第一章建筑材料基本性質(zhì)

本章為全書重點之一。在討論具體性質(zhì)之前，要求同學(xué)理解不同材料，在結(jié)構(gòu)物中的功

用不同，所處的環(huán)境不同，對其性質(zhì)的要求也不同。本章所討論的各種性質(zhì)都是建筑材料經(jīng)

常要考慮的性質(zhì)。掌握或了解這些性質(zhì)的概念（包括定義、表示方法、實用意義等）對以后

討論各種材料意義重大。

建筑材料的性質(zhì)可歸納為：物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、耐久性等。

第一節(jié)材料的組成與結(jié)構(gòu)

一、材料的組成

材料的組成是決定材料性質(zhì)的內(nèi)在因素之一。主要包括：化學(xué)組成和礦物組成。

二、材料的結(jié)構(gòu)

材料的性質(zhì)與材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。材料的結(jié)構(gòu)主要分成：宏觀結(jié)構(gòu)顯微結(jié)構(gòu)

微觀結(jié)構(gòu)。

第二節(jié)材料的物理性質(zhì)

一、表示材料物理狀態(tài)特征的性質(zhì)

1、體積密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為體積密度。

2、密度：材料在絕對密實狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為密度。

3、堆積密度：散粒材料在規(guī)定裝填條件下單位體積的質(zhì)量稱為堆積密度。

注意：密實狀態(tài)下的體積是指構(gòu)成材料的固體物質(zhì)本身的體積；自然狀態(tài)下的體積是指

固體物質(zhì)的體積與全部孔隙體積之和；堆積體積是指自然狀態(tài)下的體積與顆粒之間的空隙之

和。

4、表觀密度：材料的質(zhì)量與表觀體積之比。表觀體積是實體積加閉口孔隙體積，此體積即

材料排開水的體積。

5、孔隙率：材料中孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率。

6、開口孔隙率：材料中能被水飽和（即被水所充滿）的孔隙體積與材料在自然狀態(tài)下的體

積之比的百分率。

7、閉口孔隙率：材料中閉口孔隙的體積與材料在自然狀態(tài)下的體積之比的百分率。即閉口

孔隙率=孔隙率-開口孔隙率。

8、空隙率：散粒材料在自然堆積狀態(tài)下，其中的空隙體積與散粒材料在自然狀態(tài)下的體積

之比的百分率。

二、與各種物理過程有關(guān)的材料性質(zhì)

1、親水性：當(dāng)水與材料接觸時，材料分子與水分子之間的作用力（吸附力）大于水分子之

間的作用力（內(nèi)聚力），材料表面吸附水分，即被水潤濕，表現(xiàn)出親水性，這種材料稱為親

水材料。

2、憎水性：當(dāng)水與材料接觸時，材料分子與水分子之間的作用力（吸附力）小于水分子之

間的作用力（內(nèi)聚力），材料表面不吸附水分，即不被水潤濕，表現(xiàn)出憎水性，這種材料稱

為憎水材料。

3、吸水性：材料吸收水分的能力稱為吸水性，用吸水率表示。吸水率有兩種表示方法：質(zhì)

量吸水率體積吸水率質(zhì)量吸水率是材料在浸水飽和狀態(tài)下所吸收的水分的質(zhì)量與材料在絕

對干燥狀態(tài)下的質(zhì)量之比。體積吸水率是材料在浸水飽和狀態(tài)下所吸收的水分的體積與材料

在自然狀態(tài)下的體積之比。

4、含水率：材料在自然狀態(tài)下所含的水的質(zhì)量與材料干重之比

例題：已知某種建筑材料試樣的孔隙率為24%,此試樣在自然狀態(tài)下的體積為40立方

厘米，質(zhì)量為85.50克，吸水飽和后的質(zhì)量為89.77克，烘干后的質(zhì)量為82.30克。試求該

材料的密度、表觀密度、開口孔隙率、閉口孔隙率、含水率。解：密度=干質(zhì)量/密實狀態(tài)下

的體積=82.30/40X(1-0.24)=2.7克/立方厘米

開口孔隙率=開口孔隙的體積/自然狀態(tài)下的體積=(89.77-82.3)4-1/40=0.187

閉口孔隙率=孔隙率-開口孔隙率=0.24-0.187=0.053

表觀密度=干質(zhì)量/表觀體積=82.3/40X(1-0.187)=2.53

含水率=水的質(zhì)量/干重=(85.5-82.3)/82.3=0.039

第三節(jié)材料的力學(xué)性質(zhì)

一、材料在外力作用下的變形性質(zhì)

1、彈性變形：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消除后，能夠完全恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)

稱為彈性，這種變形稱為彈性變形。

2、塑性變形：材料在外力作用下產(chǎn)生變形而不出現(xiàn)裂縫，當(dāng)外力消除后，不能夠自動恢復(fù)

原來形狀的性質(zhì)稱為塑性，這種變形稱為塑性變形。

二、強度

材料抵抗在應(yīng)力作用下破壞的性能稱為強度。強度通常以強度極限表示。強度極限即單

位受力面積所能承受的最大荷載。有關(guān)材料的力學(xué)性質(zhì)，在《材料力學(xué)》中有詳盡的論述，

本書不作要求。

注意：對于以力學(xué)性質(zhì)為主要性能指標(biāo)的材料，通常按其強度值的大小劃分成若干等級

或標(biāo)號。脆性材料(混凝土、水泥等)主要以抗壓強度來劃分等級或標(biāo)號，塑性材料(鋼材

等)以抗拉強度來劃分。強度值和強度等級或標(biāo)號不能混淆，前者是表示材料力學(xué)性質(zhì)的指

標(biāo)，后者是根據(jù)強度值劃分的級別。

第二章石材

本章的重點內(nèi)容為常用建筑石材，其他內(nèi)容不作要求。

一、砌筑用石材的規(guī)格

1、料石：截面的寬度、高度不小于200毫米，且不小于長度的1/4。

2、細(xì)料石：疊砌面的凹入深度不大于10毫米。

3、粗料石：疊砌面的凹入深度不大于20毫米。

4、毛料石：外形大致方正，一般不加工，高度不小于200毫米，疊砌面的凹入深度不大于

25毫米

5、毛石：形狀不規(guī)則，中部厚度不小于200毫米。主要用于基礎(chǔ)、毛石混凝土。

二、常用建筑石材

1、花崗巖：主要礦物組成是長石、石英，為全晶制，塊狀結(jié)構(gòu)，通常有灰、白、黃、紅等

多種顏色，具有很好的裝飾性。抗風(fēng)化性及耐久性高，耐酸性好，使用年限高。

2、石灰?guī)r：主要由方解石組成，常呈灰、白等顏色，可用于基礎(chǔ)、擋土墻等石砌體，破碎

后可用于配制混凝土。它也是生產(chǎn)石灰和水泥等的原料。

3大理石：主要礦物組成是方解石和白云石。構(gòu)造致密，呈塊狀，常呈白、淺紅、淺綠等斑

紋，裝飾效果好。其吸水率小、雜質(zhì)少、質(zhì)地堅硬。

第三章氣硬性膠凝材料

本章的重點是建筑石膏和石灰。

第一節(jié)石膏

一、石膏的化學(xué)組成

生產(chǎn)石膏的原料主要為含硫酸鈣的天然石膏(又稱生石膏)或含硫酸鈣的化工副產(chǎn)品和

磷石膏、氟石膏、硼石膏等廢渣，其化學(xué)式為CaSO4.2H2O,也稱二水石膏。將天然二水石

膏在不同的溫度下燃燒可得到不同的石膏品種。如將天然二水石膏在107~1700c的干燥條件

下加熱可得建筑石膏。

二、建筑石膏的凝結(jié)與硬化

將建筑石膏加水后，它首先溶解于水，然后生成二水石膏析出。隨著水化的不斷進仃，

生成的二水石膏膠體微粒不斷增多，這些微粒比原先更加細(xì)小，比表面積很大，吸附著很多

的水分；同時漿體中的自由水分由于水化和蒸發(fā)而不斷減少，漿體的稠度不斷增加，膠體微

粒間的黏結(jié)逐步增強，顆粒間產(chǎn)生摩擦力和黏結(jié)力，使?jié){體逐漸失去可塑性，即漿體逐漸產(chǎn)

生凝結(jié)。繼續(xù)水化，膠體轉(zhuǎn)變成晶體。晶體顆粒逐漸長大，使?jié){體完全失去可塑性，產(chǎn)生強

度，即漿體產(chǎn)生了硬化。這一過程不斷進行，直至漿體完全干燥，強度不在增加，此時漿體

已硬化人造成石材。

漿體的凝結(jié)硬化過程是一個連續(xù)進行的過程。從加水開始拌合一直到漿體開始失去可塑

性的過程稱為漿體的初凝，對應(yīng)的這段時間稱為初凝時間；從加水拌合開始一直到漿體完全

失去可塑性，并開始產(chǎn)生強度的過程稱為漿體的硬化，對應(yīng)的時間稱為終凝時間。

三、建筑石膏的特性、質(zhì)量要求與應(yīng)用

（-）建筑石膏的特性

建筑石膏與其他膠凝材料相比有以下特性：

1、結(jié)硬化快

2、凝結(jié)硬化時體積微膨脹

3、孔隙率大與體積密度小

4、保溫性與吸聲性好

5、強度較低

6、具有一定的調(diào)溫與調(diào)濕性能

7、防火性好但耐火性較差

8、耐水性、抗?jié)B性、抗凍性差

（二）建筑石膏的質(zhì)量要求

建筑石膏的質(zhì)量要求主要有強度、細(xì)度和凝結(jié)時間。按強度和細(xì)度劃分為優(yōu)等品、一等

品和合格品。各等級建筑石膏的初凝時間不得小于6min,終凝時間不得大于30min。

（三）建筑石膏的應(yīng)用

建筑石膏的應(yīng)用很廣，主要用于室內(nèi)抹灰、粉刷、生產(chǎn)各種石膏板等。

第二節(jié)石灰

一、石灰的原料與生產(chǎn)

生產(chǎn)石灰的原料主要是含碳酸鈣為主的天然巖石，如石灰石、白堊等。將這些原料在高

溫下燃燒，即得生石灰，主要成分為氧化鈣。正常溫度下煨燒得到的石灰具有多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)

部孔隙率大，晶體粒小，體積密度小，與水作用快。

注意：生產(chǎn)時，由于火候或溫度控制不均，常會含有欠火石灰或過火石灰。欠火石灰中

含有未分解的碳酸鈣內(nèi)核，外部為正常煨燒的石灰，它只是降低了石灰的利用率，不會帶來

危害。溫度過高得到的石灰稱為過火石灰。過火石灰的結(jié)構(gòu)致密，孔隙率小，體積密度大，

并且晶粒粗大，表面常被熔融的黏土雜質(zhì)形成的玻璃物質(zhì)所包覆。因此過火石灰與水作用的

速度很慢，須數(shù)天甚至數(shù)年，這對石灰的使用極為不利。為避免過火石灰在使用以后，因吸

收空氣中的水蒸氣而逐步熟化膨脹，使已硬化的砂漿或制品產(chǎn)生隆起、開裂等破壞現(xiàn)象，在

使用以前必須使過火石灰熟化或?qū)⑦^火石灰去除。常采用的方法是在熟化過程中，利用篩網(wǎng)

除掉較大尺寸過火石灰顆粒，而較小的過火石灰顆粒在儲灰坑中至少存放二周以上，使其充

分熟化，此即所謂的“陳伏”。陳伏時為防止石灰炭化，石灰膏的表面須保存有一層水。

二、石灰的特性

1、保水性與可塑性好

2、凝結(jié)硬化慢、強度低％

3、耐水性差

4、干燥收縮大

本章的其他內(nèi)容一般了解。

第四章水泥

本章以硅酸鹽水泥和摻混合材料的硅酸鹽水泥為重點，是全書重點之一。

第一節(jié)硅酸鹽水泥

一、酸鹽水泥的礦物組成

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：凡以硅酸鈣為主的硅酸鹽水泥熟料，5%以下的石灰石或粒化高爐礦渣,

適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，統(tǒng)稱為硅酸鹽水泥。硅酸鹽水泥的主要礦物組成是：

硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣。硅酸三鈣決定著硅酸鹽水泥四個星期內(nèi)的強

度；硅酸二鈣四星期后才發(fā)揮強度作用，約一年左右達到硅酸三鈣四個星期的發(fā)揮強度；鋁

酸三鈣強度發(fā)揮較快，但強度低，其對硅酸鹽水泥在1至3天或稍長時間內(nèi)的強度起到一定

的作用；鐵鋁酸四鈣的強度發(fā)揮也較快，但強度低，對硅酸鹽水泥的強度貢獻小。

二、硅酸鹽水泥的凝結(jié)與硬化

(-)硅酸鹽水泥的水化

硅酸鹽水泥與水拌合后，熟料顆粒表面的四種礦物立即與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成五種水

化產(chǎn)物：水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣凝膠，氫氧化鈣、水化鋁酸鈣、水化硫鋁酸鈣晶體。其中，

水化硅酸鈣凝膠約占50%,氫氧化鈣晶體約占20%?水泥早期強度增長快，后期強度增長

緩慢，若溫度和濕度適宜，其強度在幾年或十幾年后仍可緩慢增長。

(-)水泥石及影響其凝結(jié)硬化的因素

硬化后的水泥漿體，稱為水泥石，是由膠凝體、未水化的水泥顆粒內(nèi)核、毛細(xì)孔等組成

的非均質(zhì)體。水泥石的硬化程度越高，凝膠體含量越多，水泥石強度越高。影響水泥石凝結(jié)

硬化的因素有：

1、水泥熟料的礦物組成和細(xì)度

2、石膏摻量：摻入石膏可延緩其凝結(jié)硬化速度

3、養(yǎng)護時間：隨著養(yǎng)護時間的增長，其強度不斷增加

4、溫度和濕度：溫度升高，硬化速度和強度增長快；水泥的凝結(jié)硬化必須在水分充足的條

件下進行，因此要有一定的環(huán)境濕度

5、水灰比：拌合水泥漿時，水與水泥的質(zhì)量比，稱為水灰比。水灰比愈小，其凝結(jié)硬化速

度愈快，強度愈高

三、酸鹽水泥的技術(shù)要求

1、細(xì)度：水泥顆粒越細(xì)，比表面積越大，水化反應(yīng)越快越充分，早期和后期強度都較高。

國家規(guī)定：比表面積應(yīng)大于300平方米/千克，否則為不合格。

2、凝結(jié)時間：為保證在施工時有充足的時間來完成攪拌、運輸、成型等各種工藝，水泥的

初凝時間不宜太短；施工完畢后，希望水泥能盡快硬化，產(chǎn)生強度，所以終凝時間不宜太長。

硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于390分鐘。

3、體積安定性：水泥漿體在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性稱為水泥的體積安定性。如

體積變化不均勻即體積安定性不良，容易產(chǎn)生翹曲和開裂，降低工程質(zhì)量甚至出現(xiàn)事故。

在施工中，水泥的物理性能合格必須滿足以下四個實驗：凝結(jié)時間試驗、機械性能試驗、體

積安定性試驗和比表面系數(shù)試驗。體積安定性試驗用雷氏法或試餅煮沸法檢驗，目的是檢

驗水泥漿硬化后體積膨脹而產(chǎn)生變形的性質(zhì);比表面系數(shù)試驗用篩分析法，目的檢驗水泥細(xì)

度。

四、水泥石的腐蝕與防止

1、水泥石受腐蝕的基本原因：水泥石中含有易受腐蝕的成分，即氫氧化鈣和水化鋁酸鈣等;

水泥石不密實，內(nèi)部含有大量的毛細(xì)孔隙。

2、易造成水泥石腐蝕的介質(zhì)：軟水及含硫酸鹽、鎂鹽、碳酸鹽、一般酸、強堿的水。

3、防止腐蝕的措施：合理選用水泥的品種；摻入活性混合材料；提高水泥密實度；設(shè)保護

層。

五、硅酸鹽水泥的性質(zhì)、應(yīng)用與存放

(-)硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用

1、早期及后期強度均高：適用于預(yù)制和現(xiàn)澆的混凝土工程、冬季施工的混凝土工程、預(yù)應(yīng)

力混凝土工程等。

2、抗凍性好：適用于嚴(yán)寒地區(qū)和抗凍性要求高的混凝土工程。

3、耐腐蝕性差：不宜用于受流動軟水和壓力水作用的工程，也不宜用于受海水和其它腐蝕

性介質(zhì)作用的工程。

4、水化熱高：不宜用于大體積混凝土工程。

5、抗炭化性好：適合用于二氧化碳濃度較高的環(huán)境，如翻砂、鑄造車間等。

6、耐熱性差：不得用于耐熱混凝土工程。

7、干縮小：可用于干燥環(huán)境。

8、耐磨性好：可用于道路與地面工程。

(二)酸鹽水泥的運輸與儲存

水泥在運輸過程中，須防潮與防水。散裝水泥須分庫儲存，袋裝水泥的堆放高度不得超

過十袋；水泥不宜久存，超過三個月的水泥須重新試驗，確定其標(biāo)號。

第二節(jié)摻混合材料的硅酸鹽水泥

一、混合材料

1、非活性混合材料：常溫下不與氫氧化鈣和水反應(yīng)的混合材料稱為非活性混合材料。主要

有石灰石、石英砂及礦渣等。作用是調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號，降低水化熱，增加水泥的產(chǎn)量，降低水

泥成本等。

2、活性混合材料：常溫下與氫氧化鈣和水發(fā)生反應(yīng)的混合材料稱為活性混合材料。主要有

粒化高爐礦渣和火山灰質(zhì)混合材料。主要作用是改善水泥的某種性能，此外也能起到調(diào)節(jié)水

泥標(biāo)號、降低水化熱和成本、增加水泥產(chǎn)量的作用。

二、普通硅酸鹽水泥

凡由硅酸鹽水泥熟料、6%-15%的混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱

為普通硅酸鹽水泥，簡稱普通水泥。

國家標(biāo)準(zhǔn)對普通硅酸鹽水泥的技術(shù)要求有：

(1)細(xì)度篩孔尺寸為80um的方孔篩的篩余不得超過10%,否則為不合格。

(2)凝結(jié)時間初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于10小時。

(3)標(biāo)號根據(jù)抗壓和抗折強度，將硅酸鹽水泥劃分為325(R)、425(R)、525(R)、625

(R)四個標(biāo)號。

普通硅酸鹽水泥由于混合材料摻量較少，其性質(zhì)與硅酸鹽水泥基本相同，略有差異，主

要表現(xiàn)為：

(1)早期強度略低

(2)耐腐蝕性稍好

(3)水化熱略低

(4)抗凍性和抗?jié)B性好

(5)抗炭化性略差

(6)耐磨性略差

三、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥

礦渣硅酸鹽水泥簡稱礦渣水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、20%-70%的粒化高爐礦渣及適量

石膏組成。火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥簡稱火山灰水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、20%-50%的火山灰

質(zhì)混合材料及適量石膏組成。粉煤灰硅酸鹽水泥簡稱粉煤灰水泥。它由硅酸鹽水泥熟料、

20%-40%的粉煤灰及適量石膏組成。

(-)礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥的性質(zhì)與應(yīng)用

1、三種水泥的共性

(1)早期強度低、后期強度發(fā)展高。這三種水泥不適合用于早期強度要求高的混凝土工程,

如冬季施工、現(xiàn)澆工程等。

(2)對溫度敏感，適合高溫養(yǎng)護。

(3)耐腐蝕性好。適合用于有硫酸鹽、鎂鹽、軟水等腐蝕作用的環(huán)境，如水工、

海港、碼頭等混凝土工程。

(4)水化熱少。適合用于大體積混凝土。

(5)抗凍性差。

(6)抗炭化性較差。不適合用于二氧化碳含量高的工業(yè)廠房，如鑄造、翻砂車間。

2、三種水泥的特性

(1)礦渣硅酸鹽水泥適合用于有耐熱要求的混凝土工程，不適合用于有抗凍性要求的混凝

土工程。

(2)火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥適合用于有抗?jié)B性要求的混凝土工程，不適合用于干燥環(huán)境中的

地上混凝土工程，也不宜用于有耐磨性要求的混凝土工程。

(3)粉煤灰硅酸鹽水泥適合用于承載較晚的混凝土工程，不宜用于有抗?jié)B要求的混凝土工

程，也不宜用于干燥環(huán)境中的混凝土工程及有耐磨性要求的混凝土工程。

四、復(fù)合硅酸鹽水泥

凡有硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料、適量石膏磨細(xì)而成的水硬性膠

凝材料?，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥。復(fù)合硅酸鹽水泥由于摻入了二種以上的混合材料，起到了互

相取長補短的作用，其效果大大優(yōu)于只摻一種混合材料。其早期強度提高，且水化熱低，耐

腐蝕性、抗?jié)B性及抗凍性較好。因而其用途更為廣泛，是一種很有發(fā)展前途的水泥。

第五章混凝土

混凝土是以膠凝材料與骨料按適當(dāng)比例配合，經(jīng)攪拌、成型、硬化而成的一種人造石材。

按所用膠凝材料分為水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土等，本章主要介紹廣為應(yīng)用的

水泥混凝土。本章是全書的重點。

第一節(jié)普通混凝土的組成及基本要求

一、混凝土的組成

混凝土是由水泥、水、砂和石子組成。水和水泥成為水泥漿，砂和石子為混凝土的骨料。

在混凝土的組成中，骨料一般占總體積的70%-80%；水泥石約占20%-30%,其余是少量的

空氣。

二、混凝土的基本要求

1、混凝土拌合物的和易性：混凝土拌合物必須具有與施工條件相適應(yīng)的和易性。

2、強度：混凝土經(jīng)養(yǎng)護至規(guī)定天數(shù)，應(yīng)達到設(shè)計要求的強度。

3、耐久性

4、經(jīng)濟性

第二節(jié)普通混凝土的組成材料

一、水泥

水泥標(biāo)號的選擇，根據(jù)混凝土的強度要求確定，使水泥標(biāo)號與混凝土強度相適應(yīng)。水泥

的強度約為混凝土強度的1.5-2.0倍為好。

二、細(xì)骨料

粒徑為5mm以下的骨料稱為細(xì)骨料，一般采用天然砂。混凝土用砂的質(zhì)量要求，主要有以卜

幾項：

1、砂的粗細(xì)程度及顆粒級配

粒徑越小，總表面積越大。在混凝土中，砂的表面由水泥漿包裹，砂的總表面積越大，

需要的水泥漿越多。當(dāng)混凝土拌合物的流動性要求一定時;顯然用粗砂比用細(xì)砂所需水泥漿

為省，且硬化后水泥石含量少，可提高混凝土的密實性，但砂粒過粗，又使混凝土拌合物容

易產(chǎn)生離析、泌水現(xiàn)象，影響混凝土的均勻性，所以，拌制混凝土的砂，不宜過細(xì)，也不宜

過粗。

評定砂的粗細(xì)，通常用篩分析法。該法是用一套孔徑為5.00、2.50、1.25、0.630、0.315、

0.160mm的標(biāo)準(zhǔn)篩，將預(yù)先通過孔徑為10.0mm篩的干砂試樣500克由粗到細(xì)依次過篩，然后

稱量各篩上余留砂樣的質(zhì)量，計算出各篩上的“分計篩余百分率”和“累計篩余百分率”，

計算如下：

篩孔尺寸/mm分計篩余（克）分計篩余百分率（％）累計篩余百分率（％）

5.00mlal=ml/m?l=al

2.50m2a2=m2/m?2=al+a2

1.25m3a3=m3/m?3=al+a3+a3

0.630m4a4=m4/m?4=al+a2+a3+a4

0.315m5a5=m5/m?5=al+a2+a3+a4+a5

0.160m6a6=m6/m?6=al+a2+a3+a4+a5+a6

砂的粗細(xì)程度，，工程上常用細(xì)度模數(shù)Uf表示，其定義為：

uf=（?2+?3+?4+?5+?6）-5?1/100-71

細(xì)度模數(shù)越大，表示砂越粗。細(xì)度模數(shù)在3.7-3.1為粗砂，在3.0-2.3為中砂，在2.2-1.6

為細(xì)砂。普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍在3.7-1.6,以中砂為宜。在配制混凝土?xí)r，除了

考慮砂的粗細(xì)程度外，還要考慮它的顆粒級配。砂為什么要有良好的顆粒級配呢？

砂的顆粒級配是指粒徑大小不同的砂相互搭配的情況。級配好的砂應(yīng)該是粗砂空隙被細(xì)

砂所填充，使砂的空隙達到盡可能小。這樣不僅可以減少水泥漿量，即節(jié)約水泥，而且水泥

石含量少，混凝土密實度提高，強度和耐久性加強。可見，要想減少砂粒間的空隙，就必須

有良好的級配。

2、泥、泥塊及有害物質(zhì)

（1）泥及泥塊：泥黏附在骨料的表面，防礙水泥石與骨料的黏結(jié)，降低混凝土強度，還會

加大混凝土的干縮，降低混凝土的抗?jié)B性和抗凍性。泥塊在攪拌時不宜散開，對混凝土性質(zhì)

的影響更為嚴(yán)重。

（2）有害物質(zhì)：砂中的有害物質(zhì)主要包括硫化物、硫酸鹽、有機物及云母等，能降低混凝

土的強度和耐久性。

3、堅固性：必須選堅固性好的砂，不用已風(fēng)化的砂。

三、粗骨料

最大粒徑的大小表示粗骨料的粗細(xì)程度。粗骨料最大粒徑增大時，骨料總表面積減少，

可減少水泥漿用量，節(jié)約水泥，且有助于提高混凝土密實度，因此，當(dāng)配制中等強度以下的

混凝土?xí)r，盡量采用粒徑大的粗骨料?。但粗骨料的最大粒徑，不得大于結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的

1/4,并不得大于鋼筋最小凈距的3/4；對混凝土實心板，最大粒徑不得大于板厚的1/2,并

不得超過50mm。

四、混凝土拌合及養(yǎng)護用水

凡能飲用的自來水及清潔的天然水都能用來養(yǎng)護和拌制混凝土。污水、酸性水、含硫酸

鹽超過1%的水均不得使用。海水一般不用來拌制混凝土。

第三節(jié)普通混凝土拌合物的性質(zhì)

混凝土的主要性質(zhì)是和易性。

一、和易性

和易性是指混凝土是否易于施工操作和均勻密實的性能。主要表現(xiàn)為：是否易于攪拌和

卸出；運輸過程中是否分層、泌水；澆灌時是否離析；振搗時是否易于填滿模型。可見，和

易性是一項綜合性能，包括流動性、粘聚性和保水性。

1、流動性：指混凝土能夠均勻密實的填滿模型的性能。混凝土拌合物必須有好的流動性。

2、粘聚性：為什么要有好的粘聚性呢？粘聚性差的拌合物中的石子容易與砂漿分離，并出

現(xiàn)分層現(xiàn)象，振實后的混凝土表面還會出現(xiàn)蜂窩、空洞等缺陷。

3、保水性：保水性差，泌水傾向加大，振搗后拌合物中的水分泌出、上浮，使水分流經(jīng)的

地方形成毛細(xì)孔隙，成為滲水通道；上浮到表面的水分，形成疏松層，如上面繼續(xù)澆灌混凝

±,則新舊混凝土之間形成薄弱的夾層；上浮過程中積聚在石字和鋼筋下面的水分，形成水

隙，影響水泥漿與石字和鋼筋的黏結(jié)。

二、和易性的測定

通常是測定拌合物的流動性，粘聚性和保水性一般靠目測。坍落度法：測定時，將混凝

土拌合物按規(guī)定方法裝入坍落筒內(nèi)，然后將筒垂直提起，由于自重會產(chǎn)生坍落現(xiàn)象，坍落的

高度稱為坍落度。坍落度越大，說明流動性越好。

粘聚性的檢查方法,是用搗棒在已坍落的拌合物一測輕敲，如果輕敲后拌合物保持整體,

漸漸下沉，表明粘聚性好；如果拌合物突然倒塌，部分離析，表明粘聚性差。

保水性的檢查方法，是當(dāng)坍落筒提起后如有較多稀漿從底部析出而拌合物因失漿骨料外

露，說明保水性差；如無漿或有少量的稀漿析出，拌合物含漿飽滿，則保水性好。

三、影響和易性的因素

1、用水量：用水量是決定混凝土拌合物流動性的主要因素。分布在水泥漿中的水量，決定

了拌合物的

流動性。拌合物中，水泥漿應(yīng)填充骨料顆粒間的空隙，并在骨料顆粒表面形成潤滑層以

降低摩擦，由此可見，為了獲得要求的流動性，必須有足夠的水泥漿。

實驗表明，當(dāng)混凝土所用粗、細(xì)骨料一定時;即使水泥用量有所變動，為獲得要求的流

動性，所用水量基本是一定的。流動性與用水量的這一關(guān)系稱為恒定用水量法則。這給混凝

土配合比設(shè)計帶來很大方便。

注意：增加用水量雖然可以提高流動性，但用水量過大，又使拌合物的粘聚性和保水性

變差，影響混凝土的強度和耐久性。因此，必須在保持水灰比即水與水泥的質(zhì)量比不變的條

件下，在增加用水量的同時，增加水泥的用量。

2、水灰比：水灰比決定著水泥漿的稀稠。為獲得密實的混凝土，所用的水灰比不宜過小；

為保證拌合物有良好的粘聚性和保水性，所用的水灰比又不能過大。水灰比一般在0.5-0.8。

在此范圍內(nèi)，當(dāng)混凝土中用水量一定時，水灰比的變化對流動性影響不大.

3、砂率：砂率是指混凝土中砂的用量占砂、石總量的質(zhì)量百分率。當(dāng)砂率過大時，由于骨

料的空隙率與總表面積增大，在水泥漿用量一定的條件下，包覆骨料的水泥漿層減薄，流動

性變差；若砂率過小，砂的體積不足以填滿石子的空隙，要用部分水泥漿填充，使起潤滑作

用的水泥漿層減薄，混凝土變的粗澀，和易性變差，出現(xiàn)離析、潰散現(xiàn)象。而在合理砂率下,

在水泥漿量一定的情況下，使混凝土拌合物有良好的和易性。或者說，當(dāng)采用合理砂率時，

在混凝土拌合物有良好的和易性條件下，使水泥用量最少。可見合理砂率，就是保持混凝土

拌合物有良好粘聚性和保水性的最小砂率。

4、其他影響因素

影響和易性的其他因素有：水泥品種、骨料條件、時間和溫度、外加劑等

四、坍落度的選擇

坍落度的選擇原則是：在滿足施工要求的前提下，盡可能采用較小的坍落度。

第四節(jié)普通混凝土結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

一、混凝土強度

（-）混凝土的抗壓強度和強度等級

混凝土強度包括抗壓、抗拉、抗彎和抗剪，其中以抗壓強度為最高，所以混凝土主要用

來抗壓。混凝土的抗壓強度是一項最重要的性能指標(biāo)。按照國家規(guī)定，以邊長為150mm的立

方體試塊，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護條件下（溫度為20度左右，相對濕度大于90%）養(yǎng)護28天，測得

的抗壓強度值，稱為立方抗壓強度feu.

混凝土按強度分成若干強度等級，混凝土的強度等級是按立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值feu,k

劃分的。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值是立方抗壓強度總體分布中的一個值，強度低于該值得百分

率不超過5%,即有95%的保證率。混凝土的強度分為C7.5、CIO、C15、C20、C25>C30、

C35、C40、C45、C50、C55、C60等十二個等級。

（-）普通混凝土受壓破壞特點

混凝土受壓破壞主要發(fā)生在水泥石與骨料的界面上.混凝土受荷載之前，粗骨料與水泥

石界面上實際已存在細(xì)小裂縫。隨著荷載的增加，裂縫的長度、寬度和數(shù)量也不斷增加，若

荷載是繼續(xù)的，隨時間延長即發(fā)生破壞.決定混凝土強度的應(yīng)該是水泥石與粗骨料界面的黏

結(jié)強度。

（三）影響混凝土強度的因素

1、水泥強度和水灰比：從普通混凝土受壓破壞特點得知，混凝土強度主要決定于水泥石與

粗骨料界面的黏結(jié)強度。而黏結(jié)強度又取決于水泥石強度。水泥石強度愈高，水泥石與粗骨

料界面強度也愈高。至于水泥石強度，則取決于水泥強度和水灰比。這是因為：水泥強度愈

高，水泥石強度愈高，黏結(jié)力愈強，混凝土強度愈高。在水泥強度相同的情況下，混凝土強

度則隨水灰比的增大有規(guī)律的降低。但水灰比也不是愈小愈好，當(dāng)水灰比過小時，水泥漿過

于干稠，混凝土不易被振密實，反而導(dǎo)致混凝土強度降低。我國通過實驗求得的這種線性關(guān)

系式為：fcu=Afc（C/W-B）式中：feu——混凝土28天齡期的抗壓強度；

C/W——灰水比；

fc---水泥實際強度；

A、B----經(jīng)驗系數(shù)。碎石混凝土A=0.48,B=0.52

卵石混凝土A=0.50,B=0.61式中的水泥實際強度是經(jīng)實驗測定的強度值。在無法取得

水泥實際強度值時，對新出廠的水泥可按下式計算：

Fc=Kcfcb式中：fbc----水泥標(biāo)號；

kc一一水泥標(biāo)號富余系數(shù)。（應(yīng)按實際資料確定，在無統(tǒng)計資料時可取1.13）

注意：混凝土強度與水灰比關(guān)系的計算式只適用于塑性拌合物的混凝土，不適用于干性

拌合物的混凝土。采用的灰水比宜在1.25-2.5范圍內(nèi)。利用此式可以初步解決以下兩個問題：

（1）當(dāng)所采用的水泥強度已定，欲配制某種強度的混凝土?xí)r，可以估計出應(yīng)采用的灰水比

值。（2）當(dāng)已知所采用的水泥強度與灰水比值，可以估計出混凝土28天可能達到的強度。

2、齡期：混凝土在正常情況下，強度隨著齡期的增加而增長，最初的7-14天內(nèi)較快，以后

增長逐漸緩慢，28天后強度增長更慢，但可持續(xù)幾十年。

3、養(yǎng)護溫度和濕度：混凝土澆搗后，必須保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸龋顾喑浞炙?/p>

以保證混凝土強度的不斷發(fā)展。一般規(guī)定，在自然養(yǎng)護時，對硅酸鹽水泥、普通水泥、礦渣

水泥配制的混凝土，澆水保濕養(yǎng)護日期不少于7天；火山灰水泥、粉煤灰水泥、摻有緩凝型

外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土，則不得少于14天。

4、施工質(zhì)量：施工質(zhì)量是影響混凝土強度的基本因素。若發(fā)生計量不準(zhǔn)，攪拌不均勻，運

輸方式不當(dāng)造成離析，振搗不密實等現(xiàn)象時.，均會降低混凝土強度。因此必須嚴(yán)把施工質(zhì)量

關(guān)。

（四）高混凝土強度的措施

1、采用高標(biāo)號水泥

2、采用干硬性混凝土拌合物

3、采用濕熱處理：分為蒸汽養(yǎng)護和蒸壓養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護是在溫度低于100度的常壓蒸汽中

進行。一般混凝土經(jīng)16-20小時的蒸汽養(yǎng)護后，強度可達正常養(yǎng)護條件下28天強度的

70%-80%?蒸壓養(yǎng)護是在175度的溫度、8個大氣壓的蒸壓釜內(nèi)進行。在高溫高壓的條件下,

提高混凝土強度。

4、改進施工工藝：加強攪拌和振搗，采用混凝土拌合用水磁化、混凝土裹石攪拌法等新技

術(shù)。

5、加入外加劑：如加入減水劑和早強劑等，可提高混凝土強度。

二、普通混凝土的變形性質(zhì)

混凝土在硬化后和使用過程中，受各種因素影響而產(chǎn)生變形，主要有化學(xué)收縮、干濕變

形、溫度變形和荷載作用下的變形等，這些都是使混凝土產(chǎn)生裂縫的重要原因，直接影響混

凝土的強度和耐久性。

（-）化學(xué)收縮

混凝土在硬化過程中，水泥水化后的體積小于水化前的體積，致使混凝土產(chǎn)生收縮，這

種收縮叫化學(xué)收縮。

（二）干濕變形

當(dāng)混凝土在水中硬化時，會引起微小膨脹，當(dāng)在干燥空氣中硬化時，會引起干縮。干縮

變形對混凝土危害較大，它可使混凝土表面開裂，是混凝土的耐久性嚴(yán)重降低。

影響干濕變形的因素主要有：用水量（水灰比一定的條件下，用水量越多，干縮越大）、

水灰比（水灰比大，干縮大）、水泥品種及細(xì)度（火山灰干縮大、粉煤灰干縮小；水泥細(xì)，

干縮大）、養(yǎng)護條件（采用濕熱處理，可減小干縮）。

（三）溫度變形

溫度縮降1度，每米脹縮0.01毫米。溫度變形對大體積混凝土極為不利。在混凝土硬

化初期，放出較多的水化熱，當(dāng)混凝土較厚時，散熱緩慢，致使內(nèi)外溫差較大，因而變形較

大。

（四）荷載作用下的變形

混凝土的變形分為彈性變形和塑性變形。徐變：混凝土在持續(xù)荷載作用下，隨時間增長

的變形稱為徐變。徐變變形初期增長較快，然后逐漸減慢，，一般持續(xù)2-3年才逐漸趨于穩(wěn)

定。徐變的作用：徐變可消除鋼筋混凝土內(nèi)的應(yīng)力集中，.使應(yīng)力較均勻的重新分布，對大

體積混凝土能消除一部分由于溫度變形所產(chǎn)生的破壞應(yīng)力。但在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，徐變

將使混凝土的預(yù)加應(yīng)力受到損失。

影響徐變的因素：水灰比較大時，徐變較大；水灰比相同，用水量較大時，徐變較大；

骨料級配好，最大粒徑較大，彈性模量較大時，混凝土徐變較小；當(dāng)混凝土在較早齡期受荷

時，產(chǎn)生的徐變較大。

三、普通混凝土的耐久性

抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗炭化性、以及防止堿-骨料反應(yīng)等，統(tǒng)稱為混凝土的耐

久性。

提高耐久性的主要措施：1選用適當(dāng)品種的水泥；2嚴(yán)格控制水灰比并保證足夠的水泥

用量；3選用質(zhì)量好的砂、石，嚴(yán)格控制骨料中的泥及有害雜質(zhì)的含量。采用級配好的骨料。

4適當(dāng)摻用減水劑和引氣劑。5在混凝土施工中，應(yīng)攪拌均勻，振搗密實，加強養(yǎng)護等，以

增強混凝土的密實性。

第六節(jié)普通混凝土配合比設(shè)計

混凝土配合比是指混凝土中各組成材料(水泥、水、砂、石)之間的比例關(guān)系。有兩種

表示方法：一種是以1立方米混凝土中各種材料用量，如水泥300千克，水180千克，砂

690千克，石子1260千克；另一種是用單位質(zhì)量的水泥與各種材料用量的比值及混凝土的

水灰比來表示，例如前例可寫成：C:S:G=123:4.2,W/C=0.6?

一、混凝土配合比基本參數(shù)的確定

混凝土配合比設(shè)計，實質(zhì)上就是確定四項材料用量之間的三個比例關(guān)系，即水與水泥之

間的比例關(guān)系用水灰比表示；砂與石子之間的比例關(guān)系用砂率表示；水泥漿與骨料之間的比

例關(guān)系，可用1立方米混凝土的用水量來反映。當(dāng)這三個比例關(guān)系確定，混凝土的配合比就

確定了。

(-)水灰比的確定

滿足強度要求的水灰比，可根據(jù)確定出的配制強度，按混凝土強度公式算出。滿足耐久

性要求的水灰比，根據(jù)最大水灰比和最小水泥用量的規(guī)定查表。根據(jù)強度和耐久性要求確定

的水灰比有時是不相同的，應(yīng)選取其中較小的水灰比。

(二)確定用水量

用水量參照混凝土用水量參考表進行初步估計。然后按估計的用水量試拌混凝土拌合

物，測其坍落度，坍落度若不符合要求，應(yīng)保持水灰比不變的情況下調(diào)整用水量，再做試驗,

直到符合要求為止。

(三)砂率的確定

通常確定砂率的方法，可先憑經(jīng)驗或經(jīng)驗圖表進行估算，然后按初步估計的砂率拌制混

凝土，進行和易性試驗，通過調(diào)整確定。

二、混凝土配合比設(shè)計的方法和步驟

配合比設(shè)計工作，一般均在實驗室進行。選用干燥狀態(tài)的骨料，在標(biāo)準(zhǔn)條件下制作試件

和養(yǎng)護，這樣獲得的配合比稱為實驗室配合比。在施工現(xiàn)場，骨料多在露天堆放，含有水分,

在這種條件下使用的配合比叫做施工配合比。設(shè)計混凝土?xí)r，先設(shè)計實驗室配合比，在根據(jù)

施工現(xiàn)場的實際情況換算成施工配合比。

(-)初步估算配合比

1、確定配制強度fcufcu=fcu,k+1.645。式中：feu,k-----設(shè)計要求的混凝土強度等級。一

一混凝土強度標(biāo)準(zhǔn)差-1.645——強度保證率為95%的t值。

2、確定水灰比w/cfcu=Afc(C/W-B)則W/C=Afc/(fcu+ABfc)式中：fc——水泥實際強度A、

B——經(jīng)驗系數(shù)。如不通過試驗，可選取以下數(shù)值：碎石：A=0.46,B=0.52；卵石：A=0.48,

B=0.61

注意：為保證混凝土的耐久性，由上式計算出的水灰比應(yīng)小于規(guī)范中規(guī)定的最大水灰比值。

如果計算出的水灰比大于規(guī)范規(guī)定的最大水灰比，則取規(guī)定的最大水灰比值。

3、確定用水量：按施工要求的坍落度指標(biāo)，憑經(jīng)驗選用，或根據(jù)骨料的種類和規(guī)格查表。

4、計算水泥用量：由以求得的水灰比和用水量，可計算出水泥用量。

注意：計算出的水泥用量應(yīng)大于規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量。當(dāng)計算的水泥用量小于規(guī)范規(guī)定

時，則選用規(guī)范規(guī)定的最小水泥用量。

5、確定合理砂率：可通過試驗或憑經(jīng)驗選取，或者根據(jù)骨料的種類和規(guī)格，及所選用的水

灰比，由表查得。

6、計算砂石用量：

(1)體積法：基于新澆筑的混凝土體積等于各組成材料絕對體積與所含空氣體積之和，則：

C/PC+W/PW+S/PS'+G/PG'+10a=1000式中：C、W、S、G——分別為1立方米混凝

土中水泥、水、砂和石子的質(zhì)量；PC、PW---水泥及水的密度；PS'、PG'-------砂及

石子的表觀密度；a——混凝土中含氣量百分率。無含氣型外加劑時，取1。

（2）假定體積密度法：基于新澆筑的1立方米混凝土中各項材料質(zhì)量之和等于混凝土體積

密度假定值，貝i」：C+W+S+Go=Pohlm3式中：Poh——混凝土體積密度假定值，在2400-2450

千克/立方米之間。此兩種計算方法，與合理砂率的計算公式SP=S/S+G聯(lián)立，均可求出初

步配合比。

（-）試驗調(diào)整，確定試驗室配合比

上述的初步配合比，是利用圖表和經(jīng)驗公式初步估算的，與實際情況有出入，必須進行

試驗和校核。

1、檢驗和易性，確定基準(zhǔn)配合比

按初步配合比，稱取15-30升混凝土拌合物進行試拌，檢驗和易性。若流動性大于要求

值，可保持砂率不變，適當(dāng)增加砂、石用量；若流動性小于要求值，可保持水灰比不變，適

當(dāng)增加水和水泥用量；若粘聚性和保水性差，可適當(dāng)增加砂率。和易性調(diào)整合格時，實測混

凝土拌合物的體積密度Poh,并確定調(diào)整后各項材料的用量（水泥Cb,水Wb,砂Sb,石子

Gb）,則試拌后的質(zhì)量Qb為：Qb=Cb+Wb+Sb+Gb由此得出和易性合格后的配合比為：

CJ=Cb/QbPohlm3;WJ=Wb/QbPohlm3;SJ=Sb/QbPohlm3;GJ=Gb/QbPohlm3;止匕配合

比稱為基準(zhǔn)配合比。

2、檢驗強度，確定實驗室配合比

基準(zhǔn)配合比雖然和易性滿足施工要求，但水灰比不一定滿足強度要求，還要加以檢驗。

檢驗的方法是：至少采用三個不同的配合比，其中一個為基準(zhǔn)配合比，另外兩個配合比的水

灰比值，較基準(zhǔn)配合比分別增加和減少0.05,其用水量與基準(zhǔn)配合比相同，但砂率值可作調(diào)

整。

每種配合比至少做一組（3塊）試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護28天，測定強度。由強度試

驗結(jié)果得出各水灰比的強度值，然后用作圖法（繪制強度與水灰比關(guān)系的直線）或計算法，

求出與混凝土配制強度相對應(yīng)的灰水比。至此，即可初步確定出試驗室配合比，各項材料用

量為：用水量：取基準(zhǔn)配合比的用水量；水泥用量：由用水量和與配制強度相對應(yīng)的灰水比

值確定；粗、細(xì)骨料用量：取基準(zhǔn)配合比的粗細(xì)骨料用量，并按確定出的水灰比值做適當(dāng)調(diào)

整。

以上定出的混凝土配合比，還應(yīng)根據(jù)實測的混凝土體積密度再做必要的校正，其步驟為：

（1）算出混凝土的計算體積密度（即C+W+S+G）

（2）將混凝土的實測體積密度除以計算體積密度得出校正系數(shù)K

（3）定出的混凝土配合比中每項材料用量乘以系數(shù)K即為最終定出的試驗室配合比

（三）換算施工配合比

經(jīng)測定，工地上砂的含水率為WS,石子的含水率為WG,則施工配合比為：

水泥用量C'=C

砂用量S'=S（1+WS）

石子用量G'=G（1+WG）

用水量W'=W-S'WS-G'WG

第七節(jié)混凝土外加劑

在混凝土拌合物中，摻入能改善混凝土性質(zhì)的材料，稱為外加劑。外加劑的摻入量一般不大

于水泥質(zhì)量的5%。混凝土外加劑按其功能可分為：

1、改善混凝土拌合物和易性的外加劑

2、調(diào)節(jié)混凝土凝結(jié)時間和硬化性能的外加劑

3、改善混凝土耐久性的外加劑

4、提高混凝土特殊性能的外加劑

一減水劑：按使用條件不同，摻用減水劑可獲得如下效果：

(1)在配合比不變的條件下，可提高混凝土流動性，且不降低強度。

(2)在保持流動性和強度不變的條件下，可減少水泥用量。

(3)在保持流動性和水泥用量不變的條件下，強度提高。

二早強劑：它能提高混凝土的早期強度，并對后期強度無影響。

三引氣劑：能在混凝土拌合物中引入一定量的微小氣泡，并均勻分布在混凝土拌合物中。

在混凝土拌合物中形成大量氣泡，使水泥漿的體積增加，可提高流動性。若保持流動性

不變，可減水10%左右。這些氣泡能隔斷混凝土中毛細(xì)孔的滲水通道，使混凝土的抗?jié)B性

和抗凍性提高

第八節(jié)輕混凝土

一、輕骨料混凝土

它是用輕的粗、細(xì)骨料和水泥配制成的混凝土。由于自重輕，彈性模量低，因而抗震性

能好。與普通燒結(jié)磚相比，不僅強度高、整體性好，而且保溫性能好。由于結(jié)構(gòu)自重小，特

別適合高層和大跨度結(jié)構(gòu)。

第六章建筑砂漿

建筑砂漿和混凝土的區(qū)別在于不含粗骨料，它是由膠凝材料、細(xì)骨料和水按一定的比例

配制而成。按其用途分為砌筑砂漿和抹面砂漿；按所用材料不同，分為水泥砂漿、石灰砂漿、

石膏砂漿和水泥石灰混合砂漿等。合理使用砂漿對節(jié)約膠凝材料、方便施工、提高工程質(zhì)量

有著重要的作用。

第一節(jié)砂漿的技術(shù)性質(zhì)

一、新拌砂漿的和易性

砂漿的和易性是指砂漿是否容易在磚石等表面鋪成均勻、連續(xù)的薄層，且與基層緊密黏

結(jié)的性質(zhì)。包括流動性和保水性兩方面含義。

(-)流動性

影響砂漿流動性的因素，主要有膠凝材料的種類和用量，用水量以及細(xì)骨料的種類、顆

粒形狀、粗細(xì)程度與級配，除此之外，也于摻入的混合材料及外加劑的品種、用量有關(guān)。通

常情況下，基底為多孔吸水性材料，或在干熱條件下施工時，應(yīng)選擇流動性大的砂漿。相反,

基底吸水少，或濕冷條件下施工，應(yīng)選流動性小的砂漿。

(二)保水性

保水性是指砂漿保持水分的能力。保水性不良的砂漿，使用過程中出現(xiàn)泌水，流漿，使

砂漿與基底黏結(jié)不牢，且由于失水影響砂漿正常的黏結(jié)硬化，使砂漿的強度降低。影響砂漿

保水性的主要因素是膠凝材料種類和用量，砂的品種、細(xì)度和用水量。在砂漿中摻入石灰膏、

粉煤灰等粉狀混合材料，可提高砂漿的保水性。

二、硬化砂漿的強度

影響砂漿強度的因素有：當(dāng)原材料的質(zhì)量一定時，砂漿的強度主要取決于水泥標(biāo)號和水

泥用量。此外，砂漿強度還受砂、外加劑，摻入的混合材料以及砌筑和養(yǎng)護條件有關(guān)。砂中

泥及其他雜質(zhì)含量多時，砂漿強度也受影響。

第二節(jié)砌筑砂漿

一、砌筑沙漿的組成材料

(-)膠凝材料

用于砌筑沙漿的膠凝材料有水泥和石灰。水泥品種的選擇與混凝土相同。水泥標(biāo)號應(yīng)為

砂漿強度等級的4-5倍，水泥標(biāo)號過高，將使水泥用量不足而導(dǎo)致保水性不良。石灰膏和熟

石灰不僅是作為膠凝材料，更主要的是使砂漿具有良好的保水性。

(-)細(xì)骨料

細(xì)骨料主要是天然砂，所配制的砂漿稱為普通砂漿。砂中黏土含量應(yīng)不大于5%；強度

等級小于M2.5時，黏土含量應(yīng)不大于10%。砂的最大粒徑應(yīng)小于砂漿厚度的1/4-1/5,一般

不大于2.5毫米。作為溝縫和抹面用的砂漿，最大粒徑不超過1.25毫米，砂的粗細(xì)程度對水

泥用量、和易性、強度和收縮性影響很大。

二、砂漿配合比選擇

(-)砌筑沙漿的種類及強度等級的選擇

1、砌筑沙漿的種類

常用的砌筑砂漿有水泥砂漿、石灰砂漿、水泥石灰混合砂漿等。水泥砂漿適用于潮濕環(huán)

境及水中的砌體工程；石灰砂漿僅用于強度要求低、干燥環(huán)境中的砌體工程；混合砂漿不僅

和易性好，而且可配制成各種強度等級的砌筑沙漿，除對耐水性有較高要求的砌體外，可廣

泛用于各種砌體工程中。

2、砌筑沙漿強度等級的選擇

一般情況下，多層建筑物墻體選用M1-M10的砌筑沙漿；磚石基礎(chǔ)、檢查井、雨水井

等砌體，常采M5砂漿；工業(yè)廠房、變電所、地下室等砌體選用M2.5-M10的砌筑沙漿；二

層以下建筑常用M2.5以下砂漿；簡易平房、臨時建筑可選用石灰砂漿。

(-)砌筑沙漿的配合比

砂漿拌合物的和易性應(yīng)滿足施工要求，且新拌砂漿體積密度：水泥砂漿不應(yīng)小于1900

千克/立方米；混合砂漿不應(yīng)小于1800千克/立方米。砌筑沙漿的配合比一般查施工手冊或

根據(jù)經(jīng)驗而定。

第七章燒結(jié)制品和熔融制品

本章只要求掌握燒結(jié)普通磚。燒結(jié)普通磚是以黏土、頁巖、粉煤灰等為主的原料，經(jīng)成

型、干燥、焙燒而成的實心磚或空洞率不大于15%的磚。

(一)燒結(jié)普通磚的技術(shù)性質(zhì)

1、基本物理性質(zhì)

燒結(jié)普通磚的標(biāo)準(zhǔn)外行尺寸為240*115*53毫米，在加上10毫米砌筑灰縫，4塊磚長或

8塊磚寬、16塊磚厚均為1米。1立方米砌體需磚512塊。

2、外觀質(zhì)量

磚的外觀質(zhì)量，主要要求其兩條面高度差、彎曲、雜質(zhì)凸出高度、缺楞掉角尺寸、裂紋

長度及完整面等六項內(nèi)容符合規(guī)范規(guī)定。

3、抗風(fēng)化性能

抗風(fēng)化性能是指磚在長期受到風(fēng)、雨、凍融等綜合條件下，抵抗破壞的能力。凡開口孔

隙率小、水飽和系數(shù)小的燒結(jié)制品，抗風(fēng)化能力強。

4、泛霜與石灰爆裂

泛霜是磚在使用中的一種析鹽現(xiàn)象。磚內(nèi)過量的可溶鹽受潮吸水溶解后，隨水分蒸發(fā)向

磚表面遷移，并在過飽和下結(jié)晶析出，使磚表面呈白色附著物，或產(chǎn)生膨脹，使磚面與砂漿

抹面層剝離。對于優(yōu)等磚，不允許出現(xiàn)泛霜，合格磚不得嚴(yán)重泛霜。石灰爆裂是指磚坯體中

夾雜著石灰塊，吸潮熟化而產(chǎn)生膨脹出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象。對于優(yōu)等品磚，不允許出現(xiàn)最大破壞尺

寸大于2毫米的爆裂區(qū)域；對于合格品磚，要求不允許出現(xiàn)破壞尺寸大于15毫米的爆裂區(qū)

域。

第八章建筑金屬材料

本章重點介紹建筑鋼材，包括鋼結(jié)構(gòu)用型鋼、鋼板和鋼管，以及鋼筋混凝土用鋼筋和鋼

絲。是本書重點之一。

第一節(jié)建筑鋼材基本知識

一、鐵和鋼的概念

（-）鐵

鐵分為白口鐵和灰口鐵。白口鐵主要作為煉鋼的原料?；灰口鐵可直接用于鑄造，故稱鑄

鐵。

（-）鋼

將熔融的生鐵進行氧化，使其中碳、硫、磷等雜質(zhì)含量降低到允許范圍內(nèi)，這種碳含量

低于2%的鐵碳合金稱為鋼。

二、鋼的分類

按合金元素含量將鋼分為非合金鋼、低合金鋼和合金鋼三類。非合金鋼又叫碳素鋼，按

含碳量不同又分為低碳鋼（碳含量小于0.25%）、中碳鋼（碳含量在0.25%-0.60%）和高碳

鋼（碳含量大于0.60%）。建筑工程中，主要使用非合金鋼中的低碳鋼及低合金鋼加工產(chǎn)品。

第二節(jié)建筑鋼材的主要技術(shù)性質(zhì)

一、力學(xué)性質(zhì)

（一）抗拉性能

拉伸作用，是建筑鋼材主要受力形式，所以，抗拉性能是表示鋼材性質(zhì)和選用鋼材最重

要的指標(biāo)。鋼材受拉直至破壞經(jīng)歷了四個階段：

1、彈性階段：在此階段，鋼材的應(yīng)力和應(yīng)變成正比關(guān)系。此階段產(chǎn)生的變形是彈性變形。

2、屈服階段：隨著拉力的增加，應(yīng)力和應(yīng)變不再是直線關(guān)系，鋼材產(chǎn)生了彈性變形和塑性

變形。當(dāng)拉力達到某一定值時，即使應(yīng)力不再增加，塑性變形仍明顯增長，鋼材出現(xiàn)了屈服

現(xiàn)象，此點對應(yīng)的應(yīng)力值被稱為屈服點（或稱屈服強度）。屈服點是重要的指標(biāo)，它表明鋼

材若在屈服點以上工作，雖然沒有斷裂，但會產(chǎn)生較大的塑性變形。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，

屈服點是確定鋼材容許應(yīng)力的主要依據(jù)。

3、強化階段：拉力超過屈服點以后，鋼材又恢復(fù)了抵抗變形的能力故稱強階段。強化階段

對應(yīng)的最高應(yīng)力稱為抗拉強度或強度極限。抗拉強度是鋼材抵抗斷裂破壞能力的指標(biāo)。雖然

在結(jié)構(gòu)設(shè)計時不能利用，但卻可以根據(jù)屈強比來評價鋼材的利用率和安全工作程度。屈強比

是屈服強度比抗拉強度，若屈強比小，鋼材在偶而超載時不會破壞，但屈強比過小，鋼材的

利用率低，是不經(jīng)濟的。適宜的屈強比應(yīng)該是在保證安全使用的前提下，鋼材有較高的利用

率。通常情況下，屈強比在0.60-0.75范圍內(nèi)是比較合適的。

4、頸縮階段：過了抗拉強度以后，鋼材抵抗變形的能力明顯降低，并在受拉試件的某處，

迅速發(fā)生較大的塑性變形，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂。

（二）沖擊韌性

沖擊韌性是指在沖擊荷載作用下,鋼材抵抗破壞的能力。鋼的沖擊韌性受下列因素影響：

1、鋼材的化學(xué)組成與組織狀態(tài)：鋼材中硫、磷的含量高時，沖擊韌性顯著降低。細(xì)晶粒結(jié)

構(gòu)比粗晶粒結(jié)構(gòu)的沖擊韌性要高。

2、鋼材的軋制、焊接質(zhì)量：沿軋制方向取樣的沖擊韌性高；焊接鋼件處的晶體組織均勻程

度，對沖擊韌性影響大。

3、環(huán)境溫度：當(dāng)溫度較高時，沖擊韌性較大。當(dāng)溫度降至某一范圍時，沖擊韌性突然降低

很多，鋼材斷口由韌性斷裂狀轉(zhuǎn)為脆性斷裂狀，這種性質(zhì)稱為低溫冷脆性。發(fā)生低溫冷脆性

時的溫度（范圍），稱脆性臨界溫度（范圍）。在嚴(yán)寒地區(qū)選用鋼材時，必須對鋼材冷脆性進

行評定，此時選用鋼的脆性臨界溫度應(yīng)低于環(huán)境最低溫度。

4、時效：隨著時間的進展，鋼材機械強度提高，而塑性和韌性降低的現(xiàn)象稱為時效。

二、工藝性能

冷彎性能和可焊性是建筑鋼材的重要工藝性能。

（-）冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材在彎曲過程中，受彎部位產(chǎn)生局

部不均勻塑性變形，這種變形在一定程度上比伸長率更能反映鋼的內(nèi)部組織狀況、內(nèi)應(yīng)力及

雜質(zhì)等缺陷。因此，也可以用冷彎的方法來檢驗鋼的焊接質(zhì)量。

（二）可焊性

建筑工程中，鋼材絕大多數(shù)是采用焊接方法聯(lián)結(jié)的。這就要求鋼材要有良好的可焊性。

可焊性是指鋼材在一定焊接工藝條件下，在焊縫和附近過熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬傾向，焊

接后接頭強度是否與母體相近的性能。鋼的可焊性主要受化學(xué)成分極其含量的影響。含碳量

小于0.3%的非合金鋼具有良好的可焊性，超過0.3%,焊接的脆硬傾向增加；硫含量高會使

焊接處產(chǎn)生熱裂紋，出現(xiàn)熱脆性；雜質(zhì)含量增加，會使可焊性降低。

第三節(jié)建筑用鋼的晶體組織與化學(xué)成分對鋼性能的影響

本章主要了解化學(xué)成分對鋼性能的影響。化學(xué)成分對鋼性能的影響：

1、碳的影響：

碳是鋼中重要元素，對鋼的組織和性能有決定性影響。隨含碳量增加，鋼的硬度增大，

塑性和韌性降低，可焊性降低，強度以含碳量為0.8%左右為最高。

2、鎰的影響：

在煉鋼過程中，錦起到脫氧去硫作用，提高了強度，克服由硫引起的熱脆性。但當(dāng)鋪含

量超過1%后，塑性和韌性有所下降。固溶在鐵素體中的鐳，使鋼的強度、硬度和韌性都提

高。鐳在非合金鋼中含量為0.2%-0.8%,在低合金鋼中含量一般為1%-2%。高鎰鋼的耐磨性

明顯提高。

3、硅的影響：

在鋼中，硅大部分固溶于鐵素體中，少量屬于非金屬夾雜物。硅含量在2%以內(nèi)時，可

提高鋼的強度，對塑性和韌性影響不大。

4、磷的影響：

磷是鐵原料中帶入的雜質(zhì)。磷使鋼在常溫下的強度和硬度增加，塑性和韌性顯著降低。

5、硫的影響：

硫是有害成分。硫含量增加，顯著降低了鋼的熱加工性能和可焊性。硫和磷一樣，易于

偏析，含量過高時，會降低鋼的韌性。

第四節(jié)鋼材的冷加工和熱處理

一、鋼材的冷加工強化和時效處理

（-）冷加工強化

在常溫下，鋼材經(jīng)拉、拔、軋等加工，使其產(chǎn)生塑性變形，而調(diào)整其性能的方法稱為冷

加工。冷加工后的鋼材.，屈服點和硬度提高，塑性降低，鋼材得到強化。若冷拉后的鋼材，

立即受拉，我們發(fā)現(xiàn)雖然屈服點提高，但抗拉強度基本不變，塑性和韌性降低，彈性模量降

低。冷加工強化的原因，是冷拉超過屈服點時，塑性變形造成滑移面內(nèi)晶格扭曲，畸變加劇,

阻礙了進一步滑移，提高了抵抗變形的能力。

（二）時效處理

冷拉后的鋼材，時效加快。若在常溫下存放15-20天，可完成時效，稱自然時效。若加

熱鋼材至100-200度，則可以在更短時間內(nèi)完成時效，稱人工時效。經(jīng)時效處理后的鋼材，

若再受拉，屈服點進一步提高，抗拉強度也提高，塑性和韌性進一步降低，彈性模量得到恢

復(fù)。這種現(xiàn)象也稱時效強化。建筑工地和混凝土構(gòu)件廠，常利用冷拉和冷拔并時效處理方法,

對鋼材進行處理，提高鋼材的機械強度，降低塑性，從而達到節(jié)約鋼材的目的。冷拉并時效

處理后鋼筋，同時也被調(diào)直和除銹。當(dāng)再冷拉時，要控制冷拉率及冷拉應(yīng)力，使冷拉后的鋼

材性能符合規(guī)范規(guī)定。

二、鋼材的熱處理

熱處理是將鋼材按規(guī)定的溫度制度，進行加熱、保溫和冷卻處理，以改變其組織，得到

所需要的性能的一種工藝。熱處理的方法有淬火、回火、退火和正火。熱處理的具體方法本

書不做要求。

第五節(jié)建筑鋼材的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

一、碳素結(jié)構(gòu)鋼（非合金結(jié)構(gòu)鋼）

1、牌號

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，牌號由代表屈服點的符號（Q）、屈服點值（195、215、235、255、275

兆帕）、質(zhì)量等級（A,B,C,D）和脫氧程度（F,b,Z,TZ）構(gòu)成。其中A,B為普通

質(zhì)量鋼；C,D為磷、硫雜質(zhì)控制較嚴(yán)格的優(yōu)質(zhì)鋼。脫氧程度以F代表沸騰鋼，b代表半鎮(zhèn)

靜鋼，T和TZ分別代表鎮(zhèn)靜鋼和特殊鎮(zhèn)靜鋼。例如：Q235-A.F,表示屈服點為235兆帕的

質(zhì)量為A級的沸騰鋼。

2、選用

建筑工程中主要應(yīng)用的碳素鋼是Q235號鋼。它之所以普遍應(yīng)用，主要是它的機械強度、

韌性和塑性及加工等綜合性能好，而且冶煉方便，成本較低。Q215號鋼機械強度低、塑性

大，受力后變形大，經(jīng)加工及時效處理后可代替Q235使用。在選用鋼的牌號時，還必須熟

悉鋼的質(zhì)量。一般的說，平爐鋼和氧氣轉(zhuǎn)爐鋼較好；質(zhì)量等級為D,C的鋼優(yōu)于B,A級綱;