【正文】 凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差（ Mpa） 混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差宜根據(jù)同類混凝土統(tǒng)計(jì)資料計(jì)算確定，并應(yīng)符合下列規(guī)定： （ i）計(jì)算時(shí)，強(qiáng)度試件組數(shù)不應(yīng)少于 25 組： (ii)當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為 C20 和 C25，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于 2． 5MPa 時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度用的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于 ； 當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)等于或大于 C30，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算值小于 時(shí)，計(jì)算配制強(qiáng)度用的標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)取不小于 。一般，混凝土的配合比設(shè)計(jì)必須達(dá)到以下基本要求，即： O 滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的強(qiáng)度等級(jí)要求； O 滿足混凝土施工所需求的和易性； O 滿足工程所處環(huán)境等對(duì)混凝土耐久性的要求； O 滿足經(jīng)濟(jì)原則，即節(jié)約水泥，降低混凝土成本。即混凝土含有1 份水泥， X 份細(xì)骨料， Y 份粗骨料。生活污水、工業(yè)廢水均因水質(zhì)情況比較復(fù)雜，不能作為混凝土用水。地表水和地下水常含有較多的有機(jī)質(zhì)和礦物鹽類，如果用于混凝土，則必須先進(jìn)行檢驗(yàn)。 （ iii）骨料堿活性 堿骨料反應(yīng)是影 響混凝土耐久性的重要原因，它對(duì)建筑物的破壞可造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 (ii)強(qiáng)度和堅(jiān)固性 混凝土所用粗骨料必須具有足夠的強(qiáng)度，以保證所配制的混凝土強(qiáng)度。 粗骨料顆粒級(jí)配的原理與細(xì)骨料相同，要求大小粒徑的石子組配適當(dāng)，使粗骨料的空隙 |率和總表面積均比較小，這樣拌制的混凝土水泥用量少 、密實(shí)度較好，有利于改善混凝土和易性，并提高強(qiáng)度。但是最大粒徑的選擇，還要受到混凝土結(jié)構(gòu)截面尺寸及配筋間距的限制。粗骨料最大粒徑增大時(shí)，骨料總表面積減小，因此 包裹其表面所需水泥漿量減少，可以節(jié)約水泥，并且在一定和易性及水泥用量條件下，能降低用水量而提高混凝土強(qiáng)度。由天然巖石和卵石經(jīng)破碎、篩分得到的粒徑大于 5mm 的顆粒， |稱為碎石或碎卵石。 （ 2）粗骨料 普通混凝土常用粗骨料有卵石和碎石兩種。 (iii) 堿活性：對(duì)于普通混凝土用砂，要求砂中不含活性二氧化硅 等物質(zhì)，以免產(chǎn)生堿集料反應(yīng)，從而導(dǎo)致混凝土的破壞。砂的含泥量是指砂中含有粒徑小于 的粘土、淤泥與巖屑的質(zhì)量總和占砂總質(zhì)量的百分率；泥塊含量則是指經(jīng)過(guò)水浸后，粒徑大于 的塊狀粘土的質(zhì)量總和占砂總質(zhì)量的百分率。在工程中，混凝土所用砂的實(shí)際顆粒級(jí)配除了 和 的累計(jì)篩余百分率以外，其余號(hào)篩的累計(jì)篩余百分率可以稍有超出分界線，但超出部分的總百分率不應(yīng)大于 5％。 我國(guó)《普通混凝土用砂質(zhì)量及檢驗(yàn)方法》 (JGJ52— 92)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，按照 孔徑篩的累計(jì)篩余百分率，將砂劃分為三個(gè)級(jí)配區(qū)，見下表。 砂的粗細(xì)程度，以細(xì)度模數(shù)表示，細(xì)度模數(shù)通常采用篩分析法進(jìn)行測(cè)定。在配制混凝土?xí)r，當(dāng)砂用量一定時(shí)，如果采用粗砂，其總表面積小，因此需要包裹砂顆粒表面的水泥漿量少；采用細(xì)砂時(shí)，則其總表面積增大，在混凝土中需要包裹砂粒表面的水泥漿量多，因此當(dāng)混凝土拌和物的和易性一定時(shí)，用粗砂拌制混凝土所需水泥用量比用細(xì)砂節(jié)省。 普通混凝土用細(xì)骨料的質(zhì)量要求，主要應(yīng)該控制以下幾個(gè)指標(biāo)： （ i）顆粒級(jí)配：砂顆粒級(jí)配的優(yōu)劣、粒度的粗細(xì)既影響混凝土技術(shù)性能，也影響混凝土中水泥用量。一般混凝土中大都采用河砂。 （ 1）細(xì)骨料 細(xì)骨料是指在自然條件作用下形成，粒徑小于 5mm 的巖石骨料。 骨料 混凝土用骨料按其粒徑大小分為細(xì)骨 料和粗骨料兩種，粒徑小于 5mm 的骨料稱為細(xì)骨料，粒徑大于 5mm 的骨料稱為粗骨料。從強(qiáng)度考慮，用高強(qiáng)度等級(jí)水泥可以配制出低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，而且水泥用量比較少。同時(shí)由于混凝土強(qiáng)度高，水泥用量大，則水灰比一般比較小，使得混凝土和易性變差，施工困難，混凝土質(zhì)量難以保證。 其次，水泥強(qiáng)度等級(jí)的選擇應(yīng)該與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)，原則上低強(qiáng)度等級(jí)混凝土選用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥，高強(qiáng)度混凝土應(yīng)選用強(qiáng)度等級(jí)高的水泥，對(duì)于普通混凝土來(lái)說(shuō)，一般是以水泥強(qiáng)度等級(jí)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的 倍為宜，高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土可取一倍左右。 水泥 水泥是混凝土中最重要的組分，是混凝土中的膠凝材料，普通混凝土 正是通過(guò)水泥將砂、石骨料等固化成為具有一定強(qiáng)度的整體。混凝土組成材料中，砂、石是骨料，對(duì)混凝土起骨架作用，水泥和水形成水泥漿體，包裹在粗、細(xì)骨料的表面并填充骨料之間的空隙。按配筋材料來(lái)分，混凝土又可以分為素混凝土 (又稱無(wú)筋混凝土 )、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)混凝土、纖維混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等。 按照生產(chǎn)和施工方法 進(jìn)行分類，混凝土又可以分為商品混凝土 (又稱預(yù)拌混凝生 )、泵送混凝土、噴射混凝土、壓力灌漿混凝土 (又稱預(yù)填骨料混凝土 )、擠壓混凝土、離心混凝土、真空吸水混凝土、碾壓混凝土、熱拌混凝土等。 主要用作核能工程的屏蔽結(jié)構(gòu)材料。 可用作結(jié)構(gòu)混凝土、保溫用混凝土以及結(jié)構(gòu)兼保溫混凝土。左右。目前使用最 多的是以水泥為膠凝材料的混凝土，稱為水泥混凝土。 二、本講的重點(diǎn)是： 混凝土配合比的設(shè)計(jì)，新拌混凝土的性能，混凝土的強(qiáng)度等級(jí) 本講的難點(diǎn)是：混凝土配合比的設(shè)計(jì)中的試配和調(diào)配，新拌混凝土的工作性的測(cè)定，硬化混凝土的變形性等問(wèn)題。 另外，水玻璃可以用來(lái)配制速凝劑，用于工程搶修、堵漏等，還可以用來(lái)涂刷材料表面，提高密實(shí)性和抗風(fēng)化能力等等。 (2)耐熱混凝土 應(yīng)用水玻璃作膠結(jié)料，摻人促硬劑氟硅酸鈉，可以配制耐熱混凝土，極限使用溫度可以達(dá)到 1200℃ 。 水玻璃溶液在空氣中吸收二氧化碳形成無(wú)定形硅膠，并逐漸干燥而硬化，其化學(xué)反應(yīng) 式為： 上述反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行很慢，為加速硬化，常在水玻璃中加入促硬劑如氟硅酸鈉，促使硅酸凝膠加速析出，其中氟硅酸鈉的適宜 摻量一般為水玻璃質(zhì)量的 (12～ 15)％。 例 指出下列哪一個(gè)不是石灰在建筑工程中的應(yīng)用（ ） A、 建筑粉刷 B、加固含水的軟土地基 C、磨制生石灰粉 D、制作模型或雕塑 答案為（ D）， 、水玻璃 水玻璃俗稱泡化堿，是一種水溶性硅酸鹽，由堿金屬氧化物和二氧化 硅組成，如硅酸鈉和硅酸鉀等。生石灰粉的細(xì)度一般要求在 毫米篩篩余不超過(guò) 18％。 (iv)．加固含水的軟土地基 生石灰塊可以直接用來(lái)加固含水的軟土地基，俗稱石灰樁。 (iii)．三合土和灰土 三合土是利用消石灰粉、粘土砂子加水拌和夯實(shí)而成。 (3)石灰的應(yīng)用 （ i）．建筑粉刷 建筑室內(nèi)墻面和頂棚采用消石灰乳進(jìn)行粉刷，施工方便，顏色潔白，建筑中應(yīng)用十分廣泛。此外砂子可使砂漿形成較多的孔隙，以利于石灰漿內(nèi)部水分的排除和吸收二氧化碳。石灰砂漿中的砂子好像是砂漿中的骨架，它可減少和防止開裂。碳 酸鈣的固相體積比氫氧化鈣的固相體積稍微增大一些，使石灰漿體的結(jié)構(gòu)更加致密，所以碳酸化也是石灰硬化的原因之一。 石灰漿能吸收空氣中的二氧化碳而碳酸化，其反應(yīng)如下 。 石灰漿在干燥環(huán)境中，多余的游離水逐漸蒸發(fā)，使顆粒聚結(jié)在一起，同時(shí)生石灰漿體的內(nèi)部形成大量的毛細(xì)孔隙。一般，人工方法的勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)條件惡劣，而且消化時(shí)間長(zhǎng)，成品質(zhì)量不均勻，但其成本低，所以目前也常使用。 消化時(shí)間取決于周圍環(huán)境的溫度和蒸汽壓、生石灰的煅燒程度和雜質(zhì)含量、石灰塊的尺寸以及摻人的外加劑等因素。 在常溫下，反應(yīng)向右進(jìn)行。 石灰的消化與硬化： （ 1）石灰的消化： 生石灰加水變成粉末的方法稱為消化，成品稱為消石灰粉。如果水量加得更多，所得到的白色懸濁液，稱為石灰乳。 （ 3）．消石灰粉：將生石灰用適量水消化而得的粉末，亦稱熟石灰，主要成分為氫氧化鈣 (Ca(OI{}2)。 根據(jù)成品加工方法不同，可將石灰分成以下幾種： （ 1）．塊狀生石灰：由原料煅燒而得的原產(chǎn)品，主要成分為氧化鈣。 石灰是一種氣硬性膠凝材料，它是以碳酸鈣為主要成分的原料如石灰石、白堊等，經(jīng)過(guò)高溫煅燒而成，其主要成分是氧化鈣，煅燒反應(yīng)式如下： 由于生產(chǎn)石灰的原料中常含有碳酸鎂 (MgC03)，所以石灰中也會(huì)含有一定量的氧化鎂(MgO)。 答案為：（ C） 石灰膠凝材料： 石灰，是建筑石灰的簡(jiǎn)稱，是在建筑上使用最早的礦物膠凝材料之一。 例 指出下列錯(cuò)誤的一個(gè)（ ） A、 建筑石膏可用于室內(nèi)抹灰、粉刷，有良好的效果。 與建筑石膏相比，硬石膏膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量較小，凝結(jié)時(shí)間較長(zhǎng)，強(qiáng)度較高，具有較好的而水性，可以在一般潮濕環(huán)境中應(yīng)用，硬石膏材料具有較好的抗酸、抗堿侵蝕的能力，適合用作化學(xué)藥品倉(cāng)庫(kù)的建筑材料。高溫煅燒石膏民 屬于這一類。 （ 3） 硬石膏：即無(wú)水石膏。高強(qiáng)石膏的生產(chǎn)過(guò)程同建筑石膏類似，也是對(duì)二水古跡進(jìn)行膠水處理，但是在蒸汽壓力封閉式設(shè)備內(nèi)熱處理二水石膏，或者在具有某些鹽類的水溶液內(nèi)加熱二水石膏，使其脫水為 α 半水石膏，然后通過(guò)干燥磨成粉狀產(chǎn)品。如下圖所示： 用途：（ 1）室內(nèi)抹灰，粉刷（ 2）制成多孔的石膏制品（ 3）制作模型或雕塑（ 4）制作裝飾涂料的填料以及人造大理石（ 5）制作各種石膏板。 作為氣硬性膠凝材料的石膏，通常是天然二水石膏經(jīng)過(guò)低溫煅燒、脫水、磨細(xì)而成。生產(chǎn)石膏膠凝材料的原料有天然二水石膏、硬石膏和工業(yè)副產(chǎn)品石膏。 、石膏膠凝材料 石膏膠凝材料是一種以粉末狀半水硫酸鈣 (CaS04? H2O)為主的氣硬性膠凝材料。 石膏膠凝材料：包括建筑石膏、高強(qiáng)石膏、硬石膏水泥等，用途：可用于粉刷和制備砌筑砂漿， 還可制成各種石膏制品。 水硬性膠凝材料：是指既能在空氣中硬化，又能在水中硬化并保持和發(fā)展其強(qiáng)度，如 硅酸鹽水泥，鋁酸鹽水泥。 無(wú)機(jī)膠凝材料：以無(wú)機(jī)礦物為主要成分，當(dāng)其與水或水溶液拌和所形成的漿體，經(jīng)過(guò)一系列的物理化學(xué)變化后產(chǎn)生膠結(jié)力而把其它材料膠結(jié)成為具有強(qiáng)度的整體。建筑上用來(lái)將散粒材料 (如砂、石子等 )或塊狀材料 (如磚、石塊等 )粘結(jié)成為整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料。 材料在沖擊或振動(dòng)荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞的性質(zhì)稱為韌性。 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性，這種不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形，塑性變形為不可逆變形。 (2)材料的彈性與塑性 材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性。 硬度是指材料表面抵抗硬物壓人或刻劃的能力。 (1)材料的強(qiáng)度與硬度 材料在外力作用下抵抗破壞的能力，稱為材料的強(qiáng)度。 D、 材料的軟化系數(shù) k 越小，其耐水性越好。 例 試判斷下列中說(shuō)法正確的項(xiàng)（ ） A、 材料的吸水性是指材料在浸水狀態(tài)下吸入水分的能力 B、 材料的抗?jié)B性是指材料在壓力的作用下，材料抵抗水滲透的性能，用滲透系數(shù)來(lái)表示。導(dǎo)熱系數(shù)的物理意義是：厚度為 lm 的材料， 當(dāng)溫度改變 1K 時(shí)，在 ls 時(shí)間內(nèi)通過(guò) lm2 面積的熱量。 (七 )導(dǎo)熱性與比熱 當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時(shí)，熱量將由溫度高的一側(cè)，通過(guò)材料傳遞到溫度低的一側(cè)， 材料的這種傳導(dǎo)熱量的能力，稱為導(dǎo)熱性。 材料的抗凍性用抗凍等級(jí)表示。材料的耐水性用軟化系數(shù)來(lái)表示，可用下式表示： (6)材料的抗凍性 ： 材料的抗凍性：材料在水飽和狀態(tài)下， 能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)，稱為材料的抗凍性。滲透系數(shù)是指一定厚度的材料，在單位壓力水頭作用下，在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積的水量。 (5)材料的抗?jié)B性與耐水性 材料的抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)稱為抗?jié)B性，或不透水性。潮濕材料在干燥空氣中也會(huì)放出水分，稱為材料的吸濕性。 材料的吸水性與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。 材料的憎水性：材料在空氣中與水接觸時(shí)，不能被水潤(rùn)濕的性質(zhì)，稱材料的憎水性，如石蠟、瀝青 (4)材料的吸水性與吸濕性 材料的吸水性：是指材料在水中吸收水分的性質(zhì)。如石英和硅藻土，其成分雖然都是二氧化硅，但其性能相差很大。而非晶體沒有固定的熔點(diǎn)，沒有固定的幾何外形，各向同性，固態(tài)的非晶體實(shí)際上是一種過(guò)冷狀態(tài)的液體，也稱為玻璃態(tài)。構(gòu)成晶體的質(zhì)點(diǎn)是按一定的規(guī)則在空間呈有規(guī)律的排列，因此晶體具有一定的幾何外形和固定的熔點(diǎn)，顯示各向異性，但實(shí)際應(yīng)用的晶體材料，通常是由許多細(xì)小的晶粒雜亂排列而成，故晶體材料在宏觀上顯示為各向同性。一般固態(tài)金屬與合金都是晶體，而玻璃類物質(zhì)是非晶體。在晶體中，原子 (或分子 )在三維空間做有規(guī)則的周期性重復(fù)排列；非晶體則不然，原子 (或分子 )散亂 分布，或者只有些局部的短程規(guī)則排列。 材料的結(jié)構(gòu)是指組成物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)是以什么形式聯(lián)結(jié)在一起，物質(zhì)內(nèi)部這種微觀結(jié)構(gòu)， 與材料的物理、力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系。 材料的結(jié)構(gòu) 材料結(jié)構(gòu)一般分為宏觀結(jié)構(gòu)、細(xì)觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)三個(gè)層次。它不僅影響著材料的化學(xué)性質(zhì)，而且也是決定材料物理力學(xué)性質(zhì)的重要因素。 本講的難點(diǎn)是：材料的物理性質(zhì)、材料的力學(xué)性質(zhì)中一些概念的區(qū)分以及一些指標(biāo)的計(jì)算。 一、內(nèi)容提要