1、土木工程材料土木工程材料第四章第四章 混凝土混凝土 第二节第二节.特种混凝土特种混凝土2.12.1特种混凝土是一种由特种材料组成或用特种特种混凝土是一种由特种材料组成或用特种生产工艺施工方法制成的混凝土生产工艺施工方法制成的混凝土,适用于某些特适用于某些特殊工程领域内的建筑物和构筑物。殊工程领域内的建筑物和构筑物。n现代高强混凝土，是指用常规的水泥、砂石作为原材料现代高强混凝土，是指用常规的水泥、砂石作为原材料使用常规的工艺生产配制的，它主要靠外加高强减水剂，使用常规的工艺生产配制的，它主要靠外加高强减水剂，或同时掺加一定数量的活性矿物材料，使拌合料具有良或同时掺加一定数量的活性矿物材料，使拌
2、合料具有良好的工作度硬化后的具有高强性能的水泥混凝土。好的工作度硬化后的具有高强性能的水泥混凝土。根据根据我国目前设计施工水平定义强度等级达到和超过我国目前设计施工水平定义强度等级达到和超过C60C60的的混凝土为高强混凝土，相对混凝土为高强混凝土，相对C25C25以下的称为低强混凝土，以下的称为低强混凝土，C30C30到到C45C45之间称为中等强度混凝土。之间称为中等强度混凝土。n高强混凝土的特点是高强混凝土的特点是强度高、变形小、耐久性好，能适强度高、变形小、耐久性好，能适应现代工程结构向高耸、大跨和重载方向发展。应现代工程结构向高耸、大跨和重载方向发展。能承受能承受恶劣环境的条件，应用
3、中有较好的综合经济效益。恶劣环境的条件，应用中有较好的综合经济效益。高强混凝土抗压强度高，可使钢筋混凝土柱子、拱高强混凝土抗压强度高，可使钢筋混凝土柱子、拱壳等受压构件大大增加承载能力，在相同荷载作用下则壳等受压构件大大增加承载能力，在相同荷载作用下则可减小构件截面，可减小构件截面，对于钢筋混凝土受弯构件，能降低截对于钢筋混凝土受弯构件，能降低截面受压区的混凝土高度，允许有较高配筋率来提高受弯面受压区的混凝土高度，允许有较高配筋率来提高受弯构件的能力或降低构件的截面高度。构件的能力或降低构件的截面高度。由于变形小，可提由于变形小，可提高构件的刚度，对于预应力混凝土构件，可施加更大的高构件的刚度
4、，对于预应力混凝土构件，可施加更大的预应力，由于徐变小而减少预应力损失。预应力，由于徐变小而减少预应力损失。高强混凝土的抗渗、抗冻均优于普通混凝土，对于高强混凝土的抗渗、抗冻均优于普通混凝土，对于露天受海水侵蚀的，受高速冲刷的的构筑物，均宜采用露天受海水侵蚀的，受高速冲刷的的构筑物，均宜采用高强混凝土高强混凝土.在国内外有关高强混凝土的研究和应用发在国内外有关高强混凝土的研究和应用发展很快，混凝土等级已应用到展很快，混凝土等级已应用到C100C100级，有的已达到级，有的已达到C130C130级。级。国际高强混凝土的研究和应用国际高强混凝土的研究和应用美国：美国：19881988年建成西雅图年
5、建成西雅图5858层层Two Union SquareTwo Union Square大大厦，采用钢管混凝土柱，混凝土设计强度为厦，采用钢管混凝土柱，混凝土设计强度为110MPa(56d),110MPa(56d),施工时最高达到施工时最高达到C130C130级泵送混凝土级泵送混凝土.1989 1989年建成西雅图大厦年建成西雅图大厦,采用钢管混凝土柱采用钢管混凝土柱,平均平均强度达到强度达到140Mpa,140Mpa,目的是增加组合柱的刚度目的是增加组合柱的刚度 19901990年年,建造芝加哥街建造芝加哥街311311号塔楼号塔楼,共共7171层层,用了用了C95C95级混凝土级混凝土,最高
6、泵送达最高泵送达295M,295M,而且楼板混凝土也用而且楼板混凝土也用到了到了C70C70级混凝土级混凝土.日本：日本：19001900年，开始研究自流平、不振捣、低收年，开始研究自流平、不振捣、低收缩、耐久性好的高强混凝土，强度可达缩、耐久性好的高强混凝土，强度可达C50C50。19921992年，大阪一幢高层建筑，年，大阪一幢高层建筑，4141层，层，129.8m129.8m高，用高，用了了C60C60级高强混凝土。并研究级高强混凝土。并研究6060层到层到7070层高层建筑，层高层建筑，进行试设计和抗震分析，认为采用进行试设计和抗震分析，认为采用C110C110级混凝土级混凝土建造高层
7、建筑是可行的。建造高层建筑是可行的。国内高强混凝土的研究和应用国内高强混凝土的研究和应用 目前，高强混凝土在我国已经使用。有一些利用高强混凝土的工程已经竣工。在各省市也有不少在建工程，建设部已经将高强混凝土作为新技术项目在全国推广。建筑名称 层数 高度用途强度等级北京新世纪饭店31110 柱 C60 北京四川大厦 32100柱 C60 广东国际大厦 63200 屋顶直升机坪 C60 青岛中银大厦 53238 柱 C60 广州中天大厦80322 柱 C60 2.22.2高性能混凝土高性能混凝土高性能混凝土是在高性能混凝土是在19901990年，美国年，美国NISTNIST和和ACIACI召开召开
8、的一次国际会议上首先提出来的，并立即得到各国学的一次国际会议上首先提出来的，并立即得到各国学者和工程技术人员的积极响应。但对高性能混凝土国者和工程技术人员的积极响应。但对高性能混凝土国内外尚无统一的认识和定义。根据一般的理解，对高内外尚无统一的认识和定义。根据一般的理解，对高性能混凝土有以下几点共识：性能混凝土有以下几点共识：（1 1）混凝土的使用寿命要长；）混凝土的使用寿命要长；（2 2）混凝土应具有较高的体积稳定性；）混凝土应具有较高的体积稳定性；（3 3）高性能混凝土应具有良好的施工性能；）高性能混凝土应具有良好的施工性能；（4 4）具有一定的强度和密实度，但不一定是高）具有一定的强度和
9、密实度，但不一定是高强，亦可以是中、低强度高性能。强，亦可以是中、低强度高性能。n2.3 2.3 水泥粉煤灰混凝土水泥粉煤灰混凝土 从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称从煤粉炉烟道气体中收集的粉末称为粉煤灰。水泥粉煤灰混凝土是指在水泥为粉煤灰。水泥粉煤灰混凝土是指在水泥混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。混凝土中掺加粉煤灰组分的混凝土。粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形粉煤灰由于其本身的化学成分、结构和颗粒形状等特征，在混凝土中可产生下列三种效应，状等特征，在混凝土中可产生下列三种效应，总称为总称为“粉煤灰效应粉煤灰效应”。（）活性效应。（）活性效应。（）颗粒形态效应。（）颗粒形态效应。（）微骨料
10、效应。（）微骨料效应。掺合料搅拌不均致使混凝土强度低掺合料搅拌不均致使混凝土强度低 n某工程使用等量的42.5普通硅酸盐水泥粉煤灰配制C25混凝土，工地现场搅拌，为赶进度搅拌时间较短。拆模后检测，发觉所浇筑的混凝土强度波动大，部分低于所要求的混凝土强度指标，请分析原因。n该混凝土强度等级较低，而选用的水泥强度等级较高，故使用了较多的粉煤灰作掺合剂。由于搅拌时间较短，粉煤灰与水泥搅拌不够均匀，导致混凝土强度波动大，以致部分混凝土强度未达要求。n2.3.12.3.1水泥粉煤灰混凝土的配合比设计水泥粉煤灰混凝土的配合比设计水泥粉煤灰混凝土配合比设计的原理，是以未掺粉煤水泥粉煤灰混凝土配合比设计的原理
11、，是以未掺粉煤灰混凝土的配合比为基础，按等稠度和等强度等级的灰混凝土的配合比为基础，按等稠度和等强度等级的原则，按照粉煤灰的不同掺入法进行调整。原则，按照粉煤灰的不同掺入法进行调整。混凝土中掺用粉煤灰的方法可采用混凝土中掺用粉煤灰的方法可采用等量取代（水等量取代（水泥）法、超量取代法和外加法等。泥）法、超量取代法和外加法等。等量取代是指以等等量取代是指以等质量的粉煤灰取代混凝土中相同质量的水泥，质量的粉煤灰取代混凝土中相同质量的水泥，超量取超量取代是指掺入混凝土中的粉煤灰的掺入量超过其取代水代是指掺入混凝土中的粉煤灰的掺入量超过其取代水泥的质量，超量的粉煤灰取代部分细骨料。其目的是泥的质量，超
12、量的粉煤灰取代部分细骨料。其目的是增加混凝土中胶凝材料用量，以补偿由于粉煤灰取代增加混凝土中胶凝材料用量，以补偿由于粉煤灰取代水泥而造成的强度降低；水泥而造成的强度降低；外加法是指在混凝土中水泥外加法是指在混凝土中水泥用量不变的情况下，外加一定量的粉煤灰。其目的只用量不变的情况下，外加一定量的粉煤灰。其目的只是为了改善混凝土拌合物和易性。是为了改善混凝土拌合物和易性。实践证明，当粉煤灰取代水泥量过多时，混凝土实践证明，当粉煤灰取代水泥量过多时，混凝土的抗碳化耐久性将变差，所以粉煤灰取代水泥的最大的抗碳化耐久性将变差，所以粉煤灰取代水泥的最大限量应符合有关规范的规定。限量应符合有关规范的规定。n
13、2.4 2.4 纤维混凝土纤维混凝土 以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组以普通混凝土为基材，外掺各种纤维材料而组成的复合材料，称为纤维混凝土。成的复合材料，称为纤维混凝土。纤维材料的品种很多，纤维材料的品种很多，通常使用的有钢纤维、通常使用的有钢纤维、玻璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。玻璃纤维、石棉纤维、合成纤维、碳纤维等。其中其中钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺钢、玻璃、石棉、碳等纤维为高弹性模量纤维，掺入混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧性，并提入混凝土中后，可使混凝土获得较高的韧性，并提高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。高抗拉强度、刚度和承担动荷载的能力。而尼龙
14、、而尼龙、聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，掺入混凝土聚乙烯、聚丙烯等低弹性模量的纤维，掺入混凝土只能增加韧性，不能提高强度。只能增加韧性，不能提高强度。纤维的直径很细，纤维的直径很细，通常为几十至几百微米。纤维的长径比一般为通常为几十至几百微米。纤维的长径比一般为 7070120120。纤维的掺量按占混凝土体积的百分比计，其掺。纤维的掺量按占混凝土体积的百分比计，其掺加体积率一般为加体积率一般为0.30.3。常用钢纤维的直径为。常用钢纤维的直径为0.350.350.70.7，长径比在，长径比在50508080之间，适宜掺加体积之间，适宜掺加体积率为。率为。n19631963年国外有些专家发表
15、了关于钢纤维约束混年国外有些专家发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土裂缝开展的机理的论文，提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论纤维间距理论)，从而开始了该种新型复合材料的实用开发阶段。从而开始了该种新型复合材料的实用开发阶段。欧美和日本等发达国家欧美和日本等发达国家2020世纪世纪7070年代末已大批年代末已大批应用钢纤维混凝土铺设公路路面、桥面、飞机应用钢纤维混凝土铺设公路路面、桥面、飞机跑道等。跑道等。n8080年代美国合成材料化学工业生产了
16、一种由聚年代美国合成材料化学工业生产了一种由聚丙烯制成的纤维丝丙烯制成的纤维丝(称称FIBERMESH)FIBERMESH)，并将其应，并将其应用于混凝土建筑物，增强塑性混凝土的抗拉能用于混凝土建筑物，增强塑性混凝土的抗拉能力，显著降低其塑性流动和收缩微裂纹。力，显著降低其塑性流动和收缩微裂纹。n现美国高层建筑楼面，高速公路路面，荷载较现美国高层建筑楼面，高速公路路面，荷载较大的仓库地面、停车场、贮水池等结构均广泛大的仓库地面、停车场、贮水池等结构均广泛应用以上两种纤维混凝土应用以上两种纤维混凝土 n320320国道二期改建工程四标渡济大桥的桥面铺装层材国道二期改建工程四标渡济大桥的桥面铺装层
17、材料采用料采用钢纤维混凝土（掺量为钢纤维混凝土（掺量为1.5%,1.5%,经过试验检测，经过试验检测，与普通混凝土相比，其抗压强度提高与普通混凝土相比，其抗压强度提高15%15%，抗拉强度，抗拉强度提高提高60%60%，抗弯强度提高，抗弯强度提高90%90%，耐磨性提高，耐磨性提高34%34%，抗冲，抗冲击提高击提高300%300%，抗收缩减少，抗收缩减少20%20%以上。经过一年多的行以上。经过一年多的行车车,未发现任何病害未发现任何病害,表现出良好的使用效果。表现出良好的使用效果。已有研究表明当聚丙烯纤维掺入到混凝土原材料已有研究表明当聚丙烯纤维掺入到混凝土原材料(水水泥、砂、石、掺合料泥
18、、砂、石、掺合料)中可以迅速而轻易地与混凝土中可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀，每立方水泥浆内近材料混合，分布均匀，每立方水泥浆内近2020条纤维丝，条纤维丝，因此在混凝土内部构成一种较有效的二级加强效果，因此在混凝土内部构成一种较有效的二级加强效果，当纤维掺量当纤维掺量(体积掺量体积掺量0 00303时，混凝土收缩值降低时，混凝土收缩值降低4545：当聚丙烯纤维体积率其临界值时，便产生许多：当聚丙烯纤维体积率其临界值时，便产生许多不可见的小于不可见的小于0 0OlmmOlmm宽的微裂系，与不掺聚丙烯纤宽的微裂系，与不掺聚丙烯纤维的情况相比，裂缝宽则维的情况相比，裂缝宽则0 031m
19、m31mm0 08mm8mm减少到减少到0 004mm04mm0 005mm05mm，阻裂能力可达到一个级。，阻裂能力可达到一个级。n2.42.4轻集料混凝土轻集料混凝土凡是用轻粗集料、轻细集料（或普通砂）、水泥和凡是用轻粗集料、轻细集料（或普通砂）、水泥和水配制成的混凝土，其干表观密度不大于水配制成的混凝土，其干表观密度不大于1 950 kg/m31 950 kg/m3者，称为轻集料混凝土。其中者，称为轻集料混凝土。其中采用轻粗、细集料的称为采用轻粗、细集料的称为全轻混凝土，采用普通细集料的为砂轻混凝土。全轻混凝土，采用普通细集料的为砂轻混凝土。轻轻集料混凝土具有不同的强度等级，相应表观密度
20、却较普集料混凝土具有不同的强度等级，相应表观密度却较普通混凝土低。轻集料混凝土由于自重轻，弹性模量低，通混凝土低。轻集料混凝土由于自重轻，弹性模量低，因而抗震性能比普通混凝土好。且轻集料混凝土导热系因而抗震性能比普通混凝土好。且轻集料混凝土导热系数低，保温性能好，又具有良好的防火性能，因而其应数低，保温性能好，又具有良好的防火性能，因而其应用范围广泛，不仅可用作围护结构，也可用作承重结构。用范围广泛，不仅可用作围护结构，也可用作承重结构。由于其结构自重小，因此特别适用于高层和大跨度结构。由于其结构自重小，因此特别适用于高层和大跨度结构。轻集料混凝土配合比设计应满足强度等级和密度等级轻集料混凝土
21、配合比设计应满足强度等级和密度等级的要求，满足施工和易性的要求，还应满足耐久性和经的要求，满足施工和易性的要求，还应满足耐久性和经济性方面的要求，同时应考虑集料吸水率的影响。由于济性方面的要求，同时应考虑集料吸水率的影响。由于轻集料的种类繁多，故混凝土常以轻集料的种类命名。轻集料的种类繁多，故混凝土常以轻集料的种类命名。例如，粉煤灰陶粒混凝土、粘土陶粒混凝土、页岩陶粒例如，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。混凝土、浮石混凝土等。n2.52.5防水混凝土防水混凝土防水混凝土系指有较高抗渗能力的混凝土，通常其防水混凝土系指有较高抗渗能力的混凝土，通常其抗渗等级等于或大
22、于级，又称抗渗混凝土。抗渗等级等于或大于级，又称抗渗混凝土。防水混凝土的配制原理是：采取多种措施，使普通防水混凝土的配制原理是：采取多种措施，使普通混凝土中原先存在的渗水毛细管通路尽量减少或被混凝土中原先存在的渗水毛细管通路尽量减少或被堵塞，从而大大降低混凝土的渗水。根据采取的防堵塞，从而大大降低混凝土的渗水。根据采取的防渗措施不同，防水混凝土可分为普通防水混凝土；渗措施不同，防水混凝土可分为普通防水混凝土；外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土。外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土。膨胀水膨胀水泥防水混凝土是采用膨胀水泥配制而成，由于这种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
23、程中能形成大量的钙矾石，会产生一水泥在水化过程中能形成大量的钙矾石，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。使混凝土密实度提高，抗渗性提高。n2.6 2.6 耐热混凝土耐热混凝土耐热混凝土是指能长期在高温（耐热混凝土是指能长期在高温（200200900900）作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特作用下保持所要求的物理和力学性能的一种特种混凝土。种混凝土。耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热混凝土是由适当的胶凝材料、耐热
24、粗、细骨料及水（或不加水），按一定比耐热粗、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，通常可例配制而成。根据所用胶凝材料不同，通常可分为：分为：硅酸盐水泥耐热混凝土；铝酸盐水泥耐硅酸盐水泥耐热混凝土；铝酸盐水泥耐热混凝土；水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混热混凝土；水玻璃耐热混凝土和磷酸盐耐热混凝土。凝土。n2.7 2.7 聚合物混凝土聚合物混凝土 聚合物混凝土是由聚合物、无机胶凝材料和骨聚合物混凝土是由聚合物、无机胶凝材料和骨料配制而成。料配制而成。聚合物是指由许多大分子所组成的物质，是有机聚合物是指由许多大分子所组成的物质，是有机高分子材料。高分子材料。一般聚合物有良好
25、的塑性、粘结性、一般聚合物有良好的塑性、粘结性、抗腐蚀性与耐水性，对水泥混凝土的性能具有很抗腐蚀性与耐水性，对水泥混凝土的性能具有很好的互补性，因此在混凝土中使用聚合物会取得好的互补性，因此在混凝土中使用聚合物会取得良好的性能。良好的性能。聚合物在混凝土中的应用主要有三种方式：聚合物在混凝土中的应用主要有三种方式：一一种是以聚合物为胶结料，与集料拌合形成的聚合种是以聚合物为胶结料，与集料拌合形成的聚合物混凝土；物混凝土；第二种是将已硬化的水泥混凝土置于第二种是将已硬化的水泥混凝土置于液体聚合物中，使聚合物渗入混凝土内部后固化液体聚合物中，使聚合物渗入混凝土内部后固化的聚合物浸渍混凝土；的聚合物
26、浸渍混凝土；n 第三种是在配制水泥混凝土时掺入部分聚合第三种是在配制水泥混凝土时掺入部分聚合物的聚合物水泥混凝土。物的聚合物水泥混凝土。由于聚合物能均匀分布由于聚合物能均匀分布于混凝土内，填充了混凝土内部的孔隙，固化后于混凝土内，填充了混凝土内部的孔隙，固化后的聚合物与水泥混凝土结合为一个整体。从而提的聚合物与水泥混凝土结合为一个整体。从而提高了混凝土结构的抗拉及抗折强度，改善了混凝高了混凝土结构的抗拉及抗折强度，改善了混凝土的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、耐磨性及抗冲土的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、耐磨性及抗冲击性。击性。常用聚合物有聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、苯常用聚合物有聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、苯乙烯
27、、聚酯树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯乙烯、聚酯树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等。等。聚合物水泥混凝土主要用于铺筑无缝地面、聚合物水泥混凝土主要用于铺筑无缝地面、路面以及修补工程中路面以及修补工程中。n2.8 2.8 防辐射混凝土防辐射混凝土 能遮蔽、能遮蔽、射线及中子辐射等对人体危害射线及中子辐射等对人体危害的混凝土，称为防辐射混凝土，它由水泥、水及的混凝土，称为防辐射混凝土，它由水泥、水及重骨料配制而成，其表观密度一般在重骨料配制而成，其表观密度一般在3000kg3000kg3 3以上。混凝土表观密度愈大，防护以上。混凝土表观密度愈大，防护 、射线射线的性能越好，且防护结构的厚度可减小。
28、但对中的性能越好，且防护结构的厚度可减小。但对中子流的防护，混凝土中还需要含有足够多的氢元子流的防护，混凝土中还需要含有足够多的氢元素。防辐射混凝土用于原子能工业以及国民经济素。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、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。加速器、放射化学装置等的防护结构。n2.92.9道路混凝土道路混凝土 道路混凝土主要是指路面混凝土。由于道路路道路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
29、水冲刷和冰雪冻融损，同时还要经受日晒风吹、雨水冲刷和冰雪冻融的侵蚀、的侵蚀、因此要求路面混凝土必须具有较高的抗弯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。拉强度、良好的耐磨性和耐久性。道路混凝土主要是以混凝土抗弯拉强度为设计道路混凝土主要是以混凝土抗弯拉强度为设计指标，其抗弯拉强度应不低于指标，其抗弯拉强度应不低于4.5MPa4.5MPa。抗折弹性模抗折弹性模量不低于量不低于3.93.910104 4a a。为保证道路混凝土的耐。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磨性、耐久性和抗冻性，其抗压强度不应低于30MPa30MPa。道路混凝土的配合比设
30、计一般是先以抗压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。验试配结果。砂、石用料仍按普通混凝土设计方法砂、石用料仍按普通混凝土设计方法进行，水灰比一般不应大于进行，水灰比一般不应大于0.50.5。建筑砂浆建筑砂浆砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的砂浆是由胶结料、细骨料、掺加料和水按照适当比例配制而成的建筑材料。建筑材料。建筑砂浆按用途不同，可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆和特殊用建筑砂浆按用途不同，可分为砌筑砂浆、抹灰砂浆和特殊用途砂浆途砂浆（如防水、保温、吸声和装饰等砂浆）。（如防水、
31、保温、吸声和装饰等砂浆）。按所用胶结材不按所用胶结材不同，可分为水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。同，可分为水泥砂浆、石灰砂浆、水泥石灰混合砂浆等。建筑砂浆的组成材料主要有：胶结材料、砂、掺加料、水和建筑砂浆的组成材料主要有：胶结材料、砂、掺加料、水和外加剂等。建筑砂浆和混凝土在组成上的差别仅在于不含粗集料。外加剂等。建筑砂浆和混凝土在组成上的差别仅在于不含粗集料。砂浆是建筑工程中用量大、用途广的建筑材料。在结构工程砂浆是建筑工程中用量大、用途广的建筑材料。在结构工程中，砂浆主要作为砖、砌块、石材等砌体的粘结材料，也可用于中，砂浆主要作为砖、砌块、石材等砌体的粘结材料，也可用于砖墙勾缝、
32、大型墙板和各种结构的接缝；在装饰工程中，砂浆可砖墙勾缝、大型墙板和各种结构的接缝；在装饰工程中，砂浆可用作建筑物内、外表面摸灰材料；特殊功能的砂浆则可用于特殊用作建筑物内、外表面摸灰材料；特殊功能的砂浆则可用于特殊要求的部位。要求的部位。因为砂浆与混凝土的组成基本接近，可认为砂浆是混凝土的因为砂浆与混凝土的组成基本接近，可认为砂浆是混凝土的一种特例，所以有关混凝土的凝结硬化机理、强度发展规律、和一种特例，所以有关混凝土的凝结硬化机理、强度发展规律、和易性耐久性的影响因素等，在原则上也适用砂浆。但砂浆的使用易性耐久性的影响因素等，在原则上也适用砂浆。但砂浆的使用环境和状态与混凝土有很大差别，又体
33、现了砂浆自身的特点环境和状态与混凝土有很大差别，又体现了砂浆自身的特点。n一一 砌筑砂浆砌筑砂浆n在砌体结构中，砂浆起着胶结块材和传递荷载的作用，是决在砌体结构中，砂浆起着胶结块材和传递荷载的作用，是决定砌体工程质量的主要因素。定砌体工程质量的主要因素。n 1.1.砌筑砂浆的组成材料砌筑砂浆的组成材料（1 1）胶结料及掺加料）胶结料及掺加料 砌筑砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰膏、建筑石膏等。砌筑砂浆常用的胶凝材料有水泥、石灰膏、建筑石膏等。砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据设计要求进行选择。砌筑砂浆用水泥的强度等级应根据设计要求进行选择。水泥砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于水泥砂浆采用的水泥，其
34、强度等级不宜大于32.532.5级；水泥混级；水泥混合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于合砂浆采用的水泥，其强度等级不宜大于42.542.5级。级。为改善砂浆和易性，降低水泥用量，往往在水泥砂浆中为改善砂浆和易性，降低水泥用量，往往在水泥砂浆中掺入部分石灰膏、粘土膏或粉煤灰等，这样配制的砂浆称水掺入部分石灰膏、粘土膏或粉煤灰等，这样配制的砂浆称水泥混合砂浆。泥混合砂浆。这些材料不得含有影响砂浆性能的有害物质，这些材料不得含有影响砂浆性能的有害物质，含有颗粒或结块时应用的方孔筛过滤。消石灰粉不得含有颗粒或结块时应用的方孔筛过滤。消石灰粉不得直接用于砌筑砂浆中。直接用于砌筑砂浆中。n()细集料细集
35、料砌筑砂浆用的细集料主要是天然砂。建筑砂浆用砂，基本上砌筑砂浆用的细集料主要是天然砂。建筑砂浆用砂，基本上与混凝土用砂的技术要求相同。与混凝土用砂的技术要求相同。n不同之处主要是对砂中的含泥量和最大粒经限制条件不同。不同之处主要是对砂中的含泥量和最大粒经限制条件不同。要求砂浆强度大于要求砂浆强度大于M5 M5 时，砂的含泥量不应超过时，砂的含泥量不应超过5 5，砂浆强，砂浆强度为度为M2.5M2.5时，砂的含泥量不应超过时，砂的含泥量不应超过1010；n砂的粗细程度对水泥用量、和易性、强度及收缩性能影响很砂的粗细程度对水泥用量、和易性、强度及收缩性能影响很大。由于砂浆层较薄，对砂子最大粒经应有
36、限制。砂的最大大。由于砂浆层较薄，对砂子最大粒经应有限制。砂的最大粒经以小于砂浆层厚度的粒经以小于砂浆层厚度的1/4-1/51/4-1/5为宜，用于砖砌体的一般不为宜，用于砖砌体的一般不大于大于2.5mm 2.5mm。作为勾缝和摸面层用的砂浆，砂的最大粒经不。作为勾缝和摸面层用的砂浆，砂的最大粒经不易超过易超过1.25mm1.25mm。对于砌筑砂浆用砂，优先选用中砂，即可满。对于砌筑砂浆用砂，优先选用中砂，即可满足和易性要求，又可节约水泥。毛石砌体宜选用粗砂。足和易性要求，又可节约水泥。毛石砌体宜选用粗砂。(3(3）对外加剂的要求）对外加剂的要求 与混凝土中掺加外加剂一样，为改善砂浆的某些性能
37、，与混凝土中掺加外加剂一样，为改善砂浆的某些性能，也可加入塑化、早强、防冻、缓凝等作用的外加剂。一般应也可加入塑化、早强、防冻、缓凝等作用的外加剂。一般应使用无机外加剂，其品种和掺量应经试验确定。使用无机外加剂，其品种和掺量应经试验确定。（4 4）砂浆用水的要求与混凝土的要求相同。）砂浆用水的要求与混凝土的要求相同。n2 2砌筑砂浆拌和物的技术性质砌筑砂浆拌和物的技术性质砌筑砂浆的技术要求是指和易性。砌筑砂浆的技术要求是指和易性。和易性好的新拌砂浆，硬化后具有一定的强度和和易性好的新拌砂浆，硬化后具有一定的强度和良好的粘结力，同时还能保证良好的耐久性。良好的粘结力，同时还能保证良好的耐久性。新
38、新拌砌筑砂浆的和易性是指其是否比较容易在砖、拌砌筑砂浆的和易性是指其是否比较容易在砖、石等砌体材料的表面上铺砌成均匀、连续的薄层，石等砌体材料的表面上铺砌成均匀、连续的薄层，且与底层紧密粘结的性质。且与底层紧密粘结的性质。用和易性好的砂浆来砌筑砖石，便于施工操作，用和易性好的砂浆来砌筑砖石，便于施工操作，灰缝填筑饱满密实，与砖石粘结牢固，可使砌体灰缝填筑饱满密实，与砖石粘结牢固，可使砌体获得较高的强度和整体性。砂浆和易性包括获得较高的强度和整体性。砂浆和易性包括流动流动性和保水性两个方面。性和保水性两个方面。n(1)(1)砂浆的流动性砂浆的流动性表示砂浆在自重或外力作用下流动的性能称为砂浆的表
39、示砂浆在自重或外力作用下流动的性能称为砂浆的流动性，也叫稠度。流动性，也叫稠度。表示砂浆流动性大小的指标是沉表示砂浆流动性大小的指标是沉入度，入度，它是以砂浆稠度仪测定的，其单位为。它是以砂浆稠度仪测定的，其单位为。工工程中对砂浆稠度选择的依据是砌体类型和施工气候条程中对砂浆稠度选择的依据是砌体类型和施工气候条件，可参考选用（件，可参考选用（砌体工程施工及验收规范砌体工程施工及验收规范（GB51203-1998)GB51203-1998)。n影响砂浆流动性的因素有：影响砂浆流动性的因素有：砂浆的用水量、胶凝材料砂浆的用水量、胶凝材料的种类和用量、集料的粒形和级配、外加剂的性质和的种类和用量、集
40、料的粒形和级配、外加剂的性质和掺量、拌和的均匀程度等。掺量、拌和的均匀程度等。n选用流动性适宜的砂浆，能提高选用流动性适宜的砂浆，能提高施工效率施工效率，有利于保，有利于保证施工质量。砂浆流动性的选择，应依据证施工质量。砂浆流动性的选择，应依据施工方法、施工方法、基层吸水性质和施工环境温湿度等条件来确定基层吸水性质和施工环境温湿度等条件来确定。见书。见书P127P127，表，表4-414-41。通常情况下，若基层为多孔的、吸水。通常情况下，若基层为多孔的、吸水大的材料（如烧结砖），或在干热条件下施工，应选大的材料（如烧结砖），或在干热条件下施工，应选择流动性大一些的砂浆。相反，若基层为密实的，
41、吸择流动性大一些的砂浆。相反，若基层为密实的，吸水很少的材料（如密实的石材），或在湿冷条件下施水很少的材料（如密实的石材），或在湿冷条件下施工，应选择流动性小的砂浆。工，应选择流动性小的砂浆。n（2 2）砂浆的保水性）砂浆的保水性 搅拌好的砂浆在搅拌好的砂浆在运输、停放和使用运输、停放和使用过程中，阻止水过程中，阻止水分与固体料之间、细浆体与集料之间相互分离，保持水分与固体料之间、细浆体与集料之间相互分离，保持水分的能力为砂浆的保水性。分的能力为砂浆的保水性。加入适量的微沫剂或塑化加入适量的微沫剂或塑化剂，能明显改善砂浆的保水性和流动性。剂，能明显改善砂浆的保水性和流动性。砂浆的保水性用砂浆分
42、层度仪测定，以分层度（）砂浆的保水性用砂浆分层度仪测定，以分层度（）表示。表示。分层度过大，表示砂浆易产生分层离析不利于施分层度过大，表示砂浆易产生分层离析不利于施工及水泥硬化。砌筑砂浆分层度不应大于工及水泥硬化。砌筑砂浆分层度不应大于 。分。分层度过小，容易发生干缩裂缝，故通常层度过小，容易发生干缩裂缝，故通常砂浆分层度不宜砂浆分层度不宜小于。小于。n 影响新拌砂浆保水性的主要因素是影响新拌砂浆保水性的主要因素是胶凝材料的种类胶凝材料的种类和数量，砂的品种、细度、级配和用量，以及用水量、和数量，砂的品种、细度、级配和用量，以及用水量、外加剂等。在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等掺合料，可外加剂等。
43、在砂浆中掺入石灰膏、粉煤灰等掺合料，可显著提高砂浆的保水性。显著提高砂浆的保水性。n3.3.砌筑砂浆硬化后的技术性质砌筑砂浆硬化后的技术性质3.13.1强度与强度等级强度与强度等级 砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准砂浆以抗压强度作为其强度指标。标准试件尺寸为试件尺寸为70.770.7立方体试件一组立方体试件一组 块，块，标养至标养至 2828，测定其抗压强度标准值，测定其抗压强度标准值（MPaMPa）。）。砌筑砂浆按抗压强度划分为砌筑砂浆按抗压强度划分为 2020、1515、7.57.5、5.05.0、2.52.5等六个强度等等六个强度等级。级。砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及砂浆的强度除
44、受砂浆本身的组成材料及配比影响外，还与基层的吸水性能有关。配比影响外，还与基层的吸水性能有关。把相同配比的砂浆分别抹在加气混凝土砌块及陶瓷玻化砖把相同配比的砂浆分别抹在加气混凝土砌块及陶瓷玻化砖表面，从图中可见，经半分钟后，于加气混凝土砌块表面表面，从图中可见，经半分钟后，于加气混凝土砌块表面的砂浆已变得相当干硬；于陶瓷玻化砖表面的砂浆则仍相的砂浆已变得相当干硬；于陶瓷玻化砖表面的砂浆则仍相当润湿。请讨论砂浆的水灰比对其强度的影响。当润湿。请讨论砂浆的水灰比对其强度的影响。n对于水泥砂浆，可采用下列强度公式估算：对于水泥砂浆，可采用下列强度公式估算：（）（）不吸水基层不吸水基层（如致密石材）这
45、时影响砂浆（如致密石材）这时影响砂浆强度的主要因素与混凝土基本相同，即主要决定于强度的主要因素与混凝土基本相同，即主要决定于水泥强度和水灰比水泥强度和水灰比。计算公式如下：。计算公式如下：n式中式中 f fm m砂浆砂浆2828抗压强度（抗压强度（MPaMPa）；）；cece水泥的实测强度（水泥的实测强度（MPaMPa）；）；C/WC/W灰水比。灰水比。n（）（）吸水基层吸水基层（如粘土砖及其他多孔材料）（如粘土砖及其他多孔材料）这时由于基层能吸水，这时由于基层能吸水，当其吸水后，砂浆中保留当其吸水后，砂浆中保留水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰比水分的多少取决于其本身的保水性，而与水灰
46、比关系不大。关系不大。因而，此时砂浆强度主要决定于因而，此时砂浆强度主要决定于水泥水泥强度及水泥用量强度及水泥用量。计算公式如下：。计算公式如下：式中式中c c每立方米砂浆中水泥用量（）每立方米砂浆中水泥用量（）、砂浆的特征系数，砂浆的特征系数，A=3.03A=3.03，B=B=15.09 15.09 各地区也可用本地区试验资料确定、值，统各地区也可用本地区试验资料确定、值，统计用的试验组数不得少于计用的试验组数不得少于2525组。组。n3.2 3.2 砌筑砂浆的粘结强度和耐久性砌筑砂浆的粘结强度和耐久性 砌筑砂浆必须有足够的粘结力，才能将砖石粘砌筑砂浆必须有足够的粘结力，才能将砖石粘结为坚固
47、的整体，砂浆粘结力的大小，将影响砌体结为坚固的整体，砂浆粘结力的大小，将影响砌体的抗剪强度、耐久性、稳定性及抗振能力。通常的抗剪强度、耐久性、稳定性及抗振能力。通常粘粘结力随砂浆抗压强度的提高而增大。砂浆粘结力还结力随砂浆抗压强度的提高而增大。砂浆粘结力还与砌筑材料的表面状态、润湿程度、养护条件等有与砌筑材料的表面状态、润湿程度、养护条件等有关关。因而，砌筑前应将砌块表面清理干净，必要时。因而，砌筑前应将砌块表面清理干净，必要时凿毛（使表面粗糙），并浇水润湿，砌筑后适当养凿毛（使表面粗糙），并浇水润湿，砌筑后适当养护，可提高砌筑砂浆的粘结强度。护，可提高砌筑砂浆的粘结强度。n一般要求砖吸水后吸
48、水率达到一般要求砖吸水后吸水率达到10%10%，吸水厚度达，吸水厚度达1cm1cm，如果达，如果达不到，强度将会损失不到，强度将会损失70%70%。n砌筑砂浆经常受到环境因素的作用（特别是环境水的作用），砌筑砂浆经常受到环境因素的作用（特别是环境水的作用），因而，砂浆除具有各种强度要求外，还应具有足够的耐久性，因而，砂浆除具有各种强度要求外，还应具有足够的耐久性，如抗渗、抗冻、抗侵蚀等。砂浆耐久性与砂浆强度有很大的如抗渗、抗冻、抗侵蚀等。砂浆耐久性与砂浆强度有很大的关联性，即，砂浆强度越高，耐久性越好。因而工程上常用关联性，即，砂浆强度越高，耐久性越好。因而工程上常用抗压强度作为砂浆的主要技术
49、指标。抗压强度作为砂浆的主要技术指标。请观察图请观察图4-334-33。图中地面的抹面砂浆有众多裂纹，。图中地面的抹面砂浆有众多裂纹，其所使用的水泥砂浆配合比为：其所使用的水泥砂浆配合比为：水泥水泥:砂砂:水水1:1:0.651:1:0.65，请讨论砂浆配合比的影响。，请讨论砂浆配合比的影响。不同用途的砂浆其配合比有所不同，用于地面基层砂浆水泥量宜较低，不同用途的砂浆其配合比有所不同，用于地面基层砂浆水泥量宜较低，水泥：砂可水泥：砂可1:2.51:2.51:31:3。水泥用量高不仅是多耗水泥，且其中干缩较大。水泥用量高不仅是多耗水泥，且其中干缩较大。此外，该砂浆水灰比较大亦是产生裂缝之另一原因
50、。此外，该砂浆水灰比较大亦是产生裂缝之另一原因。需说明的是，不同应用范围的抹面砂浆的胶凝材料及其配合比选择是需说明的是，不同应用范围的抹面砂浆的胶凝材料及其配合比选择是不同的。不同的。n4.4.砌筑砂浆的配合比设计砌筑砂浆的配合比设计n砌筑砂浆的配合比应满足砌筑砂浆的配合比应满足施工和易性施工和易性（稠度）的要求，（稠度）的要求，保证设计强度保证设计强度，还应尽可能节约水泥，降低成本。，还应尽可能节约水泥，降低成本。nA A 砌筑砂浆的技术条件砌筑砂浆的技术条件砌筑砂浆的强度等级宜采用砌筑砂浆的强度等级宜采用M20M20，M15M15，M10M10，M7.5M7.5，M5M5，M2.5M2.5
