第二节 结构材料

　　一、混凝土材料

　　(一)混凝土的主要技术性质

　　1、混凝土强度

　　(1)立方体抗压强度(feu)

　　按照标准的制作方法制成变长为150mm的立方体试件，在标准养护条件(温度20℃+/-2℃，相对湿度95%以上或在氢氧化钙饱和溶液中)下，养护到28d，按照标准的测定 测定其抗压强度值称为混凝土立方体试件抗压强度，以feu表示。

　　混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值(feu,K)(是按照数理统计方法确定，具有不低于95%保证率的立方体抗压强度)来确定的

　　(2)抗拉强度

　　混凝土的抗拉强度只有抗压强度的1/10-1/20，且强度等级越高，该比值越小;混凝土抗拉强度对减少裂痕很中国要，有时也用来间接衡量混凝土与钢筋的粘结强度

　　(3)抗折强度

　　在道路和机场工程中，混凝土抗折强度是结构设计和质量控制的重要指标，而抗压强度作为参考强度指标

　　(4)影响混凝土强度的因素

　　水泥石强度及其与骨料的粘结强度受水泥强度等级、水灰比及骨料性质、施工质量、养护条件、龄期影响;水灰比和水泥用量是决定混凝土密实性的主要因素

　　水灰比和水泥强度等级：配合比相同，水泥强度越高，混凝土强度也越高;水泥强度等级相同，水灰比越小，混凝土强度越高

　　养护温度和湿度：温度升高，水泥水化速度加快，混凝土强度发展快 龄期：在正常养护条件下，混凝土强度随着龄期增加而提高

　　2、混凝土的和易性

　　概念：混凝土拌合物在一定的施工条件下，便于各种施工工序的操作，以保证获得均匀密实的混凝土性能;和易性是一项综合技术指标，包括流动性、黏聚性、保水性三个主要方面;通常采用坍落度、坍落扩展试验和维勃稠度试验进行评定

　　影响混凝土和易性的主要因素：水泥浆——最敏感因素骨料品种与品质

　　砂率——指混凝土拌和物砂用量与砂石总质量比值的百分率

　　其他因素——水泥与外加剂(与普通硅酸盐水泥相比，采用矿渣水泥、火山灰水泥的混凝土拌和物流动性较小，添加适量外加剂，如减水剂、引气剂等，使混凝土能获得较好的流动性)，温度和时间(混凝土拌和物流动性随温度的升高而降低、随时间的延长坍落度逐渐减小)

　　3、混凝土耐久性

　　(1)混凝土耐久性的概念：指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力

　　抗冻性：在饱和水状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，也不严重降低强度的性能，是评定混凝土耐久性的主要指标;混凝土的密实度、孔隙的构造特征是影响抗冻性的重要因素。分九个等级，如F10，“10”为反复冻融次数 抗渗性：指混凝土抵抗水、油等液体渗透的能力，水灰比对抗渗性其决定作用。分5个等级，如P4，“4”表示能承受水压为0.4Mpa

　　抗侵蚀性：密实度、水泥品种、内部孔隙特征对抗腐蚀性有影响

　　(2)提高混凝土耐久性的措施：合理选用水泥品种;控制水灰比及保证足够的水泥用量;改善粗细骨料级配

　　(二)混凝土外加剂

　　1、外加剂分类：

　　按主要功能分4类：改善混凝土拌和物流变性能外加剂(减水剂、引气剂、泵送剂)，调节混凝土凝结时间、硬化性能外加剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂)，改善混凝土耐久性外加剂(引气剂、防水剂、阻锈剂)，改善混凝土其他性能外加剂(加气机、膨胀剂、着色剂、防水剂、泵送剂)

　　2、常用混凝土外加剂(掺用氯盐的外加剂要特别注意对钢筋腐蚀和对混凝土的腐蚀;蒸汽养护混凝土和预应力混凝土，不宜掺用引气剂和引气减水剂)

　　(1)减水剂(具有减水增强作用)

　　掺入减水剂的技术经济效果：提高强度、提高密实度、提高耐久性，提高流动性，节约水泥 主要品种：普通型减水剂木质磺酸盐类，如木质磺酸盐(木钙粉，M型);高效减水剂，如NNO(掺入NNO的混凝土，耐久性、抗硫酸盐、抗渗、抗钢筋腐蚀优于普通混凝土)

　　(2)早强剂(能提高早期强度，并对后期强度无显著影响) 应用：多用于抢修工程和动机施工的混凝土 主要品种：氯盐、硫酸盐、三乙醇胺

　　(3)引气剂(减少拌和物泌水离析、改善和易性、提高硬化混凝土抗冻融耐久性)

　　引气减水剂减水效果明显，减水率大，不仅起引气作用，还能提高混凝土强度，并节约水泥用量

　　引气剂和引气减水剂除用于抗冻、防渗、抗硫酸盐混凝土外，还宜用于蒸养混凝土和预应力混凝土

　　引气剂主要品种：松香热聚物效果较好，最常使用

　　(4)缓凝剂(延缓混凝土凝结时间，并不显著降低混凝土后期强度)

　　应用：大体积混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、长距离运输的混凝土 主要品种：糖类(糖钙)，木质素磺酸盐类(木质素磺酸钙)

　　(5)泵送剂(能改善混凝土拌和物的泵送性能，是混凝土具有能顺利通过输送管道，不阻塞，不离析，粘塑性良好)

　　(三)特种混凝土

　　1、轻骨料混凝土

　　力学性质：本身强度较低，结构多孔，表面粗糙，具有较高吸水率 表观密度：抗压强度相同，其干表观密度比普通混凝土低25%-50%

　　耐久性：与同强度等级的普通混凝土相比，耐久性明显改善，如抗渗等级可达SD25、抗冻等级可达SD50轻骨料混凝土的弹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) 实现技术途径：

　　(1)提高混凝土密实度：调整混凝土的配合比(保证和易性前提下，减小水灰比、降低孔隙率，提高水泥用量、砂率和砂灰比)，掺入化学外加剂(减水剂、三乙醇胺、氯化铁防水剂)，使用膨胀水泥(或掺膨胀剂)

　　(2)改善混凝土内部孔隙结构：掺入引气剂或引气减水剂

　　3、碾压混凝土(由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料(缓凝剂、减水剂或引气剂)制成的超干性混凝土拌和物)

　　(1)组成材料的要求

　　骨料：1层时最大粒径20mm，2层时，下层最大粒径采用40mm;为获得较高的密实度应使用较大的砂率

　　混合材料：缓凝剂、减水剂、引气剂

　　水泥：混合材料高时采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，混合材料不用或使用少时采用，矿渣水泥、火山灰水泥或粉煤灰水泥

　　(2)特点：内部结构密实、强度高，干缩性小、耐久性好，节约水泥、水热化低、适用于大体积混凝土工程

　　4、高强度水泥(硬化后强度不低于C60的混凝土)

　　(1)特点：能减少结构断面，降低钢筋用量，增加使用面积和有效空间，减轻地基负荷;致密坚硬，抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性强;可使预应力钢筋混凝土构件施加更大的预应力和更早的施加预应力，减少因徐变而导致的预应力损失

　　(2)对高强混凝土材料的要求：用质量稳定、强度不低于42.5级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥;强度等级为C60时粗骨料最大粒径不应大于31.5mm，强度等级高于C60时，粗骨料最大粒径不应大于25mm;砂率及所采用的外加剂和矿物掺和料的品质、掺量，应通过试验确定;水泥用量不应大于550 kg/m³，水泥和矿物掺和料总量不应大于600 kg/m³ 5、纤维混凝土

　　二、砌筑材料

　　(一)砖

　　1、烧结砖

　　(1)普通烧结砖(粘土砖N，页岩砖Y，煤矸石砖M，粉煤灰砖F) 耐久性：抗风化性——以其抗冻性、吸水性及饱和系数等来判定

　　石灰爆裂——砖砌筑完毕后，石灰吸水熟化，造成体积膨胀，但只砖开裂 泛霜——石灰爆裂时产生一层白色结晶

　　特点及应用：强度较高，绝热性良好、耐久性、透气性和稳定性，且原料广泛，生产工艺简单，因而可用作墙体材料、砌筑柱、拱、窑炉、烟囱、沟道及基础等

　　(2)烧结多孔砖(孔洞率在15%以上)

　　特点及应用：多用于6层以下建筑的承重墙体

　　(3)烧结空心砖(孔洞率大于40%)

　　特点及应用：强度不高，且自重较轻，多用于非承重墙

　　2、蒸养(压)砖

　　特点及应用：MU5以上可用于基础及其他建筑部位，MU10可用于防潮层以上的建筑部位;不得用于长期经受200℃高温、急冷急热或有酸性介质侵蚀的建筑部位

　　(二)砌块

　　分类：粉煤灰砌块、中型空心砌块、混凝土小型空心砌块、正压加气混凝土砌块

　　特点及应用：是墙体技术改革的一条有效途径，可使墙体自重减轻，建筑功能改善，造价降低

　　(三)石材

　　1、天然石材

　　(1)分类

　　花岗岩：孔隙率小、吸水率低、耐磨、耐酸、耐久、磨光性好、不耐火，可用作基础、地面、路面、室内外装饰、混凝土集料

　　玄武岩：硬度大、细密、耐冻性好、抗风化性强，可用作高强混凝土集料、道路路面

　　石灰岩：耐久性及耐酸性均较差、力学性质随组成不同变化范围很大，可用作基础、墙体、桥墩、路面、混凝土集料

　　砂岩：坚硬、耐久、耐酸，可用作基础、墙体、衬面、踏步、纪念碑石

　　大理石：质地致密、硬度不高、易加工、磨光性好、易风化、不耐酸，可用作室内墙面、地面、柱面、栏杆等装修

　　石英岩：硬度大、加工困难、耐酸、耐久性好，可用作基础、栏杆、踏步、饰面材料、耐酸材料

　　(2)技术性质

　　表观密度：轻质石材(ρ 0<1.8t/m³，一般用于墙体材料)，重质石材(ρ 0>1.8t/m³，可做建筑物的基础，贴面、地面、房屋外墙、桥梁和水工构筑物)

　　抗压强度：以50mm×50mm×50mm立方体为试件，测定其吸水饱和状态下的抗压极限强度平直

　　耐水性：以软化系数(K R)来表示，建筑工程使用石材软化系数应大于0.8(K R>0.9为高耐水石材，K R=0.7-0.9为中耐水石材，K R=0.6-0.7为低耐水石材) 吸水性：吸水后强度降低，导热性增加，耐水性和耐久性下降

　　抗冻性：指石材抵抗动容破坏的能力，是衡量耐久性的一个标准;与吸水饱和程度、冻结程度冻融次数有关;试验为在水饱和状态下，经规定次数的冻融循环后，若无贯穿缝且质量损失不超过5%，强度损失不超过25%。则为抗冻性合格

　　(四)砌筑砂浆

　　1、材料要求

　　分类：根据组成材料不同分为水泥砂浆(一般基础采用)、石灰砂浆(砌筑主体及砖柱)、水泥石灰砂浆(简易工程采用) 水泥石砂浆中的胶凝材料，砌筑施工中常用的水泥有普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥;砌筑砂浆宜用中砂，其中毛石砌体用粗砂;加入石灰膏、电石膏、粉煤灰能增加水泥石灰混合砂浆和易性;严禁使用脱水硬化的石灰膏(起不到塑化作用而影响砂浆强度)

　　2、砂浆的配置与使用：砂浆应随拌随用，水泥砂浆和水泥混合砂浆应分别在拌成后3h和4h后用完，如施工期间温度高于30℃，应分别在拌成后2h和3h后用完