土等。

優點

抗壓強度高、耐久、耐火、維修費用低；

原材料豐富、成本低；

混凝土拌合物具有良好的可塑性；

混凝土與鋼筋粘結良好，一般不會銹蝕鋼筋。缺點

抗拉強度低（約為抗壓強度的1/10～1/20）、變形性能差；

體積密度大（約為2400kg/m3左右）；

硬化較緩慢。一、混凝土的組成材料

普通混凝土由水泥、水和砂石骨料組成，有時為了改善性能還可加入外加劑和摻合料。

（一）水泥

1.水泥品種的選擇選用水泥時，應根據工程特點，所處環境以及設計、施工的要求，選用適當品種和標號。

2.一般水泥的強度約為混凝土強度的1.5-2.0倍較為適宜。第二節混凝土的組成材料（二）細骨料——砂

顆粒直徑小于5mm的骨料稱為砂。砂可分為天然砂和人工砂。天然砂是由巖石風化所得，按產源天然砂分為河砂、海砂和山砂。1、砂的粗細程度及顆粒級配

膠凝材料漿是通過骨料顆粒表面來實現有效粘結，骨料總表面積越小，膠凝材料越節約，砂要求盡可能粗。砂顆粒間大小合理搭配可以減小空隙率，提高密實度，可以用級配來反映。用一套篩孔邊長從大到小（篩孔邊長分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、600um、300um、150um）的標準篩進行篩分，稱出各篩所得顆粒質量，將篩余量分別除以500得到分級篩余百分率a1、a2、a3、a4、a5、a6。將其累加得到累計篩余百分率β1、β2、β3、β4、β5、β6砂顆粒級配和粗細程度采用篩分法確定。1）公稱粒徑小于5mm的顆粒2）公稱粒徑大于5mm的顆粒2）顆粒級配的指標級配區按600μm篩的累計篩余率的大小，可分為1區、2區、3區共三個級配區。3）砂的顆粒級配區方篩孔累計篩余率，％1區2區3區9.50mm4.75mm2.36mm1.18mm600μm300μm150μm010～035～565～3585～7195～80100～90010～025～050～1070～4192～70100～90010～015～025～040～1685～55100～901）砂的實際顆粒級配與表中所列數字相比，除4.75mm和600μm篩檔外，可以略有超出，但超出總量應小于5％。2）1區人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～85，2區人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～80，3區人工砂中150μm篩孔的累計篩余可以放寬到100～75。（4）級配的選擇

宜優先選擇級配在2區的砂；當采用1區砂時，應適當提高砂率；當采用3區砂時，應適當減小砂率。2.物理性質砂在自然狀態下，往往含有一定水分，其含水狀態可分為四種。（1）完全干燥狀態（烘干狀態）在100~110度溫度下烘干，達到恒重狀態；（2）氣干狀態（風干狀態）在環境中達到平衡含水率時的狀態；（3）飽和面干狀態（表干狀態）顆粒表面干燥內部孔隙吸水飽和時的狀態；（4）濕潤狀態（潮濕狀態）顆粒內部吸水飽和，表面附有吸附水的狀態。

砂處于潮濕狀態時，因含水率不同，其堆積密度隨之改變，使得砂的堆積體積也不同。在采用體積法驗收、堆放及配料時，都應該注意濕砂的體積變化問題。在拌合混凝土時，砂含水狀態不同將會影響混凝土的拌合水量及砂的用量，在配制混凝土時規定，以干燥狀態為準計算，在含水狀態是應進行換算。3、含泥量、泥塊含量和石粉含量

含泥量是指砂、石中公稱直徑小于80um的巖屑、淤泥和黏土顆粒的含量。砂中的泥含量妨礙砂和水泥石的有效粘結，降低混凝土的抗滲性、抗凍性。

石粉含量是人工砂生產過程中產生的公稱粒徑小于80um的顆粒含量，對完善混凝土的細骨料級配，提高混凝土的密實性及混凝土的整體性能起到有利作用。項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（質量計，%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（質量計，%）0＜1.0＜2.0天然砂含泥量和泥塊含量項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類亞甲藍試驗MB值＜1.40合格石粉含量（%）＜3.0＜5.0＜7.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0MB值≥1.40不合格石粉含量（%）＜1.0＜3.0＜5.0泥塊含量（%）0＜1.0＜2.0人工砂石粉含量和泥塊含量4.有害物質含量

砂中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料等雜物，有害物質主要是云母、輕物質、有機物、硫化物及硫酸鹽、氯化物等。項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類云母（%)（質量計）＜1.0＜2.0＜2.0輕物質（%)（質量計）＜1.0＜1.0＜1.0有機物（比色法）合格合格合格硫化物及硫酸鹽（SO3質量計）＜0.5＜0.5＜0.5氯化物（氯離子質量計）＜0.01＜0.02＜0.06（三）粗骨料（碎石和卵石）

粒徑大于5mm的骨料稱為粗骨料。常用的粗骨料有天然卵石和人工碎石兩種。Ⅰ類宜用于強度等級大于C60的混凝土；Ⅱ類用于強度等級為C30～C60及抗凍、抗滲或其他要求的混凝土；Ⅲ類宜用于強度等級小于C30的混凝土.

1.最大粒徑及顆粒級配粗骨料公稱粒級的上限稱為該粒級的最大粒徑。

根據規定，混凝土用粗骨料的最大粒徑不得超過結構截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈間距的3/4；對混凝土實心板，不宜超過板厚的1/3，且不得超過40mm。2）顆粒級配

粗骨料級配按供應情況可分為連續粒級和單粒級。按實際使用情況可分為連續級配和間斷級配。連續級配是石子的粒勁從大到小連續分級，每一級占適當比例。顆粒大小搭配合理，配制的混凝土的和易性好。間斷級配是石子粒級不連續，人為的剔除中間粒級的顆粒而形成的級配方式。可以降低石子間的空隙率，節約水泥。2.強度

采用巖石抗壓強度和壓碎指標兩種檢驗：方體試件，在水飽和狀態下測定其極限抗壓強度值。壓碎指標是將一定質量風干狀態下9.0~9.5mm的顆粒裝入標準圓模內，在壓力機上按1kN/s速度均勻加荷至200kN并穩定，卸荷后用2.36mm的篩篩除被壓碎的細粉，稱出篩余量。按下式計算：

項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類碎石壓碎指標（%）＜10＜20＜30卵石壓碎指標（%）＜12＜16＜16碎石、卵石的壓碎指標3.含泥量、泥塊含量及石粉含量含泥量是指粒徑小于0.075mm的顆粒含量；泥塊含量是指卵石、碎石中粒徑大于4.75mm經水洗手捏后小于2.36mm的顆粒含量。項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類含泥量（質量計，%）＜0.5＜1.0＜1.5泥塊含量（質量計，%）0＜0.5＜0.7碎石、卵石含泥量和泥塊含量4.針片狀顆粒含量針狀顆粒是指顆粒長度大于該顆粒所屬粒級的平均粒徑2.4倍者；片狀顆粒是指顆粒厚度小于平均粒徑0.4倍者。針片狀顆粒不僅本身容易折斷，而且會增加骨料的空隙率，使拌合物和易性變差，強度降低。5.有害物質含量

卵石、碎石中不應混有草根、樹葉、樹枝、塑料、煤塊和爐渣等雜物。項目指標Ⅰ類Ⅱ類Ⅲ類針、片狀顆粒（%）（質量計）＜5＜15＜25碎石、卵石針片狀顆粒含量6、拌合用水的技術質量要求

混凝土拌合和養護用水按水源不同分為飲用水、地表水、地下水和經適當處理的工業用水。

拌制和養護混凝土宜采用飲用水，當采用其它來源水時，應符合《混凝土拌合用水標準》（JGJ63—1989）的規定。第三節混凝土拌合物技術性質（一）混凝土拌合物的和易性1.和易性含義

混凝土拌合物的和易性是指混凝土拌合物易于澆注、搗實，且保持組成材料均勻穩定的性質。和易性良好的混凝土拌合物應具有較好的流動能力，這樣澆注時才能在自重或外力（振搗）的作用下充滿模具，并且在振搗時容易密實。混凝土拌合物的流動性主要取決于拌合物的稠度。

混凝土拌合物便于施工操作，能夠達到結構均勻、成型密實的性能。和易性主要包括流動性、粘聚性和保水性：

在本身自重或施工機械振搗作用下，能產生流動并且均勻密實地填滿模板的性能。2）粘聚性

各組成材料之間具有一定的內聚力，在運輸和澆注過程中不致產生離析和分層現象的性質。3）保水性

具有一定的保持內部水分的能力，在施工過程中不致發生泌水現象的性質。1）流動性二、和易性的測定1.坍落度法測定混凝土拌合物在自重作用下產生的變形值——坍落度（單位mm）。適用范圍：集料最大粒徑不大于40mm；坍落度值不小于10mm的低塑性混凝土、塑性混凝土。

方法是將拌合物按規定的試驗方法裝入坍落度筒內，

提起塌落度筒后拌合物因自重而向下塌落，下落的尺寸即為混凝土拌合物的坍落度值。2.維勃稠度法

測定使拌合物密實所需要的時間。適用范圍粗骨料最大粒徑不大于40mm；坍落度小于10mm，維勃稠度在5s～30s之間的干硬性混凝土。

方法是先按規定方法在圓柱形容器內做塌落度試驗，提起塌落度筒后在拌合物試體頂面上放一透明圓盤，開啟振動臺，同時啟動秒表并觀察拌合物下落情況。當透明圓盤下面全部布滿水泥漿時關閉振動臺，停秒表，此時拌合物已被振實。三、混凝土拌合物按流動性的分類

按《混凝土質量控制標準》（GB50164）的規定，塑性混凝土、干硬性混凝土分別按坍落度、維勃稠度分為四級。名稱代號指標混凝土拌合物塑性混凝土（坍落度≥10mm）低塑性混凝土塑性混凝土流動性混凝土大流動性混凝土T1T2T3T410mm～40mm50mm～90mm100mm～150mm≥160mm干硬性混凝土（坍落度＜10mm）超干硬性混凝土特干硬性混凝土干硬性混凝土半干硬性混凝土V0V1V2V3＞31s30s～21s20s～11s10s～5s四、影響和易性的因素1.組成材料及其用量之間的關系①水泥漿數量和單位用水量；②骨料的品種、級配和粗細程度；③砂率；④外加劑。

2.施工環境的溫度、攪拌制度等。

水泥水①砂石子外加劑④水泥漿①骨料②混凝土拌合物

1）水泥品種

不同品種的水泥，需水量不同，因此在相同配合比時，拌合物的稠度也有所不同。需水量大者，其拌合物的塌落度較小。一般采用火山灰水泥、礦渣水泥時，拌合物的塌落度較用普通水泥時小些。2）骨料的種類、粗細程度及顆粒級配

河砂和卵石表面光滑無棱角，多呈球狀，拌制的混凝土拌合物比碎石拌制的拌合物流動性好。采用最大粒徑較大的級配良好的砂石，因其總表面積和空隙率小，包裹骨料表面和填充空隙用的水泥漿用量小，因此拌合物的流動性也好。

3）水膠比

水膠比的大小決定了水泥漿的稠度。水膠比愈小，水泥漿就愈稠，當水泥漿與骨料用量比一定時，拌制成的拌合物的流動性便愈小。當水膠比過小時，水泥漿較干稠，拌制的拌合物的流動性過低會使施工困難，不易保證混凝土質量。水膠比過大，會造成拌合物均勻穩定性變差，產生流漿、離析現象。水灰比不易過小或過大，應根據混凝土的強度和耐久性要求合理地選用。4）砂率

砂率是指拌合物中砂的質量占砂石總質量的百分率。砂的粒徑比石子小得多，具有很大的比表面積，而且砂在拌合物中填充粗骨料的空隙。因而，砂率的改變會使骨料的總表面積和孔隙率有顯著的變化，可見砂率對拌合物的和易性有顯著的影響。

砂率過大，骨料的總表面積及空隙率都會增大,在水泥漿量一定的條件下，骨料表面的水泥漿層厚度減小，水泥漿的潤滑作用減弱，使拌合物的流動性變差。若砂率過小，砂填充石子空隙后，不能保證粗骨料間有足夠的砂漿層，也會降低拌合物的流動性，而且會影響拌合物的均勻穩定性，使拌合物粗澀，松散，粗骨料易發生離析現象。當砂率適宜時，砂不但填滿石子的空隙，而且還能保證粗骨料間有一定厚度的砂漿層以便減小粗骨料的滑動阻力，使拌和物有較好的流動性。5）外加劑

在拌制混凝土時，摻用外加劑（減水劑、引氣劑）能使混凝土拌合物在不增加水泥和水用量的條件下，顯著地提高流動性，且具有較好的均勻穩定性。

由于混凝土拌和后水泥立即開始水化，使水化產物不斷增多，游離水逐漸減少，因此拌合物的流動性將隨時間的增長不斷降低。而且，塌落度降低的速度隨溫度的提高而顯著加快。五、改善和易性的措施采用合理砂率；改善砂石的級配；摻外加劑或摻合料；根據環境條件，注意坍落度的現場控制；

在水灰比不變的條件下，適當增加水泥漿的用量，可增大拌合物的流動性；

在砂率不變的條件下，適當增加砂石的用量，可減小拌合物的流動性。摻外加劑的混凝土第四節硬化混凝土的強度一、混凝土的強度混凝土強度的種類混凝土強度抗拉強度抗剪強度抗壓強度疲勞強度軸心抗壓強度立方體抗壓強度抗拉強度抗剪強度

1.立方體抗壓強度

以邊長為150mm的標準立方體試件，在溫度為

20±2℃，相對濕度為95％以上的潮濕條件下養護，經28d齡期，采用標準試驗方法測得的抗壓極限強度。用fcc表示。

當采用非標準試件時，須乘以換算系數，見下表：

試件種類試件尺寸mm粗骨料最大粒徑mm換算系數標準試件150×150×150401.00非標準試件100×100×10031.50.95200×200×200631.052.軸心抗壓強度采用150mm×150mm×300mm的棱柱體試件。在立方體抗壓強度為0～55MPa范圍內fcp=（0.7～0.8）fcc

。F3.混凝土強度等級

按混凝土立方體抗壓強度標準值劃分的級別。以“C”和混凝土立方體抗壓強度標準值（fcu,k）表示，主要有C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，