工程材料讲解.docx

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1、第三章 工程材料第一节 建筑结构材料一、建筑钢材（一）常用的建筑钢材1钢筋混凝土结构用钢（新增）（1）热轧钢筋（2）冷加工钢筋（3）预应力混凝土热处理钢筋（4）预应力混凝土用钢丝（5）预应力混凝土钢绞线（1）热轧钢筋 表3.1.1 热轧钢筋的技术要求（2）冷加工钢筋热轧钢筋进行机械加工（冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冲压）而成。1）冷拉热轧钢筋。在常温下将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即制成了冷拉热轧钢筋。如卸荷后立即重新拉伸，卸荷点成为新的屈服点，因此冷拉可使屈服点提高，材料变脆、屈服阶段缩短，塑性、韧性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定时间后重新拉伸，钢筋的屈

2、服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、韧性继续降低，这种现象称为冷拉时效。11.与热轧钢筋相比，冷拉热轧钢筋的特点是（ ）。A.屈服强度提高，结构安全性降低 B.抗拉强度提高，结构安全性提高C.屈服强度降低，伸长率降低 D.抗拉强度降低，伸长率提高【答案】A【解析】冷拉可使屈服点提高，材料变脆，屈服阶段缩短，塑性、韧性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而且保持一定时间后重新拉伸，钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、韧性降低继续降低，这种现象称为冷拉时效。2）冷轧带肋钢筋。用低碳钢热轧盘圆条直接冷轧或经冷拔后再冷轧，形成三面或两面横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB8

3、00、CRB600H、CRB680H、CRB800H六个牌号。 CRB550、 CRB600H为普通钢筋混凝土用钢筋，CRB650、CRB800、CRB800H为预应力混凝土用钢筋，CRB680H既可作为普通钢筋混凝土用钢筋，也可作为预应力混凝土用钢筋使用。 冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，具有强度高、握裹力强、节约钢材、质量稳定等优点，但塑性降低，强屈比变小。冷轧：用热轧钢卷为原料，经酸洗去除氧化皮后进行冷连轧，其成品为轧硬卷，由于连续冷变形引起的冷作硬化使轧硬卷的强度、硬度上升、韧塑指标下降，因此冲压性能将恶化，只能用于简单变形的零件。冷轧钢板冷轧卷板3）冷拔低碳钢丝低碳钢

4、热轧圆盘条或热轧光圆钢筋经一次或多次冷拔制成的光圆钢丝。冷拔低碳钢丝宜作为构造钢筋使用，作为结构构件中纵向受力钢筋使用时应采用钢丝 焊接网。冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。直径小于5mm的钢丝焊接网不应作为混凝土结构中的受力钢筋使用；除钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆外，不应使用 直径3mm的冷拔低碳钢丝；除大直径的预应力混凝土桩外，不宜使用直径8mm的 冷拔低碳钢丝。（3）预应力混凝土热处理钢筋热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋（中碳低合金钢）经淬火和高温回火调质处理而成的，即以热处理状态交货，热处理钢筋强度高，用材省，锚固性好，预应力稳定，主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，也可以用于预应力混凝

5、土板、吊车梁等构件。（4）预应力混凝土用钢丝预应力混凝土用钢丝按照加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类，消除应力钢丝的塑性比冷拉钢丝好。消除应力钢丝按松弛性能又分为低松弛钢丝（WLR）和普通松弛钢丝（WNR）两种；按外形分为光面钢丝（P）、螺旋类（肋）钢丝（H）和刻痕钢丝（I）三种。预应力混凝土用钢丝强度高，柔性好，适用于大跨度屋架、薄腹梁、吊车梁等大型构件的预应力结构。2钢结构用钢（整体变动）钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。（1）热轧型钢（2）冷弯薄壁型钢（3）钢板和压型钢板（1）热轧型钢按钢材的外形，钢结构常用热轧型钢有：工字钢、H型钢、T型钢、 槽钢、等边角钢、

6、不等边角钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。（2）冷弯薄壁型钢薄壁型钢是用薄钢板（通常2-6mm）冷弯或者模压而成，其界面形状多样，可分为角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢，壁厚一般为l. 5-5mm，多用于轻型钢结构。（3）钢板和压型钢板用光面轧辊轧制而成的扁平钢材称为钢板。按轧制温度的不同，钢板又可分热轧和冷轧两类。土木工程用钢板的钢种主要是碳素结构钢，某些重型结构、大跨度桥梁等也采用低合金钢。薄钢板经辐压或冷弯可制成截面呈 V形、U形、梯形或类似形状的波纹，并可采用有机涂层、镀铮等表面保护层的钢板， 称压型钢板，在建筑上常用

7、作屋面板、楼板、墙板及装饰板等。还可将其与保温材料等复合，制成复合墙板等，用途十分广泛。3钢管混凝土结构用钢（整体变动）钢管混凝土结构即采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构，简称CFST结构。承重结构的圆钢管可采用焊接圆钢管、热轧无缝钢管，不宜选用输送流体用的螺旋焊管。（二）钢筋的性能钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。力学性能包括抗拉性能、冲击性能、硬度、耐疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。1抗拉性能表征抗拉性能的技术指标主要是屈服强度、抗拉强度和伸长率。低碳钢（软钢）受拉的应力-应变图能够较好地解释这些重要的技术指标，见图3.1.1（1）屈

8、服强度在弹性阶段OA，如卸去拉力，试件能恢复原状，此阶段的变形为弹 性变形，应力与应变成正比，其比值即为钢材的弹性模量，反映钢材的刚度。与A点对 应的应力称为弹性极限。当对试件的拉伸进入AB阶段时，应力的增长滞后于应变的增 加。当应力达到B点时，试件进入塑性阶段，应力不增加但应变增大，这时相应的应力 称为屈服强度。（2）抗拉强度CD阶段曲线逐步上升，其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点D的应力称为抗拉强度CRm) o设计中抗拉强度虽然不能利用，但强屈比CRm/R能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。强屈比越大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，因而结构的安全性越高

9、。但强屈比太大，则反映钢材不能有效地被利用。强屈比是指钢筋的抗震性能，是由钢筋的抗拉强度实测值/屈服强度实测值得来的，反映了钢材的强度储备，其结果不能小于1.25。（3）伸长率。表征了钢材塑性变形能力。伸长率的大小与标距长度有关。塑性变形在标距内的分布是不均匀的，颈缩处的伸长较大，离颈缩部位越远变形越小。因此原标距与试件的直径之比愈大，颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重愈小，计算伸长率愈小。3硬度钢材的硬度是指表面层局部体积抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。4耐疲劳性能在交变荷载反复作用下，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破

10、坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。 5冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。冷弯性能指标是通过试件被弯曲的角度（90、180）及弯心直径d对试件厚度（或直径）a的比值（d/a）区分的。冷弯试验能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力、夹杂物未融合和微裂缝等缺陷。在拉力试验中，这些缺陷常因塑性变形导致应力重分布而得不到反映。因此，冷弯试验是一种比较严格的试验，对钢材的焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在的未熔合、裂纹和夹杂物。6焊接性能钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母

11、材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。含碳量超过0.3%，可焊性显著下降等。（三）钢材的化学成分钢材的化学成分主要主要是铁和碳元素，此外，还有少量的硅、锰、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。1碳土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%。在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低；碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气腐蚀能力。2硅当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，随着含量的加大可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不明显。3锰锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%2%，它的作用主要是

12、使强度提高；锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善。4硫硫是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。5磷磷为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大。磷在钢中偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。但磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。6氮氨对钢材性质的影响与碳、磷相似，可使钢材的强度提高，但塑性特别是韧性明显下降。氮还会加剧钢的时效敏感性和冷脆性，使其焊接性能变差。7氧

13、氧含量增加使钢的力学性能降低，塑性和韧性降低。氧有促进时效倾向的作用，还能使热脆性增加，焊接性能较差。8钛铁是强脱氧剂，可显著提高钢的强度，但稍降低塑性。由于钛能细化晶粒，故可改善韧性。钛能减少时效倾向，改善焊接性能。二、胶凝材料（无机胶凝材料变为胶凝材料）胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等属于无机胶凝材料；沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料二、胶凝材料（一）水泥水泥是一种良好的矿物胶凝材料，属于水硬性胶凝材料。1.硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥1）硅酸盐水泥不掺混合材料的称为I型硅酸盐水泥，代号P；掺入不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为型硅酸盐水泥，代号P

14、 。2）普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、5%20%的混合材料，代号PO。最大掺量不得超过20%，其中允许用不超过水泥质量5%的窑灰或不超过水泥质量8%的非活性混合材料。（2）硅酸盐水泥熟料的组成。硅酸盐水泥熟料主要矿物组成及其含量范围和各种熟料单独与水作用所表现特性，如表3.1.2所示。（3）硅酸盐水泥的凝结硬化。水泥的凝结硬化包括化学反应（水化）及物理化学作用 （凝结硬化）。水泥的水化反应过程是指水泥加水后，熟料矿物及掺入水泥熟料中的石膏与 水发生一系列化学反应；水泥凝结硬化机理比较复杂，一般解释为水化是水泥产生凝结硬 化的必要条件，而凝结硬化是水泥水化的结果。影响水泥凝结硬化的主要因素有

15、熟料的矿物组成、细度、水灰比、石膏掺量、环境温湿度和龄期等。（4）硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质1）细度。表示硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度直接影响水泥的活性和强度。颗粒越细，与水反应的表面积越大，水化速度快，早期强度高，但硬化收缩较大，且粉磨时能耗大，成本高。但颗粒过粗，又不利于水泥活性的发挥，强度也低。硅酸盐水泥比表面积应大于300/kg。2）凝结时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌和起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间；终凝时间从水泥加水拌和起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。水泥初凝时间不能过短；终凝时间不能太长。硅酸盐水泥初凝时间不得

16、早于45min，终凝时间不得迟于6.5h。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。水泥初凝时间不合要求，该水泥报废；终凝时间不合要求，视为不合格。3）体积安定性。指水泥在硬化过程中，体积变化是否均匀的性能，简称安定性。水泥安定性不良会导致构件（制品）产生膨胀性裂纹或翘曲变形，造成质量事故。引起安定性不良的主要原因是熟料中游离氧化钙、游离氧化镁或石膏含量过多。安定性不合格的水泥不得用于工程，应废弃。4）强度。水泥强度是指胶砂的强度而不是净浆的强度，它是评定水泥强度等级的依据。按照（质量比）水泥：标准砂=1：3拌和用0.5的水灰比，按规定的方法制成胶砂试件，在标准温度下2

17、01的水中养护，测3d和28d的试件抗折和抗压强度，划分强度等级。5）碱含量。水泥的碱含量将影响构件（制品）的质量或引起质量事故。水泥中碱含量不得大于0.60%或由供需双方商定。6）水化热。水泥的水化热是水化过程中放出的热量。2.掺混合材料的硅酸盐水泥（1）混合材料按其性能分为活性（水硬性）混合材料和非活性（填充性）混合材料两类。（活性矿渣粉删除）1）活性混合材料。常用的活性混合材料有符合国家相关标准的粒化高炉矿渣（新增）、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。水泥熟料中掺入活性混合材料，可以改善水泥性能、调节水泥强度等级、扩大水泥使用范围、提高水泥产量、利用工业废料、降低成本，有利于环境

18、保护。2）非活性混合材料。非活性混合材料是指与水泥成分中的氢氧化钙不发生化学作用或很少参加水泥化学反应的天然或人工的矿物质材料，如石灰石和砂岩，活性指标低于相应国家标准要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料。水泥熟料掺入非活性混合材料可以增加水泥产量、降低成本、降低强度等级、减少水化热、改善混凝土及砂浆的和易性等。（2）定义与代号分类580组成混合材料代号（1）矿渣硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料混合材料适量石膏磨细制成20%70%粒化高炉矿渣PS（2）火山灰质硅酸盐水泥20%40%火山灰质混合材料PP（3）粉煤灰硅酸盐水泥20%40%的粉煤灰PF（4）硅酸盐水泥不掺混合料P（5

19、）硅酸盐水泥05%石灰石或粒化高炉矿渣P（6）普通硅酸盐水泥6%20%混合材料PO水泥种类硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥强度等级42. 5, 42. 5R52. 5, 52. 5R62. 5, 62. 5R42. 5, 42. 5R52. 5, 52. 5R32. 5, 32. 5R42. 5, 42. 5R52. 5, 52. 5R主要特性1.早期强度较高,凝结硬化快；2.水化热较大；3.耐冻性好；4.耐热性较差；5.耐腐蚀及耐水性较差；6.干缩性较小1.早期强度较高,凝结硬化较快；2.水化热较大；3.耐冻性较好;4.耐热性较差；5.耐腐蚀及耐水性较差；6.干缩性较小1.早期强度低，

20、后期强度增长较快，凝结硬化慢;2.水化热较小；3.耐热性较好；4.耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好；5.抗冻性较差；6.干缩性较大；7.抗碳化能力差火山灰质硅酸盐水泥粉煤类硅酸盐水泥32. 5, 32. 5R42. 5, 42. 5R52. 5, 52. 5R32. 5, 32. 5R42. 5, 42. 5R52. 5, 52. 5R1.早期强度低，后期强度增长较快，凝结硬化慢;2.水化热较小；3.耐热性较差；4.耐硫酸盐侵蚀和耐水性较好;5.抗冻性较差；6.干缩性较大；7.抗渗性较好；8.抗碳化能力差1.早期强度低，后期强度增长较快，凝结硬化慢;2.水化热较小；3.耐热性较差；4.耐硫酸盐侵蚀和耐

21、水性较好;5.抗冻性较差；6.干缩性较小；7.抗碳化能力较差4其他水泥的特性及适用范围（将铝酸盐、硫铝酸盐水泥、道路硅酸盐水泥汇总。删除了白色和彩色硅酸盐水泥、膨胀水泥和自应力水泥）（1）铝酸盐水泥铝酸盐水泥，以前称为高铝水泥，也称矾土水泥。根据铝酸盐水泥GB 201的规定，凡以铝酸钙为主的铝酸盐水泥熟料，磨细制成的水硬性胶凝材料称为铝酸盐水泥，代号CA。铝酸盐水泥早期强度高，凝结硬化快，具有快硬、早强的特点，水化热高，放热快且放热量集中，同时具有很强的抗硫酸盐腐蚀作用和较高的耐热性，但抗碱性差。铝酸盐水泥可用于配制不定型耐火材料；与耐火粗细集料（如铬铁矿等）可制成耐高温的耐热混凝土；用于工期

22、紧急的工程，如国防、道路和特殊抢修工程等；也可用于抗硫酸盐腐蚀的工程和冬季施工的工程。铝酸盐水泥不宜用于大体积混凝土工程；不能用于与碱溶液接触的工程；不得与未硬化的硅酸盐水泥混凝土接触使用，更不得与硅酸盐水泥或石灰混合使用；不能蒸汽养护，不宜在高温季节施工。（2）硫铝酸盐水泥快硬硫铝酸盐水泥具有快凝、早强、不收缩的特点，宜用于配制早强、抗渗和抗硫酸盐侵蚀等混凝土，适用于浆锚、喷锚支护、抢修、抗硫酸盐腐蚀、海洋建筑等工程。由于硫铝酸盐水泥水化硬化后生成的钙矾石在150高温下易脱水发生晶形转变，引起强度大幅下降，所以硫铝酸盐水泥不宜用于高温施工及处于高温环境的工程。（3）道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水

23、泥是由道路硅酸盐水泥熟料，010%标准规定的活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号PR。比表面积为 300450/kg，28d干缩率不得大于0.10%，其初凝时间不得早于1.5h，终凝时间不得迟于12h。道路硅酸盐水泥主要用于公路路面、机场跑道等工程结构，也可用于要求较高的工厂地面和停车场等工程。名称应用范围不应用范围道路硅酸盐水泥道路、机场跑道、要求较高的工厂地面、停车场硫铝酸盐水泥宜用于配制早强抗硫酸盐砼抗渗砼不宜高温施工不宜用于处于高温环境的工程铝酸盐水泥宜用于配制早强抗硫酸盐侵蚀冬季施工耐热混凝土不宜用于大体积混凝土工程不能用于与碱溶液接触的工程不能蒸汽养护不宜高温季节施

24、工（二）沥青1.石油沥青（1）石油沥青的组分。油分、树脂和地沥青质是三大主要组分1）油分。分子量最小和密度最小的组分。2）树脂（沥青脂胶）。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。3）地沥青质（沥青质）。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、黏性的重要组成部分，其含量越多，则软化点越高，黏性越大，即越硬脆。1.石油沥青（2）石油沥青的技术性质。1）防水性。2）黏滞性（黏性）3）塑性。温度升高则塑性增大，膜层越厚，塑性越高。石油沥青的塑性用延度（伸长度）表示。延度越大，塑性越好。4）温度敏感性。沥青中含蜡量较多时，则会增大温度敏感性。一般采用环球法软化点仪测定沥青软化点。5）大气稳定性。石油沥青的大气稳定性

25、常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。（3）石油沥青的技术标准及选用。土木建筑工程中使用的石油沥青主要是建筑石油沥青和道路石油沥青。1）建筑石油沥青。建筑石油沥青按针入度不同分为10号、30号和40号三个牌号。建筑石油沥青针人度较小（黏性较大）， 软化点较高（耐热性较好），但延伸度较小（塑性较小），主要用作制造油纸、油毡、防水 涂料和沥青嵌缝膏。绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水防腐蚀及管道防腐等工程。2）道路石油沥青。按道路交通量可分为重交通道路石油沥青和中、轻交通道路石油沥青。根据现行国家标准重交通道路石油沥青GB/T 15180，重交通道路石油沥青按针入度范围分为AH-130、AH-11

26、0、AH-90、AH-70、AH-50、AH-30六个牌号。重交通道路石油沥青主要用于高速公路、一级公路路面，机场道面及重要的城市道路路面工程。中、轻交通道路石油沥青主要用于一般的道路路面、车间地面等工程。二、胶凝材料（二）沥青2.改性石油沥青改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。 （1）橡胶改性沥青。（2）树脂改性沥青。（3）橡胶和树脂改性沥青。（4）矿物填充料改性沥青。三、水泥混凝土（标题原来为混凝土）（一）普通混凝土组成材料（水泥+砂子+石子+水+外加剂）混凝土是指以胶凝材料将骨料胶结成整体的

27、工程复合材料的统称。按所用胶凝材料的种类不同，混凝土可分为水泥混凝土、沥青混凝土、树脂混凝土、聚合物混凝土等。水泥混凝土是以水泥、骨料和水为主要原料，也可加入外加剂和矿物掺和料等材料，经拌和、 成型、养护等工艺制成的、硬化后具有强度的工程材料。1水泥水泥是影响混凝土强度、耐久性及经济性的重要因素。配制混凝土时，应根据工程性质与特点、工程部位、工程所处环境以及施工条件等，根据不同品种水泥的特性进行合理的选择。水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。对于一般强度的混凝土，水泥强度等级宜为混凝土强度等级的1.52.0倍，对于较高强度等级的混凝土，水泥强度宜为混凝土强度等级的0.91.5倍

28、。2砂粒径在4. 75mm以下的骨料为细骨料（砂）。主要有天然砂和机制砂两类。(粒径在4.75mm以上者称石子，4.75mm以下者为砂子)天然砂包括河砂、湖砂、海砂和山砂。机制砂是经过除土处理，由机械破碎、筛分制成的岩石颗粒，但不含软质岩、风民岩石的颗粒。砂按细度模数分为粗、中、细三种规格：3.73.1为粗砂，3.02.3为中砂，2.21.6为细砂。粗、中、细砂均可作为普通混凝土用砂，但以中砂为佳。（2）粗细程度及颗粒级配砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起时的平均粗细程度。在砂用量相同的情况下：若砂子过粗，则拌制的混凝土黏聚性较差，容易产生离析、泌水现象；若砂子过细，砂子的总表面积增大，虽

29、然拌制的混凝土黏聚性较好，不易产生离析、泌水现象，但水泥用量增大。颗粒级配是砂大、中、小颗粒的搭配情况。砂大、中、小颗粒含量的搭配适当，则其孔隙率和总表面积都较小。用这种级配良好的砂配制混凝土，不仅所用水泥浆量少，节约水泥，而且还可提高混凝土的和易性、密实度和强度。砂颗粒级配区中：1区砂颗粒较粗，宜用来配制水泥用量多（富混凝土）或低流动性普通混凝土；2区为中砂，粗细适宜，配制混凝土宜优先选用2区砂；3区颗粒偏细，所配混凝土拌和物黏聚性较大，保水性好，但硬化后干缩较大，表面易产生微裂缝，使用时宜适当降低砂率。（3）坚固性。砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其他物理因主作用下抵抗破裂的能力。3石子

30、碎石表面粗糙，颗粒多棱角，与水泥浆粘结力强，配制的混凝土强度高，但其总表面积和空隙率较大，拌制混凝土水泥用量较多，拌和物和易性较差；卵石表面光滑，少棱角，空隙率及表面积小，拌制混凝土需用水泥浆量少，拌和物和易性好，便于施工，但所含杂质常较碎石多，与水泥浆粘结力较差，故用其配制的混凝土强度较低。（1）有害杂质含量。石子中含有黏土、淤泥、有机物、硫化物及硫酸盐和其他活性氧化硅等杂质。有的杂质影响黏结力，有的杂质能和水泥产生化学作用而破坏混凝土结构。（2）最大粒径与颗粒级配1）最大粒径。最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不超过钢筋间最小净距的3/4。对于混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过

31、板厚的1/3，且不得超过40mm。 1、最小尺寸1/4 2、钢筋净距3/4 3、板不大于40mm&不超板厚1/3 4、泵送混凝土要求 碎石1/3 卵石1/2. 52）颗粒级配。分为连续级配与间断级配两种。连续级配比间断级配水泥用量稍多，但其拌制的混凝土流动性和黏聚性均较好。间断级配是省去一级或几级中间粒级的集料级配，其大颗粒之间空隙由比它小几倍的小颗粒来填充，减少空隙率，节约水泥。但由于颗粒相差较大，混凝土拌和物易产生离析现象。因此，间断级配较适用于机械振捣流动性低的干硬性拌和物。（3）强度与坚固性1）强度。石子的强度用岩石立方体抗压强度和压碎指标表示。当混凝土强度等级为C60及以上时，应进行

32、岩石抗压强度检验。在选择采石场或对集料强度有严格要求或对质量有争议时，宜用岩石抗压强度检验。立方体强度将碎石或卵石制成50mm50mm50mm立方体（或直径与高均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和状态下，测得其抗压强度应比所配置的混凝土强度至少高20%。一般情况下，火成岩试件的强度不宜低于80MPa，变质岩不宜低于60MPa，水成岩不宜低于30MPa。压碎指标（压碎的百分比）用压碎指标表示石子强度是通过测定石子抵抗压碎的能力，间接地推测其相应的强度。对于经常性的生产质量控制则用压碎指标值检验较为方便。4水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

33、理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/L。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。养护用水重点控制PH值、氯离子含量、硫酸根离子含量和放射性。5外加剂（2）外加剂的分类改善混凝土拌和物流变性能的：减水剂、引气剂和泵送剂等调节混凝土凝结时间、硬化性能的：括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。改善混凝土耐久性的：引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等改善混凝土其他性能的：加气剂、膨胀剂、着色剂等。（3）常用混凝土外加剂1）减水剂。a.混凝土掺入减水剂的技术经济效果。保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量，从而降低水灰比，提高混凝土强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性。保持用水量不

34、变，掺减水剂可增大混凝土坍落度，能满足泵送混凝土的施工要求。保持强度不变，掺减水剂可节约水泥用量。减水剂常用品种有普通减水剂、高效减水剂、高性能减水剂等。b. 减水剂常用品种主要有：普通型减水剂，主要成分为木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等，具有一定缓凝、减水和引气作用，宜用于日最低气温5以上强度等级为C40以下的混凝土，但不宜单独用于蒸养混凝土。高效减水剂，高效减水剂具有较高的减水率，较低的引气量，是我国使用最广、使用量最大的外加剂。高性能减水剂。宜用于高强混凝土、自密实混凝土、 泵送混凝土、清水混凝土、预制构件混凝土和钢管混凝土，具有高体积稳定性、高耐久性或高工作

35、性要求的混凝土。2）早强剂。常用的早强剂有：氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。氯盐早强剂。掺入氯化钙能缩短水泥的凝结时间，提高混凝土的密实度、强度和抗冻性。氯盐早强剂不能用于预应力混凝土结构。硫酸盐早强剂。元明粉三乙醇胺 早强剂。是一种有机化学物质，强碱性、无毒、不易燃烧，溶于水和乙醇，对钢筋无锈蚀作用。3）引气剂及引气减水剂，引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引入大量分布均匀的稳定而封密的微小气泡，以减少拌和物泌水离析、改善和易性，同时显著提高硬化混凝土抗冻融耐久性的外加剂。兼有引气和减水作用的外加剂称为引气减水剂。其中，以松香树脂类的松香热聚物的效果较好，最常使用。引气减水剂减

36、水效果明显，减水率较大，不仅起引气作用而且还能提高混凝土强度，弥补由于含气量而使混凝土强度降低的不利，而且节约水泥。引气剂和引气减水剂，除用于抗冻、防渗、抗硫酸盐混凝土外，还宜用于泌水严重的混凝土、贫混凝土以及对饰面有要求的混凝土和轻骨料混凝土，不宜用于蒸养混凝土和预应力混凝土。4）缓凝剂。缓凝剂用于大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土或长距离运输的混凝土。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，5）泵送剂。泵送剂是指能改善混凝土拌和物的泵送性能，使混凝土具有能顺利通过输送管道，不阻塞，不离析，泵送剂不宜用于蒸汽养护混凝土和蒸压养护的预制混凝土。6）膨胀剂膨胀剂能使混凝土产生一定的体积膨胀，其与水反

37、应生成膨胀性水化物， 与水泥混凝土凝结硬化过程中产生的收缩相抵消。掺硫铝酸钙膨胀剂的混凝土，不能用于长期处于环境温度为80以上的工程；掺硫铝酸钙类或石灰类膨胀剂的混凝土，不宜使用氯盐类外加剂。（二）混凝土的技术性质（该部分位置有变动，其中细部有删减和增加）1. 混凝土的强度（1）立方体抗压强度（fcu）。按照标准的制作方法制成边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件（温度202，相对湿度95%以上或在氢氧化钙饱和溶液中）下养护到28d，按照标准的测定方法测定其抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度，简称立方体抗压强度。立方体抗压强度（fcu）只是一组试件抗压强度的算术平均值。立方体抗压强度

38、标准值（fcu，K）是按数理统计方法确定，具有不低于95%保证率的立方体抗压强度。混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值（fcu，K）来确定的。（2）抗拉强度。混凝土在直接受拉时，很小的变形就要开裂。它在断裂前没有残余变形，是一种脆性破坏。混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/101/20，且强度等级越高，该比值越小。混凝土的抗拉强度对减少裂缝很重要，有时也用来间接衡量混凝土与钢筋的黏结强度。（3）混凝土的抗折强度。在道路和机场工程中，混凝土抗折强度是结构设计和质量控制的重要指标，而抗压强度作为参考强度指标。抗折强度检验的标准试件为150150550mm直方体，是对直角棱柱体小梁按三分点加荷方

39、式测定的。（4）影响混凝土强度的因素影响混凝土强度的因素。混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料表面的黏结强度，而水泥石强度及其与骨料的黏结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料性质有密切关系。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。水灰比和水泥强度等级。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。当用同一品种及相同强度等级水泥时，混凝土强度等级主要取决于水灰比，水灰比越小，水泥石的强度越高，与骨料黏结力也越大，混凝土强度也就越高。适当控制水灰比及水泥用量，是决定混凝土密实性的主要因素。养护的温度和湿度。龄期。混凝土在正常养护条件下，其强度随着龄期增加而提

40、高。最初714d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢。2混凝土的和易性（1）和易性概念。和易性是一项综合技术指标，包括流动性、黏聚性、保水性三个主要方面。流动性：产生流动并均匀密实地充满模板的能力。黏聚性：使混凝土保持整体均匀性的能力。保水性：混凝土拌和物在施工中不致发生严重的泌水现象混凝土拌和物的流动性、黏聚性、保水性三者既相互联系，又相互矛盾。黏聚性好的混凝土拌和物，其保水性也好，但流动性较差；如增大流动性，则黏聚性、保水性易变差。混凝土拌和物和易性通常采用坍落度及坍落扩展度试验和维勃稠度试验进行评定。（2）影响混凝土和易性的主要因素1）水泥浆。水泥浆是普通混凝土和易性最敏感的影响因素。2

41、）骨料品种与品质。采用最大粒径稍小、棱角少、片状针颗粒少、级配好的粗骨料，细度模数偏大的中粗砂、砂率稍高、水泥浆体量较多的拌合物，混凝土和易性的综合指标较好。3）砂率。在用水量及水泥用量一定的条件下，存在最佳砂率，使混凝土拌和物获得最大的流动性，且保持黏聚性和保水性。4）其他因素。水泥与外加剂；温度和时间。3混凝土耐久性（1）混凝土耐久性概念。混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性及抗碳化能力等。抗冻性。指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指

42、标。抗冻性好坏用抗冻等级表示。混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素。密实或具有封闭孔隙的混凝土，其抗冻性较好。提高混凝土抗冻性的最有效的方法是采用加入引气剂、减水剂和防冻剂的混凝土或密实混凝土。抗渗性。抗渗性好坏用抗渗等级表示。根据标准试件28d龄期实验时所能承受的最大水压，分为P4、P6、P8、P10、P12五个等级，抗渗等级不低于P6的混凝土为抗渗混凝土。影响混凝土抗渗性的因素有水灰比、水泥品种、骨料的粒径、养护方法、外加剂及掺和料等，其中水灰比对抗渗性起决定性作用。抗侵蚀性。混凝土的抗侵蚀性与密实度有关，水泥品种、混凝土内部孔隙特征对抗腐蚀性也有较大影响。混凝土碳化。环境

43、中的CO2和水与混凝土内水泥石中的Ca（OH）2发生反应，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低，减弱了混凝土对钢筋的保护作用。环境中二氧化碳浓度、环境湿度、混凝土密实度、水泥品种与掺和料用量是影响混凝土碳化的主要因素。（2）提高混凝土耐久性的措施。混凝土耐久性主要取决于组成材料的质量及混凝土密实度。提高混凝土耐久性的主要措施：根据工程环境及要求，合理选用水泥品种。控制水灰比及保证足够的水泥用量。选用质量良好、级配合理的骨料和合理的砂率。掺用合适的外加剂。（三）普通混凝土配合比设计混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。1.设计混凝土配合比的基本要求设计混凝土配合比的基本要求有以下几

44、点： （1）满足混凝土设计的强度等级。（2）满足施工要求的混凝土和易性。 （3）满足混凝土使用要求的耐久性。（4）满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。（四）特种混凝土1高性能混凝土采用常规材料和工艺生产，具有混凝土结构所要求的各项力学性能，具有高耐久性、高工作性和高体积稳定性的混凝土。这种混凝土特别适用于高层建筑，桥梁以及暴露在严酷环境中的建筑物。（1）特性1）自密实性好。高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，具有较优异的填充性。因此，配合比恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。2

45、）体积稳定性。高性能混凝土的体积稳定性较高，具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。普通混凝土的弹性模量为2025GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土弹性模可达4050GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土90天龄期的干缩值低于0.04%。3）强度高。高性能混凝土的抗压强度已超过200MPa。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展较快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。4）水化热低。由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。5）收缩量小，高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。6）徐变少。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土的徐变总量（基本徐变与干燥徐变之和）有显著减少。7）耐久性好。高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Cl- 渗透率明显低于普通混凝土。