土木工程材料重点总结.docx

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土木工程材料重点总结

建筑材料

第一章绪言

1.1土木工程材料的分类

⒈按材料的化学成分分类：

⑴无机材料。

①金属材料。

钢、铁、铝等。

②非金属材料。

石、玻璃、水泥、混凝土等。

③金属-非金属复合材料。

钢筋混凝土等。

⑵有机材料。

木材、石油沥青、塑料等。

⑶有机-无机复合材料。

①无机非金属-有机复合材料。

②金属-有机复合材料。

⒉按功能分类;

⑴结构材料—主要作用承重的材料，如梁、板、柱所用材料。

⑵功能材料—主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、保温、装饰等的材料。

1.2材料的基本状态参数

1.2.1材料的密度、表观密度和堆积密度

1.2.1.1密度

材料在绝对密实状态下单位体积的质量，称为密度。

ρ=m/V。

ρ—材料的密度，g/cm²；

m—材料在干燥状态下的质量，g；

V—材料在绝对密实状态下的体积，cm³。

绝对密实状态下的体积，是指不包括材料内部孔隙的固体物质的实体积。

常用的土木工程材料中，除了钢、玻璃、沥青等认为不含孔隙外，绝大多数都含有孔隙。

测定含孔材料绝对密实体积的简单方法，是将该材料磨成细粉，干燥后用排液法测得的粉末体积，即为绝对密实体积。

一般要求细粉的粒径至少小于0.20mm。

1.2.1.2表观密度

材料在自然状态下单位体积的质量称为表观密度。

ρo=m／Vo。

ρo—材料的表观密度，kg/m³；

m—材料的质量，kg；

Vo—材料在自然状态下的体积，m³。

所谓自然状态下的体积，是指包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积。

测定材料自然状态下的体积，若材料外观形状规则，可直接度量外形尺寸，按几何公式计算。

若外观形状不规则，可用排液法求得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测值，应在材料表面涂蜡。

1.2.1.3堆积密度

散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度。

ρo′=m∕Vo′。

ρo′——散粒材料的堆积密度，kg∕m³；

m—散粒材料的质量，kg；

Vo′—散粒材料的自然堆积体积，m³。

散粒材料堆积状态下的外观体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。

散粒材料的堆积体积，常用其所填充满的容器的标定容积来表示。

1.2.2材料的孔隙和空隙

1.2.2.1材料的孔隙

孔隙从两个方面对材料产生影响：

①孔隙的多少②孔隙的特征

材料中含有孔隙的多少常用孔隙率表征。

孔隙率是材料内部孔隙体积VP占材料总体积VO的百分率。

孔隙率p=（VO-V）∕VO*100%.

与孔隙率相对应的是密实度，即材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率。

密实度D=V∕VO*100%=ρo∕ρ*100%=1-ρ

材料的孔隙特征。

⑴按孔隙尺寸的大小。

分为微孔、细孔和大孔。

⑵按孔隙之间是否相互贯通。

分为孤立孔和连通孔。

⑶按孔隙与外界之间是否连通。

分为开口孔和封闭孔。

1.2.2.2材料的空隙

散粒材料颗粒间的空隙体积VS占堆积体积的百分率。

空隙率p′=（VO′-Vo）∕Vo′*100%=（1-ρo′∕ρo）*100%

与空隙率相对应的是填充率，即颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。

填充率D′=Vo∕Vo′*100%=ρo′∕ρo*100%=1-ρ′

1.3材料的力学性质

1.3.1强度与比强度

材料的抗拉、抗压、抗剪强度，可用下式计算：

f=P∕A。

式中f—抗拉（或抗压或抗剪）强度，MPa；

P—材料破坏时的最大荷载，N；

A—受力面面积，mm²。

材料的抗弯强度计算。

一种是试件在二支点的中间受一集中荷载作用，公式为：

ff=3PL∕2bh²。

式中ff—抗弯强度，MPa；

P—试件破坏时的最大荷载，N；

L—二支点之间的距离，mm；

b，h—试件截面的宽度和高度，mm。

另一种是在试件两支点的三分点处作用两个相等的集中荷载，公式为：

ff=PL∕bh²。

影响材料强度的因素，除了材料的组成外，材料的孔隙率增加，强度将降低；材料的含水率增加，温度升高，一般强度也会降低；另外，试件尺寸大的比小的强度低，加荷速度较慢或表面不平等因素均会使强度值偏低。

承重的结构材料，除了承受外荷载力，尚需承受自身重力。

因此不同强度材料的比较，可采用比强度指标。

比强度是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之比。

它是衡量材料是否轻质、高强的指标。

1.3.2材料的弹性与塑性

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。

这种可恢复的变形称弹性变形。

材料在外力作用下产生变形，若去除外力，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性。

此种不可恢复的变形称为塑性变形。

1.3.3脆性和韧性

材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，称为脆性。

材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质，称为韧性。

1.4材料与水有关的性质

1.4.1材料的亲水性与憎水性

图中材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角θ，称为润湿边角。

当θ≤90º时，材料能被水润湿而表现出亲水性；当θ>90º时，材料不能被水润湿而表现出憎水性。

θ=0时，材料完全被水润湿。

1.4.3材料的吸湿性和吸水性

⑴吸湿性

亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质，称为吸湿性。

材料的吸湿性用含水率表示：

含水率Wh=（ms-mg）∕mg*100%。

式中Wh—材料含水率，%；

ms—材料吸湿状态下的质量，g；

mg—材料干燥状态下的质量，g。

材料的开口微孔越多，吸湿性越强。

⑵吸水性

材料在水中吸水的性质称为吸水性。

材料的吸水性用吸水率表示。

①质量吸水率Wm=（mb-mg）∕mg*100%

式中Wm—材料的质量吸水率，%；

mb—材料吸水饱和时的质量，g；

mg—材料在干燥状态下的质量，g。

②体积吸水率Wv=（mb-mg）∕vo*1∕ρw*100%

式中ρw—水在常温下的密度（ρw=1g∕cm³）；

vo—干燥材料在自然状态下的体积，cm³。

质量吸水率和体积吸水率两者存在以下关系：

Wv=Wm*ρo式中ρo—材料干燥状态时的表观密度，g∕cm³。

影响吸水性的因素：

亲憎水性、孔隙大小、孔隙特征。

开口细微连通孔越多，吸水量越大。

1.4.4耐水性

耐水性是指材料长期在水作用下不破坏，强度也不明显下降的性质。

耐水性用软化系数表示。

KR=fb∕fg

式中KR—材料的软化系数；

fb—材料在饱和吸水状态下的抗压强度，MPa;

fg—材料在干燥状态下的抗压强度，MPa.

一般材料吸水后，强度均会有所降低，强度降低越多，软化系数越小，说明材料的耐水性越差。

工程中将KR>0.85的材料，称为耐水材料。

长期处于水中或潮湿环境中的重要结构，所用原材料必须保证KR>0.85，用于受潮较轻或次要结构的材料，其值也不宜小于0.75.

1.4.5抗渗性

材料的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质，材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗等级表示。

1.4.6抗冻性

抗冻性是指材料在含水状态下能经受多次冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性质。

材料的抗冻性常用抗冻等级F表示。

1.5材料的热性质

材料的热性质主要包括热容性、导热性和热变形性。

1.6材料的耐久性

材料的耐久性，是指用于构筑物的材料在环境的各种因素的影响下，能长久地保持其性能的性质。

影响因素有物理作用、化学作用、机械作用、生物作用。

第二章气硬性胶凝材料

建筑上用来将砂子、石子、砖、石块、砌块等散粒材料或块状材料粘结为整体的材料，称为胶凝材料。

胶凝材料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。

无机胶凝材料则按硬化条件不同，分为气硬性和水硬性两种。

气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料，只适用于地上或干燥环境，如石膏、石灰、水玻璃等。

水硬性胶凝材料是不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料，如各种水泥。

2.1石灰

2.1.1石灰的特性

⑴可塑性和保水性好。

⑵生石灰（CaO）水化时水化热大，体积增大。

生石灰加水进行水化的过程，称为石灰的熟化或消化。

生石灰熟化时放出大量的热，且体积增大1.0~2.5倍。

生石灰常含有过火石灰，水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂。

为了消除过火石灰的危害，需将石灰浆至于消化池中2~3周，即所谓陈伏。

陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca（OH）2和CO2发生碳化反应。

⑶硬化缓慢。

石灰水化后的逐渐凝结硬化，主要包括两个同时进行的过程：

①结晶过程，②碳化过程。

⑷硬化时体积收缩大。

⑸硬化后强度低。

⑹耐水性差。

2.1.2石灰的应用

⑴制作石灰乳涂料。

⑵配制砂浆。

石灰浆和消石灰粉可以单独或与水泥一起配制成砂浆，前者简称石灰砂浆，后者称混合砂浆，用于墙体的砌筑和抹面。

为了克服石灰浆收缩性大的缺点，配制时常要加入纸筋等纤维质材料。

⑶拌制石灰土和石灰三合土。

消石灰粉与粘土拌合，称为灰土，若再加入砂（或碎石、炉渣等）即成三合土。

灰土和三合土在夯实或压实下，密实度大大提高，而且在潮湿的环境下，粘土的抗渗能力、抗压强度耐水性得到改善。

三合土和灰土主要用于建筑物基础、路面和地面的垫层。

2.2石膏

石膏是一种以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。

建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级。

由于建筑石膏粉易吸潮，会影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉贮藏运输时必须防潮，储存时间不得过长，一般不得超过三个月。

2.2.1建筑石膏的特性

⑴凝结硬化快。

经过初凝、终凝，最终硬化。

建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30min，在室内自然干燥的条件下，一星期左右完全硬化，所以根据实际需要，往往加入适量缓凝剂。

⑵硬化时体积微膨胀。

石灰和水泥等胶凝材料硬化时往往产生收缩，而建筑石膏却略有膨胀（膨胀率为0.05%~0.15%），这能使石膏制品表面光滑饱满，棱角清晰，干燥时不开裂。

⑶硬化后孔隙率较大，表观密度和强度降低。

建筑石膏在使用时，为获得良好的流动性，加入的水量往往比水化所需的水分多，石膏凝结后，多余水分蒸发，在石膏硬化体内留下大量孔隙（孔隙率高达50%~60%），故表观密度小，强度低。

⑷隔热、吸声性良好。

石膏硬化体孔隙率高，且均为细微的毛细孔，故导热系数小，具有良好的绝热能力；石膏的大量微孔，尤其是表面微孔使声音传导或反射的能力也显著下降，从而具有较强的吸声能力。

⑸防火性能良好。

遇火时石膏硬化后主要成分里的结晶水蒸发并吸收热量，制品表面形成蒸汽幕，能有效阻止火势蔓延。

⑹具有一定的调温调湿性。

⑺耐水性和抗冻性差。

⑻加工性能好。

2.3水玻璃

水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，以硅酸钠水玻璃最为常用。

水玻璃具有良好的粘结性能。

水玻璃的模数越大，胶体组分越多，越难溶于水，粘结能力越强。

在水玻璃溶液中加入少量添加剂，如尿素，可以不改变粘度而提高粘结能力。

工程中常用的水玻璃模数为2.6~2.8，密度为1.3~1.4g∕cm³。

水玻璃中总固体含量增多，则冰点降低，性能变脆。

冻结后的水玻璃溶液，再加热融化，其性质不变。

水玻璃具有很强的耐酸性能，能抵抗多种无机酸和有机酸。

水玻璃耐热温度可达1200℃，在高温下不燃烧，不分解，强度不降低，甚至有所增加。

水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞材料的毛细孔隙，起到阻止水分渗透的作用。

第三章水泥

水泥不仅能在空气中硬化，而且在水中能更好的硬化，并保持和发展其强度。

因此，水泥是一种水硬性胶凝材料。

3.1常用水泥

我国常用水泥的主要品种有硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥。

常用水泥的生产步骤：

①硅酸盐水泥熟料的烧成。

②磨制硅酸盐系列水泥成品。

3.1.1.1水泥熟料的烧成

烧制硅酸盐水泥熟料的原料主要是提供CaO的石灰质原料，如石灰石，以及提供SiO2、Al2O3和少量Fe2O3的粘土质原料，如粘土、页岩等。

此外，有时还配入铁矿粉等辅助原料。

将上述几种原材料按适当比例混合后在磨机中磨细，制成生料，再将生料入窑进行煅烧，便烧制成黑色球状的水泥熟料。

硅酸盐水泥熟料主要由四种矿物组成，其名称、含量范围如下：

硅酸三钙（简写为C3S），含量36%~60%；

硅酸二钙（简写为C2S），含量15%~37%；

铝酸三钙（简写为C3A），含量7%~15%；

铁铝酸四钙（简写为C4AF），含量10%~18%。

前两种矿物称硅酸盐矿物，一般占总量的75%~82%.

3.1.1.2磨制水泥成品

磨制水泥成品时的原材料包括水泥熟料、石膏和混合材料。

用于水泥中的石膏一般是二水石膏或无水石膏。

用于水泥中的混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。

活性混合材料是指那些与石灰、石膏一起，加水拌合后能形成水硬性胶凝材料的混合材料。

活性混合材料中的主要活性成分是活性氧化硅和活性氧化铝。

水泥生产中常用的活性混合材料有粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰等。

非活性混合材料掺入水泥中仅仅起调节水泥性质，降低水化热，降低强度等级和增加产量的作用。

▲把水泥熟料、适量石膏，分别和不同种类、数量的混合材料，混合在一起磨细，即可制成以下六大常用水泥：

⑴硅酸盐水泥。

由硅酸盐水泥熟料、0~5%石灰石或粒化高炉矿渣及适量石膏组成。

分两种类型，不掺混合材料的为Ⅰ型，掺不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的为Ⅱ型。

⑵普通（硅酸盐）水泥。

由硅酸盐水泥熟料、5%~20%混合材料及适量石膏，经磨细制成的水硬性胶凝材料。

⑶矿渣（硅酸盐）水泥。

由硅酸盐水泥熟料、20%~70%的粒化高炉矿渣和适量石膏组成。

⑷火山灰质（硅酸盐）水泥。

由硅酸盐水泥熟料、20%~40%火山灰质混合材料和适量石膏组成。

⑸粉煤灰（硅酸盐）水泥。

由硅酸盐水泥熟料、20%~40%粉煤灰和适量石膏组成。

⑹复合（硅酸盐）水泥。

由硅酸盐水泥熟料、20%~50%的两种或两种以上混合材料和适量石膏组成。

硅酸盐水泥主要生产流程：

石灰石膏

粘土→按比例混合磨细→生料→煅烧→熟料→磨细→水泥

铁矿粉混合材料

3.1.2常用水泥的特性

3.1.2.1硅酸盐水泥

⑴水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高。

水泥加水拌合后，分散在水中的水泥颗粒开始与水发生水化反应，在水泥颗粒表面逐渐形成水化物膜层，此阶段的水泥浆既有可塑性又有流动性。

随着水化反应的发展，膜层长厚并互相连接，浆体逐渐失去流动性，产生“初凝”，继而完全失去可塑性，并开始产生结构强度，即为“终凝”。

水化反应进一步发展，水化产物不断填充毛细孔，水泥浆体逐渐转变为具有一定强度的水泥石固体，即为“硬化”。

由于硅酸盐水泥熟料四种主要矿物中C3A的水化、凝结和硬化很快，因此若水泥中没有石膏时，C3A会使水泥瞬间产生凝固。

不过，石膏掺量不能过多，否则不仅缓凝作用不大，而且还会引起水泥的体积安定性不良

硅酸盐水泥中C3S的含量高，有利于28天内的强度快速增长，同时较多的C3A也有宜于水泥石1~3天或稍长时间内的强度增长。

C2S的强度发挥有利于硅酸盐水泥后期强度的增长。

因此，硅酸盐水泥适宜配制高强混凝土及适用于要求早期强度高的混凝土。

⑵水化热大。

水泥的水化反应为放热反应，硅酸盐水泥的C3S和C3A含量高，所以水化热大，放热周期长，一般水化3天的放热量约为总水化热的50%,7天为75%,3个月达90%。

故硅酸盐水泥不适宜在大体积工程中应用。

⑶耐腐蚀性差。

硅酸盐水泥的抗侵蚀性在六大常用水泥中是最差的，但与钢材、木材相比其耐腐蚀性能还是较好的。

硅酸盐水泥硬化后，在一般使用条件下有较高的耐久性。

水泥石的水化产物中存在大量Ca（OH）2，使水泥石处于一定的碱度中，从而各水化产物能稳定存在，保持良好的胶结能力。

▲水泥石发生破坏的原因：

1如果水泥石长期处于流水和压力流水的作用下，水泥石中的Ca（OH）2就会不断溶出流失，使水泥碱度不断降低，当Ca（OH）2的浓度下降到水泥石中水化产物能稳定存在的极限浓度时，水化产物将分解或被溶解，从而胶结能力降低，强度不断下降，最终使水泥石发生破坏。

2如果水泥石长期处在某些盐类或酸类环境中，也会导致Ca2+

流失，出现胶凝性降低的现象。

3水泥石受侵蚀破坏的另一种典型现象，是水泥石中的Ca（OH）2与环境介质中的硫酸盐发生反应，生成硫酸钙，硫酸钙将和水泥石中的水化铝酸钙反应生成钙矾石，钙矾石比原体积增加1.5倍以上，因此会对水泥石造成极大的膨胀破坏作用。

产生水泥石腐蚀的根本原因：

外部是存在侵蚀介质；内部是因为水泥石中存在易被腐蚀的氢氧化钙和水化铝酸钙，以及水泥石本身不密实，存在很多侵蚀性介质宜于进入内部的毛细孔道。

⑷抗冻性好，干缩小。

硅酸盐水泥硬化水泥石较致密，抗冻性优于其他常用水泥，干缩也较小。

⑸耐热性差。

硅酸盐水泥硬化水泥石的主要水化产物在高温下会发生脱水和分解，是结构遭到破坏。

所以其耐高温性较其他几种水泥差。

3.1.2.2普通水泥

普通水泥中混合材料的掺加量较少，其矿物组成的比例仍与硅酸盐水泥相似，所以普通水泥的性能、应用范围与同强度等级的硅酸盐水泥相近。

与硅酸盐水泥相比，普通水泥的早期凝结硬化速度略微慢些，其他如抗冻性及耐磨性也稍差些。

3.1.2.3矿渣水泥

⑴矿渣水泥加水后的水化分两步进行：

首先是水泥熟料颗粒水化，接着矿渣受熟料水化时析出的Ca（OH）2及外掺石膏的激发，其玻璃体中的活性氧化硅和活性氧化铝进入溶液，与Ca（OH）2发生反应生成新的水化硅酸钙和水化铝酸钙，因为石膏的存在，还生成水化硫铝酸钙。

由于矿渣水泥中熟料的含量相对减少，水化又分两步进行，所以凝结硬化慢，早期（3d，7d）强度低。

但二次反应后生成的水化硅酸钙凝胶逐渐增多，所以后期（28d后）强度发展较快，赶上甚至超过硅酸盐水泥。

⑵矿渣水泥中熟料的减少，使水化时发出高热量的C3S和C3A的含量相对减少，故水化热低，可在大体积混凝土工程中优先选用。

⑶矿渣水泥水化产物中Ca（OH）2含量少，碱度低，抗碳化能力较差，但抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。

⑷矿渣颗粒亲水性较小，故矿渣水泥保水性较差。

矿渣水泥干缩性较大，抗渗性、抗冻性和抗干湿交替作用的性能均较差，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。

⑸矿渣水泥的水化产物中Ca（OH）2的含量低，而且矿渣本身是水泥的耐火掺料，因此其耐热性较好，可用于耐热混凝土工程中。

⑹矿渣水泥水化硬化过程中，对环境的温度、湿度等条件较为敏感。

低温下凝结硬化缓慢，但在湿热条件下强度发展很快，故适于采用蒸汽养护。

3.1.2.4火山灰水泥

火山灰水泥和矿渣水泥在在性能方面有许多共同点，如水化反应分两步进行，早期强度低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性强，抗冻性差，易碳化等。

火山灰水泥在硬化过程中的干缩较矿渣水泥更为显著，在干热环境下易产生干缩裂缝。

因此，使用时须加强养护，使其在较长时间内保持潮湿状态。

火山灰水泥颗粒较细，泌水性小，故具有较高的抗渗性，宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。

3.1.2.5粉煤灰水泥

粉煤灰本身就是一种火山灰质混合材料，其主要特点是干缩性较小，甚至比硅酸盐水泥和普通水泥还小，因而抗裂性较好。

另外，粉煤灰颗粒较致密，故吸水少，且呈球形，所以粉煤灰水泥的需水量小，配制成的混凝土和易性较好。

3.1.2.6复合水泥

复合水泥中含有两种或两种以上规定的混合材料，因此其特性与混合材料的种类、掺量及相对比例有密切关系。

3.1.3影响常用水泥性能的因素

⑴水泥组成成分的影响（最主要因素）

一般来讲，水泥中增加混合材料含量，减少熟料含量，将使水泥的抗侵蚀性提高，水化热降低，早期强度降低；水泥中提高C3S、C3A的含量，将使水泥的凝结硬化加快，早期强度高，水化热也大。

⑵水泥细度的影响

水泥颗粒越细，总表面积越大，与水的接触面积也大，因此水化迅速，凝结硬化也相应加快，早期强度也高。

但水泥颗粒过细，会增加磨细的能耗，提高成本，且不宜久存，硬化时还会产生较大收缩。

⑶养护条件（温度、湿度）的影响

水泥是水硬性胶凝材料，所以其水化、凝结硬化过程中必须有足够的水分，养护期间注意保持潮湿的状态。

养护时温度升高，水泥的水化将加快，早期强度发展也快。

⑷龄期的影响

水泥的强度是随龄期增长而增加的，一般28d内强度发展较快，28d后显著减慢。

⑸拌合用水量的影响

⑹贮存条件的影响。

水泥有效贮存期为3个月，不宜久存。

3.1.5常用水泥的技术要求

3.1.5.1细度

细度是指水泥颗粒的粗细程度，它对水泥的凝结时间、强度、需水量和安定性有较大影响。

国家标准规定，硅酸盐水泥和普通水泥的细度用透气式比表面积仪测定，要求其比表面积大于300m2∕kg；其他五类水泥的细度用筛析法，要求在0.080mm方孔筛上的筛余不得超过10%.

3.1.5.2凝结时间

为了保证有足够的时间在初凝之前完成混凝土成型等各工序的操作，初凝时间不宜过短；为了使混凝土浇捣完成后尽早凝结硬化，以利于下一道工序及早进行，终凝时间不宜过长。

国家标准规定，六大常用水泥的初凝时间不得早于45min；硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h，其他五类水泥的终凝时间不得迟于10h。

3.1.5.3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。

引起水泥体积安定性不良的原因：

是由于水泥熟料矿物组成中含有过多游离氧化钙、游离氧化镁，或者水泥粉磨时石膏掺量过多。

国家标准规定，由游离氧化钙引起的水泥体积安定性不良可采用沸煮法检验。

所谓沸煮法包括试饼法和雷式法两种。

试饼法是将标准稠度水泥净浆做成试饼，沸煮3h后，若用肉眼观察未发现裂纹，用直尺检查没有弯曲现象，则称为安定性合格。

雷氏法是测定水泥浆在雷氏夹中沸煮硬化后的膨胀值，若膨胀量在规定值内则为安定性合格。

当试饼法和雷氏法两者结论有矛盾时，以雷氏法为准。

国家标准规定，水泥中游离氧化镁含量不得超过5.0%，三氧化硫的含量在矿渣水泥中不得超过4.0%，其他水泥不得超过3.5%.

3.1.5.4强度及强度等级

国家标准规定，采用软练胶砂法测定水泥强度。

该法是将水泥和标准砂按1:

3混合，用水灰比为0.5，按规定方法制成40mm*40mm*160mm的试件，带模在湿气中养护24小时后，再脱模放在标准温度（20℃±1℃）的水中养护，分别测定3d和28d抗压强度和抗折强度。

硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。

其他五种水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。

其中有代号R者为早强型水泥。

3.1.5.5碱含量

碱含量是指水泥中Na2O和K2O的含量。

若水泥中碱含量过高，遇到有活性的骨料，易产生碱—骨料反应，造成工程危害。

国家标准规定，水泥中碱含量按Na2O+0.685K2O计算值表示。

若使用活性骨料，水泥中碱含量不得大于0.60%。

第四章混凝土

4.1混凝土概述

混凝土是由胶结材料将天然的（或人工的）骨料粒子或碎片聚集在一起，形成坚硬的整体，并具有强度和其他性能的复合材料。

混凝土的组成材料，主要是水泥、水、细骨料和粗骨料，有时还常包括适量的掺合料和外加剂。

混凝土生产的基本工艺过程，包括按规定的配合比称量各组成材料，然后把组成材料混合搅拌均匀，运输到现场，进行浇注、振捣，最后通过养护形成所需的硬化混凝土。

混凝土的各组成材料在混凝土中起着不同的作用