2020年一级造价工程师《土建工程》备考讲义：第三章第一节

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第三章　工程材料

第一节　建筑结构材料

一、建筑钢材

(一)常用的建筑钢材

1.钢筋混凝土结构用钢

(1)热轧钢筋

热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材之一，主要用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。热轧钢筋的技术要求应符合《钢筋混凝土用钢 第 1 部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1 和《钢筋混凝土用钢第 2 部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2 的相关规定。

(2)冷加工钢筋

在常温下对热轧钢筋进行机械加工(冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冲压等)而成。常见的品种有冷拉热轧钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拔低碳钢丝。

1)冷拉热轧钢筋。在常温下将热轧钢筋拉伸至超过屈服点小于抗拉强度的某一应力，然后卸荷，即制成了冷拉热轧钢筋。如卸荷后立即重新拉伸，卸荷点成为新的屈服点，因此冷拉可使屈服点提高，材料变脆、屈服阶段缩短，塑性、韧性降低。若卸荷后不立即重新拉伸，而是保持一定时间后重新拉伸，钢筋的屈服强度、抗拉强度进一步提高，而塑性、韧性继续降低，这种现象称为冷拉时效。

2)冷轧带肋钢筋。

用低碳钢热轧盘圆条直接冷轧或经冷拔后再冷轧，形成三面或两面横肋的钢筋。根据《冷轧带肋钢筋》GB 13788 规定，冷轧带肋钢筋分为 CRB550、CRB650、CRB800、CRB600H、CRB680H、CRB800H 六个牌号。CRB550、CRB600H 为普通钢筋混凝土用钢筋，CRB650、CRB800、CRB800H 为预应力混凝土用钢筋，CRB680H 既可作为普通钢筋混凝土用钢筋，也可作为预应力混凝土用钢筋使用。冷轧带肋钢筋克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点，具有强度高、握裹力强、节约钢材、质量稳定等优点，但塑性降低，强屈比变小。

3)冷拔低碳钢丝。

低碳钢热轧圆盘条或热轧光圆钢筋经一次或多次冷拔制成的光圆钢丝，在使用中应符合《冷拔低碳钢丝应用技术规程》JGJ 19 规定。冷拔低碳钢丝宜作为构造钢筋使用，作为结构构件中纵向受力钢筋使用时应采用钢丝焊接网。冷拔低碳钢丝不得作预应力钢筋使用。作为箍筋使用时，冷拔低碳钢丝的直径不宜小于 5mm，间距不应大于 200mm，构造应符合国家现行相关标准的有关规定。冷拔低碳钢丝只有CDW550 一个牌号。CDW550 级冷拔低碳钢丝的直径可为：3mm、4mm、5mm、6mm、7mm 和 8mm。直径小于5mm 的钢丝焊接网不应作为混凝土结构中的受力钢筋使用;除钢筋混凝土排水管、环形混凝土电杆外，不应使用直径 3mm 的冷拔低碳钢丝;除大直径的预应力混凝土桩外，不宜使用直径 8mm 的冷拔低碳钢丝。

(3)预应力混凝土热处理钢筋

(4)预应力混凝土用钢丝与钢绞线

2.钢结构用钢

钢结构用钢主要是热轧成型的钢板、型钢等，其中型钢又分热轧型钢和冷弯薄壁型钢。钢材所用的母材主要是普通碳素结构钢及低合金高强度结构钢。

(1)热轧型钢。按

钢材的外形，钢结构常用热轧型钢有：工字钢、H 型钢、T 型钢、槽钢、等边角钢、不等边角钢等。

(2)冷弯薄壁型钢。薄壁型钢是用薄钢板(通常 2-6mm)冷弯或者模压而成，其界面形状多样，可分为角钢、槽钢等开口薄壁型钢及方形、矩形等空心薄壁型钢。薄壁轻型钢结构中主要采用薄壁型钢、圆钢和小角钢，壁厚一般为 1.5-5mm，多用于轻型钢结构。

(3)钢板和压型钢板。

3.钢管混凝土结构用钢

钢管混凝土结构即采用钢管混凝土构件作为主要受力构件的结构，简称 CFST 结构。钢管混凝土构件是指在钢管内填充混凝土的构件，包括实心和空心钢管混凝土构件，截面可为圆形、矩形及多边形，简称 CFST 构件。

(二)钢材的性能

钢材的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击性能、硬度、疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括弯曲性能和焊接性能等。

1.抗拉性能

(1)屈服强度。在弹性阶段 OA 段，如卸去拉力，试件能恢复原状，此阶段的变形为弹性变形，应力与应变成正比，其比值即为钢材的弹性模量。与 A 点对应的应力称为弹性极限(σp)。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段 AB 时，应力的增长滞后于应变的增加。当应力达到 B 点时，试件进入塑性阶段，应力不增加但应变增大，这时相应的应力称为屈服强度(屈服点)。如果达到屈服点后应力值发生下降，则应区分上屈服点(ReH)和下屈服点(ReL)，在结构计算时以下屈服点作为材料的屈服强度的标准值。预应力钢筋混凝土用的高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点，没有明显的屈服平台，这类钢材的屈服点以产生残余变形达到原始标距长度 L0的 0.2%时所对应的应力作为规定的屈服强度极限(RP0.2)。

(2)抗拉强度。

(3)伸长率。

2.冲击性能

冲击性能指钢材抵抗冲击载荷的能力。其指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定。按规定，将带有 V 形缺口的试件进行冲击试验。试件在冲击荷载作用下折断时所吸收的功，称为冲击吸收功Akv(J)。钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度等都是影响冲击韧性的重要因素。

Akv值随试验温度的下降而减小，当温度降低达到某一范围时，Akv急剧下降而呈脆性断裂，这种现象称为冷脆性。发生冷脆时的温度称为脆性临界温度，其数值越低，说明钢材的低温冲击韧性越好。因此，对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验，并选用脆性临界温度较使用温度低的钢材。另外，时效敏感性(因时效导致性能改变的程度)愈大的钢材，经过时效以后，其冲击韧性和塑性的降低愈显著，对于承受动荷载的结构物应选用时效敏感性较小的钢材。

3.硬度

钢材的硬度是指表面层局部体积抵抗较硬物体压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值 HB表示。数值越大，表示钢材越硬。

4.耐疲劳性

在交变荷载反复作用下，钢材往往在应力远小于抗拉强度时发生断裂，这种现象称为钢材的疲劳破坏。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限来表示，它是指钢材在交变荷载作用下于规定的周期基数内不发生断裂所能承受的最大应力。试验表明，钢材承受的交变应力越大，则断裂时的交变循环次数越少，相反，交变应力越小，则断裂时的交变循环次数越多;当交变应力低于某一值时，交变循环次数达无限次也不会产生疲劳破坏。

5.冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。冷弯性能指标是通过试件被弯曲的角度(90°、180°)及弯心直径 d 对试件厚度(或直径)a 的比值(d/a)区分的。试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验，试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。

冷弯试验能揭示钢材是否存在内部组织不均匀、内应力、夹杂物未熔合和微裂隙等缺陷。在拉力试验中，这些缺陷常因塑造性变形导致应力重分布而得不到反映。因此，冷弯试验是一种比较严格的试验，对钢材的焊接质量也是一种严格的检验，能揭示焊件在受弯表面存在的裂纹和夹杂物。

6.焊接性能

钢材的可焊性是指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。影响钢材可焊性的主要因素是化学成分及含量。含碳量超过 0.3%，可焊性显著下降等。

(三)钢材的化学成分

钢材的化学成分主要是指碳、硅、锰、硫、磷等，在不同情况下往往还需考虑氧、氮及各种合金元素。

二、胶凝材料

在建筑材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状体，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。根据化学组成的不同，胶凝材料可分为无机与有机两大类。石灰、石膏、水泥等属于无机胶凝材料;而沥青、天然或合成树脂等属于有机胶凝材料。无机胶凝材料按其硬化条件的不同又可分为气硬性和水硬性两类。只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度的称气硬性胶凝材料，如石灰、石膏等;既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持和继续发展其强度的称水硬性胶凝材料，如各种水泥。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。

(一)水泥

水泥是一种良好的矿物胶凝材料，属于水硬性胶凝材料。

1.硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥

(1)定义与代号

1)硅酸盐水泥。

2)普通硅酸盐水泥。

(2)硅酸盐水泥熟料的组成

硅酸盐水泥熟料主要矿物组成及其含量范围和各种熟料单独与水作用所表现特性

(3)硅酸盐水泥的凝结硬化

水泥的凝结硬化包括化学反应(水化)及物理化学作用(凝结硬化)。水泥的水化反应过程是指水泥加水后，熟料矿物及掺入水泥熟料中的石膏与水发生一系列化学反应。

(4)硅酸盐水泥及普通水泥的技术性质

1)细度。表示硅酸盐水泥及普通水泥颗粒的粗细程度。水泥的细度直接影响水泥的活性和强度。颗粒越细，与水反应的表面积大，水化速度快，早期强度高，但硬化收缩较大，且粉磨时能耗大，成本高。但颗粒过粗，又不利于水泥活性的发挥，强度也低。硅酸盐水泥比表面积应大于 300m2/kg。

2)凝结时间。凝结时间分为初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌和起，至水泥浆开始失去塑性所需的时间;终凝时间从水泥加水拌和起，至水泥浆完全失去塑性并开始产生强度所需的时间。

水泥凝结时间在施工中有重要意义，为使混凝土和砂浆有充分的时间进行搅拌、运输、浇捣和砌筑，水泥初凝时间不能过短;当施工完毕后，则要求尽快硬化，具有强度，故终凝时间不能太长。

硅酸盐水泥初凝时间不得早于 45min，终凝时间不得迟于 6.5h。普通硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于 10h。

水泥初凝时间不合要求，该水泥报废;终凝时间不合要求，视为不合格。

3)体积安定性。

4)强度。

5)碱含量。

6)水化热。

(5)硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥的应用

普通硅酸盐水泥混合材料掺量十分有限，性质与硅酸盐水泥十分相近，所以在工程中的适应范围是一致的，主要应用在以下几个方面：

1)水泥强度等级较高，主要用于重要结构的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。

2)凝结硬化较快、抗冻性好，适用于早期强度要求高、凝结快，冬期施工及严寒地区受反复冻融的工程。

3)水泥中含有较多的氢氧化钙，抗软水侵蚀和抗化学腐蚀性差，所以不宜用于经常与流动软水接触及有水压作用的工程，也不宜用于受海水和矿物等作用的工程。

4)因水化过程放出大量的热，故不宜用于大体积混凝土构筑物。

2.掺混合材料的硅酸盐水泥

(1)混合材料

在生产水泥时，为改善水泥性能，调节水泥强度等级，而加到水泥中的人工或天然矿物材料，称为水泥混合材料。按其性能分为活性(水硬性)混合材料和非活性(填充性)混合材料两类。

1)活性混合材料。

2)非活性混合材料。

(2)定义与代号

1)矿渣硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和 20%～70%粒化高炉矿渣、适量的石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号 P·S。

2)火山灰质硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和 20%～40%的火山灰质混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为火山灰质硅酸盐水泥，代号 P·P。

3)粉煤灰硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和 20%～40%的粉煤灰、适量石膏磨细制成的水硬件胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号 P·F。

4)复合硅酸盐水泥。由硅酸盐水泥熟料和 20%～50%的两种以上混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为复合硅酸盐水泥，代号 P·C。

3.五种水泥的主要特性及适用范围

复合硅酸盐水泥的强度等级划分以及凝结硬化、抗冻性、耐腐蚀性等与其他掺混合料的硅酸盐水泥基本一致。复合硅酸盐水泥特性取决于所掺混合料的种类、掺量及相对比例，与矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥有不同程度的相似，其使用应根据所掺混合材料种类，参照其他掺混合料水泥适用范围选用。

4.其他水泥

(1)铝酸盐水泥

(2)硫铝酸盐水泥

(3)道路硅酸盐水泥

8.道路硅酸盐水泥是由道路硅酸盐水泥熟料，0～10%标准规定的活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，代号 P·R。道路硅酸盐水泥熟料是以硅酸钙为主要成分和较多量的铁铝酸钙的硅酸盐水泥熟料。根据《道路硅酸盐水泥》GB 13693 的规定，比表面积为 300～450m2/kg，28d 干缩率不得大于 0.10%，其初凝时间不得早于 1.5h，终凝时间不得迟于 12h。

道路硅酸盐水泥主要用于公路路面、机场跑道等工程结构，也可用于要求较高的工厂地面和停车场等工程。重交通以上等级道路、城市快速路、主干路应采用 42.5 级以上的道路硅酸盐水泥或硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥;其他道路可采用矿渣水泥，其强度等级不宜低于 32.5 级。

(二)沥青

沥青是一种有机胶凝材料，主要用于生产防水材料和铺筑沥青路面等。常用的沥青主要是石油沥青，另外还使用少量的煤沥青。

1.石油沥青

石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼出各种轻质油(如汽油、柴油等)及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品。在常温下呈固体、半固体或黏性液体，颜色为褐色或黑褐色。

(1)石油沥青的组分

在石油沥青中，油分、树脂和地沥青质是石油沥青中的三大主要组分。沥青中各组分的主要特性如下：

1)油分。油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氯化碳和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青流动性。

2)树脂(沥青脂胶)。沥青脂胶为黄色至黑褐色黏稠状物质(半固体)，分子量比油分大，使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂，中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度低，赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性。

沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，是沥青中的表面活性物质，改善了石油沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了对碳酸盐类岩石的粘附性，并有利于石油沥青的可乳化性。

3)地沥青质(沥青质)。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质(固体粉末)，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、黏性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，即愈硬脆。

另外，石油沥青中还含 2%～3%的沥青碳和似碳物，为无定形的黑色固体粉末，是在高温裂化、过度加热或深度氧化过程中脱氢而生成的，是石油沥青中分子量最大的，它能降低石油沥青的粘结力。蜡是石油沥青的有害成分。石油沥青中含有蜡，会降低石油沥青的粘结性和塑性，同时对温度特别敏感(即温度稳定性差)。

(2)石油沥青的技术性质(5 个)

1)防水性

石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，而且本身构造致密，与矿物材料表面有很好的粘结力，能紧密粘附于矿物材料表面，同时，还具有一定的塑性，能适应材料或构件的变形，所以石油沥青具有良好的防水性，故广泛用作土木工程的防潮、防水材料。

2)黏滞性(黏性)

石油沥青的黏滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，以绝对黏度表示。黏滞性的大小与组分及温度有关。地沥青质含量较高，同时又有适量树脂，而油分含量较少时，则黏滞性较大。在一定温度范围内，当温度升高时，则黏滞性随之降低，反之则随之增大。工程上常用相对黏度(条件黏度)来衡量石油沥青的黏滞性。测定相对黏度的主要方法是用标准黏度计和针入度仪。对于黏稠石油沥

青的相对黏度是用针入度仪测定的针入度来表示，反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明黏度越大。对于液体石油沥青或较稀的石油沥青的相对黏度，可用标准黏度计测定的标准黏度表示。

3)塑性。塑性指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后形状的性质。石油沥青的塑性与其组分、温度及沥青膜层厚度有关。石油沥青中树脂含量较多，且其他组分含量适当时，则塑性较大;温度升高则塑性增大，膜层愈厚其塑性愈高。在常温下，塑性较好的沥青在产生裂缝时，也可能由于特有的黏塑性而自行愈合。故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。沥青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上取决于沥青的塑性。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。

4)温度敏感性

5)大气稳定性

(3)石油沥青的技术标准及选用

土木建筑工程中使用的石油沥青主要是建筑石油沥青和道路石油沥青。

1)建筑石油沥青。

2)道路石油沥青。

2.改性石油沥青

改性沥青是指添加了橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细了的胶粉等改性剂，或采用对沥青进行轻度氧化加工，从而使沥青的性能得到改善的沥青混合物。改性沥青一是改变沥青化学组成，二是使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构。

1)橡胶改性沥青

2)树脂改性沥青

3)橡胶和树脂改性沥青

4)矿物填充料改性沥青

三、水泥混凝土

混凝土是指以胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。按所用胶凝材料的种类不同，混凝土可分为水泥混凝土、沥青混凝土、树脂混凝土、聚合物混凝土等。水泥混凝土是以水泥、骨料和水为主要原料，也可加入外加剂和矿物掺和料等材料，经拌和、成型、养护等工艺制成的、硬化后具有强度的工程材料。

1.水泥

2.砂

(2)粗细程度及颗粒级配

砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起时的平均粗细程度。在砂用量相同的情况下，若砂子过粗，则拌制的混凝土黏聚性较差，容易产生离析、泌水现象;若砂子过细，砂子的总表面积增大，虽然拌制的混凝土黏聚性较好，不易产生离析、泌水现象，但水泥用量增大。所以，用于拌制混凝土的砂，不宜过粗，也不宜过细。

(3)坚固性。砂的坚固性是指砂在气候、环境变化或其他物理因素作用下抵抗破裂的能力。按现行国家标准《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ 52，砂的坚固性用硫酸钠溶液检验，试样经 5 次循环后其质量损失应符合该规范中的要求。

3.石子

(1)有害杂质含量。石子中含有黏土、淤泥、有机物、硫化物及硫酸盐和其他活性氧化硅等杂质。有的杂质影响粘结力，有的杂质能和水泥产生化学作用而破坏混凝土结构。此外，针片状颗粒的含量也不宜过多。石子中有害杂质含量不超过规范规定的标准。对于重要工程混凝土所用的卵石、碎石，还应进行碱活性检验，以确定其适用性。

(2)最大粒径与颗粒级配

1)最大粒径。石子中公称粒级的上限称为该粒级的最大粒径。在石子用量一定的情况下，随着粒径的增大，总表面积随之减小，故在满足技术要求的前提下，最大粒径尽可能选的大一些是有利的。根据《混凝土结构工程施工规范》GB 506666，粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的 1/4，且不超过钢筋间最小净距的 3/4。对于混凝土实心板，粗骨料最大粒径不宜超过板厚的 1/3，且不得超过40mm。

对于泵送混凝土应根据粗骨料品种、泵送高度、输送管径确定最大粒径，碎石的最大粒径应不大于输送管径的 1/3，卵石的最大粒径应不大于输送管径的 1/2.5。水泥混凝土路面混凝土板用粗骨料，其最大粒径不应超过 40mm。

2)颗粒级配。石子级配分为连续级配与间断级配两种。测定石子的最大粒径与颗粒级配仍采用筛分析法。将石子用标准筛筛分后，计算出各筛分计筛余百分率和累计筛余百分率。以公称粒级的上限为该粒级的最大粒径。

(3)强度与坚固性

1)强度

2)坚固性

4.水

5.外加剂

(1)外加剂的作用

(2)外加剂的分类

按主要功能分类：

①改善混凝土拌和物流变性能的外加剂，包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。

②调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂，包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。

③改善混凝土耐久性的外加剂，包括引气剂、防水剂、防冻剂和阻锈剂等。

④改善混凝土其他性能的外加剂，包括加气剂、膨胀剂、着色剂等。

(3)常用混凝土外加剂

1)减水剂。混凝土减水剂是指在保持混凝土坍落度基本相同的条件下，具有减水增强作用的外加剂。

混凝土掺入减水剂的技术经济效果：

①保持坍落度不变，掺减水剂可降低单位混凝土用水量，从而降低了水灰比，提高混凝土强度，同时改善混凝土的密实度，提高耐久性;

②保持用水量不变，掺减水剂可增大混凝土坍落度(流动性);

③保持强度不变，掺减水剂可节约水泥用量。减水剂常用品种有普通减水剂、高效减水剂、高性能减水剂等。

①普通减水剂。主要成分为木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、木质素磺酸镁等，具有一定缓凝、减水和引气作用，宜用于日最低气温 5℃以上强度等级为 C40 以下的混凝土，但不宜单独用于蒸养混凝土。

②高效减水剂。混凝土工程可采用的高效减水剂有：萘和萘的同系磺化物与甲醛缩合的盐类、氨基磺酸盐等多环芳香族磺酸盐类;磺化三聚氰胺树脂等水溶性树脂磺酸盐类;脂肪族羟烷基磺酸盐高缩聚物等脂肪族类。高效减水剂具有较高的减水率，较低的引气量，是我国使用最广，使用量最大的外加剂。

高效减水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土。缓凝型高效减水剂可用于大体积混凝土、碾压混凝土、炎热气候条件下施工的混凝土、大面积浇筑的混凝土、避免冷缝产生的混凝土、需较长时间停放或长距离运输的混凝土、自密实混凝土、滑模施工或拉模施工的混凝土及其他需要延缓凝结时间且有较高减水率要求的混凝土;宜用于日最低气温 5℃以上施工的混凝土。标准型高效减水剂宜用于日最低气温 0℃以上施工的混凝土，也可用于蒸养混凝土。

③高性能减水剂。是近年来开发的新型外加剂，目前主要为聚羧酸盐类产品，标准型、早强型和缓

凝型等品种。高性能减水剂比高效减水剂具有更高减水率、更好坍落度保持性能、较小干燥收缩，且具有一定引气性能的减水剂。聚羧酸系高性能减水剂可用于素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土。宜用于高强混凝土、自密实混凝土、泵送混凝土、清水混凝土、预制构件混凝土和钢管混凝土，具有高体积稳定性、高耐久性或高工作性要求的混凝土。缓凝型聚羧酸系高性能减水剂宜用于大体积混凝土，不宜用于日最低气温 5℃以下施工的混凝土。早强型聚羧酸系高性能减水剂宜用于有早强要求或低温季节施工的混凝土，但不宜用于日最低气温-5℃以下施工的混凝土，且不宜用于大体积混凝土。

2)早强剂。混凝土早强剂是指能提高混凝土早期强度，并对后期强度无显著影响的外加剂。若外加剂兼有早强和减水作用则称为早强减水剂。早强剂多用于抢修工程和冬季施工的混凝土。目前常用的早强剂有氯盐、硫酸盐、三乙醇胺和以它们为基础的复合早强剂。早强剂宜用于蒸养、常温、低温和最低温度不低于-5℃环境中施工的有早强要求的混凝土工程。炎热条件以及环境温度低于-5℃时不宜使用早强剂。早强剂不宜用于大体积混凝土。

①氯盐早强剂。常用的有氯化钙(CaCl2)和氯化钠(NaCl)。掺入氯化钙能缩短水泥的凝结时间，提高混凝土的密实度、强度和抗冻性。氯盐早强剂不能用于预应力混凝土结构。

②硫酸盐早强剂。常用的硫酸钠(Na2S04)早强剂，又称元明粉。不宜使用无机盐类早强剂的情形有：处于水位变化的结构;露天结构及经常受水淋、受水流冲刷的结构;相对湿度大于 80%环境中使用的结构;直接接触酸、碱或其他侵蚀性介质的结构;有装饰要求的混凝土，特别是要求色彩一致或表面有金属装饰的混凝土。

③三乙醇胺[N(C2H4OH3)]早强剂。是一种有机化学物质，对钢筋无锈蚀作用。三乙醇胺等有机胺类早强剂不宜用于蒸养混凝土。单独使用三乙醇胺，早强效果不明显。

3)引气剂及引气减水剂。

4)缓凝剂。

5)泵送剂。

6)膨胀剂

(二)普通混凝土的技术性质

1.混凝土的强度

(1)立方体抗压强度(fcu)。

(2)抗拉强度。

(3)抗折强度。

(4)影响混凝土强度的因素

2.混凝土的和易性

(1)和易性概念。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。

①流动性：产生流动并均匀密实的充满模板的能力。

②黏聚性：使混凝土保持整体均匀性的能力。

③保水性：混凝土拌和物在施工中不致发生严重的泌水现象。

(2)影响混凝土和易性的主要因素

1)水泥浆。水泥浆是普通混凝土和易性最敏感的影响因素。

2)骨料品种与品质。

3)砂率。在用水量及水泥用量一定的条件下，存在最佳砂率，使混凝土拌和物获得最大的流动性，且保持黏聚性和保水性。

4)其他因素。①水泥与外加剂;②温度和时间。

3.混凝土耐久性

(1)混凝土耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用，长期保持强度和外观完整性的能力。包括混凝土的抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力等。

(2)提高混凝土耐久性的措施。混凝土耐久性主要取决于组成材料的质量及混凝土密实度。

提高混凝土耐久性的主要措施有：

①根据工程环境及要求，合理选用水泥品种。

②控制水灰比及保证足够的水泥用量。

③选用质量良好、级配合理的骨料和合理的砂率。

④掺用合适的外加剂。

(三)普通混凝土配合比设计

混凝土配合比是指混凝土中各组成材料之间的比例关系。混凝土配合比通常用每立方米混凝土中各种材料的质量来表示，或以各种材料用料量的比例表示。混凝土配合比的确定可根据工程特点、组成材料的质量、施工方法等因素，通过理论计算和试配来确定。

1.设计混凝土配合比的基本要求

①满足混凝土设计的强度等级;

②满足施工要求的混凝土和易性;

③满足混凝土使用要求的耐久性;

④满足上述条件下做到节约水泥和降低混凝土成本。从表面上看，混凝土配合比只是计算水泥、砂子、石子、水这四种组成材料的用量。实质上是根据组成材料的情况，确定满足上述四项基本要求的三大参数：水灰比、单位用水量和砂率。

(四)特种混凝土

1.高性能混凝土

(1)特性

1)自密实性好。高性能混凝土的用水量较低，流动性好，抗离析性高，具有较优异的填充性。因此，配合比恰当的大流动性高性能混凝土有较好的自密实性。

2)体积稳定性。高性能混凝土的体积稳定性较高，具有高弹性模量、低收缩与徐变、低温度变形。

普通混凝土的弹性模量为 20～25GPa，采用适宜的材料与配合比的高性能混凝土弹性模可达40～50GPa。采用高弹性模量、高强度的粗集料并降低混凝土中水泥浆体的含量，选用合理的配合比配制的高性能混凝土 90 天龄期的干缩值低于 0.04%。

3)强度高。高性能混凝土的抗压强度已超过 200MPa。28d 平均强度介于 100～120MPa 的高性能混凝土已在工程中应用。高性能混凝土抗拉强度与抗压强度值比较高强混凝土有明显增加，高性能混凝土的早期强度发展较快，而后期强度的增长率却低于普通强度混凝土。

4)水化热低。由于高性能混凝土的水灰比较低，会较早的终止水化反应，因此，水化热相应的降低。

5)收缩量小。高性能混凝土的总收缩量与其强度成反比，强度越高总收缩量越小。但高性能混凝土的早期收缩率，随着早期强度的提高而增大。相对湿度和环境温度仍然是影响高性能混凝土收缩性能的两个主要因素。

6)徐变少。高性能混凝土的徐变变形显著低于普通混凝土，高性能混凝土与普通强度混凝土相比较，高性能混凝土的徐变总量(基本徐变与干燥徐变之和)有显著减少。

7)耐久性好。高性能混凝土除通常的抗冻性、抗渗性明显高于普通混凝土之外，高性能混凝土的Clˉ渗透率明显低于普通混凝土。高性能混凝土具有较高的密实性和抗渗性，其抗化学腐蚀性能显著优于普通强度混凝土。

8)耐高温(火)差。高性能混凝土在高温作用下会产生爆裂、剥落。为克服这一性能缺陷，可在高性能混凝土中掺入有机纤维，在高温下混凝土中的纤维能熔解、挥发，形成许多连通的孔隙，使高温作用产生的蒸汽压力得以释放，从而改善高性能混凝土的耐高温性能。

高性能混凝土是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

(2)制备高性能混凝土的技术途径

单方高性能混凝土用水量不宜大于 175kg/m3。胶凝材料总量宜为 450～600kg/m3，其中矿物微细粉用量不宜超过胶凝材料总量的 30%。水胶比不宜大于 0.38。砂率宜为 37～44%。高效减水剂掺量根据坍落度要求而定。

1)选用优质的、符合要求的水泥和粗细集料。

2)选用高效减水剂。

3)选用微细粉。选用具有一定潜在活性或者火山灰活性的矿物掺合料，如硅粉、粉煤灰、磨细矿渣粉、天然沸石粉、偏高岭土粉及复合微细粉等。

4)改善混凝土的施工工艺。目前效果比较显著的有以下几种：

①水泥裹砂混凝土搅拌工艺。

②采用超声波振动或高频振动密实。

③对浇筑成型的新拌混凝土进行真空吸水。

④在真空吸水的同时，最好采用适当的机械振动从而促使新拌混凝土的“液化”而降低脱水阻力，

有利于同相颗粒位置的调整，有利于气泡的排出。

2.高强混凝土

高强度混凝土是用普通水泥、砂石作为原料，采用常规制作工艺，主要依靠高效减水剂，或同时外加一定数量的活性矿物掺和料，使硬化后强度等级不低于 C60 的混凝土。

1)高强混凝土的优点

①高强混凝土可减少结构断面，降低钢筋用量，增加房屋使用面积和有效空间，减轻地基负荷;

②高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土;

③对预应力钢筋混凝土构件，高强混凝土由于刚度大、变形小，故可以施加更大的预应力和更早地施加预应力，以及减少因徐变而导致的预应力损失。

2)高强混凝土的不利条件

①高强混凝土容易受到施工各环节中环境条件的影响，所以对其施工过程的质量管理水平要求高;

②高强混凝土的延性比普通混凝土差。

(2)高强混凝土的物理力学性能

1)抗压性能。与中、低强度混凝土相比密实的多，高强混凝土的抗压性能与普通混凝土相比有相当大的差别。

2)早期与后期强度。高强混凝土的水泥用量大，早期强度发展较快，特别是加入高效减水剂促进水化，早期强度更高，早期强度高的后期增长较小，掺高效减水剂的混凝土后期强度增长幅度要低于没有掺减水剂的混凝土。

3)抗拉强度。混凝土的抗拉强度虽然随着抗压强度的提高而提高，但它们之间的比值却随着强度的增加而降低。劈拉强度为立方体的抗压强度 fcu的 1/15～1/18，抗折强度约为 fcu的 1/8～1/12，而轴拉强度约为 fcu的 1/20～1/24。在低强混凝土中，这些比值均要大得多。

4)收缩。高强混凝土的初期收缩大，但最终收缩量与普通混凝土大体相同，用活性矿物拌和料代替部分水泥还可进一步减小混凝土的收缩。

5)耐久性。混凝土的耐久性包括抗渗性、抗冻性、耐磨性及抗侵蚀性等。高强混凝土在这些方面的性能均明显优于普通混凝土，尤其是外加矿物掺和料的高强度混凝土，其耐久性进一步提高。

(3)对高强混凝土组成材料的要求

3.轻骨料混凝土

轻骨料混凝土是指用轻砂(或普通砂)、水泥和水配制而成的干表观密度不大于 1950kg/m3的混凝土。

4.防水混凝土

防水混凝土又叫抗渗混凝土，防水混凝土的抗渗性能不得小于 P6，设计抗渗等级有P6、P8、P10、P12。防水混凝土的施工配合比应通过试验确定，试配混凝土的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。

5.碾压混凝土

碾压混凝土是由级配良好的骨料、较低的水泥用量和用水量、较多的混合材料制成的超干硬性混凝土拌和物，经振动碾压等工艺达到高密度、高强度的混凝土，是道路工程、机场工程和水利工程中性能好、成本低的新型混凝土材料。

6.纤维混凝土

纤维混凝土是以混凝土为基体，外掺各种纤维材料而成，掺入纤维的目的是提高混凝土的抗拉强度与降低其脆性。纤维的品种有高弹性模量纤维(如钢纤维、碳纤维、玻璃纤维等)和低弹性模量纤维(如尼龙纤维、聚丙烯纤维)两类。纤维混凝土目前已逐渐地应用在高层建筑楼面，高速公路路面，荷载较大的仓库地面、停车场、贮水池等处。高弹性模量纤维中钢纤维应用较多;低弹性模量纤维不能提高混凝土硬化后的抗拉强度，当能提高混凝土的抗冲击强度，聚丙烯纤维应用较多。各类纤维中以钢纤维对抑制混凝土裂缝形成、提高混凝土抗拉和抗弯强度、增加韧性效果最好。

7.聚合物混凝土

聚合物混凝土是由有机聚合物、无机胶凝材料、集料有效结合而形成的一种新型混凝土材料的总称。

它是混凝土与聚合物的复合材料，克服了普通混凝土抗拉强度低、脆性大、易开裂、耐化学腐蚀性差等缺点，扩大了混凝土的使用范围，是国内大力研究和发展的新型混凝土。聚合物混凝土主要分为：聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土和聚合物胶结混凝土(树脂混凝土)三类。

聚合物浸渍混凝土可作为高效能结构材料应用于特种工程，例如腐蚀介质中的管、桩、柱、地面砖、海洋构筑物和路面、桥面板，以及水利工程中对抗冲、耐磨、抗冻要求高的部位。也可应用于现场修补构筑物的表面和缺陷，以提高其使用性能。

聚合物水泥混凝土可应用于现场灌筑构筑物、路面及桥面修补，混凝土储罐的耐蚀面层，新老混凝土的粘结以及其他特殊用途的预制品。

聚合物胶结混凝土(树脂混凝土)可在工厂预制。与水泥混凝土相比，具有快硬、高强和显著改善抗渗、耐蚀、耐磨、抗冻融以及粘结等性能，可现场应用于混凝土工程快速修补、地下管线工程快速修建、隧道衬里等。

四、沥青混合料

沥青混合料是一种黏弹塑性材料，具有良好的力学性能，一定的高温稳定性和低温柔性，修筑路面不需设置接缝，行车较舒适。而且，施工方便、速度快，能及时开放交通，并可再生利用。因此，是高等级道路修筑中的一种主要路面材料。

沥青混合料是由矿料(粗集料、细集料和填料)与沥青拌和而成的混合料。通常，包括沥青混凝土混合料和沥青碎(砾)石混合料两类。沥青混合料按集料的最大粒径，分为特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式沥青混合料;按矿料级配，分为密级配沥青混凝土混合料、半开级配沥青混合料、开级配沥青混合料和间断级配沥青混合料;按施工条件，分为热拌热铺沥青混合料、热拌冷铺沥青混合料和冷拌冷铺沥青混合料。

(一)材料组成与结构

1.主要材料要求

2.沥青混合料的组成结构

按矿质骨架的结构状况，其组成结构分为以下三个类型。

(1)悬浮密实结构。

(2)骨架空隙结构。

(3)骨架密实结构。

(二)沥青混合料的技术性质

沥青混合料作为沥青路面的面层材料，承受车辆行驶反复荷载和气候因素的作用，而胶凝材料沥青具有黏弹塑性的特点。因此，沥青混合料应具有抗高温变形、抗低温脆裂、抗滑、耐久等技术性质以及施工和易性。

1.高温稳定性

2.低温抗裂性

3.耐久性

4.抗滑性

5.施工和易性

五、砌筑材料

(一)砖

1.烧结砖

经焙烧而制成的砖称之为烧结砖常结合主要原材料命名，如烧结黏土砖、烧结粉煤灰砖、烧结页岩砖等。按规格尺寸及空心率，烧结砖有烧结普通砖、烧结多孔砖、烧结空心砖等。

2.蒸养(压)砖

蒸养(压)砖属于硅酸盐制品，是以石灰和含硅原料(砂、粉煤灰、炉渣、矿渣、煤矸石等)加水拌和，经成型、蒸养(压)而制成的。目前使用的主要有粉煤灰砖、灰砂砖和炉渣砖。

(二)砌块

砌块按主规格尺寸可分为小砌块、中砌块和大砌块。按其空心率大小砌块又可分为空心砌块和实心砌块两种。空心率小于 25%或无孔洞的砌块为实心砌块;空心率大于或等于 25%的砌块为空心砌块。砌块又可按其所用主要原料及生产工艺命名，如水泥混凝土砌块、加气混凝土砌块、粉煤灰砌块、石膏砌块、烧结砌块等。常用的砌块有普通混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块和蒸压加气混凝土砌块等。

1.普通混凝土小型空心砌块

2.轻骨料混凝土小型空心砌块

3.蒸压加气混凝土砌块

(三)砌筑砂浆

砂浆是由胶凝材料、细骨料、掺合料和水配制而成的材料，在建筑工程中起粘结、衬垫和传递应力的作用。按用途可分为砌筑砂浆、抹面砂浆、其他特种砂浆等;按所用胶凝材料的不同，可分为水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等;按生产形式可分成现场拌制砂浆和预拌砂浆。

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