第1章材料基本性能(补充)

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1、第2章 混凝土生产 过程与基本性能,混凝土工程的主要工艺过程 建筑材料（混凝土）的基本性质 混凝土结构形成与基本性能,混凝土工程的主要工艺过程,一、工艺简介,1、混凝拌合物制备和质量检验、控制,配料,搅拌,取样检验,2、混凝土的运输与输送,远距离输送,高度输送 泵送,3、结构与构件的成型,浇注,4、混凝土的养护与拆模,5、混凝土工程质量检验与验收,经过混凝土原材料的选择与配合比设计与试验以后，混凝土生产工艺的主要环节为:,制备方法：现场制备和预拌制备 现场制备 这是一种传统的方法，是在土木建筑施工现场利用临时的设备与设施对运进现场的材料进行拌制。 优点： 1)输送距离短 2)设备简单 3)管理

2、方式灵活,1.混凝拌合物制备和质量检验、控制,缺点: 1)生产控制的方式比较粗糙，质量波动较大 2)难以应用多种不同的原材料，因此难以生产高技术的混凝土 3)生产效率低，难以进行大方量、大体积的工程 4)原材料的存放和生产对环境的污染较大等,预拌制备 预拌混凝土工艺是一种工厂化的集中生产方式，也称为商 品混凝土。 与现场拌制混凝土相比，商品混凝土具有以下特点。 1）商品混凝土搅拌站是一个专业性的混凝土生产企业，配有 较先进的设备，这些设备不仅产量较高，而且计量较精确， 搅拌均匀，生产出的混凝土质量较好，且稳定。 2）生产人员一直从事商品混凝土的生产，在这一方面具有较 丰富的经验。,3）商品混凝

3、土一般有较完善的质量保证系统。商品混凝土企 业都建立了一定的质量检验系统，包括对水泥、混合材、砂 石料、外加剂等原材料的检验，以及对新拌混凝土和硬化混 凝土性能的检验。这有利用保证混凝土的质量。 4）采用商品混凝土可以减少施工现场建筑材料的堆放。当施 工现场较为狭窄时，这一作用将显示出优越性。 5）由于施工现场建筑材料减少，减少了对周围环境的粉尘污 染，同时也减少了施工现场的搅拌噪声，有利于文明施工。,混凝土拌合物从搅拌站到工地的运输可以采用多种运输 车辆，但目前主要采用具有搅拌功能的专用运输车，可以一 边行走一边搅拌和倾斜卸料的功能。也可以将干料装进筒内， 边行走边加水，以代替搅拌机的功能。

4、 在工地上，混凝土可以通过胶带运输机、吊斗、机动翻斗 车或泵送设备输送到浇灌工作地点。,2.混凝土的运输与输送,施工现场或预制车间在混凝土浇注前已用模板做好结构或 构件的模型，对钢筋混凝土还需绑扎好钢筋，浇注进模型时， 采用各种振捣设备对混凝土进行捣实作业，使混凝土内气泡 排出，分布均匀，并填充饱满。或采用其他成型方法，如离心 法、挤出法。 成型后，还需要对混凝土各表面进行修整。,3.混凝土结构与构件的成型,混凝土浇捣后,水泥水化作用需要适当的温度和湿度条件， 因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增 长，必须对混凝土进行养护。 混凝土浇注后，如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，

5、混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝 胶体的水泥颗粒不能充分水化，缺乏足够的粘结力，从而会 在混凝土表面出现片状或粉状脱落。,4.混凝土的养护,此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早的蒸 发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹，影响混凝土的耐久性和整体性。 所以混凝土浇注后初期阶段的养护非常重要。混凝土终 凝后应立即进行养护，干硬性混凝土应于浇注完毕后立即进行养护。,工程混凝土的养护分为标准养护和自然养护两种方式。 标准养护只是对留样试件进行养护。 自然养护是在工地温度条件下进行潮湿养护或保水养护，也可以在潮湿养护后，再进行一段时间的暴露在空气中的养护，或者是进行密闭的加温

6、养护。对于预制混凝土，主要采用热养护，包括养护池、蒸汽室、蒸压釜或太阳能等进行一定养护制度下的常压加热或高压加热养护。,5.混凝土工程质量检验与验收,混凝土在生产过程中必须进行质量检验，以保证达到新 鲜混凝土的质量指标（工作性、含气量、密度等）和质量稳定性的要求； 硬化混凝土还必须对留样进行强度检测与评定、构筑物外观检查、预制件的相关检验。 施工一定阶段后，还要进行混凝土的强度统计检验和控制。,混凝土（材料）的基本性质,一、材料的物理性能 1、与质量有关的性质,（1）密度,指材料在绝对密实的状态下单位体积的质量。,m材料在干燥状态下的质量kg； V干燥材料在绝对密实状态下的体积，m3 材料的密

7、度，kg/ m3。,测定含孔隙材料绝对密实体积的简单方法，是将该材 料磨成细粉，干燥后用排液法测得的粉末体积，即为绝 对密实体积。由于磨得越细，内部孔隙消除得越完全， 测得的体积也就越精确，因此，一般要求细粉的粒径至 少小于0.2mm。,材料在绝对密实状态下的体积，是指材料不包括孔隙 体积在内的固体物质所占的体积。 在常用的建筑工程材料中，除钢材玻璃、沥青等可认为不含孔隙外，绝大多数均或多或少含有孔隙。,（2）表观密度,表观密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。,材料在自然状态下的体积是指包括 实体和内部孔隙的外观几何形状的体积。,测定自然状态体积的方法较简单，若材料外观形状规则， 可直接度

8、量外形尺寸，按几何公式计算。若外观形状不规则， 可用排液法求得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响 测定值，应在材料表面涂蜡。,当材料的孔隙中含有水分时，其质量（包括水的质量）和体积均会发生变化，影响材料的表观密度，故所测的表观密度必须注明其含水状态。 因此，一般测定表观密度时，以干燥状态为准。 另外，在不同的含水状态下，还可测得材料的干表观密 度、湿表观密度及饱和表观密度。,（3）堆积密度,散粒材料在自然状态下单位体积的质量，称为堆积密度。,散粒状材料堆积状态下的 外观体积，既包含了颗粒 自然状态下的体积，又包 含了颗粒之间的空隙体积。 散粒状材料的堆积体积常 用其所填充满的容器的标 定容

9、积来表示。,散粒状材料的堆积方式 是松散的，称为自然堆 积；也可以是捣实的， 称为紧密堆积。由紧密 堆积测试得到的是紧密 堆积密度。,（4）孔隙率,1）材料孔隙特征分析,按孔隙尺寸大小分,按孔隙与外界 之间是否连通分,按孔隙之间是否 相互贯通分,材料孔隙对材料性能影响很大： A、材料越密实，强度越高； B、开放孔越多，材料耐环境腐蚀能力越差，耐久性差； 尤其是开放的连通孔影响更大； C、孔多可使材料质量减轻，制成轻质材料； D、封闭孔有利于隔热保温，制成隔热保温材料； E、开放孔有利于吸收声波，制成吸声、隔音材料,2）孔隙率,大多数建筑材料的内部都含有孔隙，这些孔隙会对材料的性能产生不同程度的

10、影响。一般认为，孔隙可从两个方面对材料产生影响：一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。,材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。,孔隙特征也常说是孔结构。,孔隙率是指材料内部孔隙体积 占材料总体积的百分数。,VP材料内部孔隙体积，m3； V0材料总体积，m3； V材料实体体积，m3；,式中： 须用材料的干表观密度。,如以 及,代入上式，可得：,若把开口孔的孔体积记为VK，闭口孔的孔体积记为VB，则有Vp=VK+VB。另外定义开口孔孔隙率为,闭口孔孔隙率为 ，则孔隙率：,与孔隙率相对应的是材料的密实度，即材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率，可用下式表示:,（5）空隙率,空隙率是指散粒材料颗粒之间

11、的空隙体积占材料堆积状态下总体积的百分率，称为散粒材料的空隙率。,与空隙率相对应的是填充率，即颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率，或按下式计算：,综合讨论：,1）综上所述，材料的孔隙大小，表明材料的密实程度。孔隙率及孔隙特征（如大小、是否封闭或连通、分散情况等）影响材料的力学、耐久及导热性等。 2）材料的密度、表观密度、孔隙率等是材料的最基本特征，它们反映了材料的密实程度。密度与表观密度除用以计算孔隙率外，还可以计算材料的体积与质量。 在建筑材料的生产与应用过程中，材料的密度、表观密度和堆积密度常用来计算材料的用量、构件自重配料计算及确定材料的堆放空间等。,2、与水有关的性质 （1）亲水性与

12、憎水性,亲水性,材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性。具有这种性质的材料称为亲水性材料。如：砖、混凝土、木材等。,由于这类材料的分子与水分子间的吸引力大于水分子之间的内聚力，因 此能被水所润湿，且能通过毛细管的作用将水分吸入毛细管内部。,亲水的建筑材料容易受到环境水等介质的腐蚀，影响耐外性。,亲水材料的含水状态可分为四种基本 状态： A、材料的孔隙中不含水或含水极微 的干燥状态； B、材料的孔隙中所含水与大气湿度 相平衡的气干状态； C、材料表面干燥，而孔隙中充满水 达到饱和的饱和面干状态； D、材料不仅孔隙中含水饱和，而且 表面上为水润湿附有一层水膜的湿润 状态。,2）憎水性,材

13、料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质称为疏水性或憎水性。具有这种性质的材料称为憎水材料。 如沥青、石蜡等。 憎水材料一般能阻止水分子渗入毛细管中，因而能降低材料的吸水性。憎水材料不仅可做防水材料，而且还可用于亲水材料的表面处理，降低其吸水性。,（2）吸水性与吸湿性,1）吸水性,材料在 浸水状 态下吸 收水分 的能力 称为吸 水性。,吸水性的大小用吸水率 来表示，吸水率是指材 料浸水后在规定时间内 吸入水的质量占材料干 燥质量或材料体积的百 分数。吸水率有质量吸 水率和体积吸水率之分， 其计算式为,吸水率：,分析讨论：,1）材料的吸水率与孔隙有很大关系，若材料具有微细而连贯的孔隙，则有较大吸水

14、率；若是具有封闭孔隙，水分难以渗入，则吸水率较小；若是较粗大的孔隙，水分虽容易渗入，但不易在孔内保留，仅起到润湿孔壁的作用，吸水率也较小。所以不同的材料或同种材料不同的内部构造，其吸水率会有很大的差别。 各类材料的吸水率相差甚大，如花岗岩等致密材料，吸水率为0.1%0.7%，普通混凝土为2%3%，而木材或其它轻质材料的吸水率常大于100%。,2）材料吸水后，表观密度增大，导热性增大，强度降低，体积膨胀，一般会对材料造成不利影响。,2）吸湿性,吸湿性指材料吸收空气中水分的能力，以含水率表示。,Ww材料的含水率，%； md材料干燥时的质 量，kg； mh材料在含水状态 下的质量，kg。,1）干材料

15、在空气中能吸收空气中的水分，湿材料在空气中会失去水分，最终材料中的水分与周围空气的湿度达到平衡材料处于气干状态，此时，材料的含水率称为平衡含水率。 2）材料的平衡含水率随周围环境的温度与湿度的变化而变化，温度越低，湿度越大，平衡含水率一般也越大。 3）通常材料大量吸湿后，会造成材料质量的增加、体积变化、强度降低、对于绝热材料来说，还会显著降低其绝热性能。,分析讨论：,（3）耐水性,材料长期在水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质称为耐水性。,材料的耐水性以软化系数表示：,Ks软化系数； fw材料在饱和状态下的抗压强度，MPa； f材料在干燥状态下的抗压强度，MPa。,材料在饱和状态下做抗压强

16、度试验,相同材料在干燥状态下做抗压强度试验,分析讨论：,1）软化系数的大小表明材料浸水后的强度降低程度，一般波动范围在01之间。软化系数越小，说明材料吸水饱和后的强度降低越多，其耐水性越差。一般材料吸水后，材料内部的结合力都要削弱，造成强度不同程度的降低，即使是致密的花岗岩，强度也会降低3%左右。 2）软化系数在建筑工程中也是选择材料的一个重要依据。 对于经常处于水中或受潮严重的重要结构物的材料，其软化系数不得小于0.85；受潮较轻或次要结构物的材料，其软化系数不宜小于0.70。通常将软化系数大于0.85的材料视为耐水材料。,3、与热有关的性质 （1）导热性,材料传导热量的性质称为导热性。当材料的两侧存在温度梯度时，热量会从材料的一侧传到另一侧。,材料的导热性可用导热系数表示。,导热系数：,导热系数在数值上等于厚度为 1m的材料，当其相对表面的温 度差为1K时，单位面积上每小 时所通过的热量。,导热系