第二節 結構材料

　　一、混凝土材料

　　(一)混凝土的主要技術性質

　　1、混凝土強度

　　(1)立方體抗壓強度(feu)

　　按照標準的制作方法制成變長為150mm的立方體試件，在標準養護條件(溫度20℃+/-2℃，相對濕度95%以上或在氫氧化鈣飽和溶液中)下，養護到28d，按照標準的測定 測定其抗壓強度值稱為混凝土立方體試件抗壓強度，以feu表示。

　　混凝土的強度等級是根據立方體抗壓強度標準值(feu,K)(是按照數理統計方法確定，具有不低于95%保證率的立方體抗壓強度)來確定的

　　(2)抗拉強度

　　混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/10-1/20，且強度等級越高，該比值越小;混凝土抗拉強度對減少裂痕很中國要，有時也用來間接衡量混凝土與鋼筋的粘結強度

　　(3)抗折強度

　　在道路和機場工程中，混凝土抗折強度是結構設計和質量控制的重要指標，而抗壓強度作為參考強度指標

　　(4)影響混凝土強度的因素

　　水泥石強度及其與骨料的粘結強度受水泥強度等級、水灰比及骨料性質、施工質量、養護條件、齡期影響;水灰比和水泥用量是決定混凝土密實性的主要因素

　　水灰比和水泥強度等級：配合比相同，水泥強度越高，混凝土強度也越高;水泥強度等級相同，水灰比越小，混凝土強度越高

　　養護溫度和濕度：溫度升高，水泥水化速度加快，混凝土強度發展快 齡期：在正常養護條件下，混凝土強度隨著齡期增加而提高

　　2、混凝土的和易性

　　概念：混凝土拌合物在一定的施工條件下，便于各種施工工序的操作，以保證獲得均勻密實的混凝土性能;和易性是一項綜合技術指標，包括流動性、黏聚性、保水性三個主要方面;通常采用坍落度、坍落擴展試驗和維勃稠度試驗進行評定

　　影響混凝土和易性的主要因素：水泥漿——最敏感因素骨料品種與品質

　　砂率——指混凝土拌和物砂用量與砂石總質量比值的百分率

　　其他因素——水泥與外加劑(與普通硅酸鹽水泥相比，采用礦渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌和物流動性較小，添加適量外加劑，如減水劑、引氣劑等，使混凝土能獲得較好的流動性)，溫度和時間(混凝土拌和物流動性隨溫度的升高而降低、隨時間的延長坍落度逐漸減小)

　　3、混凝土耐久性

　　(1)混凝土耐久性的概念：指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素作用，包括混凝土的抗凍性、抗滲性、抗蝕性及抗碳化能力

　　抗凍性：在飽和水狀態下，能經受多次凍融循環而不破壞，也不嚴重降低強度的性能，是評定混凝土耐久性的主要指標;混凝土的密實度、孔隙的構造特征是影響抗凍性的重要因素。分九個等級，如F10，“10”為反復凍融次數 抗滲性：指混凝土抵抗水、油等液體滲透的能力，水灰比對抗滲性其決定作用。分5個等級，如P4，“4”表示能承受水壓為0.4Mpa

　　抗侵蝕性：密實度、水泥品種、內部孔隙特征對抗腐蝕性有影響

　　(2)提高混凝土耐久性的措施：合理選用水泥品種;控制水灰比及保證足夠的水泥用量;改善粗細骨料級配

　　(二)混凝土外加劑

　　1、外加劑分類：

　　按主要功能分4類：改善混凝土拌和物流變性能外加劑(減水劑、引氣劑、泵送劑)，調節混凝土凝結時間、硬化性能外加劑(緩凝劑、早強劑、速凝劑)，改善混凝土耐久性外加劑(引氣劑、防水劑、阻銹劑)，改善混凝土其他性能外加劑(加氣機、膨脹劑、著色劑、防水劑、泵送劑)

　　2、常用混凝土外加劑(摻用氯鹽的外加劑要特別注意對鋼筋腐蝕和對混凝土的腐蝕;蒸汽養護混凝土和預應力混凝土，不宜摻用引氣劑和引氣減水劑)

　　(1)減水劑(具有減水增強作用)

　　摻入減水劑的技術經濟效果：提高強度、提高密實度、提高耐久性，提高流動性，節約水泥 主要品種：普通型減水劑木質磺酸鹽類，如木質磺酸鹽(木鈣粉，M型);高效減水劑，如NNO(摻入NNO的混凝土，耐久性、抗硫酸鹽、抗滲、抗鋼筋腐蝕優于普通混凝土)

　　(2)早強劑(能提高早期強度，并對后期強度無顯著影響) 應用：多用于搶修工程和動機施工的混凝土 主要品種：氯鹽、硫酸鹽、三乙醇胺

　　(3)引氣劑(減少拌和物泌水離析、改善和易性、提高硬化混凝土抗凍融耐久性)

　　引氣減水劑減水效果明顯，減水率大，不僅起引氣作用，還能提高混凝土強度，并節約水泥用量

　　引氣劑和引氣減水劑除用于抗凍、防滲、抗硫酸鹽混凝土外，還宜用于蒸養混凝土和預應力混凝土

　　引氣劑主要品種：松香熱聚物效果較好，最常使用

　　(4)緩凝劑(延緩混凝土凝結時間，并不顯著降低混凝土后期強度)

　　應用：大體積混凝土、炎熱氣候條件下施工的混凝土、長距離運輸的混凝土 主要品種：糖類(糖鈣)，木質素磺酸鹽類(木質素磺酸鈣)

　　(5)泵送劑(能改善混凝土拌和物的泵送性能，是混凝土具有能順利通過輸送管道，不阻塞，不離析，粘塑性良好)

　　(三)特種混凝土

　　1、輕骨料混凝土

　　力學性質：本身強度較低，結構多孔，表面粗糙，具有較高吸水率 表觀密度：抗壓強度相同，其干表觀密度比普通混凝土低25%-50%

　　耐久性：與同強度等級的普通混凝土相比，耐久性明顯改善，如抗滲等級可達SD25、抗凍等級可達SD50輕骨料混凝土的彈性模量比普通混凝土低20%-50% 2、防水混凝土(水泥用量不得少于320kg/m³) 實現技術途徑：

　　(1)提高混凝土密實度：調整混凝土的配合比(保證和易性前提下，減小水灰比、降低孔隙率，提高水泥用量、砂率和砂灰比)，摻入化學外加劑(減水劑、三乙醇胺、氯化鐵防水劑)，使用膨脹水泥(或摻膨脹劑)

　　(2)改善混凝土內部孔隙結構：摻入引氣劑或引氣減水劑

　　3、碾壓混凝土(由級配良好的骨料、較低的水泥用量和用水量、較多的混合材料(緩凝劑、減水劑或引氣劑)制成的超干性混凝土拌和物)

　　(1)組成材料的要求

　　骨料：1層時最大粒徑20mm，2層時，下層最大粒徑采用40mm;為獲得較高的密實度應使用較大的砂率

　　混合材料：緩凝劑、減水劑、引氣劑

　　水泥：混合材料高時采用普通硅酸鹽水泥和硅酸鹽水泥，混合材料不用或使用少時采用，礦渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥

　　(2)特點：內部結構密實、強度高，干縮性小、耐久性好，節約水泥、水熱化低、適用于大體積混凝土工程

　　4、高強度水泥(硬化后強度不低于C60的混凝土)

　　(1)特點：能減少結構斷面，降低鋼筋用量，增加使用面積和有效空間，減輕地基負荷;致密堅硬，抗滲性、抗凍性、耐蝕性、抗沖擊性強;可使預應力鋼筋混凝土構件施加更大的預應力和更早的施加預應力，減少因徐變而導致的預應力損失

　　(2)對高強混凝土材料的要求：用質量穩定、強度不低于42.5級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥;強度等級為C60時粗骨料最大粒徑不應大于31.5mm，強度等級高于C60時，粗骨料最大粒徑不應大于25mm;砂率及所采用的外加劑和礦物摻和料的品質、摻量，應通過試驗確定;水泥用量不應大于550 kg/m³，水泥和礦物摻和料總量不應大于600 kg/m³ 5、纖維混凝土

　　二、砌筑材料

　　(一)磚

　　1、燒結磚

　　(1)普通燒結磚(粘土磚N，頁巖磚Y，煤矸石磚M，粉煤灰磚F) 耐久性：抗風化性——以其抗凍性、吸水性及飽和系數等來判定

　　石灰爆裂——磚砌筑完畢后，石灰吸水熟化，造成體積膨脹，但只磚開裂 泛霜——石灰爆裂時產生一層白色結晶

　　特點及應用：強度較高，絕熱性良好、耐久性、透氣性和穩定性，且原料廣泛，生產工藝簡單，因而可用作墻體材料、砌筑柱、拱、窯爐、煙囪、溝道及基礎等

　　(2)燒結多孔磚(孔洞率在15%以上)

　　特點及應用：多用于6層以下建筑的承重墻體

　　(3)燒結空心磚(孔洞率大于40%)

　　特點及應用：強度不高，且自重較輕，多用于非承重墻

　　2、蒸養(壓)磚

　　特點及應用：MU5以上可用于基礎及其他建筑部位，MU10可用于防潮層以上的建筑部位;不得用于長期經受200℃高溫、急冷急熱或有酸性介質侵蝕的建筑部位

　　(二)砌塊

　　分類：粉煤灰砌塊、中型空心砌塊、混凝土小型空心砌塊、正壓加氣混凝土砌塊

　　特點及應用：是墻體技術改革的一條有效途徑，可使墻體自重減輕，建筑功能改善，造價降低

　　(三)石材

　　1、天然石材

　　(1)分類

　　花崗巖：孔隙率小、吸水率低、耐磨、耐酸、耐久、磨光性好、不耐火，可用作基礎、地面、路面、室內外裝飾、混凝土集料

　　玄武巖：硬度大、細密、耐凍性好、抗風化性強，可用作高強混凝土集料、道路路面

　　石灰巖：耐久性及耐酸性均較差、力學性質隨組成不同變化范圍很大，可用作基礎、墻體、橋墩、路面、混凝土集料

　　砂巖：堅硬、耐久、耐酸，可用作基礎、墻體、襯面、踏步、紀念碑石

　　大理石：質地致密、硬度不高、易加工、磨光性好、易風化、不耐酸，可用作室內墻面、地面、柱面、欄桿等裝修

　　石英巖：硬度大、加工困難、耐酸、耐久性好，可用作基礎、欄桿、踏步、飾面材料、耐酸材料

　　(2)技術性質

　　表觀密度：輕質石材(ρ 0<1.8t/m³，一般用于墻體材料)，重質石材(ρ 0>1.8t/m³，可做建筑物的基礎，貼面、地面、房屋外墻、橋梁和水工構筑物)

　　抗壓強度：以50mm×50mm×50mm立方體為試件，測定其吸水飽和狀態下的抗壓極限強度平直

　　耐水性：以軟化系數(K R)來表示，建筑工程使用石材軟化系數應大于0.8(K R>0.9為高耐水石材，K R=0.7-0.9為中耐水石材，K R=0.6-0.7為低耐水石材) 吸水性：吸水后強度降低，導熱性增加，耐水性和耐久性下降

　　抗凍性：指石材抵抗動容破壞的能力，是衡量耐久性的一個標準;與吸水飽和程度、凍結程度凍融次數有關;試驗為在水飽和狀態下，經規定次數的凍融循環后，若無貫穿縫且質量損失不超過5%，強度損失不超過25%。則為抗凍性合格

　　(四)砌筑砂漿

　　1、材料要求

　　分類：根據組成材料不同分為水泥砂漿(一般基礎采用)、石灰砂漿(砌筑主體及磚柱)、水泥石灰砂漿(簡易工程采用) 水泥石砂漿中的膠凝材料，砌筑施工中常用的水泥有普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥;砌筑砂漿宜用中砂，其中毛石砌體用粗砂;加入石灰膏、電石膏、粉煤灰能增加水泥石灰混合砂漿和易性;嚴禁使用脫水硬化的石灰膏(起不到塑化作用而影響砂漿強度)

　　2、砂漿的配置與使用：砂漿應隨拌隨用，水泥砂漿和水泥混合砂漿應分別在拌成后3h和4h后用完，如施工期間溫度高于30℃，應分別在拌成后2h和3h后用完

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