土木工程材料知识点

1.弹性模量：用E表示。材料在弹性变形阶段内，应力和对应的应变的比值。反映材料抵抗弹性变形能力。其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小，抵抗变形能力越强2.韧性：在冲击、振动荷载作用下，能吸收较大能量产生一定变形而不致破坏的性质。3.耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质，表示方法——软化系数：材料在吸水饱和状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比KR=fb/fg软化系数大于0.8的材料通常可以认为是耐水材料；对于经常位于水中或处于潮湿环境中的材料，软化系数不得低于0.85；对于受潮较轻或次要结构所用的材料，软化系数不宜小于0.754.导热性：传导热量的能力，表示方式——导热系数,材料的导热系数越小，材料的绝热性能就越好。影响导热性的因素:材料的表观密度越小，其孔隙率越大，导热系数越小,导热性越差。由于水与冰的导热系数较空气大，当材料受潮或受冻时会使导热系数急剧增大，导致材料保温隔热方式变差。所以隔热材料要注意防潮防冻。5.建筑石膏的化学分子式：β-CaSO4˙½H2O石膏水化硬化后的化学成分：CaSO4˙2H2O6.高强石膏与建筑石膏相比水化速度慢,水化热低,需水量小,硬化体的强度高。这是由于高强石膏为α型半水石膏，建筑石膏为β型半水石膏。β型半水石膏结晶较差，常为细小的纤维状或片状聚集体，内比表面积较大；α型半水石膏结晶完整，常是短柱状，晶粒较粗大，聚集体的内比表面积较小。7.石灰的熟化，是生石灰与水作用生成熟石灰的过程。特点：石灰熟化时释放出大量热，体积增大1~2.5倍。应用：石灰使用时，一般要变成石灰膏再使用。CaO+H2OCa(OH)2+64kJ8.陈伏：为消除过火石灰对工程的危害，将生石灰和水放在储灰池中存放15天以上，使过火灰充分熟化这个过程叫沉伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止发生碳化。9.石灰的凝结硬化过程：（1）干燥结晶硬化：石灰浆体在干燥的过程中,因游离水分逐渐蒸发或被砌体吸收，浆体中的氢氧化钙溶液过饱和而结晶析出,产生强度并具有胶结性（2）碳化硬化：氢化氧钙与空气中的二氧化碳在有水分存在的条件下化合生成碳酸钙晶体，称为碳化。由于空气中二氧化碳含量少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。表面上生成的CaCO3膜层将阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍了内部水蒸气的蒸发，使氢氧化钙结晶作用也进行的缓慢。碳化硬化是一个由表及里，速度相当缓慢的过程。OHnCaCOOnHCOOHCa23222)1()(10.水化热：水化过程中放出的热量。（水化热的利与弊：高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的。这是由于水泥水化释放的热量在混凝土中释放的非常缓慢，混凝土表面与内部因温差过大而导致温差应力，混凝土受拉而开裂破坏，因此在大体积混凝土工程中，应选着低热水泥。在混凝土冬期施工时，水化热却有利于水泥的凝结，硬化和防止混凝土受冻）11.硅酸盐水泥水化后的主要水化产物及其相对含量：水化硅酸钙（C-S-H），水化铁酸钙（CFH）,水化铝酸钙（C3AH6）,水化硫铝酸钙（Aft与AFm）和氢氧化钙（CH）。C-S-H占70%CH占20%Aft与AFm占7%12.六大水泥的代号、性能特点及应用名称硅酸盐水泥P•Ⅰ和P•Ⅱ普通硅酸盐水泥P•O矿渣硅酸盐水泥P•S火山灰质硅酸盐水泥P•P粉煤灰硅酸盐水泥P•F复合硅酸盐水泥P•C主要特征1.早期强度高2.水化热高3.抗冻性好4.耐热性差5.耐腐蚀性差6.干缩小7.抗碳化性好1.早期强度较高2.水化热较高3.抗冻性较好4.耐热性较差5.耐腐蚀性较差1.早期强度低，后期强度高2.水化热较低3.抗冻性较差4.耐腐蚀性好5.抗碳化性较差1.早期强度稍低2.其他性能同矿渣水泥耐热性较好耐热性较差1.干缩性较大2.抗渗性差1.干缩性大2.抗渗性好1.干缩性较小2.抗裂性好6.干缩较小7.抗碳化性较好名称硅酸盐水泥P•Ⅰ和P•Ⅱ普通硅酸盐水泥P•O矿渣硅酸盐水泥P•S火山灰质硅酸盐水泥P•P粉煤灰硅酸盐水泥P•F复合硅酸盐水泥P•C适用范围1.高强混凝土及预应力混凝土工程2.早期强度要求高的工程3.严寒地区遭受反复冻融作用的混凝土工程与硅酸盐水泥基本相同1.大体积混凝土工程2.高温车间和有耐热要求的混凝土工程1.地下、水中大体积混凝土结构2.有抗渗要求的工程1.地上、地下、水中大体积混凝土结构2.有抗裂要求的工程参考其他类别水泥1.蒸汽养护的构件2.耐腐蚀要求高的混凝土工程不适用范围1.大体积混凝土工程2.受化学及海水侵蚀的工程3.耐热混凝土工程1.早期强度要求较高的混凝土工程2.有抗冻要求的混凝土工程1.干燥环境中的混凝土工程2.耐磨性要求高的混凝土工程13.影响水泥凝结，硬化的因素：（1）熟料矿物组成与细度：水泥越细凝结速度越快；当C3S和C3A含量高时水化速度快，早期强度高（2）混合材料品种与掺量：掺加混合材料的通用硅酸盐水泥，其凝结硬化速度随着混合材料掺加量的增加而降低。主要原因是水泥熟料中主要矿物的水化速度明显大于其水化产物与活性混合材料的化学反应速度（3）石膏掺量：延缓了水泥凝结硬化的速度：石膏与C3A反应生成难容的高硫形水化硫铝酸钙覆盖在水泥颗粒表面，延缓了水化的进一步进行（4）用水量：由于水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成网状结构的时间较长，所以水泥浆凝结较慢（5）温湿度：水泥水化反应随着温度的升高而加快。湿度低水泥浆体表面会失去水分，表面水泥矿物不能正常水化，硬化速度减慢，而且由于产生收缩裂纹，也不利于强度发展（6）养护龄期：水泥矿物的水化率随时间而增大，养护时间越长，水泥石强度越高14.水泥胶砂强度检验方法：根据国家规定：将水泥、标准砂和水按1:3.0:0.50的比例，并按规定的方法制成40mm*40mm*160mm的标准试件，在标准养护条件下养护规定的龄期（3d和28d），并测定其抗压强度和抗折强度。根据抗压强度和抗折强度划分等级15.硅酸盐水泥加适量石膏的原因？延缓了水泥的凝结时间（抑制铝酸三钙的水化反应速度）16.胶凝材料：在建筑材料中，经过一系列物理作用，化学作用，能将散粒状或块状材料结成整体的物质。（有机，无机（气硬，水硬））气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，并只能在空气中保持或发展其强度；水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度矿物名称分子式简写式水化反应速度水化放热量强度硅酸三钙3CaO•SiO2C3S快大高硅酸二钙2CaO•SiO2C2S慢小早起低后期高铝酸三钙3CaO•Al2O3C3A最快最大低铁铝酸四钙4CaO•Al2O3•Fe2O3C4AF快中较低17.硅酸盐水泥熟料中，C3A的水化和凝结硬化速度最快，但水化铝酸钙的强度不高；C3S和C4AF的水化速度较快，凝结硬化速率也较快，C3S的水化产物强度高，C4AF的水化产物强度不高；C2S水化反应速度最慢，凝结硬化速率也慢，强度早期低，后期高。硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是C3S。水泥熟料中水化速度最快，28d水化热最大的是C3A。在硅酸盐水泥熟料矿物C3S、C2S、C3A、C4AF中，干缩性最大的是C3A。18.掺混合材料的硅酸盐水泥与硅酸盐水泥性能的差别，原因:(1)早期强度低,后期强度高:熟料含量少,且水化反应分两步进行.首先是水泥熟料的水化,之后是熟料的水化产物氢氧化钙与活性材料中的活性SiO2和Al2O3发生水化反应。由此过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化速度较慢，故早期强度低。后期由于二次水化反应的不断进行和水泥熟料的不断水化水化产物不断增多，强度可赶上或超过同强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥(2)对温度敏感,适合高温养护:采用高温养护可大大加速活性混合材料的水化,并可加速熟料的水化,故可以大大提高早期强度,且不影响常温下后期强度的发展(3)耐腐蚀性好:熟料数量相对较少,硬化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的数量少,且活性材料的二次水化反应使水泥石中氢氧化钙的数量进一步降低(4)水化热小:熟料含量少(5)抗冻性较差:由于水化热小，早期强度低；水泥中掺入较多的混合材料，使水泥需水量增大或有泌水通道形成，水分蒸发后，水泥石孔隙率较大或有较多连通孔隙，导致抗冻性差(6)抗碳化性较差:硬化后水泥石中的氢氧化钙数量少,做一抵抗碳化的能力差。19.水泥体积安定性不良是指水泥在凝结硬化的过程中不均匀的体积变化。安定性不合格的水泥应作废品处理，不能用于工程中。体积安定性不良的原因：一般是由于熟料中所含游离氧化钙或游离氧化镁或掺入石膏量过多所致，导致体积膨胀，也会引起水泥石开裂。测定安定性不良的方法：国家标准规定，由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验如有争议以雷氏法为准。沸煮法只能检验游离氧化钙所造成的安定性不良，游离氧化镁和石膏不便于快速检验，所以用化学法进行控制20.当含碳量小于0.8%时含碳量的增加，钢的强度和硬度增大，塑性和韧性降低；当含碳量超过1.0%时，钢材的强度反而降低21.碳素结构钢依牌号增大，含碳量的增加，钢的强度增大，但塑性和韧性降低22.强屈比：抗力强度与屈服强度之比σb/σs。强屈比大，钢材至破坏时的储备潜力大，且刚才塑性好，应力重分布能力强，用于结构的安全性高；但强屈比过大，则钢材强度利用率低，不经济。23.碳素结构钢分类：低碳钢，中碳钢，高碳钢24.碳素结构钢按屈服点的数值（MPa）不同可分为195、215、235、275四个强度等级，按杂质含量不同每个牌号分为A、B、C、D四个质量等级。按脱氧程度不同分为F沸腾钢，b半镇定钢，Z镇定刚，TZ特殊镇定钢。碳素结构钢的牌号由代表屈服点的“屈”字汉语拼音首字母“Q”、屈服点数值、质量等级和脱氧程度四部分组成。25.建筑工程中主要应用Q235钢，可用于轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。Q235钢具有较高的强度，良好的塑性、韧性、可焊性及可加工性等综合性能好，且冶炼方便，成本较低，因此广泛用于一般钢结构，其中C、D级可用在重要的焊接结构26.冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示，弯曲程度是通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度或直径的比值区分的27.钢材塑性的评价指标：伸长率（和冷弯性）28.低碳钢的拉伸的应力-应变曲线，从受力至拉断经历的阶段及每个阶段的特点1)弹性阶段（OA段）：此阶段只产生弹性变形。AB段应力与应变成正比。σp是弹性极限。2)屈服阶段(AB段)：当应力超过弹性极限后继续加载，应变会很快地增加，而应力先是下降，然后做微小的波动，在曲线上出现接近水平线的小锯齿形线段。这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象，成为屈服。σs屈服极限或屈服强度3)强化阶段（BC段）：过了屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化。σb是强化阶段的最高点C所对的应力，是材料所能承受的最大应力，成为强度极限或抗拉强度4)颈缩阶段（CD）：当应力达到抗拉强度时，钢材内部结构遭到严重破坏，试件从薄弱处产生颈缩及迅速伸长变形至断裂，此种现象成为颈缩。在颈缩阶段，由于试件界面迅速减小，刚才承载能力急剧下降。29.将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d，或加热至100-200摄氏度后2h左右，其屈服强度、抗拉强度、硬度进一步提高，同时塑性（伸长率）和冲击韧性逐渐降低，弹性模量得以恢复的现象称为时效处理，前者称为自然时效，后者称为人工时效30.和易性是指混凝土拌合物易于施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。混凝土的拌合物的和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。流动性；是指拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动并且均匀密实的填满模板的性能。粘聚性；是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保