土木工程材料第二版复习提纲

土木工程材料复习提纲一、绪论1、材料的密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，称为密度。公式：ρ=vmρ—材料的密度，g/cm3m—材料在干燥状态下的质量，gv—材料在绝对密实状态下的体积，cm33、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。公式：ρ0=0vmρ0—材料的表观密度，g/cm3m—材料的质量，gv0—材料在自然状态下的体积，cm34、堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度公式：ρ'0='0vmρ'0—散粒材料的堆积密度，g/cm3m—散粒材料的质量，gv'0—散粒材料的自然堆积体积，cm35、大小关系：实际密度表观密度堆积密度6、孔隙率：材料内部孔隙体积（vp）占材料总体积（v0）的百分率。孔隙可从两个方面对材料产生影响：一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。公式：p=%10000vvv=(1-0)%1007、密实度：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率。公式：pvvD1%100%100008、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（vs）占堆积体积的百分率。散粒材料材料颗粒间的空隙多少常用空隙率表示：公式：%100)1(%1000'000'0'vvvp9、填充率：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。公式：'0'0'00'1%100%100pvvD10孔隙与水：材料开口孔越多，吸水量越大。虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能湿润孔壁，所以吸水率不大，而开口细微连通孔越多，吸水量越大13、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。17、脆性：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。脆性材料抗压强度高，但抗拉强度和抗弯强度低，抗冲击能力和抗振能力较差。18、韧性或冲击韧性：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，称为韧性或冲击韧性。建筑钢材（软刚）、木材等属于韧性材料，用作路面、桥梁、吊车梁一级有抗震要求的结构都要考虑到材料的韧性。19、亲水憎水图中在材料、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，称为润湿边角。一般认为≤90时，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料；当90时，材料不能被水润湿而表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料。当=0时，表示该材料完全被水润湿。20、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。含水率：材料的吸湿性用含水率表示。公式：%100ggshmmmWWh—材料含水率，%ms—材料吸湿状态下的质量，gmg—材料干燥状态下的质量，g材料的含水率随环境的温度和湿度变化发生相应的变化，在环境湿度增大、温度降低时，材料含水率变大；反之变小。材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率。材料的开口微孔越多，吸湿性越强。21、吸水性：指材料在水中吸水的性质。材料的吸水性用吸水率表示。材料的开口孔越多，吸水量越大。虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能润湿孔壁，所以吸水率不大；而开口细微连通孔越多，吸水量越大。22、耐水性：材料的耐水性，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：公式：gbRffKKR—材料的软化系数fb—材料在饱和吸水状态下的抗压强度，MPafr—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，说明该材料耐水性较差。材料的KR在0~1之间，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。23、抗渗性：材料的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料抗渗性常用渗透系数或抗渗等级表示。材料的抗渗系数越小或抗渗等级越高，表明材料的抗渗性越好。材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征有关。开口的连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。地下建筑、压力管道等设计时都必须考虑材料的抗渗性。24、抗冻性：抗冻等级（记为F）是以规定的吸水饱和试件，在标准试验条件下，经一定次数的冻融循环后，强度降低不超过规定数值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻等级。材料受冻破坏的原因：是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。一般而言，在相同冻融条件下，材料含水率越大，材料强度越低及材料中含有开口的毛细孔越多，受到冻融循环的损伤就越大。在寒冷地区和环境中的结构设计和材料选用，必须考虑到材料的冻性能。25、材料的热性质主要包括热容性，、导热性和热变形性。热容性：同种材料的热容性差别，常用热容量比较；不同材料的热容性，可用比热作比较。导热性：材料的导热性与孔隙特征有关，增加孤立的不连通孔隙能降低材料的导热能力。热变形性：材料的热变形性是指材料在温度变化时的尺寸变化。土木工程总体上要求材料的热变形不要太大，在有隔热保温要求的工程设计时，应尽量选用热容量（或比热）大，导热系数小的材料。26、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影响下，能长久地保持其性能的性质。27、耐久性的意义：以利节约材料、减少维修费用、延长构筑物的使用寿命。28：提高耐久性的措施：A、提高密度，改变孔隙特征B、适当改变成分，进行憎水处理、防腐处理C、增设保护层保护材料免受损害（如抹灰刷涂料）D、设法减轻大气或周围介质对材料的破坏作用二、气硬性胶凝材料2、气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境，水硬性胶凝材料即适用于地上，也适用于地下或水中环境。3、石灰在煅烧过程中，若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠火石灰”。如果煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”。4、石灰的特征：A、可塑性和保水性好B、生石灰水化时水化热大，体积增大C、硬化缓慢D、硬化时体积收缩大E、硬化后强度低F、耐水性差5、石灰的应用：A、制作石灰乳涂料B、配制砂浆C、拌制石灰土和石灰三合土D、生产硅酸盐制品8、凝结时间：初凝时间不早于6min，终凝时间不迟于30min9、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，因此建筑石膏粉贮运时必须防潮、储存时间不得过长，一般不超过三个月。10、建筑石膏的特性：（注意细节）A、凝结硬化快B、硬化时体积微膨胀C、硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低D、隔热、吸声性良好E、防火性能良好F、具有一定的调温调湿性G、耐水性和抗冻性差H、加工性能好11、建筑石膏的应用：A、制备粉刷石膏B、建筑石膏制品三、水泥2、水泥的品种很多，按化学成分可分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥。硅酸盐系列水泥按其性能和用途，可做如下分类：硅酸盐系列水泥（1、常用水泥：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2、特种水泥）2、我国常用水泥的主要品种有硅酸盐水泥（分Ⅰ型、Ⅱ型，代号为P·Ⅰ、P·Ⅱ），普通硅酸盐水泥（简称普通水泥，代号P·O），矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥，代号P·S），火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥，代号P·P），粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥，代号P·F）和复合硅酸盐水泥（简称复合水泥，代号P·C）等。3、常用水泥的特性：A、硅酸盐水泥：a水化凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高b、水化热大。c、耐腐蚀性差。d、抗冻性好，干缩小（适用于早期强度高的工程和冬季施工，严寒地区）e、耐热性差。4、影响常用水泥性能的因素A、水泥组成成分的影响B水泥细度的影响C养护条件（温度、湿度）的影响D龄期的影响E拌合用水量的影响F贮存条件的影响5、常用水泥的技术指标A、细度B、凝结时间：C、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：由于水泥熟料矿物组成中含有过多游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO），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氏法两种。（整段都看，考填空问答题）D、强度及强度等级：采用软练胶砂法测定水泥强度。国家标准规定：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；其它五种水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级E、碱含量：是指水泥中Na2O和K2O的含量。F、国家标准规定：凡氧化镁、三氧化硫、安定性（指f-CaO）、初凝时间中任一项不符合标准规定时，均为废品。其它要求任一项不符合标准规定时为不合格品。6水泥防腐措施：a根据腐蚀环境合理选择b提高密度c加保护层四、混凝土1、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，并具有强度和其它性能的复合材料。可以从不同的角度进行分类：A、按所用胶结材料可分为：水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物胶结混凝土、聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土、硫磺混凝土等多种。B、按表观密度大小可分为三类：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。2、混凝土的组成材料主要是水泥、水、细骨料和粗骨料，有时还长包括适量的掺合料和外加剂。3、水泥品种的选择：配制混凝土时，应根据工程性质、部位、施工条件、环境状况等，按各品种水泥的特性作出合理的选择。六大常用水泥的选用原则见书3.1.4节。5、水泥强度等级的选择：水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。若用低强度等级的水泥配制高强度混凝土，不仅会使水泥用量过多，还会对混凝土产生不利影响。因此，根据经验一般以选择的水泥强度等级标准值混凝土强度等级标准值的1.5-2.0倍为宜。9、级配和粗细程度：骨料的粗细程度是指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。砂、石的级配和粗细程度：砂的级配和粗细程度是用筛分析方法测定的。砂的粗细程度用细度模数表示，细度模数（Mx）计算公式：AAAAAAAMx1005)(165432细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7～1.6，其中MX在3.7～3.1为粗砂，MX在3.0～2.3为中砂，MX在2.2～1.6为细砂，配制混凝土时宜优先选用中砂。MX在1.5～0.7的砂为特细沙，配制混凝土时要作特殊考虑。所以配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。11、骨料的形状和表面特征（石子要越接近颗粒状，表面粗糙），针、片状颗粒不仅受力时易折断，而且会增加骨料间的空隙。12、混凝土用水：混凝土用水的基本要求是：不影响混凝土的凝结和硬化；无损于混凝土强度发展及耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。凡能饮用的水和清洁的天然水，都可用于混凝土拌制和养护。海水不得拌制钢筋混凝土、预应力混凝土及有饰面要求的混凝土。工业废水须经适当处理后才能实用。（Cl-对钢筋有侵蚀）13、混凝土外加剂按其主要功能，一般分为四类：A、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引起剂、泵送剂等。B、调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂等。C、改善混凝土耐久性的外加剂，如防水剂、阻锈剂、抗冻剂等。D、提供特殊性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、着色剂等。14、减水剂的作用：减水剂是指在混凝土拌合物塌落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。如果在水泥浆中加入减水剂，则减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，是水泥颗粒表面带有相同的电荷，在电性斥力作用下，是水泥颗粒分开，从而将絮凝结构内的游离水释放出来。另外，减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层溶剂水膜，在水泥颗粒间起到很好的润滑作用。减水剂的吸附－分散和润湿－润滑作用是混凝土拌合物在不增加用水量的情况下，增加了流动性。混凝土中掺入减水剂后，