【正文】 (,1824） 19世紀 —— 鋼筋混凝土（ 18901892）； 中國， 1898 20世紀 —— 預應力混凝土、高分子材料 21世紀 —— 輕質(zhì)、高強、節(jié)能、高性能綠色建材 三 . 建筑材料在國民經(jīng)濟中的地位和作用 材料費用一般占建筑工程總造價 的 5070%； “十五”期間我國全社會固定資產(chǎn)投資總規(guī)模為 22～ 24萬億元。 掌握工地配置材料的配置原理及方法，了解這些材 料的施工注意事項 重點掌握材料的基本理論、基本知識、基本技能 常用材料 —— 水泥、砼、石灰、石膏、玻璃、鋼材、木材、瀝青、高分子材料 主要的 —— 水泥、砼、鋼材 每種材料：原料 —— 生產(chǎn)工藝 —— 組成成分 —— 構(gòu)造 —— 性質(zhì) —— 應用 —— 檢驗 —— 儲存 以及它們之間的相互關(guān)系 重點：性質(zhì)和應用， 質(zhì)檢的基本原理（引起材性變化的內(nèi)因和外因） 學習材料的技術(shù)標準 :國家標準、行業(yè)標準、企業(yè)標準 GB國家標準 GBJ建筑工程國家標準 JGJ建設部行業(yè)標準 JC國家建材局行業(yè)標準 YB冶金部行業(yè)標準 JTJ交通部行業(yè)標準 SD水電行業(yè)標準 ZB國家級專業(yè)標準 例：國家標準《硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥》 GB1751999 標準名稱 —— 部門代號 —— 編號 —— 批準年份 ASA American Standard Association 美國標準 ASTM – American Society for Testing Materials BS British Standard 英國標準 DIN – Deutsch Industrie Normen 德國標準 ISOInternational Standard Organization 國際標準協(xié)會 重視學好試驗 學習常用建筑材料的檢驗方法 —— 合格性判斷和驗收 對實驗數(shù)據(jù)、試驗結(jié)果進行分析判別 培養(yǎng)從事科學研究的能力 參考書 范文昭 主編． 建筑材料 中國建筑工業(yè)出版社 ．土木工程材料， 中國建筑工業(yè)出版社 主編 . 土木工程材料典型題解析及自測試題 西北工業(yè)大學出版社 第一章 建筑材料的基本性質(zhì) 第一節(jié) 材料的組成與結(jié)構(gòu) ?材料的組成 化學組成 無機非金屬建筑材料的化學組成以各種氧化物含量來表示。宏觀構(gòu)造，按孔隙尺寸可以分為： （ 1）致密結(jié)構(gòu)，基本上是無孔隙存在的材料。如膠合板、迭合人造板、蜂窩夾芯板、以及某些具有層狀填充料的塑料制品等。 亞微觀結(jié)構(gòu) 亞微觀結(jié)構(gòu)也稱作細觀結(jié)構(gòu)，是介于微觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式。一般以 V0 表示材料的表觀體積。因為大多數(shù)材料的表觀體積中包含有內(nèi)部孔隙，其孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影響其總質(zhì)量（有時還影響其表觀體積）。0 Vm??對于絕對密實材料， 因 ρ 0 =ρ ，故密實度 D =1 或 100%。 材料具有親水性或憎水性的根本原因在于材料的分子結(jié)構(gòu)。質(zhì)量吸水率ｗ m 的計算公式為： 體積吸水率 39。前者是材料的吸濕過程，后者是材料的干燥過程。 材料耐水性限制了材料的使用環(huán)境，軟化系數(shù)小的材料耐水性差，其使用環(huán)境尤其受到限制。 材料的抗凍等級可分為Ｆ 1Ｆ 2Ｆ 50、Ｆ 100、Ｆ 200 等，分別 表示此材料可承受 15 次、 25次、 50 次、 100 次、 200 次的凍融循環(huán)。導熱性用導熱系數(shù) λ 表示。 除個別材料以外，多數(shù)材料在溫度升高時體積膨脹，溫度下降時體積收縮。這種完全恢復的變形稱為彈性變形（或瞬時變形）。韌性以試件破壞時單位面積所消耗的功表示。 材料在建筑物之中，除要受到各種外力的作用之外，還經(jīng)常要受到環(huán)境中許多自然因素的破壞作用。 化學作用包括大氣、環(huán)境水以及使用條件下酸、堿、鹽等液體或有害氣體對材料的侵蝕作用。例如處于凍融環(huán)境的工程，所用材料的耐久性以抗凍性指標來表示。 （ 1）膠結(jié)料及摻加料 砌筑砂 漿常用的膠凝材料有水泥、石灰膏、建筑石膏等。強度等級為Ｍ 的水泥混合砂漿，砂的含泥量不應超過１０％。 （ 2）砂漿的保水性 攪拌好的砂漿在運輸、停放和使用過程中，阻止水分與固體料之間、細漿體與集料之間相互分離，保持水分的能力為砂漿的保水性。 ?3. 砌筑砂漿硬化后的技術(shù)性質(zhì) 強度與強度等級 砂漿以抗壓強度作為其強度指標。計算公式如下： 式中 Ｑ c——每立方米砂漿中水泥用量（㎏） Ａ 、 Ｂ —— 砂 漿 的 特 征 系 數(shù) ， A= ， B=－ 各地區(qū)也可用本地區(qū)試驗資料確定Ａ、Ｂ值，統(tǒng)計用的試驗組數(shù)不得少于 30 組。 ?(２ )．計算每立方米砂漿中水泥用量Ｑ c (kg／ｍ ３ ) 每立方米砂漿中水泥用量，可按下式計算： ? 式中 Ｑ c——每立方米砂漿中水泥用量 , 精確至 1 ㎏ 。一般混合砂漿約為： 260～ 300 kg／ｍ ３ ，水泥砂漿約為 270～330 kg／ｍ ３ 。 抹面砂漿的主要組成材料仍是水泥、石灰或石膏以及天然砂等，對這些原材料的質(zhì)量要求同砌筑砂漿。它是在抹面的同時，經(jīng)各種加工處理而獲得特殊的飾面形式，以滿足審美需要的一種表面裝飾。 ?第一節(jié) 普通混凝土的組成材料 ?普通混凝土（簡稱為混凝土）是由水泥、砂、石和水所組成，另外還常加入適量的摻合料和外加劑。 ?2. 細骨料 ?由自然風化、水流搬運和分選、堆積形成的、粒徑小于 （砂）稱為細骨料。要減小砂粒間的空隙，就必須有大小不同的顆粒搭配。普通混凝土用砂的細度模數(shù)一般 .在 ～ 之間較為適宜。對用于配制普通混凝土的卵石和碎石有以下技術(shù)要求： ? 最大粒徑、顆粒級配 ? （ 1）石子最大粒徑（ Dmax） ? 石子各粒級的公稱上限粒徑稱為這種石子的最大粒徑。級配試驗采用篩分法測定，即用 、 、 、 、 、 、 、 、 、 和 90ｍｍ等十二種孔徑的圓孔篩進行篩分。由于其顆粒粒徑相差較大，混凝土混合物容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，導致施工困難。 ?（ 2）骨料的堅固性 ?骨料的堅固性是指在氣候、 外力和其他物理力學因素作用（如凍融循環(huán)作用）下骨料抗碎裂的能力。 ?骨料的含水狀況除不含水分的絕干狀態(tài)以外，還有含與大氣濕度平衡的水分時的氣干狀態(tài)；顆粒表面干燥，而顆粒內(nèi)部的孔隙含水飽和的飽和面干狀態(tài)；顆粒表面吸附了水的潤濕狀態(tài)。污水、 PH 值小于４的酸性水、含硫酸鹽（按ＳＯ 3 計）超過水重 １％的水均不得使用，在對水質(zhì)有疑問時可將該水與潔凈水分別制成混凝土試塊，然后進行強度對比試驗，如果用該水制成的試塊強度不低于潔凈水制成的試塊強度，就可用此水來拌制混凝土。 ? 粘聚性是指混凝土拌合物在施工過程中其組成材料之間有一定的粘聚力，不致產(chǎn)生分層和離析的性能。坍落度越大，則混凝土拌合物的流動性越大。讀出秒表的秒數(shù)，稱為維勃稠度。若水泥漿過多，超過骨料表面的包裹限度，就會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象，這既浪費水泥又降低混凝土的性能；如水泥漿過少，達不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性變差，流動性低，不僅產(chǎn)生崩塌現(xiàn)象，還會使混凝土的強度和耐久性降低。由此可知，在用水量相同的情況下，采用不同的水灰比可配制出流動性相同而強度不同的混凝土。也可參照表 47(p105 表 422)選用。 第四章 混凝土 Part 2 ? 混凝土的強度 混凝土的強度與強度等級 （１）抗壓強度標準和強度等級值 ?①立方體抗壓強度（ fcu） 按照標準的制作方法制成邊長為 150ｍｍ的正立方體試件，在標準養(yǎng)護條件（溫度２０士 2176。 ?(2)軸心抗壓強度（ fcp） 為了使測得的混凝土強度接近于混凝土結(jié)構(gòu)的實際情況，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計算中，計算軸心受壓構(gòu)件（例如柱子、衍架的腹桿等）時，都是采用混凝土的軸心抗壓強度作為依據(jù)。當用同一品種同一標號的水泥時，混凝土的強度主要取決于水灰比。 根據(jù)大量試驗建立 的混凝土強度公式： ?式中 fcu,0——混凝土 28 天抗壓強度 , ＭＰ a； fce——水泥的實際強度 ,ＭＰ a； Ｃ／Ｗ ——灰水比； Ｃ ——每立方米混凝土中水泥用量 , kg。水泥的水化必須在有水的條件下進行，因此，混凝土澆筑完畢后，必須加強養(yǎng)護，保持適當?shù)臏囟群蜐穸?，以保證混凝 土不斷地凝結(jié)硬化。 ?（ 4）施工質(zhì)量 施工質(zhì)量的好壞對混凝土強度有非常重要的影響。在混凝土中摻入礦物外加劑（如磨細礦渣、粉煤灰、硅灰、沸石粉等），可以節(jié)約水泥，降低成本；減少環(huán)境污染，改善混凝土諸多性能。 ?蒸壓養(yǎng)護混凝土在 175℃溫度和８個大氣壓的蒸壓釜中進行養(yǎng)護。最有效的方法是凝結(jié)硬化前保持 混凝土表面的濕潤，如在表面覆蓋塑料膜、噴灑養(yǎng)護劑等。 影響混凝土干縮的因素有：水泥品種和細度、水泥用量和用水量等。混凝土受外力作用時，其內(nèi)部產(chǎn)生了拉應力，這種拉應力很容易在具有幾何形狀為楔形的微裂縫頂部形成應力集中，隨著拉應力的逐漸增大，導致微裂縫的進一步延伸、匯合、擴大，形成可見的 裂縫，致使混凝土結(jié)構(gòu)喪失連續(xù)性而遭到完全破壞。 按我國 GBJ81 一 85 的規(guī)定，混凝上彈性模量的測定，是采用 150ｍｍ 150ｍｍ 300mm 的棱柱體試件，取其軸心抗壓強度值的 40％作為試驗控制應力荷載值，經(jīng) 4~5 次反復加荷和卸荷后，測得應力與應變的比值，即為混凝土的彈性模量。 一般認為，徐變是由于水泥石中凝膠體在外力作用下，粘滯流變和凝膠粒子間的滑移而產(chǎn)生的變形，還與水泥石內(nèi)部吸附水的遷移等有關(guān)。 ? 混凝土的抗?jié)B性 混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的能力。抗凍等級是采用齡期 28ｄ的試塊在吸 水飽和后，承受反復凍融循環(huán)，以抗壓強度下降不超過 25％，而且質(zhì)量損失不超過 ５％時所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)來確定的?？?jié)B等級是以 28ｄ齡期的標準抗?jié)B 試件，按規(guī)定方法試驗，以不滲水時所能承受的最大水壓力來表示，劃分為 P P P P P12 等等級，它們分別表示能抵抗 、 、 、 、 MPa 的水壓力而不滲透。但有時徐變也對工程有利，如徐變可消除或減小鋼筋混凝土內(nèi)的應力集中，使應力均勻地重新分布。 ? ③，早期養(yǎng)護溫度較低的混凝土具有較大的彈性模量。 ?III 階段：荷載超過 “臨界荷載 ”（約為極限荷載的７０～９０％）以后，界面裂縫繼續(xù)發(fā)展，開始出現(xiàn)砂漿裂縫，并將鄰近的界面裂縫連接起來成為連續(xù)裂縫。混凝土在硬化初期，水泥水化放出較多的熱量，而混凝土是熱的不良導體，散熱很慢，使混凝土內(nèi)部溫度升高，但外部混凝土溫度則隨氣溫下降，致使內(nèi)外溫差達 50～ 70℃，造成內(nèi)部膨脹及外部收縮，使外部混凝土產(chǎn)生很大的拉應力，嚴重時使混凝土產(chǎn)生裂縫。 混凝土在水中硬化時，體積不變，甚至有輕微膨脹?；瘜W收縮是不可恢復的，可使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生微細裂縫。 ?（ 4）采用濕熱處理 濕熱處理可分為蒸汽養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護兩類。如試件尺寸，表面的平整度，加荷速度以及溫濕度等，測定時，要嚴格遵照試驗規(guī)程的要求進行，保證試驗的準確性。 普通水泥制成的混凝土，在標準養(yǎng)護條件下，其強度的發(fā)展，大致與其齡期的對數(shù)成正比（齡期不小于三天） ?實際工程中利用混凝土的成熟度來估算混凝土強度也是一種有效的方法。在保證足夠濕度情況下，不同養(yǎng)護溫度，其結(jié)果也不相同。但是，如果水灰比太小，拌合物過于干澀，在一定的施工條件下，無法保證澆灌質(zhì)量，混凝土中將出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，也將顯著降低混凝土的強度和耐久性。 ?(4) 混凝土抗彎強度 ( fcf ) 道路路面或機場跑道用混凝土，是以抗彎強度（或稱抗折強度）為主要設計指標。 ?②立方體試件抗壓強度標準值（ fcu， k） 立方體抗壓強度（ fcu）只是一組混凝土試件抗壓強度的算術(shù)平均值，并未涉及數(shù)理統(tǒng)計和保證率的概念。骨料的顆粒較大，形狀圓整，表面光滑及級配較好時，則拌合物的流動性較大。在水泥漿一定的條件下，若砂率過大，則骨料的總表面積及空隙率增大，混凝土混合物就顯得干稠，流動性小。若水灰比過大，又會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而產(chǎn)生流漿、離析現(xiàn)象。反之，如構(gòu)件截面尺寸較大，鋼筋較疏，或采用振動器振搗時，坍落度可選擇小些。 ?坍落度 值小于 10ｍｍ的拌合物為干硬性混凝土。 ?. 和易性測定及評價指標 ?目前，尚沒有能夠全面反映混凝土拌合物和易性的測定方法。 ? ?. 和易性的概念 ? 和易性