《土木工程材料》復(fù)習(xí)資料

1、土木工程材料速記知識點(diǎn)緒論一、土木工程材料及其分類廣義上的土木工程材料是人類建造建筑物時所用一切材料和制品的總稱，種類極為繁多。1.按主要組成成分分類黑色金屬鋼、鐵、不銹鋼等有色金屬鉛、銅等及其合金 金屬材料 無機(jī)材料天然石材砂、石及石材制品等燒土制品及熔融制品磚、瓦、玻璃等膠凝材料石灰、石膏、水泥、水玻璃等混凝土及硅酸鹽制品混凝土、砂漿及硅酸鹽制品 非金屬材料 植物材料木材、竹材等瀝青材料石油瀝青、煤瀝青、瀝青制品等高分子材料塑料、涂料、膠黏劑、合成橡膠、合成樹脂等土木工程材料 有機(jī)材料 無機(jī)非金屬材料與有機(jī)材料復(fù)合玻璃纖維增強(qiáng)塑料、聚合物水泥混凝土、瀝青混合料等金屬材料與無機(jī)非金屬材料復(fù)合

2、鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土、夾絲玻璃等金屬材料與有機(jī)材料復(fù)合如輕質(zhì)金屬夾芯板復(fù)合材料圖0.1 土木工程材料的分類2.按使用功能分類根據(jù)土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大體可分為建筑結(jié)構(gòu)材料、墻體材料、建筑功能材料三大類。3.按材料來源分類根據(jù)材料來源，可分為天然材料與人造材料。而人造材料又可按冶金、窯業(yè)（水泥、玻璃、陶瓷等）、石油化工等材料制造部門來分類。一般把各種分類方法經(jīng)適當(dāng)組合后對材料種類進(jìn)行劃分。如裝飾砂漿、瀝青防水材料等。二、土木工程材料在土建工程中的地位土木工程材料在土木建筑工程中有著舉足輕重的地位。首先，土木工程材料是一切土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。第二，土木工程材料與建筑、結(jié)構(gòu)和

3、施工之間存在著相互依存、相互促進(jìn)的密切關(guān)系。第三，建筑物和構(gòu)筑物的功能和使用壽命在很大程度上由土木工程材料的性能決定。第四，土建工程的質(zhì)量，主要取決于材料的質(zhì)量控制。最后，建筑物和構(gòu)筑物的可靠度評價，相當(dāng)程度地依存于材料的可靠度評價。三、土木工程材料的發(fā)展趨勢遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，土木工程材料的發(fā)展趨勢表現(xiàn)為：（1）高性能化 （2）高耐久性 （3）多功能化 （4）綠色環(huán)保 （5）智能化 另外，主產(chǎn)品和配套產(chǎn)品應(yīng)同步發(fā)展，并解決好利益平衡關(guān)系。同時，為滿足現(xiàn)代土木工程結(jié)構(gòu)性能和施工技術(shù)的要求，材料的應(yīng)用應(yīng)向著工業(yè)化方向發(fā)展。四、土木工程材料的檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)化1.土木工程材料的質(zhì)量檢驗(yàn)方法通?？刹捎?/p>

4、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)原材料性能檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬結(jié)構(gòu)鑒定及現(xiàn)場鑒定等方法。本課程主要著重介紹實(shí)驗(yàn)室內(nèi)材料性能的檢驗(yàn)，包括下列內(nèi)容：物理性能檢驗(yàn) 力學(xué)性能檢驗(yàn)材料與水有關(guān)的性能檢驗(yàn) 2.土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化土木工程材料涉及的標(biāo)準(zhǔn)主要包括兩類。一是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。其內(nèi)容主要包括：產(chǎn)品規(guī)格、分類、技術(shù)要求、檢驗(yàn)方法、驗(yàn)收規(guī)則、應(yīng)用技術(shù)規(guī)程等；二是工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。其內(nèi)容有土木工程材料選用有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，有各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、施工及驗(yàn)收規(guī)范等。目前，我國常用的標(biāo)準(zhǔn)按適用領(lǐng)域和有效范圍，分為四級。國家標(biāo)準(zhǔn) 分強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（代號為GB）和推薦性標(biāo)準(zhǔn)（代號GB/T）。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 某些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號見表0.1。表 0.1 幾個行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)代號行

5、業(yè)名稱建工行業(yè)黑色冶金行業(yè)石化行業(yè)交通行業(yè)建材行業(yè)鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)代號JGYBSHJTJCTB地方標(biāo)準(zhǔn)（代號DB）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（代號QB）有關(guān)工程建設(shè)方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代號，應(yīng)在部門代號后加J。地方標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所制定的技術(shù)要求應(yīng)高于類似（或相關(guān)）產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)一般由標(biāo)準(zhǔn)名稱、部門代號(以漢語拼音字母表示)、標(biāo)準(zhǔn)編號和頒發(fā)年份等來表示。例如，1992年制定的建材行業(yè)推薦性479號建筑石灰的標(biāo)準(zhǔn)為：建筑石灰（JC/T 479-92）。五、課程學(xué)習(xí)的目的和要求課程學(xué)習(xí)的目的與主要內(nèi)容土木工程材料課程是針對土木工程、工程管理、水利水電等專業(yè)開設(shè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。通過學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握材料的基本理論和基礎(chǔ)知

6、識，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及以后從事土木工程正確選用材料打下良好的基礎(chǔ)。本教材重點(diǎn)介紹了當(dāng)前土木工程常用的材料，如水泥、石灰、混凝土、鋼材、瀝青材料等，并簡要介紹了建筑功能材料。對于各類材料，除重點(diǎn)介紹了技術(shù)性質(zhì)外，對材料的生產(chǎn)、組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也做了簡要介紹，另外還簡要介紹了檢測這些技術(shù)性能指標(biāo)的試驗(yàn)方法。課程的理論課學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)時，可把相關(guān)內(nèi)容分成三個層次：第一層次是土木工程材料基礎(chǔ)理論知識。所謂基礎(chǔ)理論知識是指每類材料的生產(chǎn)工藝，材料的組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，該部分要重點(diǎn)領(lǐng)會其對材料性能的影響；第二層次是土木工程材料的基本性質(zhì)。這一層次要求學(xué)生重點(diǎn)掌握，在了解基本概念的基礎(chǔ)上，要能運(yùn)用

7、已有的理論知識對基本性質(zhì)的改善進(jìn)行分析。并能夠結(jié)合工程實(shí)際，正確選用材料。對于現(xiàn)場制作的材料，要能根據(jù)材料性能要求設(shè)計計算材料配比；第三層次為土木工程材料質(zhì)量檢驗(yàn)的內(nèi)容，需要結(jié)合試驗(yàn)理解基本技術(shù)性質(zhì)要求的意義。課程的實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)任務(wù)實(shí)驗(yàn)是課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過實(shí)驗(yàn)可驗(yàn)證所學(xué)的基礎(chǔ)理論，增加感性認(rèn)識，加深對理論知識的理解，熟悉試驗(yàn)鑒定、檢驗(yàn)和評定材料質(zhì)量的方法，掌握一定的試驗(yàn)技能，這對培養(yǎng)學(xué)生分析與判斷問題的能力、試驗(yàn)工作能力以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度十分有益，也為今后從事既有材料的改性、新材料的研制以及材料方面的科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。第1章 土木工程材料的基本性質(zhì)1.1 材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造及其對材料性

8、質(zhì)的影響1.1.1 材料的組成材料的組成包括材料的化學(xué)組成、礦物組成和相組成。它不僅影響材料的化學(xué)穩(wěn)定性，而且也是決定材料物理及力學(xué)性質(zhì)的重要因素。（1）化學(xué)組成（2）礦物組成（3）相組成：材料具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相1.1.2 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)對材料的性質(zhì)有重要影響。材料的結(jié)構(gòu)一般分為宏觀、細(xì)觀和微觀三個層次。（1）宏觀結(jié)構(gòu)土木工程材料的宏觀結(jié)構(gòu)是指肉眼可以看到或借助放大鏡可觀察到的(毫米級)粗大組織。其尺寸在10-3m級以上。a) 散粒結(jié)構(gòu)-空隙率主要取決于顆粒級配b) 聚集結(jié)構(gòu)c) 多孔結(jié)構(gòu)d) 致密結(jié)構(gòu)-特點(diǎn)：強(qiáng)度和硬度高，吸水性小，抗?jié)B性和抗凍性較好，耐磨性較好，保

9、溫隔熱性差e) 纖維結(jié)構(gòu)-縱向較緊密，橫向較疏松f) 層狀結(jié)構(gòu)（2）細(xì)觀結(jié)構(gòu)細(xì)觀結(jié)構(gòu)（原稱亞微觀結(jié)構(gòu)）是指用光學(xué)顯微鏡可以觀察到的微米級的組織結(jié)構(gòu)。其尺寸范圍在10-310-6m。包括：晶相種類、形狀、顆料大小及其分布情況；玻璃相的含量及分布；氣孔數(shù)量、形狀及分布。（3）微觀結(jié)構(gòu)微觀結(jié)構(gòu)是指借助電子顯微鏡或X射線，可以觀察到的材料的原子、分子級的結(jié)構(gòu)，微觀結(jié)構(gòu)的尺寸范圍在10-610-10m。材料微觀結(jié)構(gòu)可分為晶體、玻璃體、膠體三種形式。晶體晶體是內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(原子、離子、分子)在空間上按特定的規(guī)則呈周期性排列時所形成的結(jié)構(gòu)。玻璃體將熔融物質(zhì)迅速冷卻（急冷），使其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)來不及按規(guī)則排列就凝固，這

10、時形成的物質(zhì)結(jié)構(gòu)即為玻璃體，又稱為無定形體或非晶體。膠體物質(zhì)以極其微小的顆粒(粒徑為10-710-9m)分散在連續(xù)相介質(zhì)中形成的結(jié)構(gòu),稱為膠體。1.1.3 材料的構(gòu)造材料的構(gòu)造是指具有特定性質(zhì)的材料結(jié)構(gòu)單元間的相互組合搭配情況。構(gòu)造概念與結(jié)構(gòu)概念相比，更強(qiáng)調(diào)了相同材料或不同材料的搭配組合關(guān)系。1.1.4 材料中的孔隙與材料性質(zhì)的關(guān)系（1）孔隙的分類按孔隙的大小，可將孔隙分為微小孔隙、細(xì)小孔隙（毛細(xì)孔）、粗大孔隙等。對于無機(jī)非金屬材料，孔徑小于20nm的微小孔隙，水或有害氣體難以侵入，可視為無害孔。按孔隙形狀可將孔隙分為球形孔隙、片狀孔隙（即裂紋）、管狀孔隙、墨水瓶狀孔隙、帶尖角的孔隙等。片狀孔

11、隙、管狀孔隙、帶尖角的孔隙對材料性質(zhì)的影響較大。按常壓下水能否進(jìn)入到孔隙中，將常壓水可以進(jìn)入的孔隙稱為開口孔隙，而將常壓水不能進(jìn)入的孔隙稱為閉口孔隙。另外，開口孔中有些孔不僅與外界相通，而且彼此貫通，稱為連通孔。（2）孔隙對材料性質(zhì)的影響一般情況下，材料孔隙率越大，則材料的表觀密度、堆積密度、強(qiáng)度均越小，耐磨性、抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性、耐水性及其他耐久性越差，而保溫性、吸聲性、吸水性與吸濕性等越強(qiáng)。（3）材料內(nèi)部孔隙的來源與產(chǎn)生1.2.1 材料與質(zhì)量有關(guān)的性質(zhì)（1）材料的密度、表觀密度與堆積密度密度True Density材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下、單位體積干材料的質(zhì)量稱為材料的密度。按照（1.1

12、）式進(jìn)行計算。 （1.1）式中：材料的密度， g·cm-3；材料在絕對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g；材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm-3。表觀密度-Apparent Density材料在自然狀態(tài)下，單位體積材料的質(zhì)量稱為材料的表觀密度（原稱容重，道路工程中稱為體積密度）。按照（1.2）式進(jìn)行計算。 （1.2）式中：材料的表觀密度，g·cm-3或kg·m-3；材料在自然狀態(tài)下的重量，g或；材料在自然狀態(tài)下的體積，cm3或m3。堆積密度-Bulk Density散粒材料(粉狀或粒狀材料)在堆積狀態(tài)下，單位體積材料的質(zhì)量稱為材料的堆積密度。按照（1.3）式進(jìn)行計算。 （1.3）

13、式中：散粒材料的堆積密度，kg·m-3；散粒材料在堆積狀態(tài)下的質(zhì)量，；散粒材料在堆積狀態(tài)下的體積，m3。常用土木工程材料的密度、表觀密度和堆積密度如表1.1所示.（2）材料的孔隙率與密實(shí)度孔隙率材料內(nèi)部孔隙體積占材料自然狀態(tài)下體積的百分率稱為材料的孔隙率。按照（1.4）式進(jìn)行計算。 （1.4）材料孔隙率的大小直接反映材料的密實(shí)程度，孔隙率小，則密實(shí)程度高。密實(shí)度材料的固體物質(zhì)體積占自然狀態(tài)下體積的百分率稱為材料的密實(shí)度。密實(shí)度反映了材料體積內(nèi)被固體物質(zhì)所填充的程度。按照（1.5）式進(jìn)行計算： （1.5）密實(shí)度與孔隙率之間的關(guān)系為：（3）材料的空隙率與填充率空隙率散粒材料顆粒之間的空隙

14、體積占材料堆積體積的百分率稱為材料的空隙率。按照（1.6）式進(jìn)行計算： （1.6）空隙率的大小反映了散粒材料的顆粒相互填充的程度填充率材料在自然狀態(tài)下的體積占堆積體積的百分率稱為材料的填充率。填充率反映了材料被顆粒填充的程度。按照（1.7）式進(jìn)行計算： （1.7）密實(shí)度與空隙率之間的關(guān)系為： 1.2.2 材料與水有關(guān)的性質(zhì)（1）材料的親水性與憎水性材料與水接觸時能被水潤濕的性質(zhì)稱為親水性；而材料與水接觸時不能被水潤濕的性質(zhì)稱為憎水性。材料被水濕潤的程度可以用潤濕角來表示，如圖1.3所示。潤濕角越小，說明材料越容易被水濕潤。實(shí)驗(yàn)證明，潤濕角90º的材料為親水性材料，反之，>90&

15、#186;的材料不能被水濕潤，為憎水性材料。當(dāng)=0º時，表明材料完全被水潤濕。（2）材料的吸濕性和吸水性吸濕性材料在潮濕空氣中吸附水分的性質(zhì)稱為吸濕性。材料的吸濕性大小，用含水率來表示。含水率是指材料內(nèi)部所含水的質(zhì)量占干材料質(zhì)量的百分率?？砂凑眨?.8）式進(jìn)行計算。 （1.8）式中：材料的含水率，； 材料在吸濕狀態(tài)下的重量，g；材料在干燥狀態(tài)下的重量，g。在一定的溫度和濕度條件下，材料中所含水分與周圍空氣濕度達(dá)到平衡時的含水率稱為平衡含水率。吸水性材料在水中(通過毛細(xì)孔隙)吸收水分的性質(zhì)稱為吸水性。土木工程材料吸水性的大小一般用質(zhì)量吸水率表示。質(zhì)量吸水率是指材料吸水飽和時，其內(nèi)部吸收

16、水分的質(zhì)量占干材料質(zhì)量的百分率。可按照（1.9）式進(jìn)行計算。 （1.9）式中：材料的質(zhì)量吸水率，； 材料在吸水飽和狀態(tài)下的質(zhì)量，g； 材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。（3）材料的耐水性材料長期在飽和水作用下，不破壞同時強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)稱為耐水性。材料的耐水性好壞用軟化系數(shù)表示，材料在飽和水狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度與材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度的比值，就是軟化系數(shù)。按照（1.10）式計算。 （1.10）式中：材料的軟化系數(shù)； 材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa； 材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。材料的軟化系數(shù)在01之間。經(jīng)常位于水中或受潮嚴(yán)重的重要結(jié)構(gòu)物的材料，軟化系數(shù)不宜小于0.85；受潮較輕

17、或次要結(jié)構(gòu)物的材料，軟化系數(shù)不宜小于0.70。軟化系數(shù)大于0.85的材料，通常認(rèn)為是耐水的材料，稱為耐水性材料。（4）材料的抗凍性材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍融循環(huán)而不破壞，同時強(qiáng)度也不嚴(yán)重降低的性質(zhì)，稱為抗凍性。影響材料抗凍性的因素：材料的孔隙率和孔隙特征。材料的吸水飽和程度。 材料抵抗凍脹應(yīng)力的能力，即材料的強(qiáng)度。就外界條件來說，材料受凍破壞的程度與凍融溫度、結(jié)冰速度及凍融頻繁程度等因素有關(guān)，溫度越低、降溫越快、凍融越頻繁，則受凍破壞越嚴(yán)重。（5）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，另外，材料抵抗其他液體滲透的性質(zhì)，也屬于抗?jié)B性。1.2.3 材料的熱工性質(zhì)（1）材料的導(dǎo)熱

18、性材料傳導(dǎo)熱量的性質(zhì)稱為導(dǎo)熱性。材料導(dǎo)熱能力的大小，用導(dǎo)熱系數(shù)來表示。影響材料導(dǎo)熱系數(shù)的因素主要有以下幾個方面：1）材料的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。2）材料的孔隙率及孔隙特征。3）含水率(濕度)。4）導(dǎo)熱時的溫度（2）材料的熱容量熱容量是指材料受熱時吸收熱量，冷卻時放出熱量的性質(zhì)?？捎茫?.11）式表示。 （1.11）式中：材料吸收或放出的熱量，KJ； 材料的比熱，J·（g·K）-1； 材料的質(zhì)量，g；材料受熱或冷卻前后的溫度差，K。幾種典型材料的熱工性能指標(biāo)如表1.2所示。（3）耐燃性建筑物失火時，材料能經(jīng)受高溫與火的作用不破壞，強(qiáng)度不嚴(yán)重降低的性能稱為耐燃性。根據(jù)耐燃性可將材料分

19、為三大類：1） 不燃燒類 如普通石材、混凝土、磚、石棉等。2） 難燃燒類 如瀝青混凝土、經(jīng)防火處理的木材等。3） 燃燒類 如木材、瀝青等。（4）耐火性材料在長期高溫作用下，保持不熔性并能工作的性能稱為耐火性。按耐火性高低可將材料分為3類：1） 耐火材料 如耐火磚中的硅磚、鎂磚、鋁磚、鉻磚等。2） 難熔材料 如難熔黏土磚、耐火混凝土等。3） 易熔材料 如普通黏土磚等。（5）材料的熱變形性材料在溫度變化時的尺寸變化稱為熱變形性。熱變形性的大小用線膨脹系數(shù)表示。1.3 材料的力學(xué)性質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)是指材料在外力作用下的表現(xiàn)，通常以材料在外力作用下的變形性或強(qiáng)度來表示。1.3.1 材料的強(qiáng)度與比強(qiáng)度材

20、料在外力(即荷載)作用下抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。（1）材料的強(qiáng)度類型1）材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度材料的抗壓、抗拉及抗剪強(qiáng)度按（1.12）式計算。 （1.12）式中：材料的強(qiáng)度，MPa； F試件破壞時的最大荷載，N； 試件受力截面面積，mm2。抗壓強(qiáng)度是評定脆性材料強(qiáng)度的基本指標(biāo)，而抗拉強(qiáng)度是評定塑性材料強(qiáng)度的主要指標(biāo)。2）材料的抗彎強(qiáng)度材料的抗彎強(qiáng)度與試件的幾何形狀及荷載施加的情況有關(guān)，對于矩形截面和條形試件，當(dāng)采用二分點(diǎn)試驗(yàn)（圖1.4） (在兩支點(diǎn)的中間作用一個集中荷載)時，其抗彎極限強(qiáng)度按（1.13）式計算。 （1.13）當(dāng)采用三分點(diǎn)試驗(yàn)（圖1.4）(在跨度的三分點(diǎn)上加兩個集中荷載)時

21、，其抗彎極限強(qiáng)度按（1.14）式計算。 （1.14）式中：材料的抗彎極限強(qiáng)度，MPa； 試件破壞時的最大荷載，N； 試件兩支點(diǎn)間的距離，mm；、試件截面的寬度和高度，mm。（2）影響材料強(qiáng)度的因素材料的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造圖1.5 材料強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系試驗(yàn)條件試驗(yàn)方面的因素有：試件大小、試件形狀、加荷速度以及試件的平整度等。材料的含水情況溫度（3）材料的強(qiáng)度等級常用土木工程材料的強(qiáng)度如表1.3所示。（4）材料的比強(qiáng)度比強(qiáng)度等于材料的強(qiáng)度與表觀密度之比，即單位質(zhì)量的材料強(qiáng)度。比強(qiáng)度是用來評價材料是否輕質(zhì)高強(qiáng)的一個指標(biāo)。幾種主要材料的比強(qiáng)度如表1.4所示。1.3.2 材料的彈性與塑性材料在外力作用下

22、產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，變形隨即消失并能完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)，稱為材料的彈性。應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為材料的彈性模量。按照（1.15）式計算。 （1.15） 式中：材料的應(yīng)力，MPa；材料的應(yīng)變； 材料的彈性模量，MPa。材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)取消外力后，不能恢復(fù)變形，仍然保持變形后的形狀和尺寸，并且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為材料的塑性。1.3.3 材料的脆性與韌性材料受外力作用，當(dāng)外力達(dá)到一定限度后，材料突然破壞，但破壞時沒有明顯塑性變形的性質(zhì)，稱為材料的脆性。具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料。材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大能量，產(chǎn)生較大變形而不致破壞的性質(zhì)，稱為材料的韌性或沖擊韌性。

23、1.3.4 材料的硬度與耐磨性（1）硬度硬度是指材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力（2）耐磨性耐磨性是指材料表面抵抗磨損的能力。材料的耐磨性以磨損前后材料單位面積的質(zhì)量損失，即磨損率表示。材料的磨損率越低，表明該材料的耐磨性越好。1.4 材料的耐久性材料在長期使用過程中，能抵抗各種作用而不破壞，并且能保持原有性能的能力，稱為材料的耐久性。影響耐久性的因素很多，包括物理作用、化學(xué)作用及生物作用等。（1）物理作用物理作用指材料受干濕、冷熱、凍融變化等，使材料體積發(fā)生收縮與膨脹，或產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力而開裂破壞。（2）化學(xué)作用化學(xué)作用指材料在大氣和環(huán)境水中的酸堿鹽等溶液的侵蝕下，使材料逐漸發(fā)生質(zhì)變而破壞。（3）

24、生物作用生物作用指材料在昆蟲或菌類等的侵害下，導(dǎo)致材料發(fā)生蟲蛀、腐朽而破壞。第2章 水泥2.1 硅酸鹽水泥國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB1752007）規(guī)定：凡是以適當(dāng)成分的生料，燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，并摻入05的石灰石或?；郀t礦渣，適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。2.1.1 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)（1）生料的配制硅酸鹽水泥的原料主要由三部分組成：石灰質(zhì)原料；粘土質(zhì)原料；校正原料將石灰質(zhì)、粘土質(zhì)和校正原料按適當(dāng)?shù)谋壤浜希⑦@些原料磨制到規(guī)定的細(xì)度，并使其均勻混合，這個過程叫做生料配制。生料的配制有干法和濕法兩種。（2）水泥熟料的煅燒將配制好的生料在窯

25、內(nèi)進(jìn)行煅燒。水泥窯型主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯。一般立窯適合小型水泥廠，回轉(zhuǎn)窯適合于大型水泥廠。煅燒的主要過程包括：1）干燥 2）預(yù)熱 3）分解 4）燒成 5）冷卻 （3）水泥熟料的粉磨將生產(chǎn)出來的水泥熟料配以適量的石膏，或根據(jù)水泥品種的要求摻入一定量的混合材料，進(jìn)入磨機(jī)磨至適當(dāng)?shù)募?xì)度，即制成硅酸鹽水泥。圖3.1 硅酸鹽水泥生產(chǎn)工藝流程示意圖3.1.2 硅酸鹽水泥熟料的礦物組成及特性（1）水泥熟料的礦物組成硅酸鹽水泥的熟料主要由4種礦物組成，其名稱、成分、化學(xué)式縮寫、含量如下： 礦物名稱 化學(xué)成分 縮寫符號 含量 硅酸三鈣 3CaO·SiO2 C3S 3660 硅酸二鈣 2CaO·

26、SiO2 C2S 1536 鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3 C3A 715 鐵鋁酸四鈣 4CaO·Al2O3·Fe2O3 C4AF 1018（2）水泥熟料礦物的特性硅酸鹽水泥中含有的4種熟料礦物與水作用時所表現(xiàn)的特性是不同的，表3.1列出了4種熟料礦物與水作用的特性。（3）硅酸鹽水泥的水化水泥加水拌和后，水泥顆粒立即與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，即發(fā)生水化反應(yīng)，生成一系列的化合物并放出一定的熱量。常溫下水泥熟料單礦物的水化反應(yīng)式如下： ············

27、;···············（4）硅酸鹽水泥的凝結(jié)和硬化硅酸鹽水泥加水拌合后，成為可塑性的漿體，隨著時間的推移，其塑性逐漸降低，最后失去塑性，這個過程稱為水泥的凝結(jié)。隨著水化的不斷進(jìn)行，水泥凝膠不斷生成，形成密實(shí)的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水泥漿轉(zhuǎn)變?yōu)槭癄铙w，產(chǎn)生了強(qiáng)度，即達(dá)到了硬化。（a） （b） （c） （d）圖3.2 硅酸鹽水泥凝結(jié)硬化示意圖（a）水泥顆粒分散在水中 （b）在水泥顆粒表面形成水化產(chǎn)物膜層（c）膜層長大并相互連接（凝結(jié)） （d）水化物

28、進(jìn)一步發(fā)展，填充毛細(xì)孔（硬化） 1水泥顆粒；2水；3水泥凝膠體；4晶體；5未水化的水泥顆粒內(nèi)核；6孔隙（5）影響水泥凝結(jié)硬化的主要因素熟料礦物組成的影響水泥細(xì)度的影響齡期（養(yǎng)護(hù)時間）的影響圖3.3 水泥水化齡期對強(qiáng)度的影響?zhàn)B護(hù)溫度和濕度水灰比（W/C）3.1.3 硅酸鹽水泥的腐蝕與防止引起水泥石腐蝕的原因及作用多而復(fù)雜，幾種典型水泥石腐蝕的類型如下：（1）軟水腐蝕（溶出性腐蝕）（2）離子交換腐蝕（溶解性腐蝕）碳酸的腐蝕一般酸的腐蝕鎂鹽的腐蝕(易溶)(絮凝狀、無膠結(jié)力)（3）膨脹性腐蝕硫酸鹽的腐蝕(絮凝狀、無膠結(jié)力)······

29、3;（水化硫鋁酸鈣）（結(jié)晶膨脹） 硫酸的腐蝕·生成的硫酸鹽會與水化鋁酸三鈣繼續(xù)反應(yīng)，生成的水化硫鋁酸鈣，導(dǎo)致水泥石的破壞。（4）強(qiáng)堿的腐蝕·· （易溶于水）·水泥石腐蝕的主要原因是：侵蝕性介質(zhì)以液相的形式與水泥石接觸并具有一定的濃度；水泥石中存在著易被腐蝕的成分；水泥石結(jié)構(gòu)不致密，存在較多毛細(xì)孔隙，侵蝕性介質(zhì)可通過毛細(xì)孔進(jìn)入水泥石內(nèi)部。（5）水泥石腐蝕的防止根據(jù)水泥石腐蝕的原因，可以采用以下措施防止水泥石腐蝕：根據(jù)環(huán)境侵蝕特點(diǎn)，合理選用水泥品種，減少水泥中易被腐蝕物質(zhì)（即Ca(OH)2、3CaO·Al2O3·6H2O）的含量。降低水泥

30、石的孔隙率，提高水泥石的密實(shí)度。在水泥石的表面涂抹或鋪設(shè)保護(hù)層，隔斷水泥石和外界的腐蝕性介質(zhì)的接觸。3.1.4 硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)（1）密度和堆積密度一般硅酸鹽水泥的密度為3.03.2g·cm-3。在進(jìn)行混凝土或砂漿配合比設(shè)計時，通常密度取為3.10 g·cm-3，堆積密度取為1300 kg·m-3。（2）細(xì)度國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB1752007）規(guī)定：硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的細(xì)度以比表面積表示，其比表面積不小于300m2·kg-1，否則為不合格品。（3）標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量測定凝結(jié)時間和體積安定性時必須采用規(guī)定稀稠程度的水泥凈漿，這個規(guī)定的稠度，

31、稱為標(biāo)準(zhǔn)稠度。當(dāng)達(dá)到規(guī)定稀稠程度時，拌制水泥漿的加水量，就是標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量。硅酸鹽水泥的標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量一般在23%30%之間。（4）凝結(jié)時間水泥的凝結(jié)時間有初凝與終凝之分。自加水時起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間，稱為初凝時間。自加水起至水泥漿完全失去可塑性，隨后開始產(chǎn)生強(qiáng)度的時間，稱為終凝時間。國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB1752007）規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得小于45min，終凝時間不得大于390min。初凝時間不合格的水泥為廢品水泥，終凝時間不合格的水泥為不合格品。（5）體積安定性水泥在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性為水泥的體積安定性。引起水泥安定性不良的原因有：水泥熟料中含有過

32、多的游離氧化鈣和游離氧化鎂國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：由游離氧化鈣引起的水泥安定性不良，可用沸煮法檢驗(yàn)。沸煮法又分試餅法和雷氏法，當(dāng)兩者發(fā)生爭議時以雷氏法為準(zhǔn)。游離氧化鎂引起的水泥體積安定性不良，用壓蒸法才能檢驗(yàn)出來。由于游離氧化鎂造成的安定性不良不便于快速檢驗(yàn)，因此，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥中的游離氧化鎂的含量不得超過5.0%，當(dāng)壓蒸試驗(yàn)合格時可放寬到6.0%。石膏摻量過多國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在生產(chǎn)水泥時，控制水泥中SO3的含量不得超過3.5%。體積安定性不合格的水泥為廢品，不得用于任何工程。（6）強(qiáng)度等級硅酸鹽水泥強(qiáng)度主要取決于熟料的礦物組成和細(xì)度（7）水化熱水泥在與水進(jìn)行水化反應(yīng)時放出的熱量稱為水化熱（J

33、3;g-1）。（8）堿含量國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：水泥中的堿含量按Na2O+0.658K2O計算值表示，若使用活性骨料，用戶要求提供低堿水泥時，水泥中的堿含量不得大于0.60%或由買賣雙方協(xié)商確定。3.1.5 硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用及儲存（1）硅酸鹽水泥的特性、應(yīng)用凝結(jié)硬化快，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度高水化熱大、抗凍性好干縮小、耐磨性較好抗碳化性較好耐腐蝕性差耐高溫性差（2）水泥的儲存和運(yùn)輸水泥在儲存和運(yùn)輸中不得受潮和混入雜物。水泥存放期不宜過長。水泥在運(yùn)輸和儲存中，不同品種、不同強(qiáng)度等級的水泥不能混裝。水泥堆放高度不得超過10包，遵循先來的水泥先用的原則。3.2 摻混合材料的硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料，一定

34、量的混合材料及石膏共同磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為摻混合材料的硅酸鹽水泥3.2.1 混合材料在水泥生產(chǎn)過程中，為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥強(qiáng)度等級而加入水泥中的人工或天然的礦物材料，稱為水泥混合材料。（1）活性混合材料在常溫下，與水不反應(yīng)或反應(yīng)很慢，當(dāng)加入堿性激發(fā)劑（Ca(OH)2）或硫酸鹽激發(fā)劑（CaSO4·2H2O)時，不僅能在空氣中硬化，而且能在水中繼續(xù)硬化，并生成水硬性膠凝材料的產(chǎn)物，稱為活性混合材料。常用的活性混合材料有如下幾種：?；郀t礦渣火山灰混合材料火山灰質(zhì)混合材料泛指火山灰一類物質(zhì)，按其活性成分與礦物結(jié)構(gòu)可分為三類：a.含水硅酸質(zhì)的混合材料 硅藻土、硅藻石、蛋白石及硅

35、質(zhì)渣等b.鋁硅玻璃質(zhì)的混合材料 火山灰、凝灰?guī)r、浮石及某些工業(yè)廢渣c(diǎn).燒粘土質(zhì)的混合材料 主要有燒粘土、煤渣、煤矸石灰渣等粉煤灰混合材料（2）非活性混合材料加入水泥中，不與或幾乎不與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生作用，僅僅是降低強(qiáng)度等級，提高產(chǎn)量，降低成本，調(diào)節(jié)水泥性能，減小水化熱的這一類礦物材料，稱為非活性混合材料，常見的非活性混合材料如磨細(xì)的石灰石粉、石英砂、窯灰、慢冷礦渣等。3.2.2 普通硅酸鹽水泥由硅酸鹽水泥熟料、適量的混材料及石膏共同磨細(xì)，制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥，代號P·O。（1）普通硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)普通硅酸鹽水泥的技術(shù)指標(biāo)要求與硅酸鹽水泥有幾點(diǎn)不同：凝結(jié)時間普通

36、硅酸鹽水泥的初凝時間不小于45min，終凝時間不大于600min。強(qiáng)度等級燒失量普通硅酸鹽水泥的燒失量不大于5.0%。普通硅酸鹽水泥的其他技術(shù)要求同硅酸鹽水泥完全相同。（2）普通硅酸鹽水泥的性質(zhì)普通硅酸鹽水泥由于摻加的混合材料較少，因此它的性質(zhì)同硅酸鹽水泥的性質(zhì)基本上相同。3.2.3 礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥（1）定義及組成根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)通用硅酸鹽水泥（GB1752007）規(guī)定：由硅酸鹽水泥熟料、摻量大于20%且不大于70%的?；郀t礦渣及適量的石膏磨細(xì)所得的水硬性膠凝材料，稱為礦渣硅酸鹽水泥，簡稱礦渣水泥，代號P·S。凡由硅酸鹽水泥熟料和火山灰質(zhì)混合材料、

37、適量石膏磨細(xì)所得的水硬性膠凝材料稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，簡稱火山灰水泥，代號P·P。水泥中火山灰質(zhì)混合材料摻量為大于20%且不大于40%。凡由硅酸鹽水泥熟料和粉煤灰、適量石膏磨細(xì)所得的水硬性膠凝材料稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，簡稱粉煤灰水泥，代號P·F。水泥中粉煤灰摻量為大于20%且不大于40%。（2）技術(shù)指標(biāo)細(xì)度、凝結(jié)時間、體積安定性MgO、SO3含量強(qiáng)度等級（3）特性及應(yīng)用三種水泥的共性a.凝結(jié)硬化速度慢，早期強(qiáng)度低，后期強(qiáng)度發(fā)展較快b.對溫度及濕熱敏感性強(qiáng)c.耐腐蝕性好 d.水化熱小e.抗碳化能力差 f.抗凍性差、耐磨性差三種水泥的特性a.礦渣水泥特性礦渣硅酸鹽水泥的耐熱性

38、較好，抗?jié)B性差，且干燥收縮也較普通水泥大b.火山灰水泥特性具有良好的保水性，較高的抗?jié)B性和耐水性，不宜用于長期處于干燥環(huán)境中的混凝土工程。c.粉煤灰水泥特性粉煤灰水泥的干縮小、抗裂性好。不宜用于干燥環(huán)境。此外，抗?jié)B性較差，不宜用于抗?jié)B要求高的混凝土工程。3.2.4 復(fù)合硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料，適量的石膏共同磨細(xì)所得的水硬性膠凝材料稱為復(fù)合硅酸鹽水泥，簡稱復(fù)合水泥，代號P·C。（1）技術(shù)指標(biāo)MgO、SO3含量細(xì)度 凝結(jié)時間 強(qiáng)度等級 復(fù)合水泥的強(qiáng)度等級按3d和28d的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度來劃分，各齡期水泥的強(qiáng)度不得低于表3.5的值。（2）技術(shù)性質(zhì)常用水

39、泥的組成、特性及應(yīng)用如表3.6所示。第4章 混凝土4.1 混凝土的概述4.1.1 混凝土的定義以膠凝材料、顆粒狀集料（必要時加入的化學(xué)外加劑、摻合料、纖維等材料）為原材料，按比例配料、拌合、成型，經(jīng)硬化而形成的具有堆聚結(jié)構(gòu)的人造石材，統(tǒng)稱為混凝土，4.1.2 混凝土的發(fā)展歷史4.1.3 混凝土的分類從結(jié)構(gòu)及表觀密度方面進(jìn)行分類（1）按混凝土結(jié)構(gòu)分1）普通結(jié)構(gòu)混凝土2）細(xì)?；炷?3）大孔混凝土 4）多孔混凝土 （2）按照表觀密度分1）重混凝土2）普通混凝土3）輕混凝土4）特輕混凝土 4.1.4 混凝土材料的特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)1）成本低 2）可塑性好 3）配制靈活，適應(yīng)性好4）抗壓強(qiáng)度高 5）復(fù)合性

40、能好6）耐久性好 7）耐火性好8）生產(chǎn)能耗低。（2）混凝土的缺點(diǎn)1）自重大、比強(qiáng)度小 混凝土比強(qiáng)度比木材、鋼材小。2）抗拉強(qiáng)度低、變形能力小 呈脆性、易開裂，抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的1/101/20。4.2 混凝土的組成材料普通混凝土的組成材料主要有水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、細(xì)骨料（砂）。有時，為了改善某方面的性能，需加入外加劑或摻合料。普通混凝土硬化后的宏觀組織構(gòu)造如圖4.1所示。4.2.1 水泥（1）水泥品種的選擇水泥品種的選擇，需在分析工程特點(diǎn)、環(huán)境特點(diǎn)、施工條件的基礎(chǔ)上，結(jié)合水泥的性能特點(diǎn)來選擇，（2）水泥強(qiáng)度等級的選擇水泥強(qiáng)度等級要與混凝土強(qiáng)度等級相適應(yīng)。（3）水泥的技術(shù)性質(zhì)對于

41、所選水泥品種，應(yīng)檢驗(yàn)技術(shù)性質(zhì)，需滿足相關(guān)要求。4.2.2 細(xì)骨料公稱粒徑在0.154.75mm之間的骨料稱為細(xì)骨料，也叫砂。砂按來源分為天然砂、人工砂兩類。砂的技術(shù)要求主要有：（1）砂的顆粒級配和粗細(xì)程度砂的顆粒級配是指砂子大小不同的顆粒搭配的比例情況。砂的粗細(xì)程度是指砂子總體的粗細(xì)程度砂子的顆粒級配和粗細(xì)程度，可通過篩分析的方法來確定。砂的粗細(xì)程度可通過計算細(xì)度模數(shù)確定。細(xì)度模數(shù)根據(jù)（4.1）式計算（精確至0.01）。 （4.1）式中：細(xì)度模數(shù)。、分別為4.75mm、2.36mm、1.18mm、600、300、150篩的累計篩余百分率。砂按細(xì)度模數(shù)分為粗、中、細(xì)三種規(guī)格，其細(xì)度模數(shù)分別為：粗

42、砂：3.73.1 中砂：3.02.3 細(xì)砂：2.21.6（2）含泥量（石粉含量和泥塊含量）天然砂的含泥量和泥塊含量應(yīng)符合表4.3規(guī)定。（3）有害物質(zhì)砂中云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫化物及硫酸鹽、氯鹽等的含量應(yīng)符合表4.3的規(guī)定。（4）堅固性堅固性是砂在自然風(fēng)化和其他外界物理化學(xué)因素作用下，抵抗破裂的能力。根據(jù)GB/T1464-2001規(guī)定，天然砂采用硫酸鈉溶液進(jìn)行試驗(yàn)，砂樣經(jīng)5次循環(huán)后其質(zhì)量損失應(yīng)符合表4.4規(guī)定。（5）表觀密度、堆積密度、空隙率砂的表觀密度大于2500 kg·m-3，松散堆積密度大于1350 kg·m-3，空隙率小于47%。（6）堿集料反應(yīng)指水泥、外加劑等混凝

43、土組成物及環(huán)境中的堿與集料中活性礦物在潮濕環(huán)境下緩慢發(fā)生并導(dǎo)致混凝土開裂破壞的膨脹反應(yīng)。（7）砂的含水狀態(tài)砂有四種含水狀態(tài)（如圖4.4所示）：1）絕干狀態(tài) 2）氣干狀態(tài) 3）飽和面干狀態(tài)4）濕潤狀態(tài) 4.2.3 粗骨料粒徑大于4.75mm的巖石顆粒，分為卵石和碎石兩大類粗骨料的主要技術(shù)指標(biāo)有：（1）粗骨料最大粒徑()粗骨料的顆粒級配普通混凝土用的碎石或卵石級配應(yīng)符合表4.5的要求，試樣篩分所需篩號，也按表4.5規(guī)定的級配選用，累計篩余計算均與砂相同。（3）含泥量和泥塊含量含量應(yīng)符合表4.6的規(guī)定。（4）有害物質(zhì)其有害物質(zhì)主要有有機(jī)物，硫化物及硫酸鹽，對混凝土的危害與砂相似，其含量應(yīng)符合表4.6

44、的規(guī)定。（5）針、片狀顆粒含量卵石和碎石顆粒的長度大于該顆粒所屬相應(yīng)粒級平均粒徑2.4倍者為針狀顆粒；厚度小于平均粒徑0.4倍者為片狀顆粒（平均粒徑指該粒級上、下限粒徑的平均值）。其含量應(yīng)符合表4.6的規(guī)定。（6）堅固性指卵石、碎石在自然風(fēng)化和其他外界物理、化學(xué)因素作用下抵抗破裂的能力，采用硫酸鈉溶液法進(jìn)行試驗(yàn)，卵石和碎石經(jīng)5次循環(huán)后，其質(zhì)量損失應(yīng)符合表4.7的規(guī)定。（7）強(qiáng)度卵石、碎石的強(qiáng)度，一般用壓碎指標(biāo)來反映，對于碎石也可以測定巖石的抗壓強(qiáng)度來反映。壓碎指標(biāo)愈高，表示石子抵抗碎裂的能力愈軟弱，壓碎指標(biāo)值應(yīng)小于表4.8的規(guī)定。（8）表觀密度、堆積密度、空隙率表觀密度大于2500kg

45、3;m-3，松散堆積密度大于1350kg·m-3，空隙率小于47%。（9）堿集料反應(yīng) 經(jīng)堿集料反應(yīng)試驗(yàn)后，由卵石、碎石制備的試件應(yīng)無裂縫、酥裂、膠體外溢等現(xiàn)象。在規(guī)定的試驗(yàn)齡期的膨脹率小于0.1%。4.2.4 水用來拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土的水，不應(yīng)含有能夠影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害雜質(zhì)、油脂和糖類等等。凡可供飲用的自來或清潔的天然水，一般都可用來拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土。4.2.5 混凝土化學(xué)外加劑（1）化學(xué)外加劑概述1）混凝土外加劑發(fā)展情況2）混凝土外加劑分類混凝土外加劑按其主要功能分為四類：改善混凝土拌合物流變性能的外加劑；調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間、硬化性能的外加劑；改善混凝土耐久性的外加劑；改善

46、混凝土其他性能的外加劑?；炷镣饧觿┌椿瘜W(xué)成分分為有機(jī)外加劑，無機(jī)外加劑和有機(jī)無機(jī)復(fù)合外加劑?；炷镣饧觿┌词褂眯Ч譃闇p水劑、調(diào)凝劑（緩凝劑、早強(qiáng)劑、速凝劑）、引氣劑、加氣劑、防水劑、阻銹劑、膨脹劑、防凍劑、著色劑、泵松劑以及復(fù)合外加劑（如早強(qiáng)減水劑、緩凝減水劑、緩凝高效減水劑等）。（2) 常用混凝土外加劑定義普通減水劑 在混凝土坍落度基本相同的條件下，能減少拌合用水量的外加劑。高效減水劑 在混凝土坍落度基本相同的條件下，能大幅度減少拌合用水量的外加劑。緩凝劑 可延長混凝土凝結(jié)時間的外加劑。早強(qiáng)劑 可加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑。引氣劑 在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布穩(wěn)定而封閉的微小

47、氣泡的外加劑。早強(qiáng)減水劑 兼有早強(qiáng)和減水功能的外加劑緩凝減水劑 兼有緩凝和減水功能的外加劑。緩凝高效減水劑 兼有緩凝和大幅度減少拌合用水量的外加劑。引氣減水劑 兼有引氣和減水功能的外加劑。（4）化學(xué)外加劑的品種及主要功能1）減水劑減水劑品種及作用機(jī)理目前常用的普通減水劑主要有：木質(zhì)素磺酸鹽系減水劑、羥基羧酸系減水劑、糖密類減水劑和腐殖酸類減水劑等。高效減水劑主要有：萘系（萘羧酸鹽甲醛縮合物）減水劑、甲基萘系減水劑、蒽系減水劑、古馬隆系減水劑、三聚氰胺系減水劑、多羧酸系減水劑、氨基硅酸鹽系減水劑等。減水劑的主要成分是表面活性劑，其對水泥的作用主要是表面活性作用，本身不與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。減水劑在

48、水泥混凝土中的作用包括：吸附分散作用、濕潤作用、潤滑作用等。A.吸附分散作用如圖4.6所示。B.潤濕作用C.潤滑作用減水劑主要成分、推薦摻量見表4.9減水劑的主要功能和適用范圍見表4.102）引氣劑品種及作用機(jī)理引氣劑屬于表面活性劑的范疇，根據(jù)其水溶液電離性質(zhì)可分為陰離子、非離子、陽離子和兩性離子四類，按組成又可分為以下幾種類型：松香及其熱聚物類；非離子型表面活性劑（主要成分是烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物）；烷基苯磺酸鹽類引氣劑；皂角類引氣劑等。引氣劑有界面活化作用及引氣作用。引氣劑的界面活化作用指引氣劑在水中被界面吸附，形成憎水化吸附層，降低界面能，使界面性質(zhì)顯著改變,尤其是能夠吸附在混凝土拌和物在

49、攪拌的過程中產(chǎn)生的無數(shù)微細(xì)氣泡的表面，形成穩(wěn)定的吸附膜，使氣泡成為溶膠性氣泡，彼此獨(dú)立、均勻的分布于混凝土拌和物中而不易破滅。常用引氣劑類別及其性能指標(biāo),見表4.11引氣混凝土含氣量推薦值見表4.12引氣劑對混凝土性能影響 引氣劑能顯著改善混凝土拌和物黏聚性、保水性，引氣劑也能提高寒冷、嚴(yán)寒地區(qū)混凝土耐久性。對干縮影響不大，抗中性化程度降低。3）早強(qiáng)劑早強(qiáng)劑是加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑?？捎糜谡麴B(yǎng)混凝土及常溫、低溫和變溫（最低氣溫不低于-5）條件下施工的有早強(qiáng)或防凍要求的混凝土工程。早強(qiáng)劑的主要種類有：無機(jī)物類（氯鹽類、硫酸鹽類、碳酸鹽類等）；有機(jī)物類（有機(jī)胺類、羧酸鹽類）；礦物類（天然礦

50、物如明礬石，合成礦物如氟鋁酸鈣，無水硫鋁酸鈣等），但越來越多的是使用由它們組成的復(fù)合早強(qiáng)劑。氯鹽類早強(qiáng)劑常用氯鹽類早強(qiáng)劑主要有：氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋁及三氯化鐵等。硫酸鹽類早強(qiáng)劑硫酸鹽類早強(qiáng)劑主要有硫酸鈉（即元明粉，俗稱芒硝），硫代硫酸鈉（即海波）、硫酸鈣（即石膏）、硫酸鋁及硫酸鉀鋁（即明礬）等。有機(jī)胺類早強(qiáng)劑常用有機(jī)胺類早強(qiáng)劑主要有：三乙醇胺（簡稱TEA）、三異丙醇胺（簡稱TP）、二乙醇胺等。以上三類常用早強(qiáng)劑在實(shí)際混凝土工程中應(yīng)用時，其摻量應(yīng)符合表4.13規(guī)定。復(fù)合早強(qiáng)劑4）緩凝劑 按照化學(xué)成分，緩凝劑可分為有機(jī)緩凝劑和無機(jī)緩凝劑兩類。有機(jī)緩凝劑具有表面活性作用，能在水泥顆粒的固液

51、界面吸附，改變了水泥顆粒表面的親水性，形成一層可抑制水泥水化的緩凝劑膜層，從而導(dǎo)致混凝土凝結(jié)時間的延長；無機(jī)緩凝劑主要是在水泥顆粒表面形成一層不溶性的薄層，阻止了水泥顆粒與水的接觸，因而延緩了水泥的水化起到緩凝作用。常用的緩凝劑摻量為：糖蜜類摻量0.1%0.3%；木質(zhì)素磺酸鹽0.2%0.3%；羥基羧酸及其鹽類0.01%0.1%；無機(jī)緩凝劑0.1%0.2%。4.2.6 混凝土礦物外加劑（1）作用機(jī)理由于摻用礦物外加劑，使水泥基材在水化前就有了密實(shí)的堆積。水化時及水化后，礦物外加劑中的活性組分，與水泥水化生成的Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣等，從而改變了水泥石及水泥石

52、與集料界面的結(jié)構(gòu)，孔隙率降低，界面層厚度變薄，Ca(OH)2取向指數(shù)降低。（2）礦物外加劑的品種當(dāng)前廣泛使用的礦物外加劑有磨細(xì)礦渣（S）、磨細(xì)粉煤灰（F）、磨細(xì)天然沸石（Z）、硅灰（SF）等。 1）礦渣微粉粒化高爐礦渣磨細(xì)后的細(xì)粉稱為礦渣微分。?；郀t礦渣是熔化的礦渣在高溫狀態(tài)迅速水淬而成。我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/18736-2002高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑中對礦渣微粉等礦物外加劑規(guī)定了一系列技術(shù)要求。如表4.14所示。礦渣微粉混凝土的性能特征簡介如下：凝結(jié)時間 礦渣微粉對混凝土的初、終凝時間比普通混凝土有所延緩，但幅度不大。流動性 能改善流動性泌水性 礦渣微粉混凝土具有良好的黏聚性，因而顯著改

53、善了混凝土的泌水性。強(qiáng)度 在相同的混凝土強(qiáng)度等級與自然養(yǎng)護(hù)的條件下，礦渣微粉混凝土的早期強(qiáng)度比普通混凝土略低，但28d即以后的強(qiáng)度增長顯著多于普通混凝土。耐久性 礦渣微粉混凝土的抗?jié)B性明顯優(yōu)于普通混凝土，提高了混凝土抗氯離子滲透能力和抗硫酸鹽侵蝕性。對預(yù)防和抑制堿骨料反應(yīng)也是十分有利的。2）粉煤灰 又稱飛灰，是一種顆粒非常細(xì)，以致能在空氣中流動并被除塵設(shè)備收集的粉狀物質(zhì)。我們通常所指的粉煤灰是指燃煤電廠中磨細(xì)煤粉在鍋爐中燃燒后從煙道排出，被收塵器收集的物質(zhì)。我國的國家標(biāo)準(zhǔn)GB 159691根據(jù)粉煤灰的細(xì)度和燒失量對用于混凝土和砂漿摻合料的粉煤灰分為三個等級：級粉煤灰 0.045mm方孔篩篩余小于12%，燒失量小于5%。級粉煤灰 0.045mm方孔篩篩余小于20%，燒失量小于8%。級粉煤灰 0.045mm方孔篩篩余小于