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第 1 章 工程材料. 1.1 工程材料的分类与基本性质 1.2 水泥 1.3 混凝土 1.4 建筑砂浆 1.5 砌体材料 1.6 建筑钢材 1.7 防水材料. 1. 按化学组成分类. 1.1.1 工程材料的分类. 2. 按使用功能分类. 开口孔隙：与外界相连通的孔隙； 闭口孔隙：与外界隔绝的孔隙。. 极细孔隙：孔径 D
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第 1 章 工程材料
1.1 工程材料的分类与基本性质 1.2 水泥 1.3 混凝土 1.4 建筑砂浆 1.5 砌体材料 1.6 建筑钢材 1.7 防水材料
1.1.1 工程材料的分类
1. 按化学组成分类
材料有机与无机非金属复合无机非金属复合材料金属
复合材料
沥青材料高分子材料植物质材料
有机材料
胶凝材料玻璃及融熔制品烧结制品天然石材
非金属材料
有色金属黑色金属
金属材料
无机材料
2. 按使用功能分类
吸声隔声材料等绝热材料装饰材料防火材料防水材料功能材料
等内隔墙和其他围护材料填充墙墙体材料
混凝土等钢材结构材料
、、、、：
、：
、：
1.1.2 工程材料的物理性质
开口孔隙：与外界相连通的孔隙；
闭口孔隙：与外界隔绝的孔隙。
极细孔隙：孔径 D<0.01mm ；
细小孔隙：孔径 D<1.0mm ；
粗大孔隙：孔径 D>1.0mm 。
1. 密度
V
m
式中： —材料的密度， g/cm3 ； — 材料的质量（干燥至恒重）， g ； — 材料在绝对密实状态下的体积， cm3 。
mV
( 一 ) 密度、表观密度、体积密度和堆积密度
在测定有孔隙材料（如砖、石等）的密度时，应把材料磨成细粉，干燥后，用李氏密度瓶测定其绝对密实体积。
2. 表观密度（视密度）
式中： —材料的表观密度， kg/m3 或 g/cm3 ； — 材料在干燥状态下的质量； — 材料在包含闭口孔隙条件下的体积， m3 或 cm3 。
m
V
m
V
材料在包含闭口孔隙条件下的体积是采用排液置换法或水中称重法测量。
3. 体积密度（容重）
式中： —材料的体积密度， kg/m3 或 g/cm3 ； — 材料的质量，按有关标准规定，该质量是指自然状态下 的气干质量，即将试件置于通风良好的室内存放 7 d 后 测得的质量， kg 或 g ； — 材料在自然状态下的体积，包括材料实体及内部孔隙 （开口孔隙和闭口孔隙）体积， m3 或 cm3 。
m
00 V
m
0
0V
对于不规则形状材料的体积，可采用封蜡排液法测得。
4. 堆积密度
式中： —材料的堆积密度， kg/m3 ； — 材料的质量， kg ； — 材料的堆积体积， m3 。
m
11 V
m
1
1V
材料的堆积体积包括材料绝对体积、材料内部所有孔隙体积和颗粒间的空隙体积。
表 1-1 常用建筑材料的密度、体积密度、堆积密度
材料密度
（ g/cm3)体积密度（ kg/
m3)堆积密度（ kg/m3)
碎石砂
普通砖空心砖
水泥普通混凝土
木材钢材
2.60
2.60
2.50
2.50
3.10
—
1.55
7.85
—
—
1600 ～ 1800
1000 ～ 1400
—
2100 ～ 2600
400 ～ 800
7850
1400 ～ 1700
1450 ～ 1650
—
—
1200 ～ 1300
—
—
—
( 二 ) 材料的孔隙率和密实度
1. 孔隙率
材料的孔隙率是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率。
%100)1(%100 0
0
0
V
VVP
密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。
%100%100 0
0
V
VD
2. 密实度
1. 空隙率
材料空隙率是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率。
%100)1(%1000
1
1
01'
V
VVP
填充率是指散粒状材料在自然堆积状态下，其中的颗粒体积占自然堆积状态下的体积的百分率。
%100%1000
1
1
0'
V
VD
( 三 ) 材料的空隙率和填充率
2. 填充率
例：某容量筒质量为 3.4 kg ，容积为 10L 。容量筒装满绝对干燥石子后的总质量为 18.4 kg 。若向筒内注入水，待石子吸水饱和后，再注满此筒，共注入水 4.27 kg 。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为15.2kg 。求该石子的表观密度、体积密度、堆积密度和填充率。
( 四 ) 材料与水有关的性质
1. 亲水性与憎水性
亲水性材料：水泥、砂、石材、砖、木材等；
憎水性材料：沥青、油漆、塑料、防水油膏等。
亲水性是指材料与水接触后能被水湿润并将水吸入内部的性质 ；憎水性是指材料与水接触后能将水排斥在外的性质 。
2 ．材料的吸水性与吸湿性 （ 1 ）吸水性
1 ）质量吸水率
质量吸水率是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数 。
%100
g
gbm m
mmW
式中： ——质量吸水率，％； —— 材料在干燥状态下的质量， g ； —— 材料在吸水饱和状态下的质量， g 。
mWgm
bm
2 ）体积吸水率
体积吸水率是指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材料体积的百分数 。
%1001
'
wg
gbv
V
mmW
式中： ——体积吸水率，％； —— 干操材料体积， cm3 ； —— 水的密度， g/cm3 。
vW'
gV
w
（ 2 ）吸湿性
吸湿性指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示。含水率是指材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比。
%1000
01
m
mmW
式中： ——材料的含水率，％； —— 材料在干燥状态下的质量， g ； —— 材料含水状态下的质量， g 。
W0m
1m
材料的含水率受环境影响，随空气的温度和湿度的变化而变化。当材料中的湿度与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。
3 ．耐水性
g
bR f
fK
软化系数的范围波动在 0 ～ 1 之间。通常将软化系数大于等于0 .85 的材料看作是耐水材料。
材料的耐水性是指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。材料耐水性用软化系数 表示。RK
式中： ——材料在吸水饱和状态下的抗压强度， MPa ； —— 材料在干燥状态下的抗压强度， MPa 。
bf
gf
4 ．抗渗性
抗渗性指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗等级来表示。
AtH
QdK S
式中： —渗透系数， cm/h ； —透水量， cm3 ； — 试件厚度， cm ； —透水面积， cm2 ； — 时间， h ； H— 水头高度， cm 。
SKQdAt
渗透系数的物理意义是：单位时间内，在一定的水压作用下，单位厚度的材料，单位截面积上的透水量。渗透系数越小的材料表示其抗渗性越好。
抗渗等级是指在规定试验条件下，材料渗透时所能承受的最大水压力。如混凝土的抗渗性用抗渗等级表示，有 P2 、 P4 、 P6 、 P8 、 P10 、 P12 等几个等级。
5 ．抗冻性
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）而不破坏、强度又不显著降低的性质。
材料的抗冻性用抗冻等级来表示。如混凝土的抗冻等级以符号F 表示， F100 表示所能承受的最大冻融循环次数不少于 100次，试件的相对动弹性模量下降至≤ 60 ％或质量损失不超过 5 ％。
现象：某施工队原使用普通烧结粘土砖，后改为表现密度为 700 kg/m3 的加气混凝土砌块。在抹灰前采用同样的方式往墙上浇水，发现原使用的普通烧结粘土砖易吸足水量，但加气混凝土砌块虽表面看来浇水不少，但实则吸水不多，请分析原因。
［工程实例］加气混凝土砌块吸水分析
(五 ) 材料的热工性质
1. 材料的热容量 材料的热容量是指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力 。材料的热容量用比热容来表示。
材料比热容的物理意义是：单位重量的材料，在温度每改变1K 时所吸收或放出的热量。
)( 21 ttm
QC
式中： ——材料的热容量， kJ ； —— 材料的重量， kg ； —— 材料受热或冷却前后的温度差， K ； —— 材料的比热容， kJ/ （ kg·K ）。
Qm
21 tt
C
2 ．材料的导热性 当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力，称为导热性。材料的导热性可用导热系数来表示。
AZtt
Qa
)( 21
式中： ——材料的导热系数， W/ （ m·K ）； ——传导的热量， J ； —— 材料的厚度， m ； —— 材料传热的面积， m2 ； ——传热时间， s ； —— 材料两侧温度差， K 。
QaAZ
)( 21 tt
导热系数的物理意义是：厚度为 1m 的材料，当温度每改变 1K 时，在 1s 时间内通过 1m2 面积的热量。
材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。各种材料的导热系数差别很大，工程中通常把 ＜ 0.23 W/ （ m·K ）的材料称为绝热材料。
材料的导热系数和热容量是建筑物围护结构（墙体、屋盖）进行热工计算要用到的重要参数，设计时应选用导热系数较小而热容量较大的建筑材料，以使建筑物保持室内温度的稳定性。
表 1-2 常用土木工程材料的热工性质指标
材料名称 导热系数 [W/ （ m·K ） ]
比热容 [J/ （ g·K ） ]
钢材普通混凝土
水泥砂浆粘土空心砖松木
泡沫塑料
581.510.930.64
0.17～ 0.350.03
0.480.840.840.922.721.30
加气混凝土砌块与几种墙体材料导热系数比较
材料种类 容重 [kg/m3] 导热系数 [W/ （ m·K ） ]
加气混凝土砌块烧结实心砖烧结多孔砖蒸压灰砂砖钢筋混凝土
400 ～ 700
1600
1200
1400
2300
0.12 ～ 0.18
0.81
0.43
0.44 ～ 0.64
1.75
1.1.3 工程材料的力学性质
( 一 ) 强度 强度指材料抵抗外力破坏的能力，即材料达到破坏前所能承受的极限应力值。根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度几种。
表 1－ 3 常用材料强度 (MPa)
材料 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度花岗岩 100 ～ 250 5 ～ 8 10 ～ 14
普通粘土砖 5 ～ 20 ━ 1.6 ～ 4.0
普通混凝土 5 ～ 60 1 ～ 9 ━松木 (顺纹 )
30 ～ 50 80 ～ 120 60 ～ 100
建筑钢材 240 ～ 1500 240 ～ 1500 ━
材料 表观密度（ kg/m3 ）
抗压强度（ MPa ） 比强度
低碳钢 7800 415 0.053
松木 50034.3 （顺纹） 0.069
普通混凝土 2400 29.4 0.012
表 1-4 钢材、木材和混凝土的强度比较
比强度，指材料强度与其体积密度之比。它是评价材料是否轻质高强的指标。材料比强度越大，越轻质高强。
( 二 ) 弹性和塑性
弹性指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。这种可完全恢复的变形称为弹性变形。
E
式中： ——材料所受的应力， MPa ； —— 材料在应力 作用下产生的应变，无量纲。
塑性指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的变形称为塑性变形。
( 三 ) 脆性和韧性
脆性指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。具有这种性质的材料称为脆性材料。 脆性材料的抗压强度比其抗拉强度往往要高很多倍。它对承受振动作用和抵抗冲击荷载是不利的。砖、石材、陶瓷、玻璃、铸铁等都属于脆性材料。
韧性指在冲击或振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。低碳钢、木材等属于韧性材料。
( 四 ) 硬度和耐磨性
耐磨性是材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性用磨损率表示，即材料受磨损后单位受磨面积损失的材料质量。材料的耐磨性与材料的组成结构及强度、硬度有关。
硬度是指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。金属材料等的硬度常用压入法测定，如布氏硬度法，是以单位压痕面积上所受的压力来表示。陶瓷等材料常用刻划法测定。一般情况下，硬度大的材料强度高、耐磨性较强，但不易加工。
1.1.4 工程材料的耐久性
材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围环境各种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质的能力。种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质的能力。
物理作用：干湿变化、温度变化及冻融变化等 化学作用：酸、碱、盐等 生物作用：细菌、微生物等
作业
1.名词解释⑴平衡含水率 ⑵耐水性 ⑶比强度 ⑷弹性2.简答题⑴材料的密度、表观密度、体积密度及堆积密度有何区别？3.计算题某材料密度为 2.60g/cm3 ，干燥表观密度为 1600 kg/m3 ，现将质量为 954g 的该材料浸入水中，待吸水饱和后取出称得质量为 1086g 。试求该材料的孔隙率、质量吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。
1.2.1 水泥的分类1. 按矿物组成分 可分为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥、硫铝酸盐类水泥和铁铝酸盐类水泥等。
2. 按用途分 通用水泥：用于一般土木建筑工程的水泥，包括硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥以及复合硅酸盐水泥。 专用水泥：专门用途的水泥，如油井水泥、低热水泥、道路水泥等。 特性水泥：某种性能比较突出的水泥，如快硬水泥、白色水泥、膨胀水泥、抗硫酸盐水泥等 。
1.2.2 硅酸盐水泥
凡由硅酸盐水泥熟料、 0 ～ 5 ％石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。硅酸盐水泥分两种类型：不掺加混合材料的称 I型硅酸盐水泥，代号P•I；在硅酸盐水泥粉磨时掺入不超过水泥质量 5 ％的石灰石或料化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P•Ⅱ。
( 一 )硅酸盐水泥的生产与基本组成
1. 硅酸盐水泥的生产
硅酸盐水泥的生产过程分为制备生料、煅烧熟料、粉磨水泥三个主要阶段，该生产工艺过程可概括为“两磨一烧”，如图 1-2 所示。
石灰质原料粘土质原料铁矿粉等
按比例配合磨细 生料 煅烧 (1450℃) 熟料 水泥
石膏
图 1-2 硅酸盐水泥的生产流程
2. 硅酸盐水泥熟料矿物组成
表 1-5 硅酸盐水泥熟料主要矿物及其含量
矿物名称 化学成分 缩写符号 含量
硅酸三钙 3CaO•SiO2 C3S37% ～
60%
硅酸二钙 2CaO•SiO2 C2S15% ～
37%
铝酸三钙 3CaO•Al2O3 C3A 7% ～ 15%
铁铝酸四钙 4CaO•Al2O3•Fe2O3 C4AF 10% ～18%
表 1-6 各种熟料矿物单独与水作用的性质
C3S C2S C3A C4AF
水化速度 快 慢 最快 较快
28天水化热 大 小 最大 中
强度 高 早期低，后期高 低 中
抗硫酸盐侵蚀性 中 最好 差 好
体积收缩 中 中 最大 最小
性质矿物名称
硅酸盐水泥硬化后生成的主要水化物有：
水化硅酸钙 (3CaO•2SiO2•3H2O) 水化铁酸钙 (CaO•Fe2O3•H2O) 水化铝酸钙 (3CaO•Al2O3•6H2O) 水化硫铝酸钙 (3CaO•Al2O3•3CaSO4•32H2O) 氢氧化钙 Ca(OH)2
水化硅酸钙对水泥石的强度和其他主要性质起主导作用。
( 二 )硅酸盐水泥的主要技术要求
1. 细度 细度是指水泥颗粒的粗细程度。根据国家标准（ GB175-2007 ）规定，硅酸盐水泥比表面积应大于 300m2/kg(1kg 水泥所具有的总表面积 ) 。
缺点 :水泥越细
优点：总表面积越大，与水发生水化反应的速度越快，水泥石的早期强度越高。
硬化收缩越大；易受潮而降低活性；成本越高。
2. 凝结时间
水泥加水拌合时起 开始失去可塑性 完全失去可塑性
初凝
终凝
水泥凝结时间分初凝时间和终凝时间。
水泥的初凝和终凝时间对工程有重要意义。例如：混凝土的施工。
结论 1：水泥的初凝时间不能过短，否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。
结论 2：水泥的终凝时间不能过长，否则将延长施工进度和模板周转期。
硅酸盐水泥初凝时间不得早于 45 min ，终凝时间不得迟于 6.5 h 。凡凝结时间不符合规定的水泥，为不合格品。
3. 体积安定性
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，又称水泥安定性。 安定性不良的水泥硬化后体积发生不均匀膨胀，导致水泥石开裂、翘曲等现象。
注意：安定性不良的水泥为不合格品。
国家标准规定，硅酸盐水泥熟料中游离氧化钙含量用沸煮法检验必须合格，游离氧化镁的含量一般不得超过 5% ，三氧化硫的含量不得超过 3.5% 。
4. 强度
水泥强度等级是按规定龄期水泥胶砂的抗压强度和抗折强度来划分，水泥胶砂的抗压强度和抗折强度是指按水泥：标准砂（质量比） =1 ： 3 ，水灰比 0.5 ，以规定方法制成尺寸为 40×40×160mm胶砂试件，在标准温度 20 ±1℃ ℃的水中养护，测定 3天、 28天的试件抗压强度和抗折强度。
表 1-7 硅酸盐水泥的强度要求
强度等级抗压强度 (MPa) 抗折强度 (MPa)
3d 28d 3d 28d
42.5 17.0 42.5 3.5 6.5
42.5R 22.0 42.5 4.0 6.5
52.5 23.0 52.5 4.0 7.0
52.5R 27.0 52.5 5.0 7.0
62.5 28.0 62.5 5.0 8.0
62.5R 32.0 62.5 5.5 8.0
( 三 )硅酸盐水泥石的腐蚀与防止
1. 硅酸盐水泥石的腐蚀(1) 软水腐蚀 软水侵蚀又称溶出性侵蚀，它是指水泥石长期与雨水、雪水、蒸馏水、工厂冷凝水等含少量碳酸氢盐的软水相接触，使水泥石中氢氧化钙不断溶解流失，从而使水泥石的结构受到破坏。
(2)硫酸盐腐蚀 含硫酸盐的海水、湖水、地下水及某些工业污水，长期与水泥石接触时，其中的硫酸盐会与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成二水硫酸钙（ CaSO4·2H2O ） 。 二水硫酸钙与水泥石中的水化铝酸钙作用会生成高硫型水化硫铝酸钙（钙矾石）： 3CaO·Al2O3·6H2O+3 （ CaSO4·2H2O ） +19H2O =3CaO·Al2O3·3CaSO4·3lH2O
(3)镁盐腐蚀 在海水及地下水中，常含有大量的镁盐，主要是硫酸镁和氯化镁。它们与水泥石中的氢氧化钙发生反应： MgSO4+ Ca(OH)2+H2O=CaSO4·2H2O+ Mg(OH)2
MgCl2+Ca(OH)2=CaCl2+ Mg(OH)2
(4) 一般酸性腐蚀 无机酸中的盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸和有机酸中的醋酸等对水泥石都有不同程度的腐蚀作用。例如，盐酸与水泥石中的氢氧化钙作用生成氯化钙，反应产物易溶于水，导致水泥石破坏。
(5) 强碱腐蚀 碱类溶液在浓度不大时，一般对水泥石是无害的。但铝酸盐含量较高的硅酸盐水泥遇到强碱（如氢氧化钠）作用后也会发生腐蚀。氢氧化钠与水泥熟料中未水化的铝酸盐反应，会生成易溶的铝酸钠： 3CaO·Al2O3+6NaOH=3Na2O·Al2O3+3Ca(OH)2
2. 腐蚀的防止(1)根据侵蚀环境特点，合理选用适当品种的水泥。
(2)尽量提高水泥石的密实度，减少腐蚀水的渗透作用 。
(3)必要时可在混凝土表面设置防护层。
1.2.3 掺混合材料的硅酸盐水泥
1. 活性混合材料
活性混合材料也称为水硬性混合材料，它是具有火山灰性或潜在水硬性，以及兼有火山灰性和水硬性的矿物质材料，包括粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰。
( 一 ) 水泥混合材料
2. 非活性混合材料
非活性混合材料是不具备上述活性材料性能或只具有微弱活性的材料，如石英砂、石灰石粉等，另外，不符合技术要求的粒化高炉矿渣、火山灰质混合料、粉煤灰，也可作为非活性混合材料应用。
( 二 )几种通用水泥的组成与技术要求 1. 普通硅酸盐水泥(1) 组成 凡由硅酸盐水泥熟料， 5 ％～ 20 ％混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），代号 P·O 。 掺活性混合材料时，最大掺量不得超过 20 ％，其中允许用不超过水泥质量 5 ％的窑灰或不超过水泥质量 8 ％的非活性混合材料来代替。
(2)技术要求 细度要求比表面积应大于 300m2/kg ； ；初凝不得早于 45 min ，终凝不得迟于 10 h ；强度等级按 3d天 28d龄期的抗压强度和抗折强度共分 42.5 、 42.5R 、 52.5 、 52.5R 四个强度等级。
2. 矿渣水泥、火山灰水泥及粉煤灰水泥(1) 组成
1 ）矿渣水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性凝胶材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥），代号 P·S 。水泥中粒化高炉矿渣掺加量按质量百分比计为 20 ％～ 70 ％。
2 ）火山灰水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥），代号 P·P 。水泥中火山灰质混合材料掺加量按质量百分比计为 20％～ 40 ％。
3) 粉煤灰水泥 凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥），代号 P·F 。水泥中粉煤灰掺加量按质量百分比计为 20 ％～ 40 ％。
4 ）复合硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥（简称复合水泥），代号 P·C 。水泥中混合材料总掺加量按质量百分比计应大于 20 ％，但不超过 50 ％。允许用不超过 8 ％的窑灰代替部分混合材料，掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸盐水泥重复。
⑵技术要求
1 ）细度 细度用筛分法检测， 80μm方孔筛筛余量不得超过 10.0 ％或 45μm方孔筛筛余量不得超过 30.0 ％。 。2 ）凝结时间 初凝不得早于 45 min ，终凝不得迟于 10 h 。3 ）强度 水泥强度等级按规定龄期的抗压强度和抗折强度共分 32.5 、 32.5R 、 42.5 、 42.5R 、 52.5 、 52.5R六个强度等级。
( 三 )几种通用水泥的性能特点及应用
名称 硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥
特
性
早期强度高；水化热较大；抗冻性较好；耐蚀性差；干缩较小。
与硅酸盐水泥类同。
早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐热性好；耐腐蚀性较强；抗冻性差；干缩性较大；泌水较多。
早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐腐蚀性较强；抗渗性好；抗冻性差；干缩性大。
早期强度较低，后期强度增长较快；水化热较低；耐腐蚀性较强；干缩性较小；抗裂性较高；抗冻性差。
名称 硅酸盐水泥 普通水泥 矿渣水泥 火山灰水泥 粉煤灰水泥
适用范围
一般土建工程中的钢筋混凝土及预应力钢筋混凝土结构；受反复冰冻作用的结构；配制高强混凝土等
与硅酸盐水泥基本相同
高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构；大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程。
地下、水中大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构；蒸汽养护的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程
地上、地下及水中大体积混凝土结构；蒸汽养护的构件；抗裂性要求较高的构件；有抗硫酸盐侵蚀要求的工程
不适用范围
大体积混凝土结构；受化学及海水侵蚀的工程
与硅酸盐水泥基本相同
早期强度要求较高的混凝土工程；有抗冻要求的混凝土工程
处在干燥环境中的混凝土工程；其他同矿渣水泥
有抗碳化要求的工程；其他同矿渣水泥
( 四 ) 水泥的包装、标志、运输与贮存
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 ％。 2. 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。
3.运输与贮存
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。
现象：某大体积的混凝土工程，浇筑两周后拆模，发现挡墙有多道贯穿型的纵向裂缝。该工程使用某立窑水泥厂生产的 42.5Ⅱ型硅酸盐水泥，其熟料矿物组成如下 C3S 占 61% ， C2S 占 14% ，C3A 占 14% ， C4AF 占 11% 。
［工程实例分析］挡墙开裂与水泥的选用
作业1.名词解释⑴水泥终凝时间 ⑵普通水泥2.简答题⑴硅酸盐水泥的强度等级是如何划分的？⑵分析水泥石侵蚀破坏的主要类型。可采取哪些措施进行预防？⑶下列混凝土工程中应优先选用哪种硅酸盐水泥？请说明理由。①大体积混凝土工程；②采用湿热养护的混凝土构件；③高强混凝土工程；④严寒地区受到反复冻融的混凝土工程；⑤与硫酸盐介质接触的混凝土工程；⑥有耐磨要求的混凝土工程。
1.3.1 混凝土的分类及特点
( 一 ) 混凝土的分类1 . 按体积密度分
3
0
3
0
3
0
1950kg/mρ轻2800kg/m～2000＝ρ
2800kg/mρ
混凝土普通混凝土重混凝土
2. 按胶凝材料分
聚合物混凝土水玻璃混凝土沥青混凝土水泥混凝土
3. 按用途分
装饰混凝土耐酸混凝土耐热混凝土防水混凝土结构混凝土
4 . 按强度等级分类
5 . 按生产和施工工艺分类
MPaf
MPaf
MPaf
MPaf
cu
cu
cu
cu
100
60
60~30
30
超高强度混凝土高强度混凝土中强度混凝土低强度混凝土
辗压混凝土预拌混凝土压力混凝土喷射混凝土泵送混凝土
( 二 ) 混凝土的特点
1.具有良好的可塑性；
2. 可按需配制各种不同性质的混凝土；
3.具有较高的抗压强度，但抗拉强度很低；
4.具有良好的耐久性。
1.3.2 普通混凝土的组成材料 普通混凝土一般是由水泥、砂、石和水所组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和掺合料。
混凝土内部结构示意图
砂
石子水泥浆
( 一 ) 水泥 1. 水泥的品种选择
配制普通混凝土通用的水泥有：硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥。必要时也可采用快硬硅酸盐水泥或其他水泥。水泥品种的选择应根据混凝土工程特点、所处环境条件以及设计施工的要求进行。
2. 水泥强度等级选择①一般情况下，对中、低强度的混凝土，水泥强度等级为混凝土强度等级的 1.5~2倍为宜；②对高强度混凝土，水泥强度等级应为混凝土强度等级的 0.9~1.5倍。③用高强度等级水泥配制低强度等级混凝土时，每立方米混凝土的水泥用量偏少，会影响混凝土的和易性和密实性。
( 二 ) 细骨料
砂的粒径在 0.15 ～ 4.75mm 之间，可分为天然砂与人工砂两类。
细骨料细骨料
天然砂天然砂 人工砂人工砂
河砂河砂 海砂海砂 机制砂机制砂 混合砂混合砂
1. 砂的定义及分类
2. 砂的粗细程度
砂的粗细程度是指不同粒径的砂粒混合物的平均粗细程度，常用细度模数来衡量。细度模数按下面的公式计算：
1
165432
100
5)(
A
AAAAAAM x
式中： Mx—— 细度模数； A1 ， A2 ， A3 ， A4 ， A5 ， A6—— 分别为 4.75 mm ， 2.36 mm ， 1.18 mm ， 600μm ， 300μm ， 150μm筛的累积筛余百分率。
砂按细度模数大小可分为粗砂、中砂、细砂和特细砂。其细度模数分别为：粗砂（ 3.7 ～ 3.1 ）、中砂（ 3.0 ～ 2.3 ）、细砂（ 2.2 ～ 1.6 ）、特细砂（ 1.5 ～ 0.7 ）。
3. 砂的颗粒级配 砂的颗粒级配是指粒径大小不同的砂颗粒相互搭配的情况。
表 1-8 砂颗粒级配
1 2 3
9.50mm 0 0 0
4.75mm 10 ～ 0 10 ～ 0 10 ～ 0
2.36mm 35 ～ 5 25 ～ 0 15 ～ 0
1.18mm 65 ～ 35 50 ～ 10 25 ～ 0
600μm 85 ～ 71 70 ～ 41 40 ～ 16
300μm 95 ～ 80 92 ～ 70 85 ～ 55
150μm 100 ～ 90 100 ～ 90 100 ～ 90
级配区方孔筛
例：某砂样 500g经筛分析试验，各筛的筛余量见下表，试评定该砂的粗细程度和颗粒级配。
筛孔尺寸 /mm 4.75 2.36 1.18 0.60 0.30 0.15 0.15 以下分计筛余量 /g 40 60 80 120 100 90 10
［解］先计算分计筛余率和累计筛余率
分计筛余率 8 12 16 24 20 18 2
累计筛余率 8 20 36 60 80 98 100
细度模数的计算如下：
8.28100
859880603620
xM
评定结果：该砂属于中砂，颗粒级配为 2区。
粗骨料的粒径大于 4.75mm ，又分天然形成的卵石和人工破碎的碎石二种。粗骨料的粗细程度用最大粒径表示，即混凝土用的卵石或碎石中粒级的上限。粗骨料分为六个粒级： 4.75~10mm 、 4.75~16mm 、 4.75~20mm 、 4.75~25mm 、 4.75~31.5mm 、 4.75~40mm 。
粗骨料颗粒级配有连续级配与间断级配两种。连续级配配制的混凝土拌合物和易性好，不容易发生离析现象，目前应用较为广泛。
( 三 ) 粗骨料
卵石 碎石
混凝土粗骨料最大粒径的选用原则：
⑴从结构上考虑，粗骨料最大粒径不得大于结构截面最小尺寸的 1/4,同时不得大于钢筋最小净距的 3/4 ；对混凝土空心板，可允许采用最大粒径达 1/2板厚的骨料，但最大粒径不得超过 50mm 。
⑵从施工方面考虑，根据搅拌、运输、振捣方式，选择合适的粒径。对泵送混凝土，碎石最大粒径与输送管内径之比，宜小于或等于 1:3,卵石宜小于或等于 1:2.5 。
⑶从经济上考虑，粒径越大，水泥用量越小。当最大粒径小于 80mm 时，节约效果显著，粒径再大，节约效果不明显。故一般取粒径小于 80mm 。
骨料粒径太大使转换梁浇筑不密实
( 四 ) 混凝土拌合及养护用水 对混凝土拌合用水的质量要求是：不影响混凝土的凝结和硬化；无损于混凝土强度的发展及耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。
《混凝土用水标准》（ JGJ63－ 2006 ）
(五 ) 混凝土外加剂 1.减水剂⑴木质素系减水剂
木质素系减水剂的主要品种有木质素磺酸钙（又称木钙或 M型减水剂）、木质素磺酸钠（又称木钠）及碱木素等。 M型减水剂的掺量，一般为水泥质量的 0.2 ％～ 0.3 ％。 M型减水剂适用于大模板、滑模施工、泵送混凝土及夏季施工等。
⑵萘系减水剂
萘系减水剂主要成分为萘或萘的同系物的磺酸盐与甲醛的缩合物，有 NNO 、 NF 、 FDN 、 UNF 、 MF 等品种。萘系减水剂的减水、增强效果显著，属高效减水剂。适用于配制早强、高强及流态混凝土。
⑶水溶性树脂系减水剂
水溶性树脂系减水剂是以一些水溶性树脂为主要原料的减水剂，如三聚氰胺树脂减水剂（代号 SM ）、古马隆树脂减水剂等。树脂系减水剂减水及增强效果比萘系减水剂更好。适用于早强、高强、蒸养及流态混凝土。
2.缓凝剂 缓凝剂是指延长混凝土凝结时间的外加剂。 缓凝剂的主要种类有：木质素磺酸盐类缓凝剂（如木质素磺酸钙），糖蜜类缓凝剂（如糖蜜、蔗糖），羟基羧酸及其盐类缓凝剂。 缓凝剂主要用于高温季节施工、大体积混凝土工程、泵送与滑模方法施工以及较长时间停放或远距离运送的商品混凝土等。
3.早强剂 早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。
早强剂的常用种类有：氯盐类早强剂（氯化钙），硫酸盐类早强剂（ NC复合早强剂，即硫酸钠 60% 、糖钙 2% 及细砂 38% ，混合磨细而成），有机氨类早强剂（三乙醇胺复合早强剂，即三乙醇胺掺量为 0.03% ～ 0.05% ，氯化钠为 0.5% ～ 0.7% ，亚硝酸钠为 1% ）。早强剂主要用于混凝土冬季施工和抢修工程等。
4.引气剂 引气剂是在混凝土拌制过程中，能引入大量均匀分布、稳定封闭的微小气泡的外加剂。 引气剂的主要类型有：松香树脂类（松香热聚物、松香皂），烷基苯磺酸盐类（烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠），木质素磺酸盐类（木质素磺酸钙等），脂肪醇类（脂肪醇硫酸钠）等。
现象：某糖厂建宿舍，以自来水拌制混凝土，浇筑后用曾装过食糖的麻袋覆盖于混凝土表面，再淋水养护。后来发现该混凝土两天仍未凝结，而水泥经检验无质量问题。
［工程实例分析］
1.3.3 混凝土的主要技术性质( 一 ) 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施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀，成型密实的混凝土的性能。
和易性
流动性
粘聚性
保水性
⑴流动性 流动性是指混凝土拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动，并能均匀密实地填满模板的性能。
⑵粘聚性 粘聚性是指混凝土拌合物在施工过程中，其组成材料之间具有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。
⑶保水性 保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的沁水现象。
2. 和易性的测定方法及评定 用坍落度或维勃稠度测定混凝土流动性，再通过直观目测评定混凝土的粘聚性和保水性。
坍落度法适用于骨料最大粒径不大于 40 mm ，坍落度不小于 10 mm 的混凝土拌合物。
⑴坍落度法
坍落度坍落度
⑵维勃稠度法
维勃稠度法适用于骨料最大粒径不超过 40 mm ，坍落度值小于 10 mm ，维勃稠度在 5 ～ 30s 之间的混凝土拌合物的稠度测定。
维勃稠度仪
混凝土浇筑时的坍落度要求
项目 结构种类坍落度
（ mm ）
1基础或地面等的垫层、无筋的厚大结构或配筋稀疏的结构构件 10 ～ 30
2 板、梁和大型及中型截面的柱子等 30 ～ 50
3 配筋密列的结构（薄壁、筒仓、细柱等） 50 ～ 70
4 配筋特密的结构 70 ～ 90
⑶粘聚性和保水性的测定方法 粘聚性的检测方法是：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。
保水性是以混凝土拌合物中的稀水泥浆析出的程度来评定。坍落度筒提起后，如有较多稀水泥浆从底部析出，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的保水性能不好；如坍落度筒提起后无稀水泥浆或仅有少量稀水泥浆自底部析出，则表示此混凝土拌合物保水性良好。
3. 影响混凝土和易性的主要因素⑴水泥浆用量 在水灰比不变的情况下，水泥浆用量越多，则混凝土拌合物流动性越好，但粘聚性会变差。
⑵水泥浆的稠度 ——水灰比 在水泥用量不变的情况下，水灰比越小，水泥浆越稠，混凝土拌合物的流动性越小。
⑶砂率 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率 ( 图1-5) 。 为了保证混凝土拌合物具有良好的和易性，应选用合理砂率（最优砂率），所谓合理砂率，就是在保持水泥浆用量不变的条件下，可以使混凝土拌合物具有最大的流动性，并且能保持粘聚性和保水性良好。
观察与讨论： 试比较石子表面状态不同对混凝土和试比较石子表面状态不同对混凝土和易性的影响易性的影响
卵石 碎石
⑴当混凝土流动性小于设计要求时，为了保证混凝土的强度和耐久性，不能单独加水，必须保持水灰比不变，增加水泥浆用量。⑵当混凝土流动性大于设计要求时，可在保持砂率不变的前提下，增加砂石用量。⑶改善骨料级配。⑷掺减水剂或引气剂。
4. 混凝土和易性的调整与改善
现象：某混凝土搅拌站原混凝土配方均可生产出性能良好的泵送混凝土。后因供应的问题进了一批针片状多的碎石。当班技术人员未引起重视，仍按原配方配制混凝土，后发现混凝土坍落度明显下降，难以泵送，临时现场加水泵送。
［工程实例分析］
( 二 ) 混凝土强度1. 混凝土立方体抗压强度 按照国家标准 GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》规定，将混凝土拌合物制作边长为 150 mm 的立方体试件，在标准条件（温度 20 ±2℃ ℃，相对湿度 95 ％以上）下，养护到 28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度（简称立方体抗压强度），以 fcu 表示。
标准试件
抗压试验
混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为 150 mm 的立方体试件，在 28d龄期用标准试验方法测得的具有 95 ％保证率的抗压强度，以 fcu,k 表示。 普通混凝土划分为十四个强度等级： C15 ， C20 ， C25 ， C30 ， C35 ， C40 ， C45 ， C50 ， C55 ， C60 ， C65 ， C70 ， C75 和 C80 。
2. 混凝土强度等级
3. 混凝土的轴心抗压强度和轴心抗拉强度⑴轴心抗压强度 轴心抗压强度设计值以 fc 表示，轴心抗压强度标准值以 fck 表示。 轴心抗压强度的测定采用 150 mm×150 mm×300mm棱柱体作为标准试件。 试验表明：在立方体抗压强度 =10 ～ 55 MPa 的范围内，轴心抗压强度与之比约为 0.70 ～ 0.80 。
⑵轴心抗拉强度 混凝土是一种脆性材料，在受拉时很小的变形就要开裂，混凝土的抗拉强度只有抗压强度的 1/10 ～ 1/20 ，且随着混凝土强度等级的提高，比值降低。 在结构设计中抗拉强度是确定混凝土抗裂能力的重要指标。混凝土轴心抗拉强度采用立方体劈裂抗拉试验来测定，称为劈裂抗拉强度 ft
s 。
混凝土强度标准值 (N/mm2)
强度种类
混凝土强度等级
C15 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 C55 C60 C65 C70 C75 C80
fc 7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.1 23.1 25.3 27.5 29.7 31.8 33.8 35.9
fck 10.0 13.4 16.7 20.1 23.4 26.8 29.6 32.4 35.5 38.5 41.5 44.5 47.4 50.2
ft 0.91 1.10 1.27 1.43 1.57 1.71 1.80 1.89 1.96 2.04 2.09 2.14 2.18 2.22
ftk 1.27 1.54 1.78 2.01 2.20 2.39 2.51 2.64 2.74 2.85 2.93 2.99 3.05 3.11
注意：相同强度等级的混凝土轴心抗压强度设计值 fc 、轴心抗拉强度设计值 ft 低于混凝土轴心抗压、轴心抗拉强度标准值 fck 和 ftk 。
4. 影响混凝土强度的主要因素⑴水泥强度 水泥强度的大小直接影响混凝土强度。在配合比相同的条件下，所用的水泥强度等级越高，制成的混凝土强度也越高。
⑵水灰比 满足和易性要求的混凝土，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比越小，混凝土的强度就越高。
大量试验表明，混凝土强度与水灰比、水泥强度等级有一定的关系。一般采用下面直线型的经验公式来表示：
)( bceacu W
Cff
式中： ——灰水比（水泥与水质量比）； —— 混凝土 28d 抗压强度， MPa ； —— 水泥的 28 d 抗压强度实测值， MPa ； ， ——回归系数，与骨料的品种、水泥品种等因素有关。
W
C
cufcef
a b
表 1-10 回归系数 和 选用表a b
碎石 卵石
0.46 0.48
0.07 0.33
石子品种回归系数
a
b
［例］已知某混凝土所用水泥强度为 36.4 MPa ，水灰比 0.45 ，碎石。试估算该混凝土 28d 强度值。
【解】因为 W/C=0.45 ，所以 C/W=1/0.45=2.22 碎石： ＝ 0.46 ， =0.07 代入混凝土强度公式有： =0. 46 ×36.4× （ 2.22－ 0.07 ） =36.0 MPa 估计该混凝土 28 d 强度值为 36.0 MPa 。
a b
cuf
⑶龄期
龄期是指混凝土在正常养护条件下强度不再增长所经历的时间。在标准条件养护下，龄期不小于 3d 的混凝土强度发展大致与其龄期的对数成正比关系，即
a
f
n
f an
lglg
式中： ， ——龄期分别为 n天和 a天的混凝土抗压强度； n ， a——养护龄期， d ， a＞ 3 ， n＞ 3 。
nf af
【例】某混凝土在标准条件（温度 20℃士 3℃，湿度＞ 95 ％）下养护 7 d ，测得其抗压强度为 21.0 MPa ，试估算该混凝土 28 d抗压强度可达多少？
［解］根据公式，将数据代入，得该混凝土 28 d 抗压强度为：
MPaMPaff 8.350.2185.0
45.1
7lg
28lg728
( 三 ) 混凝土的耐久性
1. 抗渗性 抗渗性是指混凝土抵抗压力水（或油）渗透的能力。混凝土的抗渗性用抗渗等级表示。抗渗等级是以 28 d龄期的混凝土标准试件，按规定的方法进行试验，所能承受的最大静水压力来确定。混凝土的抗渗等级分为 P4 ， P6 ， P8 ， P10 ， P12五个等级，相应地表示能抵抗 0.4 MPa ， 0.6 MPa ， 0.8 MPa ， 1.0 MPa 及 1.2 MPa 的静水压力而不渗水。
2. 抗冻性 抗冻性是指混凝土在使用环境中，经受多次冻融循环作用，能保持强度和外观完整性的能力。混凝土的抗冻性用抗冻等级表示。抗冻等级是以 28 d龄期的混凝土标准试件吸水饱和状态下，承受反复冻融循环，以抗压强度下降不超过 25 ％，而且质量损失不超过 5 ％时所能承受的最大冻融循环次数来确定。抗冻等级分为 F10 ，， F25 ， F50 ， F100 ， F150 ， F200 ， F250 ， F300九个等级，相应地表示在标准试验条件下，混凝土能承受冻融循环次数不少于 10次， 15次， 25次， 50次， 100次， 150次， 200次， 250次， 300次。
3. 混凝土的碳化 混凝土的碳化是指空气中的二氧化碳在有水存在的条件下，与水泥石中的氢氧化钙发生反应，生成碳酸钙和水的过程。
Ca(OH)2+CO2+H2O=CaCO3+2H2O
碳化作用最主要的危害是：由于碳化使混凝土碱度降低，减弱了其对钢筋的防锈保护作用，使钢筋易出现锈蚀；另外，碳化将显著增加混凝土的收缩，使混凝土表面出现微细裂缝。
4.提高混凝土耐久性的措施⑴合理选择水泥品种，使其与工程环境相适应；⑵采用较小水灰比和保证水泥用量；⑶选择质量良好、级配合理的骨料和合理的砂率；⑷掺用适量的引气剂或减水剂；⑸加强混凝土质量的生产控制。
1.3.5 普通混凝土的配合比设计( 一 ) 混凝土配合比设计的基本要求①满足结构设计要求的强度等级；②混凝土拌合物具有良好的和易性；③满足混凝土使用要求的耐久性，如抗渗、抗冻等性能；④在满足上述要求的前提下，做到尽量节约水泥，合理使用材料和降低成本。
( 二 ) 混凝土配合比设计的步骤
表 1-11 混凝土强度标准差取值
混凝土强度等级 低于 C20 C20~C35 高于 C35
标准差 4 5 6
1.计算混凝土配制强度（ ）0,cuf
645.1,, kcuocu ff
式中 : —设计混凝土强度标准值 (MPa) ；
— 混凝土强度标准差 (MPa);
1.645 — 强度保证系数，其对应强度保证率为 95 ％。
kcuf ,
0,cuf当强度保证率为 95% 时， 可按下式计算：
2.初步确定水灰比（ W/C ）
当混凝土强度等级小于 C60 时，混凝土水灰比可按下式计算：
cebacu
cea
ff
f
C
W
0,
式中： ——水灰比 ; —— 混凝土配制强度， MPa ； —— 水泥的 28 d 抗压强度实测值， MPa ； ， ——回归系数。
C
W
0,cufcef
a b
gcecce ff ,
式中： ——水泥强度等级富余系数，按统计资料确定。 c
表 1-17 ：混凝土最大水灰比和最小水泥用量（ kg/m3 ）
环境条件 结构类型
最大水灰比 最小水泥用量
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
素混凝土
钢筋混凝土
预应力混凝土
干燥环境 正常的居住或办公用房屋内
不作规定 0.65 0.60 200 260 300
潮湿环境
无冻害
高湿度的室内 ; 室内部件 ; 在非侵蚀性土和( 或 ) 水中的部件
0.70 0.60 0.60 225 280 300
有冻害
经受冻害的室外部件 ;在非侵蚀性土和 ( 或 )水中且经受冻害的部件 ;高湿度且经受冻害的室内部件
0.55 0.55 0.55 250 280 300
有冻害和除冰剂的环境
经受冻害和除冰剂作用的室内和室外部件 0.50 0.50 0.50 300 300 300
3.确定 1m3 混凝土的用水量 (mw0)
⑴干硬性和塑性混凝土用水量的确定
水灰比范围在 0.4 ～ 0.8 之间的干硬性和塑性混凝土，可根据混凝土所用粗骨料类型、最大粒径和混凝土的坍落度要求，按表1-19 和表 1-20选取用水量。
拌合物稠度 卵石最大粒径（ mm ）
碎石最大粒径（ mm ）
项目 指标 10 20 40 16 20 40
维勃稠度(s)
16 ～ 20
175 160 145 180 170 155
11 ～ 15
180 165 150 185 175 160
5 ～ 10 185 170 155 190 180 165
表 1-19 干硬性混凝土用水量选用表（ kg/m3 ）
拌合物稠度 卵石最大粒径 (mm) 碎石最大粒径 (mm)
项目 指标 10 20 31.5 40 16 20 31.5 40
坍落度(mm)
10 ～ 30 190 170 160 150 205 185 170 165
35 ～ 50 200 180 170 160 215 195 180 175
55 ～ 70 210 190 180 170 225 205 190 185
75 ～ 90 215 195 185 175 235 215 200 195
表 1-20 塑性混凝土用水量选用表（ kg/m3 ）
注： l.本表用水量是采用中砂时的平均取值，采用细砂时， lm3 混凝土的用水 量可增加 5 ～ 10 kg ；采用粗砂时，则可减少 5 ～ 10kg ； 2.掺用各种外加剂或掺合料时，用水量应相应调整。
⑵流动性和大流动性混凝土用水量的确定
①其用水量以表 1-20 中坍落度为 90 mm 的用水量为基础，按坍落度每增大 20 mm 用水量增加 5 kg ，计算出未掺外加剂时的混凝土用水量。
式中： ——掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量， kg ； ——末掺外加剂混凝土每立方米混凝土的用水量， kg —— 外加剂的减水率，应经试验确定，％。
②掺外加剂时的混凝土用水量可按下式计算：
)1(0 wwa mm
wam
0wm
0cm 单位水泥用量 是指每立方米混凝土的水泥用量（单位为 kg ）。可按下式计算：
CW
mm w
c /0
0
为保证混凝土的耐久性，由上式计算得出的水泥用量还要满足表1-17中规定的最小水泥用量的要求 。
4.确定 1m3 混凝土的水泥用量 (mc0)
6.选取合理砂率值 对坍落度为 10 ～ 60 mm 的混凝土砂率，可根据粗骨料的品种、粒径及混凝土的水灰比按表 1-21选取。
表 1-21 混凝土砂率选用表（ % ）
水灰比（ W/C ）
卵石最大粒径（ mm ） 碎石最大粒径（ mm ）
10 20 40 16 20 40
0.4026 ～ 3
225 ～ 3
124 ～ 3
030 ～ 3
529 ～ 3
427 ～ 3
2
0.5030 ～ 3
529 ～ 3
428 ～ 3
333 ～ 3
832 ～ 3
730 ～ 3
5
0.6033 ～ 3
832 ～ 3
731 ～ 3
636 ～ 4
135 ～ 4
033 ～ 3
8
0.7036 ～ 4
135 ～ 4
034 ～ 3
939 ～ 4
438 ～ 4
336 ～ 4
1
注：1. 表 1-21 数值系中砂的选用砂率，对细砂或粗砂，可相应地减少或增大砂率；
2. 对坍落度大于 60mm 的混凝土，砂率可经试验确定，也可在表1-21 的基础上，按坍落度每增大 20mm ，砂率增大 1% 的幅度予以调整；坍落度小于 10mm 的混凝土，其砂率应经试验确定；
3.只用一个单粒级粗骨料配制混凝土时，砂率应适当增大；
4. 对薄壁构件砂率取偏大值
5. 表 1-21 中的砂率系指砂与骨料总量的质量比。
6.计算砂、石子的用量（ 和 ）0s
m0g
m⑴质量法
%10000
0
0000
sg
ss
cpwsgc
mm
m
mmmmm
式中： ——每立方米混凝土的水泥用量， kg ； ——每立方米混凝土的石子用量， kg ； ——每立方米混凝土的砂用量， kg ； ——每立方米混凝土的用水量， kg ； —— 砂率，％； ——每立方米混凝土拌合物的假设质量， kg 。
0cm
0gm
0sm
0wm
scpm
每m3 混凝土拌合物的假设质量可根据历史经验取值。如无资料时可根据骨料的类型、粒径以及混凝土强度等级，按表 1-22选取。
表 1-22 混凝土表观密度取值
强度等级 ≤C10 C15 ～
C30 C35 ～
C60 ≥C60
（ kg/m3 ） 2360 2400 2450 2480cpm
⑵体积法
%100
101.0
00
0
0000
sg
ss
w
w
s
s
g
g
c
c
mm
m
mmmm
式中： ——水泥密度， kg/m3 ，可取 2900 ～ 3100 kg/m3 ； —— 石子表观密度， kg/m3 ； —— 砂表观密度， kg/m3 ； —— 水的密度， kg/m3 ，可取 1000 kg/m3 ； —— 混凝土含气量百分数，％，在不使用引气型外加剂 时，可取为 1 。
cgs
w
7.配合比的试配、调整 当试拌得出的拌合物坍落度（或维勃稠度）不能满足要求，或粘聚性和保水性不好时，应在保证水灰比不变的条件下相应调整用水量或砂率。每次调整后再试拌，直到和易性符合要求为止。
检验混凝土的强度时至少应采用三个不同的配合比。其中一个应为经过前面拌合物和易性确定的基准配合比，另外两个配合比的水灰比，宜较基准配合比分别增加和减少 0.05 ；用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加和减少 1 ％。
当混凝土表观密度实测值与计算值之差的绝对值不超过计算值2 ％时，前面确定的配合比即为最终的设计配合比；当二者之差超过 2 ％时，应将配合比中每项材料用量均乘以校正系数，即为最终的设计配合比。校正系数可按下式计算：
cc
tc
,
,
式中： ——混凝土表观密度实测值， kg/m3 ； —— 混凝土表观密度计算值， kg/m3 。
tc,
cc,
注意：
7.确定施工配合比
cc mm '
)1('sss Wmm
)1('ggg Wmm
ggssww WmWmmm '
式中： 和 分别为砂的含水率和石子的含水率， 、 、 和 分别为修正后每立方米混凝土拌合物中水泥、砂、石和水的用量。
sW gW 'cm '
sm 'gm
'wm
某多层办公楼为框架结构，其框架梁设计强度等级为 C20 ，施工要求坍落度为 30 ～ 50mm （混凝土由机械搅拌、机械振捣），所用材料：水泥为 325号普通水泥，28天实测强度 35MPa ，密度 ρc=3000kg/m3 ；砂子为中砂，表观密度 ρs=2650kg/m3 ；石子为碎石，表观密度 ρ
g=2700kg/m3 ，最大粒径 20mm 。试设计混凝土配合比，并求出施工配合比（现场砂含水率 3% ，碎石含水率 1% ）。
( 三 ) 例题
解：⑴确定混凝土配制强度fcu,o
645.1,, kcuocu ff
=20+1.645×5=28.2MPa
⑵确定水灰比
cebaocu
cea
fff
CW
,
3507.046.02.28
3546.0
=0.55<0.65 符合要求。
⑶确定 lm3 混凝土的用水量
根据施工要求的坍落度 30 ～ 50mm 和碎石最大粒径 20mm ，由表1-19查得 =195kg/m3 。
0wm
0wm
⑷确定 lm3 混凝土的水泥用量 0cm
=195/0.55=354.5kg＞ 260kgCW
mm w
c /0
0
根据W/C=0.55 和碎石最大粒径 20mm ，由表1-21选取
=36% 。
⑸选用合理的砂率 s
s
⑹计算砂 、石子 用量0gm 0sm
%10036.0
101.01000
195
265027003000
5.354
00
0
00
sg
s
sg
mm
m
mm
⑺试拌调整确定实验室配合比
解方程得 =653.6kg 、 =1162.0kg
由此算出 1m3 混凝土各种材料的初步用量为：
=342kg 、 =195kg 、 =653.6kg 、 =1162.0kg
0sm 0gm
0wm0cm 0gm0sm
⑻确定施工配合比
kgmm cc 342' kgms 6.1173%)11(0.1162'
kgmg 2.673%)31(6.653'
kgmw 8.163%10.1162%36.653195'
1.3.6 其他种类混凝土
（一） 高强混凝土—指强度等级为 C60 及其以上的混凝土
1.配制高强度混凝土的原材料要求 ⑴应选用质量稳定、强度等级不低于 42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。⑵强度等级为 C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于 31.5 mm ；强度等级高于 C60级的混凝土，其粗骨料的最大粒径不应大于25mm ，并严格控制其针片状颗粒含量、含泥量和泥块含量。⑶细骨料的细度模数宜大于 2.6 ，并严格控制其含泥量和泥块含量。⑷配制高强混凝土时应掺用高效减水剂或缓凝高效减水剂。⑸配制高强混凝土时应该掺用活性较好的矿物掺合料，且宜复合使用矿物掺合料。
2.高强混凝土配合比设计 每立方米高强混凝土水泥用量不应大于 550 kg ；水泥和矿物掺合料的总量不应大于 600 kg 。配制高强混凝土所用砂及所采用的外加剂和矿物掺合料的品种、掺量，应通过试验确定。高强混凝土设计配合比确定后，尚应用该配合比进行不少于 6次的重复试验进行验证，其平均值不应低于配制强度。
（二）抗渗混凝土—指抗渗等级等于或大于 P6级的混凝土 1. 抗渗混凝土所用原材料的要求⑴粗骨料宜采用连续级配，其最大粒径不宜大于 40mm ，含泥量不得大于 1.0 ％，泥块含量不得大于 0.5 ％；⑵细骨料的含泥量不得大于 3.0 ％，泥块含量不得大于 1.0 ％；⑶外加剂宜采用防水剂、膨胀剂、引气剂、减水剂或引气减水剂；⑷抗渗混凝土宜掺用矿物掺合料。
2. 抗渗混凝土配合比设计⑴每立方米混凝土中的水泥和矿物掺合料总量不宜小于 320kg ；⑵砂率宜为 35 ％～ 45 ％；⑶供试配用的最大水灰比符合表 1-16 的规定。
表 1-16 抗渗混凝土最大水灰比
抗渗等级最大水灰比
C20 ～ C30 混凝土 C30 以上混凝土
P6
P8 ～ P12
P12 以上
0.60
0.55
0.50
0.55
0.50
0.45
⑷掺用引气剂的抗渗混凝土，其含气量宜控制在 3 ％～ 5 ％。⑸试配要求的抗渗水压值应比设计值提高 0.2 MPa ，其试验结果应符合下式要求：
2.010
P
Pt
式中： Pt——6个试件中 4个未出现渗水时的最大水压值， MPa ； P ——设计要求的抗渗等级值。
习题1. 实验室试拌混凝土 ,经调整后各种材料用量为： 32.5MPa 普通硅酸盐水泥 4.5kg 、水 2.7kg 、砂 9.9kg 、碎石 18.9kg ，测得拌和物的表观密度为 2380kg/m3 。试求：
⑴每立方米混凝土的各种材料用量；
⑵当施工现场砂子的含水率为 3.5% ，石子含水率为 1% 时，求施工配合比；
⑶如果将实验室配合比直接用于施工现场，则现场混凝土的实际配合比将如何变化？对混凝土的强度将产生多大的影响？
2. 混凝土计算配合比为 1 ： 2.13 ： 4.31 ，水灰比为 0.58 ，在试拌调整时，增加了 10% 的水泥浆用量。试求：
⑴该混凝土的基准配合比；
⑵若基准配合比混凝土水泥用量为 320kg/m3 ，求每立方米混凝土中其他材料的用量。
1.4.1 建筑砂浆的分类1 . 按用途分
特种砂浆抹面砂浆砌筑砂浆
2 . 按胶凝材料分
石灰砂浆混合砂浆水泥砂浆
1. 胶凝材料 建筑砂浆常用的胶凝材料有：水泥、石灰、石膏等。为合理利用资源、节约材料，在配制砂浆时要尽量选用砌筑水泥或低强度等级水泥。水泥砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于 32.5级；水泥混合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于 42.5级。
1.4.2 建筑砂浆的组成材料
2. 砂 砌筑砂浆宜优先选用中砂，毛石砌体宜选用粗砂，抹面砂浆应选用细砂。 M5 及以上的砂浆，其砂含泥量不应超过 5 ％；强度等级为 M2.5 的水泥混合砂浆，砂的含泥量不应超过 10 ％。
4. 水 应使用不含侵蚀性介质的洁净水或饮用水。
3. 掺合料 为改善砂浆的和易，可在砂浆中掺加石灰膏、粘土膏、电石膏等掺合料。
1.4.3 建筑砂浆的技术性质
( 一 )新拌砂浆的和易性 砂浆和易性指砂浆拌合物是否便于施工操作，并能保证质量均匀的综合性质，包括流动性和保水性两个方面。
1.流动性
砂浆的流动性指砂浆在自重或外力作用下流动的性能，用稠度表示。稠度是以砂浆稠度测定仪的圆锥体沉入砂浆内深度（单位为 mm ）表示。圆锥沉入深度越大，砂浆的流动性越大。
表 1-21 建筑砂浆稠度选择
砌体种类 砂浆稠度 /mm
砌体种类 砂浆稠度 /mm
烧结普通砖砌体 70 ～ 90 烧结普通平拱式过梁空斗墙、筒拱
普通混凝土小型空心砌块砌体
50 ～ 70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 石砌体 30 ～ 50
2. 保水性
保水性指砂浆拌合物在存放、运输和施工过程中保持水分的能力。砂浆的保水性用分层度表示。分层度试验方法是：砂浆拌合物测定其稠度后，再装入分层度测定仪中，静置 30min 后取底部 1/3 砂浆再测其稠度，两次稠度之差值即为分层度（以 mm 表示）。 一般建筑砂浆的分层度在 10 ～ 20mm 之间为宜，但不得大于30 mm 。
砂浆的强度用强度等级来表示。砂浆强度等级是以边长为 70.7 mm 的立方体试件 (六个一组 ) ，在标准养护条件下，用标准试验方法测得 28 d龄期的抗压强度值平均值（单位为 MPa ）确定。标准养护条件为： 温度： 20 ±3℃ ℃。 相对湿度：水泥砂浆大于 90 ％，混合砂浆 60 ％～ 80 ％。
按 28 d龄期抗压强度平均值砂浆的强度等级划分为 M20 、M15 、 M10 、 M7.5 、 M5 、 M2.5 等六个等级。工程中常用的砂浆强度等级为 M5 、 M7.5 、 M10 等，对特别重要的砌体或有较高耐久性要求的工程，宜采用 M10 以上的砂浆。
( 二 ) 砂浆硬化后的强度
（一）普通抹面砂浆 常用的普通抹面砂浆有水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆、麻刀石灰砂浆（简称麻刀灰）、纸筋石灰砂浆（纸筋灰）等。 抹面砂浆常分两层或三层进行施工。底层砂浆的作用是使砂浆与基层能牢固地粘结，应有良好的保水性及较高的粘结力；中层主要是为了找平，有时可省去不做；面层主要为了获得平整、光洁的表面效果。 底层及中层多用水泥混合砂浆，面层多用水泥混合砂浆或掺麻刀、纸筋的石灰砂浆。在潮湿房间或地下建筑及容易碰撞的部位，应采用水泥砂浆。
1.4.4 抹面砂浆
涂抹在建筑物内外墙表面，且具有美观装饰效果的抹灰砂浆通称为装饰砂浆。装饰砂浆的底层和中层抹灰与普通抹灰砂浆基本相同。主要是装饰砂浆的面层，要选用具有一定颜色的胶凝材料和骨料以及采用某种特殊的操作工艺，使表面呈现出各种不同的色彩、线条与花纹等装饰效果。 装饰砂浆常用的施工操作方法有：拉毛、水刷石、水磨石、干粘石、斩假石等。
（二）装饰砂浆
1.4.5 防水砂浆 防水砂浆主要用来制作防水层。砂浆防水层又叫刚性防水层，适用于不受振动和具有一定刚度的混凝土工程或砌体工程，如水池、水塔、地下工程等的防水。 防水砂浆宜选用强度等级为 42.5 的普通硅酸盐水泥和级配良好的中砂。砂浆配合比中，水泥和砂的质量比不宜大于 1 ： 2.5 ，水灰比宜控制在 0.5 ～ 0.6 ，稠度不应大于 80mm 。 防水砂浆应分 4 ～ 5层分层涂抹在基面上，每层涂抹厚度约 5mm ，总厚度 20~30mm ，每层在初凝前压实一遍，最后一遍要压光，并精心养护。另外，也可以在水泥砂浆中掺入防水剂来提高砂浆的抗渗能力，常用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂和金属皂类防水剂等。还可以采用膨胀水泥或无收缩水泥来配制防水砂浆。
1.5.1 砖 砖按孔洞率分为： 实心砖：无孔洞或孔洞率小于 25 ％，尺寸为 240mm×115mm×53mm 的实心砖称为普通砖。 多孔砖：孔洞率不小于 25 ％，孔的尺寸小而数量多。 空心砖：孔洞率不小于 40 ％，孔的尺寸大而数量少。
砖按制造工艺分为： 烧结砖：经焙烧而制成的砖。常结合主要原料命名，如烧结粘 土砖等。在不致混淆的情况下可省略烧结两字。 蒸养砖：经常压蒸汽养护硬化而成的砖，如蒸养粉煤灰砖。 蒸压砖：经高压蒸汽养护硬化而成的砖，如蒸压灰砂砖。 免烧砖：以自然养护而成的砖，如非烧结粘土砖。
（一）烧结普通砖 烧结普通砖是指以粘土、页岩、煤矸石或粉煤灰为主要原料，经焙烧而成的普通实心砖。包括粘土砖（ N ）、页岩砖（ Y ）、煤矸石砖（ M ）、粉煤灰砖（ F ）等多种。 按照 GB/T5101-2003《烧结普通砖》的规定，强度和抗风化性能合格的砖，按照尺寸偏差、外观质量、泛霜和石灰爆裂等项指标划分为三个等级：优等品（ A ）、一等品（ B ）和合格品（ C ）。 砖的产品标记按照产品名称、品种、强度等级和标准编号的顺序写出。例如，页岩砖、强度等级MU15 、优等品，则其标记应写为： 烧结普通砖 Y MU15 A GB/T 5101
1. 强度 砖的强度等级是根据 10块砖的抗压强度平均值及强度标准值，分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。
表 1-23 烧结普通砖强度等级
强度等级 平均值≥变异系数≤ 0.21
变异系数＞ 0.21
标准值≥ 单块最小抗压强度标准值≥
MU30
MU25
MU20
MU15
MU10
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
22.0
18.0
14.0
10.0
6.5
25.0
22.0
16.0
12.0
7.5
2.尺寸偏差
砖的标准尺寸为 240×115×53mm ，1m3 砖砌体需砖 512块。
表 1-24 烧结普通砖 尺寸允许偏差 (mm)
公称尺寸样本平均偏差 样本极差≤
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
长度 240 ± 2.0 ± 2.5 ± 3.0 6 7 8
宽度 115 ± 1.5 ± 2.0 ± 2.5 5 6 7
高度 53 ± 1.5 ± 1.6 ± 2.0 4 5 6
3. 外观质量 包括两条面高度差、弯曲、杂质凸出高度、缺棱掉角、裂纹、完整面、颜色等项内容。
4.泛霜 由于砖原料中的可溶性盐因水分蒸发而产生。
5. 石灰爆裂 指烧结砖的原料中夹杂着石灰石，焙烧时被烧成生石灰块，在使用过程中生石灰吸水熟化转变为熟石灰，体积膨胀而引起砖爆裂甚至破坏。
6. 抗风化性能 指烧结砖在干湿变化、温度变化、冻融变化等物理因素作用下不破坏并保持原有性质的能力。
烧结普通砖具有一定的强度及良好的绝热性、耐久性，且原料广泛，工艺简单，因而可用作墙体材料、砌筑柱、拱、烟囱及基础等。其中，优等品可用于清水墙和墙体装饰；一等品、合格品可用于混水墙。 由于烧结普通砖能耗高，烧砖毁田，污染环境，因此我国对实心粘土砖的生产、使用有所限制。
（二）烧结多孔砖 是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥ 25% ，孔小而数量多的砖。砌筑时要求孔洞方向垂直于承压面。常用于砌筑六层以下的承重墙。
是以粘土、页岩、煤矸石为主要原料，经焙烧而成的孔洞率≥ 40 ％，孔的尺寸大而数量少的砖。其孔洞平行于大面，砌筑时要求孔洞方向与承压面平行，主要用于非承重墙。
砌筑时此面向上
（三）烧结空心砖
1.5.2 砌块
（一）蒸压加气混凝土砌块 是以钙质材料和硅质材料以及加气剂、少量调节剂，经配料、搅拌、浇筑成型、切割和蒸压养护而成的多孔轻质块体材料。
项目 a系列 b系列
长度（mm） 600 600
高度（mm） 200、 250、 300 200、 250、 300
宽度（mm） 100、 125、 150200、 250、 300
120、 180、 240
表 1-24 加气混凝土砌块尺寸规格
砌块按外观质量、体积密度和抗压强度分为：优等品（ A ）、一等品（ B ）、合格品（ C ）三个等级。 砌块按 100mm×100mm×100mm立方体试件的抗压强度分七个强度级别： A1.0 ， A2.0 ， A2.5 ， A3.5 ， A5.0 ， A7.5 ， A10 ；按体积密度分为六个级别： B03 ， B04 ， B05 ， B06 ， B07 ， B08 。 砌块的产品标记按产品名称（代号 ACB ）、强度级别、体积密度级别、规格尺寸、产品等级和标准编号的顺序进行。如：强度级别为 A3.5 ，体积密度级别为 B05 ，优等品，规格尺寸为 600 mm × 200 mm × 250 mm 的蒸压加气混凝土砌块，其标记为： ACB A3.5 B05 600×200×250 A GB 11968
蒸压加气混凝土砌块表观密度低，具有较高的强度、抗冻性及较低的导热系数，是良好的墙体材料及隔热保温材料，多用于高层建筑非承重的内外墙，也可用于一般建筑的承重墙，还可用于屋面保温，是当前重点推广的节能建筑墙体材料之一。但不能用于建筑物基础和处于浸水、高湿和有化学侵蚀的环境（如强酸、强碱或高浓度 CO2 ），也不能用于表面温度高于 80℃的承重结构部位。
蒸压加气混凝土砌块砌筑蒸压加气混凝土砌块砌筑
普通混凝土小型空心砌块是由水泥，粗、细骨料加水搅拌，装模、振动（或加压振动或冲压）成型，并经养护而成。粗、细骨料可用普通碎石或卵石、砂子，也可用轻骨料（如陶粒、煤渣、煤矸石、火山渣、浮石等）及轻砂。砌块空心率大于 25 ％。
（二）普通混凝土小型空心砌块
按照国家标准 GB 8239－ 1997《普通混凝土小型空心砌块》的规定，普通混凝土小型空心砌块按其抗压强度分为 MU3.5 ， MU5.0 ， MU7.5 ， MU10.0 ， MU15.0 和 MU20.0六个等级。按其尺寸偏差，外观质量分为：优等品（ A ）、一等品（ B ）及合格品（ C ）。其主规格尺寸为 390 mm×390 mm×190mm ，其他规格尺寸可由供需双方协商。
普通混凝土小型空心砌块产品标记按产品名称（代号 NHB ）、强度等级、外观质量等级和标准编号的顺序。如强度等级为 MU7.5 ，外观质量为优等品（ A ）的砌块，其标记为： NHB MU7.5 A GB 8239 普通混凝土小型空心砌块具有重量轻、生产简便、施工速度快、适用性强、造价低等优点，广泛用于中低层建筑的内外墙。需要注意的是，这种砌块在砌筑时一般不宜浇水，但在气候特别干燥炎热时，可在砌筑前稍喷水湿润。
1. 按化学成分分类⑴碳素钢 含碳量为 0.02 ％～ 2.06 ％的铁碳合金称为碳素钢，也称碳钢。碳素钢根据含碳量可分为： 低碳钢：含碳小于 0 .25 ％； 中碳钢：含碳 0.25 ％～ 0.6 ％； 高碳钢：含碳大于 0.6 ％ 。
1.6.1 建筑钢材的分类
⑵合金钢 碳素钢中加入一定量的合金元素则称为合金钢。合金元素有硅（ Si ）、锰（ Mn ）、钛（ Ti ）、钒（ V ）、镍（ Ni ）、铌（ Nb ）等。 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 ％。
普通钢：含硫量≤ 0.050 ％；含磷量≤ 0.045 ％。 优质钢：含硫量≤ 0.035 ％；含磷量≤ 0.035 ％。 高级优质钢：含硫量≤ 0.025 ％，高级优质钢的钢号后加“高”字或“ A”；含磷量≤ 0.025 ％ 。 特级优质钢：含硫量≤ 0.015 ％，特级优质钢的钢号后加“ E”；含磷量≤ 0.025 ％。
2. 按品质（杂质含量）分类
⑴沸腾钢 沸腾钢就是脱氧不充分的钢，其代号为“ F”。⑵镇静钢 镇静钢就是脱氧充分的钢，其代号为“ Z” 。可用于受冲击荷载的结构或其他重要结构。⑶半镇静钢 半镇静钢指脱氧程度和性能都介于沸腾钢和镇静钢之间的钢材，其代号为“ b” 。⑷特殊镇静钢 特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度更充分彻底，代号为“ TZ” 。特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。
3. 按冶炼时脱氧程度分类
表 1-25 化学元素对钢材性能的影响化学元素 强度 硬度 塑性 韧性 可焊性 其他
碳 (C)＜ 0.8% ↑ ↑ ↓ ↓ ↓ 抗腐蚀性↓硅 (Si)＞ 1% ↓ ↓↓ ↓ 冷脆性↑锰 (Mn) ＜ 0.9
%↑ ↑ ↑ 脱氧、去硫剂
钛 (Ti) 、钒 (V) 、铌 (Nb)
↑ ↑ ↑
磷 (P) ＜ 0.045%
↑ ↓ ↓ ↓ 偏析、冷脆↑↑
硫 (S) ＜ 0.05% ↓ ↓ 热脆性↑氮 (N) ＜ 0.08
%↑ ↓ ↓↓ ↓ 冷脆性↑
氧 (O) ＜ 0.05%
↓ ↓
1.6.2 钢材的化学成分及其影响
1.6.3 建筑常用钢种1. 碳素结构钢(1)牌号及其表示方法 国家标准 GB700—2006《碳素结构钢》中规定，牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。其中以“ Q”代表屈服点；屈服点数值共分 195 MPa ， 215 MPa ， 235 MPa 和 275 MPa五种；质量等级以硫、磷等杂质含量由多到少，分别用 A ， B ， C ， D符号表示；脱氧方法以 F 表示沸腾钢， b 表示半镇静钢， Z 和 TZ 表示镇静钢和特殊镇静钢，Z 和 TZ 在钢的牌号中予以省略。
Q235—A·F 表示屈服点为 235 MPa 的 A级沸腾碳素结构钢。Q235—— 强度适中，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和综合加工性也较好，是钢结构常用的牌号，大量制作成钢筋、型钢和钢板等。
2. 低合金高强度结构钢 低合金高强度结构钢是一种在碳素钢的基础上添加总量小于 5％的一种或多种合金元素的钢材。 根据国家标准 GB1591－ 94《低合金高强度结构钢》的规定，低合金高强度结构钢牌号由代表钢材屈服强度的字母“ Q” ，屈服强度值和质量等级符号三个部分组成。分为 Q295 ， Q345 ， Q390 ， Q420 和 Q460五个牌号；每个牌号根据硫、磷等有害杂质的含量，分为A ， B ， C ， D 和 E五个等级。
Q345B 表示屈服强度不小于 345MPa ，质量等级为 B级的低合金高强度结构钢。
低合金高强度结构钢主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，特别适用于各种高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。
( 一 ) 钢结构用钢1. 型钢
钢结构常用的型钢有： H型钢、 T型钢、槽钢、 Z型钢等。
型钢的规格标记：高度 H×宽度 B×腹板厚度 t1×翼缘厚度 t2 。
1.6.4 建筑工程常用钢材
钢板按轧制方式分为热轧钢板和冷轧钢板。热轧钢板按厚度不同有厚板（厚度＞ 4 mm ）和薄板（厚度为 0.35 ～ 4 mm ）之分；冷轧钢板只有薄板（厚度为 0.2 ～ 4mm ）。厚板可用于型钢的连接与焊接，组成钢结构的受力构件；薄板主要用作屋面板、楼板和墙板等。
2. 钢板
( 二 ) 混凝土结构用钢1. 热轧钢筋 热轧钢筋根据表面形状分为光圆钢筋和带肋钢筋，其中带肋钢筋有月牙肋钢筋和等高肋（螺纹）钢筋等，见图 2-9 。
热轧光圆钢筋的牌号为 HPB235 、 HPB300 ，是用 Q235 及 Q300碳素结构钢轧制而成的光圆钢筋。它的强度较低，但具有塑性好，伸长率高（ ≥ 25 ％），便于弯折成型，容易焊接等特点。主要用于一般中、小型钢筋混凝土结构的受力筋及各种钢筋混凝土结构的构造筋。
热轧带肋钢筋的牌号由 HRB 和牌号的屈服强度特征值构成，有 HRB335 ， HRB400 ， HRB500 三个牌号。 HRB335 和 HRB400 用低合金镇静钢和半镇静钢轧制而成，其强度较高，塑性和可焊性均较好。这两种钢筋广泛用于大、中型钢筋混凝土结构的主筋，经冷拉处理后也可作为预应力筋。 HRB500 用中碳低合金镇静钢轧制而成，强度较高但韧性较差，主要用于工程中的预应力钢筋。
2. 冷轧带肋钢筋 冷轧带肋钢筋是由热轧圆盘条经冷轧后，在其表面沿长度方向轧出均匀分布的三面或二面横肋的钢筋。
冷轧带肋钢筋分为 CRB550 ， CRB650 ， CRB800 ， CRB970 ， CRBll70五个牌号。 CRB550 为普通钢筋混凝土钢筋，其他牌号为预应力混凝土钢筋。 CRB550 钢筋的公称直径范围为4 ～ 12mm 。 CRB650 及以上牌号钢筋的公称直径为 4 mm 、 5 mm 、 6 mm 。
3.预应力混凝土用钢丝、钢绞线 按加工状态分为冷拔钢丝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钢丝和普通松弛钢丝。预应力混凝土用钢丝代号：冷拉钢丝代号为 WCD ；低松弛钢丝代号为 WLR ；普通松弛钢丝代号为 WNR 。钢丝按外形分为光圆、螺旋肋、刻痕三种。光圆钢丝代号为 P ；螺旋肋钢丝代号为 H ；刻痕钢丝代号为 I 。 预应力混凝土用钢绞线是用冷拉光圆钢丝或冷拉刻痕钢丝经绞捻而制成。根据《预应力混凝土用钢绞线》（ GB/T 5224－ 2003 ）的规定，钢绞线按结构分为五类： 1×2 ， 1×3 ， 1×3 Ⅰ， 1×7 和（ 1×7 ） C ，其中 1 表示以一根钢丝为芯； 2 ， 3 ， 7 分别表示其周围围绕的钢丝数量为 2根、 3根和 7根；Ⅰ 表示钢丝为Ⅰ级松弛； C 表示钢绞线经模拔。
预应力钢丝、钢绞线具有强度高、柔性好、质量稳定、成盘供应无需接头等优点。主要适用于大型屋架、薄腹梁、大跨度桥梁等负荷大、跨度大的预应力结构。
1.6.5 钢材的防腐及防火
1. 表面刷防锈漆 防锈漆刷两层，常用底漆有红丹、环氧富锌漆、铁红环氧漆等，面漆有灰铅油、醇酸磁漆、酚醛磁漆等。2.电化学保护法 如阴极保护法，即在被保护的钢结构上连接一块比钢铁更为活泼的金属（如锌、镁等）成为阳极，这样成为阴极的钢结构被保护而不被腐蚀。3. 在钢材中加入少量铜、铬、镍、钼等合金，制成耐候钢。4. 在钢材表面镀锌、镀锡、镀铜和镀铬等。
（一）钢材的防腐
（二） 钢材的防火 钢是不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。耐火试验与火灾案例表明：以失去支持能力为标准，无保护层时钢柱和钢屋架的耐火极限只有 0.25h ，而裸露钢梁的耐火极限为 0.15 h 。温度在 200℃以内，可以认为钢材的性能基本不变；超过 300℃以后，弹性模量、屈服点和极限强度均开始显著下降，应变急剧增大；达到 600℃时已经失去承载能力。所以，没有防火保护层的钢结构是不耐火的。 钢结构防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆将钢构件包裹起来。防火涂料有 STI-A型钢结构防火涂料及 LG 钢结构防火隔层涂料等。
1.7.1 沥青的分类
沥青分类表
沥青地沥青
天然沥青 石油在天然条件下，经长时间地理作用下所形成的产物
石油沥青 石油经炼制加工后所得到的产品
焦油沥青煤沥青 由煤干馏所得到的煤焦油再加工所得页岩沥青 由页岩炼油所得的工业副产品
1.7.2 石油沥青( 一 ) 石油沥青的基本组成1. 油分（油质） 淡黄色液体，占总量的 45%~60% ，油分含量越多，沥青流动性越大；2.树脂（脂胶） 红褐色粘稠半固体，占总量的 15%~30% ，其含量多沥青的塑性与粘性好。3. 沥青质 深褐色固体颗粒，占总量的 5%~30% ，是决定石油沥青温度稳定性与粘性的重要组分。
( 二 ) 石油沥青的技术性质1.粘滞性（粘性或稠度） 反映石油沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。在工程上，对液体石油沥青用粘度表示，对半固体或固体石油沥青，则用针入度（每 1/10mm 为一度）表示。 2. 塑性 指沥青在发生变形时不破裂的性质，通常用延伸度来表示 。3. 温度敏感性 指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，通常用软化点（沥青由固态变液态的温度）来表示。 4. 大气稳定性 指沥青在环境介质的长期作用下抵抗老化的性能，即耐久性能。用加热（温度 160℃，保持 5h ）损失的质量百分率来衡量 。
5. 其他性质1 ）溶解度 溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。不溶解的物质会降低石油沥青的性能（如粘性等），因而溶解度可以表示石油沥青中有效物质含量。2 ）闪点及燃点 闪点（也称闪火点）是指沥青加热挥发出可燃气体，与火焰接触初次发生一瞬即灭的火焰时的温度。燃点（也称着火点）是指沥青加热挥发出的可燃气体和空气混合，与火焰接触能持续燃烧时的最低温度。闪点和燃点的高低表明沥青引起火灾或爆炸的可能性的大小，它关系到运输、储存和加热使用等方面的安全。3 ）脆点 在温度下降过程中，沥青由粘塑性状态转变为弹脆性状态的温度，称为脆点。脆点是沥青发生脆性破坏的温度界限，是表征低温特征的指标。
( 三 ) 石油沥青的品种及选用
根据 GB／ T 494－ 1998《建筑石油沥青》的规定，对建筑石油沥青，按沥青针入度值划分为 40号、 30号和 10号三个标号。建筑石油沥青针入度较小、软化点较高，但延度较小。
建筑石油沥青主要用于屋面及地下防水、沟槽防水与防腐、管道防腐蚀等工程，还可用于制作油毡、油纸、防水涂料和沥青玛蹄脂等建筑材料。石油沥青应根据气候条件、工程环境及技术要求选用。对于屋面防水工程，主要应考虑沥青的高温稳定性，选用软化点较高的沥青，如 10号沥青或 10号与 30号的混合沥青。对于地下室防水工程，主要应考虑沥青的耐老化性，选用软化点较低的沥青，如 40号沥青。
1.7.3 煤沥青
煤沥青是将煤焦油进行蒸馏，蒸去水分和所有的轻油及部分中油、重油和蒽油后所得的残渣。根据蒸馏程度不同煤沥青为低温沥青、中温沥青和高温沥青。建筑上所采用的煤沥青多为粘稠或半固体的低温沥青。煤沥青具有如下特点：⑴温度稳定性差⑵大气稳定性差⑶塑性较差⑷防腐性较好⑸粘结性较好
因煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结能力，因此，可用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料、油膏以及制作油毡等。
1.7.4 聚合物改性沥青1.橡胶改性沥青 沥青中掺入一定量橡胶后，可改善其耐热性、耐候性等。根据掺入橡胶品种的不同，又有氯丁橡胶沥青、丁基橡胶沥青、丁苯橡胶沥青（ SBS ）、再生橡胶沥青等。
2.树脂改性沥青 树脂改性沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。主要有聚乙烯树脂沥青、聚丙烯树脂沥青、无规聚丙烯树脂沥青（ APP ）等。 3.矿物填充料改性沥青 矿物填充料改性沥青可提高沥青的粘结能力、耐热性，减小沥青的温度敏感性。常用的矿物填充料大多是粉状或纤维状矿物，主要有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉和云母粉等。
1.7.5 防水卷材1. 沥青防水卷材 俗称油毡，常用品种有：沥青纸胎油毡、沥青玻璃布油毡、沥青玻纤胎油毡、沥青麻布胎油毡等。
油毡
2.聚合物改性沥青防水卷材 常用的有 SBS改性沥青防水卷材， APP改性沥青防水卷材， PVC改性焦油沥青防水卷材，再生胶改性沥青防水卷材等。
弹性体 SBS改性沥青防水卷材
3.合成高分子防水卷材 常用的有三元乙丙橡胶（ EPDM ）防水卷材、聚氯乙烯（ PV
C ）防水卷材、氯化聚乙烯—橡胶共混防水卷材等多种。
氯化聚乙烯 - 橡胶共混防水卷材
1.7.6 防水涂料1. 沥青基防水涂料 以沥青为基料配制成的水乳型或溶剂型的防水涂料。主要品种有冷底子油、乳化沥青等。
2.聚合物改性沥青防水涂料 以沥青为基料，用聚合物进行改性，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。常用产品有氯丁橡胶沥青防水涂料、水乳型橡胶沥青防水涂料、 APP改性沥青防水涂料、 SBS改性沥青防水涂料等。
3.合成高分子防水涂料 以合成橡胶或合成树脂为主要成膜物质制成的单组分或多组分的防水涂料。常用产品有聚氨酯防水涂料、聚合物乳液建筑防水涂料、聚合物水泥防水涂料、聚氯乙烯防水涂料、有机硅防水涂料等。
单组分聚胺脂防水涂料
1.7.7 密封材料 建筑密封材料是能承受位移以达到气密、水密目的而嵌入建筑接缝中的定型和不定型的材料。定型密封材料是指具有特定形状的密封材料（如止水带、密封条、密封带、密封垫等）；不定型密封材料是指呈黏稠状的密封材料（如沥青嵌缝油膏、聚氨脂建筑密封膏、硅酮密封胶等）。
