水利水电工程材料员培训.ppt

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1、水利水电工程项目材料管理,五大员培训,材料的分类按在生产中的地位和作用主要材料辅助材料燃料周转性材料,建筑材料的分类 1.通常按材料的组成分为三大类：,2.按材料在建筑物中的功能可分为,承重材料保温隔热材料吸声隔声材料防水材料装饰材料,建筑材料,结构材料墙体材料屋面材料地面材料饰面材料,3.按材料的使用部位分为,建筑材料,材料供应与管理的方针与原则从施工生产出发，为施工生产服务加强计划管理加强核算，坚持按质论价厉行节约,材料供应与管理的作用及要求落实资源，保证供应抓好实物采购运输，加速周转，节省费用抓好商情信息管理降低材料单耗,材料供应与管理的主要内容 两个领域、三个方面、八项业务材料流通领域

2、和生产领域材料的供、管、用材料计划、组织货源、运输供应、验收保管、现场材料管理、工程耗料核销、材料核算、统计分析,材料供应与管理的任务提高计划管理质量，保证材料供应提高供应管理水平，保证工程进度加强施工现场材料管理，坚持定额用料严格经济核算，降低成本，提高效率,现场材料管理的原则和任务全面规划计划进场严格验收查看送料单 核对实物的品种、规格、数量和质量 检查原始凭证是否齐全、正确做好原始验收纪录,现场材料管理的原则和任务合理存放妥善保管控制颁发监督使用准确核算,现场材料管理的内容收料前的准备（5项：路、场、库、照明、设备）材料验收的步骤主要材料的验收保管方法（水泥、木材、钢材、骨料、成品半成品

3、、现场包装品）,材料的基本性质,材料的体积 体积是材料占有的空间尺寸。由于材料具有不同的物理状态，因而表现出不同的体积。,1.密度（干燥状态）指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：式中：实际密度，g/cm3 或 kg/m3；m材料的质量，g 或 kg；V材料的绝对密实体积，cm3 或 m3。每种材料的密度是固定不变的。,2.表观密度 材料单位表观体积的质量。按下式计算：式中：体积密度，g/cm3 或 kg/m3；m 材料的质量，g 或 kg；材料的自然体积，cm3 或 m3。表观密度通常是指在气干状态下（长期在空气中存放的干燥状态）的表观密度，材料在烘干状态下测得的表观密度，称为干

4、表观密度；材料在潮湿状态下测得的表观密度，称为湿表观密度。,表观体积是指包括内部封闭孔隙在内的体积。其封闭孔隙的多少，孔隙中是否含有水及含水的多少，均可能影响其总质量或体积。因此，材料的表观密度与其内部构成状态及含水状态有关。,工程中砂石材料，直接用排水法测定其表观体积,3.体积密度 体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。按下式计算：式中：0材料的体积密度,g/cm3 或 kg/m3；m 材料的质量，g 或 kg；V0材料的自然体积，cm3 或 m3。,4.堆积密度 堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：式中：0材料的堆积密度,g/cm3 或 kg/m3；m

5、 材料的质量，g 或 kg；材料的堆积体积，cm3 或 m3。,由于散粒材料堆放的紧密程度不同，堆积表观密度又可分为疏松堆积表观密度、振实堆积表观密度及紧密堆积表观密度三种。利用材料孔隙率可计算散粒材料的空隙率。其中材料的表观密度以堆积表观密度代入，密度以视密度（包括闭口孔隙体积）代入。所得结果是颗粒之间的空隙和开口孔隙占总体积的百分率。,几种密度的比较,孔隙率,孔隙率是指材料中孔隙体积与总体积的百分比。材料的孔隙率可按下式计算：Vp V0 V 孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。密实度（压实度）D P=1,空隙率,散粒材料堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的比例称为空隙率。空隙率（P）可按

6、下式计算：空隙率的大小反映散粒材料的颗粒相互填充的致密程度。空隙率可作为控制混凝土骨料级配与计算含砂率的依据。,孔隙率与空隙率的区别,材料与水有关的性质,亲水性与憎水性 与水接触时，材料表面能被水润湿的性质称为亲水性；材料表面不能被水润湿的性质称为憎水性。具有亲水性或憎水性的根本原因在于材料的分子结构。亲水性材料与水分子之间的分子作用力，大于水分子相互之间的内聚力；憎水性材料与水分子之间的作用力，小于水分子相互之间的内聚力。,材料的四种含水状态与含水率,1.干燥状态：材料中所有的孔隙中无水；2.气干状态：材料中部分的孔隙中含水；（其含水量用平衡含水率来表示，其大小与环境有关）3.饱和面干状态：

7、材料中所有的孔隙中充满水；（其含水量用吸水率来表示，其大小与孔隙率有关，吸水率的大小可以反映材料的致密程度。）,材料的四种含水状态与含水率,4.湿润状态：除材料中所有的孔隙中充满水之外，其表面还含有表面水；（其含水量用表面含水率来表示，其大小与湿润程度有关，表面含水率可为负值）,吸水性与吸湿性,材料（在水中）吸收水分的性质称为吸水性。材料（在空气中）吸收水分的性质称为吸湿性。材料中的含水量与其干燥质量的百分比称为含水率 材料中的水分与周围空气的湿度达到平衡时（材料 处于气干状态）的含水率称为平衡含水率。材料在饱和面干状态时的含水率称为吸水率。吸水率可用质量或体积吸水率两种方式表达。,质量吸水率

8、的计算式为：,式中：mb材料吸水饱和状态下的质量；mg材料在干燥状态下的质量。,体积吸水率的计算式为：,式中:mb材料吸水饱和状态下的质量；mg材料在干燥状态下的质量。V0 材料在自然状态下的体积；w 水的密度,常温下取1.0 g/cm3。,Wv与Wm的关系为：,式中 G1材料吸水饱和状态下的质量；G材料干燥状态下的质量；水水的密度；V 0材料在自然状态下的体积；材料的干表观密度。,材料的吸湿性 材料的吸湿性是指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。用含水率h表示，其计算公式为：式中：ms材料吸湿状态下的质量 mg材料在干燥状态下的质量。当空气中湿度在较长时间内稳定时，材料的吸湿和干燥过程处于平衡状

9、态，此时材料的含水率保持不变，其含水率称为平衡含水率。,吸水率与含水率的区别,材料的耐水性 材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。材料耐水性的指标用软化系数KR表示：式中：KR 材料的软化系数；fb 材料吸水饱和状态下的抗压强度；fg 材料在干燥状态下的抗压强度。经常位于水中或受潮严重的重要结构，其K软不宜小 于0.850.90；受潮较轻或次要结构，其K软也不宜小于0.70.85。,抗渗性,材料抵抗压力水渗透的性能称为抗渗性。材料的抗渗性与材料的孔隙率及孔隙特征有关。材料的抗渗性可用渗透系数或抗渗等级来表示。式中：K渗透系数，ml/（cm2s）；Q透水量，ml

10、；d试件厚度（cm）；A透水面积，cm2；H水头差，；t透水时间，s。,材料的抗冻性,材料的抗冻性，是指材料在水饱和状态下，能经受多次冻融而不产生宏观破坏，同时微观结构不明显劣化、强度也不严重降低的性能。2.材料的抗冻性用抗冻等级来表示,如F153.抗冻等级，是指材料的标准试件，在水饱和状态下，经受冻融循环作用后，其强度不严重降低、质量不显著损失、性能不明显下降时，所经受的冻融循环的次数。,影响抗冻性的因素材料的密实度（孔隙率）：密实度越高则其抗冻性越好。材料的孔隙特征：开口孔隙越多则其抗冻性越差。材料的强度：强度越高则其抗冻性越好。材料的耐水性：耐水性越好则其抗冻性也越好。材料的吸水量大小：

11、吸水量越大则其抗冻性越差。,材料与热有关的性质,导热性：材料传导热量的性质称为导热性。材料导热性的大小用导热系数表示：式中 导热系数，W(mK)；Q通过材料的热量，J；d材料厚度或传导的距离，m；A材料传热面积，m2；Z导热时间，s；t材料两侧的温度差，K。,孔隙率 材料的孔隙中含有空气,而空气的导热性很小,所以材料的孔隙率愈大,导热性愈低。孔隙特征 空气在粗大和连通的孔隙中较易对流,使导热性增大,故具有细微或封闭孔隙的材料,比具有粗大或连通孔隙的材料导热性低。含水率 水的导热性大大超过空气，所以当材料 的含水率增大时其导热性也相应提高。若水结冰，其导热性进一步增大。对于纤维结构的材料，顺纤维

12、方向的导热性比横纤维方向的大。,影响材料导热性的因素,当材料温度升高(或降低)1K时所吸收(或放出)的热量，称为该材料的热容量(JK)。l kg材料的热容量，称为该材料的比热J(K)。表示方法：式中 Q材料吸收或放出的热量，J C材料的比热，J(kgK)；G材料的质量，kg；t2-t1 材料受热（或冷却）前后的温度差，K。,比热及热容量,几种材料的导热系数及比热,热阻和传热系数 热阻是材料层（墙体或其它围护结构）抵抗热流通过的能力，热阻的定义及计算式为：/=AZt/Q 式中：R材料层热阻，（m2K）/W；d材料层厚度，m；材料的导热系数，W/（mK）。热阻的倒数称为材料层（墙体或其它围护结构）

13、的传热系数。传热系数是指材料两面温度差为1时，在单位时间内通过单位面积的热量。,材料的温度变形性 材料的温度变形是指温度升高或降低时材料的体积变化。用线膨胀系数表示。L=（t2 t1）L式中：L线膨胀或线收缩量，mm 或 cm；（t2t1）材料前后的温度差，K；材料在常温下的平均线膨胀系数，1/K；L材料原来的长度，mm或m。材料的线膨胀系数与材料的组成和结构有关，常选择合适的材料来满足工程对温度变形的要求。,材料的力学性质,材料的力学性质,是指材料在外力作用下有关变形性质和抵抗破坏的能力。一.材料的变形性质 二.材料的强度,一、材料的变形性质,材料的变形性质,是指材料在荷载作用下发生形状及体

14、积变化的有关性质。主要有弹性变形、塑性变形、徐变与应力松弛。（一）弹性变形与塑性变形 弹性变形是指在外荷载作用下产生、卸荷后可以自行消失的变形。塑性变形是指在外力去除后，材料不能自行恢复到原来的形状而保留的变形，也称残余变形。,弹性与塑性变形,塑性材料与脆性材料,塑性材料：破坏前的变形 明显脆性材料：破坏前的变形 不明显塑性材料的特点：抗压强度、抗拉强度脆性材料的特点：抗压强度、抗拉强度,（二）徐变与应力松弛,固体材料在恒定外力作用下，变形随时间的延长而逐渐增长的现象称为徐变。材料在恒定荷载作用下，若所产生的变形因受约束而不能发展时，其应力将随时间的延长而逐渐减小，这一现象称为应力松弛。,二、

15、材料的强度,材料的强度是指材料抵抗外力（荷载）作用引起的破坏的能力。（一）材料的静力强度 在静荷载作用下，材料达到破坏前所承受的应力极限值，称为材料的静力强度（简称材料强度）或极限强度。根据作用荷载的不同，材料强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）和抗剪强度等。,材料强度的测定,材料强度的测定常用破坏性试验方法来进行。即将材料制成试件，置于试验机上，按规定的速度均匀地加荷，直到试件破坏，由试件破坏时的荷载值，按相应计算公式，可求得材料强度。,抗压、抗拉及抗剪强度的计算,式中f 材料强度，MPa；F 破坏时荷载，N；A 试件受力断面面积，mm2。,抗弯强度的计算,抗弯强度的计算公式

16、分别为：集中荷载 三分点加荷 式中 fm抗弯强度，MPa；F破坏荷载，N；L梁的跨度，mm；b、h梁断面的宽与高，mm。,影响材料强度测定结果的主要因素,（）材料本身的组成、结构和构造不同品种的材料，强度不同。即使同种材料，其内部孔隙率、构造等不同时，强度也不相同。（）尺寸效应（试件的尺寸）多数情况下，材料的强度随试件尺寸的增加而降低，当尺寸大到一定程度后，强度不再下降，这一现象称为尺寸效应。,（3）试件的形状,试件的形状也会对材料的强度结果产生影响。以脆性材料的单轴抗压强度为例：采用棱柱体试件或圆柱体试件测得的强度要比采用立方体试件测得的强度小。试 件 测得的强度 棱柱体（150150300

17、 mm）F棱 0.67 F压 立方体（150150150 mm）F压 1 圆柱体（150150 mm）0.85 F圆（1.18）F压,（4）试件的表面状态,试件的表面状态同样会对强度结果产生影响。试件受压面上有凹凸不平或有掉角等缺损时，将引起应力集中而降低强度测定值。,（）试件端部的约束情况,试件端部的约束情况不同，压板与试件承压面之间的摩擦力，测定的强度也不同。出现正摩擦时，强度偏高，负摩擦时，强度偏低。脆性材料立方体试件在有（正摩擦）无摩擦时的破坏特征。,（）试验加荷速度,试验时，若加荷速度较快，则由应力引起的材料变形的增长速度落后于应力增长速度，破坏时的强度值偏高（加荷速度变形速度）；反

18、之，强度试验值偏低。（）其它因素 除了上述因素外，试验时试件的温度、湿度、含水状态及试验装置等也会对材料强度测定结果产生影响。,（二）材料的理论强度,固体材料的强度取决于结构中各质点（原子、离子、分子）之间的相互作用力。材料的理论抗拉强度可按下式计算：fm材料理论抗拉强度；E材料的弹性模量；材料的表面能；d0组成材料质点间的距离。,（三）材料的实际强度,在自然界中，各种材料的结构及构造都可能有缺陷，如晶格缺陷、孔隙、微裂纹等。由于缺陷的存在，材料的实际强度要比理论强度小得多（通常相差1001000倍）。,（四）材料的持久强度及疲劳极限,材料在承受持久荷载下的强度，称为持久强度。静力强度是材料在

19、承受短期荷载条件下具有的强度，也称暂时强度。实际结构物中材料承受的荷载通常既有持久荷载（自重）和又有短期荷载（活荷载）。材料在持久荷载作用下会产生徐变，使塑性变形增加，故材料的持久强度一般低于暂时强度。,疲劳极限,材料承受的荷载随时间而交替变化时，其应力也随时间而交替变化。这种交替变化的应力超过某一极限、且多次反复作用后，即会导致材料破坏，该应力极限值称为疲劳极限。疲劳极限与静力破坏不同，它常在没有显著变形的情况下，突然断裂。疲劳极限远低于静力强度，甚至低于屈服强度。,三、材料的冲击韧性,材料抵抗冲击或震动等荷载作用的性能，称为冲击韧性。冲击韧性以试件受冲击时，单位体积或单位面积内所能吸收的冲

20、击功来表示。脆性材料受冲击后易碎裂；强度低的材料不能承受较大的冲击荷载。故材料冲击韧性可反映材料既有一定强度，又有良好受力变形的综合性能。桥梁、路面、桩及有抗震要求的结构所用的材料需考虑冲击韧性。,四、材料的硬度、磨损及磨耗,材料抵抗其它较硬物体压入的能力称为硬度。材料受外界物质的摩擦作用而造成质量和体积损失的现象称为磨损。用磨耗率表示材料同时受到摩擦和冲击两种作用而造成的质量和体积损耗现象称为磨耗。,石灰与水泥,概述,胶凝材料的定义 经过一系列的物理和化学变化，能够产生凝结硬化，将块状或粉状材料胶结起来，形成为一个整体的材料。胶凝材料的分类,如沥青、聚合物等,胶凝材料,无机胶凝材料,有机胶凝

21、材料,气硬性胶凝材料,水硬性胶凝材料,如：石灰、石膏、水玻璃等,一、石灰的生产,原材料 生产石灰的原材料包括天然石灰石和化工副产品。主要成分为CaCO3。生产工艺煅烧 石灰生产过程，是石灰石煅烧过程。根据煅烧程度可分为欠火石灰、正火石灰、过火石灰。,CaCO3=CaO+CO2,MgCO3=MgO+CO2,900,700,生石灰,欠火石灰的中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。过火石灰结构紧密，且表面有一层深褐色的玻璃状硬壳，故熟化很慢，当被用于建筑物后，能继续熟化产生体积膨胀，从而引起裂缝或局部脱落现象。为消除过火石灰的危害，石灰浆应在消解坑中存放两星期以上(称为“陈伏”)，使未熟化的颗

22、粒充分熟化。“陈伏”期间，石灰浆表面应覆盖一层水膜，以免石灰浆碳化。,二、石灰的熟化硬化过程,石灰的熟化:CaO+H2O=Ca（OH）2+64.9KJ石灰的硬化Ca（OH）2从饱和溶液中析出，晶体互相交叉连生，从而提高强度结晶过程Ca（OH）2空气中的CO2发生化学反应，形成CaCO3使石灰的强度逐渐提高碳化过程,石灰的品种按石灰中的氧化镁含量的高低分按成品的加工方法分 块状生石灰、磨细生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、石灰乳等。,生石灰,钙质石灰,镁质石灰,MgO5%,MgO5%,三、石灰的技术性质和技术标准,石灰的质量等级 建筑生石灰、建筑生石灰粉、建筑消石灰粉按有效CaOMgO的含量，可分为优

23、等品、一等品和合格品三个等级。石灰的特性 1.可塑性好；2.生石灰吸湿性强，保水性好；3.凝结硬化慢、强度低；4.硬化后体积收缩大，易开裂；5.耐水性差。,四、石灰的应用,配制石灰砂浆和石灰乳；配制三合土和灰土；制作碳化石灰板；生产硅酸盐制品；生产无熟料水泥。,四、石灰的储存,生石灰、消石灰用牛皮纸、复合纸、编制袋包装，袋上应标明厂名、产品名称、商标、净重、等级和批量编号。生石灰每袋净重分401kg和501kg；消石灰分200.5kg和401kg。堆放生石灰的仓库应密闭，屋面不得漏水，灰堆离墙壁距离70mm,生石灰储存时间不宜过长，一般不超过一个月。作到“随到随化”。不得与易燃、易爆等危险液体

24、物品混合存放和混合运输。熟石灰在使用前必须陈伏15d以上，以防止过火石灰对建筑物产生的危害。,水泥的特点和适用范围,水泥的特点水泥是一种粉末状材料，加水后拌合均匀形成的浆体，不仅能够在干燥环境中凝结硬化，而且能更好地在水中硬化，保持或发展其强度，形成具有堆聚结构的人造石材。水泥适用范围不仅适合用于干燥环境中的工程部位，而且也适合用于潮湿环境及水中的工程部位。,水泥的分类,按性能和用途分,粉煤灰硅酸盐水泥,火山灰质硅酸盐水泥,按主要水硬性物质分,一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺,硅酸盐水泥的原材料生产硅酸盐水泥熟料的原材料石灰质原料 天然石灰石。也可采用与天然石灰石化学成分相似的材料如白垩、石灰

25、石等。粘土质原料 主要为粘土，其主要化学成分为SiO2，其次为Al2O3和少量Fe2O3。铁矿粉 采用赤铁矿，化学成分为Fe2O3。石膏主要为天然石膏矿、无水硫酸钙等。混合材料 包括活性混合材料（粒化高炉矿渣、粉煤灰、火山灰质混合材料等）和非活性混合材料（石灰石粉、磨细石英砂等）。,硅酸盐水泥的生产工艺“两磨一烧”工艺生产水泥的方法主要有干法立窑生产和湿法回转窑生产两种；硅酸盐水泥分为：型硅酸盐水泥（不掺混合材料）和型硅酸盐水泥（掺不超过5%混合材料）。,一、硅酸盐水泥的原材料和生产工艺,石灰石,粘 土,铁矿粉,生 料,石 膏,硅酸盐水泥,混合材料,熟 料,按比例混合,磨细,13501450,

26、煅烧,磨细,二、熟料的矿物组成及其特性,熟料的矿物组成,水泥熟料矿物,硅酸二钙,铁铝酸四钙,游离氧化钙和氧化镁,铝酸三钙,硅酸三钙,碱类及杂质,2CaOSiO2，C2S,4CaOAl2O3Fe2O3，C4AF,fCaO和fMgO,3CaOAl2O3，C3A,3CaOSiO2，C3S,化学式及简写,二、熟料的矿物组成及其特性,水泥熟料矿物的主要特性 熟料矿物磨细加水，均能单独与水发生化学反应。,氧化镁（MgO）：它是一种有害成分，含量多时会使水泥安定性不良。国家规定：硅酸盐水泥中MgO的含量一般不得超过5；若经试验论证其含量允许放宽到6。MgO含量不符合规定者，为废品。三氧化硫（SO3）：它主要

27、是粉磨熟料时掺入石膏带来的。当石膏掺量合适时，既可以调节水泥的凝结时间，又可以提高水泥的性能；但当石膏掺入量超过一定值时，会使水泥的性能变差。国家标准规定：硅酸盐水泥中SO3的含量不得超过3.5。SO3含量不符合规定者，为废品。,游离氧化钙（fCaO）：它是在煅烧过程中未能反应结合而残存下来的过烧并呈游离态的CaO。如果fCaO的含量较高，则由于其滞后的水化，产生结晶膨胀而导致水泥石开裂，甚至破坏，即造成水泥安定性不良。通常熟料中fCaO含量应严格控制在12以下。碱分（K2O，Na2O）可以增加pH值到13.5，对保护钢筋有利。然而，太高的碱含量会产生碱骨料反应和引起浆体的收缩变形，因此熟料中

28、碱含量应加以限制。,三、硅酸盐水泥的凝结和硬化,凝结硬化的概念凝结：水泥加水拌合而成的浆体，经过一系列物理化学变化，浆体逐渐变稠失去可塑性而成为水泥石的过程；硬化：水泥石强度逐渐发展的过程称为硬化。水泥的凝结过程和硬化过程是连续进行的。凝结过程较短暂，一般几个小时即可完成；硬化过程是一个长期的过程，在一定温度和湿度下可持续几十年,熟料矿物的水化反应硅酸三钙2（3CaOSiO2）6H2O=3CaO2SiO23H2O3Ca（OH）2硅酸二钙2（2CaOSiO2）4H2O=3CaO2SiO23H2OCa（OH）2 铝酸三钙3CaOAl2O3H2O=3CaOAl2O36H2O3CaOAl2O36H2O

29、3（CaSO42H2O）19H2O=3CaOAl2O33CaSO431H2O 铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O37H2O=3CaOAl2O36H2OCaOFe2O3H2O,熟料矿物的水化反应过程水化初期熟料矿物与水反应的速度较快，使水化产物不断地从液相中析出并聚集在水泥颗粒表面，形成以水化硅酸钙凝胶为主体的凝胶薄膜，大约在1h左右即在凝胶薄膜外侧及液相中形成粗短的针状钙矾石晶体。水化中期以水化硅酸钙（CSH）和氢氧化钙的快速形成为特征。水化后期由于新生成的水化产物的压力，水泥颗粒薄膜的凝胶薄膜破裂，使水进入未水化水泥颗粒的表面，水化反应继续进行。水化产物之间互相交叉连生，不断密实，固体之间

30、的空隙不断减小，网状结构不断加强，结构逐渐紧密。,A凝胶体（CSH凝胶，水化硅酸钙凝胶）；B晶体（氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙）；C孔隙（毛细孔、凝胶孔、气孔等）；D未水化的水泥颗粒,水泥石的结构 1、水泥石主要由凝胶体、晶体、孔 隙、水、空气和未水化的水泥颗粒 等组成，存在固相、液相 和气相。2、硬化后的水泥石是一种多相多孔 体系。3、水泥石的结构（水化产物的种类 及相对含量、孔的结构）对其性 能影响最大。,硅酸盐水泥的主要技术性质,1.密度：指水泥在自然状态下单位体积的质量，分松散和紧密状态下的密度，分别为9001300kg/m3和14001700kg/m3，通常取1300kg/m3

31、。2.细度细度是指水泥颗粒的粗细程度。水泥颗粒的粗细，直接影响其水化反应速度、活性和强度。水泥细度可用筛析法和比表面积法来检测。筛析法，是以80m方孔筛的筛余量来表示水泥的细度。比表面积法，是用1kg水泥所具有的总表面积（m2/kg）来表示水泥的细度。国家标准规定硅酸盐水泥的比表面积可用透气法（勃压法）测定，其值应大于300m2/kg。细度不符合规定的，为不合格品。,3.标准稠度用水量 由于加水量的多少，对水泥一些技术性质的测定值影响很大，故测定这些性质时，必须在一个规定的浆体稠度下进行。这个规定的稠度，即称为标准稠度。水泥净浆达到标准稠度时，所需的拌和水量（以占水泥质量的百分比表示），称为标

32、准稠度用水量（也称需水量）。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在2430之间。水泥熟料矿物成分不同时，准稠度用水量亦有差别。此外，水泥磨得越细，标准稠度用水量越大。水泥标准中，对标准稠度用水量没有提出具体要求。当其它条件相同时，水泥的标准稠度用水量越小越好。,4.凝结时间凝结时间 分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从加水至水泥浆开始失去塑性的时间；终凝时间是从加水至水泥浆完全失去塑性的时间。水泥初凝时间不宜过早，终凝时间不宜过迟。国家标准GB1751999规定：硅酸盐水泥初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。,5.体积安定性体积安定性是指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。水泥安定性不良的原因

33、：熟料中含有过量的游离氧化钙（fCaO），或含有过量的游离氧化镁（fMgO）；生产水泥时掺入的石膏过量。检验水泥安定性的方法，有试饼法及雷氏法两种，通过对试件进行煮沸加速f-CaO熟化，然后检查是否有不安定现象。国家标准GB1751999规定，硅酸盐水泥的安定性用沸煮法检验必须合格。体积安定性不良的水泥严禁用于工程中。,6.强度及强度等级（1）胶砂强度 国家标准规定，水泥和标准砂按1：3.0质量比混合，加入规定量的水（水灰比为0.50），经标准试验方法搅拌成型。制成40mm40mm160mm的标准试件，在标准条件（1d温度为201，相对湿度90以上的空气中带模养护；1d以后拆模，放入201的水

34、中养护）下养护。根据水泥品种不同，分别测定3d、28d的抗折强度和抗压强度，即为水泥的胶砂强度。,（2）强度等级 根据水泥的胶砂强度划分的级别称为强度等级。硅酸盐水泥的强度等级划分为42.5，42.5R，52.5，52.5R，62.5，62.5R共六个等级。,注：R型为早强型，主要是3d强度较高。,7.水化热水泥的水化热是指在水化过程中的放热量，单位为kJ/kg。水化热的高低与熟料矿物的相对含量有关。铝酸三钙、硅酸三钙的水化热高，而铁铝酸四钙、硅酸二钙的水化热较低。因此要降低水化热，可适当减少铝酸三钙和硅酸三钙的含量。水化热主要对大体积混凝土工程有影响。对于大体积混凝土工程，应选择水化热较低的

35、水泥，或者采取特殊措施降低水化热的危害。,水泥石的腐蚀及防止,水泥石腐蚀的方式（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）（2）酸的腐蚀（溶解性化学腐蚀）一般酸的腐蚀碳酸水的腐蚀（3）硫酸盐腐蚀（膨胀性化学腐蚀）（4）强碱腐蚀,水泥石的腐蚀及防止,防止水泥石腐蚀的措施（1）根据工程的环境特点，合理选择水泥品种。（2）提高混凝土的密实度。（3）在水泥石结构的表面设置保护层。,硅酸盐水泥的特性,凝结硬化快，早期及后期强度均高，适用于有早强要求的工程。抗冻性好，适合水工混凝土和抗冻性要求高的工程。耐腐蚀性差，因水化后氢氧化钙和水化铝酸钙的含量较多。水化热高，不宜用于大体积混凝土工程。但有利于低温季节蓄热法施工。抗碳

36、化性好。因水化后氢氧化钙含量较多，故水泥石的碱度不易降低，对钢筋的保护作用强。适用于空气中二氧化碳浓度高的环境。,硅酸盐水泥的特性,耐热性差。因水化后氢氧化钙含量高。不适用于承受高温作用的混凝土工程。耐磨性好，适用于高速公路、道路和地面工程。,掺混合材料的硅酸盐水泥,混合材料 为了改善水泥性能、提高水泥的产量，在生产时掺入的天然或人工矿物质材料。活性混合材料：具有潜在水硬性或火山灰特性，或者兼具有潜在水硬性和火山灰特性的混合材料。粒化高炉矿渣；粉煤灰；火山灰质混合材料非活性混合材料：不具有潜在水硬性或质量活性指标不能达到规定要求的混合材料。如磨细石灰石粉、磨细石英砂等。,普通硅酸盐水泥（代号P

37、O）,定义硅酸盐水泥熟料61的混合材料适量石膏技术性质要求（与硅酸盐水泥相比）相同点 MgO含量、SO3含量、初凝时间、安定性的技术要求相同。不同点细度：80m方孔筛筛余量不超过10.0%；终凝时间：不迟于10h；烧失量：不得大于5.0%；,强度等级：普通硅酸盐水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。各龄期的强度不低于下表的规定。,主要特性（1）早期强度略低，后期强度高。（2）水化热略低。（3）抗渗性好，抗冻性好，抗碳化能力强。（4）抗侵蚀、抗腐蚀能力稍好。（5）耐磨性较好；耐热性能较好。应用普通硅酸盐水泥的应用范围和硅酸盐水泥相同。,矿渣水泥、粉

38、煤灰水泥、火山灰水泥,定义技术性质要求（与普通水泥相比）相同点MgO含量、细度、凝结时间、安定性的技术要求相同。不同点,熟料,适量石膏,20%70%粒化高炉矿渣,20%40%粉煤灰,20%50%火山灰质混合材料,矿渣水泥（PO）,粉煤灰水泥（PS）,火山灰水泥（PP）,磨细,磨细,磨细,三氧化硫含量：矿渣水泥不超过4.0；火山灰质水泥、粉煤灰水泥不得超过3.5。强度等级：强度等级划分为32.5，32.5R，42.5，42.5R，52.5，52.5R共六个等级。密度：水泥的密度为28003000kg/m3。,主要特性（与硅酸盐水泥、普通水泥相比）三种水泥的共同特性凝结硬化较慢，早强强度较低，后期

39、强度增长较快；水化热较低，放热速度慢；抗硫酸盐腐蚀和抗水性较好；蒸汽养护适应性好；抗冻性、耐磨性及抗碳化性能较差。三种水泥各自特性矿渣水泥的抗渗性较差，但耐热性好，可用于温度不高于200的混凝土工程中。火山灰水泥的抗渗性好，但干缩较大，不适用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。粉煤灰水泥干缩小，抗裂性好。,复合硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥,复合硅酸盐水泥（PC）与硅酸盐水泥相比，由于掺入了两种或两种以上的混合材料，复合水泥的水化热较低；早期强度较高，其强度要求与普通水泥的强度要求相同。石灰石硅酸盐水泥（PL）凡由硅酸盐水泥熟料和石灰石、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为石灰石硅酸盐水泥。石灰石

40、硅酸盐水泥的技术要求应符合相应标准的规定。,铝酸盐水泥,铝酸盐水泥的特性与应用早期强度很高，故适用于工期紧急的工程。抗渗性、抗冻性好。抗硫酸盐腐蚀性好。水化放热极快且放热量大，不得应用于大体积混凝土工程。耐热性好。高温下产生烧结作用，具有良好的耐高温性能，较高的强度，故适合耐热工程。长期强度降低较大，不适合长期承载结构。,通用水泥的验收,包装标志和数量的验收 包装标志的验收：包装有袋装和散装两种袋装水泥在包装袋上应清楚地标明产品名称、代号、净含量、强度等级、生产许可证编号、生产者名称和地址、出厂编号、执行标准号、包装年月日等主要包装标志。掺火山灰质混合材料的普通硅酸盐水泥，必须在包装上标上“掺

41、火山灰”字样。包装袋两侧应印有水泥名称和强度等级。,通用水泥的验收,包装标志和数量的验收 包装标志的验收印刷字体颜色：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥红色；矿渣硅酸盐水泥绿色；火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥黑色。散装水泥供应时须提交与袋装水泥标志内容相同的卡片。,包装标志和数量的验收 数量的验收 袋装水泥每袋净含量为50kg，且不得少于标志质量的98；随机抽取20袋总质量不得少于1000kg。质量的验收 检查出厂合格证和试验报告；复验；仲裁检验。,废品及不合格品的规定 废品：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合相应标准规定的通用水泥，均为废品。不合格品：对于通用水泥，凡有下列情

42、况之一者，均为不合格品 硅酸盐水泥、普通水泥：凡不溶物、烧失量、细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者；矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥：凡细度、终凝时间中任一项不符合标准规定者。掺混合材料硅酸盐水泥混合材料掺量超过最大限值或强度低于商品强度等级规定的指标者。水泥出厂的主要包装标志中水泥品种、强度等级、工厂名称和出厂编号不全者。,通用水泥的保管,不同品种和不同强度等级的水泥要分别存放，不得混杂。防水防潮，做到“上盖下垫”。堆垛不宜过高，一般不超过10袋，场地狭窄时最多不超过15袋。储存期不能过长，通用水泥不超过三个月。水泥储存期超过三个月，水泥会受潮结块，强度大幅度降低，会影响水泥的

43、使用。,混凝土,混凝土的分类,按生产和施工工艺分预拌混凝土（商品混凝土）、泵送混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、离心混凝土。按强度分普通混凝土 C60。高强混凝土 C60。超高强混凝土 100MPa。,按配筋情况分素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土等。按表观密度分特重：干表观密度大于2700重：19002500轻：小于1900,混凝土的特点,优点抗压强度高、耐久、耐火、维修费用低；原材料丰富、成本低；混凝土拌合物具有良好的可塑性；混凝土与钢筋粘结良好，一般不会锈蚀钢筋。缺点抗拉强度低（约为抗压强度的1/101/20）、变形性能差；导热系数大约为1.8W/（mK）；体积密度大（约为2

44、400kg/m3左右）；硬化较缓慢。,混凝土的结构,混凝土的结构 水泥+水水泥浆+砂水泥砂浆+石子混凝土拌合物硬化混凝土组成材料的作用,混凝土体积构成水泥石25左右；砂和石子70以上；孔隙和自由水15%。,水泥的选择,品种的选择 对一般条件下的普通混凝土，可采用普通硅酸盐或矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。水位变化区的外部、建筑物的溢流面，有耐磨和抗冻性要求的混凝土，应优先选用中热硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。大体积建筑物内部、水下和基础混凝土，宜选用低热水泥、低热矿渣水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥。当环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀时，应选

45、用抗硫酸盐水泥。受蒸汽养护的混凝土，宜选用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐类水泥。,水泥的选择,强度等级的选择原则上，配制高强度等级的混凝土，选择高强度等级的水泥；一般情况下，水泥强度等级为混凝土强度等级的1.52.0倍；配制高强混凝土时，可选择水泥强度等级为混凝土强度等级的1倍左右。,砂的技术质量要求,定义 砂是指粒径在4.75mm以下的颗粒。分类按产源分按技术要求分类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,砂,天然砂,人工砂,机制砂,混合砂,河砂、湖砂、山砂、和淡化海

46、砂等,1.表观密度、堆积密度及空隙率表观密度s2500kg/m3；松散堆积密度so1350kg/m3；空隙率P47%。2.含泥量、泥块含量及石粉含量含泥量是指粒径小于0.075mm的颗粒含量；泥块含量是指粒径大于1.18mm，经水洗、手捏后小于600m的颗粒含量；石粉含量是指人工砂中粒径小于0.075mm的颗粒含量。,3.有害物质含量 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料等杂物，有害物质主要是云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯化物等。,4.颗粒级配（1）颗粒级配采用筛分法确定。（2）颗粒级配的指标级配区 按600m筛的累计筛余率的大小，可分为1区、2区、3区共三个级配区。级配合格判定 砂的

47、实际级配全部在任一级配区规定范围内；除4.75mm和600m筛档外，可以略有超出，但超出总量应小于5。（3）级配的选择宜优先选择级配在2区的砂；当采用1区砂时，应适当提高砂率；当采用3区砂时，应适当减小砂率。,5.规格砂按细度模数大小分为粗砂、中砂、细砂：粗砂 Mx=3.73.1；中砂 Mx=3.02.3；细砂 Mx=2.21.6。细度模数按下式计算：式中：Mx细度模数；A1、A2、A3、A4、A5、A6分别为4.75mm、2.36mm、1.18mm、600m、300m、150m筛的累计筛余百分率，。,石子的技术质量要求,定义 粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。分类按产源分：卵石和碎石按技

48、术要求分：类 宜用于强度等级大于C60的混凝土；类 用于强度等级为C30C60及抗冻、抗渗或其他要求的混凝土；类 宜用于强度等级小于C30的混凝土和建筑砂浆。,强度采用岩石抗压强度和压碎指标两种检验：岩石抗压强度是将母岩制成50mm50mm50mm立方体试件，在水饱和状态下测定其极限抗压强度值。压碎指标是将一定质量风干状态下9.5019.0mm的颗粒装入标准圆模内，在压力机上按1kN/s速度均匀加荷至200kN并稳定，卸荷后用2.36mm的筛筛除被压碎的细粉，称出筛余量。按下式计算：式中：Qc压碎指标值；G1试样的质量，g；G2压碎后的筛余量，g。,颗粒级配粗骨料的颗粒级配有连续级配与间断级配

49、两种。连续级配是石子由小到大连续分级；间断级配是指用小颗粒的粒级直接和大颗粒的粒级相配，中间为不连续的级配，由于易产生离析，应用较少。,最大粒径粗骨料公称粒级的上限称为该粒级的最大粒级的最大粒径。从结构上考虑：混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，且不得超过钢筋最小净间距的3/4；对混凝土实心板，不宜超过板厚的1/3，且不得超过40mm。从施工上考虑：对泵送混凝土，粗骨料最大粒径与输送管内径之比碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5，高层建筑宜在1：31：4，超高层建筑宜在1：41：5。从经济上考虑：当最大粒径小于80mm时，水泥用量随最大粒径减小而增加，当大于150m

50、m后，节约水泥的效果却不明显。,和易性（工作性）,混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性。,和易性,粘聚性,保水性,流动性,易达结构均匀,易成型密实,好,好,在本身自重或施工机械振捣作用下，能产生流动并且均匀密实地填满模板的性能。,各组成材料之间具有一定的内聚力，在运输和浇注过程中不致产生离析和分层现象的性质。,具有一定的保持内部水分的能力，在施工过程中不致发生泌水现象的性质。,保证混凝土硬化后的质量,和易性的指标及测定方法 到目前为止，还没有确切的指标能全面地反映混凝土拌和物的和易性。一般常用坍落度定量地表示拌和物流动性的大小，根据经