第七章特种混凝土
第一节轻混凝土
凡是干表观密度不大于1950kg/㎡的混凝土成为轻混凝土。普通混凝土的主要弱点之一是自重大，而轻混凝土的主要优点就是轻，由于质轻，就带来了一系列的优良特性，使其在工程中的应用科获得良好的技术性能和经济效益。轻混凝土质轻且力学性能良好，故特别适用于高层、大跨度和有抗震要求的建筑。
轻混泥土具有以下特点：
（1）质轻。轻混凝土与普通混凝土相比，其质量一般可减轻1/4~3/4，甚至更多。
（2）保温性能良好。具有优良的保温能力，且兼具承重和保温双重功能。（3）耐火性能良好。具有传热慢、热膨胀性小、不燃烧等特点。
（4）力学性能良好。力学性能接近普通混凝土，但其弹性模量较低，变形较大。（5）易于加工。轻混凝土中，尤其是多孔混凝土，很容易钉入钉子和进行锯切。轻混凝土按其表观密度减小的途径不同，可分为以下三种：
1.轻骨料混凝土。采用表观密度较天然密实骨料小的轻质多孔骨料配制而成。
2.大孔混凝土。不含细骨料，水泥浆只包裹粗骨料的表面，将其粘结成整体。
3.多孔混凝土。混凝土中不含粗、细骨料，其内部充满大量细小的封闭气孔。
一、轻骨料混凝土
（一）轻骨料的种类及技术性质
1.轻骨料的种类
（1）按轻骨料的粒径大小可分为轻粗骨料和轻细骨料。粒径大于5mm、堆积密度不大于1100kg/m3者，称为轻细骨料；粒径不大于5mm、堆积
密度不大于1200kg/m3者，称为轻细骨料，又称轻砂。
（2）按轻骨料的性能分。可分为：超轻骨料（堆积密度不大于500 kg/m3）；
普通轻骨料（堆积密度大于510 kg/m3）；高强轻骨料（强度标号不
小于25MPa的结构用轻粗骨料）。
（3）按骨料的产源分。可分为：工业废渣轻骨料，如粉煤灰陶粒、自然煤矸石、膨胀矿渣珠、煤渣及其轻砂；天然轻骨料，如浮石、沸石、火
山渣及其轻砂；人造轻骨料，如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩及
其轻砂。
2.轻骨料的技术性质及要求
对轻骨料的技术性质，除了要求其有害物质含量和耐久性符合规定外，主要要求其堆积密度和颗粒级配应符合要求。轻粗骨料还应符合规定的
强度和吸水率要求。
轻骨料按其堆积密度划分密度等级，其指标要求列于表7-1
轻粗骨料和轻细骨料的颗粒级配应符合表7-2的要求。
轻粗骨料的强度对其混凝土的强度有很大影响。按标准规定，对于超轻骨料和普通轻骨料，采用筒压法测定轻粗骨料的筒压强度，如图7-1所示。将轻骨料装入带底的圆筒内，上面加冲压模，取冲压模压入深度为20mm时的压力值，除以承压面积（10000m㎡），即为该轻粗骨料的筒压强度值。
普通轻粗骨料的筒压强度不应低于表7-3的规定
轻粗骨料的强度标号是采用混凝土试验方法测定轻粗骨料的强度。它是将轻粗骨料配制成混凝土，通过混凝土强度的测定，简介求出该轻骨料在混凝土中的实际强度值，称为轻粗骨料的强度标号。它表示该轻粗骨料用于配制混凝土时，所得混凝土合理强度的范围。例如，强度标号为25MPa的轻粗骨料，适宜用于配制LC25的轻骨料混凝土。
对于高强轻粗骨料，除筒压强度外，还必须测定其强度标号，其要求列于表7-4.。
轻骨料的吸水率一般都比普通砂石大，采用干燥的轻粗骨料时，这将导致施工中混凝土拌合物的坍落度损失较大，并将影响混凝土中水灰比。
对轻砂和天然轻粗骨料的吸水率不作规定，其他轻粗骨料的1h吸水率都有一定的要求。
（二）轻骨料混凝土的种类及等级
根据《轻骨料混凝土技术规程》（JGJ51-2002），轻骨料混凝土可分为全轻混凝土、砂轻混凝土、大孔轻骨料混凝土和次轻混凝土。全轻混凝土的粗、细骨料均为轻骨料；砂轻混凝土是以普通砂作为细骨料；大孔轻骨料混凝土是由轻粗骨料与水泥、水配制的无砂或少砂混凝土；次轻混凝土是在轻骨料中掺入部分普通粗骨料的混凝土，其干表观密度大于1950kg/m3，小于2300 kg/m3。
由于轻骨料品种繁多，故轻骨料混凝土常以其所用轻骨料命名，如粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒混凝土、浮石混凝土等。
轻骨料混凝土的强度等级，按其立方体抗压强度标准值划分为LC5.0 LC7.5 LC10 LC15 LC20 LC25 LC30 LC35 LC40 LC45 LC50 和LC60等十三个等级。轻骨料混凝土又按其干表观密度划分为十四个密度等级，如表7-5所示。
（三）轻骨料混凝土的特性
1.轻骨料混凝土的表观密度较小而强度较高。轻骨料混凝土的表观密度主要
取决于其所用轻骨料的表观密度和用量。而轻骨料混凝土的强度影响因素很多，除与普通混凝土相同的以外，轻骨料的性质（强度、堆积密度、颗粒形状、吸水性等）和用量也是重要的影响因素。尤其当轻骨料混凝土的强度较高时，混凝土的破坏时有轻骨料本身先遭受到破坏开始，然后导致混凝土呈脆性破坏。这是，即使混凝土中水泥用量再增加，混凝土的强度也提高不多，甚至不会再提高。
当用轻砂取代普通砂配制全轻混凝土时，虽然可以降低混凝土的表观密度，打包强度也将随之下降。低、中强度的轻骨料混凝土，其抗拉强度与相同强度等级的普通混凝土很接近，当强度等级高时，其抗拉强度要比后者小。
2.84
必须指出，采用轻骨料混凝土不一定都有经济效益，只有在使用中能充分发挥轻骨料混凝土技术性能的特点、扬长避短和因地制宜，在技术上和经济上获得显著效益。
(五）轻骨料混凝土配合比设计
由于轻骨料种类繁多，性质差异很大，加之轻骨料本身的强度对凝土强度又有较大影响，故至今尚无像普通混凝土那样的强度计算公式。为此，对轻骨料混凝土配合比的设计，大多是参考普通混凝土配合比的设计方法,并结合轻骨料混凝土的特点，更多的是依靠经验和通过试验、试配来确定。
1.配合比设计的基本要求
轻骨料混凝土配合比设计的基本要求，除了考虑和易性、强度、耐久性和经济性这四方面以外，还应满足表观密度的要求。在满足强度和耐久性的前提下，应尽量少用水泥，水泥用量增加，不但使成本提高，而且使混凝土得表观密度显著增大。
2.轻骨料的选用
轻骨根据混凝土要求的强度等级和表观密度，选用相应的密度等级和强度标号（或相应筒压强度）的轻骨料。保温和结构保温轻骨料混凝土用的轻骨料，其最大粒径不宜大于 40 mm;结构轻骨料混凝土用的轻骨料，其最大粒径不宜大于20mm。
3.水泥用量的确定
水泥用量与所用的水泥强度等级和轻骨料密度等级有关，一般可参考表7-7的建议值确定。因轻骨料强度较低，故水泥用量比普通混凝土相对要多一些
。
4.用水量确定
由于轻骨料具有吸水特性，使加在混凝土中的一部分水被轻骨料吸收，余下部分才供水泥水化和起润滑作用。混凝土的总用水量中被轻骨料吸收的那部分水称为“附加水量”，其余部分则称为“净用水量”。净用水量应根据混凝土和易性要求来确定，由于不同品种的轻骨料其颗粒形状和表面特征不同，所以满足和易性要求的净用水量波动幅度较大，设计配合比时，可参考表7-8取用。附加水量
应根据轻骨料用量乘以轻骨料1h吸水率求得。当采用预湿饱和轻骨时，则可不考虑附加水量。
5.最大水灰比和最小水泥用量限值、
为保证轻骨料混凝土的耐久性，其最大水灰比和最小水泥用量，应符合表7-9的规定。
6. 粗、细骨料用量的确定 '
轻骨料混凝土粗、细骨料用量的计算有绝对体积法和松散体积法两种。具体绝对体积法是将混凝土的体积（1 m3)减去水泥和水的绝对体积，求得方法如下
;
每立方米混凝土中粗细骨料所占的绝对体积f然后根据砂率(按体积计)分别求得粗骨料和细骨料的绝对体积再乘以各自的表观密度则可求得粗、细骨料的用量。
松散体积法则1 m3混凝土的粗、细骨料总体积（自然状态下轻粗骨料和细骨料得松散体积之和）。采用普通砂作细骨时1m3混凝土中粗、细骨料得总体积可取1.10~1.60；采用轻砂时，可取1.25?1.65m3。然后再按体积砂率求得粗骨料和细骨料的松散体积，再根据各自的堆积密度求得其用量。轻骨料混凝土的体积砂率，可按表7- 10 选用。
(六）轻骨料混凝土施工注意事项
由于轻骨料的密度小，且吸水性大，故在施工中应注意以下几方面的问题。1.施工时，可以采用干燥轻骨料，也可以将轻粗骨料预湿至饱和。采用预湿骨料拌制出来的拌合物，其和易性和水灰比均较稳定，采用干燥骨料则可省去预湿处理的工序。当轻骨料露天堆放时,受气候影响使其含水率变化较大，施工中必须及时测定骨料含水率和调整加水量。如拌合物自搅拌到浇灌成型的时间间隔过长，则其和易性将显著降低。
2.混凝土拌合物中的轻骨料容易上浮，不易拌匀。所以应选用强制式搅拌机，搅拌时间宜比普通混凝略长。
3.由于轻骨料混凝土的表观密度较普通混凝土小，故对于二者和易性相同的这两种混凝土拌合物，前者的坍落度要小于后者。因此施工中应防止外观判断的错觉而随意增加用水量。
4 .浇灌成型时，振拭时间应适宜，以防止轻骨料上浮，造成分层现象。最好采用加压振动成型工艺。
5.轻骨料混凝土产生干缩裂缝，所以早期必须很好地进行保潮养护。当采用蒸汽养护时，静停时间不宜少于1.5~2.0h。
二、大孔混凝土
(一）大孔混凝土的种类及骨料
大孔混凝土中无细骨料，按其所用粗骨料的品种，可分为普通大孔混凝土和轻骨料大孔混凝土两类。普通大孔混凝土是用碎石、卵石、.重矿渣等配制而成。轻骨料大孔混凝土则是用陶粒、浮石、碎砖、煤渣等配制而成。有时为了提高大
孔混凝土的强度，也可掺人少量细骨料，这种混凝土称为少砂混凝土。
（二）特性和应用
普通大孔混凝土的表观密度在1 500~1000kg/m3之间，抗压强3.5~ 10 MPa。轻骨料大孔混凝土的表观密度在500?1 500 kg/m3之间，抗压强度为1.5~7.5 MPa。
大孔混凝土的导热系数小，保温性能好，吸湿性小。收缩一般较普通混凝土小30% ~ 50%，抗冻性可达15?20次冻融循环3
大孔混凝土宜采用单一粒级的粗骨料，如粒径为10?20 mm或10?30 mm:不允许采用小于5 mm和大于40 mm的骨料。水泥采用强度等级32. 5 或42.5级的水泥。水灰比(对轻骨料大孔混凝土为净用水量得水灰比）可在0.30~0.42之间取用，应以水泥浆能均匀包裹表面而不流淌为准。
大孔混凝土适用于制作墙体用小型空心砌块和各种板材，也可用于现浇墙体。普通大孔混凝土还可制成滤水管、滤水板等，广泛用于市政工程。
三、多孔混凝土
(一）种类及主要特性
根据其制造原理，多孔混凝土可分为加气混凝土和泡沫混凝土两种。近年来，缩空气经过充气介质弥散成大量微小气泡，均匀地分散在料浆中而形也有用压
(
成多孔结构，这种多孔
混凝土称为充气混凝土。|
根据养护方法不同，多孔混凝土又可分为蒸压多孔混凝土和非蒸压（蒸养或自然养护多孔混凝土两种。由于蒸压加气混凝土在生产上有较多优越性，以及可以更多地利用工业废渣，故近年来发展应用较为迅速。
多孔混凝土质轻，其表观密度不超过1 000 kg/m3，通常在300 — 800 kg/m3之间，保温性能优良，其导热系数随其表观密度降低而减小，一般为0.09?0.17 可加工性好；它可锯、可钉、可钻，并可用胶粘剂粘结。因此其外形W/(m·K)
;
尺寸可以灵活掌握，受模型得限制较少。
（二）蒸压加气混凝土
蒸压加气混凝土是用钙质材料(水泥、石灰）、硅质材料（砂、尾矿粉、粉煤灰、粒状高炉矿渣、页岩等）和适量加气剂为原料，经过磨细、配料、搅拌、浇注、切割和蒸压养护（在压力为0.8或1.5MPa下养护6?8h)等工序生产而成。
加气剂一般采用铝粉，它在加气混凝土料浆中，与钙质材料中的氢氧化钙发生化学反应而放出氢气，形成气泡，使料浆形成多孔结^自。其化学反应过程如下：
除铝粉外，也可采用双氧水、碳化钙、漂白粉等作为加气剂。
蒸压加气混凝土通常是在工厂预制成砌块或条板等制品。蒸压加气混凝土砌块按其强度和体积密度划分为七个强度等级和六个密度等级(详见第十章墙体材料）。
蒸压加气混凝土砌块适用于承重和非承重的内墙和外墙。加气混凝土条板可用于工业和民用建筑中，作承重和保温合一的屋面板和墙板。条板均配有钢筋，钢筋必须预先经防锈处理。另外，还可用加气混凝土和普通混凝土预制成复合墙板，用作外墙板。蒸压加气混凝土还可做成各种保温制品，如管道保温等。
蒸压加气混凝土的吸水率高，且强度较低，所以其所用砌筑砂浆及抹面砂浆
与砌筑砖墙时，需专门配制。墙体外表必须作饰面处，与门窗得固定方法也与砖墙不同。
^（三）泡沫混凝土
泡沫混凝土是将由水泥等拌制的料浆与由泡沫剂搅拌造成的泡沫混合搅拌，再经浇注、养护硬化而成的多孔混凝土。；
泡沫剂是泡沫混凝土的重要组分，通常采用松香胶和水解牲血作泡沫剂。松香胶泡沫剂系用烧碱加水溶人松香粉，再与溶化的胶液（皮胶或骨胶）搅拌制成浓松香胶液。使用时用温水稀释，经强力搅拌即形成稳定的泡沫。水解牲血系用动物血加苛性钠、盐酸、硫酸亚铁、水等配成，使用时经稀释成稳定的泡沫。
配制自然养护的泡沫混凝土时，水泥强度等级不宜低于32.5，否则强度太低。当生产中采用蒸气养护或蒸压养护时，不仅可以缩短养护时间，且能提高强度，还能掺用粉煤灰、煤渣、或矿渣等工业废渣，以节省水泥，甚至可以全部利用工业废渣代替水泥。如以粉煤灰、石灰、石膏等为胶凝材料，在经蒸压养护，则制成蒸压泡沫混凝土。
泡沫混凝土得技术性质和应用，与相同体积密度的加气混凝土大体相同。其生产工艺，除发泡和搅拌与加气混凝土不同外，其余基本相似。泡沫混凝土还可在现场直接浇注，用作屋面保温层。
(三）高强混凝土的性能与应用
高强混凝通过使用高效减水剂，即使水胶比很低，新拌混凝土的坍落度仍可达200-250mm。由于粉料用量高，很少出现离析和泌水现象。
因水泥用量高，高强混凝土的自收缩不可忽视。根据理论计算，高强混凝土的自收缩可达220*106，实测值与理论计算结果的数量级一致。高强混凝土水化热大，绝热温升高，用于大体积混凝土时易产生开裂。高强混凝土的干燥收缩大，长龄期高强混凝土的干燥收缩高达(500?700) *10 —6，即每米收缩
0.5~0.7mm。水胶比低于0.29时，干燥收缩略有降低。高强混凝土的徐变通常是
。普通混凝土的1/2~1/3。混凝土的强度越高，徐变越小。弹性模量约40~50GPa
D 高强混凝土由于结构致密，具有极高抗渗性和抗溶液腐蚀性能。
高强混凝土可用于高层建筑的基础、梁、柱、楼板，预应力混凝土结构、大跨度桥梁、海底隧道、海上平台、现浇混凝土桥面板、洒除冰盐的车库等。^
二高性能混凝土
随着现代工程结构的高度、跨度和体积不断增加，结构越来越复杂，使用的环境条件日益严酷，工程建设对混凝土性能的要求愈来愈高，使用寿命要求越来越长。近年来，为了适应土木工程的发展，人们对高性能混凝土（High Performance Concrete,简写为HPC)给予了越来越多的关注# (一）HPC的定义
Mehta和Aitcin于1990年首先提出HPC的概念，并将具有高工作性、高强度和高耐久混凝土定义为高性能混凝土。ACI于1998年提出HPC的义是：能同时满足性能和通过传统的组成材料、拌和工艺、浇注和养护而达到的特殊要求的混凝土。因此，HPC应具有满足特殊应用和环境的某些特性，如易于浇注，不离析，早强，密实、长期强度和力学性能高，渗透性和水化热低，韧性和体积稳定性好、寿命长等。
中国土木工程学会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》（CCES01 -2004) (2005 年修订版）对HPC的定义是：以耐久性为基本要求并满足工程其他特殊性能和匀质性要求、用常规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土。这种混凝土在配合比上的特点是掺加合格的矿物掺合料和高效效减水剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量制作上通过严格的质量控制，使其达到良好的工作性、均匀性、密实性和体积稳定性。
由此可见我国土木工程学会标准对HPC的定义中，强调了高工作性、高耐久性及高体积稳定性才是HPC的基本特性，而非高性能混凝土一定要求其高强。(二）HPC的组成材料、性能及应用
高性能混凝土的组成材料具有水胶比低、胶凝材料用量少、掺加活性混合材等特点。HPC使用的水泥基材料总量一半不超过400kg/m3，其中其中粉煤灰或磨细矿渣粉的掺量可达 30 % ~ 40％。为了同时满足低水胶比，少胶凝材料用量及高工作性要求， HPC配制时均需使用高效减水剂。厂^
HPC具有如下特性及应用：^ >4
1.自密实性。HPC用水量较低，但由于使用了高效减水剂，并掺加适量的活性混合材，流动性好，抗离析性高，具有优异的填充密实性。因此，HPC适用于结构复杂、用普通振捣密实方法施工难以进行的混凝土结构工程。
2.体积稳定性。HPC针对工程对混凝土变形能力的具体要求，可通过优选适宜的原材料（包括骨料、水泥、混合料、外加剂），优化施工工艺，提高其体积稳定性和抗裂能力。
3.水化热。由于使用了大量的火山灰质掺合料，HPC的水化热低HSC,这对大体积混凝土结构非常有利。
4.抗渗性。掺加了活性混合材的HPC渗透性低，特别是CL-的渗透性较普通混凝土大幅度降低。掺加7%?10%的硅灰、偏高岭土或稻壳灰后，HPC的渗透性（特别是CL—的渗透性)更低。因此,HPC特别适用于抗渗性要求高的水工或海工混凝土结构工程。
5.耐久性。现代许多复杂的混凝土结构设计寿命长达100~200年，要求混凝土暴露在侵蚀性环境中工作时不允许出现裂缝，在相当长的时间内应具有极高的
抗渗性。HPC适应变形能力好，抗裂性高，抗侵蚀能力强，使用寿命长。因此，HPC可用于海上钻井平台、大跨桥梁、高速公路面板等高耐久、长寿命要求的工程。
第三节自密实混凝土
对于密集配筋混凝土结构、异型混凝土结构（如拱形结构、变截面结构等）、薄壁混凝土结构、水下混凝土结构等，采用需振捣密实的普通混凝土已不能满足这些特殊结构的施工要求。近年来，自密实混凝土因其流动性大、无需振捣、能自动流平并密实的优异特性得到了快速的发展。
自密实混凝土（简写为SCC),是指混凝土拌合物具有良好的工作性，即使在密集配筋条件下仅靠混凝土自重作用而无需振捣便能均匀密实成型的高性能混凝土。SCC可用于难以浇注甚至无法浇注的结构，解决传统混凝土施工中的漏振、过振以及钢筋密集难以振捣等问题，可保证钢筋、预埋件、预应力孔道的位置不因振捣而移位。SCC还可增加结构设计的自由度。同时,SCC能大量利用工业废料作矿物掺合料，大幅度降低工人劳动强度，降低施工噪音,改善工作环境。一、原材料和配合比
（一）原材料
SCC的组成包括砂、粗集料（最大粒径19~25mm)，普通硅酸盐水泥或掺混合材的硅酸盐水泥、高效减水剂、增稠剂、粉状矿物外加剂等。，^ 通常，根据针对离析和泌水采取的方法不同将SCC分为两种：一种是水泥等粉状材料用量高于400 kg/m3的SCC，一种是使用增稠剂如水解淀粉、硅灰、超细无定形胶状硅酸的SCC。前者通过提高粉状材料的用量提高拌合物的粘聚性，后者通过增稠剂提高粘聚性。除水泥外，SCC用粉状材料包括惰性或半惰性填料如石灰石粉、白云石粉，火山灰质材料如粉煤灰、硅灰，水硬性材料和磨细矿渣粉。矿物填料粒径宜小于0.125mm且0.063mm筛的通过率大于70%。
集料：SCC中粒径小于0.125mm的材料为粉料。配制SCC时应测试集料的吸水率、级配，集料使用前最好用水冲洗干净,粗集料的最大粒径主要取决于钢筋间距，通常为 12 ?20 mm。
(二）SCC的配合比
与普通混凝土相比,SCC的配合比具有粗集料用量低、浆体含量高、水粉比（水于粒径小于0.125mm固体粉料的质量比）低、高效减水剂掺量高、有时使用增稠剂等特点。
表7-12是SCC配合比设计主要参数范围。
自密实混凝土拌合物工作性包括：填充性、间隙通过性和抗离析性。
自密实混凝土与普通混凝土的主要区别是自密实混凝土具有很好的流变特性。通常，SCC的坍落度大于200 mm，坍落扩展度大于600 mm，不需振捣、自
动流平密实。
二、SCC的性能及应用
单位用水量或水灰比相同的条件下，由于SCC不需要振捣，浆体于集料的界面得到改善，SCC的抗压强度略高于普通混凝土，SCC的浆体与钢筋的粘接强度比普通混凝土的高。SCC的强度发展规律与普通混凝土一致。普通SCC的水胶比为0.45~0.50,28d抗压强度约40MPa。通过调整水胶比和组成材料，可配制高强SCC轻质SCC和低热SCC。
由于SCC浆体体积高于普通混凝土，SCC的干燥收缩和温度收缩均高于普通混凝土。弹性模量则略低，徐变系数略高于同强度的普通混凝土。但用水量或水灰比相同时，SCC 的徐变略低于普通混凝土，由徐变和收缩引起的总变形则与普通混凝土接近。掺加有机纤维和钢纤维可降低SCC的早期塑性收缩和后期干燥收缩及提高韧性，但纤维的加人会降低 SCC的工作性和间隙通过能力。SCC的均匀性好，耐久性比普通混凝土高。
SCC的热膨胀系数与普通混凝相同，为10~13微应变/K
SCC可用于密集配筋条件下的混凝土施工、结构加固与维修工程中混凝土的施工、钢管混凝土、大体积混凝土和水下混凝土施工，以及薄壁结构、拱形结构等形状复杂的钢筋混凝土的施工。
第四节纤维混凝土
普通高强混凝土存在收缩变形大、抗裂性差、脆性大的缺点，掺加纤维是提高水泥混凝土抗裂性和韧性的有效方法。以普通混凝土组成材料为基材，加入各种纤维而形成的复合材料，称为纤维混凝土（Fiber Reinforced Concrete，，简写为FRC，纤维混凝土在国内外发展很快，在工业、交通、国防、水利、矿山等工程建设中广泛应用。
一、常用纤维及其作用
纤维的品种很多，通常使用的有钢纤维、玻璃纤维、有机合成纤维、碳纤维等。其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺人混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧性，并显著提高抗拉强度、刚度和承受动荷载的能力。而掺人尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，主要作用时提高混凝土早期的抗裂性，增加韧性、抗冲击性能，对强度的贡献则很小。表7-13时典型纤维的性能
根据纤维的体积掺量，纤维增强水泥基复合材料可分为以下三种
低掺量（＜1%）纤维混凝土:纤维的作用是减少收缩裂缝。主要用于暴露表面大、易于产生收缩开裂的混凝土板和路面。
中掺量（1 %?2% )纤维混凝土：纤维的作用是使混凝土的断裂模量、韧性和抗冲击性能显著提高。多用于喷射混凝土以及要求能量吸收能力强、抗分层、剥落和耐疲劳的结构。
高掺量（>2%)纤维混凝土：该种纤维混凝土具有应变硬化行为和极强的承受动载的能力，通常又称为高性能或超高性能纤维增强复含材料。
根据纤维的分布形式，纤维增强水泥基复合材料又分为定向纤维连续强型型和乱向短纤维增强型。前者纤维增强效率高，复合材料呈各向异性，常用于生产纤维增强板材或结构物的加固。三维乱向短纤维在混凝土中均匀分布，能抑制和阻止裂缝的引发和扩展，提高混凝土的抗裂性。短的微细纤维可有效抑制微裂纹的发展，长纤维可抑制加载后期较大宏观裂缝的扩展。.纤维抑制裂缝扩展的示意图见图7-2所示。
图7-2纤维抑制裂纹扩展示意图
二、钢纤维混凝土
由于钢纤维的弹性模量比混凝土高10倍以上，时最有效的增强材料之一，故目前应用最广。钢纤维按外形可分为长直型、压痕型、波浪型、弯钩型、哑铃型、扭按型生产工艺钢纤维又分为切断型、剪切型、铣削型及熔抽型等。通常，钢纤维的直径为0.3~1.2mm，长度为15~60mm。钢纤维的长径比是重要的几何参数，是其长度与直径或等效直径之比一般为30~100.掺量按占混凝土体积的百分比计，一般为0.5~2.0%。
钢纤维混凝土的配合比与普通混凝土所有不同，它具有如下特点：
（1）砂率大，一般为40%~50%;
（2）水泥用量较多，一般为360?450 kg/m3，且纤维体积率越高，水泥用量越大。应尽量采用高强度等级的水泥，以提高钢纤维与混凝土基体的粘结强度；
（3）粗骨料最大粒径要有限制，一般不大于20mm,以10~15 mm为宜；（4）水灰比的确定必须考虑到纤维的含量、纤维形状及施工机械等因素。一般水灰比较低，在0.40~0.50之间，目的是增加基体混凝土的强度；
（5）为了减少水泥用量、提高混凝土拌合物的和易性,常需掺入粉煤灰、高效减水剂等。
纤维加人混凝土中会降低新拌混凝土的工作性。纤维体积率越大，工作性下降越多。
如将1.5%的钢纤维加入坍落度为200mm的混凝土拌合物中，坍落度将减小到
25mm。因此，
对于纤维混凝土而言，不宜用坍落度评价其工作性，而应用维勃稠度试验结果来评价，一
般为 15~30s。
对于低、中掺量钢纤维混凝土，其抗拉强度比普通混凝土提高25% ~50%，抗弯强度提高40%?80%，而弯曲韧性比普通混凝土高1个数量级。钢纤维对混凝土的弹性模量、干燥收缩和受压徐变影响较小，但抗疲劳寿命显著提高，在各种物理因素作用下的耐久性如耐冻融性、耐热性和抗气蚀性也有显著提高。
钢纤维混凝土主要用于公路路面、桥面、机场跑道护面、水坝覆面、薄壁结构、桩头、桩帽等要求高耐磨、高抗冲击、结构受力复杂易于开裂的部位、构件及国防工程。.喷射钢纤维混凝土还可以用于隧道内衬、护坡加固。
三、合成纤维混凝土
钢纤维对阻止硬化混凝土裂缝扩展有良好效果，而合成纤维混凝土在解决混凝
土早期塑性开裂，减少混凝土干燥收缩变形具有十分独特的作用。
合成纤维的品种较多，其中聚丙烯(丙纶PP)、聚乙烯醇纤维（维纶PVA)、聚丙稀腈纤维（腈纶 PAN)、聚酯纤维（涤纶FET)、聚酰胺纤维（锦纶PA）等合成纤维属于低模量纤维;芳族聚酰胺纤维(芳纶Kevlar, Nomex)、超高分子量聚乙烯纤维、碳纤维等属于高模量纤维。高模量合成纤维因生产工艺复杂、产量小、成本高，除用于加固等特殊工程外，在土木工程中使用较少。一般为了提高混凝土早期抗裂性，使用价廉物美的低模量合成纤维就能满足工程要求。
合成纤维按形状分为单丝与束状单丝、膜裂网状几种；按粗细分为细纤维（直径为10~99um）和粗纤维 (直径大于 0.1mm)两种。
纤维的直径越细，则根数越多，?阻裂效果愈明显。如果纤维的间距超过某临界值，纤维的阻裂效果则显著下降。，
单丝或束状聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维的掺量一般为0.5~1.5 kg/m3,不宜超过2 kg/m3，
否则将影响纤维的分散性和混凝土抗压强度。
膜裂网状纤维在混凝土中不易结团，便于在混凝土中分散。网状纤维经搅拌撕裂为单丝，其在每m3混凝土中的掺量为0.7~3kg/m3。较高掺量的膜裂网状纤维对混凝土裂缝扩展有一定的阻裂能力，高掺量时能提高混凝土的韧性、增加混凝土抗变形能力，则有效抵抗温度应力。
混凝土用合成纤维的极限延伸不宜过大，极限延伸率宜在8%?16%之间，否则，阻裂效果差。如果使用纤维的目的是解决混凝土早期抗裂、抑制混凝土塑性裂缝的扩展，则所用纤维的抗拉强度应不低于250 MPa。如果纤维的用途是既希望解决早期开裂问题，又希望提高硬化混凝土的韧性和抗变形能力，则应选用抗拉强度不低于400 MPa、同时弹性模量较高的合成纤维，或将低模量合成纤维与高模量钢纤维混杂使用。
第五节含聚合物的混凝土
含有聚合物的混凝土通常有聚合物混凝土、聚合物改性水泥基复合材料及聚合物浸渍混凝土三种。
一、聚合物混凝土
聚合物混凝土（Polymer Concrete,简写为PC)是以聚合物为唯一胶结材料的混凝土，我国也称之为树脂混凝土或塑料混凝土。这种复拿材料中不含水化的水泥，有时水泥可用作填料或细骨料。
聚合物混凝土常用的胶结材料包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和三羚甲基丙烷、三甲基丙烯酸酯单体合成的聚合物，以及环氧树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯和乙烯基酯树脂等。
聚合物混凝土中，用作胶结材料的聚合物组分最终全部参与固化反应，因而聚合物混凝土中没有连通的毛细孔，抗渗性比普通混凝土高得多，具有优良的耐水、耐冻融、耐腐蚀等耐久性。聚合物混凝土的强度发展比普通水泥混凝土快得多，可以在常温和低温下固化。一般来说,24 h的强度可以达到最终强度的
80%。聚合物混凝土的抗压强度在60~ 180 MPa,取决于所用聚合物类型和骨料的尺寸、类型及级配。未增韧的聚合物混凝土的抗弯强度达14?28 MPa或更高,劈拉强度为10.3~17.2MPa。根据所用树脂胶粘剂的弹性模量和用量不同，聚合物混凝土的弹性模量可以在很宽范围内变化，柔性树脂的弹性模量可小到
4GPa，刚性树脂的弹性模量可高至40Gpa。聚合物混凝土的徐变时水泥混凝土的2~3倍,但比徐变（徐变与强度之比）几乎相同。聚合物混凝土在大多数材料上具有很好的黏附性，是一种良好的快速修补材料。
聚合物混凝土可应用于路面、桥面和机场跑道及其他类似场合的修补，是工程结构修补用的重要材料。也可生产预制构件，或用于有耐腐蚀、防水要求的场合。由于聚合物混凝土具有优良的减震阻尼性能，它还可用于铁路轨枕、机床的台座及机架。同时，聚合物混凝土还是很好的绝缘材料，可用于电力工程。
二、聚合物改性水泥基复合材料
聚合物改性水泥基复合材料,是指在水泥混合时掺人了分散在水中或可以在水中分散的聚合物材料，包括掺和不掺骨料的复合材料，有聚合物改性水泥浆、聚合物改性砂浆和聚合物改性混凝土。使用乳液改性的砂浆和混凝土也称乳液改性砂浆和乳液改性混凝土。
加人了聚合物材料后，水泥基材料的许多性能如强度、变形能力、粘结性能、防水性能和耐久性能等都会有所改善，改善的程度与聚灰比（固体聚合物的质量与水泥质量之比）、聚合物的品种和性能有很大关系。
用于水泥混凝土改性的聚合物有四类，即水溶性聚合物（聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、丙烯酸盐、纤维素衍生物、呋喃苯胺树脂等）、聚合物乳液或分散体(橡胶胶乳、热塑性树脂乳液如聚丙烯酸酯乳液、乙烯-乙酸乙烯酯乳液、苯丙乳夜、聚丙酸乙烯酯乳液、氯乙烯-聚乙酸乙烯酯乳乳液、聚丙酸乙烯-偏氯乙烯共聚乳液、热固性树脂乳液如环氧树不饱和聚酯乳液、乳化沥青、混合乳液）、可再分散的聚合物粉料（乙烯-乙酸乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-支化羧酸乙烯基酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物）和液体聚合物（环氧树脂、不饱和聚酯树脂）。
聚合物加人到水泥基材料中后形成网络结构，封堵水泥砂浆或混凝土中的孔隙，降低水分蒸发的速度。由于聚合物的搭接作用，还能阻止水泥基中裂纹的进一步发展。
聚合物改性水泥基材料可用于水工建筑、海洋及港口建筑、普通工业与民用建筑、地下建筑结构与桥梁混凝土结构的修补。
三、聚合物浸渍混凝土
聚合物浸渍混凝土（Polymer Impregnated Concrete,简写为PIC)是将硬化干燥后的水泥混凝土浸渍在可聚合的低分子单体或预聚体中，在单体或预聚体渗人混凝土中的孔隙后引发聚合所得到的聚合物混凝土复合材料。
混凝土浸渍时，可采用一种或多种单体，常用浸渍有机物有甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、聚酯-苯乙烯、环第树脂-聚乙烯等。浸渍时、可采用常压，也可采用真空，后者可提高浸溃程度，前者只能表面浸渍。
混凝土的密实度，也增加了水泥石与骨聚合物掺入混凝土内部孔隙后，
提高了
料之间的粘结力。同时，渗填在孔隙中的聚合物形成了连续的三维网络，起立体增强作用。浸渍后混凝土的抗压强度可提高2?4倍，，抗拉强度提高3
倍左右，徐变减少约90%，耐磨性提高 2-3倍，透水性可忽略不计。
由于PIC具有密实、高强、抗渗、防腐、耐磨、耐冻融等优良性能，浸渍混凝土主要用于要求高强度、高耐久性的特殊结构工程，如高压输气管、高压
输液管、高压容器、海洋构筑物等工程。
第六节防水混凝土
防水混凝土是指具有较高抗渗能力的混凝土，通常其抗渗等级等于或大于P6级，又称抗渗混凝土。
防水混凝土的抗渗等级要求，是根据其最大作用水头（H)(即该处混凝土在自由水面以下的垂直深度）与混凝土最小壁厚（A)之比值而选定，如表7 - 14所示，但混凝土试配要求的抗渗等级应设计值提高0.2MPa。‘:
普通混凝土往往抗渗性不良，主要原因是其内部存在各种渗水“通道”，如施工不良造成的孔洞、泌水产生的孔、混凝土收缩及温湿度变化等原因产生的裂纹。研究表明，混凝土中小于25 nm的孔和封闭孔对抗渗性影响很小，而孔径大于1um的开口孔和毛细孔对抗渗性影响最大。水压越大，形成渗水通道的孔尺寸越小。^
制备高抗渗防水混凝土的原理是：尽可能地减少或堵塞混凝土中的毛细孔、裂纹等缺陷，尤其实孔径大于1um的开口孔和毛细孔。因此，防水混凝土靠本身的密实性及增水性来达到防水要求的。根据采取的防渗措施不同，防水混凝土分为以下三种：
一、普通防水混凝土
普通防水混凝土通过选择适宜的原材料、调整普通混凝土配合比来提高自身的密实度。
配制普通防水混凝土时，宜选用普通硅酸盐水泥，也可选用粉煤灰水泥或火山灰水泥，这两种水泥泌水性较小，有较强的抗水溶蚀能力，不宜采用硅酸盐水泥。宜采用减水剂，以降低水灰比，减少用水量，提高混凝土的密实性。粗骨料的最大粒径不宜超过40mm，应为连续级配。其他要求与普通混凝土相同。普通防水混凝土的抗渗等级一般可达P6~P12，其施工简便，性能稳定，但施工质量要求比普通混凝土严格。适用于地上和地下要求防水抗渗的工程。
二、外加剂防水混凝土
外加剂防水混凝土是利用外加剂的功能，改善混凝土的孔结构，显著提高混凝土的密实性，从而达到抗渗的目的。配制外加剂防水混凝土时，可采用氯化物金属盐类防水剂（如氯
化铁）、无机铝盐类防水剂、膨胀剂、引气剂、有机硅等外加剂
氯化铁防水剂的主要成分是氯化铁、氯化亚铁和硫酸铝，掺人混凝土拌合物后，它们能与水泥水化产生氢氧化钙作用，生成氢氢氧化亚铁、氢氧木溶于水的胶体，填充于混孔隙中，提高混凝土密获得较高抗渗性。
无机铝盐类防水剂是一种以无机铝盐（如硫酸铝）和碳酸钙为主要成分，辅以其他多种无机盐复合而成的液状物质。掺人混凝土中后，无机铝盐能与水泥水化产物氢氧化钙作用，生成不溶于水的胶体和复盐晶体，堵塞混凝土内部的
渗水通路，使混凝土具很高抗渗能力。同时，铝分子在混凝土表面形成结构致密的膜，能阻止水的渗透。
有机硅防水剂主要成分为甲基硅醇钠（钾）和高沸硅酸钠（钾），是一种小分子水溶性聚合物，易被弱酸分解，形成甲基硅酸，然后很快聚合，形成不溶于水的具有防水性能的甲基硅醚（膜），有良好的耐腐蚀性和耐候性。使用时，,有机硅必须先加人到拌和水中稀释再加人到拌合物中
三、膨胀水泥防水混凝土
膨胀水泥防水混凝土是采用膨胀水泥配制而成，由于这种水泥在水化过程中能形成大量的钙矶石，会产生一定的体积膨胀，在有约束的条件下，能改善混凝土的孔结构，使毛细孔径减小，总孔隙率降低，从而使混凝土密实度提高，抗渗性提高。但这种防水混凝土使用温度不应超过80℃，以免钙矾石发生晶型转变，导致抗渗性能下降。
膨胀水泥混凝土施工必须严格控制质量，应采用机拌机振，浇注混凝土时应一次完成，尽量不留施工缝，并要加强潮湿养护，至少14d。不得过早脱模，脱模后更要及时充分浇水养护，以免出现干缩裂纹。
四、水泥基渗透结晶型防水混凝土
水泥基渗透结晶型防水材料是以硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、石英砂等为基材，掺人活性化学物质制成的粉状防水材料，是一种刚性防水材料。与水作用后，材料中含有的活性
化学物质通过载体向混凝土内部渗透，在混凝土中形成不溶于水的结晶体，填塞毛细孔，从而使混凝土致密、防水。水泥基渗透结晶型防水材料按其使用方法分为防水涂料和防水剂两类。使用时，可将粉料加水拌合成浆料，.亦可将其以干粉覆盖并压入未完全凝固的水泥混凝土表面。
第七节耐热、耐酸和防辐射混凝土
一些特殊使用场合的混凝土还应满足特殊要求，如耐热、耐高温、耐酸或碱的腐蚀，具有防辐射功能等。本节将简要介绍耐酸混凝土、耐、热混凝土和防辐射混凝土。
一、耐热混凝提
耐热混凝土是指能长期在高温(200~900℃)作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。普通混凝土不耐高温，故不能在高温环境中使用。其不耐高温的原因是：水泥石中的氢氧化钙及石灰岩质的粗骨料在高温下均要产生分解，石英砂在高温下要发生晶>型转化而产生体积膨胀，加之水泥石与骨料的热膨胀系数不同，所有这些，均将导致普通混凝土在高温下产生裂缝，强度严重下降，甚至破坏。
耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热粗、细骨料及水（或不加水），按一定比例配制而成。根据所用胶凝材料不同，通常可分为以下几、种：、
1.硅酸盐水泥耐热混凝土^
硅酸盐水泥耐热混凝土是以普通水泥或矿渣水泥为胶结材料，耐热粗、细骨料采用安山岩
岩、玄武岩、重矿渣、粘土碎砖等，并以烧粘土、砖粉、磨细石英砂等作磨_细掺合料，再加人适量的水配‘成。耐热磨细掺合料中的二氧化硅和三氧化二铝在高温下均能与氧化钙作用，生成稳定的无水硅酸盐和铝酸盐，它们能提高水泥的
耐热性。普通水泥和矿渣水泥配制的耐热混凝土其极限使用温度为700?800℃。
2. 铝酸盐水泥耐热混凝土
铝酸盐水泥耐热混凝土是采用高铝水泥或低钙铝酸盐水泥、耐热粗细骨料、高耐火度磨细掺合料及水配制而成。这类水泥在300~400℃下其强度会发生急剧降低，但残留强度能保持不变。到1000℃时，其中结构水全部脱出而烧结成陶瓷材料，则强度重又提高。常用粗、细骨料有碎镁砖、烧结镁砂、矾土、镁砂矿和烧结土等。铝酸盐水泥耐热混凝土的极限使用温度为1 300℃。
3.水玻璃耐热混凝土
水玻璃耐热混凝土是以水玻璃作胶结料，掺人氟硅酸钠作促硬剂，耐热粗、细骨料可采用碎铬铁矿、镁砖、铬镁砖、滑石、焦宝石等。磨细掺合料为烧粘土、镁砂粉、滑石粉等。水玻璃耐热混凝土的极限使用温度为1 200℃。，施工时应注意：混凝土搅拌不加水，养护混凝土时禁止浇水，应在干燥环境中养护硬化。
4.磷酸盐耐热混凝土
磷酸盐耐热混凝土是由磷酸铝和高铝质耐火材料或锆英石制备的粗、细骨料及磨细掺合料配制而成，目前更多的是直接采用工业磷酸盐配制耐热混凝土。这种耐热混凝土具有高温韧性强、耐磨性好、耐火度高的特点，其极限使用温度为1600~1 700℃。磷酸盐耐热混凝土的硬化需在150℃以上烘干，总干燥时间不少于24 h，并且硬化过程中不允许饶水。
耐热混凝土多用于高炉基础、焦炉基础、热工设备基础及围护结构、炉衬、烟囱等。
二、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。
耐酸混凝土由水玻璃作胶结料，氟硅酸钠作促硬剂，与耐酸粉料及耐酸粗、细骨料按一定比例配制而成。耐酸粉料由辉绿岩、耐酸陶瓷碎料、含石英高的材料磨细而成。耐酸粗、细骨料常用石英岩、辉绿岩、安山岩、玄武岩、铸石等。
配制耐酸混凝土时，水玻璃的用量一般为240?300 kg/m3,促凝剂氟硅酸钠用量为水玻璃用量的12%?19%。水玻璃模数越大，相对密度越小，氟硅酸钠用量也越少。砂率一般应控制在38%~45%。耐酸粉料与集料的质量比约0.35~0.42。为进一步提高水玻璃混凝土的密实度，可在配制时掺加聚合物改性剂，如呋喃类有机单体、水溶性低聚物、水溶性树脂等。水玻璃耐酸混凝土养护温度应不低5℃，养护宜在相对湿度低于50%的较干燥环境中进行，拆模时间与养护温度有关，温度越高，拆模时间越短。5~10℃时养护时间不少于7d,30℃以上1天即可拆模。
水玻璃耐酸混凝土能抵抗除氢氟酸以外的各种酸类的侵蚀，特别是对硫酸、硝酸有良好的抗腐性，且具有较高的强度，其1 d强度可达28 d强度的40%?50%,3 d可达70% ~
80%，28d抗压强度了般可大于25 MPa。多用于化工车间的地坪、酸洗槽、贮酸池等。
另外有一种硫酸混凝土，也称硫磺混凝土。它是以熔融硫磺为胶结料与耐酸集料和粉料拌和，冷却固化形成的一种耐酸材料。
三、防辐射混凝土
能遮蔽对人体的X射线、射线的中子辐射等的混凝土，称为防辐射混凝土。对有害辐射屏蔽的效果与辐射途经的物质的质量近似成正比，而与物质的种类无关。防辐射混凝土通常采用重骨料配制而成，混凝土的表观密度一般在3 360~3 840 kg/m3，比普通混凝土高50%。混凝土愈重，防护辐射性能越好，且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护，混凝土中除了应含有重的元素如铁或原子序数更高的元素外，还应含有足够多的轻元素—氢和硼。
配制防辐射混凝土时，宜采用胶结力强，水化热较低、水化结合水量高的水泥，如硅酸盐水泥，最好使用硅酸钡、硅酸锶等重水泥。采用高铝水泥施工时需采取
冷却措施。常用重骨料主要有重晶石(BaS〇
4)、褐铁矿、磁铁矿（Fe
3
〇
4
)、赤铁
矿（Fe
2〇
3
)、碳酸钡矿、纤铁矿等。另外，掺入硼和硼化物及锂盐等，也可有
效改善混凝土的防护性能。
防辐射混凝土用于原子能工业以及国民经济各部门应用放射性同位素的装置中，如反应堆、加速器、放射化学装置等的防护结构。
第八节泵送和喷射混凝土
混凝土的生产和施工除了采用常规搅拌、浇注方法外以采用泵送、喷射、压力灌注、挤压、离心、碾压等特殊方法。本节简要介绍泵送混凝土和喷射混凝土。
一、泵送混凝土
泵送混凝土是以混凝土泵为动力，通过管道将搅拌好的混凝土混合料输送到建筑物的模板中去的混凝土。
泵送混凝土设计除了考虑工程设计所需强度和耐久性外，还应考虑泵送工艺对混凝土拌合物的流动性和工作性要求。混凝土拌合物应具有好的流动性，不离析、不泌水，同时必须具有可泵性。
泵送混凝土所用粗集料的最大粒径应不大于混凝土泵输送管径的1/3，且应选用连续级配的集料。高效减水剂掺人混凝土中，可明显提高拌合物的流动性，是泵送混凝土必不可少的组份。为了改善混凝土的可泵性，在配制泵送混凝土时可以掺入一定数量的粉煤灰。掺人粉煤灰不仅对混凝土的流动性和粘聚性有良好的作用，而且能减少泌水，降低水化热. 提高硬化混凝土的耐久性。泵送混凝土的最小水泥用量应不低于280 kg/m3，砂率比普通混凝土高7%~9%。
对于混凝土可泵性的评定和检验目前尚没有统一的标准。一般来说，石子粒径适宜、流动性和粘聚性比较好的塑性混凝土，其泵送性能也较好。泵送混凝土的坍落度一般宜
100?l30mm，不应小于50 mm,不宜大于200 mm。坍落度太小，摩阻力大，混凝土泵易磨损，泵送时易发生堵管现象。坍落度太大，集料易分离沉淀，使结构物上下部位质量不匀。
目前，德国生产的最大功率的混凝土泵，最大排量为15 9m3/h，最大水平运距为1 600 m,最大垂直运距为400 m。我国高420.5 m的上海金贸大厦，泵送混凝土的一次泵送高度为382 m。用混凝土泵输送和浇注混凝土，施工速度快，生产效率高，因此，泵送混凝土在土木工程中应用非常广泛。
二、喷射混凝土
喷射混凝土是将按一定配比的水泥、砂、石和外加剂等装入喷射机，在压缩空气下经管道混合输送到喷嘴处与高压水混合后，告诉喷射在基面上，经层层射捣密实凝结硬化而成的混凝土
喷射混凝土宜采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，遇到含有较高可溶性硫酸盐的地层或地下水的地方，应使用抗硫酸盐水泥。石子最大粒径不宜大于20 mm,砂宜用中粗砂，细度模数大于2.5。砂子过细会使干缩增大，过粗则会增加回弹。用于喷射混凝土的外加剂有速凝剂、引气剂、减水剂和增稠剂等。
在喷射混凝土中掺人硅灰（浆体或干粉），不仅可以提高喷射的强度和粘着能力，而且可大大降低粉尘，减小回弹率1。在喷射混凝土中掺入直径为0.25~0.4mm 的钢纤维（1m3混凝土掺量为80！~100kg），可以明显改善混凝土的性能，抗拉强度可提高50%~80%，，抗弯强度提高60%~100%，韧性提高20~50倍，抗冲击性提高8~_10倍。此外，抗冻融能力、抗渗性、疲劳强度、耐磨和耐热性能都有明显的提高。
喷射混凝土具有较高的强度和耐久性，它与混凝土、砖石、钢材等有很高的粘结强度，且施工不用模板，.一种将运输、浇灌、捣实结合在一起的施工方法。这项技术巳广泛用于地下工程、薄壁结构工程、维修加固工程、岩土工程、耐火工程和防护工程等土木工程领域。
:?第九节道路水泥混凝土及水工混凝土
一、道路水泥混凝土
道路水泥混凝土是以硅酸盐水泥或专用道路水泥为胶结料，以砂石为集料，掺人矿物掺合料、少量外加剂和水拌和而成的混合料，经浇注或碾压成型，通过水泥的水化、硬化从而形成具有一定强度，用于铺筑道路的混凝土，主要是指路面混凝土。
由于道路路面常年受到行驶车辆的重力作用和车轮的冲击、磨损，同时，还要经受日晒风吹、雨水冲刷和冰雪冻融的侵蚀，因此要求路面混凝土必须具有较高的抗弯拉强度、良好的耐磨性和耐久性。
道路水泥混凝土与沥青混凝土路面相比，具有抗压和抗折强度高、抗磨耗、耐冲击、耐久性好、寿命长、反光力强等优点，适合于繁重交通的路面和机场跑道。但是，水泥混凝土路面的刚度大，行车舒适性较差；其变形能力差，需要在纵、横向设置施工缝和伸缩缝；施工期较长，除碾压混凝土外，不能立即开放交通。水泥混凝土路面的上述缺点一定程度上限制其在道路和桥梁工程中的应用。
道路水泥混凝土主要是以混凝土抗弯强度为设计指标，其抗弯强度应不低于4 5MPa,抗折弹性模量不低于39GPa(参见表7-15)。为保证道路混凝土的耐磨性、耐久性和抗冻性，其抗压强度不应低于30Mpa，水泥宜采用抗折强度高，收缩小、耐磨性强、抗冻性好的水泥。道路混凝土的配合比设计一般是先以抗压强度作为初步设计的依据，然后再按抗弯拉强度检验试配结果。砂、石用量仍按普通混凝土设计方法计算，水灰比一般不应大 0.5.为了改善水泥混凝土路面的变形性能和抗冻性，可使用引气剂，引气量大约为4%~6%。
道路水泥混凝土的施工方法通常不同于常规振捣成型，多采用碾压法施工或滑模摊铺法施工，因而对混凝土拌合物的工作性要求很高。
二、水工混凝土
凡经常或周期性地受环境水作用的水工建筑物（或其一部分）所用的混凝土，成为水工混凝土，适用于围堰、大坝、墩台基础等工程。
水位变化区的外部混凝土、建筑物的溢流面和经常经受水流冲刷部分的混凝土、有抗冻要求的混凝土，应优先选用硅酸盐大坝水泥，或普通硅酸盐大坝水泥和普通硅酸盐水泥。当环境水对混凝土有硫酸盐侵蚀时，应选用抗硫酸盐水泥。大体积建筑物的内部混凝土、位于.水下的混凝土和基础混凝土，宜选用掺混合材的矿渣水泥、粉煤灰水泥或火山灰水泥。配制水工混凝土时，为了改善混凝土的性能，宜掺加适量的混合材。同时应遵循最小单位用水量、最大石子粒径和最多石子用量原则，从而减少胶凝材料用量，降低水化热，提高混凝土抵抗变形的能力。
第十节装饰混凝土
水泥混凝土是当今世界最主要的建筑材料，但其美中不足是外观颜色单调、灰暗、呆板，
给人以压抑感。于是，人们设法在建筑物的混凝土墙面、地面或屋面上作适当处理，使其表面产生一定的装饰效果，具有艺术感，这就成了装饰混凝土。.
混凝土的装饰手法很多，通常是通过混凝土建筑的造型，或在混凝土表面做成一定的线型、图案、色彩等获得建筑艺术性，从而满足建筑立面、地面或屋面的不同装饰要求。目前装饰混凝土主要有以下几种。
一、彩色混凝土
彩色混凝土是采用白水泥或彩色水泥、白色或彩色石子、白色或彩色石屑以及水等配制而成。可以对混凝土整体着色，也可仅对面层着色。整体着色时，它不仅要满足建筑装饰要求，还要满足建筑结构的基本物理力学性能的要求。这种混凝土由于成本较高，故不能广泛应用。面层着色的彩色混凝土，通常是将彩色饰面料先铺于模底，厚度不小于10 mm，再在其上浇筑普通混凝土，此称反打一步法成型，也可冲压成型。除此之外，还可采取在新浇混凝土表面上撒着色硬化剂显色，或者用化学着色剂渗入已硬化混凝土的毛细孔中，生成难溶且耐磨的有色沉淀物而显示色彩。
彩色混凝土目前多用于制作路面砖，有人行道砖和车行道砖两类。采用彩色路面砖铺路,可使路面形成多彩美丽的图案和永久性的交通管理标志，具有美化城市的作用。应该指出，彩色混凝土在使用中表面易出现“白霜”，其原因是由于混凝土中的氢氧化钙及少量硫酸钠，随混凝土内水分蒸发而被带向并沉淀在混凝土表面，以后又与空气中二氧化碳作用而变为白色的碳酸钙和碳酸钠晶体，这就是“白霜”。“白霜”遮盖了混凝土的色彩，严重降低其装饰效果。防止
“白霜”，常用的措施是：混凝土采用低水灰比，机械拌和、机械振动，提高密实程度；采用蒸汽养护可有效防止初期“白霜”的形成；硬化混混凝土表面喷涂聚烃硅氧系增稠剂、丙烯酸系树脂等处理剂；尽量避免使用深色的彩色混凝土。
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二、清水混凝土
清水混凝土是通过模板，利用普通混凝土结构本身的造型、线型或几何外形而取得简单、大方、明快的立面效果，从而获得装饰性。或者利用模板在构件表面浇筑出凹凸饰纹.使建筑立面更加富有艺术性。由于这类装饰混凝土构件基本保持了普通混凝土原有的外观色质，故称清水混凝土。
清水混凝土除现浇结构造型外，常用于大板建筑的墙体饰面。其成型工艺主要有正打反打、立模工艺。<
三、露石混凝土
露石混凝土是在混凝土硬化前或硬化后，通过一定的工艺手段，使混凝土表层的骨料适当外露，由骨料的天然色泽和自然排列组合显示装饰效果，一般用于外墙饰面。
露石混凝土的生产工艺有水洗法、缓凝剂法、水磨法、抛丸法、埋砂法等。
露石混凝土饰面关键在于石子的选择,。在使用彩色石子时，更应注意袁配色要协调美观。由于多数石子色泽稳定，且耐污染，故只要石子的品种和色彩选择恰当，其装饰耐久性是较好的。露石装饰混凝土被认为是一种有发展前途的高档饰面做法
四、镜面混凝土
镜面混凝土是一种表面光滑、色泽均匀、明亮如镜的装饰混凝土。它的饰面效果犹如花岗岩，可与大理石媲美。
与普通混凝土一样，镜面混凝土也是由水泥、砂、石、水、外加剂等配制而成。但由于镜面混凝土的镜面效果与混凝土的密实度有直接的关系，镜面混凝土对骨料质量、外加剂品种等要求更高。通常，骨料要经过水洗，且级配良好。外加剂应选用非引气型高效减水剂，应采用低水胶比。
除原材料及配比的影响外，成型工艺是影响镜面效果的另一关键因素。宜选用PVC模板或在胶合板内表面粘贴PVC板。混凝土浇注时，应先在底部浇注一层50~100mm的水泥砂浆，然后再浇注混凝土。镜面混凝土振捣时间比普通混凝土长，在贴近模板位置宜采用二次振捣法。拆模后，混凝土表面应立即进行表面覆盖和浇水养护。
镜面混凝土可用于民用建筑现浇梁、板‘柱结构，也可用于道路、桥梁及构筑物等结构。
复习思考题
7-1 与普通混凝土相比，轻混凝土有哪些优点？有哪些缺点？
7-2 高层建筑中使用高强混凝土有何优势？配制高强混凝土的技术途径有哪些？
7-3 我国土木工程学会颁布的标准中，对高性能混凝土的定义是什么?高性能混凝土于高强混凝土有何区别？
7-4 何谓自密实混凝土？其组成材料与普通混凝土有何不同？
7-5 纤维混凝土与普通混凝土的性能有何不同？纤维在混凝土中的作用是什么？
7-6 含聚合物的混凝土有哪些优异性能？应用在哪些工程中？
7-7 为什么普通水泥混凝土不耐高温？哪些类型的混凝土可用作耐热混凝土？
7-8 泵送混凝土配制时应注意哪些问题？
7-9 道路水泥混凝土的性能指标与普通水泥混凝土有何区别？试说明原因。
第二章土木工程材料的基本性质 复习思考题 2、哪些因素影响保温隔热材料的导热性？ 答：（1）材料的组成和结构一般来说，金属材料的导热系数比非金属材料的大；无机材料的导热系数较有机材料的大。对于各向异性材料，导热系数随导热方向不同而改变。 （2）材料的孔隙率一般而言，孔隙率越大，导热系数越小。大孔、连通空隙由于空气在其内的对流换热，导热系数较大。封闭的小孔由于空气在其内的对流换热小，故导热系数最小，即对绝热最有利。 （3）材料的含水率由于水的导热系数远远大于空气的导热系数，故含水率越大，导热系数越大。这也是绝热材料在施工、使用中必须保持干燥的原因。 （4）此外，温度也有一定的影响，温度增高，导热系数增大。 第三章无极气硬性胶凝材料 复习思考题 4、为什么石灰特别适用与水泥和砂制成混合砂浆？ 答：生石灰与水作用生成的熟石灰Ca(OH)2粒子的尺寸非常小，对水的吸收能力较强，故在Ca(OH)2颗粒的表面吸附有一层厚的水膜，即石灰浆体具有良好的保水性和可塑性。利用这一性质来改善水泥砂浆的和易性，提高工程质量。 第四章水泥 复习思考题 8、什么是活性混合材料和非活性混合材料？掺入硅酸盐水泥中能起到什么作用？ 答：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝结硬化产生强度的混合材料称为活性混合材料。 常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的混合材料称为非活性混合材料。 活性混合材料在水泥中可以起到调节强度等级、降低水化热、增加水泥产量，同时还可改善水泥的奶腐蚀性和增进水泥的后期强度等作用。而非活性混合材料在水泥中仅起到调节强度等级、降低水化热和增加水泥产量、降低成本等作用。 第五章普通混凝土 复习思考题 2、混凝土中水泥的用量是不是越多越好？ 答：混凝土强度与水泥用量没有直接关系。 一般情况下，当单位用水量不变时，水泥用量增加可以提高混凝土的强度，因为水灰比降低了。 但如果保持水灰比不变，增加水泥用量对强度增加没有贡献，水泥用量过多往往会因水泥浆过多而造成混凝土拌合料的粘聚性和保水性下降，出现分层、离析和泌水，从而使混凝土的强度受损，并显著增加变形使混凝土易产生干裂和预应力值损失。水泥用量过多还会造成水化热升高，这对大体积工程极为不利。
《土木工程材料》课后练习题 第一章材料基本性质 一、判断题 1．含水率为4%的湿砂重100g，其中水的重量为4g。 2．热容量大的材料导热性大，受外界气温影响室内温度变化比较快。 3．材料的孔隙率相同时，连通粗孔者比封闭微孔者的导热系数大。 4．从室外取重为G1的砖一块，浸水饱和后重为G2，烘干后重为G3，则砖的质量吸水率为()1 G G W- =。 / 3 2G 5．同一种材料，其表观密度越大，则其孔隙率越大。 6．将某种含水的材料，置于不同的环境中，分别测得其密度，其中以干燥条件下的密度为最小。 7．吸水率小的材料，其孔隙率是最小。 8．材料的抗冻性与材料的孔隙率有关，与孔隙中的水饱和程度无关。 9．在进行材料抗压强度试验时，大试件较小试件的试验结果值偏小。 10.材料在进行强度试验时，加荷速度快者较加荷速度慢者的试验结果值偏小。 二、单选题 1.普通混凝土标准试件经28d标准养护后测得抗压强度为2 2.6MPa，同时又测得同批混凝土水饱后的抗压强度为21.5MPa，干燥状态测得抗压强度为24.5MPa，该混凝土的软化系数为( )。 A.0.96 B.0.92 . C.0.13 D.0.88 2.有一块砖重2525g,其含水率为5%,该砖所含水量为( )。 A131.25g. B.129.76g C. 130.34g D. 125g
3.下列概念中，（）表明材料的耐水性。 A.质量吸水率 B.体积吸水率 C.孔隙水饱和系数 D.软化系数 4.材料吸水后将使材料的（）提高（或增大）。 A.耐久性 B.导热系数 C.密度 D.强度 5.如材料的质量已知，求其体积密度时，测定的体积应为（）。 A.材料的密实体积 B.材料的密实体积与开口孔隙体积 C.材料的密实体积与闭口孔隙体积 D.材料的密实体积与开口及闭口体积 6.对于某一种材料来说，无论环境怎样变化，其（）都是一定值。 A.体积密度 B.密度 C.导热系数 D.平衡含水率 7. 封闭孔隙多孔轻质材料最适用作（） A．吸声 B．隔声 C．保温 D．防火 8.当材料的润湿边角（）时，称为憎水性材料。 A．θ>90° B．θ<90° C．θ＝0° D．θ≥90°9．材料的抗渗性与（）有关。 A．孔隙率 B．孔隙特征 C．耐水性和憎水性 D．孔隙率和孔隙特征 10.脆性材料具有以下何项性质（）。 A.抗压强度高 B.抗拉强度高 C.抗弯强度高 D.抗冲击韧性好 三、填空题 1．材料的吸水性表示，吸湿性用表示。 2．材料耐水性的强弱可以用来表示，材料耐水性愈好，该值愈。3．称取松散堆积密度为1400kg/m3的干砂200g，装入广口瓶中，再把瓶中注满水，这
1 第二章土木工程材料练习题 姓名学号班级 （一）判断5*2=10＇ 1、砂是一种常用的砌筑材料。广泛地用于墙体、基础、柱等砌筑工程中。 2、既能在空气中又能在水中硬化的称为气、水硬性胶凝材料，如水泥。 3、功能材料是承受荷载作用的材料。 4、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的凝结。 5、陶瓷是以有机高分子化合物为基本材料，加入各种改性添加剂后，在一定的温度和压力下塑制而成的材料 （二）名词解释题4*6=24＇ 1、土木工程材料； 2、天然砂； 3、硅酸盐水泥； 4、绿色建材。 （三）单项选择题10*2=20＇ 1、水泥浆体在常温下会逐渐变稠直到开始失去塑性，这一现象称为水泥的（）。 A、初凝； B、终凝； C、凝结； D、硬化。 2、按表观密度为（）时称为重混凝土。 A、>2900 kg／m3； B、<1950kg／m3； C、1950~2 600 kg／m3； D、>2600 kg／m3。 3、（）是由胶凝材料、细骨料和水等材料按适当比例配制而成的。 A、混凝土； B、砂浆； C、钢筋混凝土； D、三合土。 4、对建筑物主要起装饰作用的材料称（），其应具有装饰功能、保护等功能 A、装饰材料； B、装饰功能； C、装饰效果； D、建筑材料。 5、只能在空气中硬化的称为（）胶凝材料，如石膏、石灰。 A、水硬性； B、湿硬性； C、气硬性； D、干硬性。 6、建材行业是土木工程产业的基础，建材行业为适应今后经济不断增长和可持续发展战略的需要就必须走（）之路。 A、科技建材； B、高强建材； C、绿色建材； D、高性能建材。 7、将不易传热的材料，即对热流有显著阻抗性的材料或材料复合体称为（）。 A、绝热材料； B、吸声材料； C、装饰材料； D、保温材料。 8、预应力混凝土预应力的产生，按（）可分为机械法、电热法和化学法。 A、张拉钢筋的方法； B、施加预应力的顺序； C、先张法； D、后张法。 9、（）不仅有采光和防护的功能，而且是良好的吸声、隔热及装饰材料。 A、玻璃； B、陶瓷； C、水泥； D、红砖。 10、（）具有很多优点，如轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低等特点。 A、钢材； B、水泥； C、混凝土； D、木材。 （四）多项选择题6*4=24＇ 1、按其产源不同，天然砂可分为（）。 A、河砂 B、海砂 C、山砂 D、石屑。 2、天然石材。包括：（）。 A、毛石； B、料石； C、饰面石材； D、色石渣； E、石子。 3、影响木材强度的主要因素为（）。 A、含水率； B、温度； C、荷载作用时间； D、木材的缺陷。 4、钢材品质均匀致密，（）强度都很高。 A、抗拉； B、抗压； C、抗弯； D、抗剪切。 5、按施工工艺不同，又分为（）等。 A、喷射混凝土； B、泵送混凝土； C、振动灌浆混凝土； D、高强混凝土。 6、常用的吸声材料有：（）。 A、无机材料； B、有机材料； C、多孔材料； D、纤维材料。 （五）简答题2*11=22＇ 1、特种混凝土有哪些？ 2、绿色建材的基本特征有哪些？
《土木工程材料》思考题答案 绪论 1、土木工程材料的研究在现代建筑业中有何意义？ （1）建材在基建总费用中占很大比例（总投资的60%）（2）建筑形式、结构设计、施工方法等受建材品种、质量的制约（3）建材量大面广，涉及资源、能源、环境等各方面，具有综合的、巨大的社会经济效益。 2、土木工程材料可分为哪几类？ 按组成：金属材料、无机非金属材料、有机材料、复合材料；按作用：结构材料、功能材料；按使用部位：墙体材料、屋面材料、地面材料等。 3、选用土木工程材料的基本原则是什么？ （1）就地取材，选用技术成熟、经济实用的建材（2）遵照有关政策法规，合理使用利废、节能的新材料，淘汰粘土砖等落后传统建材（3）综合考虑材料性能、施工进度、热工及抗震等建筑性能要求、工程投资等因素。总之，要做到：价廉物美、满足使用要求、综合效益好。 4、对于传统土木工程材料与新品种材料的使用应抱什么态度？ 传统建材有长久的历史、广泛的应用，但面临社会的发展、技术进步更新，也暴露出不足和落后，应结合地区特点、工程性质、市场规律进行合理利用和改进。新型建材既存在技术成熟、经济可行方面的问题，也面临人们观念更新、设计与施工、销售配套等问题，因此，既不要盲目照搬，也不要消极保守，应积极而慎重地推广使用。 第一章土木工程材料的基本性质 1、材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水后对它们有何影响？ （1）定义、测试方法；（2）大小：ρ> ρ’> ρ0 > ρ0’ （3）适用对象：块材，散粒状；（4）影响因素：孔隙率、含水率。 2、试分析材料的孔隙率和孔隙特征对材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性及吸声性的影响？ 孔隙率越大，表观密度越小、强度越低。开孔能提高材料的吸水性、透水性、吸声性，降低抗冻性。细小的闭孔能提高材料的隔热保温性能和耐久性。细小的开孔能提高材料的吸声性。 3、一块砖，外形尺寸240*115*53mm，从室外取来时重量为2700g，浸水饱和后重量为2850g，绝干时重量为2600g，求此砖的含水率、吸水率、干表观密度。W含=（2700-2600）/2600*100% W吸=（2850-2600）/2600*100%
土木工程材料(笔记) csl 2011.3
第一章. 土木工程材料的基本性质 结构：宏观，细观，微观(晶体、玻璃体、胶体)。 §1-1物理性质 一、基本性质：密度ρ 表观密度0ρ 堆积密度0 ρ' 孔隙率P 空隙率P ' 相关公式：)1(0ρ ρ-=P V 1 -0 2?=H k m m P ρ干饱 )1(0 0ρρ'- ='P 亲、憎水性——润湿角 吸水性——重量吸水率W m ， 体积吸水率W v 二、与水有关性质 吸湿率——含水率 耐水性——软化系数：系数↑，耐水性↑ 抗渗性——渗透系数，抗渗等级 相关公式: 干 干 饱干 m m -m 2= = m m W O H m k 1 m -m 22P V V V W O H O H V =?= = ρ干饱干 0ρ?=m V W W 干饱00ρρ-=V W 三、孔隙对性能的影响：孔隙↑，强度↓，导热系数↓，热容↓，与抗冻无关 吸水率↑，透气透水性↑ 压拉弯剪 211mm N MPa = §1-2力学性质 比强度: 0ρf 轻质高强的指标 弹塑脆韧性 §1-3耐久性：耐水，抗渗，抗冻，耐候，其他 第二章．无机胶凝材料:气硬,水硬 §2-1气硬性 原料与生产: O H CaSO 245.0?α 高强：晶体粗大结实，比表面积小 O H CaS 245.00?β 建筑：(与上相反) 水化硬化：水化→CaSO 4. 0.5H 2O(晶体) 一、石膏 凝结硬化 凝结：初、终凝 硬化：快，加缓凝剂，微膨胀 指标：强度，细度，凝结时间 特性：强度低，孔隙率大，隔音保温，防火好 生产 欠火石灰（不能消解） 过火石灰，消解缓慢——陈伏 二、石灰 熟(消)化→Ca(OH)2 放热，体积↑ 硬化 干燥结晶，析出Ca(OH)2 碳化硬化→CaCO 3 慢，表为CaCO 3，内为Ca(OH)2 特性：可塑性，保水性好，强度低，易开裂，耐水性差，吸湿性强 生产-- 湿法，干法 三、水玻璃 模数：SiO 2与Na 2O 的分子比n 硬化→无定形硅酸，缓慢，加促硬剂(Na 2SiF 6 氟硅酸钠) 特性：粘结力强，强度高，耐热高，不耐碱、水、渗 四、比较 强度：水玻璃>石膏>石灰 硬化速度：石膏>石灰>水玻璃 { { { { {
第八章钢材 沸腾钢\镇静钢\冷脆性\时效\时效敏感性\脆性临界温度 1. Q235-A F的钢较Q235-C的钢比，其塑性、韧性（）。 2.钢材的伸长率越大，则其（）越好。 3、（）含量增加，将显著提高钢材的热脆性。 A.硫 B.磷 C.碳 D.锰 4、（）属于低合金结构钢。 A.Q235-C B.Q255-A C.Q275 D.Q295-A 5、纲结构设计时，低碳钢的强度计算取值应为（）。 A.σb B.σ0.2 C.σP D.σS 6、寒冷地区纲结构桥梁用钢，应尽量选用（）的钢。 A.脆性临界温度低，时效敏感性大 B.脆性临界温度高，时效敏感性大 C.脆性临界温度低，时效敏感性小 D.脆性临界温度高，时效敏感性小 7、随着热轧钢筋的级别的增加，其（）。 A.塑性提高、强度提高 B.塑性降低，可焊性提高 C.韧性提高 D.强度提高、塑性、韧性降低 1.什么是钢材的冷加工强化?冷加工时效后钢材的性能有什么变化?冷加工时效 的目的是什么?(或工地为什么常对钢筋进行冷加工时效处理) 2.碳素结构钢的牌号如何表示?土木工程中如何选用碳素结构钢?哪些条件下不 能选用沸腾钢？ 3.Q235AF、Q235Bb、Q235C、Q235D在性能上有什么区别? Q235B与Q215A 在性能上有什么区别？ 4.高强度低合金结构钢的主要用途及被广泛使用的原因是什么? 第十一章沥青 5.石油沥青的主要组成和胶体结构，及其与石油沥青主要性质的关系如何? 6.石油沥青的黏性、塑性、温度感应性及大气稳定性的概念和表达方法? 7.石油沥青的牌号是根据什么划分的?牌号大小与沥青主要性能间的关系如何? 8.沥青玛蹄脂的标号如何划分?性质及应用如何?掺入粉料及纤维材料的作用如 何? 第十章高分子材料 1.什么是热塑性树脂与热固性树脂? 2.热塑性树脂与热固性树脂在分子的几何形状、物理性质、力学性质上有什么不同? 3.胶粘剂的组成及其作用?
第六章砌筑材料 一、名词解释 1．烧结砖 答：烧结砖是指以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰等为主要原料，经焙烧而成的砖。外形多为直角六面体，属粗陶制品。生产过程包括原料制备、挤出成型、切坯、干燥和焙烧等。按原料可分为烧结黏土砖、烧结粉煤灰砖、烧结煤矸石砖和烧结页岩砖等；按规格可分为烧结普通砖、空心砖和八五砖等。 2．砌块 答：砌块是指符合一定尺寸规定的人造块材。其外形一般为直角六面体，也有异形的。与砖的区别在于，各系列中主规格砌块的长度、宽度或高度有一项或一项以上相应大于365mm、240mm或115mm。但高度不大于长度或宽度的6倍，长度不超过高度的3倍。按其高度尺寸大小分小型、中型、大型三种。 二、填空题 1．某烧结普通砖，经测试其平均抗压强度为17.5MPa，标准差为3.35MPa，则该组烧结普通砖的变异系数为______，对其强度等级应该依据抗压强度平均值和______予以判断。[西安建筑科技大学2014年] 【答案】≤0.21；强度标准值 【解析】变异系数 3.350.190.21 17.5 S f δ===≤；其强度等级应该依据抗压强度平均值
和强度标准值予以判断。 2．常用的三类墙体材料分别是______、______、______。[中国人民解放军后勤工程学院2014年] 【答案】砖；砌块；石材 【解析】常用的三类墙体材料分别是砖、砌块、石材。 3．烧结普通砖的耐久性包括______、______、______和______等性能。 【答案】抗风化性能；抗冻性；吸水率；饱和系数 【解析】烧结普通砖的耐久性包括抗风化性能、抗冻性、吸水率和饱和系数等性能。 4．增大烧结普通砖的孔隙率，会使砖的表观密度______，吸水性______，导热性______，抗冻性______，强度______。 【答案】减小；增大；降低；降低；降低 【解析】孔隙率增大，砖孔隙体积增大，表观密度减小；砖表面多为开口孔，孔隙率增大，内部孔隙增大，吸水性越好；空气的导热系数小于砖体的导热系数，同时热传导通路减少，孔隙率增大使得导热性也降低；孔隙率增大，内部孔隙增多，吸水能力增强，结冰后体积膨胀导致砖胀裂破坏，因此其抗冻性降低；孔隙率增大，砖的密实度下降，强度降低。 5．烧结普通砖按抗压强度分为______个强度等级。 【答案】五 【解析】烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个
土木工程材料习题集与参考答案 第一章土木工程材料的基本性质 1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？ 参考答案： 材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。 材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。 材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。 总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。 2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。密度与视密度的区别何在？ 参考答案： 密度 ：是指材料在密实状态下单位体积的质量。测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。用此法得到的密度又称“真密度”。
表观密度0 ρ：是指材料在自然状态下单位体积的质量。测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。 孔隙率P ：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。 相互关系： %10010????? ??-=ρρP 密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。 3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？ 参考答案： 对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。 对强度的影响：孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的分布会发生变化，如：孔隙处的应力集中。 对吸水性的影响：开口大孔，水容易进入但是难以充满；封闭分散的孔隙，水无法进入。当孔隙率大，且孔隙多为开口、细小、连通时，材料吸水多。 对抗渗性的影响：材料的孔隙率大且孔隙尺寸大，并连通开口时，材料具有较高的渗透性；如果孔隙率小，孔隙封闭不连通，则材料不易被水渗透。 对抗冻性的影响：连通的孔隙多，孔隙容易被水充满时，抗冻性差。 对导热性的影响：如果材料内微小、封闭、均匀分布的孔隙多，则导热系数就小，导热性差，保温隔热性能就好。如果材料内孔隙较大，其内空气会发生对流，则导热系数就大，导热性好。
第一章 1、材料的密度、表观密度和堆积密度有何差别？ 答：密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。表观密度：材料在自然状态下，单位表观体积的质量。堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量、 2、材料的亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性及抗冻性的定义、表示方法及其影响因素是什么？ 答：亲水性：当θ<=90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料表面分子间的相互吸引力；憎水性：当θ>90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料表面分子间的吸引力；吸水性：材料在水中吸收水分的性质，W=（m1－m）/m×100%，材料的吸水性与其亲水性、憎水性、孔隙率及空隙特征有关；吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质；W湿=（m含－m）/m×100%；材料的吸湿性与空气湿度大小有关；耐水性：材料长期在饱和水的作用下抵抗破坏，保持原有功能的性质，KR=f饱/f干，耐水性与材料在吸水饱和状态和绝干状态下的极限抗压强度有关；抗渗性：材料在压力水作用下，抵抗渗透的性质，K=Qd/AtH，抗渗性与渗件总量、试件厚度、渗水面积、渗水时间、静水压力水头、孔隙率和空隙特征有关；抗冻性：材料在吸水饱和状态下，抵抗多次冻融循环的性能，影像材料抗冻性的因素有空隙率、空隙特征、吸水率及降温速度。 3、实验条件对材料强度有无影响？影响怎样？为什么？ 答：有影响。1)试件形状与尺寸对实验结果的影响，小试件的抗压强度大于大试件的。因小试件受环箍作用影响相对较大，存在缺陷的概率小。2)实验装置情况的影响，脆性材料单轴受压时，试件的承压面受环箍作用影响较大，远离承压面试件的中间部分，受作用较小。3)试件表面的平整度的影响，压面上有凹凸不平或缺棱掉角等缺陷时，会出现应力集中现象而降低强度。4)加荷速度的影响，当加荷速度过快时，由于变形的增长滞后于荷载增长，所以破坏时测得的强度值较高。5)实验的温度、湿度的影响，温度升高时，材料强度降低。 4、当某种材料的孔隙率增大时，表1-4内其他性质如何变化？（有符号表示：“↑”增大、“↓”下降、“—”不变、“？”不定） 表1-4 孔隙率对其他性质的影响 第二章 1、建筑石灰按加工方法不同可分为哪几种？他们的主要化学成分各是什么？ 答：可分为：建筑生石灰，主要成分CaO、MgO、CO2；建筑生石灰粉，主要成分CaO、MgO、CO2；建筑消石灰粉，主要成分CaO、MgO、游离水；石灰膏；石灰浆。 2、什么是欠火石灰和过火石灰？它们对石灰的使用有什么影响？ 答：煅烧温度过低或时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠烧石灰”，其表层部分可为正火石灰，而内部会有未分解的石灰石核心，与水反应时仅表面水化，而石灰石核心不能水化。若煅烧温度过高或时间过长，则会因高温烧结收缩而使石灰内部孔隙率减少，体积收缩，晶粒变得粗大，这种石灰称为“过烧石灰”，其结构较致密，与水反应时速度很慢，往往需要很长时间才能产生明显的水化效果。 3、硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成有哪些？它们加水后各表现出什么性质？ 答：硅酸盐水泥孰料的主要矿物组成有硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙。硅酸三钙水化的反应速度较快，生成了水化硅酸钙胶体，并以凝胶的形态析出，构成具有很高强度的空间网状结构，生成的氢氧化钙以晶体的形态析出。硅酸二钙水化所形成的水化硅酸钙在C/S比和形貌方面与C2S水化产物无大区别，故也称为C-S-H凝胶。铝酸三钙水化迅速，放热快，其水化产物组成和结构受液相CaO 浓度和温度的影响很大，先生成介稳状态的水化铝酸钙，最终转化为石榴石（C3AH6）。铁相固溶体的水化速度比C3A略慢，水化热较低，及时单独水化也不会引起快凝。其水化反应及其产物与C3A很相似。 4、硅酸盐水泥的水化产物有哪些？它们的性质各是什么？ 答：水化产物有：水化硅酸钙胶体，以凝胶的形态析出；氢氧化钙以晶体的形态析出，铝酸三钙水化
第四章水硬性胶凝材料——水泥 一、名词解释 1．硅酸盐水泥[南京航空航天大学2010年] 答：硅酸盐水泥是指由硅酸盐水泥熟料，0～5％石灰石或粒化高炉矿渣及适量石膏组成的混合料。 2．水泥凝结时间 答：水泥凝结时间是指水泥可塑浆体逐渐固化的过程所需的时间。水泥加水拌合开始形成具有流动性的粗分散体系，随着水化反应的进行，水化产物不断增多，逐渐形成凝聚结构而固化。它分初凝和终凝两个阶段，从加水开始至达到初凝、终凝状态的相当时间，称初凝时间和终凝时间。中国标准规定了凝结时间的检测方法。凝结时间的长短直接影响混凝土的施工操作，是水泥的主要品质指标。硅酸盐水泥中铝酸三钙含量的多少对该性能影响较大。 3．水硬性胶凝材料 答：水硬性胶凝材料是指加水拌成浆体后，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的无机胶凝材料。这类材料又通称为水泥，如硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。广泛用于工业与民用建筑、地下、海洋、原子能工程及国防工程等。 4．水泥标准稠度用水量 答：水泥标准稠度用水量是指水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的水量。
5．水泥体积安定性 答：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。如果水泥硬化后产生不均匀的体积变化，会使水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故，此即体积安定性不良。 二、填空题 1．生产硅酸盐水泥的原料，主要是和两类，生产水泥的基本工序用四个字概括为。 【答案】石灰质原料；黏土质原料；两磨一烧 【解析】硅酸盐水泥的原料主要是石灰质原料和黏土质原料两类。石灰质原料主要提供CaO，黏土质原料主要提供SiO2、Al2O3及少量Fe2O3。硅酸盐水泥生产的大体步骤是：先把几种原材料按适当比例配合后在磨机中磨成生料；然后将制得的生料入窑进行煅烧；再把烧好的熟料配以适当的石膏（和混合材料）在磨机中磨成细粉，即得到水泥，即“两磨一烧”。 2．造成水泥体积安定性不良的原因是水泥中所含的、、过量。 【答案】游离氧化钙；游离氧化镁；石膏 【解析】熟料中所含的游离氧化钙或氧化镁都是过烧的，熟化很慢，在水泥已经硬化后才进行熟化，这时体积膨胀，引起不均匀的体积变化，使水泥石开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应生成高硫型水化硫铝酸钙，体积约增大1.5倍，也会引起水泥石开裂。因此游离氧化钙；游离氧化镁；石膏过量会造成水泥体积安定性不良。
第一章土木工程材料的基本性质P24： 题1.2 －不变、↑上升、↓下降、？不定 评注一般来说，孔隙率增大，材料的体积密度降低、保温性能提高、抗渗性降低、抗冻性降低、耐腐蚀性降低、耐久性降低、吸水性提高。 若是开口孔隙和连通孔隙增加，会使材料的吸水性、吸湿性和吸声性显著增强，而使材料的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性等耐久性能显著下降。若是封闭的细小气孔增加，则对材料的吸水、吸湿、吸声无明显的影响；但对抗渗性、抗冻性则有影响。在一定的围，增加细小封闭气孔．特别是球形气孔，会使材料的抗渗性、抗冻性提高。在孔隙率一定的情况下，含大孔、开口孔隙及连通孔隙多的材料，其保温性较含细小、封闭气孔的材料稍差。 题1.7、 答： 材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种在或外来自然因素及有害介质的作用．能长久地保持其使用性能的性质。 材料在建筑物中．除要受到各种外力的作用外。还经常要受到环境中许多自然因素的破坏作用．这些破坏作用包括物理、化学、机械及生物的作用。 物理作用有：干湿变化、温度变化及冻融变化等．这些作用将使材料发生体积的胀缩或导致部裂缝的扩展．时间长久之后即会使材料逐渐破坏。在寒冷地区，冻融变化对材料起着显著的破坏作用。在高温环境下．经常处于高温状态的建筑物或构筑物．所选用的建筑材料要具有耐热性能。在民用和公共建筑中．考虑到安全防火要求，须选用具有抗火性能的难燃或不燃的材料。 化学作用包括大气、环境水以及使用条件下酸、碱、盐等液体或有害气体对材料的侵蚀
作用；机械作用包括使用荷载的持续作用以及交变荷载引起的材料疲劳、冲击、磨损、磨耗等；生物作用包括菌类、昆虫等的作用而使材料腐朽、蛀蚀而破坏。 砖、石料、混凝土等矿物材料，多是由于物理作用而破坏，也可能同时会受到化学作用的破坏。金属材料则主要是由于化学作用而引起的腐蚀。木材等有机质材料常因生物作用而遇到破坏。沥青材料、高分子材料在、空气和热的作用下，会逐渐老化而使材料变脆或开裂。 材料的耐久性指标是根据工程所处的环境条件来决定的。例如处于冻融环境的工程，其所用材料的耐久性以抗冻性指标来表示．处于暴露环境的有机材料．其耐久性以抗老化能力来表示。 题1.8、 答：砂的空隙率P砂＝1－1450/2650＝45.28％ 石的空隙率P石＝1－1500/2700＝44.44％ 50吨砂堆放需要的面积S砂＝1－（50/1450×1.2）＝28.74m2 100吨石堆放需要的面积S石＝1－（100/1500×1.2）＝28.74m2 题1.10、 答：砖的饱水抗压强度fb=185*1000/114*119=13.64MPa, 砖的干燥抗压强度fb=206*1000/114*119=15.19MPa, 软化系数K R＝13.64/15.19=0.898, 砖的软化系数大于0.85,故可用于常与水接触的工程结构。 题1.12 答：（1）209.5；（2）① 题1.13
绪论 1、将土木工程材料按化学成分分类的是 A:无机材料 B:承重材料 C:主体结构材料 D:NaOH 答案: 无机材料 2、将土木工程材料按使用功能分类的是 A:有机材料 B:围护材料 C:屋面材料 D:地面材料 答案: 围护材料 3、我国的技术标准分为、、和四级。 A:国家标准 B:行业标准 C:地方标准 D:企业标准 答案: 国家标准,行业标准,地方标准,企业标准4、土木工程材料的作用地位 A:材料是人类生产、生活的物质基础， B:是直接推动社会发展的动力，
C:材料标志着社会物质文明的程度 D:是促进人类社会进步的重要动力 答案: 材料是人类生产、生活的物质基础，,是直接推动社会发展的动力，,材料标志着社会物质文明的程度,是促进人类社会进步的重要动力 5、土木工程材料与建筑结构、施工的关系 A:材料与施工密切相关 B:材料与建筑结构相关 C:相互依存、相互促进 D:在很大程度上决定了土木工程的质量 答案: 材料与施工密切相关,材料与建筑结构相关,相互依存、相互促进,在很大程度上决定了土木工程的质量 6、土木工程材料发展趋势中，智能化是指要求土木工程材料具有（）的功能。 A:自感知 B:自约束 C:自调节 D:自修复 答案: 自感知,自调节,自修复 7、在土木工程材料发展趋势中，关于多功能、高性能化说法正确的是( )。 A:研制轻质、高强、高耐久性的材料 B:研制优异装饰性、多功能的材料 C:充分利用和发挥各种材料的特性 D:采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料 答案: 研制轻质、高强、高耐久性的材料,研制优异装饰性、多功能的材料,充分利用和发挥各种材料的特性,采用复合技术，制造出具有特殊功能的复合材料
第一章计算题 1、某材料的密度为2.60g/cm 3，干燥表观密度cm 3为1600kg/m 3，现将重954g 的该材料浸入水中，吸水饱和时的重为1086g 。求该材料的孔隙率、重量吸水率、开口孔隙率和闭口孔隙率。 解：P=(1-ρ0/ρ)×100%=(1-1600/2600) ×100%=38.5%, Wm=(m 1-m)/m ×100%=(1086-954)/954×100%=13.84% 由ρ0=m/V 0，得1.6=954/V0, V0=954/1.6=596.25(cm 3), 由V k =(1086-954)/1.0=132(cm 3) 得P k =V k /V 0×100%=132/596.25×100%=22.14%, P b =P-P k =38.5%-22.14%=16.36%. 2、碎石的密度为2.65g/cm 3，松散堆积密度为1.68Kg/L ，视密度为2.61g/cm 3，求该碎石的空隙率和孔隙率。 解：P 空=V 空/ V 堆=（1-ρ 堆/ρ表）×100%=（1-1680/2610）×100%=35.6%, P 孔=V 孔/ V 自=（1-ρ表/ρ）×100%=（1-2610/2650）×100%=1.5%。 对于密实的碎石，由于开口孔很少，这里就忽略不计了。 3、普通粘土砖进行抗压试验，干燥状态时的破坏荷载为207KN ，饱水时的破坏荷载为172.5KN 。若受压面积F=11.5cm ×12cm ，问此砖能否在常与水接触的部位使用? 解：因为Kr=材料在吸水饱和状态下的强度/材料在干燥状态下的强度=（172.5/（11.5cm ×12cm ）/（207/（11.5cm ×12cm ）=172.5/207=0.83＜0.85， 所以该砖不能用于常与水接触的部位。 4、一质量为4.10kg 、体积为10.0L 的容积筒，内部装满最大粒径为20mm 的绝干碎石，称得总质量为19.81kg 。向上述装石子的容量筒内注水，待石子吸水饱和后再注满水，称得此时的总质量为23.91kg 。将此吸水饱和的石子用湿布擦干表面，称得石子的质量为16.02kg 。求该碎石的堆积密度、质量吸水率、表观密度、视密度和空隙率？ 解： 3/15710 .101.481.19m kg V m =-==堆堆ρ。
第5章沥青材料 本章导学 学习目的: 沥青是一种典型的有机胶结材料，也是现代高速公路及城市道路的主要路面胶结材料和常用的防水材料；通过本章的学习，重点掌握沥青的主要性能特点，深刻认识沥青性能于环境的关系，为沥青混合料的学习打下基础。 教学要求: 结合现代路面工程和屋面防水工程，讲解沥青材料的主要技术性能，重点使学生掌握，沥青性能与组成及环境的关系，并了解沥青防水材料的基本性能。 学习重点： 1．通过学习沥青的分类和石油沥青的生产，了解不同生产工艺和基属的沥青的性能特点。 2．重点掌握石油沥青的组成和结构，包括组分组成和胶体结构组成，及其对路用性能的影响。 3．学习掌握石油沥青的重要技术性质的含义、测试方法及所表征的路用性能。有条件的学员应亲自动手进行三大指标试验，并通过
阅读参考文献了解美国SHRP沥青指标体系中对沥青性能的要求。4．通过阅读参考文献，了解有关沥青老化和改性的知识。 5．结构工程专业的学员还应掌握常用的沥青基防水卷材的基本性能。 提示： 沥青材料是目前我国高速公路面层的主要胶结材料，同时也是重要的屋面防水材料，由于沥青属于有机胶凝材料，因此具有与无机胶凝材料明显不同的性能特点和使用注意事项，学习中应注意对比掌握。 5.1沥青的分类与生产 5.1.1沥青的分类 沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物。 沥青属于有机胶凝材料，与矿质混合料有非常好的粘结能力，是道路工程重要的筑路材料；沥青属于憎水性材料，结构致密，几乎完全不溶于水和不吸水，因此广泛用于土木工程的防水、防潮和防渗；同时沥青还具有较好的抗腐蚀能力，能抵抗一般酸性、碱性
第一章思考题与习题 1.为什么土木工程材料大多数为复合材料？ 2.材料的孔隙率、孔隙状态、孔隙尺寸对材料的性质有什么影响？ 3.材料的密度、表观密度、体积密度、堆积密度有何区别？材料含水时对四者有什么影响？ 4.称取堆积密度为1500kg/m3的干砂200g，将此砂装入容量瓶内，加满水并排尽气泡（砂已吸水饱 和），称得总质量为510g。将此瓶内砂倒出，向瓶内重新注满水，此时称得总质量为386g，试计算砂的表观密度。 5.材料的脆性和弹性、韧性和塑性有什么不同? 6.脆性材料和韧性材料各有什么特点? 7.影响材料强度和断裂韧性的因素有哪些？ 8.经测定，质量3.4kg，容积为10.0L的容量筒装满绝干石子后的总质量为18.4kg。若向筒内注入 水，待石子吸水饱和后，为注满此筒共注入水 4.27 kg。将上述吸水饱和的石子擦干表面后称得总质量为18.6 kg （含筒的质量）。求该石子的表观密度、绝干体积密度、质量吸水率、体积吸水率、绝干堆积密度、开口孔隙率？ 9.含水率为10%的l00g湿砂，其中干砂的质量为多少克? 10.材料含水时对材料的性质有何影响? 11.某岩石在气于、绝于、吸水饱和情况下测得的抗压强度分别为172、178、168MPa。求该岩石的软 化系数，并指出该岩石可否用于水下工程? 12.现有一块气干质量为2590g的红砖，其吸水饱和后的质量为2900g，将其烘干后的质量为2550g。 将此砖磨细烘干后取50g，其排开水的体积由李氏瓶测得为18.62cm3。求此砖的体积吸水率、质量吸水率、含水率、体积密度、孔隙率及开口孔隙率，并估计其抗冻性如何？ 13.现有甲、乙两相同组成的材料，密度为2.7g/cm3。甲材料的绝干体积密度为1400kg/m3，质量吸水 率为17%；乙材料吸水饱和后的体积密度为1862kg／m3，体积吸水率为46.2%。试求：（1）甲材料的孔隙率和体积吸水率?（2）乙材料的绝干体积密度和孔隙率?（3）评价甲、乙两材料。指出哪种材料更宜作为外墙材料。为什么? 14.材料的导热系数主要与那些因素有关？常温下使用的保温材料应具备什么样的组成与结构才能使 其导热系数最小？ 15.影响材料耐久性的内部因素和外部因素各有哪些？1 第二章思考题与习题 1.岩石按地质形成条件分为几类?其主要特征有哪些? 2.试比较花岗岩、石灰岩、大理岩、砂岩的主要性质和用途有哪些异同点? 3.大理岩一般不宜用于室外装饰，但汉白玉、艾叶青等有时可用于室外装饰，为什么？ 4.岩石的加工形式主要有哪几种?分别适合用于哪些工程? 第三章思考题与习题 1．什么是欠火砖、过火砖、红砖、青砖、内燃砖、烧结粉煤灰砖、烧结多孔砖、烧结空心砖、烧结普通砖? 2．为什么要用烧结多孔砖、烧结空心砖及新型轻质墙体材料替代烧结普通（黏土）砖?烧结多孔砖与烧结空心砖的孔形特点及其主要用途是什么? 3．按烧结程度将建筑陶瓷坯体分几种?其性质如何?。 4．什么是釉?其作用是什么?。 5．各品种建筑玻璃的特点是什么?主要应用有哪些? 6．铸石有什么优点?其主要应用有哪些? 7．岩棉、矿渣棉的主要特性及应用有哪些? 第四章思考题与习题 1.什么是气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料?二者有何区别?
第四章 水泥混凝土 4.1 复习笔记 【知识框架】 混凝土中各组成材料的作用 水泥 混凝土的组成材料 细骨料 粗骨料 混凝土组成材料的技术要求 骨料含水状态 混凝土拌和及养护用水 混凝土外加剂 矿物掺和料 和易性的概念 测定方法及指标 混凝土拌合物的和易性 流动性的选择 影响因素 改善措施 脆性断裂 立方体抗压强度 立方体抗压标准强度与强度等级 混凝土的强度 抗拉强度 普通混凝土的主要技术性质 抗折强度 轴心抗压强度 影响混凝土强度的因素 化学收缩 干湿变形 混凝土的变形性能 温度变形 在荷载作用下的变形 混凝土的耐久性 耐久性概念 提高混凝土耐久性的措施 普通混凝土的质量控制 混凝土配合比设计的基本要求 混凝土配合比设计中的三个参数 混凝土配合比设计的基本资料 普通混凝土的配合比设计 设计步骤 配合比的试配、调整与确定 掺减水剂混凝土配合比设计 其他品种混凝土 水泥混凝土
【重点难点归纳】 混凝土是由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。按胶凝材料的组成，混凝土可分为水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、聚合物水泥混凝土等。水泥混凝土是以水泥、骨料和水为主要原材料，也可加入外加剂和矿物掺合料等材料，经拌合、成型、养护等工艺制作的、硬化后具有强度的工程材料。 混凝土常按照表观密度的大小分类，分述见表4-1。 表4-1 混凝土的分类 此外，混凝土具有许多优点和一些缺点，其分述如表4-2。
表4-2 混凝土的优缺点 一般对混凝土质量的基本要求是：具有符合设计要求的强度；具有与施工条件相适应的施工和易性；具有与工程环境相适应的耐久性。 一、混凝土的组成材料 普通混凝土（简称混凝土）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矿物掺合料。 1．混凝土中各组成材料的作用 （1）砂、石（骨料）起充填作用、限制水泥石变形、提高强度、增加刚度和抗裂性等骨架作用。 （2）水泥浆起充填作用。硬化前，水泥浆起润滑作用，硬化后将起粘接作用。 2．混凝土组成材料的技术要求 混凝土的技术性质在很大程度上是由原材料的性质及其相对含量决定的，也与施工工艺（搅拌、输送方式、成型、养护）有关。 （1）水泥 ①水泥品种选择（见表4-3） 表4-3 水泥品种选择
第五章铝酸盐水泥
第一节高铝水泥（矾土水泥） ?定义 以石灰岩和矾土为主要原料，配制成适当成分的生料，烧至全部或部分熔融所得以铝酸钙为主要矿物的熟料，经磨细而成的水硬性胶凝材料，称为高铝水泥，代号CA。 ?主要矿物 ?铝酸一钙（CaO·Al2O3简写CA） ?二铝酸一钙（CaO·2Al2O3简写CA2）
第一节高铝水泥（矾土水泥） ?生产方法 ?熔融法：电炉、高炉、化铁炉 1300-1400℃熔融水泥和生铁（分层） 不需磨细和预先混合，可用低品位原料 热耗高，熟料硬，难磨 ?烧结法：回转窑或立窑 烧成温度范围窄不易控制 易过烧或生烧 需磨细和预先混合，需用高品位原料 能耗低，熟料易磨 ?冷却：慢冷 ?熟料磨：不掺石膏 ?细度：80μm 筛余小于10%
第一节高铝水泥（矾土水泥） ?主要矿物组成 ?铝酸一钙（CA）: 凝结正常，硬化迅速，为铝酸盐水 泥强度的主要来源；含量高，早期强度高，后期强度 增进少（主要矿物） ?二铝酸一钙（CA2）: 凝结硬化慢，早期强度较低，后 期强度高；含量高影响快硬性能，但可提高耐热性 ?Ｃ12Ａ7: 水化极快、凝结迅速而强度不高；含量高， 出现快凝、强度降低、耐热性下降 ?C2AS （铝方柱石）: 水化慢，水硬性差，胶凝性极差 ?CA6（六铝酸一钙）: 没有水硬性，但耐热性好 ?少量的C2S、CF、C2F、MgO·Al2O3（镁尖晶石）、 2CaO·MgO·2SiO2（镁方柱石）、CaO·TiO2（钙钛矿）
第一节高铝水泥（矾土水泥） ?主要化学成分 Al2O3CaO SiO2Fe2O3TiO2MgO其他 对水泥性能的影响 ?Al2O336%-55% 含量低C12A7；高CA2CA6 ?CaO32%-42% 含量高C12A7；低CA2 ?SiO2<9% 4%-5% 均匀烧结；多则C2AS增加 ?Fe2O3<3.0% CF C2F 胶凝性弱 ?TiO2<3.0% CaO·TiO2惰性矿物控制4%以下 ?MgO<2.0% MgO·Al2O3惰性矿物控制2%以下 ?其他碱降低熔融温度，超过0.5%快凝强度下降 P2O5大于1%强度下降