常用建筑结构材料的技术性能与应用

一级建造师执业资格考试《建筑工程管理与实务》主讲：薛涛常用建筑结构材料的技术性能和应用水泥的特性和应用课前练习：1.根据《通用硅酸盐水泥》(GB175)，关于六大常用水泥凝结时间的说法，正确的是()A.初凝时间均不得短于40minB.硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5hC.普通硅酸盐水泥的终凝时间不得长于12hD.除硅酸盐水泥外的其他五类常用水泥的终凝时间不得长于12h答案：B2.水泥的初凝时间是指从水泥加水拌合起至水泥浆（）所需的时间。A.开始失去可塑性B.完全失去可塑性并开始产生强度C.开始失去可塑性并达到12Mpa强度D.完全失去可塑性答案：A3.水泥的安定性一般是指水泥在凝结硬化过程中()变化的均匀性。A.强度B.体积C.温度D.矿物组成答案：B本节重点及考点1.水泥按其用途及性能可分为通用水泥、特种水泥两类。2.我国常用通用硅酸盐水泥，它是以硅酸盐水泥熟料和适量的石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。3.强度等级中，R表示早强型。4.常用水泥的技术指标1）凝结时间水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间；初凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。六大常用水泥的初凝时间均不得短于45min；硅酸盐水泥的终凝时间不得长于6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h。2）体积安定性水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。安定性不良，使混凝土构件出现膨胀性裂纹引起水泥体积安定性不良的原因:游离氧化钙、氧化镁过多；水泥粉磨时石膏掺量过多。游离氧化钙对水泥体积安定性的影响用煮沸法来检验。3）强度及强度等级采用胶砂法来测定水泥的3d和28d的抗压强度、抗折强度。4）其他指标---细度、水泥含碱量等，若骨料具备碱活性，导致混凝土因不均匀膨胀而破坏（提炼知识点混凝土构件产生膨胀裂纹的原因有：安定性不良，含碱量过大）5.水泥初凝时间、安定性达不到要求的为废品，禁止使用其他达不到要求的为次品，可降级使用。6.水泥的细度、碱含量属于选择性指标。水泥越细，水化热越大。7.常用水泥主要特性硅酸盐普通矿渣火山灰粉煤灰复合凝结硬化快快慢慢慢慢早期强度高高低低低低后期强度增长快快快快水化热大大小小小小抗冻性好好差差差差耐热性差差好差差耐蚀性差差好好好好干缩性小小大大小与掺入材料有关抗渗性差好抗裂性高泌水性大8.硅酸盐水泥有62.5级的，可用作高强（大于C50级）的混凝土。普通水泥、矿渣水泥也可使用。9.袋装水泥每袋净含量为50kg，且应不少于标志质量的99%；随机抽取20袋总质量(含包装袋）应不少于1000kg。水泥包装袋两侧根据水泥品种采用不同的颜色：硅酸盐水泥和普通硅酸盐----红色矿硅酸盐水泥---绿色火山灰、矿渣、复合硅酸盐水泥--黑色或蓝色典型题目：1.普通气候环境中的普通混凝土应优先选用()水泥A.矿渣B.普通C.火山灰D.复合答案:B2.在混凝土工程中，配制有抗渗要求的混凝土可优先选用()。A.火山灰水泥B.矿渣水泥C.粉煤灰水泥D.硅酸盐水泥答案：A•3.代号为P.O的通用硅酸盐水泥是（）。•A.硅酸盐水泥•B.普通硅酸盐水泥•C.粉煤灰硅酸盐水泥•D.复合硅酸盐水泥•答案：B建筑钢材的性能和应用课前练习1.有抗震要求的带肋钢筋，其最大力下总伸长率不应小于（）%。A．7B．8C．9D．10答案:C2.下列钢筋牌号，属于光圆钢筋的有（）A.HPB235B.HPB300C.HRB335D.HRB400E.HRB500答案：AB•3.在工程应用中，钢筋的塑性指标通常用（）表示。•A.抗拉强度B.屈服强度•C.强屈比D.伸长率•答案:D本节重点及考点建筑钢材可分为钢结构用钢、钢筋混凝土结构用钢、建筑装饰用钢材制品。一、建筑钢材的主要钢种1.碳素钢根据含碳量又可分为低碳钢（含碳量小于0.25%）中碳钢（含碳量0.25%--0.6%）和高碳钢（含碳)2.建筑钢材的主要钢种：碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金高强度结构钢。①碳素结构钢：一般结构和工程用钢，适于生产各种型钢、钢板、钢筋、钢丝等。碳素结构钢的牌号由屈服强度（Q）屈服强度数值、质量等级符号（D等级钢质量最好）脱氧方法4个部分组成，质量等级以磷、硫杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D表示,D级钢质量最好，为优质钢；脱氧方法符号的含义为:F一沸腾钢，Z一镇静钢，TZ一特殊镇静钢，牌号中符号Z和TZ可以省略；例如，Q235-AF表示屈服强度为235MPa的A级沸腾钢。②优质碳素结构钢:一般用于生产预应力混凝土用钢丝、钢绞线、锚具、高强度螺栓、重要结构的钢铸件等。③低合金高强度结构钢：主要用于轧制各种型钢、钢板、钢管及钢筋，广泛用于钢结构和钢筋混凝土结构中，特别适用于各种重型结构、高层结构、大跨度结构及桥梁工程等。3.优质碳素结构钢钢材按冶金质量等级分为优质钢、高级优质钢（牌号后加“A”)和特级优质钢（牌号后加“E”）二、常用的建筑钢材1.钢板分厚板（厚度＞4mm）和薄板（厚度≤4mm）两种。钢板标识宽*厚*长厚板主要用于结构，薄板主要用于屋面板、楼板和墙板等。2.钢管混凝土的使用范围还主要限于柱、桥墩、拱架等。（受压构件）3.钢管混凝土结构用钢管可采用直缝焊接管、螺旋形缝焊接管和无缝钢管。钢管焊接必须采用对接焊缝，并达到与母材等强的要求。焊缝质量应满足二级焊缝质量标准的要求4.钢筋混凝土结构用钢主要有热轧钢筋、预应力混凝土用热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等。热轧钢筋是建筑工程中用量最大的钢材品种之一，主要用于钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构的配筋。热轧钢筋的品种及强度标准值表中，带P的为圆钢，带R的为螺纹钢。5.不锈钢是指含铬量在12%以上的铁基合金钢。•三、建筑钢材的力学性能拉伸性能•力学性能冲击性能•疲劳性能•钢材的性能•弯曲性能•工艺性能•焊接性能钢材力学性能（1）拉伸性能反映钢材拉伸性能的指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率。抗拉强度与屈服强度之比是评价钢材使用可靠性的一个参数。（2）冲击性能脆性临界温度的数值愈低，钢材的低温冲击性能愈好（3）疲劳性能（受交变荷载作用时，发生脆性破坏的现象）一般抗拉强度高，其疲劳极限也较高。四、钢材化学成分及其对钢材性能的影响1.钢材中主要成分铁(Fe)，其他有：碳(C）硅(Si）锰(Mn）磷(P）硫(S）氧(O）氮(N）钛(Ti）钒(V)等。（1）碳是决定钢材性能的最重要元素。建筑钢材的含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢材的强度和硬度提高，塑性和韧性下降。（2）硅含量小于1%时，可提高钢材强度，对塑性和韧性影响不明显。硅是我国钢筋用钢材中主加合金元素。（3）锰能消减硫和氧引起的热脆性，可提高钢材强度。（4）有害元素：磷、硫、氧、（氮）。2.碳当量Ceq的允许偏差为＋0.03%。与可焊性有关典型题目1.下列钢材性能中，属于工艺性能的有（）。A．拉伸性能B．冲击性能C．疲劳性能D．弯曲性能E．焊接性能答案：DE•2.下列钢材化学成分中，属于碳素钢中的有害元素是（）。•A．碳B．硅•C．锰D．磷•答案：D混凝土的性能和应用课前练习1.关于细骨料“颗粒级配”和“粗细程度”性能指标的说法，正确的是()。A.级配好，砂粒之间的空隙小；骨料越细，骨料比表面积越小B.级配好，砂粒之间的空隙大；骨料越细，骨料比表面积越小C.级配好，砂粒之间的空隙小；骨料越细，骨料比表面积越大D.级配好，砂粒之间的空隙大；骨料越细，骨料比表面积越大答案：C2.下列影响混凝土强度的因素中，属于生产工艺方面的因素有（）。A.水泥强度和水灰比B.搅拌和振捣C.养护的温度和湿度D.龄期E.骨科的质量和数量答案：BD3.混凝土试件标准养护的条件是（）。A．温度20±2℃相对湿度95%以上B．温度20±2℃相对湿度90%以上C．温度20±3℃相对湿度95%以上D．温度20±3℃相对湿度90%以上答案：A本节重点及考点一、混凝土组成材料的技术要求1.以水泥强度等级为混凝土强度等级的1.5～2.0倍为宜。2.粒径在4.75mm以下的骨料称为细骨料，在普通混凝土中指的是砂。3.混凝土用细骨料的技术要求：①颗粒级配及粗细程度；②有害杂质和碱活性；③坚固性。用细度模数表示砂的粗细程度。细度模数愈大，表示砂愈粗。配制混凝土宜优选Ⅱ区砂（中砂）。砂的坚固性是抵抗破裂的能力。4.粒径大于5mm的骨料称为粗骨料。5.在钢筋混凝土结构工程中：（1）粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4；（2）对于混凝土实心板，可采用最大粒径达1/3板厚的骨料，但最大粒径不得超过40mm；（3）对于泵送的混凝土，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。6.有抗冻要求的混凝土所用粗骨料，用硫酸钠溶液检验。7.粗骨料中严禁混入锻烧过的白云石、石灰石块。8.外加剂掺量一般不大于水泥质量的5%。（拌合前或拌合时掺入）9.混凝土膨胀剂物理性能指标：细度、凝结时间、限制膨胀率(强制性指标）抗压强度。限制膨胀率是强制性指标二、混凝土的技术性能1.和易性1）和易性包括：流动性、黏聚性、保水性。黏聚性：不发生分层、离析现象；保水性：不产生严重的泌水现象。稠度值愈大表示流动性愈小。2）影响混凝土拌合物和易性的主要因素：单位体积用水量、砂率、组成材料的性质、时间、温度等。（1）单位体积用水量决定水泥浆的数量和稠度，它是影响混凝土和易性的最主要因素。（2）砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率。（3）组成材料的性质包括：水泥的需水量和泌水性、骨料的特性、外加剂和掺合料的特性。2.强度1）混凝土立方体抗压强度：制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件下(温度20±2℃，相对湿度95%以上)，养护到28d龄期，测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度，以fcu表示，单位为N/mm2或MPa。2）混凝土强度等级是按混凝土立方体抗压强度标准值确定。混凝土共分为14个等级，C15～C80，级差为5N/mm2。C30表示：混凝土立方体抗压强度标准值30MPa≤fcu,k＜35MPa。3）轴心抗压强度的测定采用150mm×150mm×300mm棱柱体作为标准试件。在立方体抗压强度fcu=10～55MPa的范围内，轴心抗压强度fc=（0.70～O.80）fcu。4）混凝土抗拉强度ft只有抗压强度fcu的1/20～1/10抗拉强度是确定混凝土抗裂度的重要指标（立方体劈裂抗拉实验）5）抗压强度fcu＞轴心抗压强度fc＞抗拉强度ft6）影响混凝土强度的因素：原材料、生产工艺。原材料因素包括：水泥强度与水灰比，骨料的种类质量和数量，外加剂和掺合料；生产工艺因素包括：搅拌与振捣，养护的温度和湿度，龄期。3.变形性能分为非荷载变形和荷载变形，长期荷载作用下的变形一徐变。4.耐久性混凝土的耐久性包括：抗渗、抗冻、抗侵蚀、碳化、碱骨料反应、混凝土中的钢筋锈蚀。混凝土的抗渗性直接影响到混凝土的抗冻性、抗侵蚀性。三、混凝土外加剂的功能、种类与应用1.混凝土外加剂的主要功能包括:（1）改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性；（2）提高混凝土或砂浆的强度及其他物理力学性能；（3）节约水泥或代替特种水泥；（4）加速混凝土或砂浆的早期强度发展；（5）调节混凝土或砂浆的凝结硬化速度；（6）调节混凝土或砂浆的含气量；（7）降低水泥初期水化热或延缓水化放热；（8）改善拌合物的泌水性；（9）提高混凝土或砂浆耐各种侵蚀性盐类的腐蚀性；（10）减弱碱一骨料反应；（11）改善混凝土或砂浆的毛细孔结构；（12）改善混凝土的泵送性；（13）提高钢筋抗锈蚀能力；（14）提高骨料与砂浆界面的粘结力，提高钢筋与混凝土的握裹力；（15）提高新老混凝土界面粘结力。2.外加剂的分类（提炼知识点引气剂的作用）（1）改善混凝土拌合物流变性能。包括各种减水剂、引气剂泵送剂等。（2）调节混凝土凝结时间、硬化性能。包括缓凝剂、早强剂速凝剂等。（大体积混凝土要加缓凝剂）（3）改善混凝土耐久性。包