1、建筑工程通用知识讲座,常德职业技术学院土建系 陈贤清 2013年3月,第二篇 建筑工程材料,第一章 材料基本性质,一、材料与质量有关的性质1、密度：是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。质量是指材料在干燥状态下的质量。体积是指干燥材料在绝对密实状态下的体积，是指材料不包括材料内部孔隙体积在内的固体物质所占的体积。（建筑材料中，除了钢材、玻璃等材料可近似地直接量取其密实体积外，其它绝大多数材料都含有一定的孔隙，如砖石、木材、混凝土及其制品等）,2、表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。材料的表观密度可按下式计算：,材料在自然状态下的体积，是指包括孔隙体积在内的材料体积。表观密度又根据其
2、开口孔分为体积密度和视密度。,3、散粒材料的堆积密度散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度。自然堆积状态下的体积，包括颗粒之间的空隙体积在内，通常用容器的标定容积表示。材料的堆积密度可按下式计算：,工程上常用的砂、石材料，其颗粒内部孔隙极少，用排水法测出的颗粒体积与其实体积基本相同，所以，砂、石的表观密度可近似地视作其密度，常称视密度。材料表观密度的大小与含水量的关。当材料的孔隙中含有水分时，其质量（包括水的质量）和体积均会发生变化，影响材料的表观密度，故所测的表观密度必须注明其含水状态。通常材料的表观密度是指材料在气干状态（长期在空气中的干燥状态）下的表观密度。材料在烘干状态下
3、的表观密度称为干表观密度。,4、密实度与孔隙率1）密实度：是指材料体积内被固体物质所充实的程度。密实度D可表示为：,2）孔隙率：是指材料中孔隙体积占材料总体积的百分数。孔隙率可表示为：,5、填充率与空隙率对于松散颗粒状态材料，如砂、石子等，可用填充率和空隙率表示互相填充的疏松致密程度。1）填充率填充率是指散粒状材料在堆积体积内被颗粒所填充的程度。2）空隙率 散粒状材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积状态下总体积的百分数，称为散粒材料的空隙率,。,二、与水有关的性质1、亲水性与憎水性建筑材料在使用过程中常与水或水蒸气接触。材料在空气中与水接触时，根据其表面能否被水润湿，可分亲水性材料与憎水性材料两种
4、。材料的亲水性与憎水性可用润湿角来说明，如图11中所示。在材料、水、空气三相交点处，沿水滴表面所作切线与材料表面的夹角，称为润湿角。润湿角愈小，表明材料愈易被水湿润，润湿角=0时，材料完全被水浸润；润湿角愈大，表明材料愈难被水湿润。,2、吸水性与吸湿性1）吸水性：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。由于材料的亲水性及开口孔隙的存在，大多数材料具有吸水性。吸水性的大小常以吸水率表示，可用质量吸水率和体积吸水率来表示：2）吸湿性： 材料吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性可用含水率表示，材料的吸湿性主要与材料的组成、孔隙率，特别是孔隙特征有关，还与周围环境的温度与湿度有关。一般，环境中温度
5、越高，湿度越低，含水率越小。材料吸湿后，除了本身质量增加外，还会降低其绝热性、强度及耐久性，对工程产生不利的影响。,3、耐水性材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性：材料的耐水性以软化系数表示：软化系数的取值范围在01之间，其值越大，表明材料的耐水性越好。软化系数的大小，有时被作为选择材料的依据。长期处于水中或潮湿环境的重要建筑物或构筑物，必须选用软化系数大于0.85的材料。用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则软化系数不宜小于0.70。通常认为软化系数大于0.85的材料是耐水性材料。,第二章 无机胶凝材料,1.1无机胶凝材料的种类和特性土木工程中常常需要将散粒材料（如砂和石
6、子）或块状材料（如砖和石块）粘结成为整体，具有这种粘结作用的材料，统称为无机胶结材料或无机胶凝材料。胶凝材料按其化学成分可分为有机和无机两大类。无机胶凝材料按其硬化时的条件又可分为：气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续提高其强度，如石灰、石膏、水玻璃等。水硬性胶凝材料不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并继续提高其强度，如各种水泥。,1.2通用硅酸盐水泥 一、水泥的主要技术性质 1.密度与堆积密度:(前面讲了) 2.细度:是指水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度既可用筛余量表示，也可用比表面积来表示。凡水泥细度不符合规定者为不合格品。
7、3.标准稠度用水量标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的用水量（以占水泥重量的百分数表示），也称需水量。硅酸盐水泥的标准稠度需水量与矿物组成及细度有关，一般在21%28%之间。,4.凝结时间:初凝和终凝。初凝时间为自水泥加水拌合时起，到水泥浆（标准稠度）开始失去可塑性为止所需的时间。终凝时间为自水泥加水拌合时起，至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。初凝时间不宜过快，以便有足够的时间对混凝土进行搅拌、运输和浇注。当施工完毕之后，则要求混凝土尽快硬化，产生强度，以利下一步施工工作的进行。为此，水泥终凝时间又不宜过迟。,水泥凝结时间的测定，是以标准稠度的水泥净浆，
8、在规定温度和温度条件下，用凝结时间测定仪进行。硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45分钟，终凝时间不得迟于6.5小时。实际上，硅酸盐水泥的初凝时间一般为13小时，终凝 时间为58小时。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。,5.体积安定性:水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。使用安定性不良的水泥，能使构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。国家标准规定,水泥安定性必须合格。安定性不良的水泥应作废品处理,不得用于工程中。,6.强度:目前我国是将水泥、标准砂及水按规定比例拌制成塑性水泥胶砂，并按规定方法制成4040160mm的水泥胶砂试件，在标
9、准温度（201）的水中养护，测定其抗拉、抗折、抗压强度。抗压强度一般是抗拉强度的10-20倍。强度主要取决熟料矿物的比例和水泥细度、还与试验方法、试验条件、养护龄期有关。,7.水化热:水泥在水化过程中所放出的热量，称为水泥的水化热。冬季施工时，水化热有利于水泥的正常凝结硬化。但对大体积混凝土工程，如大型基础、大坝、桥墩等，水化热大是不利的。因积聚在内部的水化热不易散的。因积聚在内部的水化热不易散出，常使内部温度高达5060。由于混凝土表面散热很快，内外温差引起的应力，可使混凝土产生裂缝。因此对大体积混凝土工程，应采用水化热较低的水泥。,8.不溶物和烧失量不溶物是指水泥经酸和碱处理后不能被溶解的
10、残余物。烧失量是指水泥经高温灼烧后的质量损失率。不溶物和烧失量不符合规定者为不合格品。9.碱含量碱含量高时，会发生碱骨（集）料反应，所以水泥碱含量一般不得大于0.6%，,二、硅酸盐水泥的特性1.强度高2.水化热高3.抗冻性好4.碱度高，抗碳化能力强5.干缩小6.耐磨性好7.耐腐蚀性差8.耐热性差9.湿热养护效果差,三、普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料615混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）。普通水泥中混合材料掺加量按重量百分比计：掺活性混合材料时，不得超过15%，掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量10%。普通硅酸盐水泥强度等级分为32.5、
11、32.5R、42.5、42.5R、52.5和52.5R等三个等级两种类型（普通型和早强型）。,普通水泥初凝不得早于45分钟，终凝不得迟于10小时。对体积安定性要求与硅酸盐水泥相同。普通硅酸盐水泥中掺入少量混合材料的作用，主要是调节水泥强度等级。但普通硅酸盐水泥早期硬化速度稍慢，其3天强度较硅酸盐水泥稍低，抗冻性及耐磨性也较硅酸盐水泥稍差。普通硅酸盐水泥被广泛应用于各种混凝土工程中，是我国主要水泥品种之一。,四、矿渣硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥）。特点：1）早期强度低，后期强度高2）具有较强的抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵
12、蚀的能力3）水化热低,五、火山灰质硅酸盐水泥火山灰水泥和矿渣水泥在性能方面有许多共同点：如早期强度较低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性较强，抗冻性差等。其本身的特点。1、抗渗性及耐水性高2、在干燥环境中易产生裂缝3、耐蚀性较强,六、粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰水泥各龄期的强度要求与矿渣水泥和火山灰水泥相同。细度、凝结时间、体积安定性的要求与硅酸盐水泥相同。粉煤灰本身就是一种火山灰质混合材料，因此实质上粉煤灰水泥就是一种火山灰水泥。其特点：1、早期强度低 2、干缩小，抗裂性高,七、复合硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称
13、复合水泥），代号PC。见P123表2-1-4,1.3 特性水泥 一、高铝水泥高铝水泥也称矾土水泥，是以铝矾土和石灰石为原料，经高温煅烧得到以铝酸钙为主要成分的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料。这种水泥与上述的硅酸盐水泥不同，属于铝酸盐系列的水泥。它是一种耐腐蚀、耐热的水泥。,高铝水泥的特性与应用：1、快硬、早强2、水化热大3、抗硫酸盐侵蚀性强4、耐碱性差5、耐热性高,二、快硬硅酸盐水泥凡以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成具有早期强度增长率较高的水硬性胶凝材料，称为快硬硅酸盐水泥，简称快硬水泥。凝结时间初凝规定不得早于45分钟，终凝不得
14、迟于10小时。,特点：凝结硬化快，早期强度增长率高，适用：紧急抢修工程，军事工程，冬季施工的工程及预应力钢筋混凝土构件。 保管：快硬水泥在运输及储存过程中容易风化、受潮，因此须特别注意防潮。一般保存期不应超过一个月，否则应重新进行检验，合格后方可使用。,三、膨胀类水泥在水泥硬化过程中产生体积膨胀的水泥属膨胀类水泥。按膨胀值不同分为膨胀水泥和自应力水泥（自应力值大于2MPa）用途： 1、硅酸盐膨胀水泥制造防水砂浆和防水混凝土 2、低热微膨胀水泥用于抗渗和抗硫酸盐侵蚀的工程 3、硫酸铝盐膨胀水泥应用浇筑构件节点及应用于抗渗和补偿收缩的混凝土工程 4、自应力水泥用于自应力钢筋混凝土压力管及其配件,1
15、.4 石灰 一、石灰的品种1、生石灰按氧化镁的含量不同：钙质生石灰 氧化镁的含量小于5%镁质生石灰 氧化镁的含量5%-24%2、建筑用石灰：生石灰（块灰）、生石灰粉、熟石灰粉、石灰膏,二、石灰的熟化与硬化 1、石灰的熟化生石灰加水之后水化为熟石灰的过程称为熟化（消解）其反应如下：CaO+H2O=Ca（OH）2熟化时放出大量热量，体积增大12.5倍。生石灰熟化的方法有淋灰法和化灰法。熟石灰有两种形式：石灰膏和熟石灰粉。,石灰熟化成石灰浆使用时为何要陈伏?石灰在烧制过程中，往往由于煅烧温度过高或时间过长，会使石灰表面出现裂缝或玻璃状的外壳，块体密度大，消化缓慢，这种石灰叫“过火石灰”。它用在建筑结
16、构中仍能继续缓慢的消化，基于上述原因从而引起体积膨胀，导致墙面鼓胀、地基胀裂等破坏现象，危害极大。 所以生石灰在使用前要经过消解，并在洗灰池中“陈伏”14天以上,2、石灰的硬化石灰浆体的硬化过程：1）干燥硬化 2）结晶硬化 3）碳酸化硬化,三、石灰的特性： 1保水性好 2凝结硬化慢，强度低， 3耐水性差 4体积收缩大 5、吸湿性强 6、化学稳定性差,1.5 石膏一、石膏的生产及品种生产石膏的主要原料为天然石膏、或称生石膏，属于沉积岩，其化学式为CaSO4。2H2O也称二水石膏。化学工业副产物的石膏废渣（如磷石膏、氟石膏、硼石膏）其成分也是二水石膏。其品种：建筑石膏和模型石膏高强度石膏硬石膏,二
17、、建筑石膏的特征 （1）凝结硬化快。 （2）硬化时体积微膨胀。石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩，而建筑石膏却略有膨胀（膨胀率约为1%），这能使石膏制品表面光滑饱满，棱角清晰，干燥时不开裂。 （3）硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低。 （4）隔热吸声性能良好。,（5）防火性能良好。(遇火时石膏硬化后的主要成分二水石膏中的结晶水蒸发并吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火的蔓延)。 （6）具有一定的调温调湿性 （7）耐水性和抗冻性差。 （8）加工性能好。(石膏制品可锯，可刨，可钉，可打眼)。,第二章 混凝土,2.1水泥混凝土的应用与分类什么是混凝土？混凝土是由胶凝材料、水和粗、细集料及
18、具有特定性能的外加剂或混合材按适当比例配合、拌制成拌合物。经一定时间硬化而成具有一定强度的人造石材。 一、混凝土的分类1.按胶凝材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、水玻璃混凝土、合物混凝土。,2.按体积不同分：特重混凝土、重混凝土、轻混凝土、特轻混凝土 3.按性能特点分：抗渗混凝土、耐酸混凝土、耐热混凝土、高强混凝土、高性能混凝土 4.按施工方法分：现浇混凝土、预制混凝土、泵送混凝土、喷射混凝土 5.按强度分：普通混凝土、高强混凝土、超高强混凝土,二、混凝土的主要技术性质1、材料来源广泛 2、性能可调范围大3、在凝结前具有良好的可塑性4、可用钢筋增强5、有较高的强度和耐久性6、施工工艺简易、多变,
19、三、混凝土应用的基本要求1、强度要求2、工作性要求3、耐久性要求4、经济性要求,2.2 普通混凝土的组成材料及主要技术要求 一、普通混凝土的组成材料及要求普通混凝土的组成材料主要包括四种：水泥、水、石子（粗集料）、砂（细集料）（一）水泥一般情况下、水泥强度等级应为混凝土设计强度等级的1.5-2,0倍，对于较高强度的混凝土（C30以上）应为混凝土设计强度等级的0.9-1.5倍。（二）细集料（砂）细集料（砂）一般是指粒径小于4.75mm的岩石颗粒。,1、砂的种类和分级砂按生产过程分：天然砂、人工砂 2、砂的主要技术要求(1) 粗细程度和颗粒级配（2）砂的含水状态（3）含泥量、泥块含量和石粉含量（4
20、）砂的有害物质 （三）粗集料（石子）粗集料（石子）一般是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，分碎石（人工破碎）和卵石（天然形成）,粗集料的技术性能： 1、最大粒径与颗粒级配 2、强度（有立方体抗压强度和压碎指标值两种） 3、坚固性 4、针片状颗粒 5、含泥量、泥块含量 6、有害物质（满足P140表2-2-3的要求）,（四）拌合用水一般有：饮用水、地表水、地下水、海水。拌合用水所含物质不能产生以下有害作用。（1）影响混凝土的工作性能及凝结。（2）有碍于混凝土强度的发展。（3）降低混凝土的耐久性，加快钢筋腐蚀及导致 预应力钢筋脆断。（4）污染混凝土表面。,二、硬化混凝土的技术性质（一）混凝土的强度混
21、凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等多种。以抗压强度最重要。是判定混凝土质量的主要依据。1、普通混凝土受压破坏的特点三种破坏形式：一是骨料先破坏；二是水泥石先破坏；三是水泥石与粗骨料的结合面发生破坏。,2、混凝土的抗压强度及强度等级（1）立方体抗压强度以边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度20土3，相对温度90以上)下，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度(简称立方抗压强度)，以fc,c表示。采用非标准试件时的换算系数见P141页表2-2-5,(2)轴心抗压强度为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在钢筋混凝土结构计算中计算轴心受压
22、构件(例如柱子、衍架的腹杆等)时，都是采用混凝土的轴心抗压强度fc,p作为依据。测轴心抗压强度，采用150mm150mm300mm棱柱体作为标准试件。,(3)立方体抗压强度标准值和强度等级混凝土“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。 例如“C30”即表示立方体抗压强度标准值fcu,k30MPa的混凝土。混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12个强度等级,3、影响混凝土强度的因素(1)材料组成 (水泥强度和水灰比、粗集料的表面特征、浆集比）(2)养护条件（温度、湿度）(3)龄期(4)施
23、工质量（搅拌、运输、振捣、现场养护）,4、提高混凝土强度的措施(1)采用高标号水泥和快硬早强类水泥(2)减小水灰比和单位体积用水量(3)采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护)(4)龄期调整(5)改进施工工艺（采用机械搅拌和振捣)(6)掺加混凝土外加剂和掺合料,（二）混凝土的耐久性混凝土的耐久性是指混凝土在所处环境及使用条件下经久耐用的性能。混凝土的耐久性是一个综合性概念，包含的内容很多，如：抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碳化反应、碱集料反应等等，这些性能都决定着混凝土经久耐用的程度，故统称为耐久性。1、抗渗性：是指混凝土抵抗水、油等液体在压力作用下渗透的性能。,2、抗冻性：是指混凝土在水饱和状态下，经
24、受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。 3、抗侵蚀性：当混凝土所处环境中含有侵蚀性介质时，混凝土便会遭受侵蚀，通常有软水侵蚀、硫酸盐侵蚀、镁盐侵蚀、碳酸侵蚀、一般酸侵蚀与强碱侵蚀等， 4、碳化：是二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部逐渐扩散的过程。,碳化使混凝土碱度降低，减弱了对钢筋的保护作用，可能导致钢筋锈蚀。碳化将显著增加凝凝土的收缩，碳化使混凝土的抗压强度增大。 5、碱集料反应(简称AAR)碱集料反应是指混凝土内水泥中的碱性氧化物(此处专指氧化钠和氧化钾)含量较高时它会与集料中所含的活性二氧化硅发生化学反应，并在集料表面生成
25、一层复杂的碱硅酸凝胶，凝胶吸水后，会产生很大的体积膨胀(约增大3倍以上)，从而导致泥凝土胀裂这种现象称为碱集料反应。,2.3 混凝土的配合比设计 一、配合比设计的基本要求1、满足结构物设计强度的要求水泥的强度、水灰比2、满足施工工作性的要求单位体积用水量3、满足环境耐久性的要求 最大水灰比、最小水泥用量4、满足经济的要求水泥用量,二、混凝土配合比设计的三参数(P150)1、水灰比w/c(取决于砼强度和耐久性）2、砂率Sp（满足工作性和节约水泥）3、单位用水量w（反映水泥浆量与骨料用量的比例关系）,2.5 常用外加剂的性能和使用 一、外加剂的作用与分类1、外加剂的作用(1)能改善混凝土拌合物的和
26、易性、(2)能减少养护时间、或缩短预制构件厂的蒸养时间；也可以使工地提早拆除模板，加快模扳周转；还可以提早对预应力钢筋混凝上的钢筋放张、剪筋。,(3)能提高或改善混凝土质量。有些外加剂掺入到混凝土中后，可以提高温凝土的强度，增加混凝土的耐久性、密实性、抗冻性及抗渗性，并可改善混凝土的干燥收缩及徐变性能。有些外加剂还能提高温凝土中钢筋的耐锈蚀性能。 (4)在采取一定的工艺措施之后，掺加外加剂能适当地节约水泥而不致影响混凝土的质量。 (5)可以使水泥混凝土具备一些特殊性能，如产生膨胀或可以进行低温施工等性能。,2、外加剂的分类：按其主要功能分为四类： (1)改善混凝土拌合物流变性能的外加刘。包括各
27、种减水剂、引气剂和泵送剂等。 (2)调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂相速凝剂等。 (3)改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。 (4)改善混凝土其他性能的外加剂。包括加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、防水剂,二、减水剂是指在不影响新拌混凝土工作性的条件下，能使用水量减少；或在不改变用水量的条件下，可改善混凝上的工作性；或同时具有以上两种效果；同时又不显著改变新拌混凝土含气量的外加剂。有普通减水剂和高效减水剂两类。高效减水剂主要用于配制高强混凝土（C60以上）,三、早强剂能提高混凝土早期强度并对后期强度无显著影响的外加剂称为早强剂。早强剂能加速水泥的水化和
28、硬化过程，缩短养护周期，使混凝土在短期内即能达到拆模强度，从而提高了模板和场地的周转率，加快了施工进度。早强剂可用于常温、低温和负温(不低于5)条件下施工的混凝土，多用于冬期施工和抢修工程。,四、引气剂引气剂是指在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。在每1m3混凝土中可生成500一3000个直径为50一1250m(大多在200m以下)的独立气泡。 其作用：1、改善混凝土拌合物的和易性2、显著提高混凝土的抗渗性和抗冻性 3、强度有所下降、变形能力增大,五、缓凝剂缓凝剂是能延长混凝土凝结时间，又不明显影响混凝土后期强度的外加剂。主要用于：1、高温季节性施工2、泵送混凝
29、土施工3、滑模混凝土施工 4、大体积混凝土施工5、远距离混凝土施工 六、其他品种的外加剂膨胀剂、速凝剂、防冻剂、加气剂,第三章 建筑砂浆,建筑砂浆是由胶结料、细集料、掺加料和水配制而成的建筑工程材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用，是建筑工程中用途和用量均较大的一种材料。按胶结材料的不同可分为水泥砂浆、水泥混合砂浆、石灰砂浆等；按用途的不同可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆、装饰砂浆、防水砂浆及耐酸防腐、保温、吸声等特种用途砂浆。建筑工程中使用较多的是砌筑砂浆和抹灰砂浆。,一、砌筑砂浆砌筑砂浆是将砖、石、砌块等粘结成砌体的砂浆。一）砌筑砂浆的组成材料1水泥水泥应用采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。
30、其强度等级应根据砂浆品种与砂浆强度等级进行选择。M15以下等级的砌筑砂浆宜选用32.5级通用硅酸盐水泥或砌筑水泥；M15以上等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。,2砂砂浆应用选用中砂，并符合现行行业标准普通混凝土用砂、石质量及检测方法标准JGJ 522006的规定，且应全部通过4.75mm的筛孔。3掺加料为改善砂浆的和易性和节约水泥所掺入的物质，如石灰、粘土、电石膏、粉煤灰、微沫剂等。,二）砌筑砂浆的主要性质砂浆必须具有一定的和易性和强度，同时必须具有能保证砌体材料与砂浆之间牢固粘结的粘结力。1和易性和易性包含流动性和保水性两个方面。1）流动性（流动性是指砂浆在自重或外力作用下，产生
31、流动的性能。通常用砂浆稠度仪测得的稠度值来表示，沉入深度大、流动性就大）,2） 保水性 是指砂浆能保持水分，各组成材料之间不产生泌水、离析的性能，砂浆的保水性用分层度表示。分层度用砂浆分层度测定仪测定。砂浆分层度一般在10-20mm之间为宜，不得打大于30mm。分层度大于30mm的砂浆容易产生离析，不便于施工；分层度接近0的砂浆容易产生干缩裂缝。,2强度砌筑砂浆在砌体中主要起传递荷载的作用，因此应具有一定的抗压强度。根据规范规定：砂浆立方体的抗压强度是以边长为70.7 mm70.7 mm70.7 mm的立方体试块为标准试块，采用规定的方法成型，在标准养护条件下养护至28 d，再采用标准实验方法
32、测定的强度。砂浆强度等级有M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5；砂浆强度主要取决于水泥强度等级和水泥用量。,3粘结力砖石砌体是依靠砂浆粘结在一起，因而要求砂浆具有良好的粘结力。粘结力越大，整个砌体的强度、耐久性、抗震性越好。粘结力的大小主要与砂浆强度、基底粗糙程度、基底含水情况有关。砂浆强度越大，基底越粗糙且含有一定的水分，其粘结力就越大。所以砌砖前砖要浇水湿润。,二、抹灰砂浆抹灰砂浆主要以薄层涂抹于建筑物表面，对建筑物既可起到保护作用，又可以起到一般装饰作用，使其表面平整，光洁美观。抹灰砂浆按功能不同可分为一般抹灰砂浆、装饰抹灰砂浆和防水砂浆和具有某些特殊功能的砂浆。,一）一般抹
33、面砂浆一般抹面砂浆施工时通常分二至三层施工，即底层、中层和面层。 二）装饰砂浆装饰砂浆用于室内外装饰，是以增加建筑物美感为主要目的的，同时使建筑物具有特殊的表面形式及不同的色彩和质感。,三、特殊性能砂浆1、防水砂浆2、保温砂浆3、吸声砂浆4、耐酸砂浆5、防辐射砂浆,第四章 石材、砖、砌块,一、常用的建筑石材 1、毛石 2、料石 3、饰面石材饰面石材有天然石材和人造石材两类，天然石材主要采自天然岩石，主要有岩浆岩、变质岩、沉积岩三大类。建筑工程上常用的饰面天然石材有天然大理石、天然花岗石和石灰石等。,1）天然大理石板天然大理石又称云石，主要矿物成分为方解石，主要化学成分是碳酸钙。大理石板材可用于
34、宾馆、展览馆、影剧院、商场、图书馆、车站、机场及其他公共建筑内的墙面、地面、柱面、台面的饰面，还可制作壁画、工艺品和生活用品等。,2）天然花岗石板花岗石构造致密、强度高、密度大、吸水率极低、质地坚硬、耐磨，属酸性硬石材。因此，其耐酸、抗风化、耐久性好，使用年限长。分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个等级花岗石耐磨、耐压、耐火、耐酸、耐风化、耐腐蚀及抗冻性好。花岗石板材适用于公共建筑物内外墙面、地坪及柱面的饰面。,3）天然石灰石板（青石板 ）天然石灰石又称“灰岩”或“青石”，属沉积岩，主要矿物组成为方解石，主要化学成分为碳酸钙。石灰石来源广泛，容易开采和加工，价格较低，不属高档饰面材
35、料，有较好的耐久性和一定的强度，表面具有自然纹理形状，工程上可用作建筑物墙面或路面装饰。,4）人造石材人造饰面石材一般具有重量轻、强度大、厚度薄、色泽鲜艳、花色繁多、装饰性好、耐腐蚀、耐污染、便于施工、价格较低的特点。按照所用材料和制造工艺的不同，可把人造饰面石材分为水泥型人造石材、聚酯型人造石材、复合型人造石材、烧结型人造石材和微晶玻璃型人造石材几类。其中聚酯型人造石材和微晶玻璃型人造石材是目前应用较多的品种。,二、砌墙砖砖在我国已经有两千多年的历史，现在仍是一种很广泛的墙体材料。砖的种类：按原材料分：粘土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖等；按生产工艺可分：烧结砖和非烧结砖，其
36、中非烧结砖：分为压制砖、蒸养砖和蒸压砖等；按有无孔洞可分：空心砖和实心砖。,（一）烧结砖1、烧结普通砖以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为原料，经成型和高温焙烧而制得的用于砌筑承重和非承重墙体的砖统称为烧结砖。按原料不同分为：烧结粘土砖、烧结粉煤灰砖、烧结 按孔洞率的大小分为：烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖。,（1）烧结普通砖的技术要求1）尺寸允许偏差：要符合P184表2-4-4的规定2）外观质量砖的外观质量包括两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹、完整面等内容，各项内容均应符合P184表2-4-5的规定。,3）强度等级烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MUl5、
37、MU10五个强度等级。测定强度时，试样数量为10块，实验后计算10块砖的抗压强度平均值，并分别按下列公式计算强度标准差、变异系数和强度标准值。符合P185表2-4-6的规定,4）泛霜泛霜是指粘土原料中含有硫、镁等可溶性盐类时，随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般为白色粉末，常在砖表面形成絮团状斑点。约78年后因盐析结晶膨胀将使砖砌体表面产生粉化剥落，在干燥环境使用约经10年以后也将开始剥落；严重泛霜对建筑结构的破坏性则更大。要求优等品无泛霜现象，一等品不允许出现中等泛霜，合格品不允许出现严重泛霜。,5）石灰爆裂如果烧结砖原料中夹杂有石灰石成分，在烧砖时可被烧成生石灰，砖吸水后生石灰熟
38、化产生体积膨胀，导致砖发生胀裂破坏，这种现象称为石灰爆裂。石灰爆裂严重影响烧结砖的质量，并降低砌体强度。,6）抗风化性能抗风化性能是在干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下，材料不破坏并长期保持原有性质的能力。抗风化性能是烧结普通砖的重要耐久性能之一，对砖的抗风化性要求应根据各地区风化程度的不同而定。烧结普通砖的抗风化性通常以其抗冻性、吸水率及饱和系数等指标判别。,（2）烧结普通砖的性质与应用烧结普通砖具有较高的强度，又因多孔结构而具有良好的绝热性、透气性和稳定性，还具有较好的耐久性及隔热、保温等性能，加上原料广泛，工艺简单，是应用历史最长、应用范围最为广泛的砌体材料之一。广泛用于砌筑建
39、筑物的墙体、柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础等。,2、烧结多孔砖烧结多孔砖简称多孔砖，是指以黏土，页岩，煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的具有竖向孔洞（孔洞率不小于25%，孔的尺寸小而数量多）的砖。其外形尺寸：长度为290，240，190mm，宽度为240，190，180，175，140，115mm，高度为90mm。型号有KM1，KP1和KP2三种。,烧结多孔砖的技术性质：1强度和抗风化性能合格的烧结多孔砖根据尺寸偏差、外观质量、孔型及孔洞排列、泛霜和石灰爆裂划分为：优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个质量等级。2烧结多孔砖根据抗压强度划分为MU30、MU25、MU20、MU15、M
40、U10五个强度等级。见表420。3孔型孔洞率及孔洞排列：优等品、一等品为矩形条孔或矩形孔；合格品为矩形孔或其他孔型。,3、烧结空心砖烧结空心砖是以粘土、页岩或煤矸石为主要原料，其生产工艺与烧结多孔砖相似。烧结空心砖的规格有两种：290 mm190（140）mm90 mm，240 mm180（175）mm115 mm。,（二）非烧结砖非烧结砖是不经焙烧而制成的砖。目前建筑工程中应用较多的是蒸压砖，如蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压炉渣砖等。1、蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖是以石灰、砂子为原料（也可加入着色剂或掺合料），经配料、拌和、压制成型和蒸压养护而制成的砖，简称为灰砂砖，代号为LSB。,特点：组织致密
41、，具有强度高、大气稳定性好、干缩率小、尺寸偏差小、外形光滑平整等特点。主要用于工业与民用建筑的墙体和基础。其中，MU15、MU20、MU25的蒸压灰砂砖可用于基础及其他建筑，MU10的蒸压灰砂砖仅可用于防潮层以上的建筑。灰砂砖不得用于长期受热200以上、受急冷急热和有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于受流水冲刷的部位。,2、蒸压粉煤灰砖蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰和石灰为主要原料，配以适量的石膏和炉渣，加水拌和后压制成型，经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖，可用于工业与民用建筑的基础、墙体。但应注意：1）用粉煤灰砖砌筑的建筑物，应适当增设圈梁及伸缩缝或采取其他措施，以避免或减少收缩裂缝的产生。2）粉
42、煤灰砖出釜后，应存放一段时间后再用，以减少相对伸缩值。长期受高于200作用，或受冷热交替作用，或有酸性侵蚀的建筑部位不得使用粉煤灰砖。,三、砌块砌块为规格尺寸比砖大的人造块材，是建筑工程常用的新型墙体材料之一。按尺寸规格可分为小型砌块和中型砌块，按制作用原材料可分为混凝土砌块和粉煤灰砌块等。（一）混凝土多孔砖（二）轻骨料混凝土小型空心砌块（三）粉煤灰硅酸盐中型砌块（四）加气混凝土砌块,注意加气混凝土砌块特点1）轻质性2）保温性3）抗压性4）耐火性5）吸声性6）耐久性7）抗渗水性8）易加工性,第5章 钢材,5.1钢材的种类及主要技术性能 一、钢材的分类一）钢材按照化学成分分类1碳素钢低碳钢：含碳
43、量小于0.25，中碳钢：含碳量在0.250.60之间，高碳钢：含碳量大于0.60。2合金钢，低合金钢：合金元素总含量小于5.0，中合金钢：合金元素总含量在5.010之间，高合金钢：合金元素总含量在10以上。,二）按照冶炼时脱氧程度分类1、镇静钢，代号为“Z”。2、特殊镇静钢，其代号为“TZ”3、沸腾钢，其代号为“F”。三）按照质量品质分类（硫、磷含量）1普通钢 2优质钢3高级优质钢,四）按用途分类1结构钢（主要用于工程结构及机械零件的钢，一般为低、中碳钢）2工具钢（主要用于各种刀具、量具及模具的钢，一般为高碳钢）3特殊钢（具有特殊的物理、化学及机械性能的钢，如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁
44、性钢等）建筑上常用的主要钢种：普通碳素钢中的低碳钢合金钢中的低合金高强度结构钢,二、钢材的技术性能建筑钢材的性能有力学性能（抗拉性能、冲击韧性、硬度、耐疲劳性等）和工艺性能（冷弯性能和焊接性能）及化学性能三种。力学性能最主要。1、力学性能（1）抗拉性能抗拉性能是钢材最重要的力学性能，采用拉伸实验测定。,钢材在拉伸时的性能，可用应力一应变关系曲线表示。低碳钢在拉力作用下产生变形，直至破坏，这个过程可以分为四个阶段，如图所示。,弹性阶段（OB）（比例极限、弹性极限）屈服阶段（BC）（屈服强度）强化阶段（CD）（强度极限或抗拉强度）颈缩阶段（DK）（伸长率 ）,（2）冲击韧性指材料在冲击荷载作用下，
45、抵抗破坏的能力。钢材的冲击韧性与钢材化学成分、组织状态、内在缺陷和环境温度等因素有关。当钢中硫、磷含量较高，组织中存在夹杂物，或经冷加工时效后，冲击韧性值会降低。冲击韧性随环境温度降低而降低，当温度降低至某一范围时，冲击韧性值突然下降而呈现脆性，此性质称为冷脆性，而此时的温度称为脆性临界温度。对寒冷地区或承受冲击振动荷载作用的结构，选用钢材时须考虑冲击韧性值指标。,（3）硬度硬度是指其表面抵抗硬物压入而不产生塑性变形的性能。测定硬度的方法很多，常用的硬度指标为布氏硬度值。（原理是用一定直径（D）的淬硬钢球，在规定荷载（P）作用下压人试件表面，并保持一定的时间，然后卸去荷载，用压痕单位球面积上所
46、承受的荷载大小P作为所测金属材料的硬度值）称为布氏硬度，用符号HB表示。,（4）耐疲劳性钢材在交变荷载反复多次作用下，可以在远低于其屈服极限的应力作用下被破坏。这种破坏称为疲劳破坏。钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关，一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。一般钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，是从局部开始形成细小裂纹，由于裂纹尖角处的应力集中再使其逐渐扩大，直到疲劳破坏为止。疲劳裂纹在应力最大的地方形成，即在应力集中的地方形成，因此钢材疲劳强度不仅决定于它的内部组织，而且也决定于应力最大处的表面质量及内应力大小等因素。,2、工艺性能 （1）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，是钢材的主要
47、工艺性能之一。通常用弯曲角度及弯心直径与试件厚度的比值这两个指标来衡量，如图所示。,（2）焊接性能焊接是各种型钢、钢板、钢筋等钢材的主要连接方式。 在钢筋混凝土结构中，大量的钢筋接头、钢筋网片、钢筋骨架、预埋铁件及钢筋混凝土预制构件的安装等，都要采用焊接。钢材焊接的基本方法钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式。压焊是指焊接过程中，必须对焊接件施加压力（加热或不加热）以完成焊接的方法。包括闪光对焊、电阻点焊和气压焊。,熔焊是指焊接过程中，将焊接接头在高温等的作用下至熔化状态。由于被焊工件是紧密贴在一起的，在温度场、重力等的作用下，不加压力，两个工件熔化的融液会发生混合现象。待温度降低后，熔化部分凝结，
48、两个工件就被牢固的焊在一起，完成焊接的方法。包括电弧焊和电渣压力焊。钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊和气压焊等。,三、钢材的化学成分对其性能的影响钢中的主要成分为铁元素，此外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷、氧、氮等元素，这些元素对钢材性质的影响各不相同。碳（C）：碳是决定钢材性能的最重要元素，建筑钢材的含碳量不大于0.8%，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。含碳量超过0.3%时钢材的可焊性显著降低。碳还增加钢材的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气锈蚀性。,硅（Si）：硅是钢的主要合金元素。是为脱氧去硫而加的。在一般碳素钢中，Si 的含量一般不大于
49、0.35%；在合金钢中，有时多加入一定量的 Si，以改善其机械性能。当含量小于 1.0%时Si可提高钢材强度，对塑性和韧性影响不明显。当含量超过 1.0%时，钢的塑性和冲击韧性显著降低，冷脆性增加，焊接性能变差。,锰（Mn）：Mn是我国低合金钢的重要合金元素，含量一般在1%-2% ，起着脱氧去硫作用，能提高强度，消除钢的热脆性，改善热加工性能。硫（S）：硫是有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存在于钢中，具有强烈的偏析作用，降低钢材的各种机械性能。硫化物所造成的低熔点使钢材在焊接时易产生热裂纹，形成热脆现象，称为热脆性。硫使钢的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。故其含量受严格控制，在普
50、通碳素钢中最高含量不得大于0.005%。,磷（P）：磷是有害的元素。磷含量增加，钢材的强度、硬度提高，塑性和韧性显著下降。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，从而显著加大钢材的冷脆性，也使钢材冷弯性能、可焊性显著降低。但磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性。氧（O）：氧是钢中有害元素，多以氧化物形式存在，会降低钢材的机械性能，特别是韧性。使钢材强度下降，热脆性增加，冷弯性能变坏，并使钢的热加工性能和焊接性能下降。氮（N）：氮对钢材性质的影响与碳、磷相似，可提高钢的屈服点、抗拉强度和硬度，但会使钢材的塑性和冲击韧性显著下降，也会增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，并使钢的焊接性能和冷弯性能变坏，因此，应尽量减少钢中氮的含量。,
