土木工程材料 版权信息
- ISBN:9787802274815
- 条形码:9787802274815 ; 978-7-80227-481-5
- 装帧:暂无
- 册数:暂无
- 重量:暂无
- 所属分类:>>
土木工程材料 节选
bsp;前言
本书编写是根据土木工程专业拓宽专业口径需要,按土木工程专业的《土木工程材料》教
学大纲编写的,讲述了土木工程材料的基本成分、原料及生产工艺、技术性质、应用等基本理
论、应用技术。本书主要内容包括土木工程材料的基本性质、天然石料、砌筑材料、无机胶凝材一
料、水泥混凝土和砂浆、钢材、沥青胶结料、沥青混合料、合成高分子材料、功能材料等。通过认
真学习,读者将能掌握主要土木工程材料的性质、用途、制备和使用方法,并了解工程材料性质
与材料结构的关系以及性能改善的途径,能针对不同工程合理选用材料,了解材料与设计参数
及施工措施选择的相互关系。
本书按照现行*新土木工程材料标准、规范,理论联系实际,突出实用性,并有代表性地介
绍了土木工程材料的新技术和发展方向,适用面广,可作为土木工程类各专业的教学用书,也
可供土木工程设计、施工、科研、工程管理、监理人员学习参考。
本书配有教学辅导书《土木工程材料学习指导·典型题解·习题·习题解答》,更便于读
者全面了解、掌握土木工程材料。
由于新材料、新品种不断涌现,各行业的技术标准不统一,加之编著者水平有限,不妥与疏
漏之处敬请读者批评指正。
编者
2008.9
水泥混凝土和砂浆
教学目的:水泥混凝土是现代土木工程*主要的结构材料,通过本章的学习,应系统地掌
握水泥混凝土的配制及其主要性能,并为结构设计和施工打下坚实的基础。同时,通过学习了
解砂浆的技术性质及其测定方法,学会砌筑砂浆配合比设计方法。
教学要求:结合现代土木工程的实例,重点掌握水泥混凝土的原材料要求、主要技术性能
及影响因素、水泥混凝土的配合比设计方法及常用外加剂的性能和应用场合;了解水泥混凝土
的施工工艺、质量检测及特殊工程的特种混凝土的性能;了解砂浆的技术性质、测定方法以及
砌筑砂浆配合比社计方法。
5.1 概 述
5.1.1混凝土的发展史
混凝土是现代土木工程中用途*广、用量*大的土木工程材料之一。目前全世界每年生
产的混凝土材料超过100亿吨。广义来讲,混凝土是由胶凝材料、骨料按适当比例配合,与水
(或不加水)拌合制成具有一定可塑性的浆体,再经硬化而成的具有一定强度的人造石。
混 凝土作为土木工程材料的历史其实很久远,用石灰、砂和卵石制成的砂浆和混凝土在公
元前500年就已经在东欧使用,但*早使用水硬性胶凝材料制备混 凝土的还是罗马人。这种
用火山灰、石灰、砂、石制备的“天然混凝土”具有凝结力强、坚固耐久、不透水等特点,在古罗
马得到广泛应用,万神殿和罗马圆形剧场就是其中杰出的代表。
混凝土发展史中*重要的里程碑是约瑟夫·阿斯普丁发明了波特兰水泥,从此,水泥逐渐
代替了火山灰、石灰用于制造混 凝土,但主要用于墙体、屋瓦、铺地、栏杆等部位。直到1875
年,威廉·拉塞尔斯(Willian Lascelles)采用改良后的钢筋强化的混凝土技术获得专利,混凝土
才真正成为*重要的现代土木工程材料。1895~1900年间用混凝土成功地建造了**批桥
墩,至此,混凝土开始作为*主要的结构材料,影响和塑造现代建筑。
5.1.2混凝土的分类
混凝土的种类很多,从不同的角度考虑,有以下几种分类方法。
1.按表观密度或体积密度分类
(1)重混凝土(Heavy concrete)。其体积密度大于2800kg/m3,常用重混凝土的体积密度
大于3200kg/m3。是用特别密实和特别重的骨料制成的,常采用重晶石、铁矿石、钢屑等作骨
料和锶水泥、钡水泥共同配制防辐射混凝土,它们具有不透x射线和γ射线的性能,可作为核
工程的屏蔽结构材料。
(2)普通混凝土(Ordinary concrete)。其体积密度为2300~2800kg/m3,常用普通混凝土的
体积密度大于2300~2500kg/m3。是土木工程中*常用的混凝土,主要用作各种土木工程的
承重结构材料。
(3)次轻混凝土(Specific density concrete)。其体积密度为1950—2300kg/m3。除采用轻
粗骨料外,还部分使用了普通天然密实的粗骨料。主要用于高层、大跨度结构。
(4)轻混凝土(Light-weight concrete)。其体积密度小于1950kg/m3。采用多孔轻质骨料
配制而成,或采用特殊方法在混凝土内部造成大量空隙,使混凝土具有多孔结构。其保温性
好,主要用于保温、结构保温或结构材料。
2.按所用胶凝材料分类
按照所用胶凝材料的种类,混凝土可以分为水泥混凝土、石膏混凝土、水玻璃混凝土、沥青
混凝土、聚合物水泥混凝土、树脂混凝土等。
3.按流动性分类
按照新拌混凝土流动性的大小,可分为干硬性混凝土(坍落度小于lOmm且需用维勃稠度
表示)、塑性混凝土(坍落度为10~90mm)、流动性混凝土(坍落度为100~150mm)及大流动性
混凝土(坍落度大于或等于160mm)。
4.按用途分类
按用途可分为结构混凝土、大体积混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、膨胀混凝土、防辐射
混凝土、道路混凝土等。
5.按生产和施工方法分类
按照生产方式,混凝土可分为预拌混凝土和现场搅拌混凝土;按照施工方法,可分为泵送
混凝土、喷射混凝土、碾压混凝土、挤压混凝土、离心混凝土、压力灌浆混凝土等。
6.按强度等级分类
(1)低强度混凝土。抗压强度小于20MPa,主要用于一些承受荷载较小的场合,如地面。
(2)中强度混凝土。抗压强度为20~60MPa,是现今土木工程中的主要混凝土类型,应用
于各种工程中,如房屋、桥梁、路面等。
(3)高强度混凝土。抗压强度大于60MPa,主要用于大荷载、抗震及对混凝土性能要求较
高的场合,如高层建筑、大型桥梁等。
(4)超高强混凝土。其抗压强度在iOOMPa以上,主要用于各种重要的大型工程,如高层
建筑的桩基、军事防爆工程、大型桥梁等。
混凝土的品种虽然繁多,但在实践工程中还是以普通的水泥混凝土应用*为广泛,如果没
有特殊说明,狭义上我们通常称其为混凝土,本章做重点讲述。
5.1.3混凝土的性能特点和基本要求
1.混凝土的性能特点
混凝土作为土木工程材料中使用*为广泛的一种,必然有其独特之处。它的优点主要体
现在以下几个方面:
(1)易塑性。现代混凝土具备很好的和易性,几乎可以随心所欲地通过设计和模板形成
形态各异的建筑物及构件,可塑性强。
(2)经济性。同其他材料相比,混 凝土价格较低,容易就地取材,结构建成后的维护费用
也较低。
(3)安全性。硬化混凝土具有较高的力学强度,目前工程构件的*高抗压强度可达
135MPa,与钢筋有牢固的粘结力,使结构的安全性得到充分保证。
(4)耐火性。混凝土一般可有1~2h的防火时效,比钢铁安全得多,不会像钢结构建筑物
那样在高温下很快软化而造成坍塌。
(5)多用性。混 凝土在土木工程中适用于多种结构形式,满足多种施工要求。可以根据
不同要求配制不同的混凝土加以满足,所以我们称之为“万用之石”。
(6)耐久性。混凝土本来就是一种耐久性很好的材料,古罗马建筑经过几千年的风雨仍
然屹立不倒,这本身就昭示着混凝土应该“历久弥坚”。
由于混凝土具有以上许多优点,因此它是一种主要的土木工程材料,广泛应用于工业与民用
建筑、给水与排水工程、水利工程及地下工程、国防建设等,它在国家基本建设中占有重要地位。
当然它相应的也有不容忽视的缺点,主要表现如下:
(1)抗拉强度低。混凝土的抗拉强度是抗压强度的1/10~1/15,是钢筋抗拉强度的1/100
左右。
(2)延展性不高。混凝土是一种脆性材料,变形能力差,只能承受少量的张力变形(约
0.003),否则就会因无法承受而开裂;抗冲击能力差,在冲击荷载作用下容易产生脆断。在很
多情况下,必须配制钢筋才能使用。
(3)自重大,比强度低。高层、大跨度建筑物要求材料在保证力学性质的前提下,以轻为
宜。
(4)体积不稳定性。尤其是当水泥浆量过大时,这一缺陷表现得更加突出,随着温度、湿
度、环境介质的变化,容易引发体积变化,产生裂纹等内部缺陷,直接影响建筑物的使用寿命。
(5)需要较长时间的养护,从而延长了施工进度。
2.混凝土的基本要求
混凝土在建筑工程中使用,必须满足以下五项基本要求或准则:
(1)满足与使用环境相适应的耐久性要求;
(2)满足设计的强度要求;
(3)满足施工规定所需的和易性要求;
(4)满足业主或施工单位渴望的经济性要求;
(5)满足可持续发展所必需的生态性要求。
5.1.4混凝土的组成及其应用
水泥混凝土的基本组成材料是水泥、粗细骨料和水。其中,水泥浆体占混凝土质量的
25%~35%,砂石骨料约占65%~75%。水泥浆在硬化前起润滑作用,使混凝土拌合物具有可
塑性,在混凝土拌合物中,水泥浆填充砂子孔隙,包裹砂粒,形成砂浆,砂浆又填充石子孔隙,包
裹石子颗粒,形成混凝土浆体;在混凝土硬化后,水泥浆则起胶结和填充作用。水泥浆多,混凝
土拌合物流动性大,反之干稠;混凝土中水泥浆过多则混凝土水化温度升高,收缩大,抗侵蚀性
不好,容易引起耐久性不良。
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