一级造价工程师

第三章工程材料

工程材料品种繁多，性能各异，价格相差悬殊，而且用量巨大，因此，正确选择和合理使用土木工程材料，对土木工程的安全、适用、美观、耐久及经济都有着重要的意义。

第一节 建筑结构材料

一、建筑钢材

钢材具有品质稳定、强度高、塑性和韧性好、可焊接和铆接、能承受冲击和振动荷载等优异性能，是土木工程中使用量最大的材料品种之一。常用的钢材品种有普通碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金高强结构钢。

(一)常用的建筑钢材

建筑钢材可分为钢筋混凝土用钢、钢结构用钢和建筑装饰用钢材制品等。

1.钢筋混凝土结构用钢

(1)热轧钢筋。根据现行国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：热乳光圆钢筋》GB1499.1和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2的相关规定，热轧光圆钢筋为HPB300—种牌号，普通热轧钢筋分HRB335、HRB400、HRB500三种牌号，细晶粒热乳钢筋分HRBF335、HRBF400、HRBF500三种牌号。热轧钢筋的技术要求见表3.1.1。表中所列的强度值和伸长率均为要求的最小值。

由表3.1.1可知，随钢筋级别的提高，其屈服强度和极限强度逐渐增加，而其塑性则逐渐下降。

综合钢筋的强度、塑性、工艺性和经济性等因素，非预应力钢筋混凝土可选用HPB300、HRB335和HRB400钢筋，而预应力钢筋混凝土则宜选用HRB500、HRB400和HRB335钢筋。

(2)冷加工钢筋。冷加工钢筋是在常温下对热轧钢筋进行机械加工(冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冲压等)而成。常见的品种有冷拉热轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝。

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，即制成了冷拉热乳钢筋。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、軔性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定时间后重新拉伸，钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、軔性继续降低，这种现象称为冷拉时效。实践中，可将冷拉、除锈、调直、切断合并为一道工序，这样可简化流程，提高效率。

2)冷乳带肋钢筋。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。根据现行国家标准《冷轧带肋钢筋》GB13788—2008的规定，冷乳带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四个牌号。CRB550用于非预应力钢筋混凝土，其他牌号用于预应力混凝土。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，CRB650级、CRB800级和CRB970级钢筋宜用作中、小型预应力钢筋混凝土结构构件中的受力主筋，CRB550级钢筋宜用作普通钢筋混凝土结构构件中的受力主筋、架立筋、箍筋和构造箍筋。

3)冷拔低碳钢丝。将直径6.5?8.0mm的Q235或Q215盘圆条通过小直径的拔丝孔逐步拉拔而成，直径3?5mm。由于经多次拔制，其屈服强度可提高40%?60%，同时失去了低碳钢的良好塑性，变得硬脆。现行国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—2012规定，冷拔低碳钢丝分为两级，甲级用于预应力混凝土结构构件中，乙级用于非预应力混凝土结构构件中。

(3)热处理钢筋。热处理钢筋是钢厂将热轧的带肋钢筋(中磷低合金钢)经淬火和高温回火调质处理而成的，即以热处理状态交货，成盘供应，每盘长约200m。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是用优质碳素结构钢经冷加工及时效处理或热处理等工艺过程制得，具有很高的强度，安全可靠，且便于施工。根据现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》GB/T5223—2014的规定，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)、螺旋类钢丝(H)和刻痕钢丝三种。消除应力后钢丝的塑性比冷拉钢丝高;刻痕钢丝是经压痕乳制而成，刻痕后与混凝土握裹力大，可减少混凝土裂缝。

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。

(5)预应力混凝土钢绞线。钢绞线是将碳素钢丝若干根，经绞捻及消除内应力的热处理后制成。根据《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224—2014，钢绞线按其所用钢丝种类和根数不同分为五种类型。预应力混凝土用钢绞线强度高、柔性好，与混凝土黏结性能好，多用于大型屋架、薄腹梁、大跨度桥梁等大负荷的预应力混凝土结构。

2.钢结构用钢

钢结构用钢主要是热轧成型的钢板和型钢等。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢。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。

钢结构常用的热轧型钢有：工字钢、H形钢、T形钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。型钢是钢结构中采用的主要钢材。

钢板材包括钢板、花纹钢板、建筑用压型钢板和彩色涂层钢板等。钢板规格表示方法为“宽度X厚度X长度”(单位为mm)。钢板分厚板(厚度大于4mm)和薄板(厚度小于或等于4mm)两种。厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。在钢结构中，单块钢板一般较少使用，而是用几块板组合成工字形、箱形等结构形式来承受荷载。

3.钢管混凝土结构用钢

钢管混凝土结构即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构。近年来，随着理论研究的深入和新施工工艺的产生，钢管混凝土结构工程应用日益广泛。钢管混凝土结构按照截面形式的不同，可分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。从已建成的众多建筑来看，目前钢管混凝土的使用范围还主要限于柱、桥墩、拱架等。

(二)钢材的性能

钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击性能、硬度、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

抗拉性能是钢材的最主要性能，表征其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)屈服强度。在弹性阶段OA段，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。与A点对应的应力称为弹性极限()。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段AB时，应力的增长滞后于应变的增加，屈服下限B下所对应的应力称为屈服强度，记做设计时一般以作为强度取值的依据。对屈服现象不明显的钢，规定以0.2%残余变形时的应力作为屈服强度。

(2)抗拉强度。从BC曲线逐步上升可以看出：试件在屈服阶段以后，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C的应力称为抗拉强度，用表示。设计中抗拉犟度虽然不能利用，但屈强比能反映钢材的利用率和结构安全可靠程度。屈强比愈小，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但屈服强比太小，则反映钢材不能有效地被利用。

(3)伸长率。当曲线到达C点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩”现象而断裂。

伸长率表征了钢材的塑性变形能力。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越大，颈缩处伸长值在整个伸长值中的比重越小，计算伸长率越小。通常以和分别表示L0=d0和L0=10d0(d0为试件直径)时的伸长率。对同一种钢材，应大于2.冲击性能

冲击性能指钢材抵抗冲击载荷的能力。其指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定。按规定，将带有V形缺口的试件进行冲击试验。试件在冲击荷载作用下折断时所吸.收的功，称为冲击吸收功(或V形冲击功)Akv(J)。钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。Akv值随试验温度的下降而减小，当温度降低达到某一范围时，AkV急剧下降而呈脆性断裂，这种现象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢材的低温冲击軔性越好。因此，对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验，并选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。另外，时效敏感性(因时效导致性能改变的程度)越大的钢材，经过时效以后，其冲击韧性和塑性的降低越显著，对于承受动荷载的结构物应选用时效敏感性较小的钢材。

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。测试钢材硬度的方法常采用布氏法，在布氏硬度机上用一定直径的硬质钢球，以一定荷载将其压入试件表面，持续至规定的时间后卸去荷载，使其形成压痕，将荷载除以压痕面积，所得的应力值为该钢材的布氏硬度值，数值越大，表示钢材越硬。

4.耐疲劳性

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。试验表明，钢材承受的交变应力越大，则断裂时的交变循环次数越少，相反，交变应力越小，则断裂时的交变循环次数越多;当交变应力低于某一值时，交变循环次数达无限次也不会产生疲劳破坏。

5.冷弯性能

冷弯性能是指钢材在t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的度比值d/a)区分的。试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。冷弯时的弯曲角度越大、弯心直径越小，则表示其冷弯性能越好。

冷弯试验能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力、夹杂物未熔合和微裂缝等缺陷，而这些缺陷在拉力试验中常因塑造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、裂纹和夹杂物等问题。

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%时，可焊性显著下降;特别是硫含量较多时，会使焊缝处产生裂纹并硬脆，严重降低焊接质量。正确地选用焊接材料和焊接工艺是提高焊接质量的主要措施。

(三)钢材化学成分

钢材主要化学成分是铁和碳元素，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。碳是决定钢材性质的重要元素。土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%。在此范围内，随着钢中碳含量的增加，强度和硬度增加，而塑性、韧性和冷弯性能相应降低;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，降低抗大气腐蚀的能力。

(2)硅。硅在钢中是有益元素，是我国钢筋用钢的主要合金元素，炼钢时起脱氧作用。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、疲劳极限、耐腐蚀性和抗氧化性，而对塑性和韧性影响不明显。当含量提高到1.0%?1.2%时，塑性和钿性明显下降，焊接性能变差，并增加钢材的冷脆性。

(3)锰。锰是我国低合金钢的主要合金元素，炼钢时能起脱氧去硫作用，使强度和硬度提高，还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善。锰含量一般在1.0%?2.0%范围内，当含量小于1.0%时，对钢的塑性和韧性影响不大;含量大于1.0%时，在提高强度的同时，塑性和軔性有所降低，焊接性能变差，耐腐蚀性降低。

(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，降低冲击軔性、耐疲劳性和抗腐蚀性等性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，加大钢材的热脆性，显著降低焊接性能。

(5)磷。磷是有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和初性显著下降，特别是温度越低，对軔性和塑性的影响越大。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。氮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。氧是冶炼氧化过程中进人钢水，经脱氧处理后残留下来的，是钢中的有害杂质。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。钛是强脱氧剂，可显著提高钢的强度，但稍降低塑性。由于钛能细化晶粒，故可改善初性。钛能减少时效倾向，改善焊接性能。

二、无机胶凝材料

在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等工地上俗称为“灰”的建筑材料属于无机胶凝材料;而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料。无机胶凝材'料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏和水玻璃等;既能在空气中还能更好地在水中硬化、保持和继读发展其强度的称水硬性胶凝材料，如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。

(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)定义与代号。

1)硅酸盐水泥。根据《通用硅酸盐水泥》GB/T175规定，凡由硅酸盐水泥熟料、

0?5%的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(国外通称为波特兰水泥)。可分为两种类型：不掺混合材料的称为Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·I;掺人不超过水泥质量5%的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ

2)普通硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料、5%?20%的混合材料、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，代号P·0。

掺活性混合材料时，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%的非活性混合材料来代替。

(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的特性，见表3.1.2。

(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)硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥的技术性质。

1)细度。细度是指硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度，用比表面积法表示。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。现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GS175规定，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。水泥凝结时间在施工中有重要意义，为使混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短;当施工完毕后，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175规定，硅酸盐水泥初凝时间不得早于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。水泥体积安定性是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。引起安定性木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。根据现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T17671的规定，将水泥、标准砂和水按照(质量比)水泥：标准砂=1:3拌和用0.5的水灰比制成胶砂试件，在标准温度(20°C±1C)的水中养护，测3d和28d的试件抗折和抗压强度，以规定龄期的抗压强度和抗折强度划分强度等级。

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。现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175中规定：水泥中碱含量按Na2O+0.658K20计算值来表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，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。水化热与水泥矿物成分、细度、掺人的外加剂品种、数量、水泥品种及混合材料掺量有关。水泥的水化热主要在早期释放，后期逐渐减少。

对大型基础、水坝、桥墩等大体积混凝土工程，由于水化热产生的热量积聚在内部不易发散，将会使混凝土内外产生较大的温度差，所引起的温度应力使混凝土可能产生裂缝，因此，水化热对大体积混凝土工程是不利的。

(5)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的应用。普通硅酸盐水泥混合材料掺量十分有限，性质与硅酸盐水泥十分相近，所以在工程中的适用范围是一致的，主要应用在以下几个方面：

1)水泥强度等级较高，主要用于重要结构的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。

2)凝结硬化较快、抗冻性好，适用于早期强度要求高、凝结快，冬期施工及严寒地区受反复冻融的工程。

3)水泥中含有较多的氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学腐蚀性差，所以不宜用于经常与流动软水接触及有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物等作用的工程。

4)因水化过程放出大量的热，故不宜用于大体积混凝土构筑物。

2.掺混合材料的硅酸盐水泥

(1)混合材料。在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。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。

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、矿渣粉、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，如石英砂、石灰石及各种废渣，活性指标低于相应国家标准要求的粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料。

水泥熟料掺人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。

1)矿渣硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%?70%粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号P·S。

2)火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%?40%的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，代号P·P。

3)粉煤灰硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%?40%的粉煤灰、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，代号P·F。

4)复合硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和20%?50%的两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥，代号P·C。

(3)常用水泥的主要特性及适用范围。常用水泥的主要特性及适用范围见表3.1.3。

(4)常用水泥的包装及标志。水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标准质量的99%;随机抽取20袋，总质量(含包装袋)应不少于1000kg。水泥包装袋上应清楚标明：执行标准、水泥品种、代号、强度等级、生产者名称、生产许可证标志(QS)及编号、出厂编号、包装日期、净含量。包装袋两侧应根据水泥的品种采用不同的颜色印刷水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥采用红色，矿渣桂酸盐水泥采用绿色;火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥采用黑色或蓝色。散装发运时应提交与袋装标志相同内容的卡片。

3.铝酸盐水泥

铝酸盐水泥，以前称为高铝水泥，也称矾土水泥。根据现行国家标准《铝酸盐水泥》GB201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。根据需要也可在磨制A1203含量大于68%的水泥时，掺加适量的A1203粉。根据A1203含量百分数将铝酸盐水泥分为四类：CA-50、CA-60、CA-70、CA-80。

铝酸盐水泥的细度要求比表面积不小于300㎡/kg。CA-60水泥初凝时间不得早于60min,终凝时间不得迟于18h，其余三类水泥均要求初凝时间不得早于30min，终凝时间不得迟于6h。

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。

4.白色和彩色硅酸盐水泥

白色硅酸盐水泥是以适当的生料烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分、氧化铁含量很小的白色桂酸盐水泥熟料，加人适量石膏和标准规定的混合材料，共同磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P.W。白色硅酸盐水泥的性质与普通硅酸盐水泥相同，按现行国家标准《白色硅酸盐水泥》GB2015的规定，白色硅酸盐水泥分32.5、42.5和52.5三个强度等级。白色硅酸盐水泥的白度应不低于87%，其初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于10h。

白色硅酸盐水泥熟料、石膏和耐碱性矿物颜料(氧化铁、氧化锰、氧化铬等)共同磨细，可制成彩色硅酸盐水泥，但耐碱性矿物颜料不能对水泥起有害作用。

白色和彩色硅酸盐水泥主要用于建筑物内外的表面装饰工程，如地画、楼面、墙、柱及台阶等。可做成水泥拉毛、彩色砂浆、水磨石、水刷石、斩假石等饰面。

5.硫钼酸盐水泥

硫铝酸盐水泥是以适当成分的生料，经煅烧所得以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物成分的熟料，掺人不同量的石灰石、适量石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，代号P.SAC。硫铝酸盐水泥分为快硬硫铝酸盐水泥.(R·SAC)、低碱度硫铝酸盐水泥(L·SAC)和自应力硫铝酸盐水泥(S·SAC)。

根据现行国家标准《硫铝酸盐水泥》GB20472的规定，快硬硫铝酸盐水泥以3d抗压强度划分为42.5、52.5、62.5和72.5四个强度等级。快硬硫铝酸盐水泥中不允许出现游离氧化钙，比表面积不得低于380㎡/kg，其初凝时间不得早于25min，终凝时间不得迟于3hD

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°C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。

6.膨胀水泥和自应力水泥

膨胀水泥和自应力水泥在硬化过程中不但不收缩，而且有不同程度的膨胀。膨胀水泥和自应力水泥有两种配制途径：一种以硅酸盐水泥为主配制，凝结较慢，俗称硅酸盐型;另一种以高铝水泥为主配制，.凝结较快，俗称铝酸盐型。

当膨胀水泥中高铝水泥膨胀组分含量较多，其膨胀值就较大。在膨胀过程中又受到限制时(如受到钢筋的限制)，则水泥本身就会受到压应力。该压力是依靠水泥本身的水化反应而产生的，所以称为自应力，并以自应力值表示所产生压应力的大小。自应力值大于2MPa的称为自应力水泥。

膨胀水泥适用于补偿收缩混凝土，用作防渗混凝土;主要用于填灌混凝土结构或构件的接缝及管道接头，结构的加固与修补，浇筑机器底座及固结地脚螺丝等。自应力水泥适用于制作自应力钢筋混凝土压力管及配件。

7.道路硅酸盐水泥

道路硅酸盐水泥是由道路硅酸盐水泥熟料，0?10%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P·R。道路硅酸盐水泥熟料是以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸钙的硅酸盐水泥熟料。现行国家标准根据《道路硅酸盐水泥》。

GB13693的规定，比表面积为300?450㎡/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10h。

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。

(二)石灰

石灰是在土木建筑工程中使用很早的矿物胶凝材料之一。

1.石灰的原料

石灰是由含碳酸钙(CaC03)较多的石灰石经过高温锻炼生成的气硬性胶凝材料，其主要成分是氧化钙。石灰呈白色或灰色块状，根据它的块末比情况，其表观密度为1200?1400kg/m3。

石灰加水后便消解为熟石灰Ca(OH)2，这个过程称为石灰的熟化。石灰熟化过程中，放出大量的热量，温度升高，其体积增大1?2.5倍左右。因此，未完全熟化的石灰不得用于拌制砂浆，防止抹灰后爆灰起鼓。

2.石灰膏

石灰加大量水熟化形成石灰浆，再加水冲淡成为石灰乳，俗称淋灰。石灰乳在储灰池中完成全部熟化过程，经沉淀浓缩成为石灰膏。

石灰膏的另一来源是化学工业副产品。例如，用碳化钙(电石，CaC2)加水制取乙炔时所产生的电石渣，主要成分也是氢氧化钙。石灰膏表观密度为1300?1400kg/m3。

3.石灰的硬化

石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下述两个同时进行的过程来完成的。

结晶作用——游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中形成结晶。

碳化作用——氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并被蒸发，这个过程持续较长时间-。碳化作用对石灰后期强度的增长有较大贡献。

4.石灰的技术性质和要求

生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细(直径约为1μm)的呈胶体分散状态的氢氧化钙，表面吸附一层厚的水膜。因此，用石灰调成的石灰砂浆突出的优点是具有良好的可塑性，在水泥砂浆中掺人石灰浆，使可塑性显著提高。

石灰的硬化只能在空气中进行，且硬化缓慢，硬化后的强度也不高，受潮后石灰溶解，强度更低，在水中还会扩散。所以，石灰不宜在潮湿的环境下使用，也不宜单独用于建筑物的基础。

石灰在硬化过程中，蒸发大量的游离水而引起显著的收缩，所以除调成石灰乳作薄层涂刷外，不宜单独使用。常在其中掺入砂、纸筋等以减少收缩和节约石灰。

块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而熟化成消石灰粉，再与空气中的二氧化碳作用而还原为碳酸钙，失去胶结能力。所以，贮存生石灰，不但要防止受潮，而且不宜贮存过久。由于生石灰受潮熟化时放出大量的热，而且体积膨胀，所以，储存和运输生石灰时还要注意安全。

5.石灰的应用

(1)制作石灰乳涂料。将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入大量水搅拌稀释，成为石灰乳。石灰乳是一种廉价易得的传统涂料，主要用于室内墙面和顶棚粉刷。石灰乳中加入各种耐碱颜料，可形成彩色石灰乳。

(2)配制砂浆。用熟化并“陈伏”好的石灰膏和水泥、砂配制而成的水泥石灰混合砂浆是目前用量最大、用途最广的砌筑砂浆;用石灰膏和砂或麻刀或纸筋配制成的石灰砂浆、麻刀灰、纸筋灰，广泛用作内墙、天棚的抹面砂浆。此外，石灰膏还可稀释成石灰乳，用作内墙和天棚的粉刷涂料。

(3)拌制灰土或三合土。将消石灰粉和黏土按一定比例拌和均匀、夯实而形成灰土，如一九灰土、二八灰土及三七灰土。若将消石灰粉、黏土和骨料(砂、碎、砖块、炉渣等)按一定比例混合均匀并夯实，即为三合土。灰土和三合土广泛用作基础、路面或地面的垫层，它的强度和耐水性远远高出石灰或黏土。其原因是黏土颗粒表面的少量活性氧化硅、氧化铝与石灰之间产生了化学反应，生成了水化硅酸钙和水化铝酸钙等水硬性矿物的缘故。石灰改善了黏土可塑性，在强夯之下，密实度提高也是其强度和耐水性改善的原因之一

(4)生产硅酸盐制品。以磨细生石灰(或消石灰粉)或硅质材料(如石英砂、粉煤灰、矿渣等)为原料，加水拌和，经成型、蒸压处理等工序而成的材料统称为硅酸盐制品，多用作墙体材料。

(三)石膏

石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。由于石膏胶凝材料及其制品具有许多优良性质，原料来源丰富，生产能耗低，因而在土木建筑工程中得到广泛应用。

1.石膏的原料及生产

生产石膏的主要原料是天然二水石膏，又称软石膏，含有二水石膏(CaSO4·2H2O)或含有CaS04.2H20与CaSO4的混合物的化工副产品及废渣(如磷石膏、氟石膏、硼石膏等)也可作为生产石膏的原料。

生产石膏的主要工序包括破碎、加热煅烧与磨细。由于加热方式和温度不同，可生产不同性质的石膏品种，统称熟石膏。

将天然二水石膏加热，随温度的升高，发生如下变化：

温度65?75°C时，开始脱水，至107?17°C时，生成半水石膏(CaSO4·H2O)。在

该阶段中，因加热条件不同，所获得的半水石膏有α型和β型两种形态。若将二水石膏在非密闭的窑炉中加热脱水，得到的β型半水石膏，称为建筑石膏。建筑石膏的晶粒较细，调制成一定稠度的浆体时，需水量较大，因而硬化后强度较低。若将二水石膏置于0.13MPa、124°C的过饱和蒸汽条件下蒸炼脱水，或置于某些盐溶液中沸煮，可得到α型半水石膏，称为高强石膏。高强石膏的晶粒较粗，调制成一定稠度的浆体时，需水量较小，因而硬化后强度较高，可用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板;掺入防水剂，可用于湿度较高的环境中。

当加热到170?200°C时，石膏继续脱水，成为可溶性硬石膏，与水调和后仍能很快凝结硬化;当温度升高到200?350°C时，石膏中残留很少的水，即可溶性硬石膏，硬石膏需水量大，硬化慢，强度低;加热温度至400?750°C时，成为不溶性硬石膏，失去凝结硬化能力，即死烧石膏;当温度高于800°C时，部分石膏分解出的氧化钙起催化作用，所得产品又重新具有凝结硬化能力，常称为地板石膏。

2.建筑石膏的硬化

建筑石膏与适量的水拌和后，最初成为可塑的浆体，但很快就失去塑性和产生强度，

并逐渐发展成为坚硬的固体。

半水石膏溶解于水，与水进行水化反应，生成二水石膏。随着水化的进行，二水石膏胶体微粒的数量不断增多，其颗粒比原来的半水石膏颗粒细得多，即总表面积增大，可吸附更多的水分;同时浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少。所以浆体的稠度便逐渐增大，颗粒之间的摩擦力和黏结力逐渐增加，因而浆体可塑性逐渐减小，表现为石膏的凝结，称为石膏的初凝。在浆体变稠的同时，二水石膏胶体微粒逐渐变为晶体，晶体逐渐长大，共生和相互交错，使浆体凝结，逐渐产生强度，随着内部自由水排水，晶体之间的摩擦力、黏结力逐渐增大，石膏开始产生结构强度，称为终凝。

3.建筑石膏的技术性质与应用

(1)色白质轻。纯净建筑石膏为白色粉末，密度为2.60?2.75g/Cm3,堆积密度为800?1100kg/m3。

(2)凝结硬化快。建筑石膏初凝和终凝时间很短，为便于使用，需降低其凝结速度，可加入缓凝剂。缓凝剂的作用是降低半水石膏的溶解度和溶解速度，便于成型。常用的缓凝剂有硼砂、酒石酸钾钠、柠檬酸、聚乙烯醇、石灰活化骨胶或皮胶等。

(3)微膨胀性。建筑石膏浆体在凝结硬化初期体积产生微膨胀(膨胀量约为0.5%?1.0%)，这一性质使石膏胶凝材料在使用中不会产生裂纹。因此，建筑石膏装饰制品，形状饱满密实，表面光滑细腻。

(4)多孔性。半水石膏水化反应理论需水为18.65、但为了使石膏浆体具有可塑性，

通常加水60%?80%，在硬化后由于有大量多余水分蒸发，内部具有很大孔隙率(约为50%?60%)，因此，硬化后强度较低。石膏制品表面密度小、保温绝热性能好、’吸音性强、吸水率大，但抗渗性、抗冻性和耐水性差。

(5)防火性。当受到高温作用时，二水石膏的结晶水开始脱出，吸收热量，并在表面上产生一层水蒸气幕，阻止了火势蔓延，起到防火作用。但建筑石膏制品不宜长期用于靠近65℃以上高温的部位，以免二水石膏在此温度作用下分解而失去强度。

(6)装饰性和可加工性。石膏表面光滑饱满，颜色洁白，质地细腻，具有良好的装饰

性。微孔结构使其脆性有所改善，所以硬化石膏可锯、可刨、可钉，具有良好的可加工性。

(7)耐水性、抗冻性差。建筑石膏硬化后具有很强的吸湿性，在潮湿条件下，晶体粒.间的黏结力减弱，强度显著降低;遇水则因二水石膏晶体溶解而引起破坏;吸水受冻后，将因孔隙中水分结冰而崩裂。所以建筑石膏的耐水性、抗冻性都较差。

根据建筑石膏的上述性能特点，它在土木建筑工程中的主要用途有：制成石膏抹灰材.料、各种墙体材料(如纸面石膏板、石膏空心条板、石膏砲块等)，各种装饰石膏板、石膏浮雕花饰、雕塑制品等。建筑石膏在运输及储存时应注意防潮，一般储存3个月后，强度将降低30%左右。储存期超过3个月或受潮的石膏，需经检验后才能使用。

4.高强石膏

高强石膏以a型半水石膏(α-CaSO4·H2O)为主要成分。由于α型半水石膏结晶良好，晶粒坚实、粗大，因而比表面积较小’拌和时需水量仅约为建筑石膏的一半(‘‘水膏比”小)，因此，硬化后具有较高密实度和强度，故名高强石膏。

高3石膏适用于强度要求较高的抹灰工程、装饰制品和石膏板。掺人防水剂，可用于湿度较高的环境中。加入有机材料，如聚乙烯醇水溶液、聚醋酸乙烯乳液，可配成胶粘剂，其特点是无收缩。

5.粉刷石膏

粉刷石膏是由β型半水石膏(即建筑石膏)和其他石膏(硬石膏或煅烧黏土质石膏)、各种缓凝剂及辅料(石灰、烧黏土、氧化铁红等)所组成的一种新型抹灰材料。按用途可分为面层粉刷石膏(M)、底层粉刷石膏(D)和保温层粉刷石膏(W)三季。粉刷石膏可以现拌现用，不仅可以在水泥砂浆或混合砂浆底层上抹灰，也可在各种混凝土墙、板等较为光滑的底层上抹灰。石膏粉刷层表面坚硬、光滑细腻、不起灰，便于进行再装饰，如贴墙纸、刷涂料等，还具有调节室内空气湿度，提高舒适度的功能。

6.无水石膏水泥和高溫煅烧石膏

人工在600?750°C下煅烧二水石膏制得的硬石膏或天然硬石膏，加人适量激发剂混合磨细后可制成无水石膏水泥。无水石膏水泥宜用于室内，主要用作石膏板或其他制品，也用于室内抹灰。

天然二水石膏或天然硬石膏在800?1000℃下煅烧，使部CaSO4分解出Ca0磨细后可制成高温煅烧石膏。由于硬化后有较高的强度和耐磨性，抗水性、抗冻性较好，适宜作地板，故又称地板石膏。

三、混凝土

混凝土是指以胶凝材料、粗细骨料、水及其他材料为原料，按适当比例配制而成的混合物再经硬化而成的复合材料。按所用胶凝材料的种类不同，混凝土可分为水泥混凝土(也称普通混凝土)、沥青混凝土、树脂混凝土、聚合物混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土等，其中水泥混凝土是土木工程中最常用的混凝土。

(一)普通混凝土组成材料

普通混凝土(以下简称混凝土)一般是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能，还常加入适量的外加剂和掺和料。在混凝土中、砂、石起骨架作用，称为骨料或集料;水泥与水形成水泥浆，包裹在骨料的表面并填充其空隙。在混凝土硬化前，水泥浆、外加剂与掺和料起润滑作用，赋予拌和物一定的流动性，便于施工操作。水泥浆硬化后，则将砂、石骨料胶结成一个结实的整体。砂、石一般不参与水泥与水的化学反应，其主要作用是节约水泥、承担荷载和限制硬化水泥的收缩。外加剂、掺和料除了起改善混凝土性能的作用外，还有节约水泥的作用。

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1.5?2.0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0.9?1.5倍。

2.砂

砂是指在自然条件作用下形成的粒径在4.75mm以下的岩石粒料，主要有天然砂和人工砂两类。天然砂包括河砂、湖砂、海砂和山砂。河砂、湖砂、海砂由于受水流的冲刷作用，颗粒表面较光滑，拌制混凝土时需水量较少，但砂粒与水泥间的胶结力较弱，海砂中常含有贝壳碎片及可溶性盐类等有害杂质;山砂颗粒多具棱角、表面粗糙，需水量较大，和易性差，但砂粒与水泥间的胶结力强，砂中含泥量及有机质等有害杂质较多，建设工程中一般采用河砂作为细骨料。人工砂是机制砂和混合砂的统称，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、风化岩石的颗粒;混合砂是由机械砂和天然砂混合制成的砂。.

在现行国家标准《建筑用砂》GB/T14684中，将砂按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30?C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;Ⅲ类宜用于强度等级小于C30的混凝土。

(1)有害杂质含量。砂中常有黏土、淤泥、有机物、云母、硫化物及硫酸盐等杂质。黏土、淤泥黏附在砂粒表面，妨碍水泥与砂粒的黏结，降低混凝土强度、抗冻性和抗磨性，并增大混凝土的干缩。砂中含泥量和泥块含量规定见表3.1.4。云母呈薄片状，表面光滑，与水泥黏结不牢，会降低混凝土的强度。有机物、硫化物和硫酸盐等对水泥均有腐蚀作用，含量规定见表3.1.5。

(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。所以，用于拌制混凝土的砂，不宜过粗，也不宜过细。砂的颗粒级配是砂大、中、小颗粒的搭配情况。砂大、中、小颗粒含量的搭配适当，则其空隙率和总表面积均较小，即具有良好的颗粒级配。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。

砂的粗细程度和颗粒级配通过筛分析法确定。

筛分析法是用一套孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.60mm、0.30mm和0.15mm的标准方孔筛的，按照筛孔的大小顺序，将用9.50mm方孔筛筛出的500g干砂，由粗到细过筛，称得各号筛上的筛余量。并且计算出各筛上的分计筛余百分a1、a2、a3、a4、a5和a6(各筛上的筛余量占砂样总重的百分率)及累计筛余百分率A1、A2、A3、A4和A6(各号筛的分计筛佘百分率加上大于该筛的分计筛余百分率之和)，其关系见表3.1.6。

砂的粗细程度用细度模数祕,表示，计算公式为：

砂按细度模数Mx分为粗、中、细三种规格：3.7?3.1为粗砂，3.0?2.3为中砂，2.2?1.6为细砂。粗、中、细砂均可作为普通混凝土用砂，但以中砂为佳。

砂的颗粒级配用级配区表示，根据现行国家标准《建筑用砂》GB/T14684的规定，对细度模数为3.7?1.6的砂，按累计筛余百分率划分为三个级配区，见表3.1.7。混凝土用砂的颗粒级配应处于表中的任何一个级配区内，表中所列的累计筛余百分率，除4.75mm和0.60mm筛号外，允许稍有超出分界线，其总量不大于5%。

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。

某砂样筛分结果列于表3.1.8中，试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。

属于中砂，查表3.1.7得，该批砂颗粒级配区为2区。

结果评定：该砂样为2区中砂。

(3)砂的物理性质。表观密度一般为2.55?2.75g/cm3，干砂堆积密度一般为1450?1700kg/m3,随砂含水率的变化其堆积体积也发生变化。若以干砂为标准，当含水率为5%?7%时，体积增大25%?30%,这是由于砂子表面的吸附水膜造成，而继续增大水量时，水膜破裂体积反而缩小，所以在拌制混凝土时，砂子用量以质量控制较为可靠。

砂子的含水状态分全干、气干、表干和潮湿四种状态，其含水量各不相同，为了消除其对混凝土质量的影响，标准规定，骨料以干燥状态设计配合比，其他状态含水率应进行换算。

3.石子

普通石子包括碎石和卵石。碎石是由天然岩石或卵石经破碎、筛分而得到的岩石粒料;卵石是天然岩石由自然条件作用而形成的颗粒。

碎石表面粗糙，颗粒多棱角，与水泥浆黏结力强，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，与水泥浆黏结力较差，故用其配制的混凝土强度较低。

在现行国家标准《建筑用卵石、碎石》GB/T14685中，将粗骨料按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。Ⅰ类宜用于强度等级大于C60的混凝土;Ⅱ类宜用于强度等级为C30~C60及有抗冻、抗渗或其他要求的混凝土;M类宜用于强度等级小于C30的混凝土。

(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。此外，针片状颗粒的含量也不宜过多。其控制含量见表3.1.9和表3.1.10。

(2)最大粒径与颗粒级配。

1)最大粒径。石子中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。在石子用量一定的情况下，随着粒径的增大，总表面积随之减小。由于结构尺寸和钢筋疏密的限制，在便于施工和保护工程质量的前提下，根据《混凝土结构工程施工规范》GB50666规定，粗骨料的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板厚的1/3,且不得超过40mm。若采用泵送混凝土，还根据泵管直径加以选择。

2)颗粒级配。石子级配的原理与砂基本相同，但其级配分为连续级配与间断级配两种。连续级配是指颗粒的尺寸由大到小连续分级，其中每一级石子都占适当的比例。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，是现浇混凝土中最常用的一种级配形式。

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许多的小颗粒来填充，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。

测定石子的最大粒径与颗粒级配仍采用筛分法。将石子用标准筛筛分后，计算出各筛分计筛余百分率和累计筛余百分率。以公称粒级的上限为该粒级的最大粒径。

(3)强度与坚固性。

1)强度。为能保证混凝土的强度和其他性能达到规定的要求，配制混凝土的碎石或卵石必须具有足够的强度。石子的强度用岩石立方体抗压强度和压碎指标表示。在选择采石场、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;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。

采用立方体强度检验时，将碎石或卵石制成50mmX50mmX50mm立方体(或直径与高均为50mm的圆柱体)试件，在水饱和状态下，测得其抗压强度与所采用的混凝土设计强度等级之比应不小于1.5;C30以上混凝土应不小于2.0。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。

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。将一定量9.5?19.5mm的颗粒，在气干状态下装入一定规格的圆筒内，在压力机上施加一定的荷载，卸荷后称得试样质量(G1)，用孔径为2.36mm的筛筛分试样，称取试样的筛余量(G2)，则

(3.1.2)

式中：Qe——压碎指标值(%);

G1——序样的质量(g);

G2——压碎试验后筛余的试样质量(g)。

压碎指标应按表3.1.1的规定采用。

2)坚固性。石子抵抗自然界各种物理及化学作用的性能，称为坚固性。为保护混凝土的耐久性，混凝土用碎石或卵石除应具有足够的强度外，还必须具有足够的坚固性。

坚固性试验一般采用硫酸钠溶液浸泡法，即将一定量的石子浸泡在一定浓度的硫酸钠溶液中，使溶液渗入集料中，形成结晶膨胀力，会对石子产生破坏，按破坏程度间接判断其坚固性，其指标应符合表3.1.12中的规定。

4.水

混凝土拌和用水和混凝土养护用水包括饮用水、地表水、地下水、再生水、混凝土企.业设备洗刷水和海水等。现行行业标准《混凝土用水标准》JGJ63规定，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;对使用钢丝或热处理钢筋的预应力混凝土，氯离子含量不得超过350mg/L。混凝土拌和用水不应有漂浮明显的油脂和泡沫，不应有明显的颜色和异味。混凝土企业设备洗刷水不宜用于预应力混凝土、装饰混凝土、不得用于使用碱活性或潜在碱活性骨料的混凝土。在无法获得水源的情况下，海水可用于素混凝土，但不宜用于装饰混凝土。未经处理的海水严禁用于钢筋混凝土和预应力混凝土。

当对拌和用水进行检验时，被检验水样应与饮用水进行水泥癡结时间对比试验。对比试验的水泥初凝时间差及终凝时间差不应大于30min;同时，初凝和终凝时间应符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》GB175的规定。被检验水样与饮用水样进行水泥胶砂强度对比试验，被检水样配制的水泥胶砂3d和28d强度不应低于饮用水配制的水泥胶砂3d和28d的90%。

对硬化混凝土的养护用水，重点控制pH值、氯离子含量、硫酸根离子含量和放射性指标等。对混凝土养护用水的要求，监测项目可适当减少，可不检验不溶物和可溶物、泥凝结时间和水泥胶砂强度。

5.外加剂

混凝土外加剂是指在拌制混凝土过程中掺入的用以改善新拌混凝土或辱化混凝土性能的材料。在混凝土中应用外加剂，具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。混凝土外加剂的质量应符合国家现行标准《混凝土外加剂》GB8076、《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119及相关的外加剂行业标准的有关规定。

(1)外加剂的作用。

1)能改善混凝土拌和物的和易性，减轻体力劳动强度，有利于机械化作业。

2)能减少养护时间或缩短预制构件的蒸养时间，加快模板周转，还可以提早对预应力钢筋混凝土的钢筋放张。

3)能提高或改善混凝土质量。有些外加剂掺人到混凝土中后，可以提高混凝土强度，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混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并不至于影响混凝土的质量。

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。

(2)外加剂的分类。外加剂种类繁多，功能多样，所以国内外分类方法很不一致，通常有以下三种分类方法：

1)混凝土外加剂按其主要功能分为四类：

①改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、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、早强剂和速凝剂等。

③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、防冻剂和阻镑剂等。

④改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、着色剂等。

2)混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂、无机外加剂和有机无机复合外加剂。

3)混凝土外加剂按使用效果分为减水剂;调凝剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂);引气剂、加气剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵送剂，以及复合外加剂(如早强减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂等)。

(3)常用混凝土外加剂。

1)减水剂。混凝土减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，具有减水増强作用的外加剂。

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5%?25%,提高混凝土早期强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性;保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度100?200mm，能满足栗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5%?20%。

减水剂常用品种：

①普通型减水剂木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙(简称木钙粉、M型)，适宜掺量为水泥质量的0.2%?0.3%，在保持坍落度不变时，减水率为10%?15%。在相同强度和流动性要求下，节约水泥10%左右。

②高效减水剂，如NNO减水剂，掺入NNO的混凝土，其耐久性、抗硫酸盐、抗渗、抗钢筋锈蚀等均优于一般普通混凝土。造宜掺量为水泥质量的1%左右，在保持坍落度不变时，减水率为14%?18%。一般3d可提高混凝土强度60%,28d可提高30%左右。在保持相同混凝土强度和流动性的要求下，可节约水泥15%左右。

2)早强剂。混凝土早强剂是指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。若外加剂兼有早强和减水作用则称为早强减水剂。早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。目前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。

①氯盐早强剂。常用的有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)。氯化钙能与水泥中的矿物成分(C3A)或水化物Ca(OH)2反应，其生成物增加了水泥石中的固相比例，有助于水泥石结构形成，还能使混凝土中游离水减少、孔隙率降低，因而掺人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。

②硫酸盐早强剂。常用的硫酸钠(Na2S04)早强剂，又称元明粉，是一种白色粉状

物，易溶于水，掺入混凝土后能与水泥水化生成的氢氧化钙作用，生成的CaSO4均匀分布在混凝土中，并与C3A反应，迅速生成水化硫铝酸钙，加快水泥硬化。

③三乙醇胺[N(C2H4OH3)]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，对钢筋无镑蚀作用。单独使用三乙醇胺，早强效果不明显，若与其他盐类组成复合早强剂，早强效果较明显。三乙醇胺复合早强剂是由三乙醇胺、氯化钠、亚硝酸钠和二水石膏等复合而成。

3)引气剂。引气剂是在混凝土搅拌过程中，能引人大量分布均匀的稳定而密封的微小气泡，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。

引气剂主要有松香树脂类，如松香热聚物、松脂皂;有烷基苯磺酸盐类，如烷基苯磺酸盐、烷基苯酚聚氧乙烯醚等。也采用脂肪醇磺酸盐类以及蛋白质盐、石油磺酸盐等。其中，以松香树脂类的松香热聚物的效果较好，最常使用。

引气减水剂减水效果明显，减水率较大，不但能起到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。常在道路、桥梁、港口和大坝等工程上采用。解决混凝土遭受冰冻、海水侵蚀等作用时的耐久性问题，可采用的引气减水剂有改性木质素磺酸盐类、烷基芳香磺酸盐类以及由各类引气剂与减水剂组成的复合剂。

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。引气剂或引气减水剂掺量一般为水泥用量的0.5/10000?1.5/10000。

4)缓凝剂。缓凝剂是指延缓混凝土凝结时间，并不显著降低混凝土后期强度的外加剂。兼有缓凝和减水作用的外加剂称为缓凝减水剂。

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，不宜单独用于蒸养混凝土。缓凝剂有糖类，如糖钙;有木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠羟基羟酸以及盐类和无机盐类;还有胺盐及衍生物、纤维素醚等。最常用的是糖蜜和木质素磺酸钙，糖蜜的效果最好。

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，黏塑性良好的外加剂。其组分包含缓凝及减水组分，增稠组分(保水剂)，引气组分，及高比表面无机掺和料。应用泵送剂温度不宜高于35°C，掺泵送剂过量可能造成堵泵现象。泵送混凝土水灰比为0.45?0.60，砂率宜为35%?45%。最小水泥用量应大于0.3t/m3。

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。按化学成分可分为硫铝酸盐系膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂、氧化镁型膨胀剂和复合型膨胀剂等。

当膨胀剂用于补偿收缩混凝土时膨胀率相当于或稍大于混凝土收缩，用于防裂、防水接缝、补强堵塞。当膨胀剂用于自应力混凝土时，膨胀率远大于混凝土收缩率，可以达到预应力或化学自应力混凝土的目的，常用于自应力钢筋混凝土输水、输气、输油压力管，反应罐、水池、水塔及其他自应力钢筋混凝土构件。

掺硫钜酸钙膨胀剂的混凝土，不能用于长期处于环境温度为80°C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。

6.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。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示。混凝土配合比的确定可根据工程特点、组成材料的质量、施工方法等因素，通过理论计算和试配来确定。

(1)设计混凝土配合比的基本要求。满足混凝土设计的强度等级;满足施工要求的混凝土和易性;满足混凝土使用要求的耐久性;满足上述条件下做到节约水泥印降低混凝土成本。从表面上看，混凝土配合比只是计算水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。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;^参数：水灰比、单位用水量和砂率。

(2)混凝土配合比设计的步骤。混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定，根据混凝土强度等级、耐久性和工作性等要求进行配合比设计。对有特殊要求的混凝土，其配合比设计尚应符合国家现行有关标准的专门规定。

1)混凝土的施工配制强度的确定。混凝土的施工配制强度可按下式确定，以达到95%的保证率：(3.1.3)

——混凝土的施工配制强度(MPa);?

——混凝土抗压强度标准值(MPa);

——施工单位的混凝土强度标准差(MPa)。

当设计强度等级大于或等于C60时，配制强度应按照

计算。

混凝土强度标准差

宜根据同类混凝土统计资料计算确定。当无统计资料计算混凝土强度标准差时，混凝土强度等级小于或等于C20的，标准差取4.0;混凝土强度等级在C25?C45之间的，标准差取5.0,混凝土强度等级C50?C55,标准差取6.0。

2)计算水灰比(W/C)。混凝土强度等级小于C60级时，混凝土水灰比宜按下式计算：

(3.1.4)

式中：

w/c——水灰比;

αa、αb——回归系数，其中采用碎石时，αa=0.53，αb=0.20;采用卵石时，αa=

0.49，αb=0.13。

当无水泥28d抗压强度实测值时，式(3.1.4)中的fce值可按下式确定：

式中：

式中：y。——水泥强度等级值的富余系数，可按实际统计资料确定;无实际统计资料时，32.5级水泥富余系数取1.12,42.5级水泥富余系数取1.16,52.5级水泥富余系数取1.10;.

——水泥强度等级值(MPa)。

3) 确定单位用水量(mwo)。选用单位用水量可按施工要求的混凝土坍落度及骨料的种类、规格，按现行行业标准《普通混凝土配合比设计设计规程》JGJ55对混凝土用水量的参考值选定单位用水量。

4) 计算单位水泥用量(mco)。每立方米混凝土的水泥用量可按下式计算：

(3.1.6)

为保证混凝土的耐久性，mco要满足现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55中规定的最小水泥用量的要求，若mco小于规定的最小水泥用量，则应取规定的最小水泥用量值。计算的水泥用量不宜超过550kg/m3,若超过应提高水泥强度等级。

5) 确定砂率(βs)。合理的砂率值主要应根据混凝土拌和物的坍落度、黏聚性及保水性等特征来确定。可按骨料种类、规格及混凝土的水灰比，参考现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55选用合理砂率。

6) 计算粗、细骨料用量(mgo、Wso)。粗骨料和细骨料用量的确定，应符合下列规定：

①重量法。根据经验，如果原材料情况比较稳定，所配制的混凝土拌和物的表观密度将接近一个固定值，这就可以先假设每立方米混凝土拌和物的重量(mcp)可列出下式：

式中：mco——每立方米混凝土的水泥用量(kg);

mgo——每立方米混凝土的粗骨料用量(kg);

mso——每立方米混凝土的细骨料用量(kg);

mwo——每立方米混凝土的用水量(kg);

mcp——每立方米混凝土拌和物的假定重量(kg)，其值可取2350?2450kg;

A——砂率(%)。

由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。

②体积法。假定混凝土拌和物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌和物中所含空气的体积之总和。因此，在计算lm3混凝土拌和物的各材料用量时，可列出下式：

式中：——水泥密度(kg/m3)，可取2900?3100kg/m3;——粗骨料的表观密度(kg/m3);

——细骨科的表观密度(kg/m3);

——水的密度(kg/m3),可取1000kg/m3;

a——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，α可取为1。

由以上两个关系式可求出粗、细骨料的用量。

7)试配及调整配合比。首次使用的混凝土配合比应进行开盘鉴定，其工作性应满足设计配合比的要求。开始生产时应至少留置一组标准养护试件，作为验证配合比的依据。混凝土拌制前，应测定砂、石含水率并根据测试结果调整材料用量，提出施工配合比。

(3)混凝土配合比设计实例。某建筑物的钢筋混凝土柱的裩凝土设计强度等级为C30,使用水泥的强度等级为42.5普通硅酸盐水泥，碎石粒径为5?40mm，中砂、自来水，施工要求混凝土坍落度为50?70mm，采用机械搅拌、机械振捣，施工单位无混凝土强度标准差历史统计资料(

取5)，试计算该混凝土的配合比。

解：①试配混凝土强度：②确定水灰比：

取1.16

取0.53，

取0.20则

③确定用水量：查现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2011中塑性混凝土的用水量，初步选该混凝土的单位用水量为mco=185kg。

④计算单位水泥用量：

确定砂率：查现行行业标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55—2011中混凝土的砂率表，初选定砂率βS=34%。

计算石子、砂子用量：根据题中给定条件，选用重量法，并假设每立方米混凝土拌和物的重量mcp=2400kg,则有：

解联立方程组得：

=1258.40kg，

=648.27kg。

即经初步计算，每立方米混凝土材料用量为：水泥308.33kg、砂子648.27kg、石子1258.40kg、水185kg。

(二)混凝土的技术性质

1.混凝土的强度

(1)立方体抗压强度()。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20°C±2°C，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，以

表示。而立方体抗压强度(

)只是一组试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。立方体抗压强度标准值(

)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1/10?1/20,且强度等级越蒿，该比值越小，所以，混凝土在工作时，一般不依靠其抗拉强度。在设计钢筋混凝土结构时，不是由混凝土承受拉力，而是由钢筋承受拉力。但是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。

目前，许多国家都是采用劈裂抗拉试验方法，间接地求混凝土抗拉强度，称为劈裂抗拉强度。

(3)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。各交通等级道路路面要求的水泥混凝土设计抗折强度为5.0MPa(特重和重交通量)、4.5MPa(中等交通量)、4.0MPa(轻交通量)。

道路水泥混凝土的抗折强度检验的标准试件为150mmX150mmX550mm直方体，是对直角棱柱体小梁按三分点加荷方式测定的。

(4)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。

1)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。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的25%左右，为了获得必要的流动性，保证浇灌质量，常需要较多的水，也就是较大的水灰比。当水泥水化后，多余的水分就残留在混凝土中，形成水泡或蒸发后形成气孔，减少了混凝土抵抗荷载的实际。

有效断面，在荷载作用下，可能在孔隙周围产生应力集中。因此可以认为，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比越小，水泥石强度越高，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。

2)养护的温度和湿度。混凝土的硬化，关键在于水泥的水化作用，温度升高，水泥水化速度加快，因而混凝土强度发展也快。反之，温度降低，水泥水化速度降低，混凝土

强度发展将相应迟缓。周围环境的湿度对水泥的水化作用能否正常进行有显著影响，湿度适当，水泥水化便能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，混凝土会失水干燥而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化。水泥的水化作用不能完成，致使混凝土结构松散，渗水性增大，或形成干缩裂缝，严重降低了混凝土的强度，从而影响耐久性。因此，在夏季施工中应特别注意浇水，保持必要的湿度，在冬季特别注意保持必要的温度。

3)龄期。混凝土在正常养护条件下，其强度随着龄期增加而提高。最初7?14d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。混凝土的和易性指混凝土拌和物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土的性能。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。

1)流动性。指混凝土拌和物在自重或机械振捣作用下，产生流动并均匀密实地充满模板的能力。

2)黏聚性。指混凝土拌和物具有一定的黏聚力，在施工、运输及浇筑过程中不致出现分层离析，使混凝土保持整体均勻性的能力。

3)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)骨料品种与品质。采用最大粒径小、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和物，混凝土和易性的综合指标较好。

3)砂率。是指混凝土拌和物砂用量与砂石总量比值的百分率。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。

①水泥与外加剂。与普通硅酸盐水泥相比，采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌和物流动性较小。在混凝土拌和物中加入适量外加剂，如减水剂、引气剂等，使混凝土在较低水灰比、较小用水量的条件下仍能获得很好的流动性。

②温度和时间。混凝土拌和物流动性随温度的升高而降低。随着时间的延长，拌和好的混凝土坍落度逐渐减小。

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、抗蚀性及抗碳化能力等。

1)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标。抗冻性好坏用抗冻等级表示。根据混凝土所能承受的反复冻融次数，划分为F10、F15、F25、F50、F100、F150、F200、F2.50、F3009个等级。

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。

2)抗渗性。指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力。抗渗性好坏用抗渗等级表示。根据标准试件28d龄期试验时所能承受的最大水压，分为P4、P6、P8、P10、P125个等级，相应所能承受的水压分别为0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa。混凝土水灰比对抗渗性起决定性作用。

3)抗侵蚀性。腐蚀的类型通常有淡水腐蚀、硫酸盐腐蚀、溶解性化学腐蚀、强碱腐蚀等。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。

4)混凝土碳化。

环境中的C02和水与混凝土内水泥石中的Ca(OH)2&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：’

1)根据工程环境及要求，合理选用水泥品种。

2)控制水灰比及保证足够的水泥用量。

3)选用质量良好、级配合理的骨料和合理的砂率。

4)掺用合适的外加剂。

(三)预拌混凝土

预拌混凝土是指在搅拌站(楼)生产的、通过运输设备送至使用地点的、交货时为拌和物的混凝土。预拌混凝土作为商品出售时，也称商品混凝土。预拌混凝土作为半成品，质量稳定、技术先进、节能环保，能提高施工效率，有利于文明施工。国家提倡或强制要求采用商品混凝土施工，在采用商品混凝土时要考虑混凝土的经济运距，一般以15?20km为宜，运输时间一般不宜超过1h。

预拌混凝土分为常规品和特制品。常规品代号A,特制品代号B，包括的混凝土种类有高强混凝土、自密实混凝土、纤维混凝土、轻骨料混凝土和重混凝土。预拌混凝土供货量应以体积计，计算单位为m3。预拌混凝土体积应由运输车实际装载的混凝土拌和物质量除以混凝土拌和物的表观密度求得(一辆运输车实际装载量可由用于该车混凝土中全部原材料的质量之和求得，或可由运输车卸料前后的重量差求得)。预拌混凝土供货量应以运输车的发货总量计算。如需要以工程实际量(不扣除混凝土结构中的钢筋所占体积)进行复核时，其误差应不超过±2%。

(四)特种混凝土1.高性能混凝土

高性能混凝土(HighPerformanceConcrete，简称HPC)是一种新型高技术混凝土。《高性能混凝土应用技术规程》CECS207—2006对高性能混凝土的定义为：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，具有髙耐久性、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)体积稳定性好。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20?25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土弹性模可达40?50GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并條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90d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。28d平均强度介于100?120MPa的高性能混凝土已在工程中应用。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，水化热相应地降低。

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c1–渗透率明显低于普通混凝土。高性能混凝土具有较高的密实性和抗渗性:，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

8)耐高温(火)差。高性能混凝土在高温作用下会产生爆裂、剥落。为克服这一性能缺陷，可在高性能混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能溶解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。

高性能混凝土是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降袖工程造价。

(2)制备高性能混凝土的技术途径。单方高性能混凝土用水量不宜大于175kg/m3。胶凝材料总量宜为450?600kg/m3,其中矿物微细粉用量不宜超过胶凝材料总量的30%。水胶比不宜大于0.38。砂率宜为37%?44%。高效减水剂掺量根据坍落度要求而定。1)选用优质的、符合要求的水泥和粗细集料。水泥应选用不低于42.5MPa的硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。水泥中C3A含量应不大于8%,细度控制在10%以内，碱含量小于0.8%，氯离子含暈小于0.1%。

高性能混凝土应选择级配良好的石灰岩、花岗岩、辉绿岩等碎石，岩石的抗压强食与混凝土的抗压强度等级之比不低于1.5,其压碎值应小于10%,粗骨料中针片状颗粒含量应小于5%,最大粒径宜小于或等于25mm,宜采用10?25mm及5?10mm两级粗骨料配合。细骨料应选用处于级配区的中粗河砂，砂的细度模数要求为2.6?3.7。

2)选用高效减水剂。高性能混凝土中使用的外加剂必须符合《混凝土外加剂》GB8076和《混凝土外加剂应用技术规程》GB50119的规定，并对混凝土及钢筋无害。所使用的减水剂必须是高效减水剂，其减水率应不低于20%。

3)选用微细粉。选用具有一定潜在活性或者火山灰活性的矿物掺和料，如硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉及复合微细粉等。所选用矿物微细粉必须对混凝土及钢筋无害并满足相关质量标准与技术规程的要求。

4)改善混凝土的施工工艺。目前效果比较显著的有以下几种：

①水泥裹砂混凝土搅拌工艺。裹砂混凝土搅拌工艺与普通搅拌工艺的主要区别是搅拌原料的投料顺序不同。普通搅拌工艺是水泥、砂、石一次配好加入搅拌机后，加上应配的水量拌和，而水泥裹砂搅拌工艺的投料方法如下：细骨材、水泥、微细粉投入加少量水(搅约0.5min)—粗骨料投人(搅拌约0.5min)—加入拌和用水(搅拌约1rnin)—加入减水剂(搅拌约0.5min)—出料。

②采用超声波振动或高频振动密实，采用振动频率≥2万次/min的高频振动器，也可以取得一定的改善效果。

③对浇筑成型的新拌混凝土进行真空吸水。

④在真空吸水的同时，最好采用适当的机械振动从而促使新拌混凝土的“液化”而降低脱水阻力，有利于同相颗粒位置的调整，有利于气泡的排出。

2.高强混凝土

高强度混凝土是用普通水泥、砂石作为原料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于C60的混凝土。

(1)高强混凝土的特点。

1)高强混凝土的优点。

①高强混凝土可减少结构断面，降低钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷;

②高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土;

③对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变而导致的预应力损失。

2)高强混凝土的不利条件。

①高强混凝土容易受到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工过程的质量管理水平要求高;

②高强混凝土的延性比普通混凝土差。

(2)高强混凝土的物理力学性能。

1)抗压性能。与中、低强度混凝土相比，高强混凝土中的孔隙较少，水泥石强度、水泥浆与骨料之间的界面强度、骨料强度这三者之间的差异也很小，所以更接近匀质材料，使得高强混凝土的抗压性能与普通混凝土相比有相当大的差别。

2)早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂促进水化，早期强度更高，早期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的混凝土后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。

3)抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比

值却随着强度的增加而降低。劈拉强度为立方体的抗压强度/。?的1/15?1/18,抗折强度约为的1/8?1/12,而轴拉强度约为fcu的1/20?1/24。在低强度混凝土中，这些比值均要大得多。

4)收缩。高强混凝土的初期收缩大，但最终收缩量与普通混凝土大体相同，用活性矿物掺和料代替部分水泥还可进一步减小混凝土的收缩。

5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。高强混凝土在这些方面的性能均明显优于普通混凝土，尤其是外加矿物掺和料的高强度混凝土，其耐久性进一步提高。

(3)对高强混凝土组成材料的要求。

1)应选用质量稳定的硅酸盐水泥或普通硅酸盐永泥。

2)粗骨料应采用连续级配，其最大公称粒径不应大于25.0mm。

3)细骨料的细度模数2.6?3.0,含泥量不大于2.0%。

4)高强度混凝土的水泥用量不应大于550kg/m3。

3.轻骨料混凝土

轻骨料混凝土是用轻粗骨料、轻细骨料(或普通砂)和水泥配制而成的干表观密度小于1950kg/m3的混凝土。工程中使用轻骨料混凝土可以大幅度地降低建筑物的自重，降低地基基础工程费用和材料运输费用;可使建筑物绝热性改善，节约能源，降低建筑产品的使用费用;可减小构件或结构尺寸，节约原料，使使用面积增加等。

(1)轻骨料混凝土的分类。

1)按干表观密度及用途分为：保温轻骨料混凝土，干表观密度等级小于或等于0.8t/m3;结构保温轻骨料混凝土，干表观密度等级为0.8?1.4t/m3;结构轻骨料混凝土，干表观密度等级为1.4?2.0t/m3。

2)按轻骨料的来源分为：工业废渣轻骨料混凝土，如粉煤灰陶粒混凝土、膨胀矿渣混凝土等;天然轻骨料混凝土，如浮石混凝土等;人造轻骨料混凝土，如膨胀珍珠岩混凝土等。

3)按细骨料品种分为：砂轻混凝土，由轻粗骨料和全部或部分普通砂为骨料的混凝土;全轻混凝土，粗、细骨料均为轻质骨料的混凝土。

(2)轻骨料混凝土的物理力学性质。

不同的轻骨料，其堆积密度相差悬殊，常按其堆积密度分为8个等级(0.3?1.2t/m3)。轻骨料本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率，故轻骨料混凝土的性质在很大程度上受轻骨料性能的制约。

1)强度等级。强度等级划分的方法同普通混凝土，按立方体抗压标准强度分为13个强度等级：CL5、CL7.5、CLIO、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50、CL55和CL60。

2)表观密度。按干表观密度分为12个密度等级(0.8?2.0t/m3)。在抗压强度相同的条件下，其干表观密度比普通混凝土低25%?50%。

3)耐久性。因轻骨料混凝土中的水泥水化充分，毛细孔少，与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善，如抗渗等级可达SD25、抗冻等级可达D150。

4)轻骨料混凝土的弹性模量比普通混凝土低20%?50%，保温隔热性能较好，导热

系数相当于烧结普通砖的导热系数，约0.28?0.87W/(m·K)。.

4.多孔混凝土

(1)加气混凝土。

加气混凝土是以硅质材料(砂、粉煤灰及含硅尾矿等)和钙质材料(石灰、水泥)为主要原料，掺加发气剂(铝粉)，通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程制成的轻质多孔硅酸盐制品。因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土。

加气混凝土按用途可分为非承重砲块、承重砌块、保温块、墙板与屋面板五种。

加气混凝土具有如下优点：

1)质轻。孔隙达70%?85%，体积密度一般为500?900kg/m3,为普通混凝土的1/5，黏土砖的1/4,空心砖的1/3,与木质差不多，能浮于水。可减轻建筑物自重，大幅度降低建筑物的综合造价。

2)保温、隔声。由于材料内部具有大量的气孔和微孔，因而有良好的保温隔性能。导热系数为0.11?0.16W/(m·K)，是黏土砖的1/4?1/5。通常200mm厚的加气k凝土墙的保温隔热效果，相当于490mm厚的普通实心黏土砖墙。加气混凝土的多孔结构，具有一定的吸声能力。

3)抗震、耐久。加气混凝土耐久性和抗震性能优于普通混凝土。

由于加气混凝土具有容重轻、保温性能高、吸音效果好，具有一定的强度和可加工性等优点，是我匡推广应用最早、使用最广泛的轻质墙体材料之一。

(2)泡沫混凝土。

凡在配制好的含有胶凝物质的料浆中加人泡沫而形成多孔的坯体，并经养护形成的多孔混凝土，称为泡沫混凝土。泡沫的形成可以通过化学发泡剂发泡，压缩空气弥散及天然'沸石粉吸附空气(载气)等方法来完成。其中压缩空气弥散形成气泡制得的泡沫混凝土可称为充气型泡沫混凝土，天然沸石吸附空气形成气泡制得的混凝土可称为载气型泡沫混凝土。松香皂发泡剂是目前最常用的发泡剂。

目前，我国泡沫混凝土生产采用平模或立模浇筑、带模进行蒸压养护的生产方式。这种生产工艺，浇筑高度较低，生产效率不高，工艺比较落后，一直制约泡沫混凝土的推广应用。泡沫混凝土的生产工艺，除了发泡和搅拌与加气混凝土不同外，其他工序和加气混凝土大体相同。泡沫混凝土的应用范围及有关注意事项与加气混凝土基本相同，但由于其强度低，所以只能作为围护材料和隔热保温材料。

(3)大孔混凝土。

大孔混凝土指无细骨料的混凝土，按其粗骨料的种类，可分为普通无砂大孔混凝土和轻骨料大孔混凝土两类。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、重矿渣等配制而成。轻骨料大孔混凝土则是用陶粒、浮石、碎砖、煤渣等配制而成。有时为了提高大孔混凝土的强度，也可掺人少量细骨料,这种混凝土称为少砂混凝土。大孔混凝土中大孔的形成是因为配制混凝土时不加细集料(或细集料)，如果对水泥浆体量加以控制，水泥浆体只作为粗集料之间的胶结料而没有多余的料浆对粗集料之间的孔隙进行填充，粗集料之间的孔隙就成为混凝土的大孔。大孔混凝土的孔隙率和孔尺寸与粗集料的粒径与级配有关。级配越均匀，即级配越少;孔越多，孔隙率也就越高。孔径尺寸从理论上说应接近粗集料的粒径。

大孔混凝土的表观密度取决于所选用的集料表观密度、粒径和级配。一般情况下普通大孔混凝土的表观密度在1500?1900kg/m3之间，轻骨料大孔混凝土的表现密度在500?1500kg/m3之间。大孔混凝土的抗压强度一般可达3.5?5.0MPa，适当增加水泥用量，可以达到7.5?10MPa。大孔混凝土的导热系数小，导热系数一般在0.2?1.0W/(m·K)之间。大孔混凝土的收缩较小，一般为0.2?0.3mm/m，在某些情况下仅为普通混凝土的一半，抗冻性优良。

大孔混凝土适用于制作墙体小型空心砲块、砖和各种板材，也可用于现浇墙体。普通大孔混凝土还可制成滤水管、滤水板等，广泛用于市政工程。

5.防水混凝土

防水混凝土又叫抗渗混凝土，防水混凝土的抗渗性能不得小于P6，一般通过对混凝土组成材料质量改善，合理选择配合比和集料级配，以及掺加适量外加剂，达到混凝土内部密实或是堵塞混凝土内部毛细管通路，使混凝土具有较高的抗渗性能，可提高混凝土结构自身的防水能力，节省外用防水材料，简化防水构造，对地下结构、高层建筑的基础以及贮水结构具有重要意义。结构混凝土抗渗等级是根据其工程埋置深度来确定的，按现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB50108的规定，设计抗渗等级有p6、p8、p10、p12。

实现混凝土自防水的技术途径有以下几个方面：

(1)提高混凝土的密实度。

1)调整混凝土的配合比提高密实度。一般应在保证混凝土拌和物和易性的前提下，减小水灰比，降低孔隙率，减少渗水通道。适当提高水泥用量、砂率和灰砂比，在粗骨料周围形成质量良好的、足够厚度的砂浆包裹层，阻断沿粗骨料表面的渗水孔隙。改善骨料颗粒级配，降低混凝土孔隙率。

2)掺入化学外加剂提高密实度。在混凝土中掺入适量减水剂、三乙醇胺早强剂或氯化铁防水剂均可提高密实度，增加抗渗性。减水剂既可减少混凝土用水量，又可使水充分分散，水化加速，水化产物增加;三乙醇胺是水泥水化反应的催化剂，可增加水泥水化产物;氯化铁防水剂可与水泥水化产物中的Ca(OH)2生成不溶于水的胶体，填塞孔隙，从而配制出高密度、高抗渗的防水混凝土。氯化铁防水剂的掺量为水泥重量的3%，用水稀释后使用。

3)使用膨胀水泥(或掺用膨胀剂)提高混凝土密实度，提高抗渗性。目前掺用膨胀剂的方法应用颇广，但必须首先依据现行行业标准《混凝土膨胀剂》JC476—2001严格锋验膨胀剂本身的质量，合格后掺用，方可取得应有的防水效果。

(2)改善混凝土内部孔隙结构。在混凝土中掺入适量引气剂或引气减水剂，可以形成大量封闭微小气泡，这些气泡相互独立，既不渗水，又使水路变得曲折、细小、分散，可显著提高混凝土的抗渗性。

防水混凝土施工技术要求较高，施工中应尽量少留或不留施工缝，必须留施工缝时需设止水带;模板不得漏浆;原材料质量应严加控制;加强搅拌、振捣和养护工序等。

6.碾压混凝土

碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料(往往加人适量的缓凝剂、减水剂或引气剂)制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

(1)对碾压混凝土组成材料的要求。

1)骨料。由于碾压混凝土用水量低，较大的骨料粒径会引起混凝土离析并影响混凝土外观，最大粒径以20mm为宜，当碾压混凝土分两层摊铺时，其下层集料最大粒径采用40mm。为获得较高的密实度应使用较太的砂率，.必要时应多种骨料掺配使用。为承受施工中的压振作用，骨料应具有较高的抗压强度。

2)混合材料。混合材料除具有增加胶结和节约水泥作用外，还能改善混凝土的和易性、密实性及耐久性。碾压混凝土施工操作时间长，碾压成形后还可能承受上层或附近振动的扰动，为此常加人缓凝剂;为使混凝土在水泥浆用量较少的情况下取得较好的和易性，可加人适量的减水剂;为改善混凝土的抗渗性和抗冻性可加人适量的引气剂。

3)水泥。当混合材料掺量较高时宜选用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，以便混凝土尽早获得强度;当不用混合材料或用量很少时，宜选用矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，使混凝土取得良好的耐久性。

(2)碾压混凝土的特点。

1)内部结构密实、强度高。碾压混凝土使用的骨料级配孔隙率低，经振动碾压内部结构骨架十分稳定，因此能够充分发挥骨料的强度，使混凝土表现出较高的抗压强度。

2)干缩性小、耐久性好。振动碾压后，一方面内部结构密实且稳定性好，使其抵抗变形的能力增加;另一方面，由于用水量少，混凝土的干缩减少，水泥石结构中易被腐蚀的氢氧化钙等物质含量也很少，这些都为其改善耐久性打下了良好的基础。

3)节约水泥、水化热低。因为碾压混凝土的孔隙率很低，填充孔隙所需胶结材料比普适混凝土明显减少;振动碾压工艺对水泥有良好的强化分散和塑化作用，对混凝土流动性要求低，多为干硬性混凝土，需要起润滑作用的水泥浆量减少，所以碾压混凝土的水泥用量大为减少。这不仅节约水泥，而且使水化热大为减少，使其特别适用于大体积混凝土工程。

7.纤维混凝土

纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成，掺入纤维的目的是提高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。纤维的品种有高弹性模量纤维(如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等)和低弹性模量纤维(如尼龙纤维、聚丙烯纤维)两类。纤维混凝土目前已逐渐地应用在高层建筑楼面，高速公路路面，荷载较大的仓库地面、停车场、贮水池等处。

大量材料性能和工程结构试验证明，纤维混凝土对增强混凝土早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂纹，减少表现裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。纤维混凝土的作用如下：

(1)很好地控制混凝土的非结构性裂缝。

(2)对混凝土具有微观补强的作用。

(3)利用纤维束减少塑性裂缝和混凝土的渗透性。

(4)增强混凝土的抗磨损能力。

(5)静载试验表明纤维混凝土可替代焊接钢丝网。

(6)増加混凝土的抗破损能力。

(7)增加混凝土的抗冲击能力。

8.聚合物混凝土

聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、集料有效结合而形成的一种新型昆凝土材料的总称。它是混凝土与聚合物的复合材料，克服了普通混凝土抗拉强度低v脆大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了混凝土的使用范围，是国内大力研究和发展的新型混凝土。聚合物混凝土主要分为：聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物胶结混凝土(树脂混凝土)三类。

聚合物浸渍混凝土可作为高效能结构材料应用于特种工程，例如腐蚀介质中的管、桩、柱、地面砖、海洋构筑物和路面、桥面板，以及水利工程中对抗冲、耐磨、抗冻要求高的部位。也可应用于现场修补构筑物的表面和缺陷，以提高其使用性能。

聚合物水泥混凝土可应用于现场灌筑构筑物、路面及桥面修补，混凝土储罐的耐蚀面层，新老混凝土的黏结以及其他特殊用途的预制品。

聚合物胶结混凝土(树脂混凝土)可在工厂预制。与水泥混凝土相比，具有快硬、高强和显著改善抗渗、耐蚀、耐磨、抗冻融以及黏结等性能，可现场应用于混凝土工程快速修补、地下管线工程快速修建、隧道衬里等。

四、砌筑材料.

(一)砖

1.烧结砖

(1)烧结普通砖.，按原材料分为黏土砖(N)、页岩砖(Y)、煤矸石砖(M)、粉煤灰砖(F)等多种。根据国家标准《烧结普通砖》GB/T5101—1998的规定，强度和抗风化性能合格的砖，按照尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等项指标划分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个质量等级。

1)基本参数。砖为直角六面体，其标准尺寸为240mmX115mmX53mm，吸水率为16%?18%。

2)外观质量。烧结普通砖的优等品颜色应基本一致，合格品颜色无要求。外观质量包括对尺寸偏差、弯曲程度、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹长度和完整面的要求。

3)强度等级。烧结普通砖强度等级是通过取10块砖试样进行抗压强度试验，根据抗压强度平均值和强度标准值来划分五个等级：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10。

4)耐久性。包括抗风化性、泛霜和石灰爆裂等指标。抗风化性通常以其抗冻性、吸水率及饱和系数等来进行判别。而石灰爆裂与泛霜均与砖中石灰夹杂有关，这些石灰夹杂

可能因原料中含有石灰石，在砖的焙烧过程中相伴产生，也可能生石灰被直接带入。当砖砲筑完毕后，石灰吸水熟化，造成体积膨胀，导致砖开裂，称为石灰爆裂。同时，使砌体表面产生一层白色结晶，即为泛霜。它们将不仅影响砖砲体外在观感，而且会造成砌体表面粉刷脱落。优等品不得有泛霜，且不允许出现最大破坏尺寸大于2mm的爆裂区域。

烧结普通砖具有较高的强度，良好的绝热性、耐久性、透气性和稳定性，且原料广泛，生产工艺简单，因而可用作墙体材料，砌筑柱、拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等。

(2)烧结多孔砖。烧结多孔砖是以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料烧制的主要用于结构承重的多孔砖。多孔砖大面有孔，孔多而小，孔洞垂直于大面(即受压面)，孔洞率不小于28%。

根据现行国家标准《烧结多孔砖和多孔砌块》GB13544的规定，按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级，按表观密度分为10Q0、1100、1200、1300四个等级。烧结多孔砖主要用于六层以下建筑物的承重墙体。

(3)烧结空心砖。烧结空心砖是以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料烧制的主要用于非承重部位的空心砖。其顶面有孔、孔大而少，孔洞为矩形条孔或其他孔形，孔洞率大于40%。由于其孔洞平行于大面和条面，垂直于顶面，使用时大面承压，承压面与孔洞平行，所以这种砖强度不高，而且自重较轻，因而多用于非承重墙。如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。

根据现行国家标准《烧结空心砖和空心砌块》GB13545的规定，空心砖有290mmX190mmX90mm和240mmX180mmX115mm两种规格。按砖的表观密度不同，把空心砖分为800、900、1000、1100四个等级。每个密度等级的空心砖，根据其孔洞及排数、尺寸偏差、外观质量、强度等级和耐久性，可以划分为优等品(A)、一等品(B)及合格品(C)三个质量等级。

丄蒸养(压)砖

蒸养(压)砖属于硅酸盐制品，是以石灰和含硅原料(砂、粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矸石等)加水拌和，经成型、蒸养(压)而制成的。目前使用的主要有粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖。以灰砂砖为例作简单介绍。

蒸压灰砂砖以石灰和砂为原料，经制坯成型、蒸压养护而成。这种砖与烧结普通砖尺寸规格相同。按抗压、抗折强度值可划分为MU25、MU20、MU15、MU10四个强度等级。MU15以上者可用于基础及其他建筑部位。MU10砖可用于防潮层以上的建筑部位。这种砖均不得用于长期经受200°C高温、急冷急热或有酸性介质侵蚀的建筑部位。

根据尺寸偏差和外观分为优等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三种质量等级。

(二)砌块

(1)粉煤灰砌块。以粉煤灰、石灰、石膏为原料，经加水搅拌、振动成型、蒸汽养护制成。

(2)中型空心砌块。按胶结材料不同分为水泥混凝土型及煤矸石硅酸盐型两种。空心率大于或等于25%。

(3)混凝土小型空心砌块。以水泥或无熟料水泥为胶结料，配以砂、石或轻骨料(浮石、陶粒等)，经搅拌、成型、养护而成。

(4)蒸压加气混凝土砌块。以钙质或硅质材料，如水泥、石灰、矿渣、粉煤灰等为基本材料，以铝粉为发气剂，经蒸压养护而成，是一种多孔轻质的块状墙体材料，也可作绝热材料。

砌块建筑是墙体技术改革的一条有效途径，可使墙体自重减轻，建筑功能改善，造价降低，这些突出优点为其广泛使用奠定了基础。

(三)石材

1.天然石材

天然石材资源丰富、强度高、耐性好、色泽自然，在土木建筑工程中常用作砌体材料、装饰材料及混凝土的集料。

(1)天然石材的分类。天然石材是采自地壳表层的岩石。根据其生成条件，按地质分类法可分为岩浆岩(火成岩)、沉积岩(水成岩)和变质岩三大类。每类常见石种、技术.性质及用途如表3.1.13所示。

(2)天然石材的技术性质。

1)表观密度。石材的表观密度与矿物组成及孔隙率有关。根据表观密度(

)的大小，天然石材可分为轻质石材和重质石材

的为轻质石材，一般用作墙体材料的为重质石材，可作为建筑物的基础，贴面、地面、房屋外墙、桥梁和水工构筑物等。

2)抗压强度。石材是非均质和各向异性的材料，而且是典型的脆性材料，其抗压强度高，抗拉强度比抗压强度低得多，约为抗压强度的1/10?1/20。测定岩石抗压强度的试件尺寸为50mmX50mmX50mm的立方体，按吸水饱和状态下的抗压极限强度平均值，天然右材的强度等级分为MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU.30、MU20、MU15、MU10九个等级。

3)耐水性。石材的耐水性以软化系数(KR)来表示，根据软化系数的大小，石材的耐水性分为三等。KR>0.9的石材为高耐水性石材;KR=0.70?0.90的石材为中耐水性石材;KR=0.60?0.70的石材为低耐水性石材。土木建筑工程中使用的石材，软化系数应大于0.80,

4)吸水性。石材的吸水性主要与其孔隙率和孔隙特征有关。孔隙特征相同的石材，孔隙率越大，吸水率也越高。石材吸水后强度降低，抗冻性变差，导热性增加，耐水性和耐久性下降。表面密度大的石材，孔隙率小，吸水率也小。

5)抗冻性。抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的一个重要指

标。石材的抗冻性与吸水率大小有密切关系。一般吸水率大的石材，抗冻性能较差。另外，抗冻性还与石材吸水饱和程度、冻结程度和冻融次数有关。石材在水饱和状态下，经规定次数的冻融循环后，若无贯穿缝且质量损失不超过5%，强度损失不超过25%时，则为抗冻性合格。

(3)天然石材的选用。

1)毛石。毛石是指以开采所得、未经加工的形状不规则的石块。有乱毛石和平毛石两种。乱毛石各个面的形状不规则，平毛石虽然形状也不规则，但大致有两个平行的面。毛石主要用于砌筑建筑物的基础、勒角、墙身、挡土墙、堤岸及护坡，还可以用来浇筑片石混凝土。

2)料石。料石是指以人工斩凿或机械加工而成，形状比较规则的六面体块石。按表面加工平整程度分为四种：毛料石，是表面不经加工或稍加修整的料石;粗料石，是表面加工成凹凸深度不大于20mm的料石;半细料石，是表面加工成凹凸深度不大于10mm的料石;细料石，是表面加工成凹凸深度不大于2mm的料石。若按外形可划分为条石、方石、拱石(楔形)。料石主要用于建筑物的基础、勒脚、墙体等部位，半细料石和细‘石主要用作镶面材料。

3)石板。石板是用致密的岩石凿平或锯成的一定厚度的岩石板材。石板材一般作为装饰用饰面，饰面板材要求耐磨、耐久、无裂缝或水纹，色彩丰富，外表美观。.

4)广场地坪、路面、庭院小径用石材。主要有石板、方石、条石、拳石、卵石等，要求坚实耐磨，抗冻和抗冲击性好。当用平毛石、拳石、卵石铺筑地坪或小径时，可以利用石材的色彩和外形镶拼成各种图案。

2.人造石材

人造石材是以大理石、花岗石碎料，石英砂、石渣等为骨料，树脂或水泥等为胶结料，经拌和、成型、聚合或养护后，研磨抛光、切割而成。常用的人造石材有人造花岗石、大理石和水磨石三种。它们具有天然石材的花纹、质感和装饰效果，而且花色、品种、形状等多样化，并具有质量轻、强度高、耐腐蚀、耐污染、施工方便等优点。目前常用的人造石材有下述四类。

3) 水泥型人造石材。以白色、彩色水泥或硅酸盐、铝酸盐水泥为胶结料，砂为细骨料，碎大理石、花岗石或工业废渣等为粗骨料，必要时再加人适量的耐碱颜料，经配料、搅拌、成型和养护硬化后，再进行磨平抛光而制成。例如，各种水磨石制品。

4) 聚酯型人造石材。以不饱和聚酯为胶料，加人石英砂、大理石渣、方解石粉等无机填料和颜料，经配制、混合搅拌、浇注成型、固化、烘干、抛光等工序而制成。国内外人造大理石、花岗石以聚酯型为多，该类产品光泽好、颜色浅，可调配成各种鲜明的花色图案。由于不饱和聚酯的黏度低，易于成型，且在常温下固化较快，便于制作形状复杂的制品。与天然大理石相比，聚醋型人造石材具有强度高、密度小、厚度薄、耐酸碱腐蚀及美观等优点。但其耐老化性能不及天然花岗石，故多用于室内装饰。

5) 复合型人造石材。该类人造石材，是由无机胶结料和有机胶结料共同组合而成。例如，可在廉价的水泥型板材上复合聚酯型薄层，组成复合型板材，以获得最佳的装饰效果和经济指标;也可将水泥型人造石材浸渍于具有聚合性能的有机单体中并加以聚合，以提高制品的性能和档次。有机单体可用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、丙烯氰、二氯乙烯、丁二烯等。

6) 烧结型人造石材。这种石材是把斜长石、石英、辉石石粉和赤铁矿以及高岭土等混合成矿粉，再配以40%左右的黏土混合制成泥浆，经制坯、成型和艺术加工后，再经1000°C左右的高温焙烧而成。如仿花岗石瓷砖，仿大理石陶瓷艺术板等。

(四)砌筑砂浆

1. 材料要求

砌筑砂浆根据组成材料的不同，分为水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。一般砌筑基础采用水泥砂浆;砌筑主体及砖柱常采用水泥石灰混合砂浆;石灰砂浆有时用于砌筑简易工程。水泥砂浆及预拌砂浆的强度等级可分为M5、M7.5、M10、M15、M20、M25、M30;水泥混合砂浆的强度等级可分为M5、M7.5、M10、M15。工程中根据具体强度要求选择使用。

水泥宜采用通用硅酸盐水泥或砌筑水泥。水泥强度等级应根据砂浆品种及强度等级的，要求进行选择。M15及以下强度等级的砌筑砂浆宜选用32.5级的通用硅酸盐水泥或砌筑水泥;M15以上强度等级的砌筑砂浆宜选用42.5级通用硅酸盐水泥。

砂宜选用中砂，并应符合现行行业标准规定，且应全部通过4.75mm的筛孔。

石灰膏在水泥石灰混合砂浆中起增加砂浆和易性的作用。生石灰熟化成石灰膏时，应用孔径不大于3mmX3mm的筛网过滤，熟化时间不得少于7d;磨细生石灰粉的熟化时间不得少于2d。严禁使用脱水硬化的石灰膏，这种硬化石灰膏既起不到塑化作用，又影响砂浆的强度。除石灰膏外，在水泥石灰混合砂浆中适当掺人电石膏和粉煤灰也能增加砂浆的和易性。

拌制砂浆的水应是不含有害物质的洁净水，食用水可用来拌制各类砂浆。若用工业废水和矿泉水时，须经化验合格后才能使用。

2. 砂浆制备与使用

砂浆的配合比应经试配确定，试配时应采用工程中实际使用的材料。根据现行行业标准《砌筑砂浆配合比设计规程》JGJ/T98的规定，水泥砂浆配合比可按表3.1.14选用。

注：1.M15及以下强度等级水泥砂浆，水泥强度等级为32.5级;M15以上强度等级水泥砂浆，水泥强度等级为42.5级。

2.当采用细砂或粗砂时，用水量分别取上限或下限。

3.稠度小于70mm时，用水量可小于下限。

4.施工现场气候炎热或干燥季节，可酌量增加用水量。

砌筑砂浆现场配料，应采用重量计量。水泥、有机塑化剂、外加剂等材料的配料精度应控制在±2%以内;砂、石灰膏、电石膏、粉煤灰等材料的配料精度应控制在±5%以内。

3.预拌砂浆

预拌砂浆是指由专业化厂家生产的，用于建设工程中的各种砂浆拌和物。，按生产方式，可将预拌砂浆分为湿拌砂浆和干混砂浆两大类。

湿拌砂浆是指将水泥、细骨料、矿物掺和料、外加剂、添加剂和水，按一定比例，在搅拌站经计量、拌制后，运至使用地点，并在规定时间内容使用的拌和物。湿拌砂浆按用途可分为湿拌砌筑砂浆、湿拌抹灰砂浆、湿拌地面砂浆和湿拌防水砂浆。因特种用途的砂浆黏度较大，无法采用湿拌的形式生产，因而湿拌砂浆中仅包括普通砂浆。

干混砂浆是将水泥、干燥骨料或粉料、添加剂以及根据性能确定的其他组分，按一定比例，在专业生产厂计量、混合而成的混合物，在使用地点按规定比例加水或配套组分拌和使用。按用途分为干混砌筑砂浆、干混抹灰砂浆、干混地面砂浆、干混普通防水砂浆、干混陶瓷砖黏结砂浆、干混界面砂浆、干混保温板黏结砂浆、干混保温板抹面砂浆、干混聚合物水泥防水砂浆、干混自流平《^浆、干混耐磨地坪砂浆和干混饰面砂浆。既有普通干混砂浆又有特种干混砂浆。普通干混砂浆主要用于砌筑、抹灰、地面及普通防水工程，而特种干混砂浆是指具有特种性能要求的砂浆。

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