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1、市政工程基础知识市政工程专业人员岗位培训 第一讲 工程材料第一节 工程材料的基本性质工程材料构成工程实体的基本要素。工程实体的安全性能、结构的可靠性能等基本的质量技术指标，绝大多数是由“工程材料”的基本性质所决定的。工程材料的基本性质一、材料类别组成：有机金属、非金属 无机沥青、合成、植物作用：结构承载、受力 功能防水、保温用途：建筑、桥梁、水工、路面、墙体、装饰等工程材料的基本性质二、材料的基本要求 强度足够满足工程结构需要 质量自身轻质 耐久充分适应过程使用环境工程材料的基本性质三、材料的物理性质1、材料的密度密度：/v表观密度:0 自然状态的密度堆积密度：堆积状态的密度 工程材料的基本性
2、质2、形成一定体积材料内在的密实状况密实度：=V固/V总孔隙率：P=V孔/V总 空隙率：材料颗粒之间的空隙占材料总体积的比例工程材料的基本性质3、材料的压实状况 松散的材料经过一定的工艺加工以后所得到的单位体积材料的质量值，称为压实度，反映的是一种工艺结果，当排除了水因素的干堆积密度达到最大时，称为材料的最大压实度 max。工程材料的基本性质4、材料的耐水和抗渗性能耐水性：KR 材料不因水的作用而明显地降低原有功能的性质抗渗性：Pn 材料在压力水作用下，抵抗水渗透的能力工程材料的基本性质5、材料的抗冻性能 Fn 材料在饱和水的状态下经过反复的冻、融化循环，其原有强度不显著降低的性质工程材料的基
3、本性质四、材料的力学性质1、材料的强度 材料抵抗外力作用破坏的内在的能力，根据外力作用形式的不同，有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等等。材料的强度与其表观密度之比称为“比强度”工程材料的基本性质2、材料的弹性与塑性 材料受到外力影响时将产生一定的变形 弹性：除去外力影响后材料的形状和大小能够完全恢复的性质为弹性塑性：不能完全恢复原形的性质为塑性工程材料的基本性质3、材料的脆性与韧性脆性；材料未经过塑性变形就突然被外力破坏的性质为脆性韧性：材料在受到外力较大的作用下能产生较大的变形而保持原有性能的性质为韧性工程材料的基本性质4、材料的耐久性 材料构成工程以后，在使用过程中能够长时间抵抗各
4、种外在因素的腐蚀、破坏而基本保持原有抗压、抗拉、抗弯、抗渗等功能的性质。材料的耐久性能决定了工程结构的使用寿命。第二节 砂石材料一、砂1、基本要求：粒径 0.165mm之间（粗、中、细砂）天然砂 河砂 山砂 海砂 人工砂 机制砂 石英砂 等级 优等品 一等品 合格品 外观 不含明显的有机物质、垃圾 泥、黏土含量不可超标 砂石材料2、基本技术指标颗粒级配：通过标准筛，将剩余于不同筛孔的干砂质量占总量的累计百分比数（累计筛余量）分为粗、中、细三种砂，即、三个区；细度模数：MX 砂子粗细的具体数据 根据不同的筛余量，可计算出砂的细度模数；粗砂 MX =3.7-3.1，中砂 MX =3.0-2.3 (
5、5mm)(0.5-0.35mm)细砂 MX =2.2-1.6，特细砂 MX =1.5-0.7 (0.35-0.25mm)(0.25-0.15mm)砂石材料二、石子1、基本要求粒经：3.75-5mm,5-40mm,40-80mm；等级：优等品，一等品，合格品；种类：卵石，机制石；外观：表面粗燥，棱角清晰；洁净；不含垃圾和杂物；含泥量不超标；形状：接近立方体或球形体，针状、片状 含量尽可能少。砂石材料2、基本技术要求强度：抵抗受压碎裂的能力 用压碎值表示%（30%）坚固性：抵抗外界自然因素破坏的 能力 （损坏的质量比10%）针、片状含量：15%-20%视密度（或表观密度）：2.45-2.5t/砂石
6、材料三、水泥混凝土对砂、石材料的要求砂：河砂；颗粒级配位于区；细度模数 2.1-3.1 表观密度 2.6-2.7g/cm3 孔隙率 35%-45%含泥量 1%干燥、洁净、无有害物质砂石材料石：机制碎石、河卵石 颗粒级配 5mm（连续）一般有 5-20mm（结构）5-35mm（道路）压碎值 15%表观密度 2.5g/cm3 含泥量 3%坚固、干燥、无植物和垃圾 第三节 水 泥一、基本特性：水泥是无机粉状水硬性胶凝材料，主要是由以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏组成，主要作用是将散粒材料或快状材料牢固地粘结成为整体，且具有一定的强度，形成过程结构的一部分。当改变其组成成分的比例时，水泥
7、的性质会发生一定的变化。水 泥二、硅酸盐水泥种类硅酸盐水泥 P或P普通水泥 PO矿渣水泥 PS粉煤灰水泥 PF火山灰质水泥 PP复合水泥 强度等级 32.552.5R水 泥 三、基本技术性质细度：水泥颗粒的粗细程度 （一般80方孔筛余量10%）标准稠度：使水泥净浆达到标准稠度（一定的可塑性）时所需要的拌和水量，以水占水泥质量的百分率表示 （一般为21%-30%）水 泥凝结时间：初凝-从加水起到水泥浆开始失去塑 性所需的时间 （不早于45min)终凝-从加水起到水泥浆完全失去塑性开始有一定的结构强度所需要的时间 (不迟于6.5h-10h）水 泥体积安定性：标准稠度的水泥净浆在凝结、硬化过程中体积
8、变化的均匀性 （合格或不合格）强度：标准配比、标准试件、标准养护后所测得的3d、28d抗压和抗折强度，以此对水泥做出标号的确定，一般以抗压强度为主，参考抗折强度，综合评定。水 泥氧化镁含量：5%三氧化硫含量：3.5%-4%烧失量：5%水化热 水泥在水化过程中放出的热量，它的大小和速度与水泥的矿物组成、细度有关 此性质对水泥的使用有很大的影响，对施工过程有利有弊。水 泥四、常用水泥的特性和适用范围 教材P74页 从强度等级、类型、主要成分、主要特性、适用范围、不适用范围等七个方面对常用的硅酸盐类水泥进行了解。（一般情况下，早期强度要求高时首选硅酸盐水泥，常规下选用普通硅酸盐水泥，大体积混凝土工程
9、可选用矿渣水泥）水 泥五、道路用水泥 由硅酸盐水泥熟料，加入一定量的活性混合材料和适量石膏磨细制成，其抗折强度略高于其他水泥，同时要求这类水泥有较高的抗干缩性能，考核它的耐磨性能。路用水泥共有三个标号规格：425、525、625 磨损量 3.6kg/m2 28天抗折强度 7.0-8.5MPa一水 泥六、其他水泥砌筑水泥：强度低、硬化慢抗硫酸盐水泥：防腐蚀快硬高强水泥：快硬、无收缩膨胀水泥：抗渗、耐腐蚀高铝水泥：耐火、抢修彩色水泥等水 泥七、水泥的时效要求和保管分别储存、堆放，绝不混用；每批检验合格，先进场先用；三个月有效，过时重检，合格后降级使用；注意防潮，防止结块，受潮后重检，合格且处理后降
10、级使用。第三节 水泥混凝土和砂浆一、水泥混凝土 由水泥、石子、砂加水按适当比例配合，经过均匀拌制、密实成型、养护硬化成为密度2000kg/-2800kg/的人造石。为了既保证混凝土的质量又保证合理低造价，混凝土的配合比需要针对工程特点进行设计，设计必须遵守相关规定。水泥混凝土和砂浆二、种类 结构混凝土 防水混凝土 防辐射混凝土 道路混凝土 耐热混凝土 耐酸混凝土 膨胀混凝土水泥混凝土和砂浆三、水泥混凝土的组成（每立方）水泥（最小用量225-300kg/最大用量550km/)砂 （550kg-700kg）石子 （1100kg-1400kg)水 （170kg-230kg）外加剂 5%水泥用量水泥混
11、凝土和砂浆四、材料的选用要求水泥：见教材P80 表3-19所列砂：优选河砂，中粗，区石子：机制碎石，连续级配水：饮用水、经过处理检验合格 Ph值在4-10的水外加剂：视工程施工、结构特 性、质量要求等确定。水泥混凝土和砂浆外加剂 在水泥混凝土中略增添一些外加剂，可以改善水泥混凝土性能，增加混凝土的流动性、早强度、耐久性、抗渗性等，减少工艺难度，提高施工速度和施工质量，节省水泥使用量等。水泥混凝土和砂浆外加剂类型和主要功能1.减水剂：减少拌和用水量提高混合 物流动性，节省水泥。（0.2%-1.0%）2.早强剂：提高早期强度。（0.5%-1.0%)3.引气剂：提高混合物的和易性，提高抗冻性、抗渗性
12、。(0.005%-0.015%)4.缓凝剂：延缓凝结时间，降低初期水化热。(0.03%-0.3%)5.防冻剂：降低冰点，使之不冻结。(7%-20)6.膨胀剂：使体积膨胀，减少干缩裂缝，提高抗裂 抗渗性能。(3%-30%)混凝土外加剂选用参考类别高强砼防水砼大体积砼预制构件砼泵送砼夏季施工砼冬季施工砼负温施工砼高效减水剂普通减水剂早强剂缓凝剂引气减水剂防水剂抗冻剂膨胀剂水泥混凝土和砂浆五、水泥混凝土的主要技术性能混合物的和易性：流动性、黏聚性、保水性 影响和易性的因素 水泥浆的数量和流动性；砂率；水泥品种和骨料性质；外加剂；时间和温度。水泥混凝土和砂浆混凝土强度 混凝土结构在使用过程中承受着各种
13、力的影响，抵抗外力的能力称为强度，有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等等。在建筑、桥梁结构工程中，混凝土主要用于承受压力，在道路结构中，混凝土还要承受弯拉力。水泥混凝土和砂浆1、抗压强度：标准试件在压力作用下直到被破坏时单位面积所受到的最大压力 cu=F/A2 （MPa)施工中常以混凝土的抗压强度为主要参数来设计或检验混合料的级配，并且以此来评定混凝土的质量。水泥混凝土和砂浆标准试件：边长为150mm的立方体，标准方法制成，脱模后进行标准环境养护（标准温度、湿度、空间），标准龄期 28天，无碎角、裂缝、孔隙等。水泥混凝土和砂浆混凝土的强度等级：用标准的试验方法，对标准试件检验后得到的标准
14、值称为强度，根据混凝土的配比情况，将其划分成12个等级，用Cn表示 C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60。通常C25及以下为低标号混凝土，C30及以上为高标号混凝土。水泥混凝土和砂浆影响混凝土强度的因素水泥强度等级水灰比骨料强度和配比养护温度和湿度龄期试验条件和方法水泥混凝土和砂浆2、抗折强度（抗弯拉强度）混凝土承受不均匀的外力影响，局部受拉，局部受弯时产生的抵抗能力。3、抗拉强度 混凝土承受轴心受拉时产生的抵抗能力4、抗剪切强度 混凝土承受非轴心的拉力或压力时产生的抵抗能力 水泥混凝土和砂浆耐久性 衡量混凝土结构在常规的维护、使用条
15、件下，不出现劣化、腐化的年限对设计寿命的符合性。主要有：抗渗、抗冻、抗腐蚀、抗碳化等。水泥混凝土和砂浆1、混凝土的抗渗性 混凝土抵抗压力水渗透的能力 Pn n 表示能抵抗n/10的水压力不渗水。共有 P4P12 五个等级 2、混凝土的抗冻性 混凝土经多次冻、融化后不明显降低原有抗压强度的能力 Fn n 表示冻、融化循环次数 共有F10F300 九个等级水泥混凝土和砂浆3、混凝土的碳化 混凝土中的水泥与外界空气中的CO2发生的化学反应 可提高结构表面的硬度和密实度；也可能增加混凝土的内在收缩，从而产生细微的裂缝。水泥混凝土和砂浆影响混凝土耐久性的因素混合料级配和水灰比的选择水泥的品质骨料中有机物
16、、杂质的含量结构的密实性施工质量养护条件水泥混凝土和砂浆混凝土的徐变 混凝土是一种非均匀性物质，是一个弹塑性物体，在持续荷载作用下水泥中的胶凝体会产生移动而变形，这种随时间增长的变形成为徐变。徐变与混凝土的龄期、水灰比、水中养护时间、水泥品质等因素有关。水泥混凝土和砂浆六、水泥砂浆 由水泥、细骨料、水或外加剂以一定比例配制而成的混合料。工程上使用主要有砌筑砂浆、抹面砂浆、防水砂浆、装饰砂浆和特种砂浆等。水泥混凝土和砂浆砌筑砂浆组成 水泥：等级32.5级 （一般选用砂浆强度等级的4-5倍）细骨料:天然或人工砂、石屑 （一般粒径2.5mm 中砂）水：天然无污染水、饮用水水泥混凝土和砂浆主要技术性质1、良好的工作性流动性:沉入量 （cm）砖 7-10 cm 砌块砌体 5-7 cm 毛石砌体 3-7 cm 保水性:分层度 （cm)一般 2 cm 2、强度 Mn 表示 共有M2.5,M5,M7.5,M10,M15,M20 六个等级水泥混凝土和砂浆抹面砂浆防水砂浆装饰砂浆