土木工程材料

第1章材料的基本性质1.密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。体积=实体2.表观密度（视密度）：材料在表观状态下，单位体积的质量。体积=实体+封闭孔隙3.毛体积密度（容重）：材料在自然状态下，单位体积的重量。体积=实体+封闭孔隙+开口孔隙4.堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。体积=实体+封闭孔隙+开口孔隙+空隙5.密实度：材料体积内被固体物质所充实的程度。6.孔隙率：材料体积内孔隙体积所占的比例。7.填充率：散粒材料在堆积状态下，其颗粒的填充程度。8.空隙率：散粒材料在堆积状态下，颗粒之间的空隙体积所占的比例。9.亲水性材料：石料、砖瓦、水泥混凝土、木材憎水性材料：沥青、建筑塑料、多于有机涂料10.吸水性：材料在水中吸收水分的性质，吸水能力的大小用吸水率表示11.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质，用含水率表示。12.耐水性：材料长期在饱和水的作用下抵抗破坏，保持原有功能的性质。用软化系数表示，耐水性材料其软化系数应不低于0.8513.抗渗性：材料在压力水作用下，抵抗渗透的性质，用渗透系数表示。渗透系数越小的材料其抗渗性越好，材料抗渗性的高低与材料的孔隙率和孔隙特征有关。14.抗冻性：材料在吸水饱和状态下，抵抗多次冻融循环的性质，用抗冻等级表示。15.导热性：热量在材料中传导的性质。用导热系数表示。导热系数的物理意义：在一块面积为一平方米的壁板上，板的两侧表面温度差为1K时，在单位时间内通过板面的热量。导热系数值越小，材料的绝热性能越好。习惯上吧导热系数不大于0.175W/（m·k）的材料称绝热材料。材料受潮或冻结后，其导热系数将有所增加。16.比热的物理意义：表示1g材料温度升高或降低1K时所吸收或放出的热量。比热C与材料质量m的乘积成为材料的热容量。热容量较大，导热系数较小的材料，才是良好的绝热材料。17.弹性：材料在外力作用下发生变形，当外力取消后，材料能完全恢复原来形状和尺寸的性质。18.塑性：材料在外力作用下发生变形，当外力取消后，材料不完全恢复原来形状和尺寸，但并不产生裂缝的性质。19.强度：材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力。20.影响强度的因素：1试件形状与尺寸，2试验装置，3试件表面的平整度，4加荷速度，5试验时的温湿度，21.强度等级：土木工程材料常按其强度的大小被划分成若干个等级，我们称为强度等级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。22.脆性：在冲击荷载作用下，材料突然破坏，破坏时不产生明显的塑性变形，这种性质称为脆性23.韧性：材料在冲击、振动荷载作用下能吸收较大的能量，而不破坏的性质称为冲击韧性或冲击强度24.磨损：材料受到摩擦作用而减小质量和提及的现象称为磨损25.磨耗：材料受到摩擦，剪切及撞击的综合作用而减小质量和体积的现象称为磨耗26.耐久性：材料的耐久性是指材料在各种因素作用下，抵抗破坏、保持原有性质的能力。第三章无机胶凝材料1.胶凝材料：凡是经过一系列物理化学作用，能将散粒材料或块状材料粘接成整体的材料称为胶凝材料。按硬化条件分为水硬性胶凝材料和气硬性胶凝材料。2.气硬性胶凝材料：是能在空气中凝结、硬化并保持和增长强度的胶凝材料，如：石灰、石膏、菱苦土、水玻璃3.水硬性胶凝材料：不仅能在空气中凝结和硬化，而且能在水中继续保持和增长强度的胶凝材料，如各种水泥4.建筑石膏的特性：（1）装饰性好（2）凝结硬化快（3）凝结硬化时体积微膨胀（4）空隙率高、表观密度小、强度低（5）有较好的功能性（6）有良好的防火性（7）耐水性和抗冻性差5.生石灰有欠火石灰，正火石灰，过火石灰，其中过火石灰与水反应的速度极为缓慢，以致在使用之后才发生水化作用，产生膨胀而引起崩裂或隆起等现象6.工程中生石灰熟化的方法有两种：制消石灰粉，淋灰法。制石灰浆。为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中陈伏两星期以上，陈伏期间，石灰浆表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化。7.石灰浆体的硬化包括结晶作用和碳化作用8.石灰的技术性质（1）保水性和可塑性好（2）硬化慢，强度低（3）硬化时体积收缩大（4）耐水性差9.硅酸盐水泥P·1，普通硅酸盐水泥P·O矿渣硅酸盐水泥P·S`A火山灰硅酸盐水泥P`P粉煤灰硅酸盐水泥P·F10.硅酸三钙，硅酸二钙，铝酸三钙，铁铝酸四钙，以及他们水化的性质，表格P5311.硬化：当水泥用水调和后，成为可塑性浆体，同时产生水化作用，随着水化产物的增多，浆体逐渐失去可塑性，但尚不具有强度，这个过程称为凝结，随后发展成为具有强度的石状体——水泥石，这一过程称为硬化。11.水泥石是由凝胶体，结晶体，未水化的水泥颗粒，水和孔隙构成。12.细度与水泥的水化速度，凝结硬化速度，早期强度和空气硬化收缩量等成正比，与成本及储存期成反比。13．标准稠度用水量：为了使检验水泥的体检定性和凝结时间有可比性，国家标准规定了水泥浆的稠度，获得这一稠度时所需的水量称为标准稠度用水量。14．凝结时间：初凝是指从水泥加水拌和至标准稠度的水泥净浆开始失去塑性所用的时间，终凝是指从水泥加水拌和至标准稠度的水泥净浆完全失去可塑性的时间。15.体积安定性：水泥的体积安定性指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。16.水泥的强度指其硬化一定时间后，标准试件单位面积所能承受的最大荷载，以Mpa表示水泥强度分为普通型和早强型，早强型是指三天的测试强度17.水化热对于大型构筑物，大型房屋基础及堤坝等大体积混凝土工程不利，水化热在内部积聚，内外温差大，产生温度应力，导致混凝土开裂18.硅酸盐水泥的腐蚀有：软水腐蚀，一般酸腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐的腐蚀，镁盐的腐蚀，强碱的腐蚀19.防止腐蚀的措施：（1）合理选择与环境条件相适宜的水泥品种（2）提高水泥石的密实度（3）在混凝土的表面加覆盖层，以隔绝侵蚀介质与水泥石的接触20.硅酸盐水泥的性能与应用（1）强度高（2）抗冻性好（3）抗碳化性能好（4）水化热高（5）耐腐蚀性差（6）不耐高温21.活性混合材料：混合材料磨成细粉，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，加水后在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在潮湿的空气中硬化，也能在水中硬化的混合材料，称为活性混合材料，包括：粒化高炉矿渣，火山灰质混合材料和粉煤灰等。22.与硅酸盐水泥相比，普通水泥在早强、强度等级、水化热、抗冻性、抗碳化能力上略有降低，耐热性，耐腐蚀性略有提高。22.矿渣，火山灰，粉煤灰水泥的特性（1）凝结影虎速度慢，早期强度低，但后期强度高（2）抗腐蚀能力差（3）水化热低（4）硬化时对温度敏感性强（5）抗碳化能力差（6）抗冻性差23.这三种水泥各自具有的特点矿渣水泥耐热性好，耐磨，保水性差，易泌水，抗渗性差；火山灰水泥有较高的抗渗性和耐水性，在干燥环境下容易“起粉”；粉煤灰水泥抗裂性好，吸水力弱，干缩小，裂缝也少，流动性好24.通用水泥的选用，书P70第四章水泥混凝土和砂浆1.混凝土：混凝土是由胶凝材料、骨料按适当比例配合，与水拌和制成具有一定可塑性的浆体，经硬化而成的具有一定强度的人造石。2.混凝土的分类按表观密度分：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土按流动性分：干硬性混凝土、塑性混凝土、流动性混凝土、大流动性混凝土按用途分：结构混凝土、大体积混凝土、防水混凝土、耐热混凝土、膨胀混凝土、防辐射混凝土、道路混凝土3.混凝土的基本组成材料是水泥，粗细骨料和水。水泥将在硬化前起润滑作用，是混凝土拌和物具有可塑性，在混凝土硬化后，水泥浆起胶结和填充作用；粗细骨料主要起骨架作用，传递应力，提高强度，降低变形，减少体积收缩。4.混凝土的性能特点优点：（1）易塑性（2）经济性（3）安全性（4）耐火性（5）多用性（6）耐久性缺点：（1）抗拉强度低（2）延展性不高（3）自重大，比强度低（4）体积不稳定性5.混凝土在工程中使用的五项基本原则（1）满足于环境相适应的耐久性要求（2）满足强度要求（3）满足施工工作性（和易性）要求（4）满足经济性要求（5）满足生态性要求6．水泥强度等级的选择水泥强度等级应与混凝土设计强度等级相适应，如使用强度等级高的水泥配制低强度等级的混凝土时，会使水泥用量偏少，影响和易性和耐久性，必须掺入一定量的矿物掺合料；如采用强度等级低的水泥配制高强度等级混凝土时，需要使用外加剂，如减水剂7.粒径小于4.75的骨料为细骨料，砂的粗细程度是指不同粒径的砂混合在一起后的总体平均粗细程度。用筛析法测定。8．颗粒级配是指不同粒径砂相互间搭配情况，颗粒级配常以级配区和级配曲线表示，国家标准根据0.60方孔筛的累计筛余量分成三个级配区.一般认为，处于2区级配的砂，其粗细适中，级配较好，是配置混凝土最理想的级配区。9．粒径大于4.75mm的骨料称为粗骨料。10．最大粒径的要求：1、最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4；2、不得超过钢筋间最小净间距的3/4；3、对于混凝土实心板，最大粒径不要超过板厚的1/3；4、不得超过40mm11．石子的级配按粒径尺寸分为连续粒级和单粒粒级，用连续粒级配置的的混凝土混合料，和易性好，不易分层离析，易于保证混凝土的质量，便于大型混凝土搅拌站使用，适合泵送混凝土；单粒粒级配置的混凝土降低了石子的空隙率，密实度增加，节约水泥，但是拌和物容易分层离析，施工困难，如混凝土拌和物为低流动性或干硬性的，同时采用机械强力振捣时，采用单粒级配是合适的。12．外加剂：外加剂是在拌制混凝土过程中掺入，用以改善混凝土性能的物质。13．外加剂功能：1、改善流变性能；2、调节凝结时间，硬化性能；3、改善耐久性；4、改善其他性能14．减水剂：减水剂是一种在混凝土坍落度相同条件下能减少拌和水量的外加剂。减水剂的作用：1、再不改阿扁单位用水量的情况下，改善新拌混凝土的工作性，提高流动性；2、在保持一定工作度下，减少用水量，提高混凝土强度；3、在保持一定强度情况下，减少单位水泥用量，节约水泥；4、改善和混凝土拌和物的可泵性以及混凝土的其他物理力学性能15．早强剂：能加速混凝土早期强度并对后期强度无明显影响的外加剂。16．缓凝剂适用于商品混凝土，泵送混凝土，夏季高温施工混凝土，大体积混凝土，不易用于气温低于5施工的混凝土、有早强要求的混凝土、蒸养混凝土。17．引气剂：在混凝土拌和过程中引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡，起到改善混凝土和易性，提高混凝土抗冻性和耐久性的外加剂。引气剂对混凝土质量的影响：1、改善和易性；2、提高抗渗性；3、提高抗腐蚀性和耐久性；4、抗压强度下降，抗折强度提高；5、干缩增大；6、对钢筋粘结强度有所降低18．粉煤灰在混凝土中的作用：1、活性行为和凝胶行为；2、充填行为和致密行为；3、需水行为和减水作用；4、降低混凝土早期温升，抑制开裂；5、提高抗化学腐蚀能力；6、掺加量足够大时明显抑制碱骨料反应；7、提高护筋性19．掺合料在混凝土中的作用：1、掺合料可以代替水泥，成本低廉，经济效益显著；2、增大后期强度；3、改善新拌混凝土的工作性；4、降低混凝土温升；5、提高耐久性；6、抑制碱骨料反应；7、不同掺料复合使用的“超叠效应”。20．和易性：和易性（又称工作性）是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇灌、捣实）并获得质量均匀、成型密室的混凝土性能。和易性包括流动性，黏聚性，保水性21．坍落度的测定：测定塑性、流动性、大流动性混凝土。测定方法要掌握维勃稠度：测定干硬性混凝土，单位是秒。22．影响和易性的因素：1、水泥浆；2、骨料品种和品质的影响；3、砂率；4、水泥与外加剂的影响；5、矿物掺合料；6、含气量；7、搅拌作用的影响；8、时间和温度23．改善混凝土和易性的措施1、采用合理砂率；2、改善骨料粒形和级配；3、掺加化学外加剂与活性矿物掺合料；4、当混凝土拌和物坍落度太小时，保持水胶比不变，适当增加水与胶凝材料用量；当坍落度太大时，保持砂率不变，适当增加砂、石骨料用量。24．混凝土的立方体抗压强度（）边长为150mm的立方体标准试件，在标准条件（温度（，相对湿度90%以上）下，养护28天龄期，测得的抗压强度值作为混凝土的立方体抗压强