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土木工程材料知识点
土木工程材料复习整理
土木工程材料的定义
用于建筑物和构筑物的所有材料的总称。
土木工程材料的分类
(一)按化学组成分类:无机材料、有机材料、复合材料
(二)按材料在建筑物中的功能分类:承重材料、非承重材料、保温和隔热材料、吸声和隔声材料、防水材料、装饰材料等
(三)按使用部位分类:结构材料、墙体材料、屋面材料、地面材料、饰面材料等
各级标准各自的部门代号列举
GB——国家标准GBJ——建筑行业国家标准JC——建材标准
JG——建工标准JGJ——建工建材标准DB——地方标准
QB——企业标准ISO——国际标准
材料的组成是指材料的化学成分、矿物成分和相组成。
材料的结构
宏观结构:指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。
细观结构:指用光学显微镜所能观察到的材料结构。其尺寸在10-3-10-6m级。
微观结构:微观结构是指原子和分子层次上的结构。其尺寸在10-6-10-10m级。微观结构可以分为晶体、非晶体和胶体三种。
、表观密度、堆积密度、密实度与孔隙率、填充率与空隙率的概念及计算
密度:材料在绝对密实状态下,单位体积的质量。(质量密度)
密实体积:不含有孔隙和空隙的体积(V)。
g/cm3
表观密度:材料在自然状态下,单位体积的质量。(体积密度)
表观体积:含有孔隙但不含空隙的体积(V0)。(用排水法测得的扣除了材料内部开口孔隙的体积称为近视表观体积,也称视体积。
㎏/m3或g/cm3
堆积密度:材料在堆积状态下,单位体积的质量。(容装密度)
堆积体积:含有孔隙和空隙的体积(V0’)。
㎏/m3
密实度:密实度是指材料体积内,被固体物质所充实的程度。
孔隙率:孔隙率是指材料体积内,孔隙体积占总体积的百分率。
填充率:填充率是指散粒材料在其堆积体积中,被其颗粒填充的程度。
空隙率:空隙率是指散粒材料在其堆积体积中,颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率。
材料的孔隙率对材料的性质有何影响
影响吸水性影响吸湿性影响材料抗渗性影响材料抗冻性影响材料导热系数
、憎水性的关系P3

吸水性:是指材料在水中吸收水分的性质,其大小用吸水率表示。
质量吸水率:
体积吸水率:
吸湿性:材料在空气中,吸收空气中水分的性质,称为吸湿性。其大小用含水率表示。
影响吸水性的因素
材料的本身的性质,如亲水性或憎水性;
材料的孔隙率;
孔隙构造特征,如孔径大小、开口与否等。
影响吸湿性的因素
材料的本身的性质,如亲水性或憎水性;
材料的孔隙率;
孔隙构造特征,如孔径大小、开口与否等;
周围空气的温度和湿度。
什么叫耐水性如何表示
①材料长期在水作用下不破坏,强度也不显着降低的性质,称为耐水性。
②用软化系数表示,即
软化系数越小,说明材料吸水饱和后的强度降低越多,其耐水性越差。
什么叫抗渗性如何表示
①材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。
②用抗渗系数K表示,k越大,材料的抗渗性越差。
用抗渗等级Pn表示,抗渗等级越高,抗渗性越好。
影响材料抗渗性的因素有哪些
孔隙率、孔隙特征
什么叫抗冻性用什么表示
①材料在吸水饱和状态下,能经受多次冻融循环作用而不破坏,强度也不显着降低的性质。
②用抗冻等级Fn表示,表示经过n次冻融循环次数后。
(保温性)什么是导热系数
①材料传导热量的能力称为导热性。其大小用热导率(λ)表示。
②导热率是表示单位厚度的材料,当两侧温差为1K时,在单位时间内通过单位面积的热量。
:
材料的组成与结构;孔隙率及孔隙特征;含水情况
热容性是什么
材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质。
Q=mC(t1-t2)
比热容的物理意义是什么
1kg材料在温度改变1K时吸收或放出的热量。
材料的抗压、抗拉、抗剪强度。
材料的抗弯强度
材料的比强度是什么
衡量材料轻质高强的一个指标,材料的强度与其表观密度之比,即:
什么叫弹性与塑性
弹性:材料在外力作用下产生变形,外力撤掉后变形能完全恢复的性质,称为弹性。
塑性:材料在外力作用下产生变形,若除去外力后仍保持变形后的形状和尺寸,并且不产生裂缝的性质称为塑性。
什么叫脆性与韧性
脆性:在外力作用下,当外力达到一定限度后,材料突然破坏而又无明显的塑性变形的性质。
脆性材料(如混凝土、玻璃、石材)抵抗冲击或震动荷载的能力很差。
韧性:在冲击、震动荷载的作用下,能吸收较大能量而不破坏的性质称为韧性。如钢材、木材、纤维等。
桥梁、牛腿柱、电梯井、高层建筑等处所用的材料须有较好的韧性。
什么叫硬度和耐磨性
硬度:指材料表面的坚硬程度,是抵抗其他物体刻划、压入其表面的能力。
测定方法:刻划法、回弹法、压入法。
耐磨性:材料表面抵抗磨损的能力。用磨损率表示。
提高耐久性的措施
减轻介质对材料的破坏作用
提高材料密实度
对材料进行憎水或防腐处理
在材料表面设置保护层
什么叫胶凝材料什么叫气硬性胶凝材料什么叫水硬性胶凝材料
胶凝材料:指经过自身的物理化学作用后,能够由浆体变成固体,并在变化过程中把一些散粒材料或块状材料胶结成具有一定强度的整体。
气硬性胶凝材料:是指只能在空气中硬化,也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材料。
水硬性胶凝材料:是指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。
什么叫过火石灰有什么危害
过火石灰:因煅烧温度过高使粘土杂质融化并包裹石灰。
危害:不仅影响产浆量,还会导致工程事故。这是由于它表面包裹有一层玻璃质釉状物,从而延缓石灰的熟化,导致已硬化的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象。
欠火石灰以及正火石灰
欠火石灰:(温度过低时)碳酸钙没有完全分解,降低了生石灰的产量
正火石灰:(900°C左右时)
什么叫石灰的熟化
指生石灰与水发生水化反应,生成Ca(OH)2的过程。
生石灰水化反应的特点
反应可逆;
水化热大,水化速率快;
水化过程中体积增大。

①熟化后的石灰浆在消化池中储存2~3周以上,此过程成为“陈伏”。
②为了消除过火石灰的危害;
③陈伏期间,石灰浆表面应保持一层一定厚度的水,以隔绝空气,防止碳化。
石灰的硬化、性能及应用
①干燥、结晶和碳化三个过程同时进行,但极为缓慢。碳化过程长时间只限于表面,结晶过程主要在内部发生。
(原因:空气中CO2含量稀薄,使碳化反应进展缓慢,同时表面的石灰浆一旦硬化就形成外壳,阻止了CO2的渗入,同时又使内部的水分无法析出,影响硬化过程的进行。)
②特性:可塑性好;硬化缓慢;硬化后强度低;硬化时体积收缩大;耐水性差
③应用:配制石灰砂浆、石灰乳
配制石灰土、三合土
生产碳化石灰板
加固含水的软土地基
静态破碎剂
、性能、应用
①生产:
建筑石膏:(β型半水石膏)
高强石膏:(α型半水石膏)
②特性:
硬化后体积微膨胀性
硬化后孔隙率大,因此其强度较低、表
观密度小、吸声性较强、吸湿性较强。
耐水性与抗冻性较差
凝结硬化快
防火性好但耐高温性差
③应用:
纸面石膏板
装饰石膏板
吸声用穿孔石膏板
石膏艺术制品
、性能、应用(考点:)
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥(简称普通水泥)、矿渣硅酸盐水泥(简称矿渣水泥)、火山灰质硅酸盐水泥
(简称火山灰水泥)、粉煤灰硅酸盐水泥(简称粉煤灰水泥)和复合硅酸盐水泥(简称复合水泥)。
各种水泥的代号
硅酸盐水泥:P·I,P·II
普通硅酸盐水泥:P·O
矿渣硅酸盐水泥:P·S·A,P·S·B
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
硅酸盐水泥熟料组成及单矿物特性
主要组成成分:硅酸三钙(C3S)少量:游离氧化钙
硅酸二钙(C2S)游离氧化镁
铝酸三钙(C3A)含碱矿物以及玻璃体等
铁铝酸四钙(C4AF)
单矿物特性:
名称
硅酸三钙
硅酸二钙
铝酸三钙
铁铝酸四钙
凝结硬化速度28d水化放热量强度
快多高
慢少早期低,后期高
最快最多低
快
中
低
(包括二次反应)及产物
产物:水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体
水泥的氧化物和化合物简写(P73)
主要技术指标(细度、凝结时间、安定性、强度)
细度:指水泥颗粒的粗细程度。
水泥越细:优点:总表面积越大,与水发生水化反应的速度越快,水泥石的早期强度越高。
缺点:硬化收缩越大;易受潮而降低活性;成本越高。
GB规定:硅酸盐水泥的比表面积应大于300m2/kg。
同时规定凡细度不符合规定者为不合格品。
凝结时间:水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。
自加水起至水泥浆开始失去塑性,流动性减小所需时间,称为初凝时间;
自加水起至水泥浆开始完全失去塑性、开始有一定结构强度所需的时间称为终凝时间。
结论1:水泥的初凝时间不能过短,否则在施工前即已失去流动性和可塑性而无法施工。
结论2:水泥的终凝时间不能过长,否则将延长施工进度和模板周转期。
GB规定:初凝时间不得早于45min终凝时间不得迟于390min
安定性:指水泥硬化后体积变化是否均匀的性质。
不良:水泥硬化后体积发生不均匀膨胀,导致水泥石开裂、翘曲等现象。
良好:否则,为良好。
引起安定性不良的原因有哪些:熟料中含有过多的游离CaO,MgO;石膏掺量过多
GB规定:用沸煮法检验必须合格;熟料中MgO含量≯5%;熟料中SO3含量≯%;
强度:
何为水化热水化热的利与弊
①水泥与水发生水化反应所放出的热量称为水化热。
②高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的,在大体积混凝土中应选择低热水泥。
在混凝土冬期施工时,水化热有利于水泥的凝结、硬化和防止混凝土受冻。
水泥石腐蚀及防止
腐蚀:水泥石在正常使用条件下,具有较好的耐久性,但在某些腐蚀性介质作用下,水泥石的结构逐渐遭到破坏,强度下降以致全部溃裂,这种现象叫水泥石的腐蚀。主要原因有:
淡水腐蚀
硫酸盐腐蚀
溶解性化学腐蚀
防止:根据工程所处环境,选用适当品种的水泥;
增加水泥制品的密实度,减少侵蚀介质的渗透;
加做保护层。
三种水泥的共同性质
凝结硬化慢,早期强度低,后期强度发展较快
抗软水、抗腐蚀能力强
水化热低、放热速度慢
抗碳化能力差抗冻性差、耐磨性差
湿热敏感性强,适合蒸汽养护
三种水泥各自的特性
矿渣水泥耐热性强、干缩性较大、保水性差
火山灰水泥保水性好、抗渗性好、硬化干缩性显着
粉煤灰水泥干缩性小、抗裂性好
混凝土的定义
由胶凝材料、骨料、水按适当比例配合拌制而成的混合物,经一定的时间硬化而成的人造石材。
混凝土的分类
(一)按干表观密度分
(1)重混凝土。表观密度大于2500kg/m3的混凝土。常由重晶石和铁矿石配制而成。
(2)普通混凝土。表观密度为1950~2500kg/m3的水泥混凝土。主要以砂、石子和水泥配制而成,是土木工程中最常用的混凝土品种。
(3)轻混凝土。表观密度小于1950kg/m3的混凝土。包括轻骨料混凝土、多孔混凝土和大孔混凝土等。
(二)按胶凝材料分
(三)按用途分
(四)按生产工艺和施工方法分
(配合比设计的基本要求)如何满足
(1)满足施工要求的和易性。
(2)满足设计的强度等级,并具有95%的保证率。
(3)满足工程所处环境对混凝土的耐久性要求。
(4)经济合理,最大限度节约水泥,降低混凝土成本。
砂的技术要求(细度模数计算及级配评定)
粗砂:Mx=~(I区);中砂:Mx=~(II区);细砂:Mx=~(III区)。
筛孔尺寸
I区
II区
III区
累计筛余百分率(%)
0
0
0
10~0
10~0
10~0

35~5
25~0
15~0

65~35
50~10
25~0
85~71
70~41
40~16
95~80
92~70
85~55
100~90
100~90
100~90

碱—骨料反应是指混凝土内水泥中所含的碱(K2O和Na2O),与骨料中的活性SiO2发生化学反应,在骨料表面形成碱-硅凝胶,吸水后将产生3倍以上的体积膨胀,从而导致混凝土膨胀开裂而破坏。
防范:对水泥中碱含量大于%;骨料中含有活性SiO2且在潮湿环境或水中使用的混凝土工程,必须加以重视。大型水工结构、桥梁结构、高等级公路、飞机场跑道一般均要求对骨料进行碱活性试验或对水泥的碱含量加以限制。
粗骨料强度的表示方法、粗骨料最大粒如何选择
碎石的强度可用其母岩岩石的抗压强度和碎石的压碎指标值表示。
卵石的强度用压碎指标值表示。
粗骨料最大粒的选择
混凝土所用粗骨料的公称粒级上限称为最大粒径。
在条件许可的情况下,应尽量选得较大粒径的骨料。骨料最大粒径受到多种条件的限制:
①最大粒径不得大于构件最小截面尺寸的1/4,同时不得大于钢筋净距的3/4。
②对于混凝土实心板,最大粒径不宜超过板厚的1/3,且不得大于40mm。
③对于泵送混凝土,当泵送高度在50m以下时,最大粒径与输送管内径之比,碎石不宜大于1:3;卵石不宜大于1:。
及FCU。K及强度等级C的含义,影响混凝土强度的因素(试验条件)
fcu(混凝土立方体抗压强度标准值):立方体试件的标准尺寸为150mm×150mm×150mm;标准养护条件为温度20±2℃,相对湿度95%以上;标准龄期为28天。在上述条件下测得的抗压强度值,以fcu表示。
fcu,k(混凝土立方体抗压强度标准值系):按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件在28天龄期,用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度值,用fcu,k表示。