建筑材料整本书课件完整版电子教案(最新)

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建筑材料

1第1章绪论

2一、建筑材料的定义和分类建筑材料的定义建筑工程中所使用的各种材料及制品，都统称为建筑材料。如：水泥、钢材、木材、混凝土、石材、砖、石灰、石膏、建筑塑料、沥青、玻璃、建筑陶瓷等。

3建筑材料的分类1.按材料的化学成分分类按材料的化学成分来分，分为无机材料、有机材料和复合材料三大类，如表1-1。表1-1建筑材料的分类建筑材料无机材料金属材料钢、铁及其合金、铝及铝合金非金属材料天然石材砂、石及石材制品烧土制品砖、瓦、玻璃及陶瓷制品胶凝材料及制品石灰、石膏、水泥、砂浆、混凝土及硅酸盐制品有机材料植物材料木材、竹材沥青材料石油沥青、煤沥青及其制品合成高分子材料塑料、涂料、胶粘剂、合成橡胶、土工合成材料复合材料有机材料与无机非金属材料复合聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等金属材料与无机非金属材料复合钢筋混凝土、钢纤维混凝土等金属材料与有机材料复合有机涂层铝合金板、塑钢门窗等

42.按材料的使用功能分类按使用功能来分，分为结构材料、墙体材料和功能材料三大类：（1）结构材料：主要是指构成结构物受力构件、用于承受荷载的材料。（2）墙体材料：是指建筑物内、外及分隔墙体所采用的材料，有承重和非承重两类。（3）功能材料：是指具有某些特殊功能的材料，用于满足建筑物或构筑物的适用性。

5二、建筑材料在工程建设中的地位和作用建筑材料是一切建筑工程的物质基础材料费用一般占建筑工程总造价的50~70%建筑材料的正确选择和合理使用，对建筑工程的安全、实用、美观、耐久及造价有着重大的意义

6建筑工程对材料的基本要求必须具备足够的强度(strength)，能够安全地承受设计荷载及自重；轻质(lightweight)。材料自身的质量以轻为宜(即表观密度较小)，以减轻下部结构和地基的负荷；具有与使用环境相适应的耐久性(durability)，以减少维修费用；美观(beautiful)。用于装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；特定功能(multi-function)。用于特殊部位的材料，应具有相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声等。

7三、建筑材料的发展及趋势随着社会生产力的发展而发展原始时代——天然材料：木材、岩石、粘土封建时代——砖、瓦、石灰、三合土18世纪中叶——钢材、水泥19世纪——钢筋混凝土20世纪——预应力混凝土、高分子材料21世纪——轻质、高强、节能、高性能绿色建材

8万里长城

9胡夫金字塔

10上海金茂大厦

11三峡大坝

12建筑材料的发展趋势高性能：轻质、高强、高耐久性。多功能：具备多种优异性能。节约资源、能源：充分利用地方材料，尽量少用天然资源,大量使用工业废渣、垃圾等废弃物生产建筑材料。采用低能耗、无环境污染的生产技术，优先开发、生产低能耗的材料以及能降低建筑物使用能耗的节能型材料。环保：产品可再生循环和回收利用，无污染废弃物以防止二次污染。发展预制技术：在产品型式方面逐步提高构件化、单元化水平。

13四、建筑材料的技术标准中国技术标准国家标准：GB行业标准：建工行业标准（JG）、建材行业标准（JC）、交通行业标准（JT）地方标准：DB企业标准：QB例：GB175—2007《普通硅酸盐水泥》标准代号编号批准年份标准名称

14外国技术标准国际标准：ISO（InternationalStandardOrganization）美国国家标准：ANS（AmericanNationalStandard美国材料与试验学会标准：ASTM（AmericanSocietyforTestingandMaterials）英国标准：BS（BritishStandard）

15五、本课程的任务和学习方法任务获得建筑材料的基础知识掌握建筑材料的技术性质、应用及检测方法正确评价、选择和使用各种常用材料

16学习方法着重学好主要内容——材料的技术性质和应用原料生产组成构造性质应用检验运输验收储存

17注意了解事物的本质和内在联系要知道形成材料性质的内在原因和这些性质之间的相互关系引起材料性质变化的内因和外因同一类不同品种的材料，不但要学习它们的共性，更要了解它们各自的特性实验课是本课程的重要教学环节验证基本理论，学习实验方法做实验时，要严肃认真，一丝不苟了解实验条件对实验结果的影响，因而对实验结果作出正确的分析和判断

18第2章建筑材料的基本性质

19本章内容第一节材料的物理性质第二节材料与水有关的性质第二节材料的力学性质第四节材料的热工性质第五节材料的耐久性

20第一节材料的物理性质固体物质闭口孔隙开口孔隙材料体积组成示意图一、材料的密度、表观密度和堆积密度

21定义指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。公式式中：ρ—密度，g/cm³m—材料在干燥状态下(105+5℃烘干至恒重）的质量，gv—材料在绝对密实状态下的体积，cm³测试方法将岩石粉碎磨细，干燥后用李氏瓶测定体积，材料磨得越细越好，测得的体积越接近真实体积。密　度

22定义指材料在自然状态下，单位体积的质量。公式式中：ρ0—表观密度，g/cm³或Kg/m³m—材料的质量，g或Kgv0—材料自然状态下的体积，cm³或m³测试方法对于规则形状的材料，可用量具测得其体积；对于不规则形状的材料，可采用静水称量法和封蜡法测定。表观密度

23定义粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。公式式中：ρo´—堆积密度，Kg/m³m—材料的质量，Kgvo´—材料的堆积体积，m³测试方法将干燥的散粒材料试样装入规定尺寸的容器来测定的。不同的装料方式，颗粒排列的松紧程度不同，材料的堆积密度又可分为自然堆积密度、紧密堆积密度。堆积密度

24常用建筑材料的密度、表观密度、堆积密度材料名称密度(g/cm3)表观密度(kg/m3)堆积密度(kg/m3)石灰岩2.6～2.81800～2600—花岗岩2.7～3.02000～2850—水泥2.8～3.1—1200～1300混凝土用砂2.5～2.6—1450～1650混凝土用石2.6～2.9—1400～1700普通混凝土—2100～2500—粘土2.5～2.7—1600～1800钢材7.857850—铝合金2.7～2.92700～2900—烧结普通砖2.5～2.71500～1800—建筑陶瓷2.5～2.71800～2500—红松木1.55～1.60400～800—玻璃2.45～2.552450～2550—泡沫塑料—10～50—

25密实度定义材料体积中固体物质充实的程度。公式密实度反映材料的密实程度，D越大，材料越密实，含有孔隙的材料，密实度均小于1。二、材料的密实度和孔隙率

26孔隙率定义材料体积中孔隙体积所占的比例。公式孔隙率与密实度的关系：P+D=1材料的密实度和孔隙率是从不同方面反映材料的密实程度，通常采用孔隙率表示。

27孔隙特征孔隙构造连通的孔：彼此连通且与外界相通封闭的孔：相互独立且与外界隔绝孔隙大小微孔、细孔、大孔封闭孔连通孔

28填充率定义散粒材料在某种堆积体积内被其颗粒填充的程度。公式三、材料的填充率和空隙率

29定义散粒材料在某种堆积体积内，颗粒之间的空隙体积所占的比例。公式空隙率与填充率的关系：P’+D’=1空隙率的大小反映了散粒材料颗粒间相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂量的依据。空隙率

30材料在空气中与水接触时，根据材料表面被水润湿的情况，分亲水性材料和憎水性材料两类。当材料分子与水分子间的相互作用力大于水分子间的作用力时，材料表面就会被水所润湿。此时在材料、水和空气的三相交点处，沿水滴表面所引切线与材料表面所成夹角θ≤90°，这种材料属于亲水性材料。第二节材料与水有关的性质亲水性与憎水性

31如果材料分子与水分子间的相互作用力小于水本身分子间的作用力，则表示材料不能被水润湿。此时，润湿角90°＜θ＜180°，这种材料称为憎水性材料。大多数建筑材料，如石材、砖瓦、陶器、混凝土、木材等都属于亲水性材料，而沥青、石蜡和某些高分子材料属于憎水性材料。

32材料润湿边角

33吸水性是指材料在水中能吸收水分的性质。吸水性的大小用吸水率表示。吸水率为材料浸水后在规定时间内吸入水的质量（或体积）占材料干燥质量（或干燥时体积）的百分比。质量吸水率：吸水性

34体积吸水率：材料吸水率的大小与材料的孔隙率和孔隙构造特征有关。

35材料在潮湿的空气中吸收空气中水分的性质称为吸湿性。吸湿性的大小用含水率表示。含水率为材料所含水的质量占材料干燥质量的百分比。计算式为：吸湿性

36材料在长期饱和水作用下不被破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐水性用软化系数表示。计算式为：耐水性

37抗渗性是指材料在压力水作用下抵抗水渗透的性质。材料的抗渗性可用渗透系数表示。抗渗性材料的抗渗性也可以用抗渗等级Pn来表示。

38抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用(冻融循环)而不被破坏，强度也无显著降低的性能。材料的抗冻性用抗冻等级Fn表示。n表示材料试件经n次冻融循环试验后，质量损失不超过5%，抗压强度降低不超过25%。n的数值越大，说明抗冻性愈好。抗冻性

39材料传导热量的性能称为导热性。材料的导热性用导热系数表示。导热系数的物理意义是指，单位厚度的材料，当两个相对侧面温差为1K时，在单位时间内通过单位面积的热量。第三节材料的热工性质导热性

40式中：λ——材料的导热系数(W/(m•K))。Q——传导的热量(J)。d——材料的厚度(m)。A——材料传热的面积(m2)。z——传热时间(s)。t1―t2——材料两侧的温度差(K)。材料的导热系数越小，其热传导能力越差，绝热性能越好。工程上把λ≤0.175W/(m•K)的材料称为绝热材料。

41材料加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质，称为热容量。热容量用比热表示，1g材料温度升高或降低1K时，所吸收或放出的热量称为比热。比热的计算式为：式中：Q——材料的热容量(J)。C——材料的比热容，J/(g•K)。m——材料的质量(g)。t1―t2——材料受热或冷却前后的温差(K)。热容量

42比热容与材料质量的积，称为材料的热容量值，即材料温度上升1K须吸收的热量或温度降低1K所放出的热量。材料比热容对保持室内温度稳定作用很大，比热容大的材料能在热流变化、采暖、空调不均衡时，缓和室内温度的波动；屋面材料也宜选用比热容大的材料。常用材料的热性质见下表。

43材料名称导热系数，W/(m·K)比热容，kJ/(kg·K)铜3700.38钢550.46石灰岩2.66～3.230.749～0.846花岗岩2.91～3.450.716～0.92大理岩2.450.875普通混凝土1.80.88粘土空心砖0.640.92松木0.17～0.352.51玻璃2.7～3.260.83泡沫塑料0.031.30水0.604.187密闭空气0.0231常用材料的热性质指标

44材料在温度变化时产生的体积变化。一般材料在温度升高时体积膨胀，温度下降时体积收缩。温度变形在单向尺寸上的变化称为线膨胀或线收缩，材料的热变形性常用线膨胀系数来衡量，其计算式如下：热变形性

45式中：α——线膨胀系数(1/K)。ΔL——材料的变形量(mm)。t2―t1——材料在升、降温前后的温度差(K)。L——材料原来的长度(mm)。材料的线膨胀系数一般都较小，但由于土木工程结构的尺寸较大，温度变形引起的结构体积变化仍是关系其安全与稳定的重要因素。工程上常用预留伸缩缝的办法来解决温度变形问题。

46第四节材料的力学性质材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力，称为强度。当材料承受外力作用时，内部就产生应力。随着外力逐渐增加，应力也相应增大。直至材料内部质点间的作用力不能再抵抗这种应力时，材料即破坏，此时的极限应力值就是材料的强度。强度

47根据外力作用方式的不同，材料强度有抗拉、抗压、抗剪和抗弯(抗折)强度。材料受力示意图(a)拉力；(b)压力；(c)剪切；(d)弯曲

48材料的抗拉、抗压和抗剪强度的计算式为：式中：f——材料的抗压、抗拉、抗剪强度，MPaF——材料承受的最大荷载，ＮA——材料的受力面积，mm2

49式中：f——材料的抗弯(折)强度，MPaF——材料承受的最大荷载，ＮL——两支点之间的距离，mmb——材料受力截面的宽度，mmh——材料受力截面的高度，mm材料的抗弯强度的计算式为：

50材料的强度主要取决于它的组成和结构。一般说材料孔隙率越大，强度越低，另外不同的受力形式或不同的受力方向，强度也不相同。

51材料在外力作用下产生变形，若除去外力后变形随即消失，这种性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。材料在外力作用下产生变形，若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质称为塑性。不能恢复的变形称为塑性变形。弹性与塑性

52材料的弹性和塑性变形曲线

53材料受力破坏时，无显著的变形而突然断裂的性质称为脆性。在常温、静荷载下具有脆性的材料称为脆性材料。在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不致破坏的性质称为韧性或冲击韧性。脆性与韧性

54第五节材料的耐久性材料的耐久性是指其在长期的使用过程中，能抵抗环境的破坏作用，并保持原有性质不变、不破坏的一项综合性质。由于环境作用因素复杂，耐久性也难以用一个参数来衡量。工程上通常用材料抵抗使用环境中主要影响因素的能力来评价耐久性，如抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质。

55环境对材料的破坏作用，可分为物理作用、化学作用和生物作用，不同材料受到的环境作用及程度也不相同。影响材料耐久性的内在因素很多，除了材料本身的组成结构、强度等因素外，材料致密程度、表面状态和孔隙特征对耐久性影响很大。工程上常用提高密实度、改善表面状态和孔隙结构的方法来提高耐久性。

56第3章石材

57本章内容第一节天然岩石的分类第二节天然石材的技术性质第三节建筑中常用岩石的特性与应用第四节石材的加工类型与选用原则第五节人造石材

58天然石材建筑用石材人工石材天然石材是由天然岩石开采的，经过或不经过加工而制得的石材。天然石材资源丰富，使用历史悠久，是古老的建筑材料之一。世界上有许多著名的古建筑是由天然石材建造而成，如意大利的比萨斜塔，我国的赵洲桥等。

59赵州桥

60罗马斗兽场

61目前，石材作为结构材料已很大程度上被钢筋混凝土、钢材所取代。由于天然石材具有抗压强度高、耐久性、耐磨性及装饰性好等优点，因此，在建筑工程中的使用目前仍然相当普遍，较多的用作建筑装饰材料、基础和墙身等砌筑材料以及混凝土的骨料。随着合成高分子材料的兴起，人造石材（人造大理石、人造花岗岩等）作为装饰材料也得到极大的发展和应用。

62第一节天然岩石的分类天然岩石，通常可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。一、岩浆岩岩浆岩又称火成岩，它因地壳变动，熔融岩浆由地壳内部上升后冷却而成。根据形成条件的不同，岩浆岩又分为以下三类。

631、深成岩深成岩是岩浆在地壳深处受上部覆盖层的压力作用，缓慢且较均匀冷却而形成的岩石。其矿物全部结晶且晶粒较粗，构造致密，具有抗压强度高、吸水率小、表观密度大及抗冻性、耐磨性好等特点。建筑上常用的深成岩有花岗岩、正长岩、辉长岩、橄榄岩、闪长岩等。

642、喷出岩喷出岩是岩浆岩喷出地表时，在压力骤减和冷却较快的条件下而形成的岩石。由于结晶条件差，多呈隐晶质或玻璃体结构。当喷出的岩浆形成的岩层很厚时，其结构接近深成岩。当喷出岩凝固成比较薄的岩层时，常呈多孔构造，近于火山岩。工程上常用的喷出岩有玄武岩、安山岩和辉绿岩等。

653、火山岩火山岩是火山爆发时岩浆被喷到空中，急速冷却后形成的岩石。火山岩为玻璃体结构且呈多孔构造。如火山灰、火山渣、浮石和凝灰岩等。火山灰、火山渣可作为水泥的混合材料。浮石可作轻混凝土的骨料。

66花岗岩辉绿岩闪长岩玄武岩

67二、沉积岩沉积岩是地表的各类岩石经长期风化、搬运、沉积和再造作用而形成的岩石，呈层状构造，表观密度小，空隙率和吸水率较大，强度低，耐久性也较差。根据生成条件，可分成三种：1、机械沉积岩：由自然风化而逐渐破碎松散的岩石，经风、雨、冰川、沉积等机械力的作用而重新压实或胶结而成的岩石，如砂岩、页岩等。2、化学沉积岩：由溶解于水中的矿物质经聚积、沉积、重结晶、化学反应等过程而形成的岩石。如石膏、白云石等。3、有机沉积岩：由各种有机体的残骸沉积而成的岩石。如石灰岩、硅藻土等。

68三、变质岩变质岩是地壳中原有的各类岩石，在地层的压力或温度作用下，原岩石在固体状态下发生再结晶作用，而使其矿物成分、结构构造以至化学成分发生部分或全部改变而形成的新岩石。沉积岩形成变质岩后，其建筑性能有所提高，如石灰岩和白云岩变质后得到的大理岩，比原来的岩石坚固耐久。而深成岩经变质后产生片状构造，性能反而下降，如花岗岩变质后成为片麻岩则易于分层剥落，耐久性差。

69第二节天然石材的技术性质一、表观密度岩石的表观密度由岩石的矿物组成及致密程度所决定。根据表观密度可分为：轻质石材（表观密度小于1800kg/m3）和重质石材（表观密度大于或等于1800kg/m3）。表观密度的大小，常间接地反映出石材的一些物理力学性能。一般情况下，同种石材表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性、导热性越好。

70二、吸水性天然石材的吸水率一般较小，但由于形成条件、密实程度等情况的不同，石材的吸水率波动也较大，如花岗岩吸水率通常小于0.5%。，而多孔的贝类石灰岩吸水率可达15%。石岩石吸水后强度降低，抗冻性、耐久性能下降。根据吸水率的大小，将岩石分为低吸水性（吸水率く1.5%）、中吸水性（吸水率介于1.5-3%）和高吸水性（吸水率>3%）的岩石。

71三、耐水性当石材中含有粘土或易溶于水的物质时，在水饱和情况下，强度会明显下降。石材的耐水性以软化系数表示。软化系数大于或等于0.9的为高耐水性石材、软化系数为0.7-0.9属中耐水性石材、软化系数0.6-0.7为低耐用水性石材，一般软化系数小于0.8的石材不允许用于重要建筑。

72四、抗冻性抗冻性是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，用石材在水饱和状态下所能经受的冻融循环次数来表示。在规定的冻融循环次数内,无贯穿裂纹,重量损失不超过5%,强度降低不大于25%,则为抗冻性合格。一般室外工程饰面石材抗冻次数应大于25次。五、耐热性耐热性与石材的矿物组成有关，在高温下造岩矿物会产生分解或变质，而且由于各种造成矿物的热膨胀系数不同，受热后会产生内应力以致崩裂。

73六、强度石材的强度取决于造岩矿物岩石的构造。石材的抗压强度是划分石材强度等级的依据，采用边长为70mm的立方体试件用标准方法进行测试。根据《砌体结构设计规范》（GBJ3-88）的规定，天然石材的强度等级可分为MU100、MU80、MU60、MU50、，U40、MU30、MU20、MU15、MU10等九个等级，七、硬度石材的硬度取决于矿物组成的硬度与构造，由致密坚硬矿物组成的石材，其硬度就高，岩石的硬度以莫氏硬度表示。

74八、耐磨性耐磨性是石材抵抗磨擦、边缘剪切以及撞击等复杂作用的性质。耐磨性包括耐磨损性（石材受磨擦作用）和耐磨耗性（石材同时受磨擦与冲击作用）两个方面。耐磨损性是以单位磨擦面积所产生的质量损失的大小来表示；耐磨耗性是以单位质量所产生的质量损失的大小来表示。一般而言，石材的强度高，则耐磨性也较好。

75九、抗风化性由化学水、冰等因素造成岩石开裂或剥落的过程，称为风化。对石材表面进行磨光、喷涂等处理，可有效地防止风化的产生。十、放射性少数天然石材中含有某些放射性元素，若超过标准（见《天然石材产品放射防护分类控制标准》）对人体的健康不利。

76第三节建筑中常用岩石的特性与应用一、花岗岩它属于深成岩，是火成岩中分布最广的岩石，其主要的矿物组成为长石，石英和少量的云母。它耐磨性好，抗风化性好及耐久性高，耐酸性好。花岗岩主要用于基础，挡土墙，勒脚，踏步地面，外墙饰面雕塑。

77

78二、大理岩它属于副变质岩，由石灰岩或白云岩变质而成，主要矿物组成为方解石和白云石。大理岩主要用于室内的装修，如墙面，柱面及磨埙较小的地面，踏步。三、石灰岩它属于沉积岩，主要矿物成分为方解石，呈层状构造。石灰岩常用于砌筑建筑工程的基础、桥墩、台阶等，或作为骨料大量用于混凝土中。

79四、砂岩它属沉积岩，其主要造岩矿物有石英及少量的长石、方解石和白云石等，呈层状结构。砂岩常用于基础、墙身、人行道、踏步等。

80第四节石材的加工类型与选用原则一、石材的加工类型1、块状石材块状石材多为砌筑石材。分为毛石和料石两类（1）毛石（又称片石或块石）毛石是由爆破直接获得的石块。毛石常用于砌筑毛石基础、勒脚、墙身、堤坝和配制毛石混凝土等。（2）料石料石是经人工或机械开采出的较规则的六面体石块，略加凿制而成，至少应有一个面的边角整齐，以便互相合缝。

812、板材板材是用致密岩石经凿平、锯断、磨光等各种加工方法制作而成的厚度一般为20mm的板状石材，如花岗石板材、大理石板材等。3、散粒石料建筑工程中的散粒石料，主要指碎石、卵石和色石渣三种。碎石和卵石常用作混凝土骨料；卵石还可作为园林、庭院等地面的铺砌材料；色石渣是由天然大理石或花岗岩等残碎料加工而成，有各种色彩，可供做为人造大理石、水磨石、水刷石、斩假石、干粘石及其它饰面粉刷骨料之用。

82二、石材的选用原则建筑工程中应根据建筑物的类型、环境条件等慎重选用石材，使其既符合工程使用条件，又经济合理。一般应考虑以下几点：力学指标耐久性质感与色彩经济性环保性

83第五节人造石材用人工方法加工制造的具有天然石材的花纹和纹理的合成石，称为人造石材。以人造花岗石、大理石和水磨石用的最多。人造石材具有质轻、强度高、耐污染、耐腐蚀、施工方便等优点，是现代建筑理想的装饰材料。

84根据人造石材使用的胶结材料的不同可分为以下四种：树脂型人造石材水泥型人造石材复合型人造石材烧结型人造石材

85第4章气硬性胶凝材料

86本章内容第一节石灰第二节石膏第三节水玻璃

87胶凝材料：在土木工程材料中，凡是经过一系列的物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料有机胶凝材料如沥青、树脂等无机胶凝材料气硬性胶凝材料水硬性胶凝材料如石膏、石灰、菱苦土、水玻璃各种水泥

88气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，且只能在空气中保材或发展其强度。水硬性不仅在空气中，而且能更好的在水中硬化，并保持、发展其强度。石灰水泥

89第一节石灰石灰的早期发现与应用考古学家认为，石灰石烧成石灰是偶然发现。其中有些石块受热失去强度，遇水后裂为白色粉末（应用生石灰却需要一定知识才行）。石灰石——埃及的齐阿普斯金字塔；希腊人雕刻石像等。石灰稳定地基——罗马人修筑道路，中国建造的西藏佛教塔和万里长城都已加以应用。

90一、石灰的生产工艺石灰是由富含碳酸钙的岩石(如石灰石、白云石、白垩等)为主，亦可应用含有氧化钙和部分氧化镁的岩石，经过煅烧，逸出二氧化碳气体后得到的块状材料。化工副产品主要有电石渣(消化电石而得)等:块状生石灰熟石灰

91煅烧石灰石(内含CaCO3)温度在900℃左右时温度过高时温度过低时正火石灰欠火石灰过火石灰

92二、石灰的消化和硬化石灰的消化烧制成的生石灰，在使用时必须加水使其“消化”成为“消石灰”，这一过程亦称“熟化”，故消石灰亦称“熟石灰”。目的：使生石灰具有粘性和塑性。特点：①放热和膨胀（1～2.5倍）②理论加水<实际加水量(24.3%<70%)

93熟化方法根据熟化时加水量的不同，石灰的方式分为两种。1、熟化为熟石灰粉：将生石灰块分层淋适量的水，使石灰充分熟化，又不会过湿成团，此时得到的产品就是熟石灰粉。

942、熟化为石灰膏：将生石灰放入化灰池中，加大量的水，熟化成石灰膏。为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化形成的石灰浆应在储灰坑中放置两周以上，这一过程称为石灰的“陈伏”。石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

95严格控制加水量和加水速度不同品质的石灰熟化速度不同：活泼性大的石灰：加水要快，水量充足，并加速搅拌散热，否则已消化的石灰颗粒包围于未消化颗粒周围，使内部石灰不易消化，称为“过烧”现象；活泼性小的石灰：加水要慢，水量少，如加水过快，则发热量少，水温过低，增加了未消化颗粒，称为“过冷”现象。

96石灰的硬化石灰浆体在空气中逐渐硬化，是由下面两个同时进行的过程来完成的：石灰浆的干燥硬化（结晶作用）滞流在孔隙自由水蒸发或被周围砌体吸收，使石灰粒子密实，蒸发后使Ca(OH)2溶液饱和，析出结晶，数量少，强度不高（缓慢）石灰浆的碳化（碳化作用）氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体。只有在有水的条件下才能进行。

97结晶和碳化两个过程同时进行，但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面，结晶过程主要在内部发生。由于空气中CO2含量稀薄，使碳化反应进展缓慢，同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳，阻止了CO2的渗入，同时又使内部的水分无法析出，影响硬化过程的进行。原因

98三、石灰的技术要求和技术标准技术要求有效氧化钙和氧化镁含量石灰中产生粘结性的有效成分是活性氧化钙和氧化镁。它们的含量是评价石灰质量主要指标，其含量愈多，活性愈高，质量也愈好。按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057—94)规定，有效氧化钙含量用中和滴定法测定，氧化镁含量用络合滴定法测定。

99生石灰产浆量和未消化残渣含量产浆量是单位质量(1Kg)的生石灰经消化后，所产石灰浆体的体积(L)。石灰产浆量愈高，则表示其质量越好。未消化残渣含量是生石灰消化后，未能消化而存留在5mm圆孔筛上的残渣占试样的百分率。其含量愈多，石灰质量愈差，须加以限制。

100二氧化碳(CO2)含量CO2含量越高，即表示未分解完全的碳酸盐含量越高，则（CaO+MgO）含量相对降低，导致石灰的胶结性能的下降。生石灰试样1g放于坩埚内，在高温电炉中于580±20℃灼烧结晶水，再将试样950～1000℃高温1h，冷却至室温。以试验前后试样质量的差与原试样质量的百分比计算CO2含量。

101消石灰游离水含量游离水含量，指化学结合水以外的含水量。生石灰消化时加入的水比理论需水量多很多，多加的水残留于青氢氧化钙中，残余水分蒸发后，留下孔隙会加剧消石灰粉碳化作用，因而影响其使用质量。取试样100g，在100～105℃烘箱中烘干至恒重，冷却至室温。以试验前后试样质量的差与原试样质量的百分比计算游离水含量。

102细度细度与石灰的质量有密切联系，过量的筛余物影响石灰的粘结性。现行标准《建筑生石灰粉》(JC／T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC／T481—92)以0.9mm和0.125mm筛余百分率控制。试验方法是，称取试样50g，倒入0.9mm、0.125mm套筛内进行筛分，分别称量筛余物，按原试样计算其筛余百分率。

103技术标准建筑石灰按现行标准《建筑生石灰》(JC／T479一92)、《建筑生石灰粉》(JC／T480—92)和《建筑消石灰粉》(JC／T481—92)规定，按其氧化镁含量划分为钙质石灰和镁质石灰两类。见下表。钙质石灰和镁质石灰中氧化镁含量(%)界限石灰种类生石灰生石灰粉消石灰粉钙质石灰≤5≤5<4镁质石灰>5>5≥4

104生石灰技术标准根据氧化镁含量按上表分为钙质生石灰和镁质生石灰两类，然后再按有效氧化钙和氧化镁含量、产浆量、未消解残渣和CO2含量等4个项目的指标分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于9085808580752.未消化残渣含量(5mm圆孔筛筛余量)(％)不大于51015510153.C02(％)不大于57968104.产浆量(L／kg)不小于2.82.32.02.82.32.0

105生石灰粉技术标准根据氧化镁含量分为钙质石灰和镁质石灰两类后，再按(CaO+MgO)含量、CO2含量和细度等项目的指标，分为优等品、一等品和合格品3个等级，如下表。项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品1.(CaO+Mg0)含量(％)不小于8580758075702.C02(％)不大于791181012细度0.9mm筛筛余(％)不大于0.20.51.50.20.51.50.125mm筛筛余(％)不大于7.012.018.07.012.018.0

106消石灰粉技术标准消石灰粉按氧化镁含量<4％时称为钙质消石灰粉，4％≤氧化镁含量<24％时称为镁质消石灰粉，24％≤氧化镁含量<30％时称为白云石消石灰粉。按等级分为优等品、一等品和合格品等3个等级，如下表。项目钙质生石灰镁质生石灰白云石消石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品优等品一等品合格品1．(CaO+Mgo)含量(％)不小于7065606560556560552．游离水(％)0.4—2.00.4—2.00.4—2.03．体积安定性合格合格--合格合格--合格合格--4.细度0.9mm筛筛余(％)不大于000.5000.5000.50.125mm筛余(％)不大于310153101531015

107四、石灰的技术性质可塑性好生石灰熟化为石灰浆时，能自动形成颗粒极细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其突出的优点是具有良好可塑性。在水泥砂浆中掺入石灰浆，可使可塑性显著提高。

108硬化慢、强度低从石灰浆体的硬化过程可以看出，由于空气中二氧化碳稀薄，碳化甚为缓慢。而且表面碳化后，形成紧密外壳，不利于碳化作用的深入，也不利于内部水分的蒸发，因此，石灰是硬化缓慢的材料，硬化后的强度也不高。如1：3石灰砂浆28天抗压强度仅为0.2-0.5MPa。所以，石灰不宜用于重要建筑物的基础。

109硬化时体积收缩大石灰在硬化过程中，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。

110耐水性差氢氧化钙易溶于水，如果长期受潮或被水浸泡，会使已硬化的石灰溃散。若石灰浆体在完全硬化之前就处于潮湿的环境中，石灰中的水分不能蒸发出去，其硬化就会被阻止，所以石灰不易在潮湿的环境中应用。

111五、石灰的应用和贮存石灰的应用砌筑工程和抹面装饰工程将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入多量的水搅拌稀释，成为石灰乳，是一种廉价的涂料，主要用于内墙和天棚刷白，增加室内美观和亮度。石灰砂浆是将石灰膏、砂加水拌制而成，按其用途，分为砌筑砂浆和抹面砂浆。

112灰砂砖和硅酸盐制品石灰与天然砂或硅铝质工业废料混合均匀，加水搅拌，经压振或压制，形成硅酸盐制品。为使其获早期强度，往往采用高温高压养护或蒸压，使石灰与硅铝质材料反应速度显著加快，使制品产生较高的早期强度。如灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸盐混凝土制品等。蒸压灰砂砖蒸压加气砼砌块

113加固软土地基在软土地基中打入生石灰桩，可以利用生石灰吸水产生膨胀对桩周土壤起挤密作用，利用生石灰和粘土矿物间产生的胶凝反应使周围的土固结，从而达到地基承载力的目的。

114用于道路工程的垫层石灰和粘土按一定比例拌和制成石灰土，或与粘土、砂石、矿渣制成三合土，用于道路工程的垫层。三合土用作铺筑步道砖的垫层

115用于道路路面基层在道路工程中，随着半刚性基层在高等级路面中的应用，石灰稳定土、石灰粉煤灰稳定土及其稳定碎石广泛用于路面基层。石灰稳定用于土路面基层

116石灰的贮存磨细的生石灰粉应贮存于干燥仓库内，采取严格防水措施。块状生石灰放置太久，会吸收空气中的水分而自动熟化成消石灰粉，再与空气中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。最好运到后即熟化成石灰浆，将贮存期变为陈伏期。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。

117第二节石膏1.建筑石膏2.高强石膏一、石膏的生产β型半水石膏α型半水石膏

1181.石膏的水化二、建筑石膏的凝结与硬化半水石膏和水反应生成二水石膏的过程。由于半水石膏的溶解度比二水石膏的大（约四倍），所以二水石膏处于过饱和状态，不断从溶液中析晶，水解反应不断右移，直至半水石膏全部转变成二水石膏。

1192.石膏的凝结硬化凝结：可塑性浆体失去可塑性，开始产生强度的过程。硬化：失去可塑性浆体强度增加的过程。

120三、建筑石膏的技术要求和特性1、技术要求：建筑石膏按细度、强度和凝结时间分为三级。2、特点：凝结硬化快早期强度发展快，但后期强度并不高微膨胀性：石膏硬化过程中产生1%左右的膨胀孔隙率高，吸声性、吸湿性较强防火性强但耐火性差耐水性与抗冻性较差，石膏及制品只能在干燥环境中使用

121四、建筑石膏的应用纸面石膏板装饰石膏板吸声用穿孔石膏板石膏艺术制品室内抹灰和粉刷

122第三节水玻璃什么是水玻璃？碱金属硅酸盐的水溶液：R2O·nSiO2+H2O其中R=Na＋、K＋什么是水玻璃的模数？n:氧化硅SiO2与碱金属氧化物R2O的摩尔比模数对水玻璃性能的影响模数越大，粘度与粘结力越大，耐水性越好水玻璃的制备方法：湿法：R2O＋nSiO2+H2O水玻璃干法：R2O＋nSiO2R2O·nSiO2R2O·nSiO2+H2O水玻璃

123水玻璃硬化过程水玻璃与空气中的CO2反应，生成无定型的硅酸凝胶，随着水分挥发干燥，硅酸凝胶转变成SiO2而硬化。水玻璃的促硬剂：氟硅酸钠其原理是氟硅酸钠加速水玻璃中硅酸凝胶的析出和SiO2的形成。水玻璃的特性良好的胶结能力耐热性好、不燃烧较好的耐酸性能耐水性和耐碱性差

124水玻璃在建筑上应用配制耐酸混凝土与砂浆配制耐热混凝土与砂浆配制快凝防水剂加固地基基础

125第5章水泥

126本章内容1通用硅酸盐水泥2其它品种的水泥

127水泥是最主要的建筑材料之一，能将砂、石等材料牢固地胶结在一起，配制成各种混凝土和砂浆，广泛应用于建筑、交通、水利、电力、国防等工程。按用途和性能分类水泥通用水泥专用水泥特种水泥用于一般土木建筑工程中的水泥，如硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等具有专门用途水泥，如中、低热水泥，道路水泥等具有某种性能比较突出的水泥，如快硬硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥等

128按其化学成分类虽然水泥品种繁多，分类方法各异，但我国水泥产量的90%左右属以硅酸盐为主要水硬性矿物的硅酸盐水泥。水泥硅酸盐系列水泥铝酸盐系列水泥硫铝酸盐系列水泥氟铝酸盐系列水泥铁铝酸盐系列水泥

1295.1通用硅酸盐水泥现行国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）定义：通用硅酸盐水泥是指以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。按混合材料的品种和掺量分为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、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。

1305.1.1通用硅酸盐水泥的生产工艺1、生产原料主要是石灰质原料和粘土质原料两类。（1）石灰质原料：如石灰石、白垩等，主要提供CaO（2）粘土质原料：如粘土、粘土质页岩等，主要提供SiO2、Al2O3、Fe2O3有时两种原料化学组成不能满足要求，还要加入少量校正原料(如铁矿粉等)调整。

1312、生产工艺概述通用硅酸盐水泥的生产工艺可概括为三个阶段：（1）生料制备：以石灰石、粘土和铁矿粉为主要原料（有时需加入校正原料），将其按一定比例配合、磨细，制得具有适当化学成分、质量均匀的生料。（2）熟料煅烧：将生料在水泥窑内经1450℃高温煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料。（3）水泥粉磨：将熟料加适量石膏和不同种类、数量的混合材料共同磨细得到硅酸盐水泥。

132通用硅酸盐水泥生产工艺可概括为“两磨一烧”。石灰质原料粘土质原料校正原料熟料生料水泥石膏磨细按比例配合1450℃煅烧磨细水泥生产流程图混合材料

1335.1.2通用硅酸盐水泥的材料与组分1．通用硅酸盐水泥的材料（1）硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料的矿物组成矿物名称化学成分缩写符号含量硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36％～60％硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15％～37％铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7％～15％铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10％～18％

134硅酸盐水泥熟料矿物的特性矿物名称矿物特性硅酸三钙(C3S)硅酸二钙(C2S)铝酸三钙(C3A)铁铝酸四钙(C4AF)水化速度中慢快中水化热中低高中强度高早期低，后期高低低耐化学侵蚀中良差优干缩性中小大小

135矿物组成对水泥性能的影响水泥是由多种矿物成分组成的，不同的矿物组成具有不同的特性，改变熟料中矿物组成的含量比例，可以生产出不同性能的水泥。如：提高硅酸三钙的含量，可以制得高强度水泥降低硅酸三钙、铝酸三钙的含量，提高硅酸二钙的含量，可以制得水化热低的低热水泥

136（2）石膏一般水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。水泥磨制过程中加入适量的石膏主要起到缓凝作用，同时，还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。用于水泥中的石膏主要采用天然石膏和工业副产石膏。

137（3）混合材料为了达到改善水泥性能、增加品种、提高产量、降低成本、扩大水泥的使用范围等目的，在水泥生产过程中加入的矿物质材料，称为混合材料。按照矿物材料的性质，用于水泥中的混合材料可划分为活性混合材料和非活性混合材料。

138活性混合材料是指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料，与石灰、石膏一起加水拌合后能形成水硬性的化合物。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料以及粉煤灰等。粒化高炉矿渣是冶炼生铁时的熔融渣，经急冷处理而成多孔、粒状的颗粒。主要成分CaO、Al2O3、SiO2，含量一般在90%以上，具有潜在水硬性。

139火山灰质混合材料是指天然的或人工的以SiO2、Al2O3为主要成分的矿物质原料，磨成细粉和水后，本身并不硬化，但与石灰混合后加水能起胶凝作用。火山灰质混合材料按其成因，分为天然的和人工的两类。粉煤灰是火力发电厂用煤粉为燃料时，从煤粉炉烟道气体中收集的粉末。含有较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO，具有较高的活性。

140非活性混合材料在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在水硬性或火山灰性，但可以起到调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热等作用。常用的非活性混合材料有磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣及高硅质炉灰等。（4）窑灰从水泥回转窑窑尾废气中收集下来的粉尘。

1412．通用硅酸盐水泥的组分根据国家标准GB175—2007，通用硅酸盐水泥的组分应符合下表规定。通用硅酸盐水泥的组分品种代号组 分熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P·I100————P·Ⅱ≥95≤5———≥95———≤5普通硅酸盐水泥P·O≥80且<95>5且≤20—矿渣硅酸盐水泥P·S·A≥50且<80>20且≤50———P·S·B≥30且<50>50且≤70———火山灰质硅酸盐水泥P·P≥60且<80—>20且≤40——粉煤灰硅酸盐水泥P·F≥60且<80——>20且≤40—复合硅酸盐水泥P·C≥50且<80>20且≤50

1425.1.3通用硅酸盐水泥的凝结硬化1．水泥的水化反应水泥加水拌和后，水泥颗粒立即分散于水中并与水发生化学反应，生成各种水化物。硅酸三钙水化硅酸钙氢氧化钙硅酸二钙水化硅酸钙氢氧化钙铝酸三钙水化铝酸钙铁铝酸四钙水化铝酸钙水化铁酸钙

143为了控制铝酸三钙的水化和凝结硬化速度，必须在水泥中掺入适量石膏，而石膏将与部分水化铝酸钙反应，生成难溶的水化硫铝酸钙，又称钙矾石。水化硫铝酸钙（钙矾石）如果忽略一些次要和少量的成分，一般认为硅酸盐水泥水化后生成的主要水化产物为：水化硅酸钙(70%)、氢氧化钙(20%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙等。

144矿渣硅酸盐水泥与水拌和后，首先是水泥熟料矿物的水化，然后矿渣才参加反应，水化产物氢氧化钙与所掺入的石膏分别作为矿渣的碱性激发剂和硫酸盐激发剂，与矿渣中的活性SiO2和活性Al2O3发生化学反应，生成不定型水化硅酸钙、水化硫铝酸钙等水化产物，这种反应也称为“火山灰反应”。火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的水化过程与矿渣硅酸盐水泥基本相似。

1452．水泥的凝结和硬化水泥水化后，生成各种水化产物，随着时间推延，水泥浆的塑性逐渐失去，而成为具有一定强度的固体，这一过程称为水泥的凝结硬化。凝结和硬化是一个连续而复杂的物理化学变化过程，可以分为四个阶段来描述。水泥凝结硬化过程示意图（a）分散在水中未水化的水泥颗粒；（b）在水泥颗粒表面形成水化物膜层；（c）膜层长大并相互连接（凝结）；（d）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）1—水泥颗粒；2—水分；3—凝胶；4—晶体；5—水泥颗粒的未水化内核；6—毛细孔

146初始反应期：水泥加水拌和后，水泥颗粒表面很快就与水发生化学反应，生成相应的水化产物，组成水泥—水—水化产物混合体系。诱导期：水化初期生成的产物迅速扩散到水中，水化产物在溶液中很快达到饱和或过饱和状态而不断析出，在水泥颗粒表面形成水化物膜层，使得水化反应进行较慢。在这期间，水泥颗粒仍然分散，水泥浆体具有良好的可塑性。

147凝结期：随着水化继续进行，自由水分逐渐减少，水化产物不断增加，水泥颗粒表面的新生物厚度逐渐增大，使水泥浆中固体颗粒间的间距逐渐减小，越来越多的颗粒相互连接形成网架结构，使水泥浆体逐渐变稠，慢慢失去可塑性。硬化期：水化反应进一步进行，水化产物不断生成，水泥颗粒之间的毛细孔不断被填实，使结构更加致密，水泥浆体逐渐硬化，形成具有一定强度的水泥石，且强度随时间不断增长。水泥的硬化期可以延续至很长时间，但28天基本表现出大部分强度。

1485.1.4通用硅酸盐水泥的技术性质和技术标准1．通用硅酸盐水泥的技术性质（1）化学性质氧化镁含量三氧化硫含量烧失量不溶物

149（2）物理性质1）细度细度指水泥颗粒的粗细程度。一般情况下，水泥颗粒越细，其总表面积越大，与水反应时接触面积也越大，水化反应速度就越快，所以相同矿物组成的水泥，细度越大，凝结硬化速度越快，早期强度越高。一般认为，水泥颗粒粒径小于45μm时才具有较大的活性。但水泥颗粒太细，使混凝土发生裂缝的可能性增加，此外，水泥颗粒细度提高会导致生产成本提高。

150水泥细度可以采用筛析法（GB/T1345—2005）和比表面积法（GB/T8074—2008）测定。①筛析法。以80μm方孔筛或45μm方孔筛上的筛余量百分率表示。筛析法有负压筛析法、水筛法和手工筛析法三种，当测定结果发生争议时，以负压筛法为准。②比表面积法。以每千克水泥所具有的总表面积（m2）表示。比表面积采用勃氏法测定。

151（2）标准稠度用水量在测定水泥的凝结时间和安定性时，为使其测定结果具有可比性，必须采用标准稠度的水泥净浆进行测定。现行国家标准（GB/T1346-2011）规定，水泥净浆标准稠度测定方法的标准法为试杆法，以标准法维卡仪的试杆沉入净浆距底板的距离为6mm±1mm时的水泥浆的稠度作为标准稠度，水泥净浆达到标准稠度时所需拌和水量称为标准稠度用水量；以试锥法（调整水量法和不变水量法）为代用法。有矛盾时以标准法为准。

152（3）凝结时间水泥从加水时至水泥浆失去可塑性所需的时间。凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝时间：从水泥全部加入水中至水泥浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝时间：从水泥全部加入水中至水泥浆完全失去可塑性所经历的时间。

153现行国标（GB/T1346-2011）规定：将标准稠度的水泥净浆装入凝结时间测定仪的试模中，以标准试针（分初凝用试针和终凝用试针）测试。当初凝试针沉至距底板4mm±1mm时，为水泥达到初凝状态，由水泥加水时至达到初凝状态所经历的时间作为初凝时间；完成初凝时间测定后，将试模连同浆体翻转180°，换上终凝试针（终凝针上装有一个环形附件），当试针沉入试体0.5mm时，即环形附件开始不能在试体上留下痕迹时，为水泥达到终凝状态，由水泥加水时至达到终凝状态所经历的时间作为水泥的终凝时间。

154工程意义水泥初凝时间不宜过短，终凝时间不宜过长。水泥的初凝时间太短，则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工；水泥的终凝时间过长，则将延长施工进度和模板周转期。

155（4）体积安定性水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀程度。如果这种体积变化是轻微的均匀的，则对建筑物的质量没什么影响，但是如果混凝土硬化后，由于水泥中某些有害成分的作用，在水泥石内部产生了剧烈的、不均匀的体积变化，则会在建筑物内部产生破坏应力，导致建筑物的强度降低。若破坏应力发展到超过建筑物的强度，则会引起建筑物开裂、崩塌等严重质量事故，这种现象称为水泥的体积安定性不良。

156引起水泥体积安定性不良的原因是：①水泥中含有过多的游离CaO和MgO。熟料中所含游离CaO或MgO都是过烧的，结构致密，水化很慢。加之被熟料中其它成分所包裹，使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，生成六方板状的Ca(OH)2晶体，这时体积膨胀97%以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂。②石膏掺量过多。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂。

157现行国家标准（GB/T1346-2011）规定，水泥的体积安定性检验方法有雷氏法（标准法）和试饼法（代用法）。有矛盾时以标准法为准。①雷氏法。将标准稠度的水泥净浆按规定方法装入雷氏夹的环形试模中，湿养24h后测定指针尖端距离。接着将其放入沸煮箱内，30min内加热至水沸腾，然后恒沸3h。待试件冷却后再测定指针尖端的距离，若沸煮前后指针尖端增加的距离不超过5.0mm，则认为水泥的体积安定性合格。②试饼法。用标准稠度的水泥净浆按规定方法制成规定的试饼，经养护、沸煮后，观察饼的外形变化，如目测试饼无裂纹，用钢直尺检查无弯曲，则认为安定性合格，反之为不合格。

158（5）强度水泥技术要求中最基本的指标，它直接反映了水泥的质量水平和使用价值。水泥强度越高，其胶结能力也越大。硅酸盐水泥的强度主要取决于熟料矿物组成和水泥细度，此外还与水灰比、试验方法、试验条件、养护龄期等因素有关。

159测定方法按照我国现行标准《水泥胶砂强度检验方法（ISO）法》（GB/T17671-1999）规定，以水泥和标准砂为1：3，水灰比为0.5的配合比，用标准制作方法制成40mm×40mm×160mm的棱柱体，在标准养护条件（24h之内在温度20℃±1℃，相对湿度不低于90%的养护箱或雾室内，24h后在20℃±1℃的水中）下，测定其达到规定龄期（3d、28d）的抗折和抗压强度，按国家标准（GB175-2007）规定的最低强度值来划分水泥的强度等级。

160①水泥强度等级。按规定龄期抗压强度和抗折强度来划分，各龄期强度不得低于标准规定的数值。在规定各龄期的抗压强度和抗折强度均符合某一强度等级的最低强度值要求时，以28d抗压强度值（MPa）作为强度等级。②水泥型号。为提高水泥早期强度，我国现行标准将水泥分为普通型和早强型（R型）两个型号。早强型水泥的3d抗压强度可以达到28d抗压强度的50%；同强度等级的早强型水泥，3d抗压强度较普通型的可以提高10%～24%。

161通用硅酸盐水泥的强度指标品 种强度等级抗压强度（MPa）抗折强度（MPa）3d28d3d28d硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.062.5≥28.0≥62.5≥5.0≥8.062.5R≥32.0≥5.5普通硅酸盐水泥42.5≥17.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥22.0≥4.052.5≥23.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥27.0≥5.0矿渣硅酸盐水泥火山灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥32.5≥10.0≥32.5≥2.5≥5.532.5R≥15.0≥3.542.5≥15.0≥42.5≥3.5≥6.542.5R≥19.0≥4.052.5≥21.0≥52.5≥4.0≥7.052.5R≥23.0≥4.5

1622．通用硅酸盐水泥的技术标准按GB175-2007规定，通用硅酸盐水泥技术见下表。通用硅酸盐水泥的技术标准品种代号不溶物(%)烧失量(%)三氧化硫(%)氧化镁(%)氯离子(%)碱含量(%)细度凝结时间(min)安定性(沸煮法)抗压强度MPa比表面积m2/Kg80μm方孔筛筛余量(%)45μm方孔筛筛余量(%)初凝终凝硅酸盐水泥P·I≤0.75≤3.0≤3.5≤5.0a≤0.06c0.60d≥300——≥45≤390必须合格见上表P·Ⅱ≤1.50≤3.5普通硅酸盐水泥P·O—≤5.0≥45≤600矿渣硅酸盐水泥P·S·A——≤4.0≤6.0b—≤10≤30P·S·B——-火山灰质硅酸盐水泥P·P——≤3.5≤6.0b粉煤灰硅酸盐水泥P·F——复合硅酸盐水泥P·C——

163我国现行国家标准（GB175-2007）规定：合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度符合标准规定的，为合格品；不合格品：不溶物、烧失量、三氧化硫、氧化镁、氯离子、凝结时间、安定性、强度中的任何一项技术要求不符合标准规定的，为不合格品。

1645.1.5水泥石的腐蚀与防止1．水泥石的腐蚀硅酸盐水泥硬化后形成的水泥石，在正常环境条件下将继续硬化，强度不断增长。但在某些腐蚀性液体或气体的长期作用下，水泥石就会受到不同程度的腐蚀，严重时会使水泥石强度明显降低甚至完全破坏，这种现象称为水泥石的腐蚀。

165（1）软水侵蚀水泥石长期接触软水时，会使水泥石中的氢氧化钙不断被溶出，当水泥石中游离的氢氧化钙减少到一定程度时，水泥石中的其它含钙矿物也可能分解和溶出，从而导致水泥石结构的强度降低，甚至破坏。当水泥石处于软水环境时，特别是处于流动的软水环境中时，水泥被软水侵蚀的速度更快。

166（2）酸和酸性水侵蚀当水中溶有一些无机酸或有机酸时，硬化水泥石就受到溶析和化学溶解双重的作用。酸类离解出来的H+离子和酸根R-离子，分别与水泥石中Ca(OH)2的OH-和Ca2+结合成水和钙盐。2H++2OH-→2H2OCa2++2R-→CaR2

167（3）盐类侵蚀绝大部分硫酸盐对水泥石都有明显侵蚀作用。SO42-离子主要存在于海水、地下水，以及某些工业污水中。当溶液中SO42-离子大于一定浓度时，碱性硫酸盐就能与水泥石中的Ca(OH)2发生反应，生成硫酸钙CaSO4·2H2O，并能结晶析出。硫酸钙进一步再与水化铝酸钙反应生成钙矾石，体积膨胀，使水泥石产生膨胀开裂以至毁坏。以硫酸钠为例，其作用如下式：Ca(OH)2+Na2SO4·10H2O→CaSO4·2H2O+2NaOH+8H2O3CaO·Al2O3·6H2O+3(CaSO4·2H2O)+19H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O

168镁盐亦是另外一种盐类腐蚀形式，主要存在于海水及地下水中。镁盐主要是硫酸镁和氯化镁，与水泥石中的Ca(OH)2发生置换反应。MgSO4+Ca(OH)2+2H2O→CaSO4·2H2O+Mg(OH)2MgCl2+Ca(OH)2→CaCl2+Mg(OH)2反应产物氢氧化镁的溶解度极小，极易从溶液中析出而使反应不断向右进行，氯化钙和硫酸钙易溶于水，尤其硫酸钙（CaSO4·2H2O）会继续产生硫酸盐的腐蚀。因此，硫酸镁对水泥石的破坏极大，起着双重腐蚀作用。

169（4）含碱溶液侵蚀水泥石在一般情况下能够抵抗碱类的侵蚀。但是长期处于较高浓度碱溶液中，也会受到腐蚀。而且温度升高，侵蚀作用加快。这类侵蚀主要包括化学侵蚀和物理析晶两类作用。化学侵蚀是指碱溶液与水泥石中水泥水化产物发生化学反应，生成的产物胶结力差，且易为碱液溶析。如：2CaO·SiO2·nH2O+2NaOH→Ca(OH)2+Na2SiO3+(n-1)H2O3CaO·Al2O3·6H2O+2NaOH→3Ca(OH)2+Na2O·Al2O3+4H2O结晶侵蚀则是因碱液渗入水泥石孔隙，然后又在空气中干燥呈结晶析出，由结晶产生压力所引起的胀裂现象。NaOH+CO2+H2O→Na2CO3·10H2O

1702．水泥石腐蚀的防止（1）根据环境特点，合理选择水泥品种如处于软水环境的工程，常选用掺混合材料的矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥，因为这些水泥的水泥石中氢氧化钙含量低，对软水侵蚀的抵抗能力强。（2）提高水泥石的密实度通过减小水灰比，掺加外加剂，采用机械搅拌和机械振捣，可以提高水泥石的密实度，降低水泥石的孔隙率。

171（3）在水泥石表面敷设保护层在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。例如，可在水泥石表面涂抹耐腐蚀的涂料，如水玻璃、沥青、环氧树脂等；或在水泥石的表面铺建筑陶瓷、致密的天然石材等。

1724.1.6通用硅酸盐水泥的特性与应用1．硅酸盐水泥（1）凝结硬化快，早期及后期强度均高适用于有早强要求的工程（如冬季施工、预制、现浇等工程），高强度混凝土工程（如预应力钢筋混凝土，大坝溢流面部位混凝土）。（2）抗冻性好适用于抗冻性要求高的工程。（3）水化热高不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。

173（4）耐腐蚀性差因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。不宜用于流动的淡水接触及有水压作用的工程，也不适用于受海水、矿物水等作用的工程。（5）抗碳化性好因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用较强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。（6）耐热性差因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。（7）耐磨性好适用于高速公路、道路和地面工程。

1742．普通硅酸盐水泥由于普通硅酸盐水泥中混合材料的掺量较少，所以普通硅酸盐水泥的特点与硅酸盐水泥差别不大，适用范围与硅酸盐水泥基本相同。3．矿渣硅酸盐水泥（1）与普通硅酸盐水泥一样，能应用于任何地上工程、配制各种混凝土及钢筋混凝土。（2）适用于地下或水中工程，以及经常受较高水压的工程。对于要求耐淡水侵蚀和耐硫酸盐侵蚀的水工或海工建筑尤其适宜。（3）因水化热较低，适用于大体积混凝土工程。（4）最适用于蒸汽养护的预制构件。（5）适用于受热（200℃以下）的混凝土工程。

175但矿渣硅酸盐水泥不适用于早期强度要求较高的混凝土工程；不适用受冻融或干湿交替环境中的混凝土；对低温（10℃以下）环境中需要强度发展迅速的工程，如不能采取加热保温或加速硬化筹措施时，亦不宜使用。

1764．火灰山质硅酸盐水泥火灰山质硅酸盐水泥的技术性质与矿渣硅酸盐水泥比较接近，主要适用范围如下：（1）最适宜用在地下或水中工程，尤其是需要抗渗性、抗淡水及抗硫酸盐侵蚀的工程中。（2）可以与普通硅酸盐水泥同样用在地面工程，但用软质混合材料的火山灰水泥，由于干缩变形较大，不宜用于干燥地区或高温车间。（3）适宜用蒸汽养护生产混凝土预制构件。（4）由于水化热较低，所以宜用于大体积混凝土工程。但是，火山灰质硅酸盐水泥不适用于早期强度要求较高、耐磨性要求较高的混凝土工程；其抗冻性较差，不宜用于受冻部位。

1775．粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥相比较有着许多相同的特点，其适用范围如下：（1）除使用于地面工程外，还非常适用于大体积混凝土以及水中结构工程等。（2）粉煤灰硅酸盐水泥的缺点是泌水较快，易引起失水裂缝，因此在混凝土凝结期间宜适当增加抹面次数，在硬化期应加强养护。6．复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥的特性与矿渣硅酸盐水泥、火灰山质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥相似，并取决于所掺混合材料的种类及相对比例

178通用硅酸盐水泥的选用混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以选用不宜选用普通混凝土在普通气候环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥在干燥环境中的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥在高湿度环境中或永远处在水下的混凝土矿渣硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥厚大体积的混凝土矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥硅酸盐水泥有特殊要求的混凝土要求快硬的混凝土硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥高强（大于C40）的混凝土硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥严寒地区的露天混凝土，寒冷地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥严寒地区的处在水位升降范围内的混凝土普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥有抗渗要求的混凝土普通硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥有耐磨性要求的混凝土硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥

1795.1.7通用硅酸盐水泥的包装、标志和贮运1．包装水泥可以散装或袋装，袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量（含包装袋）应不少于1000kg。其它包装形式由供需双方协商确定，但有关袋装质量的要求，应符合上述规定。

1802．标志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，矿渣硅酸盐水泥采用绿色；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。

1813．贮运水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。使用时应考虑先存先用，不可贮存过久。一般不宜超过3个月，否则应重新测定强度等级，按实测强度使用。存放超过6个月的水泥必须经过检验后才能使用。

1825.2其它品种的水泥5.2.1铝酸盐水泥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，代号为CA。铝酸盐水泥的特点是：快硬早强，后期强度下降；耐热性强；水化热高，放热快；抗渗性及耐腐蚀性强。

1835.2.2快硬硫铝酸盐水泥以适当成分的生料，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和石灰石、适量石膏磨细制成的早期强度高的木硬性胶凝材料，代号R·SAC。快硬硫铝酸盐水泥的特点是：凝结硬化快、早期强度高；水化热小、放热快；微膨胀、密实度大；耐蚀性好；碱度低；耐热性差。

1845.2.3道路硅酸盐水泥由道路硅酸盐水泥熟料，适量石膏，可加入符合规定的混合材料，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥，简称道路水泥，代号P·R。道路水泥是一种专用水泥，其主要特性是抗折强度高、干缩性小、耐磨性好，抗冲击性、抗冻性、抗硫酸盐能力较好，特别适用于道路路面、飞机跑道、车站、公共广场等对耐磨、抗干缩性能要求较高的混凝土工程。

1855.2.4抗硫酸盐硅酸盐水泥国家标准《抗硫酸盐硅酸盐水泥》（GB748—2005）按抗硫酸盐性能将其分为中抗硫酸盐硅酸盐水泥和高抗硫酸盐硅酸盐水泥两类。以特定矿物组成的硅酸盐水泥熟料，加入适量石膏，磨细制成的具有抵抗中等浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为中抗硫酸盐硅酸盐水泥，简称中抗硫酸盐水泥，代号P·MSR。具有抵抗较高浓度硫酸根离子侵蚀的水硬性胶凝材料，称为高抗硫酸盐水泥，代号P·HSR。

1865.2.5白色、彩色硅酸盐水泥国家标准《白色硅酸盐水泥》（GB/T2015—2005）定义：由氧化铁含量少的硅酸盐水泥熟料、适量石膏及混合材（指石灰石或窑灰）磨细制成的水硬性胶凝材料，称为白色硅酸盐水泥，简称白水泥，代号P·W。《彩色硅酸盐水泥》（JC/T870—2000）规定，凡由硅酸盐水泥熟料加适量石膏（或白色硅酸盐水泥）、混合材及着色剂磨细或混合制成的带有色彩的水硬性胶凝材料，称为彩色硅酸盐水泥。白色和彩色硅酸盐水泥在装饰工程中常用来配制彩色水泥浆、装饰混凝土，也可配制各种彩色砂浆用于装饰抹灰，以及制造各种色彩的水刷石、人造大理石及水磨石等制品。

1875.2.6中热、低热硅酸盐水泥以适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏，磨细制成的具有中等水化热的水硬性胶凝材料，称为中热硅酸盐水泥，简称中热水泥，代号P·MH。以适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量的石膏，磨细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料，称为低热硅酸盐水泥，简称低热水泥．代号P·LH。中热水泥主要适用于大坝溢流面或大体积建筑物的面层和水位变化区等部位，要求具有低水化热和较高耐磨性、抗冻性的工程；低热水泥和低热矿渣水泥主要适用于大坝或大体积混凝土内部及水下等要求具有低水化热的工程。

1885.2.7膨胀水泥及自应力水泥膨胀水泥是一种能在水泥凝结之后的早期硬化阶段产生体积膨胀的水硬性水泥。按自应力的大小，可分为两类：自应力值小于2.0MPa（通常约为0.5MPa），称为膨胀水泥；自应力值大于或等于2.0MPa时，则称为自应力水泥。膨胀水泥适用于补偿混凝土收缩的结构工程，作防渗层或防渗混凝土；填灌构件接缝及管道接头；结构的加固与修补；固结机器底座及地脚螺丝等。自应力水泥适用于制造自应力钢筋混凝土压力管及其配件。

189第6章水泥混凝土和砂浆

190主要内容6.1概述6.2普通水泥混凝土的组成材料6.3普通水泥混凝土的技术性质6.4混凝土外加剂与掺合料6.5普通水泥混凝土配合比设计6.6普通水泥混凝土的质量控制6.7其他功能混凝土6.8建筑砂浆

1916.1概述6.1.1水泥混凝土的定义混凝土一般是指由胶凝材料（胶结料），粗、细骨料（或称集料），水及其它材料，按适当比例配制并硬化而成的具有所需的形状、强度和耐久性的人造石材。以水泥为胶凝材料的，即为水泥混凝土。

1926.1.2水泥混凝土的分类1．按表观密度分类（1）普通混凝土：其表观密度为2000~2800kg/m3,是用普通的天然砂石为骨料配制而成，为建筑工程中常用的混凝土。（2）轻混凝土：其表观密度小于1950kg/m3,采用各种轻集料配制成轻集料结构混凝土，主要用作轻质结构材料和隔热保温材料。（3）重混凝土：其表观密度大于2800kg/m3，为了屏蔽各种射线的辐射采用各种高密度集料配制的混凝土。

1932.按用途分类可分为结构混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土等。3．按强度等级分类（1）低强度混凝土：抗压强度小于30MPa；（2）中强度混凝土：抗压强度30~60MPa；（3）高强度混凝土：抗压强度大于60MPa；（4）超高强混凝土：抗压强度大于100MPa。

1944．按生产和施工方法分类可分为泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、真空脱水混凝土、离心混凝土、压力灌浆混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）等。

1956.1.3水泥混凝土的特点（1）组成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和经济原则。（2）易于加工成型。新拌混凝土有良好的可塑性和浇注性，可满足设计要求的形状和尺寸。（3）匹配性好。各组成材料之间有良好匹配性，可组成共同的具有互补性的受力整体。（4）可调整性强。可根据使用性能的要求与设计来配制相应的混凝土。（5）钢筋混凝土结构可代替钢、木结构，而节省大量的钢材和木材。（6）耐久性好，维修费少。

196但混凝土自重大、比强度小、抗拉强度低、变形能力差和易开裂等缺点，也有待研究改进。由于混凝土有上述重要优点，所以广泛应用于工业与民用建筑工程、水利工程、地下工程、公路、铁路、桥涵及国防军事各类工程中。

1976.2普通水泥混凝土的组成材料普通混凝土的基本组成材料是天然砂、石子、水泥和水，为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂或外掺料。在混凝土中，砂、石起骨架作用，因此也称为骨料。水泥和水形成水泥浆，包裹在砂粒表面并填充砂粒间的空隙而形成水泥砂浆，水泥砂浆又包裹在石子表面并填充石子间的空隙。在混凝土硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性，便于施工。硬化后，则将骨料胶结成一个坚实的整体，并产生一定的力学强度。

198（1）示意图（2）实物图混凝土结构

1996.2.1水泥1、水泥品种的选择应当根据混凝土工程性质与特点，工程的环境条件及施工条件，结合各种水泥特性进行合理的选择。例：路面抢修工程——硅酸盐水泥高温车间路面和抗硫酸盐——矿渣水泥水库大坝——火山灰水泥

2002、水泥强度等级的选择应当与混凝土的设计强度等级相适应。当水泥强度等级过高：水泥用量过低，和易性和耐久性差；当水泥强度等级过低——水泥用量太多，降低水泥混凝土品质，收缩率加大。经验证明，配制C30以下的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.1～1.8倍，配制Ｃ40以上的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.0～1.5倍，同时宜掺入高效减水剂。

2016.2.2细集料混凝土用细集料一般应采用粒径小于4.75mm的级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂，也可使用加工的机制砂。根据《建设用砂》（GB/T14684—2011）的规定，砂按细度模数（Mx）大小分为粗、中、细三种规格；按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。

2021、有害杂质粘土、淤泥——粘附在砂粒表面妨碍水泥与砂的粘结，增大用水量，降低混凝土的强度和耐久性，并增大混凝土的干缩；云母——表面光滑的层、片状物质，与水泥粘结性差，影响混凝土的强度和耐久性；硫化物及硫酸盐——对水泥有侵蚀作用；有机质——影响水泥的水化硬化；海砂——含的氯化钠等氯化物对钢筋有锈蚀作用，因此，对使用海砂配制混凝土时，其氯盐含量(折算成NaCl)不应大于0.1%，对预应力钢筋混凝土结构，不宜采用海砂。为保证混凝土的质量，砂中有害杂质的含量，应符合国家技术规范的规定。

2032.砂的颗粒级配及粗细程度砂的颗粒级配，即表示砂中大小颗粒的搭配情况。在混凝土中砂粒之间的空隙是由水泥浆所填充，为达到节约水泥和提高强度的目的，就应尽量减小砂粒之间的空隙。要减小砂粒间的空隙，就必须有大小不同的颗粒搭配。骨料的颗粒级配

204砂的粗细程度，是指不同粒径的砂粒，混合在一起后的总体的粗细程度，通常有粗砂、中砂与细砂之分。在相同用量条件下，细砂的总表面积较大，而粗砂的总表面积较小。在混凝土中，砂的表面需要由水泥浆包裹，砂的总表面积愈大，则需要包裹砂粒表面的水泥浆就愈多。因此，一般说用粗砂拌制混凝土比用细砂所需的水泥浆为省。

205砂的颗粒级配和粗细程度，常用筛分析的方法进行测定。用级配区表示砂的颗粒级配，用细度模数表示砂的粗细。筛分试验：用一套孔径（径尺寸）为9.5mm，4.75mm，2.36mm，1.18mm，0.6mm，0.3mm，0.15mm的标准筛（方孔筛）。称量500g的砂样过筛，称量筛子上残余的砂，计算出分计筛余、累计筛余、通过百分率。

206分计筛余ai（%）：某号筛上的筛余量占试样总质量的百分率。累计筛余Ai（%）：某号筛的分计筛余和大于某号筛的各筛分计筛余的总和。通过百分率Pi（%）：通过某号筛的质量占试样总质量的百分率，即100与某号筛的累计筛余之差。

207细度模数细度模数是用于评价细集料粗细程度的指标：粗砂：Mx=3.7～3.1；中砂：Mx=3.0～2.3；细砂：Mx=2.2～1.6。细度模数越大，砂越粗。

208国家规范将细度模数为3.7～1.6的普通混凝土用砂，以0.60mm筛孔（控制粒级）的累计筛余百分率，划分成为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区三个级配区。砂的级配区范围筛孔尺寸（mm）级配区1区2区3区累计筛余（%）9.500004.7510-010-010-02.3635-525-015-01.1865-3550-1025-00.6085-7170-4140-160.3095-8092-7085-550.15100-90100-90100-90

209砂的级配区曲线

210配制混凝土时宜优先选用2区砂。当采用1区砂时，应适当提高砂率，并保证足够的水泥用量，以满足混凝土的工作性；当采用3区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的强度。在实际工程中，若砂的级配不符合级配区的要求，可采用人工掺配的方法来改善，即将粗、细砂按适当比例进行试配，掺合使用；或将砂过筛，筛除过粗或过细的颗粒。

2113、砂的坚固性坚固性是指砂在气候、环境或其它物理因素作用下抵抗破裂的能力。天然砂采用硫酸钠溶液进行坚固性试验，经5次循环后测其质量损失。人工砂应进行压碎值测定。

2126.2.3粗集料普通混凝土常用的粗骨料有碎石和卵石。碎石是由天然岩石、卵石或矿山废石经破碎、筛分制成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石是由自然风化、水流搬运和分选、堆积形成的粒径大于4.75mm的岩石颗粒。卵石、碎石按技术要求分为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类。

2131.含泥量和泥块含量卵石、碎石的含泥量是指粒径小于75μm的颗粒含量。泥块含量是指粒径大于4.75mm经水洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。2.有害杂质含量粗集料中常含有一些有害杂质，如硫化物、硫酸盐、氯化物和有机质。粗骨料比较理想的颗粒形状是三维长度相等或相近的球形或立方体形颗粒，而三维长度相差较大的针、片状颗粒粒形较差。

2143.最大粒径及颗粒级配（1）最大粒径石子最大粒径增大，则相同质量石子的总表面积减小，混凝土中包裹石子所需水泥浆体积减少，即混凝土用水量和水泥用量都可减少。在一定的范围内，石子最大粒径增大，可因用水量的减少提高混凝土的强度。然而石子最大粒径过大时，则由于骨料与水泥砂浆粘结面积下降等原因造成混凝土的强度下降。

215条件允许时应尽可能把石子选得大一些，以节约水泥。从结构的角度规定，混凝土用粗骨料最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1／4；同时不得超过钢筋间最小净距的3／4。对混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1／2，且不得超过50mm。

216（2）颗粒级配粗骨料的级配好坏对节约水泥、保证混凝土拌合物良好的和易性及混凝土强度有很大关系。粗骨料的级配原理和要求与细骨料基本相同。石子的颗粒级配可分为连续级配和间断级配。石子颗粒级配范围应符合规范要求。碎石和卵石的颗粒级配范围见课本表5-10。

2174.骨料的强度为保证混凝土强度的要求，粗骨料都必须是质地坚实、具有足够的强度。碎石和卵石强度可采用岩石立方体强度和压碎指标两种方法来检验。岩石立方体强度检验，是将轧制碎石的母岩制成边长为50mm的立方体（或直径为高均为50mm的圆柱体）试件，在水饱和状态下，测定其极限抗压强度值。岩石的抗压强度与设计要求的混凝土强度之比，不应小于1.5，对于成岩其强度不宜低于80Mpa，变质岩试件不宜低于80Mpa，水成岩不宜低于45Mpa。

218压碎指标检验，是将一定质量气干状态下9.5~19.0mm的石子除去针、片状颗粒，装入一定规格的圆筒内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN，并稳荷5kN/s，卸荷后用孔径为2.36mm的筛筛去被压碎的细粒，称取试样的筛余量，压碎指标可按下式计算：式中：Qe——压碎指标，%；G1——试样质量，g；G2——试样的筛余量，g。

2195.坚固性当骨料由于干湿循环或冻融交替等风化作用引起体积变化而导致混凝土破坏时，即认为体积稳定性不良。骨料的体积稳定性，可用硫酸钠溶液浸渍法检验其坚固性来判定。采用硫酸钠溶液法检验，碎石和卵石经5次循环后，其质量损失应符合下表的规定。碎石、卵石的坚固性指标表项　　目指　　　标I类Ⅱ类Ⅲ类质量损失﹙＜）/%5812

2206.骨料的含水状态骨料的含水状态可分为干燥状态、气干状态、饱和面干状态和湿润状态等四种。（a）全干状态（b）气干状态（c）饱和面干状态（d）湿润状态图5.5骨料的含水状态

2216.2.4拌合用水混凝土用水，按水源可分为饮用水、地表水、地下水、海水以及经适当处理或处置后的工业废水。符合国家标准的生活用水，可拌制各种混凝土。地表水和地下水常溶有较多的有机质和矿物盐类，首次使用前，应进行检验，合格后方可使用。海水中含有较多的硫酸盐和氯盐，影响混凝土的耐久性和加速混凝土中钢筋的锈蚀，因此，海水可用于拌制素混凝土，但不得用于拌制钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土，不宜采用海水拌制有饰面要求的素混凝土，以免因表面产生盐析而影响装饰效果。工业废水经检验合格后方可用于拌制混凝土。生活污水的水质比较复杂，不能用于拌制混凝土。

2226.3普通水泥混凝土的技术性质6.3.1混凝土拌合物的和易性1.和易性的概念和易性是指混凝土拌合物易于各工序(搅拌、运输、浇注、捣实)施工操作，并获得质量均匀、成型密实的混凝土性能。和易性是一项综合的技术指标，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。

223流动性：混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性：混凝土各组成材料间具有一定粘聚力，在运输和浇注过程中不致产生分层和离析现象，使混凝土保持整体均匀的性能。保水性：混凝土拌和物具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致产生严重泌水现象。

224混凝土拌合物的流动性、粘聚性、保水性之间互相联系又存在矛盾。所谓拌合物的和易性良好，就是要使这三方面的性能在某种具体条件下，达到均为良好，即使矛盾得到统一。

2252、和易性的测定方法目前，尚没有能够全面反映混凝土拌合物和易性的测定方法。根据我国现行标准《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GB/T50080-2002)，用坍落度和维勃稠度测定混凝土拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性。

226（1）坍落度试验将混凝土拌合物分三层装入标准坍落度筒中，每层插捣25次并装满刮平。垂直向上将筒提起，混凝土拌合物由于自重将会向下坍落。量测筒高与坍落后混凝土试体最高点之间的高度差（以mm计），即为坍落度。坍落度越大，表示混凝土拌合物的流动性越大。在进行坍落度试验的同时，应观察混凝土拌合物的粘聚性、保水性，以便全面地评定混凝土拌合物的和易性。

227坍落度筒

228坍落度示意图坍落度

229粘聚性的评定方法：用捣棒在已坍落的混凝土锥体侧面轻轻敲打，若锥体逐渐下沉,则表示粘聚性良好；如果锥体倒塌，部分崩裂或出现离析现象,则表示粘聚性不好。保水性的评定方法：坍落度筒提起后，如有较多稀浆从底部析出，锥体部分混凝土拌合物也因失浆而骨料外露，则表明混凝土拌合物保水性能不好；无稀浆或仅有少量稀浆自底部析出，则表示保水性良好。

230（2）维勃稠度试验对坍落度值小于10㎜的干硬性混凝土，采用维勃稠度试验。在维勃稠度仪上的坍落度筒中按规定方法装满拌合物，提起坍落度筒，在拌合物试体顶面放一透明圆盘，开启振动台，同时用秒表计时，当水泥浆完全布满透明圆盘底面的瞬间，记下秒表的秒数，称为维勃稠度。

2313.流动性(坍落度)的选择根据坍落度的不同，可将混凝土拌合物分为低塑性混凝土(坍落度值为10～40mm)、塑性混凝土(坍落度值为40—90mm)、流动性混凝土(坍落度值为90～150mm)及大流动性混凝土(坍落度值≥150mm)。选择混凝土拌和物的坍落度，要根据结构类型、构件截面大小、配筋疏密、输送方式和施工捣实方法等因素来确定。当构件截面较小或钢筋较密，或采用人工插捣时，坍落度可选大些；反之，如构件截面尺寸较大，或钢筋较疏，或采用机械振捣时，坍落度可选择小些。

232根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）的规定，混凝土浇筑时的坍落度宜按下表选用。混凝土浇筑时的坍落度结构种类坍落度(mm)基础或地面等的垫层、无配筋的大体积结构（挡土墙、基础等）或配筋稀疏的结构10～30板、梁和大型及中型截面的柱子等30～50配筋密列的结构（薄壁、斗仓、筒仓、细柱等）50～70配筋特密的结构70～90

2334、影响和易性的主要因素（1）水泥浆的数量在混凝土拌合物中，水泥浆包裹骨料表面，填充骨料空隙，使骨料润滑，提高混合料的流动性；在水灰比不变的情况下，单位体积混合物内，随水泥浆的增多，混合物的流动性增大。若水泥浆过多，超过骨料表面的包裹限度，就会出现流浆现象，这既浪费水泥又降低混凝土的性能；如水泥浆过少，达不到包裹骨料表面和填充空隙的目的，使粘聚性变差，流动性低，不仅产生崩塌现象，还会使混凝土的强度和耐久性降低。混合物中水泥浆的数量以满足流动性要求为宜。

234（2）水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。水灰比小，水泥浆稠，拌合物流动性就小，会使施工困难，混凝土拌合物难以保证密实成型。若水灰比过大，又会造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，而产生流浆、离析现象，并严重影响混凝土的强度。水灰比不能过大或过小，依据混凝土强度和耐久性要求合理地选用。

235无论是水泥浆的多少或是水泥浆的稀稠，实际上都反映了用水量是对混凝土拌合物流动性起决定性作用的因素。因为在一定条件下，要使混凝土拌合物获得一定的流动性，所需的单位用水量基本上是一个定值。单纯加大用水量会降低混凝土的强度和耐久性，因此，对混凝土拌合物流动性的调整，应在保持水灰比不变的条件下，以改变水泥浆量的方法来调整，使其满足施工要求。

236（3）砂率砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。在混合料中，砂是填充石子间空隙，并以砂浆包裹在石子外表面减少粗骨料颗粒间的摩擦阻力，赋予混凝土拌和物一定的流动性。砂率过大时，骨料的总表面积及空隙率都会增大，在水泥浆含量不变的情况下，相对地水泥浆显得少了，减弱了水泥浆的润滑作用，导致混凝土拌和物流动性降低。如果砂率过小，又不能保证粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌和物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，容易造成离析、流浆。

237因此，砂率既不能过大，也不能过小，应有一个合理砂率值。当砂率适宜时，砂不但填满石子间的空隙，而且还能保证粗骨料间有一定厚度的砂浆层以减小粗骨料间的摩擦阻力，使混凝土拌和物有较好的流动性且能保持粘聚性和保水性良好，这个适宜的砂率称为合理砂率。合理砂率可通过试验、计算、查表等方法确定。

238砂率与坍落度的关系砂率与水泥用量的关系（水与水泥用量一定）（达到相同的坍落度）

239（4）组成材料的品种及性质水泥品种，集料种类、形状和级配等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。水泥的标准稠度用水量大，则拌合物流动性小。如普通水泥的混凝土拌合物比矿渣和火山灰的和易性好。在相同用水量条件下，集料表面光滑、少棱角、形状较圆的卵石所拌制的拌合物流动性较碎石的大。

240（5）外加剂在拌制混凝土时，加入少量的外加剂能使混凝土拌和物在不增加水泥用量的条件下，获得良好的和易性，不仅流动性显著增加，而且有效地改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性。

241（6）时间及温度拌合后的混凝土拌合物，随时间延长而逐渐变得干稠，流动性减小，原因是一部分水供水泥水化，一部分水被骨料吸收，一部分水蒸发以及混凝土凝聚结构的逐渐形成，致使混凝土拌合物的流动性变差。拌合物的和易性也受温度的影响。因为环境温度的升高，水分蒸发及水化反应加快，坍落度损失也变快。因此施工中为保证一定的和易性，必须注意环境温度的变化，并采取相应的措施。

2425、改善和易性的主要措施（1）改善砂、石(特别是石子)的级配；（2）尽量采用较粗大韵砂、石；（3）尽可能降低砂率，通过试验采用合理砂率；（4）混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，适当增加水泥浆用量，当坍落度太大，但粘聚性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石用量；（5）掺用外加剂。

2436.3.2硬化混凝土的强度强度是混凝土最重要的力学性质。混凝土的强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度及与钢筋的粘结强度等。混凝土强度与混凝土的其他性能关系密切，通常混凝土的强度越大，其刚度、不透水性、抗风化及耐蚀性也越高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。

2441.混凝土的抗压强度与强度等级立方体抗压强度按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)，制作150mm×l50mm×l50mm的标准立方体试件，在标准条件（温度20℃±2℃，相对湿度95%以上）下，养护到28d龄期，所测得抗压强度值为混凝土立方体抗压强度，以fcu表示，可按下式计算：式中：fcu——立方体抗压强度，Mpa；F——试件破坏荷载，N；A——试件承压面积，mm2。

245按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度）以N/mm2（即Mpa）计，以fcu，k表示。混凝土强度等级采用符号C与立方体抗压强度标准值(以MPa计)表示。分为C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75和C80等14个强度等级。

2462、混凝土轴心抗压强度现行国家标准（GB/T50081—2002）规定，采用150mm×150mm×300mm的棱柱体作为标准试件，测定其轴心抗压强度。混凝土的轴心抗压强度可按下式计算：式中：fcp——混凝土的轴心抗压强度，Mpa；F——试件破坏荷载，N；A——试件承压面积，mm2。通过许多棱柱体和立方体试件的强度试验表明：在立方体抗压强度为10~55Mpa的范围内，轴心抗压强度与立方体抗压强度之比约为0.7~0.8。

2473、混凝土的抗拉强度现行国家标准（GB/T50081—2002）规定，采用150mm×150mm×150mm的立方体作为标准试件，在立方体试件（或圆柱体）中心平面内用圆弧为垫条施加两个方向相反、均匀分布的压应力，当压力增大至一定程度时试件就沿此平面劈裂破坏，这样测得的强度称为劈裂抗拉强度。混凝土的劈裂抗拉强度（fts）可按下式计算：式中：fts——混凝土的劈裂抗拉强度，Mpa；F——试件破坏荷载，N；A——试件承压面积，mm2。

2484、混凝土的抗折强度道路路面或机场跑道用水泥混凝土，以抗折强度为主要强度指标，抗压强度作为参考指标。根据《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40—2002）规定，道路路面用水泥混凝土的抗折强度是以标准方法制备成150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准条件下，经养护28天后，按三分点加荷方式测定其抗折强度（fcf），可按下式计算：

249式中：fcf——混凝土的抗弯拉（抗折）强度，MpaF——试件破坏荷载，N；L——支座间距，mm；b——试件宽度，mm；h——试件高度，mm。当采用100mm×100mm×400mm非标准试件时，取得的抗折强度应乘以换算系数0.85。

2505.混凝土与钢筋的粘结强度目前美国材料试验学会(ASTMC234)提出了一种较标准的试验方法能准确测定混凝土与钢筋的粘结强度，该试验方法是：混凝土试件边长为150mm的立方体，其中埋入φ19的标准变形钢筋，试验时以不超过34MPa/min的加荷速度对钢筋施加拉力，直到钢筋发生屈服；或混凝土裂开；或加荷端钢筋滑移超过2.5mm。记录出现上述三种情况中任一情况的荷载值——Fp，用下式计算混凝土与钢筋的粘结强度：

251式中：fN——粘结强度，MPa；d——钢筋直径，mm；l——钢筋埋人混凝土中的长度，mm；FP——测定的荷载值，N。

2526.影响混凝土强度的因素普通混凝土受力破坏一般出现在骨料和水泥石的界面上，即常见的粘结面破坏的形式。另外，当水泥石强度较低时，水泥石本身破坏也是常见的破坏形式。所以，混凝土强度主要取决于水泥石强度和骨料与水泥石间的粘结强度。而水泥石强度和粘结面强度又取决于水泥的实际强度、水灰比及骨料性质，也受施工质量、养护条件及龄期的影响。

253（1）水泥实际强度与水灰比水泥实际强度和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。水灰比不变时，水泥实际强度越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度也就愈高。水泥实际强度相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。

254混凝土强度与水灰比及灰水比的关系（ａ）强度与水灰比的关系；（ｂ）强度与灰水比的关系

255混凝土强度经验公式：根据工程实践经验，可建立混凝土强度与水泥实际强度及灰水比等因素之间的线性经验公式（又称鲍罗米公式）：式中：fcu——混凝土立方体抗压强度，Mpa；αa、αb——粗骨料回归系数(根据工程所使用的水泥和粗、细骨料通过试验建立的灰水比与混凝土强度关系式来确定。若无上述试验统计资料，可按《普通混凝土配合比计规程》JGJ55—2011，提供的αa，αb系统取用，对于碎石混凝土αa＝0.53，αb＝0.20；对于卵石混凝土αa＝0.49，αb＝0.13)；C/W——灰水比；

256fce——水泥28d抗压强度实测值，Mpa。在无法取得水泥实测强度时，可用下式计算：式中：fce,g——水泥强度等级值，Mpa；γc——水泥强度等级值的富余系数，该值各地可按水泥品种、产地、等级统计得出。

257（2）骨科当骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力，所以在坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石的强度要高。骨料的强度影响混凝土的强度，一般骨料强度越高所配制的混凝土强度越高，这在低水灰比和配制高强度混凝土时，特别明显。骨料粒形以三维长度相等或相近的球形或立方体为好，若含有较多扁平颗粒或细长的颗粒，会增加混凝土的孔隙率，扩大混凝土中骨料的表面积，增加混凝土的薄弱环节，导致混凝土强度下降。

258（3）养护温度及湿度混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化状况，而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土浇捣成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护。

259养护温度养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土强度的发展也快；在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中水分大部分结冰，不但水泥停止水化，混凝土强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰产生体积膨胀（约9％），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭受破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。混凝土早期强度低，更容易冻坏。冬季施工时，要特别注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。

260湿度水泥水化必须在有水的条件下进行，湿度适当，水泥水化反应顺利进行，使混凝土强度得到充分发展，因此，周围环境的湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，严重降低砼强度，而且使砼结构疏松，形成干缩裂缝，增大了渗水性，从而影响混凝土的耐久性。

261施工规范规定：在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发过快。在夏季施工混凝土进行自然养护时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求时，应不少于14d。

262混凝土强度与保湿养护时间的关系

263（4）龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初7～14天内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。

264普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于3ｄ）：式中：fn——nd龄期混凝土的抗压程度，MPa；f28——28d龄期混凝土的抗压强度，MPa；ｎ——养护龄期（ｎ≥3），d。

265根据上式，可以由所测混凝土早期强度估算其28d龄期的强度，或者由混凝土的28d强度，推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数，如确定混凝土拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂等日期。但由于影响混凝土强度的因素很多，故按此公式计算的结果只能作为参考。

266（5）试验条件对混凝土强度的影响①试件尺寸相同配合比的混凝土，试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。试件尺寸影响的主要原因是：试件尺寸大时，内部孔隙、缺陷等出现的机率也越大，导致有效受力面积的减小及应力集中，从而引起强度的降低。我国标准规定采用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，当采用非标准的其它尺寸试件时，所测得的抗压强度应乘以下表的换算系数。

267混凝土试件不同尺寸的强度换算系数表骨料最大粒径（mm）试件尺寸（mm）换算系数30100×100×1000.9540150×150×1501.060200×200×2001.05

268②试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。原因：环箍效应——这是由于试件受压时，试件受压面与试件承压板之间的摩擦力，对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用，该约束有利于强度的提高。愈接近试件的端面，这种约束作用就愈大，在距端面大约的范围以外，约束作才消失。试件破坏后，其上下部分各呈现一个较完整的棱柱体，这就是这种约束作用的结果。通常称这种作用为环箍效应。

269混凝土受压试验混凝土试件受压的环箍效应

270③表面状态试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。当试件受压面上有油脂类润滑剂时，试件受压时的环箍效应大大减小，试件将出现直裂破坏，测出的强度值也较低。④加荷速度加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，所测强度值偏高。当加荷速度超过1.0Mpa/s时，这种趋势更加显著。我国标准规定混凝土抗压强度的加荷速度为0.3～0.8MPa/s，且应连续均匀地加荷。

2716.3.3混凝土的变形性能混凝土在硬化和使用过程中，由于受物理、化学及力学等因素的影响，常会发生各种变形，这些变形是导致混凝土产生裂缝的主要原因之一，从而影响混凝土的强度及耐久性。

2721．化学收缩混凝土在硬化过程中，由于水泥水化生成物的固相体积，小于水化前反应物的总体积，从而致使混凝土产生体积收缩，此称化学减缩。混凝土的化学收缩是不能恢复的，其收缩量随混凝土硬化龄期的延长而增加，一般在40d内渐趋稳定。泥凝土的化学收缩值很小(小于1％)，对混凝上结构物没有破坏作用，但在混凝土内部可能产生微细裂缝。

2732．干湿变形混凝土因周围环境的湿度变化，会产生干缩湿胀变形，这种变形是由于混凝土中水分的变化所致。混凝土中的水分自由水(即孔隙水)、毛细管水及凝胶粒子表面的吸附水等三种。当后两种水发生变化时，混凝土就会产生干湿变形。当混凝土在水中硬化时，由于凝胶体中胶体粒子表面的吸附水膜增厚，胶体粒子间距离增大，这时混凝土会产生微小的膨胀，这种湿胀对混凝土无危害影响。

274当混凝土在空气中硬化时，首先失去自由水，继续干燥时则毛细管水蒸发，这时将使毛细孔中负压增大而产生收缩力。再继续受干燥则吸附水蒸发，从而引起胶体失水而紧缩。以上这些作用的结果就致使混凝土产生干缩变形。干缩后的混凝土若再吸水变湿时，具干缩变形大部分可恢复。混凝土的干缩变形对混凝土危害较大，它可使混凝土表面产生较大的拉应力而引起许多裂纹，从而降低混凝土的抗渗、抗冻、执侵蚀等耐久性能。

275影响混凝土干缩变形的主要因素：(1)水泥的用量、细度及品种的影响(2)水灰比的影响(3)骨料质量的影响(4)混凝土施工质量的影响

2763．温度变形混凝土和其他材料一样．也会随着温度的变化而产生热胀冷缩变形。混凝土的温度膨胀系数为(0.6~1.3)×10-5/℃之间，一般取1.0×10-5/℃，即温度每改变1℃，1m长的混凝土将产生0.01mm的膨胀或收缩变形。混凝土的温度变形对大体积混凝土(指最小边尺寸在1m以上的混凝土结构)、纵长的混凝土结构及大面积混凝土工程等极为不利，易使这些混凝土造成温度裂缝。

277混凝土是热的不良导体，传热很慢，因此在大体积混凝土硬化初期，由于内部水泥水化放热而积聚较多热量，造成混凝土内外温差很大，从而导致混凝土内部热胀大大超过混凝土表面的膨胀变形，使混凝土表面产生较大拉应力而遭开裂破坏。为此，大体积混凝土施工常采用低热水泥，并掺加缓凝剂及采取人工降温等措施。对纵长的混凝土结构和大面积混凝土工程，为防止其受大气温度影响而产生开裂，常采取每隔一段距离设置一道伸缩缝，以及在结构中设置温度钢筋等措施。

2784．在荷载作用下的变形（1）混凝土在短期荷载作用下的变形混凝土是一种多相复合材料，它是一种弹塑性体，其应力与应变的关系不是直线，而是曲线。混凝土在压力作用下的应力-应变曲线

279在应力—应变曲线上任一点的应力σ与其应变ε的比值，称作混凝土在该应力下的弹性模量。它反应混凝土所受应力与所产生应变之间的关系。影响混凝土弹性模量的因素：①混凝土的强度。混凝土的强度越高，弹性模量越大；②骨料的含量。骨料的含量越多，弹性模量越大，混凝土的弹性模量越高；③混凝土的水灰比较小，养护较好及龄期较长时，混凝土的弹性模量就较大。

280（2）混凝土在长期荷载作用下的变形在长期荷载作用下，随时间而增长的变形称为徐变。混凝土的应变与持荷时间的关系

281混凝土产生徐变的原因，一般认为是由于在长期荷载作用下，水泥石中的凝胶体产生粘性流功，向毛细管内迁移，或者凝胶体中的吸附水或结晶水向内部毛细管迁移渗透所致。混凝土的徐变对结构物的影响有有利方面，也有不利方面。有利的是徐变可消除钢筋混凝土内的应力集中，使应力产生重分配，从而使结构物中局部集中应力得到缓和。对大体积混凝土则能消除一部分内于温度变形所产生的破坏应力。不利的是使预应力钢筋混凝土的预应力值受到损失。

2825.3.4混凝土的耐久性混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构安全、正常使用的能力称为耐久性。混凝土耐久性主要包括抗渗、抗冻、抗侵蚀、抗碳化、抗碱—集料反应及混凝土中的钢筋耐锈蚀等性能。

2831、混凝土的抗渗性混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗有压介质（水、油、溶液等）渗透作用的能力。抗渗性是决定混凝土耐久性最主要的因素，若混凝土的抗渗性差，不仅周围水等液体物质易渗入内部，而当遇有负温或环境水中含有侵蚀性介质时，混凝土就易遭受冰冻或侵蚀作用而破坏，对钢筋混凝土还将引起其内部钢筋锈蚀并导致表面混凝土保护层开裂与剥落。因此，对地下建筑、水坝、水池、港工、海工等工程，必须要求混凝土具有一定的抗渗性。

284混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是以28d龄期的标准试件，在标准试验方法下所能承受的最大静水压来确定。抗渗等级有P4、P6、P8、P10、P12等五个等级，表示能抵抗0.4MPa，0.6MPa，0.8MPa，1.0MPa，1.2MPa的静水压力而不渗透。混凝土渗水的主要原因是由于内部的空隙形成连通的渗水通道。这些孔道除产生于施工振捣不密实外，主要来源于水泥浆中多余水分的蒸发而留下的气孔、水泥浆泌水所形成的毛细孔及粗骨料下部界面水富集形成的孔穴。

285渗水通道的多少，主要与水灰比大小有关，随着水灰比的增大，抗渗性逐渐变差，当水灰比大于0.6时，抗渗性急剧下降。提高混凝土抗渗性的主要措施是提高混凝土的密实度和改善混凝土中的孔隙结构；减少连通孔隙，这些可通过采用低的水灰比、选择好的骨料级配、充分振捣和养护、掺入引气剂等方法来实现。

2862.混凝土的抗冻性混凝土的抗冻性是指混凝土在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时也不严重降低其所具有的性能的能力。在寒冷地区，特别是接触水又受冻环境条件下，混凝土要求具有较高的抗冻性。

287混凝土的抗冻性用抗冻等级来表示。抗冻等级是以28d龄期的混凝土标准试件，在饱和水状态下承受反复冻融循环，以抗压强度损失不超过25％，且质量损失不超过5％时所能承受的最大循环次数来确定。混凝土的抗冻等级有F10，F15，F25，F50，F100，F150，F200，F250和F300等九个等级，分别表示混凝土能承受冻融循环的最大次数不小于10，15，25，50，100，150，200，250和300次。

288混凝土的密实度、孔隙率、孔隙构造和孔隙的充水程度是影响抗冻性的主要因素。低水灰比、密实的混凝土和具有封闭孔隙的混凝土(如引气混凝土)抗冻性较高。掺入引气剂、减水剂和防冻剂可有效提高混凝土的抗冻性。

2893.混凝土的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。混凝土的抗侵蚀性与所用水泥品种、混凝土的密实程度和孔隙特征等有关，密实和孔隙封闭的混凝土，环境水不易侵入，抗侵蚀性较强。提高混凝土抗侵蚀性的主要措施是合理选择水泥品种、降低水灰比、提高混凝土密实度和改善孔隙结构。

2904.混凝土的碳化混凝土的碳化是指混凝土内水泥石中的Ca(OH)2与空气中的CO2，在湿度适宜时发生化学反应，生成CaC03和水，也称中性化。混凝土的碳化是CO2由表及里逐渐向混凝土内部扩散的过程。碳化引起起水泥石化学组成及组织结构的变化，对混凝土碱度、强度和收缩产生影响。

291碳化对混凝土性能既有有利的影响，也有不利的影响。其不利影响首先是碱度降低减弱了对钢筋的保护作用。另外，碳化作用会增加混凝土的收缩，引起混凝土表面产生拉应力而出现微细裂缝，从而降低混凝土的抗拉、抗折强度及抗渗能力。碳化作用对混凝土也有一些有利影响，即碳化作用产生的碳酸钙填充了水泥石的孔隙，以及碳化时放出的水分有助于未水化水泥的水化，从而可提高混凝土碳化层的密实度，对提高抗压强度有利。

2925.混凝土的碱—骨料反应碱—骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与骨料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。混凝土发生碱—集料反应必须具备三个条件：水泥中碱含量高。以等当量Na2O计，即（Na2O＋0.658K2O）％大于0.6％。砂、石骨料中含有活性二氧化硅成分。有水存在。在无水情况下，混凝土不可能发生碱—骨料反应。

293抑制碱—骨料反应的措施：使用含碱量小于0.6％的水泥；掺用活性混合材（掺合料）增加混凝土密实度，减小水份的渗透。

2946、提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择水泥品种。（2）选用质量良好，技术条件合格的砂石骨料。（3）控制水灰比及保证足够的水泥用量，是保证混凝土密实度的重要措施，是提高混凝土耐久性的关键。（4）掺入减水剂或引气剂，改善混凝土的孔结构，对提高混凝土的抗渗性和抗冻性有良好作用。（5）改善施工操作，保证施工质量。

2956.4混凝土外加剂与掺合料6.4.1混凝土外加剂1.混凝土外加剂的定义和分类（1）混凝土外加剂的定义混凝土外加剂是指在混凝土拌合前或拌合时掺入的用以改善混凝土性能的物质。掺量一般不超过水泥质量的5％。混凝土外加剂的使用是混凝土技术的重大突破，外加剂已逐渐成为混凝土中必不可少的第五种组分。

296（2）混凝土外加剂的分类根据国标《混凝土外加剂定义、分类、命名与术语》(GB/T8075—2005)的规定，混凝土外加剂按其主要功能分为四类：①改善混凝土拌合物流动性能的外加剂，包括各种减水剂和泵送剂等。②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、促凝剂和速凝剂等。③改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂、阻锈剂和矿物外加剂等。④改善混凝土其他性能的外加剂，包括膨胀剂、防冻剂、着色剂等。目前在工程中常用的外加剂主要有减水剂、引气剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等。

2972.减水剂减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少混凝土拌和水量的外加剂。（1）减水剂的作用原理常用减水剂均属表面活性剂，是由亲水基团和憎水基团两个部分组成。当水泥加水拌和后，由于水泥颗粒间分子凝聚力的作用，使水泥浆形成絮凝结构，包裹了一定的拌和水（游离水），从而降低了混凝土拌和物的和易性。图5.17水泥浆的絮凝结构

298如在水泥浆中加入适量的减水剂，由于减水剂的表面活性作用，致使憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，亲水基团指向水溶液，使水泥颗粒表面带有相同的电荷。在电斥力作用下，使水泥颗粒互相分开，絮凝结构解体，包裹的游离水被释放出来，从而有效地增加了混凝土拌和物的流动性。图5.18减水剂作用示意图

299当水泥颗粒表面吸附足够的减水剂后，使水泥颗粒表面形成一层稳定的溶剂化膜层，它阻止了水泥颗粒间的直接接触，并在颗粒间起润滑作用，也改善了混凝土拌和物的和易性。此外，由于水泥颗粒被有效分散，颗粒表面被水分充分润湿，增大了水泥颗粒的水化面积，使水化比较充分，从而也提高了混凝土的强度。

300（2）减水剂的技术经济效果①增加流动性：在用水量及水灰比不变时，混凝土坍落度可增大100~200mm，且不影响混凝土的强度。②提高混凝土强度：在保持流动性及水泥用量不变的条件下，可减少拌和水量10％~15％，从而降低了水灰比，使混凝土强度提高15％~20％，特别是早期强度提高更为显著。③节约水泥：在保持流动性及水灰比不变的条件下，可以在减少拌和水量的同时，相应减少水泥用量，即在保持混凝土强度不变时，可节约水泥用量10％~15％。④改善混凝土的耐久性：由于减水剂的掺入，显著地改善了混凝土的孔结构，使混凝土的密实度提高，透水性可降低40％~80％，从而可提高抗渗、抗冻、抗化学腐蚀及抗锈蚀等能力。

301（3）目前常用的减水剂减水剂是使用最广泛、效果最显著的外加剂。其种类很多，目前有木质系、萘系、树脂系、糖蜜系和腐殖酸减水剂等。我国目前常用的主要有木质素系和萘系减水剂和水溶性树脂系减水剂等，如M型减水剂、NNO型、MF型、建I型减水剂以及SM树脂减水剂等。

3023.早强剂早强剂是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强剂可促进水泥的水化和硬化进程，加快施工进度，提高模板周转率，特别适用于冬季施工或紧急抢修工程。目前广泛使用的混凝土早强剂有三类，即氯盐类(如CaCl2，NaCl等)、硫酸盐类(如NaS04等)和有机胺类，但更多的是使用以它们为基材的复合早强剂。其中氯化物对钢筋有锈蚀作用，常与阻锈剂(NaNO2)复合使用。

3034.引气剂引气剂是指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。引气剂属憎水性表面活性剂，由于能显著降低水的表面张力和界面能，使水溶液在搅拌过程中极易产生许多微小的封闭气泡，气泡直径多在50～250gm，同时因引气剂定向吸附在气泡表面，形成较为牢固的液膜，使气泡稳定而不破裂。按混凝土含气量3％～5％计(不加引气剂的混凝土含气量为1％)，1m3混凝土拌合物中含数百亿个气泡。

304引气剂能改善混凝土的以下性能：(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、抗冻性(3)降低混凝土强度引气剂可用于抗渗混凝土、抗冻混凝土、抗硫酸侵蚀混凝土、泌水严重的混凝土、轻混凝土以及对饰面有要求的混凝土等，但引气剂不宜用于蒸养混凝土及预应力钢筋混凝土。

3055.缓凝剂缓凝剂是指能延缓混凝土凝结时间，并对混凝土后期强度发展无不利影响的外加剂。常用的缓凝剂是木钙和糖蜜，其中糖蜜的缓凝效果最好。缓凝剂具有缓凝、减水、降低水化热和增强作用，对钢筋也无锈蚀作用。主要适用于大体积混凝土、炎热气候下施工的混凝土，以及需长时间停放或长距离运输的混凝土。缓凝剂不宜用于在日最低气温5℃以下施工的混凝土，也不宜单独用于有早强要求的混凝土及蒸养混凝土。

3066.防冻剂防冻剂是指在规定温度下，能显著降低混凝土的冰点，使混凝土液相不冻结或仅部分冻结，以保证水泥的水化作用，并在一定的时间内获得预期强度的外加剂。常用的防冻剂有氯盐类、氯盐阻锈类、无氯盐类。7.速凝剂速凝剂是指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。速凝剂主要有无机盐类和有机物类两类。我国常用的速凝剂是无机盐类，主要型号有红星Ⅰ型、7Ⅱ、728型、8604型等。8.膨胀剂膨胀剂能使混凝土在硬化过程中产生微量体积膨胀。膨胀剂种类有硫铝酸盐类、氧化钙类等。

3079.外加剂的选择和使用外加剂品种的选择——根据工程需要，现场的材料条件，参考有关资料，通过试验确定。外加剂掺量确定——通过试验试配确定最佳掺量。外加剂的掺加方法：对于可溶于水，应先配成一定浓度的溶液，随水加入搅拌机。对于不溶于水的，应与适量水泥或砂混合均匀后再加入搅拌机内。外加剂的掺入时间——有同掺法、后掺法、分次掺入等。

3086.4.2混凝土掺合料混凝土掺合料不同于生产水泥时与熟料一起磨细的混合材料，它是在混凝土(或砂浆)搅拌前或在搅拌过程中，与混凝土(或砂浆)其他组分一样，直接加入的一种外掺料。用于混凝土的掺合料绝大多数是具有一定活性的固体工业废渣。掺合料不仅可以取代部分水泥、减少混凝土的水泥用量、降低成本，而且可以改善混凝土拌合物和硬化混凝土的各项性能。因此，混凝土中掺用掺合料，其技术、经济和环境效益是十分显著的。

3091．粉煤灰（1）粉煤灰的种类及技术要求拌制混凝土和砂浆用的粉煤灰分为F类粉煤灰和C类粉煤灰两类。F类粉煤灰是由无烟煤或烟煤燃烧收集的，其CaO含量不大于10％或游离CaO含量不大于1％；C类粉煤灰是由褐煤或次烟煤燃烧收集的，其CaO含量大于10％或游离CaO含量大于1％，又称高钙粉煤灰。F类和C类粉煤灰又根据其技术要求分为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级三个等级。

310(2)粉煤灰效应及其对混凝土性质的影响①活性效应。粉煤从中所含的SiO2和Al2O3具有化学活性，它们能与水泥水化产生的Ca(OH)2反应，生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化铝酸钙，可作为胶凝材料一部分而起增强作用。②颗粒形态效应。煤粉在高温燃烧过程中形成的粉煤灰颗粒，绝大多数为玻璃微珠，掺入混凝土中可减小内摩阻力，从而减少混凝土的用水量，起减水作用。③微骨料效应。粉煤灰中的微细颗粒均匀分布在水泥浆内，填充孔隙和毛细孔，改善了混凝土的孔结构和增大密实度。

311(3)混凝土掺用粉煤灰的规定及方法混凝土工程掺用粉煤灰时，应按《粉煤灰混凝土应用技术规范的规定，对于不同的混凝土工程，选用相应等级的粉煤灰。混凝土中掺用粉煤灰，一般有以下三种方法：①等量取代法②超量取代法③外加法

3122．粒化高护矿渣粉用作混凝土掺合料的粒化高炉矿渣粉．是由粒化高炉矿渣经干燥、粉磨达到相当细度的一种粉体。粉磨时也可添加适量酌石膏和助磨剂。粒化高炉矿渣粉简称矿渣粉，又称矿渣微粉。3．硅灰硅灰又称凝聚硅灰或硅粉，为电弧炉冶炼硅金属或硅铁合金的副产品。在温度高达2000℃下．将石英还原成硅时，会产生Si气体，到低温区再氧化成SiO2，最后冷凝成极微细的球状颗粒固体。

3136.5普通水泥混凝土配合比设计6.5.1混凝土配合比表示方法（1）单位用量表示法以每1m3混凝土中各种材料的质量表示：水泥：水：砂：石子=300kg：180kg：720kg：1200kg（2）相对用量表示法以各种材料的质量比来表示（以水泥质量为1）水泥：水：砂：石子＝1：0.6：2.4：4

3146.5.2混凝土配合比设计的基本要求①达到混凝土结构设计的强度等级；②满足混凝土施工所要求的和易性；③满足工程所处环境和使用条件对混凝土耐久性的要求；④符合经济原则，节约水泥，降低成本。

3156.5.3混凝土配合比设计的三参数水灰比、单位用水量和砂率是混凝土配合比设计的三个基本参数，它们与混凝土各项性质之间有着非常密切的关系。混凝土配合比设计中确定三个参数的原则是：在满足混凝土强度和耐久性的基础上，确定混凝土的水灰比；在满足混凝土施工要求的和易性基础上，根据祖骨料的种类和规格确定混凝土的单位用水量；砂在骨科中的数量应以填充石于空隙后赂有富余的原则来确定。

3166.5.4混凝土配合比设计的准备资料(1)了解工程设计要求的混凝土强度等级，以便确定混凝土配制强度；(2)了解工程所处环境对混凝土耐久性的要求，以便确定所配制混凝土的适宜水泥品种、最大水灰比和最小水泥用量；(3)了解结构断面尺寸及钢筋配置情况，以便确定混凝土骨料的最大粒径；(4)了解混凝土施工方法及管理水平，以便选择混凝土拌和物坍落度及骨料的最大粒径；(5)掌握原材料的性能指标。

3176.5.5混凝土配合比设计的步骤（1）计算初步配合比；（2）试拌调整，确定基准配合比；（3）检验强度，提出实验室配合比；（4）按现场砂、石含水情况，换算施工配合比

3186.5.6混凝土配合比设计方法（以抗压强度为指标的设计方法）1.确定混凝土配制强度混凝土配制强度按下式计算：式中：fcu,0——混凝土配制强度（MPa）fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）σ——混凝土强度标准差（MPa）。

319σ的确定：（1）施工单位有强度历史资料时，按课本公式5-22计算。当混凝土强度为C20或C25时，若计算值小于2.5MPa时，σ取2.5MPa；当强度等级大于C30时，若计算值小于3.0MPa，σ取3.0MPa。（2）施工单位无强度历史资料时，按下表取用。标准差σ值强度等级(Mpa)低于C20C25~C45C50~C55标准差σ(Mpa)4.05.06.0

3202.初步确定水灰比（W/C）根据已确定的混凝土配制强度fcu,o，按下式计算水灰比：为了满足耐久性要求，计算所得混凝土水灰比值应与课本表6-19中的规定值进行复核。如果计算所得水灰比大于表中的规定值，应按表中规定取值。

3213.选取每立方米混凝土的用水量（mwo）设计混凝土配合比时，应该力求采用最小单位用水量，应按骨料品种、粒径、施工要求的流动性指标(如：坍落度)等，根据本地区或本单位的经验数据选用。用水量也可参考课本表6-26选取。1m3混凝土拌合物的用水量，一般应根据选定的坍落度，参考课本表6-26选用。

322对流动性和大流动性混凝土的用水量的确定，按下列步骤进行：1、以上表中坍落度为90mm的用水量为基础，按坍落度每增加20mm用水量增加5kg计算；2、掺外加剂时的混凝土用水量mwα：mwα＝mwo(1-β)式中：mwo——未掺外加剂时混凝土的用水量β——外加剂的减水率，％

3234.计算每立方米混凝土的水泥用量(mco)根据已确定的用水量、水灰比计算水泥用量，即式中：mco——水泥用量，kg/m3；mwo——用水量，kg/m3。为保证混凝土耐久性，应进行复核，由上式计算所得的水泥用量若小于课本表6-20规定的最小水泥量时，应按表中规定的最小水泥用量选取。

3245.选取合理砂率应当根据混凝土拌合物的和易性，通过试验求出合理砂率。如无试验资料，可按集料品种、粒径及混凝土的水灰比，按课本表6-27规定的范围选用。

3256、计算砂、石用量（mgo、mso）（1）体积法(又称绝对体积法)这种方法是假设混凝土拌合物的体积等于各组成材料绝对体积和混凝土拌合物中所含空气体积之总和。式中：ρc──水泥密度,可取2900～3100（kg/m3）ρg──粗骨料的表观密度（kg/m3）；ρs──细骨料的表观密度（kg/m3）；ρw──水的密度,可取1000（kg/m3）；α——混凝土的含气量百分数，在不使用引气型外加剂时，可取为1。联立两式，即可求出mgo、mso。

326（2）质量法这种方法先假定一个混凝土拌和物湿表观密度值(又称湿表观密度计算值)，根据各材料之间的质量关系，计算各材料的用量。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（kgmso──每立方米混凝土的细骨料用量（kg）βs──砂率（％）mcp──1m3混凝土拌和物的假定质量，其值可取2350～2450kg。联立两式，即可求出mgo、mso。

3277.初步配合比经上述计算，即可取得初步配合比，即1m3混凝土各组成材料用量mco、mso,mgo、mwo，也可求出以水泥用量为1的各材料的比值。以上混凝土配合比计算公式和表格，均以干燥状态集料（指含水率小于0.5%的细集料或含水率小于0.2%的粗集料）为基准。当以饱和面干集料为基准进行计算时，则应做相应的修正。

3288.试配与调整（1）试配拌和物的用量以上求出的初步配合比的各材料用量，是借助于经验公式、图表算出或查得，能否满足设计要求，还需要通过试验及试配调整来完成。（2）和易性检验与调整当试拌出的拌和物坍落度或维勃稠度不能满足要求，或粘聚性和保水性不良时，应在保持水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率，直到符合要求为止。

329（3）强度复核混凝土配合比除和易性满足要求外，还要进行强度复核。为了满足混凝土强度等级及耐久性要求，应进行水灰比调整。复核检验混凝土强度时至少应采用三个不同水灰比的配合比，其中一个为基准配合比，另两个配合比是以基准配合比的水灰比为准，在此基础上水灰比分别增加和减少0.05，其用水量应与基准配合比相同，但砂率值可增加和减少1％。经试验、调整后的拌合物均应满足和易性要求，并测出各自的“湿表观密度实测值”，以供最后修正材料用。

3309.确定设计配合比(又称试验室配合比)按强度和湿表观密度检验结果再修正配合比，即可得设计配合比。（1）按强度检验结果修正配合比用水量m′wa，取基准配合比中的用水量值，并根据制作强度试块时测得坍落度值加以适当调整；水泥用量m′ca取用水量乘以由强度一灰水比关系直线上定出的为达到试配强度(fcu,o)所必须的灰水比值；砂石用量m′sa,m′ga，取基准配合比中的砂石用量。

331（2）按拌合物实测湿表观密度值修正配合比混凝土拌合物湿表观密度实测值与混凝土拌合物计算湿表观密度值的比，为湿表观密度校正系数δ值将混凝土配合比中每项材料用量均乘以修正系数δ，即得到最终确定的设计配合比。

33210.换算施工配合比实验室配合比是以干燥材料为基准的，而工地存放的砂、石的水分随着气候的变化。所以现场材料的实际称量应按工地砂、石的含水情况进行修正，修正后的配合比，叫做施工配合比。现假定工地存放砂的含水率为a（%），石子的含水率为b（％），则将设计配合比换算为施工配合比，其材料称量为：

3336.6普通水泥混凝土的质量控制6.6.1混凝土质量的波动混凝土质量是影响混凝土结构可靠性的一个重要因素。混凝土质量受多种因素的影响，质量是不均匀的。即使是同一种混凝土，它也受原材料质量的波动、施工配料的误差限制条件和气温变化等等的影响。在正常施工条件下，这些影响因素都是随机的。因此，混凝土的质量也是随机的。为保证混凝土结构的可靠性，必须在施工过程的各个工序对原材料、混凝土拌合物及硬化后的混凝土进行必要的质量检验和控制。

3346.6.2新拌混凝土的质量检验与控制用于材料的计量装置应定期检验，使其保持准确，原材料计量按质量计的允许偏差不能超过下列规定：(1)水泥、水±2％(2)粗细骨料±3％混凝土在搅拌、运输和浇筑过程中应按下列规定检查：(1)检查混凝土组成材料的质量和用量，每一工作班至少两次(2)检查混凝土在拌制地点及浇筑地点的稠度，每一工作班至少两次。评定时应以浇筑地点的检测值为准。在预制混凝土构件厂(场)，如混凝土拌和物从搅拌机出料起至浇筑人模时间不超过15min时，其稠度可仅在搅拌点取样检测。在检测坍落度时，还应观察拌和物的粘聚性和保水性。(3)混凝土的搅拌时间应随时检查。混凝土搅拌的最短时间应符合课本表6-30的规定。(4)混凝土从搅拌机中卸出到浇筑完毕的持续时间不宜超过课本表6-31的规定。

3356.6.3混凝土强度的检验与评价方法1.检验对硬化后的质量检验，主要是检验混凝土的抗压强度。因为混凝土质量波动直接反映在强度上，通过对混凝土强度的管理就能控制住整个混凝土工程质量。对混凝土的强度检验是按规定的时间与数量在搅拌地点或浇筑地点抽取有代表性的试样，按标准方法制作试件、标准养护至规定的龄期后，进行强度试验(必要时也需进行其他力学性能及抗渗、抗冻试验)，以评定混凝土质量。对已建成的混凝土，也可采用非破损试验方法进行检查。

3362．评价在正常生产控制的条件下，用数理统计方法，求出混凝土强度的算术平均值、标准差和混凝土强度保证率等指标，用以综合评定混凝土强度。（1）混凝土强度平均值、标准差、保证率①强度平均值式中：n──试件组数；fcu,i──第i组试验值。

337②混凝土强度标准差③保证率在统计周期内混凝土强度大于或等于要求强度等级值的百分率按下式计算：式中：No──统计周期内同批混凝土试件强度大于或等于规定强度等级值的组数；N──统计周期内同批混凝土试件总组数，N≥25。

338（2）用统计方法评定①标准差已知方案当混凝土的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种混凝土的强度变异性能保持稳定时，每批的强度标准差σ可按常数考虑。强度评定应由连续的三组试件组成一个验收批，其强度应同时满足：fcu≥fcu,k+0.7σfcu,min≥fcu,k－0.7σ

339当混凝土强度等级不高于C20时，其强度的最小值尚应满足下式要求：fcu,min≥0.85fcu,k当混凝土强度等级高于C20时，其强度的最小值尚应满足下式要求：fcu,min≥0.90fcu,k式中：fcu——同一验收批混凝土强度的平均值，Mpafcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值，Mpafcu,min——同一验收批混凝土强度的最小值，Mpaσ——验收批混凝土强度的标准差，Mpa

340验收批混凝土强度的标准差，应根据前一个检验期内同一品种混凝土试件的强度，按下式计算：式中：△fcu,i——前一检验期第i批试件强度最大与最小值之差；m——前一检验期内验收的总批数(m≮15)

341②当混凝土的生产条件在较长时间内不能保持一致，且混凝土强度变异性不能保持稳定时，或在前一个检验期内的同一品种混凝土没有足够的数据以确定验收批混凝土立方体抗压强度的标准差时，应由不少于10组的试件组成一个验收批，其强度应满足下列要求：fcu－λ1Sfcu≥0.9fcu,kfcu,min≥λ2fcu,k式中：Sfcu—同一验收批混凝土立方体抗压强度标准差λ1、λ2—合格判定系数混凝土强度的合格判定系数试件组数10～1415～19≥20λ11.151.050.95λ20.900.850.85

342验收批混凝土强度的标准差Sfcu：式中：fcu,i——验收批第i组试件的强度值，Mpa；n——验收批混凝土试件的总组数。

343（3）非统计方法评定按非统计方法评定混凝土强度，其强度同时满足下列要求时，该验收批混凝土强度为合格：fcu≥1.15fcu,kfcu,min≥0.95fcu,k此方法规定一定验收批的试件组数为2—9组。当一个验收批的混凝土试件仅有一组时，则该组试件强度值应不低于强度标准值的15％。

3446.7其他功能混凝土6.7.1高性能混凝土6.7.2轻集料混凝土6.7.3纤维混凝土6.7.4泵送混凝土6.7.5碾压混凝土6.7.6耐热混凝土6.7.7喷射混凝土6.7.8防辐射混凝土6.7.9防水混凝土6.7.10绿化混凝土6.7.11智能混凝土

3456.8建筑砂浆建筑砂浆是由胶凝材料、细骨料、掺合料、外加剂和水按适当比例配合、拌制并经硬化而成的材料。它与混凝土的主要区别是在组成材料中没有粗骨料。因此，建筑砂浆也称为细骨料混凝土。建筑砂浆根据用途不同,分为砌筑砂浆、抹面砂浆、装饰砂浆及特种砂浆。根据胶凝材料的不同，又可分为水泥砂浆、石灰砂浆和混合砂浆等。

3466.8.1砌筑砂浆能将砖、石、砌块等粘结成为整个砌体的砂浆称为砌筑砂浆。其作用主要是把块状材料胶结成为一个坚固的整体，从而提高砌体的强度、稳定性，并使上层块状材料所受的荷载能均匀地传递到下层。同时，砌筑砂浆填充块状材料之间的缝隙，提高建筑物保温、隔音、防潮等性能。

3471砌筑砂浆的组成材料1）胶凝材料砂浆的胶凝材料主要是指水泥，常用的水泥品种有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥及聚合物等。在设计和配制建筑砂浆时，应根据工程所处的环境条件，选用合适的水泥品种。水泥的强度等级应根据砂浆的强度等级进行选择。对于有特殊用途的砂浆，可选用特种水泥和聚合物。

3482）细骨料砂是建筑砂浆中最常用的细骨料，应符合混凝土用砂的技术要求。此外，由于砂浆层较薄，对砂子的最大粒径应有限制。为保证建筑砂浆的质量，应选用质地坚硬、洁净的砂，尤其对砂中泥土杂质的含量应严格控制。3）水拌制建筑砂浆的水，应采用不含有害杂质的洁净水，一般与混凝土用水要求相同。

3494）掺和料为了改善砂浆的和易性和节约水泥用量，可在拌制的砂浆中加入一些无机的细颗粒掺和料，如石灰膏、粘土膏、粉煤灰等。石灰膏要经过一定时间的陈伏，粉煤灰经磨细后使用效果更好。5）外加剂外加剂是指在拌制砂浆的过程中掺入，用以改善砂浆性能的物质。为使砂浆具有良好的和易性和其他施工性能，可在砂浆中掺入外加剂（如引气剂、减水剂、早强剂、缓凝剂、防冻剂等），外加剂的品种和掺量及物理力学性能等都应通过试验确定。

3502砌筑砂浆的技术性质1）新拌砂浆的和易性新拌砂浆和易性是指砂浆易于施工并能保证其质量的综合性能。包括流动性和保水性两方面内容。(1)流动性砂浆流动性(又称稠度)，即表示砂浆在自重或外力作用下的流动性能。流动性的大小用“沉入度”表示，用砂浆稠度测定仪测定。适宜的流动性可参考下表选用。

351砌筑砂浆的稠度砌体种类砂浆稠度(mm)烧结普通砖砌体70~90轻骨料混凝土小型空心砌块砌体60~90烧结多孔砖，空心砖砌体60~80烧结普通砖平拱式过梁空斗墙，筒拱普通混凝土小型空心砌块砌体加气混凝土砌块砌体50~70石砌体30~50

352(2)保水性新拌砂浆保持其内部水分不泌出流失的能力，称为保水性。砂浆的保水性以“分层度”表示，用砂浆分层度测定仪测定。分层度大，表示砂浆的保水性不好，泌水离析现象严重，即在运输、存放时，砂浆混合物容易分层而不均匀，上层变稀，下层变得干稠；分层度太小，砂浆易出现干缩裂纹。

3532）砂浆的强度砂浆硬化后应具有足够的强度，强度的大小用强度等级表示，抗压强度是划分砂浆强度等级的主要依据。砂浆的强度等级是以边长为70.7mm×70.7mm×70.7mm的3个立方体试块，按规定方法成型养护至28d测定的抗压强度平均值(MPa)确定的。砂浆强度等级有M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5。

354影响砂浆强度因素比较多，除了与砂浆的组成材料、配合比和施工工艺等因素外，还与基面材料的吸水率有关。（1）不吸水基层材料用于不吸水基层（如密实石材）的砂浆强度，与普通混凝土基本相似，主要取决于水泥的强度和水灰比。（2）吸水基体材料用于吸水基体材料（如砖和其他多孔材料）时，砂浆的强度主要取决于水泥强度等级和水泥用量，而与水灰比无关。当原材料质量一定时，砂浆的强度主要取决于水泥的强度等级与水泥用量。

3553）砂浆的粘结力砂浆的粘结力大小，对砌体的强度、耐久性、抗震性都有较大影响。因此，要求砂浆有一定的粘结力。砂浆的粘结力由其本身的抗压强度决定。一般情况下，砂浆的抗压强度越高其粘结力越大。此外，砂浆的粘结力与基面状态、清洁程度、湿润情况以及施工养护条件等都有密切关系。

3564）砂浆的变形性砂浆在温度发生变化或承受荷载时，均容易产生变形。如果变形过大或变形不均匀，则会降低砌体及面层质量，甚至引起沉陷或开裂。使用轻骨料（如粉煤灰、轻砂等）拌制的砂浆，其收缩变形比普通砂浆大。应采取措施防止砂浆开裂。如在抹面砂浆中，为防止产生干裂可掺入一定量的麻刀、纸筋等纤维材料。

3575）砂浆的耐久性砂浆的耐久性是指砂浆在各种环境的作用下，具有经久耐用的性能。耐久性包括的内容比较广泛，对于道路与桥梁工程所用的砂浆，主要有抗冻性和抗渗性两个方面的要求。（1）砂浆的抗冻性砂浆的抗冻性是指砂浆抗冻融循环作用的能力。（2）砂浆的抗渗性砂浆的抗渗性是指砂浆抵抗压力水渗透的能力。

3583砌筑砂浆的配合比设计1）水泥混合砂浆配合比设计(1)计算试配强度(2)每立方米砂浆中的水泥用量按下式计算：

359(3)确定1m3水泥混合砂浆的掺加料用量：QD=QA-QC(4)每立方米砂浆中的砂子用量，应按干燥状态(含水率小于0.5%)的堆积密度值作为计算值(kg)。(5)每立方米砂浆中的用水量，根据砂浆稠度等要求可选用240~310kg。

3602）水泥砂浆配合比选用水泥砂浆材料用量可按下表选用。每立方米水泥砂浆材料用量强度等级每立方米砂浆水泥用量(kg)每立方米砂子用量(kg)每立方米砂浆用水量(kg)M2.5~M5200~2301m3砂子的堆积密度值270~330M7.5~M10220~280M15280~340M20340~400

3613）砂浆配合比试配、调整与确定按计算或查表所得配合比进行试拌时，应测定其拌合物的稠度和分层度，当不能满足要求时，应调整材料用量，直到符合要求为止。然后确定为试配的砂浆基准配合比。试配时至少应采用3个不同的配合比。在保证稠度、分层度合格的条件下，可将用水量或掺加料用量作相应调整。分别按规定成型试件，测定砂浆强度，并选用符合试配强度要求且水泥用量最低的配合比作为砂浆配合比。

3626.8.2抹面砂浆抹面砂浆也称抹灰砂浆，凡涂抹在建筑物或建筑构件表面的砂浆统称为抹面砂浆。抹面砂浆既可保护建筑物，增加建筑物耐久性，又使其表面平整、光洁美观。抹面砂浆对强度的要求不高，但对保水性要求较高，与基层的粘附性要好。按其使用要求不同，抹面砂浆可分为普通抹面砂浆、防水砂浆、装饰砂浆和具有特殊功能的抹面砂浆等。

3636.8.3装饰砂浆直接施工于建筑物内外表面，以提高建筑物装饰艺术性为主要目的的抹面砂浆，称为装饰砂浆。其作用是增加建筑物的美观，同时使建筑物具有特殊的表面形式及不同的色彩和质感。1装饰砂浆的种类1）灰浆类饰面2）石碴类饰面2装饰砂浆的组成材料1）胶凝材料2）骨料3）颜料

3646.8.4其他砂浆1防水抹面砂浆2保温砂浆3吸声砂浆4聚合物砂浆

365第7章墙体与屋面材料

366本章内容第一节墙体材料第二节屋面材料

367第一节墙体材料一、烧结砖砖是砌筑用的小型块材，按生产工艺可分为烧结砖和非烧结砖；按砖的规格孔洞率、孔的尺寸大小和数量又可分为普通砖、多孔砖和空心砖。烧结砖是以粘土、页岩、粉煤灰、煤矸石等为主要原料，经焙烧制成的砖。常结合主要原料命名，如烧结粘土砖、烧结页岩砖、烧结粉煤灰砖、烧结煤矸石砖等。

368煤矸石烧结标砖全煤矸石烧结空心砖

3691、烧结普通砖烧结普通砖是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通砖。根据《烧结普通砖》(GB5101—2003)规定，强度和抗风化性能合格的砖，根据砖的尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂的程度将其分为优等品(A)、一等品(B)和合格品(C)三个质量等级。

3701）烧结普通砖的主要技术性质（1）外观质量和尺寸偏差规格及部位名称烧结普通砖的外形为矩形体，长240mm，宽115mm，厚53mm。其中240mm×115mm的面称为大面，240mm×53mm的面称为条面，115mm×53mm的面称为顶面。

371外观质量和尺寸偏差烧结普通砖的优等品必须颜色基本一致，外观质量和尺寸偏差应符合课本表7-1的要求。2）强度等级烧结普通砖按抗压强度分为：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。各强度等级应符合课本表7-2所列数值。

372（3）耐久性指标当烧结砖的原料中含有有害杂质或因生产工艺不当时可造成烧结砖的质量缺陷而影响耐久性，主要的缺陷及耐久性指标有：泛霜当生产原料中含有可溶性无机盐(如硫酸钠等）时，在烧结过程中就会隐含在烧结砖内部。砖吸水后再次干燥时，这些可溶盐会随水分向外迁移并渗到砖的表面，水分蒸发后便留下白色粉末，絮团或絮片状的盐，这种现象称为泛霜。泛霜不仅有损于建筑物的外观，而且结晶膨胀还会引起砖的表层酥松，甚至剥落。

373石灰爆裂石灰爆裂是指生产烧结砖的原料中夹有石灰石等杂物，焙烧时被烧成生石灰块等物质。使用时，生石灰会吸水熟化，体积显著膨胀，导致砖块裂缝甚至崩溃。石灰爆裂不仅造成砖的外观缺陷和强度降低，严重时还能使砌体的强度降低、破坏。烧结砖的泛霜和石灰爆裂指标应符合课本表7-3的规定。

374抗风化性能和抗冻性抗风化性能是指在干湿变化、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。我国按照风化指数分为严重化区（风化指数≥12700）和非严重风化区（风化指数<12700）。风化指数是指日气温从正温降至负温或从负温升至正温的每年平均天数与每年从霜冻之日起至消失霜冻之日止这一期间降雨总量（以mm计）的平均值的乘积。我国风化区的划分见下表。

375我国风化区的划分严重风化区非严重风化区（1）黑龙江省（10）山西省（2）吉林省（11）河北省（3）辽宁省（12）北京市（4）内蒙古自治区（13）天津市（5）新疆自治区（6）宁夏自治区（7）甘肃省（8）青海省（9）陕西省（1）山东省（10）湖南省（2）河南省（11）福建省（3）安徽省（12）台湾省（4）江苏省（13）广东省（5）湖北省（14）广西自治区（6）江西省（15）海南省（7）浙江省（16）云南省（8）四川省（17）西藏自治区（9）贵州省（18）上海市

376成品砖中不允许有欠火砖、酥砖和螺旋纹砖。烧结普通砖虽然价格低廉，历史悠久。但粘土砖具有大量毁坏良田，自重大，能耗高，尺寸小，施工效率低，抗震性能差等缺点。因此，我国正大力推广一些新型墙体材料，如空心砖、工业废渣砖及砌块、轻质板材来代替实心粘土砖。

3772）烧结普通砖的应用烧结普通砖具有良好的绝热性、透气性、耐久性和热稳定性等特点，在建筑工程中主要用于墙体材料，其中中等泛霜的砖不得用于潮湿部位。烧结普通砖可用于砌筑柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础；可与轻混凝土、加气混凝土等隔热材料复合使用，砌成两面为砖，中间填充轻质材料的复合墙体，在砌体中配置适当钢筋和钢筋网成为配筋砖砌体，可代替钢筋混凝土柱、过梁。

378烧结多孔砖通常指内孔径不大于22mm（非圆孔内切圆直径不大于15mm），孔洞率不小于15%，孔的尺寸小而数量多的烧结砖。多孔砖有190mm×190mm×90mm（M型）和240mm×115mm×90mm（P型）两种规格。2、烧结多孔砖

379（1）外观质量和尺寸偏差按现行国标《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544—2011）规定，烧结多孔砖的尺寸偏差与外观质量应符合课本表7-6的要求。（2）强度等级强度等级同烧结普通砖。（3）耐久性指标

380在砖混结构中，烧结多孔砖常用于±0.000mm以上的各种承重墙体。其中优等品可以用于墙体装饰和清水墙砌筑，一等品和合格品可用于混水墙，中等泛霜的砖不得用于潮湿部位。对于有些隔热性较好的烧结多孔砖可用作我国部分地区或部分建筑的外墙砌筑。但对于有些要求保温性更高的地区或建筑，烧结多孔砖还不能达到节能要求，还应结合其它保温措施才能满足国家规定的要求。

3813、烧结空心砖烧结空心砖是指孔洞率不小于15%，孔的尺寸大而数量少的烧结砖。外形为直角六面体，在与砂浆的接合面上应设有增加结合力的深度为1mm以上的凹线槽。孔洞采用矩形条孔或其它孔形，平行于大面和条面。

382（1）烧结空心砖的技术要求1）尺寸偏差与外观质量常用空心砖的尺寸长为290mm、240mm，宽为240mm、190mm、180mm、140mm、115mm，高度为115mm、90mm。其它规格可由供需双方协商确定。砖的壁厚应大于10mm，肋厚应大于7mm。2）强度等级与密度级别烧结空心砖可划分为MU5、MU3、MU2等三个不同的强度等级和800、900、1100等三个密度级别。3）质量缺陷与耐久性烧结空心砖的耐久性常以其抗冻性、吸水率等指标来表示，一般要求其应有足够的抗冻性。

383（2）烧结空心砖的特点与应用烧结空心砖的原料及生产工艺与烧结普通砖基本相同，但对原料的可塑性要求较高。大面有孔洞的烧结空心砖，孔多而小，表观密度为1400kg/m3左右，强度较高。使用时孔洞垂直于承压面，主要用于砌筑六层以下承重墙。顶面有孔的空心砖，孔大而少，表观密度在800～1100kg/m3之间，强度低，使用时孔洞平行于受力面，用于砌筑非承重墙。

384二、非烧结砖非烧结砖又叫蒸压（养）砖是以石灰和砂子、粉煤灰、煤矸石、炉渣、页岩等含硅材料加水拌和，经成型、蒸养或蒸压而制得的砖。生产这类砖，可以大量利用工业废料，减少环境污染，不需占用农田，且可常年稳定生产，不受气候与季节影响，故这种砖是我国墙体材料的发展方向之一。

3851．蒸压灰砂砖蒸压灰砂砖（简称灰砂砖）是将磨细生石灰或消石灰粉与天然砂配合拌匀，加水搅拌，再经陈伏、加压成型和经压蒸处理而制成的实心砖。根据国家标准《蒸压灰砂砖》的规定，蒸压灰砂砖根据尺寸偏差和外观质量分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）三个产品等级。按浸水24h后的抗压强度和抗折强度分为MU25、MU20、MU15、MU10四个强度等级，每个强度等级有相应的抗冻指标。

3862．蒸压（养）粉煤灰砖蒸压（养）粉煤灰砖是用石灰和粉煤灰为主要原料，掺加适量石膏和炉渣，加水混合拌成坯料，经陈化、轮碾、加压成型，再经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖。根据《粉煤灰砖》的规定，粉煤灰砖根据尺寸偏差和外观质量分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）等三个产品等级。按抗压和抗折强度分为20、15、10、7.5四个强度等级。

3873．煤渣砖煤渣砖是以煤渣为主要原料，掺入适量石灰、石膏，经混合、压制成型、蒸汽或蒸压而成的实心砖。按照不同的养护工艺，可分为蒸养煤渣砖、蒸压煤渣砖和自养煤渣砖。根据抗压强度和抗折强度将强度等级划分为MU20、MU15、MU10。根据尺寸偏差、外观质量与强度等级分为优等品（A）、一等品（B）及合格品（C）等三个产品等级。其中，优等品的等级不低于15级，一等品的级别不低于10级。

388二、砌块砌块是砌筑用的人造块材，是建筑上常用墙体材料，外形多为直角六面体，也有各种异形的。砌块按尺寸规格可分为大型砌块（高度大于980mm）、中型砌块（高度380mm～980mm）和小型砌块（高度为150mm～380mm）。目前，我国以中小型砌块使用较多。按用途分为承重砌块与非承重砌块。按砌块外形特征可分为实心砌块和空心砌块。按制作的原材料分为混凝土及轻混凝土砌块、粉煤灰硅酸盐砌块以及蒸压加气混凝土砌块等。

3891、混凝土砌块1）混凝土小型空心砌块混凝土小型空心砌块是以水泥为胶结料，以砂、碎石或卵石、煤矸石、炉渣等为骨料经加水搅拌、振动或振动加压成型，再经养护而制成的墙体材料。在我国，混凝土小型空心砌块不仅适用于平房和低矮楼房，而且随着砌块应用技术的提高，混凝土小型空心砌块应用正在向中高层建筑发展。

3902）轻骨料混凝土小型空心砌块轻骨料混凝土小型空心砌块是用轻骨料混凝土制成，空心率等于或小于25%的小型砌块。轻骨料混凝土小砌块以其轻质、高强、保温隔热性能好、抗震性能好等特点，在各种建筑的墙体中得到广泛应用，特别是在保温隔热要求较高的维护结构上的应用。随着墙改和建筑节能的发展，轻骨料混凝土小砌块将成为我国很有发展前景的墙体材料。

3912、蒸压加气混凝土砌块蒸压加气混凝土砌块是以钙质材料（水泥、石灰等）和硅质材料（砂、矿渣、粉煤灰等）及加气剂（铝粉）为原料，经过磨细、计量配料、搅拌，并以铝粉为发气剂，按一定比例配合，经过料浆浇筑，再经过发气成型、坯体切割、高温蒸压（0.8～1.2MPa，180～200°C）养护10～12h等工艺制成的一种轻质、多孔的建筑材料。

3921）技术要求根据《蒸压加气混凝土砌块》（GB/T11968-2006）规定，砌块按尺寸和偏差、外观质量、体积密度和抗压强度可分为优等品（A）、合格品（B）二个等级。按抗压强度分为10、25、35、50、75五个强度级别。按干表观密度分为03，04，05、06、07、08六个密度级别。

3932）蒸压加气混凝土砌块的特点（1）轻质（2）具有结构材料必要的强度（3）弹性模量和徐变较普通混凝土小（4）耐火性好（5）保温隔热性能好（6）吸声性能好（7）吸水导湿缓慢（8）干燥收缩大

3943）蒸压加气混凝土砌块的应用蒸压加气混凝土砌块在建筑工程上应用非常广泛，主要用于低层建筑的承重墙、多层建筑的间隔墙和高层框架结构的填充墙，也可用于一般工业建筑的围护墙。是一种集间隔、保温隔热材料和吸音于一体的多用的建筑材料。

3953、粉煤灰砌块粉煤灰砌块又叫粉煤灰硅酸盐砌块，它是以粉煤灰、石灰、石膏为胶结材料，炉渣为骨料经加水搅拌、振动成型，再经蒸汽养护而制成的密实块体，简称粉煤灰砌块。与砖墙相比，粉煤灰砌块建筑的施工效率高，可缩短施工周期1/4以上，节约砌筑和抹灰砂浆，降低工程造价。

3964、泡沫混凝土小型砌块泡沫混凝土小型砌块是用物理机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到由胶凝材料（如水泥、石灰）、集料（石子、砂、炉渣、陶粒、膨胀珍珠岩等）、掺合料（粉煤灰、矿渣、硅灰）、各种外加剂和水等制成的料浆中，经均匀混合、浇注成型、养护而成的新型墙体和保温隔热材料。泡沫混凝土是一种多孔混凝土，其结构中含有大量均匀分布的封闭孔隙，因而表现出良好的物理力学性能，轻质、保温、隔热、防潮、吸声、隔声等功能。

3975、企口空心砼砌块此种砌块是采用最大粒径为6mm的小石子配制成的干硬性混合料，经振动加压成型，自然养护而成，要求形状规整，企口尺寸准确，便于不用砂浆进行干砌。应用范围为：五层或五层以下的承重墙；五层以上的非承重墙；作承重墙体时可浇注砼角柱或圈梁，以提高抗振抗风能力，砌块空模中可填充保温材料。以提高墙壁体的热工性能。该类材料便于手工操作，组装灵活，是一种有发展前景的砌体材料。

398三、墙用板材墙用板材是砌墙砖和建筑砌块之外的另一类重要的墙体材料。与砖和砌块相比，其明显优势是自重轻、安装快，施工效率高，同时可提高建筑物的抗震性能，增加其使用面积，节省生产和使用能耗等。我国目前可用于墙体的板材品种很多，水泥类墙用板材、石膏类墙用板材、植物纤维类墙用板材复合墙板等。

3991、水泥类墙板1）预应力混凝土空心墙板预应力空心墙板使用时可按要求配以保温层、外饰面层和防水层等。该类板的长度为1000mm～1900mm，宽度为600～1200mm，总厚度为200～480mm。可用于承重或非承重外墙板、内墙板、楼板、屋面板和阳台板等。

4002）GRC空心轻质墙板（GRC板）GRC轻质墙板包括单板和复合墙板两个大类。前者主要为GRC平板、GRC轻质多孔条板，复合墙板则主要包括GRC复合外墙板、GRC外墙内保温板、P－GRC外墙内保温板、GRC外保温板以及GRC岩棉外墙挂板等品种。

4013）纤维增强水泥平板纤维增强水泥平板是以温石棉、短切中碱玻璃纤维或以抗碱玻璃纤维等为增强材料，以低碱度硫铝酸盐水泥为胶凝材料，经制浆、抄取或流浆法成坯，蒸汽养护制成的平板。4）VRC板VRC轻质墙板是以水泥或水泥和轻骨料为基材，以维纶纤维取代石棉为增强材料，而制成的一类纤维增强水泥板材。可包括VRC平板和VRC轻质多孔条板两类。

4022、石膏类墙板1）石膏空心条板石膏空心条板是以熟石膏，掺加适量的水，并掺入一定量的粉煤灰或水泥，再加入少量增强纤维（或配置玻纤网格布），并加适量的膨胀珍珠岩作为轻质集料，经拌合成料浆，浇注、入模、成型，再经初凝、抽芯、干燥等工序而制成空心条板。该板生产时不用纸，不用胶，安装墙体时不用龙骨，设备简单，较易投产。

4032）纸面石膏板纸面石膏板是以熟石膏为胶凝材料，并掺入适量添加剂和纤维作为板芯，以特制的护面纸作为面层的一种轻质板材。从各种轻质隔断墙体材料来看，产量最大和机械化、自动化程度最高的是纸面石膏板，墙体内可安装管道与电线，墙面平整，装饰效果好，是较好的隔断材料。

4043）石膏纤维板石膏纤维板是由熟石膏、纤维（废纸纤维、木纤维或有机纤维）以及多种添加剂（淀粉、硫酸钾、密封剂、生石灰等）加水组合而成。石膏纤维板的类别可分为：（1）单层均质板：其组成物为熟石膏、纤维和添加剂；（2）三层板：上下两面层为均质板，芯层为膨胀珍珠岩、纸纤维和胶料组成；（3）轻质石膏纤维板：由熟石膏、纸纤维，膨胀珍珠岩及胶料组成，主要用作吊顶板。

4054）石膏刨花板以熟石膏为胶凝材料，木质刨花碎料（木材刨花碎料和非木材植物纤维）为增强材料，外加适量的水和化学缓凝助剂，经搅拌形成半干性混合料，在成型压机内固结所形成的板材称为石膏刨花板。

4063、植物纤维墙板随着农业的发展，农作物的废弃物（如草、麦秸、玉米杆、甘蔗渣等）随之增多，污染环境。但各种废弃物如经适当处理，可制成各种板材。早在1930年，瑞典人就用25kg稻草生产板材代替250块粘土砖使用，因而节省了大量农田。我国是农业大国，农作物资源丰富，该类产品应该得到发展和推广。

4074、复合墙板常用的复合墙板主要由承受或传递外力的结构层（多为普通混凝土或金属板）和保温层（矿棉、泡沫塑料、加气混凝土等）及面层（各类具有可装饰性的轻质薄板）组成，其优点是承重材料和轻质保温材料的功能都得到合理利用，实现物尽其用，开拓材料来源。复合墙板是我国大力推广和有待发展的产品。

408第二节屋面材料屋面材料主要为各类瓦制品和各种屋面板。作为防水、保温、隔热的屋面材料，粘土瓦是我国使用较多，历史较长的屋面材料之一。但粘土瓦同粘土砖一样，破坏耕地、浪费能源，因此，正在逐步地为大型水泥类瓦材和高分子复合类瓦材所取代。传统材料中常用的瓦有粘土瓦、水泥瓦、石棉瓦、水泥石棉瓦、钢丝网水泥大波瓦、塑料大波瓦、沥青瓦等，屋面板主要有轻钢彩色屋面板、铝塑复合板等。

4091.粘土瓦粘土瓦是以粘土为主要材料，加适量水搅拌均匀后，经模压挤出成型，再经干燥、焙烧而成。制瓦的粘土要求杂质少、塑性高。按烧成后的颜色分为青瓦和红瓦，按形状分为平瓦和脊瓦。2.混凝土平瓦以水泥、砂或无机的硬质细集料为主要原料，经配料混合、加水搅拌、机械滚压或人工搡压成型养护而成的平瓦称为混凝土平瓦。

4103.石棉水泥瓦石棉水泥瓦是以石棉纤维与水泥为原料，经加水搅拌、压波成型、蒸养、烘干而成的轻型屋面材料。4.琉璃瓦琉璃瓦是在素烧的瓦坯表面涂琉璃釉料再经烧制而成的瓦。这种瓦表面光滑、质地坚硬密实，色彩美丽、耐久性好，多用于古建筑修复和仿古建筑及园林建筑中。5.沥青瓦沥青瓦是以玻璃纤维薄毡为胎料，以改性沥青为涂敷材料制成的一种片状屋面材料。

411第8章金属材料

412本章内容第一节建筑钢材第二节铝材及铝合金

413第一节建筑钢材建筑钢材——是指用于钢结构的各种型钢（如圆钢、角钢、工字钢、管钢等）和用于钢筋混凝土的钢筋、钢丝、钢绞线以及用于围护结构和装修用的各种钢板和复合板等。

414建筑钢材的特点优点：抗拉强度高、塑性和韧性好能承受冲击和振动荷载易于加工成板材、型材和线材良好的焊接和铆接性能缺点：易锈蚀、维护费用高耐火性差生产能耗大415

415建筑钢材的应用大跨度结构多层及高层结构受动荷载作用的工业厂房416

416钢结构厂房417

417钢结构桥梁418

418国家体育场“鸟巢”是2008年北京奥运会主体育场。“鸟巢”是一个大跨度的曲线结构，以巨大的钢网围合、覆盖着9.1万人的体育场，采用了当今先进的建筑科技，其中，钢结构是世界上独一无二的。“鸟巢”钢结构总重4.2万吨，最大跨度343米，结构相当复杂，为国内外特有建筑。

419

420一、钢材的冶炼和分类钢材的冶炼钢是由生铁冶炼而成的。钢和铁都是铁碳合金，钢的含碳量在2%以下，而生铁的含碳量大于2%。另外钢中的杂质含量也少于生铁。钢的冶炼就是将熔融的生铁进行氧化，使碳的含量降低到规定范围，其他杂质含量也降低到允许范围之内。

421根据炼钢设备所用炉种不同，炼钢方法主要可分为平炉炼钢、氧气转炉炼钢、电炉炼钢三种。(1)平炉炼钢它以熔融状或固体状生铁、铁矿石或废钢铁为原料，以煤气或重油为燃料。利用铁矿石中的氧或鼓入空气中的氧使杂质氧化。可用于炼制优质碳素钢和合金钢等。

422(2)氧气转炉炼钢以熔融的铁水为原料，由转炉顶部吹入高纯度氧气，能有效地去除有害杂质，并且冶炼时间短(20~40min)，生产效率高，所以氧气转炉钢质量好，成本低，应用广泛。(3)电炉炼钢以电为能源迅速将废钢、生铁等原料熔化，并精炼成钢。电炉又分为电弧炉、感应炉和电渣炉等。

423钢材的分类1.按化学成分分类（１）碳素钢。碳素钢的化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁一碳合金。其含碳量为0.02％～2.06％。此外尚含有极少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。碳素钢按含碳量又可分为：低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量为0.25％～0.60％）高碳钢（含碳量大于0.60％）

424（２）合金钢。是指在炼钢过程中，有意识地加入一种或多种能改善钢材性能的合金元素而制得的钢种。常用合金元素有：硅、锰、钛、钒、铌、铬等。按合金元素总含量的不同，合金钢可分为：低合金钢（合金元素总含量小于５％）中合金钢（合金元素总含量为５％～10％）高合金钢（合金元素总含量大于10％）

4252、根据脱氧程度的不同分类（１）沸腾钢。炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，则脱氧不完全。这种钢水浇入锭模时，会有大量的ＣＯ气体从钢水中外逸，引起钢水呈沸腾状，故称沸腾钢。沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般建筑工程。

426（２）镇静钢。炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作脱氧剂，脱氧完全，同时能起去硫作用。这种钢水铸锭时能平静地充满锭模冷却凝固，故称镇静钢。镇静钢成本较高，但组织致密，成分均匀，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要的结构工程。

4273、按品质分类根据硫、磷有害杂质的含量不同，钢材分为普通钢、优质钢和高级优质钢等4、按用途分类钢材分为结构钢、工具钢和特殊钢。

428二、钢材的性质抗拉性能由低碳钢在拉伸过程中形成的应力(σ)-应变(ε)关系图可知，低碳钢受拉过程可划分为以下4个阶段。弹性阶段(O—A)屈服阶段(A—B)强化阶段(B—C)颈缩阶段(C—D)

429低碳钢受拉的应力-应变图

430(1)弹性阶段(O—A)在OA范围内应力与应变成正比例关系，如果卸去外力，试件则恢复原来的形状，这个阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点A所对应的应力值称为弹性极限σp。当应力稍低于A点时，应力与应变呈线性正比例关系，其斜率称为弹性模量。

431(2)屈服阶段(A—B)当应力超过弹性极限σp后，应力和应变不再成正比关系，应力在B上至B下小范围内波动，而应变迅速增长。在σ-ε关系图上出现了一个接近水平的线段。如果卸去外力已出现塑性变形，AB称为屈服阶段。B下所对应的应力值称为屈服极限σs。

432(3)强化阶段(B—C)当应力超过屈服强度后，由于钢材内部组织产生晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高。在σ-ε关系图上形成BC段的上升曲线，这一过程称为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度，用σb表示，它是钢材所能承受的最大应力。

433屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）σs／σb是评价钢材使用可靠性的一个参数。屈强比愈小，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高，但是，屈强比太小，钢材强度的利用率偏低，浪费材料。

434(4)颈缩阶段(C—D)当应力达到抗拉强度σb后，在试件薄弱处的断面将显著缩小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象并很快断裂。将断裂后的试件拼合起来，量出标距两端点间的距离，按下式计算出伸长率δ：

435冲击韧性指钢材抵抗冲击荷载的能力。它是用试验机摆锤冲击带有V形缺口的标准试件的背面，将其折断后试件单位截面积上所消耗的功，作为钢材的冲击韧性指标，以αk表示(J/cm2)。αk值越大，表明钢材的冲击韧性愈好。影响钢材冲击韧性的因素很多，钢的化学成分、组织状态，以及冶炼、轧制质量都会影响冲击韧性。冲击韧性

436冲击韧性试验图(a)试件尺寸；(b)试验装置；(c)试验机

437硬度是指钢材抵抗较硬物体压入产生局部变形的能力。测定钢材硬度常用布氏法。布氏法是用一直径为D的硬质钢球，在荷载P(N)的作用下压入试件表面，经规定的时间后卸去荷载，用读数放大镜测出压痕直径d，以压痕表面积(mm2)除荷载P，即为布氏硬度值HB。HB值越大，表示钢材越硬。硬度

438钢材在交变应力的反复作用下，往往在应力远小于其抗拉强度时就发生破坏，这种现象称为疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指疲劳试验时试件在交变应力作用下，于规定周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。一般认为，钢材的疲劳破坏是由拉应力引起的，抗拉强度高，其疲劳极限也较高。钢材的疲劳极限与其内部组织和表面质量有关。疲劳强度

439冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。钢材的冷弯性能指标是用弯曲角度和弯心直径对试件厚度(直径)的比值来衡量的。试验时采用的弯曲角度愈大，弯心直径对试件厚度(直径)的比值愈小，表示对冷弯性能的要求愈高。钢材的冷弯性能和伸长率都是塑性变形能力的反映。冷弯性能

440钢材冷弯(a)试样安装；(b)弯曲90°；(c)弯曲180°；(d)弯曲至两面重合；(e)规定弯心

441(1)碳是决定钢材性能的主要元素。随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。但当含碳量大于1.0%时，由于钢材变脆，强度反而下降。三、钢的化学成分对钢材性能的影响

442含碳量对热轧碳素钢性质的影响σb—抗拉强度；αk—冲击韧性；HB—硬度；δ—伸长率；φ—面积缩减率

443(2)硅、锰加入硅和锰可以与钢中有害成分FeO和FeS分别形成SiO2、MnO和MnS而进入钢渣排出，起到脱氧、降硫的作用。(3)硫、磷硫不溶于铁而以FeS的形式存在，FeS和Fe形成低熔点的共晶体。当钢材温度升至1000℃以上进行热加工时，共晶体熔化，晶粒分离，使钢材沿晶界破裂，这种现象叫做热脆性。磷能使钢的强度、硬度提高，但显著降低钢材的塑性和韧性，特别是低温状态的冲击韧性下降更为明显，使钢材容易脆裂，这种现象叫做冷脆性。

444(4)氧、氮未除尽的氧、氮大部分以化合物的形式存在，如FeO、Fe4N等。这些非金属化合物、夹杂物降低了钢材的强度、冷弯性能和焊接性能。氧还使钢的热脆性增加，氮使冷脆性及时效敏感性增加。(5)钛、钒、铌是钢的强脱氧剂和合金元素。能改善钢的组织、细化晶粒、改善韧性，并显著提高强度。

445钢材经冷加工产生一定塑性变形后，其屈服强度、硬度提高，而塑性、韧性及弹性模量降低，这种现象称为冷加工强化。钢材的冷加工方式有冷拉、冷拔和冷轧。四、钢材的冷加工冷加工

446将经过冷拉的钢筋于常温下存放15~20d，或加热到100~200℃并保持一段时间，其强度和硬度进一步提高，塑性和韧性进一步降低，这个过程称为时效处理。前者称为自然时效，后者称为人工时效。钢筋冷拉以后再经过时效处理，其屈服点进一步提高，塑性继续有所降低。时效

447钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化

448五、建筑钢材的技术标准及选用建筑工程中需要消耗大量的钢材，按用于不同的工程结构类型可分为：钢结构用钢，如各种型钢、钢板、钢管等；钢筋混凝土工程用钢，如各种钢筋和钢丝。从材质上分主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢，也用到优质碳素结构钢。

449普通碳素结构钢简称碳素结构钢，化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁-碳合金。其含碳量为0.02%~2.06%，此外尚含有少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。现行国家标准《碳素结构钢》(GB/T700—2006)具体规定了它的牌号表示方法、技术要求、试验方法、检验规则等。普通碳素结构钢

450碳素结构钢的牌号由四部分表示，按顺序为：屈服点字母（Q）、屈服点数值、质量等级（有A、B、C、D四级，逐级提高）和脱氧程度（F为沸腾钢，Z为镇静钢，TZ为特殊镇钢。用牌号表示时Z、TZ可省略）。例如：Q235—A·F：表示屈服点为235MPa，A级沸腾钢。碳素结构钢的牌号表示方法

451技术要求国家标准《碳素结构钢》（GB/T700-2006）对碳素结构钢的化学成分、力学性质及工艺性质做出了具体的规定。其化学成分及含量应符合相应要求。碳素结构钢依据屈服点Q的数值大小划分为Q195、Q215、Q235、Q275四个牌号。其力学性能要求、冷弯试验规定见课本所示。

452碳素结构钢随牌号的增大，含碳量增加，其强度和硬度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。Q195、Q215号钢强度低，塑性和韧性较好，易于冷加工，常用于轧制薄板和盘条，制造钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等。碳素结构钢的选用

453Q235号钢是建筑工程中应用最广泛的钢，属低碳钢，具有较高的强度，良好的塑性、韧性及可焊性，综合性能好，能满足一般钢结构和钢筋混凝土用钢要求，且成本较低，大量被用作轧制各种型钢、钢板及钢筋。Q275号钢强度较高，但塑性、韧性较差，可焊性也差，不易焊接和冷弯加工，可用于轧制钢筋、作螺栓配件等，但更多用于机械零件和工具等。

454一般是在普通碳素钢的基础上，添加少量的一种或几种合金元素而成。常用的合金元素有硅、锰、钒、钛、铌、铬、镍及稀土元素。其目的是为了提高钢的屈服强度、抗拉强度、耐磨性、耐蚀性及耐低温性能等。低合金高强度结构钢综合性能较为理想，尤其在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用，而且与使用碳素钢相比，可节约钢材20%~30%，但成本并不很高。低合金高强度结构钢

455低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母Q、屈服强度数值、质量等级符号三个部分组成，按硫、磷含量分A、B、C、D、E五个质量等级，其中E级质量最好。如Q345A的含义为：屈服点为345MPa，质量等级为A的低合金高强度结构钢。低合金高强度结构钢的牌号表示方法

456低合金高强度结构钢的技术要求国家标准《低合金高强度结构钢》（GB/T1591-2008）对低合金高强度结构钢的化学成分、力学性质及工艺性质做出了具体的规定，详见课本所示。

457低合金高强度结构钢具有轻质高强，耐蚀性、耐低温性好，抗冲击性强，使用寿命长等良好的综合性能，具有良好的可焊性及冷加工性，易于加工与施工。因此，低合金高强度结构钢可以用作高层及大跨度建筑（如大跨度桥梁、大型厅馆、电视塔等）的主体结构材料。与普通碳素钢相比可节约钢材，具有显著的经济效益。低合金高强度结构钢的性能和应用

458钢筋按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋。光圆钢筋的横截面为圆形，且表面光滑。带肋钢筋表面上有两条对称的纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的纵横面呈月牙形且与纵肋不相交的钢筋称为月牙肋钢筋；横肋的纵横面高度相等且与纵肋相交的钢筋称为等高肋钢筋。钢筋混凝土用钢筋、钢丝钢筋混凝土用热轧钢筋

459(a)等高肋钢筋；(b)月牙肋钢筋

460热轧钢筋的牌号表示方法与技术要求国标《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）和《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB1499.2-2007）规定，热轧光圆钢筋分为HPB235、HPB300两个牌号；热轧带肋钢筋分普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋两个类别，其中普通热轧钢筋分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号，细晶粒热轧钢筋分为HRBF335、HRBF400、HRBF500三个牌号；牌号中的数字表示热轧钢筋的屈服强度。

461热轧钢筋的应用热轧光圆钢筋的强度较低，但塑性及焊接性能很好，便于各种冷加工，因而广泛用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋；HRB335和HRB400钢筋强度较高，塑性和焊接性能也较好，故广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋；HRB500钢筋强度高，但塑性和焊接性能较差，可用作预应力钢筋。

462冷轧带肋钢筋是低碳钢热轧圆盘条经冷轧后，在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋的钢筋。冷轧带肋钢筋的牌号表示方法与技术要求根据《冷轧带肋钢筋》(GB13788—2008)的规定，冷轧带肋钢筋的牌号由CRB和抗拉强度最小值表示，有CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四个牌号，其力学性能和工艺性能应符合课本表8-10的规定。冷轧带肋钢筋

463冷轧带肋钢筋的应用冷轧带肋钢筋既具有冷拉钢筋强度高的特点，同时又具有很强的握裹力，混凝土对冷轧带肋钢筋的握裹力是同直径冷拔低碳钢丝的3-6倍，大大提高了构件的整体强度和抗震能力。这种钢筋适用于中、小型预应力混凝土结构构件和普通钢筋混凝土结构构件。

464分类及代号根据《预应力混凝土用钢丝》(GB/T5223—2002)的规定，预应力混凝土用钢丝按加工状态分为冷拉钢丝(代号为WCD)和消除应力钢丝两类。消除应力钢丝按松弛性能又分为低松弛级钢丝(代号为WLR)和普通松弛级钢丝(代号为WNR)。冷拉钢丝是用盘条通过拔丝模或轧辊经冷加工而成产品，以盘卷供货的钢丝。预应力混凝土用钢丝

465低松弛钢丝是指钢丝在塑性变形下(轴应变)进行短时热处理而得到的，普通松弛钢丝是指钢丝通过矫直工序后在适当温度下进行短时热处理而得到的。预应力混凝土用钢丝按外形分为光圆钢丝(代号为P)、螺旋肋钢丝(代号为H)和刻痕钢丝(代号为I)三种。螺旋肋钢丝表面沿着长度方向上有规则间隔的肋条。刻痕钢丝表面沿着长度方向上有规则间隔的压痕。

466预应力混凝土用钢绞线，是以数根圆形断面钢丝经绞捻和消除内应力的热处理后制成。预应力钢绞线按捻制结构分为五类：用两根钢丝捻制的钢绞线（代号为1×2）、用三根钢丝捻制的钢绞线（代号为1×3）、用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线（代号为1×3I）、用七根钢丝捻制的标准型钢绞线（代号为1×7）、用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线[代号为（1×7）C]。预应力混凝土用钢绞线

467钢绞线具有强度高，与混凝土粘结好，断面面积大，使用根数少，在结构中排列布置方便，易于锚固等优点，主要用于大跨度、大荷载的预应力屋架、薄腹梁等构件。

468六、钢材的腐蚀与防止钢材腐蚀化学腐蚀钢材的化学腐蚀是由于大气中的氧和工业废气中的硫酸气体、碳酸气体等与钢材表面作用引起的。电化学腐蚀电化学腐蚀是由于金属表面形成原电池而产生的腐蚀。

469钢材腐蚀的防止涂敷保护膜使金属与周围介质隔离，既不能产生氧化锈蚀反应，也不能形成腐蚀原电池。电化学防腐电化学防腐包括阳极保护和阴极保护，适用于不容易或不能涂敷保护膜层的钢结构制成合金钢在钢中加入合金元素铬、镍、钛、铜，制成不锈钢，提高其耐蚀能力。

470第二节铝材及铝合金铝为银白色轻金属，强度低，塑性好，导热、电热性能强。铝的化学性质很活泼，在空气中易和空气反应，于金属表面生成一层氧化铝薄膜，阻止其继续腐蚀。纯铝产品有铝锭和铝材两种。纯铝可加工成铝粉，用于加气混凝土的发气，也可作为防腐涂料（又称银粉）用于铸铁、钢材等的防腐。

471在纯铝中加入铜、镁、锰、锌、硅、铬等合金元素可制成为铝合金。铝合金有防锈铝合金（LF）、硬铝合金（LY）、超硬铝合金（LC）、锻铝合金（LD）、铸铝合金（LZ）。铝合金由于延伸性好，硬度低，易加工，目前较广泛地用于各类房屋建筑中。

472第9章木材

473本章内容9.1木材分类与构造9.2木材的物理力学性质9.3木材在工程中的应用9.4木材的等级与综合利用9.5木材的防腐与防火

4749.1木材分类与构造9.1.1树木的分类树木一般按树叶可分为针叶树和阔叶树两大类。(1)针叶树树叶细长呈针状，多为常绿树，树干通直高大，易得大材，其纹理顺直，材质均匀，木质较软而易于加工，故又称软木材。(2)阔叶树树叶宽大呈片状，多为落叶树，多数树种其树干通直部分较短，材质坚硬，较难加工，故又称硬木材。

4759.1.2木材的构造木材的构造是决定木材性质的主要因素。不同树种以及生长环境条件不同的树材，其构造差别很大。研究木材的构造通常从宏观和微观两个方面进行。1．木材的宏观构造木材的宏观构造用肉眼和放大镜就能观察到，通常从树干的三个切面上来进行剖析，即横切面(垂直于树轴的面)、径切面(通过树轴的纵切面)和弦切面(平行于树轴的纵切面)。

476树干的3个切面1—树皮；2—木质部；3—年轮；4—髓线；5—髓心

477树木是由树皮、木质部和髓心三个主要部分组成。髓心是树木最早形成的木质部分，它易于腐朽一般不用。建筑使用的木材都是树木的木质部，木质部是髓心和树皮之间的部分，是木材主体。木质部的颜色不均一，一般而言，接近树干中心者木色较深，称心材，靠近外围的部分色较浅，称边材。心材含水量较少，不易翘曲变形，耐蚀性较强；边材含水量较多，易翘曲变形，耐蚀性也不如心材。一般心材比边材的利用价值大些。

478从横切面上看到木质部具有深浅相间的同心圆环，即所谓年轮，同一年轮内，春天生长木质，色较浅，质较松，称为春材(早材)，夏秋两季生长的木质，色较深，质较密，称为夏材(晚材)。相同树种，年轮越密而均匀，材质越好；夏材部分愈多，木材强度愈高。从髓心向外的辐射线，称为髓线，髓线与周围连接较差，木材干燥时易沿此开裂。年轮和髓线组成了木材美丽的天然纹理。

4792．木材的微观构造木材的微观构造需在显微镜下观察，这时可以看到，木材是由无数管状细胞紧密结合而成，它们大部分为纵向排列，少数横向排列(如髓线)。每个细胞又由细胞壁和细胞腔两部分组成，细胞壁又是由细纤维组成，所以木材的细胞壁越厚，细胞腔越小，木材越密实，其表观密度和强度也越大，但胀缩变形也大。与春材相比，夏材的细胞壁较厚，细胞腔较小，所以夏材的构造比春材密实。

4809.2木材的物理力学性质9.2.1木材的含水量木材的含水量用含水率表示，是指木材中所含水的质量占干燥木材质量的百分数。1．木材中的水分木材中主要有三种水，即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在于木材细胞腔和细胞间隙中的水分，吸附水是被吸附在细胞壁内细纤维之间的水分，结合水为木材化学成分中的结合水。

4812．木材的纤维饱和点木材干燥时，自由水先蒸发，然后吸附水才蒸发。反之，干燥的木材吸水时，先吸收成为吸附水，而后才吸收成为自由水。当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时，这时的木材含水率称为纤维饱和点。木材的纤维饱和点随树种而异，一般介于25％～35％，通常取其平均值，约为30％。纤维饱和点是木材物理力学性质发生变化的转折点。

4823、木材的平衡含水率木材的含水率是随着环境温度和湿度的变化而改变的。当木材长期处于一定温度和湿度下，其含水率趋于一个定值，表明木材表面的蒸气压与周围空气的压力达到平衡，此时的含水率称为平衡含水率。木材的平衡含水率是木材进行干燥时的重要指标。木材平衡含水率随其所在地区不同而异，我国北方为12％左右，南方约为18％，长江流域一般为15％。

4839.2.2木材的湿胀与干缩变形木材具有很显著的湿胀干缩性，其规律是：当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随着含水率的增大，木材体积产生膨胀，随着含水率减小，木材体积收缩；而当木材含水率在纤维饱和点以上，只是自由水增减变化时，木材的体积不发生变化。纤维饱和点是木材发生湿胀干缩变形的转折点。

484木材的干湿变形的大小随树种不同，变形的大小也不同。一般体积密度大，夏材率含量高时，胀缩变形就大。同时由于构造不均匀，同一木材当含水率变化时各方向变形的大小也不同，其变形为弦向最大；径向次之；顺纹方向变形最小。干缩对木材的使用有很大的影响，它会使木材产生裂缝或翘曲变形，以至引起木结构的结合松弛或凸起等。

485木材含水率与胀缩变形的关系

4869.2.3木材的强度1.木材强度的概念在建筑结构中，木材常用强度有抗拉、抗压、抗弯和抗剪强度。由于木材的构造各向不同，致使各向强度有差异，因此木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。顺纹是指作用力方向与木材纤维方向平行；横纹是指作用力方向与纤维方向垂直。木材的顺纹强度比其横纹强度要大得多，所以工程上均充分利用它们的顺纹强度。

487木材的剪切(a)顺纹剪切；(b)横纹剪切；(c)横纹切断木材各项强度值的比较(以顺纹抗压强度为1)顺纹抗压横纹抗压顺纹抗拉横纹抗拉抗弯顺纹抗剪横纹切断11/10～1/32～31/20～1/33/2～21/7～1/31/2～1

4882.影响木材强度的主要因素(1)含水量的影响当含水率在纤维饱和点以上变化时，仅仅是自由水的增减，对木材强度没有影响；当含水率在纤维饱和点以下变化时，随含水率的降低，细胞壁趋于紧密，木材强度增加。我国木材试验标准规定，以标准含水率(即含水率12%)时的强度为标准值.

489含水率对木材强度的影响1—顺纹抗拉；2—抗弯；3—顺纹抗压；4—顺纹抗剪

490(2)负荷时间的影响木材在长期荷载作用下，只有当其应力远低于强度极限的某一范围时，才可避免木材因长期负荷而破坏。木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度，称为持久强度。木材的持久强度比其极限强度小得多，一般为极限强度的50%~60%。

491(3)温度的影响温度对木材强度有直接影响。当温度由25℃升至50℃时，将因木纤维和其间的胶体软化等原因，使木材抗压强度降低20%~40%，抗拉和抗剪强度降低12%~20%；当温度在100℃以上时，木材中部分组织会分解、挥发，木材变黑，强度明显下降。因此，长期处于高温环境下的建筑物不宜采用木结构。

492(4)疵病的影响木材在生长、采伐、保存过程中，所产生的内部和外部的缺陷，统称为疵病，木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫害等。裂纹、腐朽、虫害等疵病，会造成木材构造的不连续性或破坏其组织，因此严重影响木材的力学性质，有时甚至能使木材完全失去使用价值。(5)夏材率的影响夏材（晚材）比春材（早材）密实，因而强度也高。木材中夏材率越高，强度也越高。由于夏材率增高，木材的表观密度也增大，故一般情况下，木材的表观密度大其强度也高。

4939.3木材在工程中的应用9.3.1木材的优良特性木材具有下列主要的优良特性：(1)质轻而强度高。(2)弹性和韧性好。(3)导热系数小。(4)装饰性好。(5)耐久性好。(6)材质较软易于加工。

4941.木材在建筑结构中的应用木材是传统的建筑材料，在古建筑和现代建筑中都得到了广泛应用。在结构上，木材主要用于构架和屋顶，如梁、柱、桁檩、椽、望板、斗拱等。我国许多古建筑物均为木结构，它们在建筑技术和艺术上均有很高的水平，并具独特的风格。木材由于加工制作方便，故广泛用于房屋的门窗、地板、天花板、扶手、栏杆、隔断、搁栅等。另外，木材在建筑工程中还常用作混凝土模板及木桩等。

4952.木装修与木装饰的应用在国内外，木材历来被广泛用于建筑室内装修与装饰，它给人以自然美的享受，还能使室内空间产生温暖与亲切感。(1)条木地板(2)拼花木地板(3)护壁板(4)木花格(5)旋切微薄木(6)木装饰线条

4969.4木材的等级与综合利用9.4.1木材的等级对于建筑用木材，通常以原木、板材、枋材三种型材供应。原木系指去枝去皮后按规格锯成一定长度的木料；板材是指宽度为厚度的三倍或三倍以上的型材；而枋材则为宽度不足三倍厚度的型材。各种商品材均按国家材质标准，根据木材缺陷情况进行分等分级，通常分为一、二、三、四等，结构和装饰用木材一般选用等级较高者。

4979.4.2木材的综合利用1.胶合板胶合板是用原木旋切成薄片，再用胶按奇数层数及各层纤维互相垂直的方向，粘合热压而成的人造板材。2.纤维板纤维板是将木材加工下来的板皮、刨花、树枝等废料，经破碎浸泡、研磨成木浆，再加入一定胶料，经热压成型、干燥处理而成的人造板材。3.刨花板、木丝板、木屑板刨花板、木丝板、木屑板是分别以刨花木渣、短小废料刨制的木丝、木屑等为原料，经干燥后拌入胶料，再经热压而制成的人造板材。

4989.5木材的防腐与防火9.5.1木材的腐朽与防腐1.木材的腐朽木材是天然有机材料，受到真菌侵害后会改变颜色，结构逐渐变得松软、脆弱，强度和耐久性降低，这种现象称为木材的腐朽。木材的腐朽为真菌侵害所致。真菌分霉菌、变色菌和腐朽菌三种，前两种真菌对木材质量影响较小，但腐朽菌影响很大。

4992.木材防腐措施根据木材产生腐朽的原因，通常防止木材腐朽的措施有以下两种：(1)破坏真菌生存的条件(2)把木材变成有毒的物质9.5.2木材的防火所谓木材的防火，就是将木材经过具有阻燃性能的化学物质处理后，变成难燃的材料，以达到遇小火能自熄，遇大火能延缓或阻滞燃烧蔓延，从而赢得扑救的时间。

500第10章沥青与沥青混合料

501本章内容10.1石油沥青10.2其他沥青10.3沥青混合料

502沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、碳等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。沥青是一种无机的胶结材料，具有粘性、塑性、耐腐蚀及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及其他防水工程、防腐工程以及道路工程。

503目前，最常用的主要是石油沥青和煤沥青两类，其次是天然沥青。地沥青焦油沥青沥青天然沥青石油沥青煤沥青页岩沥青

50410.1石油沥青10.1.1石油沥青的组成和结构1．石油沥青的组成石油沥青的化学组分极为复杂，对其进行化学成分分析十分困难，许多研究者就从工程使用的角度进行沥青“化学组分”分析的研究。化学组分分析就是将沥青分离为化学性质相近，而且与其使用性能有一定联系的几个组，这些组就称为“组分”。石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青3个组分。

505石油沥青的各组分性状性状组分颜色状态密度（g/cm3）分子量含量（%）油分淡黄至红褐色透明液体0.7～1.0300～50045～60树脂黄色至黑褐色粘性半固体1.0～1.1600～100015～30沥青质深褐色至黑色脆性固体微粒1.1～1.51000～60005～30

506油分赋予沥青以流动性，但含量多时，沥青的温度稳定性差；树脂赋予沥青以塑性，树脂组分含量高，不但沥青塑性好，粘性也好；沥青质赋予沥青温度稳定性和粘性，沥青质含量高，温度稳定性好，但其塑性降低，沥青的硬脆性增加。

5072．石油沥青的胶体结构沥青的技术性质，不仅取决于它的化学组分及其化学结构，而且还取决于它的胶体结构。现代肢体理论认为：沥青的胶体结构，是以固态超细微粒的沥青质为分散相。通常是若干个沥青质密集在一起，它们吸附了极性半固态的胶质，而形成“胶团”。由于胶溶剂一胶质的胶溶作用，而使胶团胶溶、分散于液态的芳香分和饱和分组成的分散介质中，形成稳定的胶体。

508根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成不同的胶体结构。沥青的胶体结构可分三种类型。（a）（b）（c）图11.3石油沥青的不同胶体结构示意（a）溶胶型结构；（b）溶—凝胶型结构；（c）凝胶型结构

509（1）溶胶型结构沥青中沥青质分子量较低，并且含量很少，同时有一定数量的芳香度较高的胶质，这样使胶团能够完全胶溶而分散在分香分和饱和分的介质中。在此情况下，胶团相距较远，它们之间吸引力很小（甚至没有吸引力），胶团可以在分散介质粘度许可范围之内自由运动，这种胶体结构的沥青，称为溶胶型沥青。通常，大部分直馏沥青都属于溶胶型沥青。这类沥青在路用性能上，具有较好的自愈性和低温时变形能力，但温度稳定性较差。

510（2）凝胶型结构沥青中沥青质含量很高（30%以上），并有相当数量芳香度高的胶质形成胶团。这样，沥青中胶团浓度很大程度的增加，它们之间相互吸引力增强，使胶团靠得很近，形成空间网络结构、此时，液态的芳香分和饱和分在胶团的网络中成为“分散相”，连续的胶团成为“分散介质”。这种肢体结构的沥青，称为凝胶型沥青。通常，深度氧化的沥青多属于凝胶型沥青。这类沥青在路用性能上，虽具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。

511（3）溶—凝胶型结构沥青中沥青质含量适当（在15％～25％之间），并有较多数量芳香度较高的胶质。这样形成的胶团数量增多，胶体中胶团的浓度增加，胶团距离相对靠近，它们之间有一定的吸引力。这是一种介乎溶胶与凝胶之间的结构，称为溶—凝胶结构，这种结构的沥青，称为“溶—凝胶型沥青”。这类沥青的路用性能，在高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的形变能力。修筑现代高等级沥青路面用的沥青，都应属于这类胶体结构类型。

51210.1.2石油沥青的技术性质1．粘滞性（粘性）粘滞性又称粘性，是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移而抵抗剪切变形的能力。①针入度针入度试验是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法。沥青的针入度是在规定温度（25℃）和时间(5S)内，附加一定重量（100ｇ）的标准针垂直贯入试样的深度，以0.1ｍｍ表示。P25℃,100g,5s:针入度试验温度为25℃，标准针质量和贯入时间为100g和5s。针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。

513沥青针入度试验示意图

514②标准粘度测定液体石油沥青、煤沥青和乳化沥青等的粘度，采用道路标准粘度计法。沥青的标准粘度（简称“粘度”）是试样在规定温度下，从标准粘度计规定直径（3、4、5、10mm）的流孔流出50ml所需的时间，以ｓ表示。流出的时间越长，粘度越大。

515沥青标准粘度试验示意图1-沥青试样；2-活动球杆；3-流孔；4-水

5162．延性延性是指沥青材料在外力拉伸作用下发生塑性变形的能力，通常是用延度作为条件延性指标来表征。沥青的延度用延度仪测定。沥青的延度是规定形状（倒八字形）试样在规定温度下，以一定速度受拉伸至断开时的长度，以cm表示。延度越大，沥青的延性越好。

517沥青延度试验示意图1-试模；2-试件；3-操纵杆；4-手柄；5-滑板架；6-指针；7-滑板；8-底盘；9-控制箱；10-控温仪；11-丝杆；12-水浴槽；13-标尺

5183．温度感应性沥青是复杂的胶体结构，粘度随温度的不同而产生明显的变化。这种粘度随温度变化的感应性称为温度感应性。沥青是没有严格熔点的粘性物质，随着温度升高逐渐变软，粘度降低。因此，取滴落点和硬化点之间温度间隔的87.21%作为软化点。软化点试验采用环球法。该法是将沥青试样注于内径为18.9mm的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热温度（5℃/min）下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生25.4mm挠度（即接触底）时的温度，称为软化点，以℃计。

519沥青软化点试验示意图（a）起始温度；（b）软化点温度

520可以看出，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而软化点则是在沥青达到规定条件粘度时的温度。所以软化点是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是条件粘度的一种量度。针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称“三大指标”。

5214．大气稳定性大气稳定性是指石油沥青在热、光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映沥青的耐久性。在阳光、空气、水等外界因素的综合作用下，石油沥青中的各组分会发生不断递变，油分、树脂逐渐减少，沥青质逐渐增多，这一过程称为沥青的老化。

522耐久性的评价方法有：薄膜烘箱加热试验、旋转薄膜加热试验、应力老化试验。①薄膜烘箱加热试验将50g的沥青试样装入盛样皿（内径140mm，深9.5mm）内，置于烘箱中，膜的厚度为3.2mm，在163℃下以5.5r/min旋转，保持受热时间5h，冷却。测定质量损失，加热前后针入度等技术指标。

523②旋转薄膜加热试验将沥青试样35g装人高140mm、直径64mm的开口玻璃瓶中，盛样瓶插入旋转烘箱中，一边接受4000mL/min流量吹入的热空气，一边在163℃的高温下以15r/min的速度旋转，经过75min的老化后，测定沥青的质量损失及针人度、粘度等各种性能指标的变化。

5245．施工安全性为保证沥青加热质量和施工安全，须测定沥青的闪点。闪点是反映道路沥青在施工过程中安全性能的指标。道路石油沥青闪点采用克利夫兰开口杯法（简称COC），将沥青试样盛于标准杯中，按规定的升温速度加热，当点火器扫拂过沥青试样表面，初次发生一瞬即灭的火焰时，此时试样的温度即为闪点。闪点的高低，关系到运输、储存和加热使用等方面的安全。

5256．溶解度沥青的溶解度是指石油沥青在三氯乙烯等有机溶剂中溶解的百分率（即有效物质含量）。那些不溶解的物质为有害物质，会降低沥青的性能，应加以限制。

52610.1.3石油沥青的技术标准及选用石油沥青按技术性质划分为多种牌号，按应用不同可分为道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青。1．道路石油沥青的技术标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）中，沥青等级划分以沥青路面的气候条件为依据，在同一个气候区内根据道路等级和交通特点再将沥青分为1-3个不同的针入度等级。

527沥青路面使用性能气候分区见课本表11-2，道路石油沥青的技术要求见课本表11-3，不同等级道路石油沥青具有不同的适用范围，见课本表11-4。2．建筑石油沥青、普通石油沥青的技术标准建筑石油沥青、普通石油沥青的技术标准见课本表11-5。三种石油沥青的牌号主要是根据针入度指标来划分的，随着牌号的增加，粘性越小（针入度越大），塑性越好（延度越大），温度感应性越大（软化点越低）。

5283．石油沥青的掺配两种沥青掺配的比例可用下式估算：式中：Q1—较软沥青用量，%；Q2—较硬沥青用量，%；T—要求配置沥青的软化点，℃；T1—较软沥青的软化点，℃；T2—较硬沥青软化点，℃。如用三种沥青时，可先求出两种沥青的配比，然后再与第三种沥青进行配比计算。

52910.2其他沥青10.2.1煤沥青煤沥青是将烟煤在隔绝空气条件下进行干馏而得到的副产品——煤焦油，再经蒸馏而获得的产品。蒸馏温度低于270℃所得的产品为液体或半固体，称为软煤沥青；蒸馏温度高于270℃所得固态产品，称为硬煤沥青。

5301．煤沥青的组分利用选择性溶解的组分分析法，可将煤沥青划分为几个化学性质、路用性能相近的组分，包括油份、软树脂、硬树脂和游离碳等四个组分，油份又可以分为中性油、酚、萘、蒽。2．煤沥青的技术性质（1）温度稳定性校低。（2）大气稳定性差。（3）塑性较差。（4）与矿料粘附性好。（5）有毒、有臭味、防腐能力强。（6）煤沥青密度比石油沥青大。

53110.2.2乳化沥青乳化沥青是将沥青热融，经过机械的作用，以细小微滴状态分散于含有乳化剂的水溶液之中，形成水包油（O/W）状的沥青乳液。1．乳化沥青的特点（1）可冷态施工，节约能源，减少环境污染；（2）常温下具有较好的流动性，能保证洒布的均匀性，可提高路面修筑质量；（3）采用乳化沥青，扩展了沥青路面的类型；（4）乳化沥青与矿料表面具有良好工作性和粘附性，可节约沥青并保证施工质量；（5）可延长施工季节，低温多雨季节对其影响较小。

5322．乳化沥青的分类乳化沥青的分类、检验标准和技术要求，不同国家规定各不相同。我国根据实际情况和各国经验，按施工方法对乳液进行分类。乳化沥青分为三个部分，第一部分用P或B代表喷洒施工或拌和施工，第二部分用C、A和N代表阳离子、阴离子或非离子乳液，第三部分用1~3表示不同用途分类。阳离子乳化沥青可适用于各种集料品种，阴离于乳化沥青适用于碱性集料。

53310.2.3改性沥青改性沥青是指向沥青中掺加改性剂，或采用对沥青氧化加工等措施，使沥青的路用性能得到改善而制成的沥青结合料。通过对沥青材料的改性，可以改善以下几个方面的性能：（1）提高高温抗变形能力，可以增强沥青路面的抗车辙性能；（2）提高沥青的弹性性能，可以增强沥青的抗低温和抗疲劳开裂性能；（3）提高沥青的抗老化能力，延长沥青路面的使用寿命；（4）改善沥青与石料的粘附性。

53410.3沥青混合料10.3.1概述1．沥青混合料的定义沥青混合料是矿质混合料（简称矿料）与沥青结合料拌和而成的混合料的总称，其中矿料起骨架作用，沥青与填料起胶结和填充作用。沥青混合料经摊铺、压实成型后成为沥青路面，是现代道路路面的主要材料之一。

5352．沥青混合料的分类（1）按矿质混合料的级配组成分类①连续密级配沥青混合料按密级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料与沥青结合料拌和而成，包括密实式沥青混凝土混合料（以DAC表示），设计空隙率3%～6%；密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示），设计空隙率3％～6％。②连续半开级配沥青混合料由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率在6%～12%的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。

536③开级配沥青混合料矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，经高粘度沥青结合料粘结形成的开级配沥青碎石混合料，设计空隙率大于18%。典型类型如排水式沥青磨耗层混合料（以OGFC表示）和排水式沥青稳定碎石（以ATPB表示）。④间断级配沥青混合料矿料级配组成中缺少1个或几个档次（或用量很少）而形成的沥青混合料，典型类型如沥青玛蹄脂碎石混合料（以SMA表示）。

537（2）按矿料的最大粒径分类根据集料的公称最大粒径，沥青混合料分为：①特粗式沥青混合料：集料公称最大粒径等于或大于31.5mm的沥青混合料；②粗粒式沥青混合料：集料公称最大粒径等于或大于26.5mm的沥青混合料；③中粒式沥青混合料：集料公称最大粒径等于16mm或19mm的沥青混合料；④细粒式沥青混合料：集料公称最大粒径等于9.5mm或13.2mm的沥青混合料；⑤砂粒式沥青混合料：集料公称最大粒径小于9.5mm的沥青混合料。

538（3）按制造工艺分类①热拌沥青混合料：沥青和矿料在热态拌和、热态铺筑的混合料；②冷拌沥青混合料：以乳化沥青、液体沥青或改性乳化沥青与矿料在常温状态下拌制、铺筑的混合料。③再生沥青混合料：将需翻修或废弃的旧沥青路面，经翻挖、回收、破碎、筛分，与再生剂、新集料、新沥青材料等按一定的比例重新拌和，形成具有一定路用性能的再生沥青混合料。可以采用冷再生，也可以采用热再生技术。

5393．沥青混合料的特点（1）优良的结构力学性能和表面功能特性；（2）表面抗滑性能好；（3）施工方便；（4）经济耐久性好；（5）便于再生利用；（6）抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等。由于上述特点，沥青混合料广泛应用于各种道路路面。

54010.3.2沥青混合料的组成结构1.组成结构的理论（1）表面理论传统的表面理论认为混合料是由粗、细集料和填料组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。（2）胶浆理论近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分散系，以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形成粗分散系，而沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆中的细分散系，沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质中形成的微分散系。在这种多级分散体系中，因沥青胶浆最为基础，也最为重要，因此沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料的高低温变形能力。

5412．沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为悬浮—密实结构、骨架—空隙结构、骨架—密实结构三大类。沥青混合料的结构类型a）悬浮—密实结构；b）骨架—空隙结构；c）骨架—密实结构

542（1）悬浮—密实结构采用连续级配，矿料颗粒连续存在，而且细集料含量较多，将较大颗粒挤开，使大颗粒不能形成骨架，而较小颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形成“悬浮—密实”结构。（2）骨架—空隙结构采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架—空隙”结构。（3）骨架—密实结构采用间断级配，粗、细集料含量较高，中间料含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架—密实”结构。

54310.3.3沥青混合料的技术性质和技术标准1．沥青混合料的技术性质（1）高温稳定性沥青混合料的高温稳定性是指沥青混合料在高温（通常为60℃）条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不产生车辙、波浪等病害的性能。我国现行标准《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）规定，采用马歇尔稳定度试验评定沥青混合料高温稳定性；对于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路用沥青混合料，还应通过车辙试验检验其抗车辙能力。

544①马歇尔稳定度试验将沥青混合料制成直径为101.6mm、高为63.5mm的圆柱体试件，在高温（60℃）的条件下，保温30～40min，然后将试件放置于马歇尔稳定度仪（如图11.13所示）上，以50±5mm/min的形变速度加荷，直至试件破坏，同时测定稳定度（MS）、流值（FL）、马歇尔模数（T）三项指标。

545②车辙试验我国标准规定，对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥青路面的上面层和中面层的沥青混合料，在用马歇尔试验进行配合比设计时必须采用车辙试验对沥青混合料的抗车辙能力进行检验，不满足要求时，应对矿料级配或沥青用量进行调整，重新进行配合比设计。采用标准方法成型沥青混合料板状试件（300mm×300mm×50mm），在规定的温度条件下（一般为60℃），试验轮以42±1次/min的频率，沿着试件表面同一轨迹上反复行走，试验轮在试件表面反复作用下将形成一定车辙深度。

546（2）低温抗裂性沥青混合料抵抗低温收缩裂缝的能力称为低温抗裂性。沥青混合料路面的低温收缩开裂主要有两种形式：一种是由于气温骤降造成材料低温收缩；另一种形式是低温收缩疲劳裂缝。沥青混合料低温抗裂性目前仍处于研究阶段。我国现行规范建议采用低温线收缩系数试验、低温弯曲试验及低温劈裂试验评价沥青混合料的低温抗裂性能。

547（3）耐久性沥青混合料的耐久性是指沥青混合料在使用中抵抗外界各种因素（如阳光、空气、水、车辆荷载等）的长期作用，保持原有的性质的能力。①沥青混合料的抗老化性在沥青混合料使用过程中，受到空气中氧、水、紫外线等介质的作用，促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化，逐渐老化或硬化，致使沥青混合料变脆易裂。②沥青混合料的水稳定性水能使沥青与矿料分离，并使可溶性化合物溶解流失，使沥青混合料强度降低。渗入混合料的水分还会使路面体积膨胀，干燥后路面又再收缩，反复循环导致路面开裂。松散的集料颗粒被滚动的车轮带走，在路表形成独立的大小不等的坑槽，即所谓的沥青路面“水损害”。

548（4）抗滑性随着现代高速公路的发展，对沥青路面的抗滑性提出了更高要求。为保证长期高速行车安全，配料时要特别注意粗集料的的耐磨光性，应选择硬质有棱角的集料。但表面粗糙、坚硬耐磨的集料多为酸性集料，与沥青粘附性不好，应掺加抗剥剂或采用石灰水处理集料表面等。沥青用量对抗滑性的影响非常敏感，沥青用量超过最佳用量时的0.5%，即可使抗滑系数明显降低。含蜡量对沥青混合料抗滑性也有明显影响。

549（5）施工和易性沥青混合料应具备良好的施工和易性，能够在拌和、摊铺与碾压过程中，集料颗粒保持分布均匀，表面被沥青膜完整地裹覆，并能被亚实到规定的密度，这是保证沥青使用质量的必要条件。影响施工和易性的主要材料因素是矿料级配、沥青的用量和矿粉的质量。此外，气候情况、机械性能、施工能力等外部条件也不同程度地影响施工和易性，应结合施工方式和施工条件给予考虑。

5502．沥青混合料的技术标准（1）马歇尔试验技术标准普通热拌沥青混合料，采用马歇尔试验方法进行配合比设计。在进行配合比设计时，沥青混合料马歇尔试件的体积特征参数、稳定度与流值试验结果应符合课本表11-9和表11-10的技术要求。（2）沥青混合料的高温稳定性指标对用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥青路面上面层和中面层的沥青混合料进行配合比设计时，应进行车辙试验检验。沥青混合料的动稳定度应符合课本表11-11的要求。

551（3）沥青混合料的水稳定性指标沥青混凝土混合料应具有良好的水稳定性。在进行沥青混合料配合比设计及性能评价时，其浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验应符合课本表11-12的要求，达不到要求时必须采取抗剥落措施，调整最佳沥青用量后再次试验。（4）沥青混合料的低温抗裂性指标对密级配沥青混合料应进行-10℃、加载速率50mm/min的弯曲试验，测定破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量，并根据应力应变曲线形状，综合评价沥青混合料的低温抗裂性能。其中沥青混合料的破坏应变宜满足课本表11-13的要求。

55210.3.4沥青混合料的配合比设计沥青混合料配合比设计的任务就是通过确定粗集料、细集料、矿粉和沥青之间的比例关系，使沥青混合料的各项指标达到工程要求。沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证（试验路试铺阶段）三个阶段。生产配合比设计和生产配合比验证是在目标配合比设计的基础上进行的，需借助施工单位的拌和设备、摊铺和碾压设备完成。只有通过这三个阶段的配合比设计，才能真正提出工程上的实际使用的沥青混合料配合比。

5531．沥青混合料的组成材料（1）沥青沥青是沥青混合料中重要的组成材料，其性能直接影响沥青混合料的各种技术性质。沥青路面所用沥青等级应根据气候条件、沥青混合料类型、道路类型、交通性质、路面类型、施工方法以及当地经验，经技术论证后确定。（2）粗集料沥青混合料用粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，且无风化、不含杂质，具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料的粒径规格应按照课本表11-18进行生产和选用。

554（3）细集料用于拌制沥青混合料的细集料，可以采用天然砂、机制砂或石屑。细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围。（4）填料填料在沥青混合料中的作用非常重要，沥青混合料主要是依靠沥青与矿粉的交互作用形成较高粘结力的沥青胶桨，将细集料结合成一个整体。用于沥青混合料的填料最好采用石灰岩或岩浆岩中强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，生产矿粉的原石料中泥土杂质应清除。矿粉要求干燥、洁净，能自由地从石粉仓中流出。

5552．目标配合比设计目标配合比设计分为矿质混合料配合组成和沥青最佳用量确定两部分。密级配沥青混合料目标配合比设计采用马歇尔试验配合比设计方法。（1）矿质混合料配合组成设计①选择热拌沥青混合料种类热拌沥青混合料（HMA）适用于各种等级公路的沥青路面。其种类按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率划分，分类见课本表11-23。

556②确定工程设计级配范围沥青混合料的矿料级配应符合工程规定的设计级配范围。③矿质混合料配合组成设计计算矿料配合比设计：高速公路和一级公路沥青路面矿料配合比设计宜借助电子计算机的电子表格用试配法或图解法进行。其他等级公路沥青路面也可参照进行。

557（2）确定最佳沥青用量①制备马歇尔试件②测定计算体积指标③测定力学指标④确定最佳沥青用量（或油石比）⑤检验最佳沥青用量时粉胶比和有效沥青膜厚度（3）配合比设计检验①高温稳定性检验②水稳定性检验③低温抗裂性检验④渗水系数检验

5583．生产配合比设计对间歇式拌和机，应按规定方法取样测试各热料仓的材料级配，确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时选择适宜的筛孔尺寸和安装角度，尽量使各热料仓的供料大体平衡。并取目标配合比设计的最佳沥青用量OAC、OAC±0.3%等3个沥青用量进行马歇尔试验和试拌，通过室内试验及从拌和机取样试验综合确定生产配合比的最佳沥青用量，由此确定的最佳沥青用量与目标配合比设计的结果的差值不宜大于±0.2%。

5594．生产配合比验证拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3mm～0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。

560第11章防水材料

561本章内容第一节防水卷材第二节防水涂料第三节建筑密封材料第四节防水材料的选用

562第一节防水卷材一、沥青防水卷材目前，所用的防水卷材仍以沥青防水卷材为主，被广泛应用在地下、水工、工业及其他建筑和构筑物中，特别是屋面工程中仍被普遍采用。

563石油沥青油纸(简称油纸)是用低软化点石油沥青浸渍原纸(生产油毡的专用纸，主要成分为棉纤维，外加20%~30%的废纸)而成的一种无涂盖层的防水卷材。石油沥青油毡(简称油毡)是采用高软化点沥青涂盖油纸的两面，再涂或撒隔离材料所制成的一种纸胎防水材料。涂撒粉状材料(滑石粉)称“粉毡”，涂撒片状材料(云母片)称“片毡”。

564高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆盖材料制成的可卷曲片状防水材料。它克服了传统沥青卷材温度稳定性差、延伸率低的不足，具有高温不流淌、低温不脆裂、拉伸强度较高、延伸率较大等优异性能。二、高聚物改性沥青防水卷材

5651、SBS橡胶改性沥青防水卷材SBS橡胶改性沥青防水卷材是采用玻纤毡、聚酯毡为胎体，苯乙烯—丁二烯—苯乙烯（SBS）热塑性弹性体作改性剂，涂盖在经沥青浸渍后的胎体两面，上表面撒布矿物质粒、片料或覆盖聚乙烯膜，下表面撒布细砂或覆盖聚乙烯膜所制成的新型中、高档防水卷材，是弹性体橡胶改性沥青防水卷材中的代表性品种。胎基材料主要为聚酯胎（PY）和玻纤胎（G）两类。按上表面隔离材料分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）及矿物粒（片）料（M）三种。按物理力学性能分为Ⅰ型和Ⅱ型。

566SBS改性沥青防水卷材最大的特点是低温柔韧性能好，同时也具有较好的耐高温性、较高的弹性及延伸率（延伸率可达150%），较理想的耐疲劳性。广泛用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于寒冷地区和结构变形频繁的建筑物防水。

5672、APP改性沥青防水卷材APP改性沥青防水卷材是用无规聚丙烯（APP）改性沥青浸渍胎基（玻纤或聚酯胎），以砂粒或聚乙烯薄膜为防粘隔离层的防水卷材，属塑性体沥青防水卷材中的一种。APP改性沥青卷材的性能与SBS改性沥青性接近，具有优良的综合性质，尤其是耐热性能好，130℃的高温下不流淌、耐紫外线能力比其它改性沥青卷材均强，所以非常适宜用于高温地区或阳光辐射强烈地区，广泛用于各式屋面、地下室、游泳池、水桥梁、隧道等建筑工程的防水防潮。

5683、再生橡胶改性沥青防水卷材用废旧橡胶粉作改性剂，掺入石油沥青中，再加入适量的助剂，经辊炼、压延、硫化而成的无胎体防水卷材。其特点是自重轻，延伸性、低温柔韧性、耐腐蚀性均较普通油毡好，且价格低廉。适用于屋面或地下接缝等防水工程，尤其是于基层沉降较大或沉降不均匀的建筑物变形缝处的防水。

5694、焦油沥青耐低温防水卷材用焦油沥青为基料，聚氯乙烯或旧聚氯乙烯，或其他树脂，如氯化聚氯乙烯作改性剂，加上适量的助剂，如增塑剂，稳定剂等，经共熔、辊炼、压延而成的无胎体防水卷材。由于改性剂的加入，卷材的耐老化性能、防水性能都得到提高，在-15℃时仍有柔性。

570合成高分子卷材是以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和填料，经混炼、压延或挤出等工序加工而成的可卷曲的片状防水材料。其抗拉强度、延伸性、耐高低温性、耐腐蚀、耐老化及防水性都很优良,是值得推广的高档防水卷材。多用于要求有良好防水性能的屋面、地下防水工程。三、合成高分子防水卷材

5711、三元乙丙（EPDM）橡胶防水卷材三元乙丙橡胶防水卷材是以三元乙丙橡胶为主体原料，掺入适量的丁基橡胶、硫化剂、软化剂、补强剂等，经密炼、拉片、过滤、压延或挤出成型、硫化等工序加工而成。其耐老化性能优异，使用寿命一般长达40余年，弹性和拉伸性能极佳，拉伸强度可达7MPa以上，断裂伸长率可大于450%，因此，对基层伸缩变形或开裂的适应性强，耐高低温性能优良，-45℃左右不脆裂，耐热温度达160℃，既能在低温条件下进行施工作业，又能在严寒或酷热的条件长期使用。

572三元乙丙橡胶防水卷材的主要物理性能项目指标一等品合格品拉伸强度（常温），N/mm2，≥87扯断伸长率，%，≥450直角形撕裂强度（常温），N/cm，≥280245不透水性0.3N/mm230min合格—0.1N/mm230min—合格脆性温度，℃，≤-45-40热老化（80±2℃,168h），伸长率100%无裂纹臭氧老化500pphm,168h40℃,伸长率40%，静态无裂纹—100pphm,168h40℃,伸长率40%，静态—无裂纹

5732、聚氯乙烯（PVC）防水卷材聚氯乙烯防水卷材是以聚氯乙烯树脂为主要原料，并加入一定量的改性剂、增塑剂等助剂和填充料，经混炼、造粒、挤出压延、冷却、分卷包装等工序制成的柔性防水卷材。具有抗渗性能好、抗撕裂强度较高、低温柔性较好的特点，与三元乙丙橡胶防水卷材相比，PVC卷材的综合防水性能略差，但其原料丰富，价格较为便宜。适用于新建或修缮工程的屋面防水，也可用于水池、地下室、堤坝、水渠等防水抗渗工程。

574PVC卷材物理力学性能项目P型S型优等品一等品合格品一等品合格品拉伸强度，MPa，不小于15.010.07.05.02.0断裂伸长率，%，不小于250200150200120热处理尺寸变化率，%，不小于2.02.03.05.07.0低温弯折性-20℃，无裂纹抗渗透性不透水抗穿孔性不透水剪切状态下的粘合性σ>2．0N/mm或在接缝处断裂

5753、氯化聚乙烯—橡胶共混防水卷材氯化聚乙烯—橡胶共混防水卷材是以氯化聚乙稀树脂和合成橡胶共混物为主体，加入适量的硫化剂、促进剂、稳定剂、软化剂和填充料等，经过素炼、混炼、过滤、压延或挤出成型、硫化、分卷包装等工序制成的防水卷材。此类防水卷材兼有塑料和橡胶的特点，具有优异的耐老化性、高弹性、高延伸性及优异的耐低温性，对地基沉降、混凝土收缩的适应强，它的物理性能接近三元乙丙橡胶防水卷材，由于原料丰富，其价格低于三元乙丙橡胶防水卷材。

576第二节防水涂料防水涂料是以沥青、高分子合成材料为主体，在常温下呈无定形流态或半流态，经涂布后通过溶剂的挥发、水分的蒸发或各组分的化学反应，在结构物表面形成坚韧防水膜的材料。

5771、冷底子油冷底子油是用建筑石油沥青加入汽油、煤油、轻柴油等溶剂，或用软化点50~70℃的煤沥青加入苯，溶合而配成的沥青涂料。由于施工后形成的涂膜很薄，一般不单独使用，往往用作沥青类卷材施工时打底的基层处理剂，故称冷底子油。冷底子油粘度小，具有良好的流动性。涂刷砼、砂浆等表面后能很快渗入基底，溶剂挥发沥青颗粒则留在基底的微孔中，使基底表面憎水并具有粘结性，为粘结同类防水材料创造有利条件。

5782、沥青玛碲脂（沥青胶）沥青玛碲脂是用沥青材料加入粉状或纤维状的填充料均匀混合而成。按溶剂及胶粘工艺不同可分为：热熔沥青玛碲脂和冷玛碲脂。热熔沥青玛碲脂（热用沥青胶）的配制通常是将沥青加热至150℃-200℃，脱水后与20%-30%的加热干燥的粉状或纤维状填充料（如滑石粉、石灰石粉、白云粉，石棉屑，木纤维等）热拌而成，热用施工。填料的作用是为了提高沥青的耐热性、增加韧性、降低低温脆性，因此用玛碲脂粘贴油毡比纯沥青效果好。

579冷玛碲脂（冷用沥青胶）是将40%~50%的沥青熔化脱水后，缓慢加入25%~30%的填料，混合均匀制成，在常温下施工。它的浸透力强，采用冷玛碲脂粘贴油毡,不一定要求涂刷冷底子油,它具有施工方便，减少环境污染等优点。目前应用面已逐渐扩大。

5803、水乳型沥青防水涂料水乳型沥青防水涂料即水性沥青防水涂料，系以乳化沥青为基料的防水涂料，是借助于乳化剂作用，在机械强力搅拌下，将熔化的沥青微粒均匀地分散于溶剂中，使其形成稳定的悬浮体。这类涂料对沥青基本上没有改性或改性作用不大。主要有石灰乳化沥青、膨润土沥青乳液和水性石棉沥青防水涂料等，主要用于Ⅲ级和Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑屋面、地下室和卫生间防水等。

581第三节建筑密封材料为提高建筑物整体的防水、抗渗性能，对于工程中出现的施工缝、构件连接缝、变形缝等各种接缝，必须填充具有一定的弹性、粘结性、能够使接缝保持水密、气密性能的材料，这就是建筑密封材料。建筑密封材料分为具有一定形状和尺寸的定型密封材料（如止水条、止水带等），以及各种膏糊状的不定型密封材料（如腻子、胶泥、各类密封膏等）。

5821、建筑防水沥青嵌缝油膏建筑防水沥青嵌缝油膏（简称油膏）是以石油沥青为基料，加入改性材料及填充料混合制成的冷用膏状材料。此类密封材料其价格较低，以塑性性能为主，具有一定的延伸性和耐久性，但弹性差。其性能指标应符合JC/J207-1996《建筑防水沥青嵌缝油膏》。主要用于各种混凝土屋面板、墙板等建筑构件节点的防水密封。使用沥青油膏嵌缝时，缝内应洁净干燥，先涂刷冷底子油一道，待其干燥后即嵌填注油膏。

5832、聚氯乙烯建筑防水接缝材料聚氯乙烯建筑防水接缝材料是以聚氯乙烯树脂为基料，加以适量的改性材料及其他添加剂配制而成的（简称PVC接缝材料）。按施工工艺可分为热塑型（通常指PVC胶泥）和热熔型（通常指塑料油膏）两类。聚氯乙烯建筑防水接缝材料具有良好的弹性、延伸性及耐老化性，与混凝土基面有较好的粘结性，能适应屋面振动、沉降、伸缩等引起的变形要求。

5843、聚氨酯建筑密封膏聚氨酯建筑密封膏是以异氰酸基（-NCO）为基料和含有活性氢化物的固化剂组成的一种双组分反应型弹性密封材料。这种密封膏能够在常温下固化，并有着优异的弹性性能、耐热耐寒性能和耐久性，与混凝土、木材、金属、塑料等多种材料有着很好的粘结力。

5854、聚硫建筑密封膏聚硫建筑密封膏是由液态聚硫橡胶为主剂和金属过氧化物等硫化剂反应，在常温下形成的弹性密封材料。其性能应符合《聚硫建筑密封膏》（JC483-92）的要求。这种密封材料能形成类似于橡胶的高弹性密封口，能承受持续和明显的循环位移，使用温度范围宽，在-40-90℃的温度范围内能保持它的各项性能指标，与金属与非金属材质均具有良好的粘结力。

5865、硅酮建筑密封膏硅酮建筑密封膏是以聚硅氧烷为主要成分的单组分和双组分室温固化型弹性建筑密封材料。硅酮建筑密封膏属高档密封膏，它具有优异的耐热、耐寒性和耐候性能，与各种材料有着较好的粘结性，耐伸缩疲劳性强，耐水性好。

587第四节防水材料的选用1．严格按有关规范进行选材2．根据不同部位的防水工程选择防水材料3．根据环境条件和使用要求，选择防水材料，确保耐用年限4．根据防水工程施工时的环境温度选择防水材料5．根据结构形式选择防水材料6．应根据技术可行、经济合理的原则选材

588第12章建筑塑料与胶粘剂

589本章内容第一节塑料的组成与特性第二节常用的建筑塑料及制品第三节建筑胶粘剂

590第一节塑料的组成与特性一、塑料的组成塑料的组成可分为简单组分和复杂组分两类。简单组分的塑料基本上是由一种物质即树脂本身组成，不加或仅加入少量的辅助材料，如有机玻璃等。复杂组分的塑料则是由多种组分所组成，其中基本成分仍然是树脂，此外根据需要还要加入各种填料和添加剂。

5911、合成树脂合成树脂是塑料中的基本成分，占40％－100%，在塑料中起着胶粘其他成分的作用。树脂的种类、性质和用量决定了塑料的物理力学性质。因此，塑料常以所含合成树脂的名称来命名。按受热时形态性能变化的不同，合成树脂可分为热塑性树脂和热固性树脂两类。由热塑性树脂组成的塑料称为热塑性塑料；由热固性树脂组成的塑料称为热固性塑料。

592热塑性塑料受热后软化，逐渐熔融，冷却后变硬成型，这种软化和硬化过程可重复进行。其优点是加工成型简便，机械性能较高。缺点是耐热性、刚性较差。典型的热塑性树脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PVC）、聚苯乙烯(PS)等。热固性塑料加热时软化，产生化学变化，形成聚合物交联而逐渐硬化成型，再受热则不软化或改变其形状，其耐热性和刚性较高，但机械性能较差。典型的热固性树脂有酚醛树脂（PF）、环氧树脂（EP）、脲醛树酯（UF）、三聚氰胺树酯(MF)、有机硅树酯（SI）。

5932、填料填料是塑料的另一个重要但不是必要的成分。它通常占塑料的20％－50％。填料决定了塑料的主要机械、电气和化学稳定性能，并能改变塑料的某些物理性能，如玻璃纤维可以提高塑料的机械强度，云母可以改善塑料的电绝缘性等。此外填料一般较便宜，加入填料还可起到降低塑料成本的作用。常用有机填料有木粉、木屑、棉布、纸等；无机填料有石棉、石灰石粉、云母、滑石粉、铝粉、玻璃纤维等。

5943、添加剂添加剂是为了改变塑料的加工性能而加入的辅助材料，如增塑剂、稳定剂、润滑剂、颜料等。（1）增塑剂增塑剂在塑料中的作用是增加塑料的可塑性、流动性。同时可改善塑料的低温脆性。不同塑料对增塑剂是有选择的，它必须能与树酯相混溶，其性能的变化不影响塑料的工程性质。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯、二苯甲酮、樟脑等。

595（2）稳定剂塑料在加热、使用过程中受光、热或氧的作用使性能降低，即老化。加入稳定剂可使老化性能得以改善，能够长期保持原有的工程性质。常用的稳定剂有硬脂酸盐、钛白粉等。（3）润滑剂润滑剂的作用是防止塑料在成型加工过程中将模子粘住。常用的润滑剂有硬脂酯钙、石蜡等。（4）着色剂塑料中加入着色剂是为了获得所需要的色彩,着色剂应与树脂相溶、相熔，在加热加工和使用中应保持稳定。

596二、塑料的特性建筑塑料与传统建材相比具有以下一些特点：质轻、比强度高优良的加工性能出色的装饰性优异的绝缘性能耐腐蚀性优良节能效果显著

597第二节常用的建筑塑料及制品一、塑料门窗塑料门窗主要是指由硬质聚氯乙烯型材，经焊接、拼装修整而成的门窗制品。为增强塑料门窗的刚性，常在门窗框内嵌入金属型材，成为复合塑料门窗，又称塑钢门窗。

5981、塑料门窗的优点隔热、隔音性能好防火安全系数较高耐水、耐腐蚀性能强装饰性好2、塑料门窗型材及整体门窗的主要性能指标塑料门窗型材（PVC型材）应无扭曲、表面应平滑，不应有影响使用的伤痕、凹凸、裂纹、杂质等缺陷。PVC塑料门窗型材的物理机械性能应符合下表的规定。

599PVC型材的物理机械性能项目指标硬度HRR≥85断裂伸长率（%）≥100拉伸强度（MPa）≥36.8弯曲弹性模量(MPa)≥1961低温落锤冲击（破裂个数）≤1维卡软化点（℃）≥83加热后状态无气泡、裂痕、麻点加热后尺寸变化率（%）≤25氧指数（%）≥35高低温反复尺寸变化率（%）≤0.2简支梁冲击强度（kJ/m2）外窗内窗23±2℃≥12.7≥4.9-10±1℃≥4.9≥3.9耐候性简支梁冲击强度（KJ/m2）外窗内窗≥8.8≥6.9颜色变化无显著变化

600二、塑料管材塑料管材是目前建筑塑料制品中用量最大的品种，占整个建筑塑料产量的40%以上，以塑代铁是国际上管道发展的方向，塑料管材已成为整个管道业中不可缺少的组成部分.1、塑料管材的优点重量轻耐腐蚀性能好输送效率高

6012．塑料管材的类型按塑料管材的、材质分主要有硬质）聚氯乙烯管（UPVC、聚乙烯管（PE）、聚丙烯管（PP）、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物管（ABS）等。按塑料管的抗压程度可分为受压塑料管（如建筑室内供水系统用管道、天然气输送管、工业工艺管道等）和无压塑料管（如建筑的排水、排污系统用管道、电线护套管、建筑或桥梁雨水管等）按塑料管的可挠性分为塑料硬管和可挠管（如波纹管）。按塑料管结构分为均质管和复合管，复合管可以是不同品种的塑料复合，也可以是塑料与金属的复合（如铝塑复合管）。

6023、建筑上常用的塑料管材（1）硬质聚氯乙烯（UPVC）管聚氯乙烯是一种综合性能良好的聚合物，由于PVC大分子中存在大量的氯原子，因而PVC管具有较大的极性、刚性和自熄性能，但也存在热稳定性欠佳，受冲击易脆裂的缺点。硬质聚氯乙烯管是指未加或加少量增塑剂的聚氯乙烯管，通常将其分为三种类型：Ⅰ型为普通硬质聚氯乙烯（UPVC）管，Ⅱ型为改性硬质聚氯乙烯管，Ⅲ型为具有良好的耐热性和抗冲击性能的氯化聚氯乙烯管材。硬质聚氯乙烯（UPVC）管是建筑上主要使用的塑料管材之一。

603（2）聚乙烯（PE）塑料管聚乙烯管可分为高密度（HDPE）管和低密度（LDPE）管。与PVC管相比聚乙烯管重量轻、韧性好、无毒、耐腐蚀、低温性能较好，用作给水管道时，冬季不易冻裂。广泛用于工业与民用建筑的上、下水管道、天然气管道、工业耐腐蚀管道等。（3）聚丙烯（PP）管聚丙烯管比PE管还要轻，它的刚度、强度高，耐化学腐蚀性能好，耐热性比PVC、PE要好的多，在100-120℃的温度下，仍保持一定的机械强度，适于用作热水管。近年来，新开发的改性无规共聚聚丙烯管（PP-R）其强度、耐热、卫生等各项性能更佳。PP管、PP-R管是国内推广使用的建筑给水管道之一。

604（4）ABS管ABS管道具有优良的韧性、坚固性和耐腐蚀性。特殊牌号的ABS管还具有很高的耐热性能，ABS是理想的卫生洁具系统的下水、排污、放空的管道。（5）铝塑复合管铝塑复合管是一种国内推广使用的新型给水管材，管型为多层复合材料，中间层骨架是薄壁铝管，内外层是塑料（PE）材料，塑料与铝合金间采用亲和热熔助剂，通过高温高压的特殊复合工艺，紧密结合而成。铝塑复合管具有复合的致密性、极强的复合力，集金属与非金属的特点于一体，其综合性能优于其它塑料。

605第三节建筑胶粘剂能使两个相同或不同的材料粘结在一起的材料，通称为胶粘剂。建筑胶剂在现代化建筑施工中，已成为装修工程、修补加固工程重要的建筑材料，正在逐步替代大量的建筑装修湿作业，为装修工程的工业化创造极有利的条件。

606一、胶粘剂的组成及分类胶粘剂通常是由主体材料和辅助材料配制而成。主体材料主要指粘料，它是胶粘剂中起粘接作用并赋予胶层一定机械强度的物质，如各种树脂、橡胶、沥青等合成或天然高分子材料以及硅溶胶、水玻璃等无机材料。辅助材料是胶粘剂中用以完善主体材料的性能而加入的物质，如常用的固化剂，增塑剂、填料、稀剂、助剂等。胶粘剂的分类方法很多，目前尚无统一的方法。按主要成分可分为有机物质胶粘剂和无机物质胶粘剂；按粘剂来源可分为天然胶粘剂和合成胶粘剂；按用途划分为结构胶粘剂、非结构胶粘剂和特种用途胶粘剂。

607二、常用的建筑胶粘剂1、酚醛树脂胶粘剂酚醛树脂胶粘剂属热固型高分子胶粘剂，它具有很好的粘附性能，耐热性、耐水性好。缺点是胶层较脆，经改性后可广泛用于金属、木材、塑料、等材料的粘结。2、环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂是由环氧树脂、硬化剂、增塑剂，稀剂和填料等组成。具有粘合力强、收缩小和良好的化学稳定性，有效地解决了新旧砂浆、砼层之间的界面粘结问题。对金属、木材、玻璃、橡胶、皮革等也有很强的粘附力，是目前应用最多的胶粘剂，有“万能胶”之称。

6083、聚醋酸乙烯胶粘剂聚醋酸乙烯胶粘剂是醋酸乙烯单体经聚合反应而得到的一种热塑性水乳型胶粘剂，俗称“白乳胶”，该胶合剂具有良好的粘结强度，以粘接各种非金属为主。常温固化速度较快，且早期粘合强度较高。可单独使用，也可掺入水泥等作复合胶使用。但其耐热性较差，且徐变较大，所以常作为室温下使用的非结构胶。

6094、聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂是由聚乙烯醇和醛为主要原料，加入少量氢氧化钠和水，在一定条件下缩聚而成。市面上常见的107胶、801胶等均属聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂。这类胶粘剂，具有较高的粘结强度和较好的耐水、耐老化性，还能和水泥复合使用，可显著提高水泥材料的耐磨性、抗冻性和抗裂性，可用来胶结塑料壁纸、墙布、瓷砖等。

6105、丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶剂是以丙烯酸酯树脂为基体配以合适的溶剂而成的胶粘剂，分为热塑性和热固性两大类。它具有粘接强度高，成膜性好，能在室温上快速固化，抗腐蚀性、耐老化性能优良的特点。可用于胶接木材、纸张、皮革、玻璃、陶瓷、有机玻璃、金属等。常见的501胶、502胶即属热固性丙烯酸酯类胶胶粘。

611如何根据材料性质及环境条件，正确选取用胶粘剂，是保证胶接质量的必要条件。在选用胶粘剂时注意：根据胶接材料的种类性质，合理选用与被胶接材料相匹配的胶剂，一般说来，被胶接材料的性质应与胶粘剂的性质有相近之处。根据胶接材料的使用要求，如导电、导热、高低温等可考虑选择满足上特殊要求的胶粘剂。考虑影响胶接强度的各种因素（如气候、光、热、水分等）对胶粘剂的破坏作用、选择耐老化，耐水性能好的粘胶剂。在满足使用性能要求的前提下，应考虑性能与价格的均衡尽可能使用经济胶粘剂。

612第13章绝热材料和吸声材料

613本章内容第一节绝热材料第二节吸声与隔声材料

614第一节绝热材料一、绝热材料的基本性能和使用功能热导系数低于0.175W／(m·K)的材料称为绝热材料。它具有保温、隔热性能。绝热材料的一般特点是表观密度小，导热性低。建筑工程上使用绝热材料一般要求其热导率不大于0.15W／(m·K)，表观密度600kg／m3以下，抗压强度不小于0.3Mpa。

615膨胀蛭石板材膨胀珍珠岩板材

616热导率是衡量绝热材料性能优劣的主要指标。热导率越小，则通过材料传送的热量就越少，其绝热性能也越好。材料的热导率决定于材料的组分、内部结构、表观密度；也决定于传热时的环境温度和材料的含水量。通常，表观密度小的材料其孔隙率大，因此热导率小。孔隙率相同时，孔隙尺寸大、热导率就大；孔隙相互连通比不相互连通(封闭)者热导率大。

617绝热材料受潮后，其热导率增加，因为水的热导率[0.58W／(m·K)]远大于密闭空气的热导率[0．023W／(m·K))。当受潮的绝热材料受到冰冻时，其热导率会进一步增加，因为冰的热导率为[2．33W／(m·K)]比水大。因此，绝热材料应特别注意防潮。

618二、常用的绝热材料常用的绝热材料按其成分可分为有机和无机两大类。无机绝热材料是用矿物质原料做成的呈松散状、纤维状或多孔状的材料，可加工成板、卷材或套管等型式的制品；有机保温材料是用有机原料(如各种树脂、软木、木丝、刨花等)制成。有机绝热材料的密度一般小于无机绝热材料。

6191、无机绝热材料（1)玻璃棉及制品玻璃棉是用玻璃原料或碎玻璃经熔融后制成的一种纤维状材料。一般的表观密度为40—150kg／m3，热导率小，价格与矿棉制品相近。可制成沥青玻璃棉毡、板及酚醛玻璃棉毡和板，使用方便，因此是被广泛应用在温度较低的热力设备和房屋建筑中的保温绝热材料，还是优质的吸声材料。

620（2）矿棉和矿棉制品矿棉一般包括矿渣棉和岩石棉。矿渣棉所用原料有高炉硬矿渣、铜矿渣和其它矿渣等，另加一些调整原料(含氧化钙、氧化硅的原料)。岩石棉的主要原料是天然岩石，经熔融后吹制而成。矿棉具有轻质、不燃、绝热和电绝缘等性能，且原料来源丰富，成本较低，可制成矿棉板、矿棉防水毡及管套等。可用作建筑物的墙壁、屋顶、顶棚等处的保温隔热和吸声材料。

621（3）膨胀蛭石及制品蛭石经晾干、破碎、筛选、焙烧膨胀后，形成松散颗粒状材料。膨胀蛭石制品主要有水泥膨胀蛭石制品、水玻璃膨胀蛭石制品。（4）膨胀珍珠岩及制品膨胀珍珠岩以珍珠岩、墨曜岩或松脂岩矿石经破碎、筛分、预热，在高温下悬浮瞬间焙烧、体积骤然膨胀而成的一种白色或灰白色的松散颗粒状的材料。具有轻质、绝热、吸音、无毒、不燃烧、无臭味等特点。

6222、有机绝热材料（1）泡沫塑料泡沫塑料是以各种树脂为基料，加入一定剂量的发泡剂、催化剂、稳定剂等辅助材料经加热发泡制成的一种新型轻质、保温、隔热、吸声、防震材料，常用于屋面、墙面绝热，冷库隔热。（2）植物纤维类绝热板植物纤维类绝热材料可用稻草、木质纤维、麦秸、甘蔗渣等为原料经加工而成。其表观密度约为200—1200kg／m3，热导率为0.058—0.307W／(m·K)，可用于墙体、地板、顶棚等，也可用于冷藏库、包装箱等。

623（3）窗用绝热薄膜(又名新型防热片)窗用绝热薄膜其厚度约12-50μm，用于建筑物窗户的绝热，可以遮蔽阳光，防止室内陈设物褪色，减低冬季热量损失，节约能源，增加美感。使用时，将特制的防热片(薄膜)贴在玻璃上，其功能是将透过玻璃的大部分阳光反射出去，反射率高达80％。防热片能减少紫外线的透过率，减轻紫外线对室内家具和织物的有害作用，减弱室内的温度变化程度，也可避免玻璃碎片伤人。

624第二节吸声与隔声材料一、材料的吸声性能物体振动时，迫使邻近空气随着振动而形成声波，当声波接触到材料表面时，一部分被反射，一部分穿透材料，而其余部分则在材料内部的孔隙中引起空气分子与孔壁的摩擦和粘滞阻力，使相当一部分声能转化为热能而被吸收。

625材料吸声性能的好坏，用吸声系数α表示，用下式表示：材料的吸声性能除与材料本身结构、厚度及材料的表面特征有关外，还和声音的入射方向和频率有关。

626通常使用的吸声材料为多孔材料。多孔材料具有大量内外连通的微小孔隙。当声波沿着微孔进入材料内部时，引起孔隙中空气的振动，由于摩擦和空气阻滞力，一部分声能转化成热能，另外孔隙中的空气由于压缩放热、膨胀吸热，与纤维、孔壁之间的热交换，也使部分声能被吸收。

627吸声材料的基本要求：材料必须多孔，并且相互连通的气孔要多。吸声材料应不易虫蛀、腐朽，且不易燃烧。吸声材料强度一般较低，应设置在墙裙以上，以免碰撞破坏。吸声材料均匀分布在室内各个表面上，不应只集中在天花板或墙壁的局部。

628二、隔声材料能减弱或隔断声波传递的材料为隔声材料。人们要隔绝的声音按其传播途径有空气声(通过空气传播的声音)和固体声(通过固体的撞击或振动传播的声音)两种，两者隔声的原理不同。对空气声的隔绝，主要是依据声学中的“质量定律”，即材料的密度越大，越不易受声波作用而产生振动，因此，其声波通过材料传递的速度迅速减弱，其隔声效果越好，所以，应选用密度大的材料作为隔绝空气声的材料。

629对固体声隔绝的最有效措施是断绝其声波继续传递的途径。即在产生和传递固体声波的结构（如梁、框架与楼板、隔墙，以及它们的交接处等）层中加入具有一定弹性的衬垫材料，如软木、橡胶、毛毡、毛毯或设置空气隔离层等，以阻止或减弱固体声波的继续传播。

630第14章建筑装饰材料

631本章内容第一节概述第二节建筑涂料第三节墙面装饰板材第四节壁纸、墙布第五节建筑玻璃第六节建筑装饰用面砖

632第一节概述一、建筑装饰材料的定义与分类建筑装饰材料也称装修材料。它是在建筑施工中结构工程和水电暖管道安装等工程基本完成后，在最后装修阶段所使用的各种起装饰作用的材料。装饰材料能对建筑物的室内空间和室外环境的功能和美化处理形成不同的装饰效果。

633建筑装饰材料浩如烟海，品种花色非常繁杂，通常有以下两种分类：1．按化学成分分类从化学成分上可分为有机装饰材料、无机装饰材料和有机、无机复合装饰材料。无机装饰材料又可分为金属和非金属两大类。2．按建筑物装饰部位分类。建筑装饰材料按其对建筑物不同的装饰部位，可分为外墙装饰材料，内墙装饰材料，地面装饰材料，吊顶装修材料，室内装饰用品及配套设备等。

634二、建筑装饰材料在建筑工程中的作用建筑装饰材料是建筑装饰工程的物质基础。装饰工程的总体效果及功能的实现，无一不是通过运用装饰材料及其配套设备形体、质感、图案、色彩、功能等所表现出来的。建筑物外部装饰，既美化了表面，也对建筑物起到了保护作用，使其提高对大自然风吹、日晒、雨淋、霜雪、冰雹等侵袭的抵抗能力，以及对腐蚀性气体及微生物的抗侵蚀能力，从而有效地提高了建筑物的耐久性，降低了维修费用。一些新型、高档装饰材料还兼有其它优异的适用功能。

635三、建筑装饰材料的基本性能建筑装饰材料是用于建筑物内、外表面，主要起装饰作用的材料。建筑装饰性的体现很大程度上受建筑装饰材料的制约，尤其受到材料颜色、光泽、质感、图案、花纹等装饰特性的影响。对装饰材料的基本要求如下：1．材料的颜色、光泽、透明性2．花纹图案、形状、尺寸3．质感4．耐沾污性、易洁性与耐擦性

636四、建筑装饰材料的选用原则选用建筑装饰材料的原则是装饰效果要好并且耐久、经济。选择建筑装饰材料时，首先应从建筑物的使用要求出发，并充分考虑建筑装饰材料的装饰性质及材料的其它性质，最大限度地表现出所选各种建筑装饰材料的装饰效果，使建筑物获得良好的装饰效果和使用功能。其次所选建筑装饰材料应具有与所处环境和使用部位相适应的耐久性，以保证建筑物装饰工程的耐久性。最后应考虑建筑装饰材料与装饰工程的经济性。

637第二节建筑涂料一、概述涂料是指涂敷于物体表面能与基体材料很好粘结并形成完整而坚韧保护膜的物料。建筑涂料是指用于建筑物表面的涂料，具有色彩鲜艳、造型丰富、质感与装饰效果好；品种多样，可满足各种不同要求。二、组成各种涂料的组成不同，但基本上由主要成膜物质、次要成膜物质、辅助物质(稀释剂和助剂等)组成。

638三、分类1．按涂料使用的部位分类，常分为墙面涂料、地面涂料、顶棚涂料、屋面涂料。2．按主要成膜物质的化学成分分类可分为有机涂料、无机涂料和复合涂料。3．按涂料所使用的稀释剂分类可分为溶剂型涂料和水性涂料。4．按涂料使用功能分类可分为防火涂料、防水涂料、防霉涂料等。5．按涂层结构分类可分为薄涂料、厚涂料和复层涂料。

639四、功能1．保护建筑物2．装饰建筑物3．改善建筑构件的功能五、选用1．按建筑物的装饰部位选择不同功能的涂料2．按不同的建筑结构材料来选择涂料及确定涂料体系3．按建筑物所处的地理位置和施工季节选择涂料4．按建筑标准和造价选择涂料和确定施工工艺

640六、墙面涂料的特点1．外墙涂料的特点外墙涂料主要功能是装饰和保护建筑物的外墙面，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的。同时能够起到保护建筑物外墙的作用，延长其使用的时间。(1)装饰性良好(2)耐水性良好(3)耐沾污性好(4)耐候性良好(5)施工及维修容易

6412．内墙涂料的特点内墙涂料主要功能是装饰及保护室内墙面，使其美观整洁，让人们处于优越的居住环境之中。(1)色彩丰富、细腻、调和(2)耐碱性、耐水性、耐粉化性良好(3)透气性良好(4)涂刷方便，重涂容易

642第三节墙面装饰板材一、微薄木贴面板微薄木是以珍贵树种，如柚木、水曲柳、柳桉木等通过精密刨切，制得厚度为0.2-0.8mm的微薄木，以胶合板为基材，采用先进的胶粘工艺及胶粘剂制成的一种高级装饰材料二、印刷木纹人造板印刷木纹人造板又名表面装饰人造板，是一种新型的饰面板。它是在人造表面用凹版花纹胶辊转印套色印刷机，印出各种花纹(如木纹等)制成的。

643三、塑料贴面装饰板塑料贴面装饰板的面层为三聚氰胺甲醛树脂渍过的印有各种色彩、图案的纸，里面各层都是酚醛树脂浸过的牛皮纸，经干燥后叠合在一起，在热压机中热压而成。四、聚氯乙烯塑料装饰板聚氯乙烯塑料装饰板，是以聚氯乙烯树脂为基料，加入稳定剂、增塑剂、填料、着色剂及润滑剂等，经捏和、混炼、拉片、切粒、挤压或压铸而成。

644五、玻璃钢装饰板玻璃钢装饰板系以玻璃布为增强材料，以不饱和聚酯树脂为胶结剂，在固化剂、催化剂的作用下加工而成。六、铝合金装饰板铝合金装饰板又称为铝合金压型板，是选用纯铝L5(1100)、铝合金LF2(3003)为原料，经辊压冷加工成各种波形的金属板材。七、不锈钢和彩色不锈钢装饰板不锈钢是一种特殊用途钢材，具有优异的耐蚀性，优越的成型性以及赏心悦目的外表，同时具有很广的应用范围。

645八、彩色涂层钢板在原板BY1—2钢板上覆以0.2—0.4mm软质或半硬质聚氯乙烯塑料薄膜或其它树脂而成有机涂层钢板(也叫塑料复合钢板)。九、浮印大理石装饰板浮印大理石装饰板以胶合板、纤维板、陶瓷板、硬石膏板、水泥板、玻璃钢板等为基材，用主体浮印法在其表面上仿印大理石花纹，从而加工成装饰板，还可以浮印制做卫生洁具、家具及各种器具十、GRC人造大理石复合装饰板CRC人造大理石复合装饰板是以玻璃纤维增强水泥(GRC)为基材，以树脂型人造大理石为装饰面层，采用特定工艺复合而成的建筑装饰板材。

646十一、美曲面装饰板美曲面装饰板是由铝合金箔(或木纹皮面、塑胶皮面、镜面)、硬质纤维板、底层纸与胶粘剂贴合后加工而成的新型建筑装饰、装修材料。十二、聚酯装饰板聚酯装饰板是新研究成功的一种新型装饰板材，是在胶合板、刨花板、中密度纤维板、水泥石棉板、金属板等基材表面复塑聚氨酯而制成的。

647第四节壁纸与墙布一、壁纸1.塑料壁纸塑料壁纸是以纸为基层，聚氯乙烯塑料薄膜为面层，经复合印花、压花等工序而制成的壁纸。

6482.织物壁纸高品味、全天然以及与床上用品、窗帘配套是壁纸发展的主要方向。这是织物壁纸得以在塑料壁纸的基础上迅速发展起来的主要原因。

649二、墙布1.玻璃纤维墙布玻璃纤维墙布是以中碱玻璃纤维为基材，表面涂以耐磨树脂，印上彩色图案而制成的。

6502.无纺贴墙布无纺壁纸俗称无纺贴墙布，是以棉、麻等天然纤维或涤、腈等合成纤维为原料，经无纺成型、上树脂、印制图案等工序制成内墙面装饰材料。

6513.化纤装饰墙布化纤装饰墙布以化学纤维或化学纤维与棉纤维混纺纤维织物为基材，以印花等艺术处理而成。前者称为“单纶”墙布，后者称为“多纶”墙布。4.纯棉装饰墙布纯棉装饰墙布以棉平布为基材，经印花、涂布耐磨树脂等工序而制成。5.锦缎墙布锦缎墙布是丝织物的一种。

652第五节建筑玻璃玻璃是一种重要的建筑材料。它具有透光、透视、隔声、隔热和装饰功能。特种玻璃还具有吸热、保温、防辐射、防爆等特殊功能。一、平板玻璃平板玻璃生产方法有引上法、平拉法和浮法。引上法是平板玻璃历来沿用的生产方法，该法使熔融的玻璃液从槽子的缝隙中垂直向上提拉，经快冷后切割而成。

653平板玻璃的用途有两个方面：3mm-5mm的平板玻璃一般直接用于门窗的采光，8mm-12mm的平板玻璃可用于隔断。另一个重要用途是作为钢化、夹层、镀膜、中空等玻璃的原片。根据不同的工艺平板玻璃可分为普通平板玻璃和浮法玻璃两类。

654二、装饰玻璃1.磨砂玻璃磨砂玻璃又称为毛玻璃，是经研磨、喷砂等加工方法，使表面成为均匀粗糙的平板玻璃。用硅砂、金刚砂、刚玉粉等作研磨材料，加水研磨制成的称为磨砂玻璃；用压缩空气将细砂喷射到玻璃表面而成的，称为喷砂玻璃。

6552.压花玻璃压花玻璃又称滚花玻璃。压花玻璃是将熔融的玻璃液在冷却的过程中，用带有花纹图案的辊轴压延而成的。可一面压花也可两面压花。

6563.喷花玻璃喷花玻璃又称为胶花玻璃，是在乎板玻璃表面贴以图案，抹以保护面层，经喷砂处理形成透明与不透明相间的图案而成。喷花玻璃给人以高雅、美观的感觉，适用于室内门窗、隔断和采光。4.乳花玻璃乳花玻璃是新近出现的装饰玻璃，它的外观与喷花玻璃相近。乳花玻璃是在平板玻璃的一面贴上图案，抹以保护层，经化学蚀刻而成。它的花纹柔和、清晰、美丽，富有装饰性。

6575.印刷玻璃印刷玻璃是在普通平板玻璃的表面用特殊的材料印制成各种图案的玻璃品种。印刷玻璃的图案和色彩丰富，常见的图案有线条形、方格形、圆形和菱形等。6.彩色玻璃彩色玻璃又称有色玻璃。彩色玻璃按透明程度不同分为透明、半透明和不透明三种。透明彩色玻璃是在普通平板玻璃的制作原料中加入了一定量的金属氧化物着色剂，使玻璃具有各种色彩，具有很强的装饰效果。

6587.冰花玻璃冰花玻璃是一种利用平板玻璃经特殊处理形成具有自然冰花纹理的玻璃。冰花玻璃对通过的光线有漫射作用，如作门窗玻璃，犹如蒙上一层纱帘，看不清室内的景物，却有着良好透光性能，具有良好的艺术装饰效果。8.光栅玻璃光栅玻璃，俗称镭射玻璃。它以玻璃为基材，经过特殊工艺处理后，当光线照射到玻璃上时出现全息光栅或其他几何光栅等物理衍射的七彩光现象的玻璃品种。

659三、安全玻璃1.钢化玻璃钢化玻璃又称为强化玻璃，如图14.8所示。它是用物理的或化学的方法，在玻璃的表面上形成一个压应力层，玻璃本身具有较高的抗压强度，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，这个压应力层可将部分拉应力抵消，避免玻璃的碎裂，从而达到了提高玻璃强度的目的。

6602.夹丝玻璃夹丝玻璃也称防碎玻璃或钢丝玻璃。它是将经预热处理的钢丝或钢丝网在玻璃熔融状态时压人玻璃中间，经退火、切割而成。夹丝玻璃分为夹丝压花玻璃和夹丝磨光玻璃两类。夹丝玻璃的抗折强度、抗冲击能力和耐温度剧变的性能都比普通玻璃好，破碎时其碎片附着在钢丝上不致飞出伤人。适用于公共建筑的走廊、防火门、楼梯间、厂房天窗及各种采光屋顶等。

6613.夹层玻璃夹层玻璃是将柔软透明的聚乙烯醇缩丁醛树脂胶片夹在两片或多片玻璃原片之间，经过加热、加压与玻璃粘合在一起的平面或曲面的复合玻璃制品。夹层玻璃属于安全玻璃的一种，有着较高的安全性，一般在建筑上用作高层建筑的门窗、天窗和商店、银行、珠宝店的橱窗、隔断等。

662四、绝热玻璃1.吸热玻璃吸热玻璃是一种可以控制阳光，既能吸收全部或部分热射线（红外线），又能保持良好透光率的平板玻璃。吸热玻璃的生产是在普通钠-钙硅酸盐玻璃中，加入有着色作用的氧化物，使玻璃带色并具有较高的吸热性能。也可在玻璃表面喷涂氧化锡、氧化锑等有色氧化物薄膜而制成。2.热反射玻璃热反射玻璃，又称遮阳镀膜玻璃或镜面玻璃。它是具有较高热反射性能而又保持良好透光性能的平板玻璃。是在玻璃表面用热解、蒸发、化学处理等方法喷涂法金、银、铝、铁等金属及金属氧化物或粘贴有机物的薄膜而制成。

6633.中空玻璃中空玻璃是由两片或多片平板玻璃用边框隔开，中间充以干燥的空气，四周边缘部分用胶结或焊接方法密封而成的，其中以胶结方法应用最为普遍。中空玻璃按玻璃层数，有双层和多层之分，一般多为双层结构。

664五、玻璃制品常用的玻璃装饰制品有玻璃马赛克和玻璃砖。1．玻璃锦砖玻璃锦砖又称玻璃马赛克，是以石英砂和纯碱组成的生料与玻璃粉按一定的比例混合，加入辅助材料和适当的颜料经高温熔融，送人压延机压延而成(熔融法)；或压制成型为坯料，然后在650～800℃的温度下快速烧结而成(烧结法)。2．玻璃砖玻璃砖又称特厚玻璃，有空心砖和实心砖两种。实心玻璃砖是用机械压制方法制成的。空心玻璃砖是将两种膜压成凹型的玻璃原体，熔接或胶结成整体，其空腔内充以干燥空气的玻璃制品。

665第六节建筑装饰用面砖一、陶瓷类装饰面砖1.外墙面砖外墙面砖是采用品质均匀而耐火度较高的粘土经压制成型后焙烧而成，具有强度高、防潮、抗冻、耐用、不易污染和装饰效果好的特点，广泛用于镶嵌在建筑物外墙面上起保护和装饰作用。2.内墙面砖内墙面砖也称釉面砖、瓷砖、瓷片，是适用于建筑物室内装饰的薄型精陶制品。它由多孔坯体和表面釉层两部分组成。表面釉层有结晶釉、花釉、有光釉等不同类别。

6663.墙地砖墙地砖包括外墙用贴面砖和室内外地面铺贴用砖，由于目前这类饰面砖的发展趋势是既可用于外墙又可用于地面，因此称为墙地砖。4.陶瓷锦砖陶瓷锦砖俗称马赛克(Mosaic)，是以瓷土为主要原料，以半干法压制成型，经1250℃高温烧制成的小块瓷片，边长一般不大于40mm，以各种颜色、多种几何形状铺贴在牛皮纸上的陶瓷制品(又称纸皮砖)。二、玻璃类装饰砖玻璃锦砖、玻璃砖

667第15章新型建筑材料及其发展趋势

668本章内容第一节纳米材料及技术在建筑材料中的应用第二节智能化材料第三节新型装饰材料、节能材料第四节适用于尖端建筑技术的新型材料

669第一节纳米材料及技术在建筑材料中的应用一、纳米材料概念纳米(nm)是长度单位，1nm等于10-9m，大约相当于一个中等原子直径的几十倍。纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级的超细材料，粒径一般为1-lOOnm。

670二、纳米材料的特性1．高强度和高韧性2．超塑性3．高扩散性及低温烧结性能4．电、磁、光学性能三、纳米材料在建筑材料领域的应用

671第二节智能化材料一、概念智能化材料，即材料本身具有自我诊断、预知破坏的功能，具有根据外界的作用情况进行自我调节的功能，在即将破坏时具有自我修复功能以及可重复利用性。

672二、智能化材料在土木建筑工程中的应用1．光纤传感器在混凝土固化监测中的应用2．在混凝土砖及大坝上的应用3．在房屋建筑中的应用4．智能自修复混凝土

673第三节新型装饰材料、节能材料一、透明隔热材料二、新型涂料三、调光玻璃四、调节湿度材料五、充气式房屋

674第四节适用于尖端建筑技术的新型材料一、超高层建筑与新材料二、大深度地下空间结构与新材料三、适用于海洋建筑的新材料四、用于宇宙空间结构物的新材料