建筑材料部分.ppt

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1、第三篇 建筑材料部分,第章 水泥,水泥既能在水中凝结，又能在空气中 凝结的胶凝材料。,.1 水泥分类,硅酸盐水泥铝酸盐水泥硫酸盐水泥铁铝酸盐水泥,(2)按性能和用途分类,通用水泥专用水泥特性水泥,按化学成分,.2 硅酸盐水泥,1.硅酸盐水泥的生产工艺概述 2.硅酸盐水泥的组成材料 3.硅酸盐水泥的水化和硬化 4.硅酸盐水泥的技术性质 5.硅酸盐水泥的技术标准 6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止,1.硅酸盐水泥的生产工艺概述（1）生产工艺 两磨一烧生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程（2）生产原料,石灰石质原料石灰石、白垩等粘土质原料粘土、页岩等,校正原料（少量）铁粉,CaO,SiO2、Al2O3、F

2、e2O3,Fe2O3,2.硅酸盐水泥的组成材料,（1）硅酸盐水泥熟料（2）石膏（3）混合材料,（1）硅酸盐水泥熟料（简称为熟料）,1）硅酸盐水泥熟料的矿物组成,硅酸三钙,主要矿物组成,分子式,分子简式,3CaOSiO2,C3SC2SC3AC4AF,2CaOSiO2,3CaOAl2O3,4CaOAl2O3Fe2O3,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙,名 称,注 意,水泥中的其它成分：,原因：,煅烧水泥中反应：,危害：影响水泥体积安定性,石灰石质原料富含,潜在危害非常严重,2）硅酸盐水泥熟料矿物组成的反应特性,实 例快硬水泥：3d抗压强度高，熟料中C3A、C3S含量高。适用于紧急抢修工程、军事工程、

3、冬季施工工程。道路水泥：抗折强度高，耐磨、抗冲击、抗冻和抗硫酸性好、干缩性小。C4AF、C2S含量高。适用于道路路面、机场道面、城市广场等工程。,大坝水泥：简称中热水泥低热矿渣水泥：加入矿渣,适用于大坝工程、大型构筑物、大型房屋的基础等大体积工程。,水化放热较低，C2S含量高，C3A含量低,（2）石 膏,作用：缓凝剂 水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。石膏品种：主要采用天然石膏、工业副产石膏。,（3）混合材料,1）活性混合材料 2）非活性混合材料,1）活性混合材料,系指具有火山灰性或潜在水硬性的混合料。

4、,炼钢厂冶炼生铁时的副产品。主要成分：CaO、Al2O3、SiO2。具有较高的化学潜能，但稳定性差。,粒化高炉矿渣 火山灰质混合材料 粉煤灰,火力发电厂煤粉燃料排出的细颗粒废渣。主要成分：较多的SiO2、Al2O3和少量的CaO具有较高的活性。,天然的人工的,主要成分：Al2O3、SiO2。本身不硬化，+石灰+水起胶凝作用。,2）非活性混合材料,定义：在水泥中主要起填充作用，本身不具有（或具有微弱的）潜在的水硬性或火山灰性。目的：调节水泥强度，增加水泥产量，降低水化热。常用种类：磨细的石灰石、石英岩、粘土、慢冷矿渣、高硅质炉灰等。,五大品种硅酸盐水泥,硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥火山

5、灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥,不掺混合材+少量混合材（水泥量5%）,硅酸盐水泥熟料+适量石膏,+多量混合材,P,P,+少量混合材（水泥量6%15%）,PO,粒化高炉矿渣,PP,PF,PS,火山灰,粉煤灰,3.硅酸盐水泥的水化硬化（1）水 化,水化速度快,长纤维状,短纤维状,六方板结晶,缓凝机理：,同上,针状结晶,立方板状结晶,第一阶段：大约在水泥拌水起至初凝时止，C3S迅速反应生成Ca(OH)2。石膏和C3A反应生成钙矾石晶体。水泥浆呈塑性状态。第二阶段：大约从初凝起至24h止，水泥水化加速，生成较多的Ca(OH)2、钙矾石晶体、水化硅酸钙凝胶。水化产物大量生成，水泥凝结。第三阶段：指24h以

6、后直到水化结束。所有水化产物生成，数量不断增加，结构更加致密，强度不断提高。,（2）水泥的硬化,水泥硬化研究理论 水化过程在不同的情况下会有不同的水化机理；不同的矿物在不同的阶段，水化机理也会不完全相同。,4、硅酸盐水泥的技术性质（1）化学性质 不溶物主要指煅烧过程中存留的残渣，不溶物的含量会影响水泥的粘结质量。烧失量水泥煅烧不理想或者受潮后，会导致烧失量增加。因此，烧失量是检验水泥质量的一项指标。氧化镁,水化慢、体积膨胀,影响安定性,三氧化硫,碱限制发生碱-集料反应，按（Na2O+0.658 K2O）值计。,（2）物理力学性质 细度,0.08mm方孔筛筛余量:%负压筛法（适用于其它水泥）,比

7、表面积：m2/kg，cm2/g勃氏法（适用于硅酸盐水泥）,a.指标,凝结时间 a.定义：水泥加水拌和起至水泥浆失去可塑性所需的时间,称为凝结时间。,初凝状态：水泥加水起至水泥浆刚刚失去可塑性 所需的时间初凝时间。终凝状态：水泥加水起至水泥浆完全失去可塑性 所需的时间终凝时间。,c.凝结时间的测定：,b.两种状态,（1）采用凝结时间测定仪（维卡仪）；（2）采用水泥标准稠度净浆。,安定性 a.定义:指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。b.安全性不良的因素：,（1）MgO过量；（2）石膏掺量过多；（3）水泥中游离过多CaO。,c.试验方法:,试饼法,雷氏法,发生争议以雷氏法为主,强度 a.检验方

8、法（ISO法）水泥:标准砂:水=1:3:0.5，制成40mm40mm160mm棱柱体试件,标准养护3d、28d，分别测定抗折强度、抗压强度。,b.强度等级fce,k(1)以水泥28d抗压强度确定(2)为强度范围的下限(3)水泥实际强度 fce=cfce,k c水泥富裕系数，1.01.5,c.分类：普通型、早强型,5.硅酸盐水泥的技术标准,（1）技术标准,（2）废品水泥和不合格水泥 凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中任一项不符合 本标准规定时，均为废品。凡细度、终凝时间中任一项不符合本标准规定或混合材料掺加量超过最大限量和强度低于商品强度等级的指标时为不合格品。水泥包装标志中水泥品种、强度等

9、级、生产者名称和出厂编号不全的也属于不合格品。,6.硅酸盐水泥石的腐蚀与防止（1）腐蚀 1）软水侵蚀 溶出Ca(OH)2降低碱度 2）硫酸盐腐蚀,3）镁盐腐蚀,4）一般的腐蚀 中和反应5）碳酸腐蚀,6）强碱腐蚀,.3 其他通用水泥,1.技术性质 物理力学性质同硅酸盐水泥,技术指标基本相同，但细度试验方法不同，采用负压筛析法。,2.技术标准,（1）普通水泥的技术标准,2.技术标准,（）矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥的技术标准,3.五大品种硅酸盐水泥的特性及应用,.4 特性水泥 和专用水泥,特性水泥：铝酸盐水泥快硬流铝酸盐水泥道路硅酸盐水泥白色和彩色水泥抗硫酸盐硅酸盐水泥,专用水泥：砌筑水泥膨胀

10、和自应力水泥中热水泥和低热矿渣水泥,第章 混凝土和砂浆,混凝土是由胶凝材料，水和粗细集料按适当比例配合、拌制成拌和物，经一定时间硬化而成的人造石材。,低强度混凝土 20MPa中强度混凝土 2060MPa高强度混凝土 60MPa,按密度分,按抗压强度标准值分（fcu,k）,重砼 2600kg/m3普通砼 19502500kg/m3轻砼 1950kg/m3,.1.1 水泥 1.品种五大品种水泥、特种水泥 2.强度等级原则：高对高，低对低 3.用量混凝土配合比设计计算确定,.1 普通砼的组成材料,.1.2 集料(骨料),1.粗集料,（1）强度（2）坚固性（3）级配（4）最大粒径的选择（5）表面特征和

11、形状（6）有害杂质的含量（7）碱活性检验,2.细集料,（1）级配和细度模数（2）有害杂质的含量 1）含泥量和泥块含量 2）云母含量 3）轻物质含量 4）有机质含量 5）硫化物和硫酸盐含量,还需要测定表观密度,1.外加剂的定义 在拌制砼过程中掺入能改善砼性能的物质，一般掺量 不大于水泥质量的5%。（砼第五组分）2.功能:（1）改善流变性能（减水剂、引气剂、泵送剂、保水剂、灌浆剂等）（2）调节凝结时间 硬化性能（缓凝剂、早强剂、速凝剂等）（3）改善耐久性（引气剂、阻锈剂、防水剂等）（4）改善其他性能（加气剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、碱-集料反应 抑制剂等）3.掺加方法：先掺法、后掺法、同掺法。,.

12、1.3 砼外加剂,4.常用外加剂（1）减水剂 1）技术经济效益 工作性、水泥用量不变,可以减少用水量,提高混凝土强度 用水量、水泥用量不变,可增大混凝土的流变性 工作性、强度不变,可节约水泥用量,2）减水剂的种类 木质素磺酸盐类 聚烷基芳族磺酸盐类 三氯氰氨胶甲醛树脂磺酸盐类 3）注意 掺量为水泥量的0.5%1.0%，减水率为10%27%；28d强度提高30%50%；当水泥用量相同和强度相近时，可使塑性混凝土的坍落度增加 150mm以上。适用于蒸养混凝土、高强混凝主、早强混凝土及流态混凝土。,1）机理：引气剂为憎水性表面活性物质，能降低水泥-水-空气的界面能，而且由于它的定向排列，形成单分子吸

13、附膜提高泡膜的强度，并 使气泡排开水分而吸着固相粒子表面，因而能使搅拌过程混进的 空气形成微小而稳定的气泡、均匀分布于混凝土中。2）常用种类：有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活 性剂。3）适宜掺加量：为水泥用量的0.005%0.01%,混凝土中含气量为3%6%4）作用：由于气泡的存在，可改善新拌混凝土的和易性；减少泌水和离析 对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔离，切断毛细孔通道，使 水分不易渗入。又可缓冲其结冰膨胀的作用，因而提高混凝土 的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。5）缺点：由于气泡的存在，混凝土强度有些降低。,（2）引气剂,1）机理 早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。早强

14、剂对水泥中的硅酸三钙和硅酸二钙等矿物的水有催化作用，能加速水泥的水化和硬化，而具有早强的作用。2）种类 通常采用复合早强剂，可以获得更为有效的早强作用。常用的早强剂有三类：无机盐类、有机盐类和有机复合早强剂。3）作用 掺加三乙醇胺复合早强剂能提高砼的早期强度（2d强度）40%以上，使砼达到28d强度的养护时间缩短1/2。常用于混凝土快速低温施工。,（3）早强剂,1）机理 缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无 不利影响的外加剂。缓凝剂能延缓水泥凝结时间，是因为在水泥及其水 化物表面上的吸附作用，或与水泥反应生成不溶层而达到缓凝的效果。2）常用缓凝剂的种类 羟基羧酸盐 如酒石

15、酸、酒石酸甲纳、柠檬酸、水杨酸等。多羟基碳水化合物 如糖蜜、含氧有机酸、多元醇等。无机化合物 如Na3PO4、Na2B4O7、Na2SO4等。3）应用 缓凝剂用于桥梁大体积混凝土工程，可延缓混凝土的凝结时间，保持工作性，延长放热时间，消除或减少裂缝，保证结构整体性。,（4）缓凝剂,最常用的两大种,粉煤灰硅粉,.1.4 掺和料,火力发电厂工业废渣,生产硅铁合金或硅钢的副产品 具有很高的火山灰活性配制一般混凝土，掺量为水泥用量的 5%10%；配制高强混凝土，掺量为水泥用量的 20%30%。,.2 混凝土拌和物的性能 混凝土拌合物混凝土在未凝结硬化以前，称作新拌混凝土，或混凝土拌合物。混凝土拌合物必

16、须具有良好的和易性，以便于施工，保证能获得良好的浇灌质量。,1.和易性的概念 和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括三方面的含义。,.2.1 混凝土拌合物的和易性,流动性粘聚性保水性,和易性的三个方面,2.和易性测定方法 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。在工地和试验室，通常采用测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性三方面结合的方法。主要的试验方法有：（）坍落度与坍落扩展度法（）维勃稠度法,混凝土按坍落度的分类,根据坍落度不同，可将混凝土分为：1.大流动性混凝土：坍落度大于

17、160mm；2.流动性混凝土：坍落度为100150mm；3.塑性混凝土：坍落度为1090mm；4.干硬性混凝土：坍落度小于10mm。,3.影响和易性的因素（1）水泥品种（2）集料的性质（3）水泥浆的数量（4）水泥浆的稠度（5）砂率（6）外加剂（7）时间和温度（外因）,.3 硬化后混凝土的性能.3.1 混凝土的强度 1.混凝土立方体抗压强度和强度等级（1）立方体抗压强度（fcu）按照标准的制作方法制成边长为150的正立方体试件，在标准养护条件（温度士2，相对湿度95以上）下，养护至28龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度。,（2）立方体试件抗压强度标准值（fcu,k

18、）立方体抗压强度只是一组混凝土试件抗压强度的算术平均值，并未涉及数理统计和保证率的概念。而立方体抗压强度标准值是按数理统计方法确定，具有不低于保证率的立方体抗压强度。,（3）强度等级 混凝土的“强度等级”是根据“立方体抗压强度标准值”来确定的。如：C30，表示混凝土立方体抗压强度标准值,fcu,k=30MPa。我国现行GB50010-2010混凝土结构设计规范规定,普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75等13个强度等级。,2.轴心抗压强度 为了使测得的混凝土强度接近于混凝土结构的实际情况，在

19、钢筋混凝土结构计算中，计算轴心受压构件（例如柱子、衍架的腹杆等）时，都是采用混凝土的轴心抗压强度作为依据。测定其轴心抗压强度，采用150mm150m300mm棱柱体作为标准试件，轴心抗压强度以fcp表示，以MPa计。,3.劈裂抗拉强度 我国现行标准规定，采用标准试件立方体，按规定的劈裂抗拉试验装置测得的强度为劈裂抗拉强度，简称劈拉强度fts 计算公式：,4.混凝土抗折强度(fcf)道路路面或机场跑道用混凝土，是以抗弯强度（或称抗折强度）为主要设计指标。水泥混凝土的抗弯强度试验是以标准方法制备成 150mm150mm550mm的梁形试件，在标准条件下养护 后，按三分点加荷，测定其抗弯强度（fcf

20、）。计算公式：,1.原材料的因素（1）水泥强度（2）水灰比,.3.2 影响混凝土强度的因素,（3）集料的种类、质量和数量（4）外加剂和掺和料,碎石：a=0.46，b=0.07卵石：a=0.48，b=0.33,2.生产工艺因素（1）施工条件 搅拌与振捣（2）养护条件（3）龄期,3.试验因素（1）试件形状尺寸（2）表面状态（3）试件湿度,（4）加荷速度（5）支承条件（6）加载方式,.3.3 混凝土的变形性能 引起混凝土变形的因素很多，归纳起来有两类：非荷载作用下的变形和荷载作用下的变形。1.混凝土在非荷载作用下的变形（1）化学收缩（2）塑性收缩（3）干湿变形（4）温度变形,.3.4 混凝土的耐久性

21、 1.混凝土的抗渗性 指混凝土抵抗压力水渗透的能力。2.混凝土的抗冻性 指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环 作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。,3.抗侵蚀性 指混凝土在含有侵蚀性介质环境中遭受到化学 侵蚀、物理作用不破坏的能力。4.混凝土的碳化 指空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作 用，生成碳酸钙和水。,5.碱集料反应 是指混凝土中所含的碱（Na2O或K2O）与骨料 的活性成分（活性SiO2），在混凝土硬化后潮湿条 件下逐渐发生化学反应，反应生成复杂的碱硅酸 凝胶，这种凝胶吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。反应慢，潜在危害相当大。,6.提高混凝土耐久性的主要措施（1）合理选择

22、水泥品种（2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量（3）选用质量良好的砂石骨料（4）掺入引气剂或减水剂（5）加强混凝土的施工质量控制,.4 混凝土的配合比设计和质量控制.4.1 混凝土的基本要求与质量控制 1.混凝土的基本要求 2.混凝土的质量控制 3.混凝土生产质量水平判定,混凝土配合比：是指单位体积的混凝土中各组成材料的 质量比例。确定这种数量比例关系的工作,称为混凝土配合比设计。混凝土配合比的表示方法:（1）相对用量表示法（2）绝对用量表示法,.4.2 普通混凝土配合比设计,混凝土配合比设计必须达到以下四项基本要求（1）满足结构设计的强度等级要求；（2）满足混凝土施工所要求的和易性；（3）满

23、足工程所处环境对混凝土耐久性的要求；（4）符合经济原则，即节约水泥以降低混凝土成本。,混凝土配合比设计基本参数 配合比设计的三参数：水灰比、单位用水量、砂率。水灰比,混凝土中水与水泥的比例称为水灰比,砂子占砂石总量的百分率称为砂率,用水量是指1m3混凝土拌和物中水的 用量（kg/m3）,单位用水量,砂率,三个步骤,混凝土配合比设计,1.初步配合比设计2.实验室配合比设计3.施工配合比设计,（1）确定试配强度（fcu,0）,1.混凝土初步配合比设计计算,（2）计算水灰比（W/C）,耐久性复核,（3）选定单位用水量（w0）,注：本表用水量系采用中砂时的平均取值，采用细砂时，每立方米混凝土 用水量可

24、增加510，采用粗砂则可减少510。掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。,（4）计算水泥用量（c0）,（5）选择合理的砂率值 合理砂率可通过试验、计算或查表求得。,耐久性复核,混凝土砂率选用表（%）,（6）计算粗、细骨料用量 质量法（假定表现密度法）计算公式：c0g0s0w0 cp,式中：c0每立方米混凝土的水泥用量（kg）；g0每立方米混凝土的粗骨料用量（kg）；s0每立方米混凝土的细骨料用量（kg）；w0每立方米混凝土的用水量（kg）；s 砂率（）；cP每立方米混凝土拌合物的假定重量（kg）；可取24002450kg。,采用体积法（绝对体积法）,计算公式：,式中：c水泥密度（kg/

25、3）,可取29003100 kg/3；g 粗骨料的表观密度（kg/3）；s细骨料的表观密度（kg/3）；w水的密度（kg/3），可取1000 kg/3；s砂率（）；混凝土的含气量百分数。在不使用引气型外加剂时，可取。,（7）得出初步配合比 通过以上计算，得出每立方米混凝土各种材料用量，即初步配合比计算完成。表示为：,混凝土实验室配合比设计包括配合比的试配、调整与确定。按初步配合比计算实际各项材料用量，进行试拌，过程如下：（1）检验工作性，确定基准配合比（2）检验强度（3）复核密度，确定试验室配合比,2.混凝土实验室配合比设计,（1）检验工作性，确定基准配合比,按计算出的初步配合比进行试拌，以校

26、核混凝土拌和物的工作性。如试拌得出的拌和物的坍落度（或维勃稠度）不能满足要求，或粘聚性和保水性能不好时，措施：保证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。提出供混凝土强度校核用的“基准配合比”，表示为 mca：mwa：msa：mga。,（2）检验强度,拟定三个不同的配合比，其中一个为按上述得出的基准配合比，另外两个配合比的水灰比值，应较基准配合比分别增加及减少0.05（或0.10），其用水量应该与基准配合比相同，但砂率值可增加及减少1%。制作检验混凝土强度的试件时，尚应检验拌和物的坍落度（或维勃稠度）、粘聚性、保水性及测定混凝土的表观密度，并以此结果表征该配合比的混凝土拌和

27、物的性能。每种配合比至少制作一组（3块）试件，在标准养护28d条件下进行抗压强度测试。确定满足强度要求的配合比，表示为mcb：mwb：msb：mgb。,（3）密度复核，确定实验室配合比,计算混凝土湿表观密度：,确定校正系数：,确定试验室配合比：,3.施工配合比的折算,实测施工现场砂、石含水率分别为a%、b%，则 施工配合比的各种材料单位用量为：,施工配合比为：,.5 其他种类混凝土 1.轻集料混凝土 以轻粗集料、轻细集料（或普通细集料）、水泥和水配制而成的，干表观密度不大于1950/3的水泥混凝土为轻集料混凝土。,2.水泥粉煤灰混凝土指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。3.防水混凝土系指有

28、较高抗渗能力的混凝土，通常其抗渗等级等于或大于级，又称抗渗混凝土。4.耐热混凝土指能长期在高温（200900）作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。,5.耐酸混凝土能抵抗多种酸及大部分腐蚀性气体侵蚀作用的混凝土称为耐酸混凝土。6.纤维混凝土以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料，称为纤维混凝土。7.聚合物混凝土由聚合物、无机胶凝材料和骨料配制而成。,.6 砂浆 砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。.6.1 砂浆的分类 1.按用途分：砌筑砂浆、抹面砂浆；2.按所用的胶结材料分：水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆。,1.砂浆的组成材料（1）

29、胶结材料五大品种水泥，强度等级不宜大于32.5。（2）细集料砂，砌筑砂浆宜选中砂，毛石砌体宜选粗砂。（3）掺加料石灰、粘土和粉煤灰，配制成各种混合砂浆。目的：以达到提高质量、降低成本的目的。（4）水拌制砂浆用水与混凝土用水相同。（5）外加剂最常用微沫剂，是一种松香热聚物，掺量为 水泥质量的0.005%0.010%。目的：提高和易性，节约结合料的用量。,.6.2 砌筑砂浆,（1）砂浆的流动性 表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能，也叫稠度。（2）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在运输、停放和使用过程中，阻止水分与固体 料之间、细浆体与集料之间相互分离，保持水分的能力。（3）抗压强度与强度等级 制备标准

30、试件：边长70.7mm正方体，标准养护（温度203、规定湿度：水泥混合砂浆相对湿度为60%80%，水泥砂浆和微沫砂 浆相对湿度为90%以上）28d龄期的抗压强度平均值，确定强度等级。砂浆强度等级有：M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5等。,2.砌筑砂浆的主要技术性质,.6.3 抹面砂浆 也称抹灰砂浆，用以涂抹在建筑物或建筑构件的表面，兼有保护基层、满足使用要求和增加美观的作用。.6.4 装饰砂浆指用作建筑物饰面的砂浆。它是在抹面的同时，经各种加工处理而获得特殊的饰面形式，以满足审美需要的一种表面装饰。,.6.5 特种砂浆 1.防水砂浆 2.绝热砂浆 3.吸声砂浆,特点：强度高（组织

31、均匀、密实）、塑性和韧性好，可焊接、铆接和切割，便于装配。,第3章 建筑钢材 建筑钢材是最重要的建筑材料之一。制品：各种型钢（角钢、槽钢、工字钢、H型钢）、钢板、钢筋和钢丝等。,3.1 钢的冶炼与分类 一、钢的冶炼 钢是由生铁冶炼而成，通过冶炼使碳的含量、杂质含量降到预定的范围。炼钢方法：空气转炉法、氧气转炉法、平炉法和电炉法。主要用氧气转炉及平炉冶炼。,第一篇 土建工程材料 第七章 建筑钢材,二、钢的分类 1.根据脱氧程度分：沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和特殊镇静钢（TZ）。2.钢按化学成分分：碳素钢和合金钢。低碳钢 C含量0.25%碳素钢 中碳钢 C含量0.25%0.6%高碳

32、钢 C含量0.6%低合金钢 合金总量5%合金钢 中合金钢 合金总量5%10%高合金钢 合金总量10%,3.钢按压力加工方法分：热加工和冷加工钢材。4.钢按用途分：钢结构和混凝土结构用钢。5.钢按质量等级分：普通钢、优质钢、高级优质钢和特级优质钢。,3.2 钢材的技术性质一、拉伸性能 建筑钢材（低碳钢）受拉时的应力-应变图分为四个阶段：弹性阶段（O-A）、屈服阶段（A-B）、强化阶段（B-C）、和颈缩阶段（C-D）,（1）屈服点及屈服强度(s)O-A阶段:应力与应变为正比,变形为弹性变形，点相对应的应力为弹性极限p。A-B 阶段:当应力超过p时，产生塑性变形，出现屈服现象。屈服下限对应的应力为屈

33、服极限值s。对屈服现象不明显的钢，规定以0.2%残余变形时的应力0.2作为屈服强度。,（2）抗拉强度(b)B-C阶段：试件在屈服阶段后，内部组织结构发生变化，抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度b。s/b 称为屈强比。屈强比越小，表示钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，结构越安全。但屈强比过小，钢材有效利用率太低，造成浪费。建筑结构钢的屈强比般为0.60.75。,（3）伸长率()C-D阶段：当钢材强化达到最高点后，塑料性变形迅速增加，试件断面急剧缩小，薄弱处出现“颈缩现象”而断裂。,伸长率：标距长度增量与原标距长度的百分比，其值越大，表明钢材的塑性越好

34、。同一种钢材5大于10。,二、钢材的冷弯 用标准规定的弯头压弯试件到规定的角度（180或90）时，检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象。,三、冷加工性能及时效 冷加工是采用冷拉及冷拔来提高钢材的强度和硬度。（1）冷拉 将热轧钢筋在常温下拉长，使之产生一定的塑性变形。冷拉采用控制应力和控制冷拉率两种方法。（2）冷拔 将钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。冷拔时钢筋不仅受拉，同时还受周围挤压。,钢材冷加工后，产生塑性变形，晶粒产生相对滑移及晶粒的破碎晶格的伸长及歪扭，构成了滑移面的凹凸不平，给以后变形造成较大困难，提高了钢材的强度，但塑性、韧性大大降低。,（3）时效处理 自然时效：常温下搁置1520

35、天。人工时效：冷拉后立即加热到100200，并至少 保持23h。钢材时效处理后，屈服强度、抗拉强度及硬度都进一步提高，而塑性及韧性继续降低。,四、冲击韧性 钢材抵抗冲击荷载的能力。将摆锤从一定高度自由落下将中间开有V型缺口试件冲断，以试件在缺口处的最小横截面积除所作功的值为冲击韧性，aK单位为J/cm2。,五、耐疲劳性 钢材在受交变荷载反复作用时，可能在最大应力远低于屈服强度的情况突然破坏，这种破坏称为疲劳破坏。影响因素：内部组织状态、成分偏析及各种缺陷。一般钢材抗拉强度高，其疲劳极限也较高。,3.3 钢的化学成分对钢材性能的影响,一、碳（C）C0.8%，强度和硬度提高，塑性和韧性降低。C1%

36、，硬度增加，强度、塑性、韧性都降低，可焊性下降，冷脆性增加。二、硅（Si）Si1%，强度提高，塑性、韧性影响不明显。Si1%，塑性和韧性降低，冷脆性增加，可焊性差。,三、锰（Mn）可脱氧和脱硫，提高钢的强度和硬度，消除钢的热脆性。四、磷（P）提高强度，塑性和韧性降低，形成冷脆性。五、硫（S）硫在钢的热加工时形成热脆现象。冲击韧性、疲劳强度、可焊性降低。,六、氧（O）强度降低，热脆性增加，冷弯、热加工和焊接性能降低。七、氮（N）强度提高，塑性及韧性下降，热加工、焊接和冷弯性能降低。八、铝、钛、钒、铌（A1、Ti、V、Nb）改善组织、细化晶粒、提高强度、改善韧性。,3.4 建筑钢材技术标准和选用一

37、、碳素结构钢（1）碳素结构钢的牌号及表示方法 牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275 质量等级：A、B、C、D 脱氧程度：特殊镇静钢（TZ）、镇静钢（Z）、半镇静钢（b）和沸腾钢（F）。表示方法：屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号。,例如：Q235-A F 表示:屈服点为235 MPa的A级沸腾钢。（2）技术要求 标准：GB700-1988（3）碳素结构钢的选用 牌号增大，含碳量增加，强度和硬度增大，塑性和韧性降低。建筑工程主要用Q235号钢，有较高的强度，良好的塑性、韧性、可焊性。,二、低合金高强度结构钢（1）低合金高强度钢的牌号 牌号：Q295、Q345、

38、Q390、Q420、Q460 质量等级：A、B、C、D、E 表示方法：屈服点符号、屈服极限值和质量等级 例如：Q295A 表示：屈服极限为295MPa，质量等级为A的低合金高强度结构钢。,（2）技术要求 标准：GBl59l一1994（3）低合金高强度结构钢的选用 轻质高强、耐腐蚀、耐低温性好、抗冲击性强、使用寿命长、良好的可焊性和冷加工性，轧制各种型钢、钢管、钢筋，用于钢结构和钢筋混凝土结构中。,3.5 钢筋混凝土结构用钢 按化学成分：碳素结构钢筋、普通低合金钢钢筋。按生产方法：热轧钢筋、热处理钢筋、冷加工钢筋、预应力钢筋。按钢筋外形：光面钢筋、螺纹钢筋和刻痕钢筋。一、热轧钢筋 按表面形状分：

39、光园钢筋、带肋钢筋 按带肋钢筋分：月牙肋钢筋、等高肋钢筋,1.牌号 HPB235、HPB300（由碳素结构钢轧制）、HRB335、HRB400、HRB500（由低合金结构钢轧制）。2.技术要求（标准）钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋（GBl499.1-2008）钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋（GBl499.2-2007）,3.钢材的选用 1）HPB235光圆钢筋 特点:强度低，塑性、韧性和焊接性好。应用:普通钢筋混凝土结构中的受力及构造钢筋。2）HRB335、HRB400带肋钢筋 特点：强度较高，塑性、韧性较好。应用：用于大中型钢筋混凝土结构的受力钢筋。3）HRB500带肋钢筋 特点

40、：强度高，塑性与焊接性较差。应用：适宜于做预应力钢筋。,4.钢筋的焊接 焊接方法：闪光对焊、电渣压力焊、电弧焊等。钢筋焊接及验收规程：JGJ18-2003。闪光对焊,电渣压力焊,电弧焊（双面搭接焊）,钢筋机械连接（锥螺纹套筒、直螺纹套筒接头）,二、钢筋混凝土用冷拉钢筋 1.冷拉钢筋 在常温下将热轧钢筋或盘条施加规定的拉应力。2.冷拔低碳钢丝 将直径为68mm的Q215或Q235的低碳圆盘条，以强力拉拔而成的线材。甲级钢丝：用作预应力筋。乙级钢丝：用作焊接网、焊接骨架、箍筋和构造钢筋。,3.冷轧带肋钢筋 是用低碳钢或低合金钢热轧圆盘条，经冷轧后在其表面轧成具有三面或二面月牙形横肋的钢筋。标准：G

41、B13788-2000 分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170牌号。特点：1）强度高、塑性好、综合力学性能优良。2）握裹力强。3）节约钢材，降低成本。4）提高构件整体质量。,三、热处理钢筋 1.预应力混凝土用热处理钢筋 热轧带肋钢筋经淬火和回火等调质热处理而成。代号：RB150 标准：GB4463-84 牌号:40Si2Mn、48 Si2Mn、45 Si2Cr。,牌号表示：由含碳量的万分数、主要合金元素符号及含量的百分数。如：含量小于1.5%时只标写元素符号 含量为1.5%2.49%，则标注“2”含量为2.5%3.49%时，则标注“3”优点：强度高、锚固性好

42、，不易打滑、预应力值稳定、施工简便，不需调直及焊接。,2.钢筋混凝土用余热处理钢筋 热轧后立即穿水，进行表面控制冷却，然后利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋。钢材牌号：20MnSi 强度等级:RRB400 符号：R。,四、预应力混凝土用钢丝及钢铰线 1.钢丝 用优质碳素钢热轧盘条淬火、回火等调质处理后，冷拔加工制成的高强度钢丝。标准：GB/T52232002,钢丝按加工状态分为：冷拉钢丝(WCD)、低松弛钢丝（WLR）、普通松弛钢丝（WNR）。钢丝按外形分为：光面（P）、刻痕（I）及螺旋肋（H）。按松弛性能分为级和级。特点：强度高、柔性好、无接头、质量稳定、安全可靠。应用：大跨度屋架和吊车梁、桥梁、轨枕等的预应力钢筋。,2.钢铰线 用数根优质碳素结构钢丝经铰捻和消除内应力的热处理后制成。标准：GB/T 52241995 钢铰线分12、13、17三种。应用：大跨度、大负荷的后张法预应力屋架、桥梁和薄腹梁等结构的预应力筋。,The end,