土木工程材料復習資料一、建筑材料的基本性質1、比強度：單位體積質量的材料強度，是衡量物體是否輕質、高強的指標(計算：比強度=材料強度/表觀密度）2.材料的絕對密度、表觀密度、孔隙率、密實度、填充率、孔隙率。強度：材料在外力作用下抵抗破壞的能力絕對密度：指材料在絕對密實狀態下單位體積的質量表觀密度：材料在自然狀態下單位體積的質量孔隙率指：材料內部孔隙體積占材料總體積的百分率空隙率：散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分率密實度：材料內部固體物質的實體積占材料總體積的百分率填充率：顆粒的自然狀態體積占堆積體積的百分率3.質量吸水率、體積吸水率的定義與計算方法。質量吸水率：材料吸水飽和時，吸收的水分質量占材料干燥時質量的百分率×100％(Wm—質量吸水率;mb—材料吸水飽和時的質量;mg材料干燥時質量）體積吸水率：材料吸水飽和時，吸收的水分體積占材料干燥時體積的百分率4.材料的親水性與憎水性。材料的親水性：材料與水接觸時表面會被水浸潤，潤濕角θ≤90°，水分子間內聚力＜材料與水之間的分子吸引力，此種材料稱為親水性材料。材料的憎水性：材料與水接觸時表面不會被水浸潤，潤濕角θ>90°，水分子間內聚力＞材料與水之間的分子吸引力，此種材料稱為憎水性材料。5、材料的孔隙特征對材料性能的影響（密度、吸水性、耐久性、導熱性、強度等等）孔隙率越大材料強度越低、表觀密度越?。幻軐嵉牟牧锨覟殚]口孔隙的材料是不吸水的，抗滲性、抗凍性好；粗大的孔隙因水不易留存，吸水率常小于孔隙率；細小且孔隙率大、開口連通的孔隙具有較大的吸水能力，抗滲性、抗凍性差。（1）密度：材料的孔隙率越大，密度越小。（2）吸水性:材料開口孔越多，吸水量越大，吸水率不大；開口細微連通孔越多，吸水量越大。（3）耐久性：材料孔隙率越大，耐久性越差。（4）導熱性：材料的孔隙率越大，導熱系數變小；而增加孤立的不連通孔隙，能有效降低材料的導熱能力。（5）強度：材料孔隙率增加，強度降低。（6）吸濕性：開口微孔越多，吸濕性越強。（7）抗滲性：開口的連通大孔越多，抗滲性越差；閉口孔隙率大的材料，抗滲性仍可良好。6.材料的抗滲性、耐水性、軟化系數。材料的抗滲性：指材料在水油等壓力作用下抵抗滲透的性質；(用抗滲等級（P）或滲透系數表示)耐水性:材料在長期水作用下不被破壞、強度也不明顯下降的性質軟化系數：耐水性的一個表示參數（K=f/F。）（K—材料的軟化系數；f—材料在水飽和狀態下的無側限抗壓強度，MPa；F—材料在干燥狀態下的無側限抗壓強度，MPa。）7、材料組成、結構和構造對材料性質的影響組成：材料的組成及其相對含量的變化，不僅會影響材料的化學性質，還會影響材料的物理力學性質。材料的成分不同，其物理力學性質有明顯的差異。值得注意的是，材料中某些成分的改變，可能會對某項性質引起較大的改變，而對其他性質的影響不明顯。

結構：材料的結構是決定材料物理性能的重要因素?？煞譃槲⒂^結構和細觀結構。材料在微觀結構上的差異影響到材料的強度、硬度、熔點、變形、導熱性等性質，可以說材料的微觀結構決定著材料的物理力學性能。

構造：材料的構造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料間的搭配。不同材料適當搭配形成的復合材料，其綜合性能優于各個單一材料。材料的內部孔隙會影響材料的強度、導熱性、水滲透性、抗凍性等。8、材料的密度、表觀密度、堆積密度有何區別？在不同的含水狀態下會發生什么變化？密度：材料在絕對密實狀態（材料內部無孔隙）下，單位體積的干質量。表觀密度：材料在自然狀態（通常是自然干燥狀態，孔隙和實體體積的總和）下，單位體積的干質量。堆積密度：是指散粒材料或粉狀材料，在自然堆積狀態下單位體積的質量。隨著含水量的不同，材料的質量和體積均會發生變化，則表觀密度會發生變化。三、氣硬性膠凝材料1.膠凝材料：在一定的條件下，經過自身的一系列化學和物理作用后，由液態或半固態變為固態的材料。2、氣硬性膠凝材料:只能在空氣中硬化，也只能在空氣中保持或繼續發展其強度的膠凝材料。3.過火石灰與欠火石灰高溫煅燒石灰石生成生石灰：CaCO3=高溫（900~1000℃）CaO+CO2↑欠火石灰：在煅燒過程中，若溫度過低，或煅燒時間不足，使得CaCO3不能完全分解，由此形成“欠火石灰”過火石灰：煅燒時間過長或溫度過高，將生成顏色較深、塊體致密的“過火石灰”4、石灰的陳伏：為了消除過火石灰的危害，需將石灰膏至于消化池中2～3周，即為陳伏。5.生石灰在熟化時為什么需要陳伏兩周以上？陳伏時需在熟石灰表面保留一層水的原因是什么？生石灰常含有過火石灰，水化極慢，當石灰變硬后才開始熟化，產生體積膨脹，引起已變硬石灰體的隆起鼓包和開裂，直接影響工程質量。為消除過火石灰的危害，需將石灰膏置于消化池中2~3周，即為陳伏。陳伏期間，石灰漿表面應保持一層水，隔絕空氣，防止Ca(OH)2和CO?發生碳化反應。6、石灰消化的方法生石灰加水進行水化的過程，稱為石灰的熟化或消化，反應式如下：CaO+H2O==Ca(OH)2（消石灰）＋64.9kJ生石灰熟化時放出大量的熱（稱水化熱），并且體積增大1.0~2.5倍。7、石灰的硬化過程與凝結硬化機理結晶過程：游離水分蒸發，Ca(OH)2從飽和溶液中逐漸析出晶體碳化過程：Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3（晶體）+(n+1)H2O硬化緩慢：碳化作用主要發生在與空氣接觸的表面，且生成的CaCO3膜層較致密，阻礙了空氣中CO2的滲入，也阻礙了內部水分的外向蒸發。硬化時體積收縮大:游離水分大量蒸發，內部毛細管失水緊縮，體積收縮變形，出現干縮裂紋（施工時摻入骨料如砂或纖維材料：麻刀、紙巾）硬化后強度低：水分蒸發，留下大量孔隙，石灰體密實度小，強度低。8、石灰與石膏凝結硬化過程的對比（區別）石膏：凝結硬化速度快；硬化時體積微膨脹；石膏凝結硬化時加水較少石灰：硬化為結晶和碳化兩個過程，碳化過程很緩慢，硬化時體積收縮大（共同）：硬化后孔隙率較大，密度和強度較低。9、建筑石膏的主要技術性質（1）凝結硬化快（2）硬化時體積微膨脹（3）硬化后孔隙率較大，表觀密度和強度較低（4）防火性能良好（5）耐水性、抗凍性差（6）隔熱、吸音性良好（7）具有一定的調溫調濕性（8）加工性能好10、水玻璃的性質與應用性質：（1）粘結力和強度較高（2）耐酸性好（3）耐熱性好（4）耐堿性和耐水性差應用:（1）涂刷材料表面；（2）加固土壤；（3）配制防水劑；（4）配制耐酸膠凝、耐酸砂漿和耐酸混凝土；（5）配制耐熱膠凝、耐熱砂漿和耐熱混凝土。四、水硬性膠凝材料1.水硬性膠凝材料：不僅能在空氣中硬化，而且能更好的在水中硬化，并保持和繼續發展其強度的膠凝材料。2、生產硅酸鹽水泥的原料與生產過程（1）原料：硅酸鹽水泥熟料、石膏、混合材料熟料原材料：提供CaO的石灰質原料；提供SiO2的、Al2O3和少量Fe2O3的黏土質原料；鐵礦粉（增加耐磨度）石膏：調節水泥的凝結時間（緩凝劑），常用天然或合成二水石膏混合材料（調節性能、降低成本）：常用活性混合材料：?；郀t礦渣、火山灰質材料、粉煤灰等；非活性混合材料：石灰石、石英砂、粘土、慢冷礦渣等P45（2）生產過程：兩磨一燒，包括生料制備、熟料煅燒和水泥粉磨三個過程。3、硅酸鹽水泥熟料的主要礦物成分，它們在水泥中的含量對水泥的強度有何影響？P46熟料的組成： 4、硅酸鹽水泥水化產物中的膠體有哪些？5.水泥的初凝與終凝初凝：水泥加水起至水泥漿開始失去塑性。終凝：水泥加水起至水泥漿完全失去塑性。6、國家標準規定的硅酸鹽水泥的初凝與終凝時間硅酸.鹽水泥的初凝時間不得早于45min；終凝時間不得遲于390min。7、影響水泥凝結時間的因素有哪些（1）水泥細度：水泥顆粒越細，水化作用越迅速，凝結硬化速度較快，早期強度高；但顆粒過細的水泥硬化時收縮較大，且生產成本較高。（2）石膏摻量：石膏摻量在1.3%～2.5%之間時，能顯著延緩水泥的凝結。（3）水灰比：水灰比越大，水泥密實度越小、強度越低。（4）溫度與濕度：溫度越高，水泥的水化反應越迅速，凝結硬化速度也相應加快；當溫度低于0℃時，水泥的水化停止（冬季施工須注意保溫）；水泥漿失水會影響水化的正常進行，在干燥環境中，澆筑后的水泥構件要注意保水養護。（5）養護齡期：水泥水化程度隨時間增加而增大，強度不斷增大加。（6）貯存條件：有效貯存期3個月。8、如何調節硅酸鹽水泥的凝結時間（不確定答案）答：加入適量石膏9、硅酸鹽水泥的腐蝕類型與腐蝕機理，及其防治方法腐蝕機理：（1）軟水腐蝕：溶出Ca(OH)2降低堿度（在水泥的各種水化產物中Ca(OH)2的溶解度最高）。（2）鹽類腐蝕硫酸鹽腐蝕：鎂鹽腐蝕：（硫酸鎂對水泥石起著鎂鹽和硫酸鹽雙重侵蝕作用）（3）酸類腐蝕一般酸腐蝕：酸堿中和反應，生成可溶于水或體積膨脹的鹽類。碳酸腐蝕：在與作用下變成可溶于水的流失。（4）強堿腐蝕：（水泥石受到強堿侵蝕，反應生成可溶性鹽）防止方法：（1）根據侵蝕介質的類型，合理選擇水泥品種；（2）提高水泥的密實度；（3）設置隔離層或保護層：（通?？刹捎媚退崾?、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或瀝青等）10、各種通用水泥的特性、代號（P48、P51）11、水泥的體積安定性，引起安定性不良的原因，安定性不良的危害體積安定性：水泥在凝結硬化過程中體積變化的均勻性原因：1)MgO過量；2)石膏摻量過多；3)水泥中游離CaO過多。危害：水泥混凝土構筑物產生膨脹性裂縫，降低建筑工程質量，甚至引起嚴重事故。12、沸煮法測試水泥體積安定性的局限用沸煮法不能全面檢驗硅酸鹽水泥的體積安定性是否良好，只能檢驗水泥中是否含有過量的游離CaO。13、硅酸鹽水泥檢驗中，哪些性能不符合要求時，則該水泥屬于不合格品？哪些性能不符合要求時則該水泥屬于廢品？怎樣處理不合格品和廢品？不合格品：細度、終凝時間、強度、混合材摻量超過最大限量，標態、品種、強度等級、生產廠名、出廠編號不全均為不合格品。廢品：氧化鎂含量、三氧化硫含量、初凝時間、安定性處理：“不合格水泥”可以降級使用或用于其他施工部位；“廢品水泥”報廢，不得在工程里作用。五、混凝土1、混凝土：是由膠結材料將天然的（或人工的）骨料粒子或碎片聚集在一起，形成堅硬整體，并具有強度和其他性能的復合材料。2、混凝土的分類：（1）按所用膠結材料分為：水泥混凝土，瀝青混凝土，硅酸鹽混凝土，聚合物膠結混凝土，聚合物浸漬混凝土，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;（2）按表觀密度大小分為：重混凝土（大于2800kg/?）,普通混凝土（2000～2800kg/?）,輕混凝土（小于2000kg/?）；（3）按施工工藝分為：泵送混凝土，噴射混凝土，真空脫水混凝土，造殼混凝土（裹砂混凝土），碾壓混凝土，壓力灌漿混凝土（預填骨料混凝土），熱拌混凝土，太陽能養護混凝土；（4）按用途分為：防水混凝土，防射線混凝土，耐酸混凝土，裝飾混凝土，耐火混凝土，不發火混凝土，補償收縮混凝土，水下澆筑混凝土等；（5）按摻合料分為：粉煤灰混凝土，硅灰混凝土，磨細高爐礦渣混凝土，纖維混凝土（6）按抗壓強度分為：低強混凝土（小于30Mpa），中強混凝土（30～60Mpa），高強混凝土（大于等于60Mpa）（7）按每立方米水泥用量分為：貧混凝土（水泥用量≦170kg）,富混凝土（水泥用量﹥230kg）3、混凝土的組成材料：主要是水泥、水、細骨料和粗骨料，現在還包括摻合料和外加劑。4、什么是堿——骨料反應？是指混凝土中含有活性SiO2的骨料與混凝土所用組成材料（特別是水泥）中的堿（Na2O和K2O)在有水條件下發生反應，形成堿—硅酸凝膠，此凝膠吸水腫脹導致混凝土脹裂的現象。5、混凝土拌合物的和易性，包含哪三方面的性能：流動性、粘聚性、保水性6、影響混凝土拌合物和易性的主要因素（1）膠凝材料漿體數量和水灰比；（2）砂率；（3）組成材料性質；（4）時間和溫度；7、應優先選擇哪種措施提高和易性？（1）在水灰比不變的情況下，增加水泥漿用量；（2）盡可能選用最優砂率，當黏聚性不足時可適當增大砂率；（3）改善砂、石級配；（4）加入外加劑；（5）添加摻合料（6）根據環境條件，盡可能縮短新拌混凝土的運輸時間8、塑性混凝土與干硬性混凝土和易性測試的方法P67坍落度法（塑性混凝土）；維勃稠度法（干硬性混凝土）9、混凝土徐變（1）定義：混凝土在長期不變的荷載作用下，沿作用力方向產生的隨時間增長的變形。（2）產生的原因：膠體的黏性流動與滑移。（3）影響混凝土徐變的因素：水泥用量與水灰比；養護齡期；骨料的類型與級配；應力水平。10、混凝土用砂的含泥量對混凝土性能的影響（1）隨著砂含泥量的增加，混凝土的坍落度減小，且經時損失明顯；（2）隨砂含泥量的增加，混凝土強度降低，工作性能變差；（3）砂含泥量大的混凝土，其早期碳化較為嚴重，對混凝土的耐久性產生很大的影響；（4）將砂中的總含泥量控制在1%以內，其混凝土各項性能均為穩定。11、普通混凝土配合比設計中需確定的三個參數水灰比；單位用水量；砂率12、什么是砂率砂率：砂子占砂石總重量的百分率比。計算砂的顆粒級配與細度模數P62【粗砂、中砂、細砂的細度模數范圍：（1）粗砂：3.7~3.1;（2）中砂：3.0~2.3;（3）細砂：2.2~1.6】14、混凝土的強度等級如何確定，如何表示？普通混凝土劃分為多少個強度等級？（1）強度等級：混凝土強度等級是根據立方體抗壓強度標準值來確定的。例如：C30表示混凝土立方體抗壓強度標準值,fcu,k=30MPa。（2）普通混凝土強度等級劃分為：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個強度等級。（強度等級在C60以上的混凝土稱為高強混凝土。）15、普通混凝土有哪些基本要求？怎樣才能獲得質量優良的混凝土？（1）要求：①滿足施工所要求的混凝土拌合物和易性；②滿足混凝土結構設計要求的強度等級，并具有95%以上的強度保證率；③滿足與使用環境相適應的耐久性；④經濟合理，最大限度節約水泥，降低混凝土成本。（2）獲得：首先要設計合理的配合比，使混凝土滿足上述基本要求以及實際工程中的某些特殊要求；要選用質量合格的原材料，按照相應的規范施工。16、混凝土中的四種基本組成材料在混凝土中所起的作用。水、水泥、砂（細骨料）、石子（粗骨料）（1）砂石：骨架作用，節省水泥用量，減少收縮，抑制裂縫：（2）水泥+水：形成水泥漿，在混凝土中賦予拌合混凝土以流動性；粘接粗、細骨料形成整體；填充骨料的間隙，提高密實度。在凝結硬化前，起填充，潤滑，包裹的作用，在凝結硬化后起膠結作用17、決定混凝土中粗骨料最大粒徑的因素構件的截面尺寸和配筋疏密；（2）施工條件的限制；（3）經濟型等因素。（從經濟上考慮，最大粒徑不宜超過150mm。）18、什么是混凝土的細骨料，包含哪些種類？細骨料：粒徑4.75mm以下的骨料稱為細骨料，俗稱砂，在混合料中起填充作用。分類：①天然砂：河砂、海砂、山砂；②巖石顆粒：稱為機制砂，俗稱人工砂19、提高混凝土耐久性的措施（1）嚴格控制最大水灰比和最小水泥用量（2）選用適當品種的水泥；（3）選用質量較好的砂石，采用級配較好的骨料；（4）在施工中，攪拌均勻，澆筑均勻，振搗密實，注意養護，提高混凝土質量；（5）采用適宜的外加劑；（6）適當摻入活性摻合料。20、混凝土的碳化、影響及影響因素（1）碳化：空氣中的二氧化碳與水泥石中的氫氧化鈣作用，生成碳酸鈣和水，從而使混凝土堿性降低的現象。（2）影響：害：①由于中性化，使混凝土中的鋼筋因失去堿性保護而銹蝕；②碳化收縮會引起微細裂縫，使混凝土強度降低；利：表層混凝土碳化時生成的碳酸鈣，可填充混凝土中的孔隙，提高其密實度。（3）影響混凝土碳化的因素：①水泥品種；②水膠比；③環境條件21、在水泥用量不變的情況下如何提高混凝土強度答：1.減少用水量，用外加劑提高水泥活性2.提高水泥強度3.增強養護環境4.嚴格控制砂石含泥量，提高砂石質量，保證工作性、應用性的前提下石子大能有效地提高強度22、減水劑、引氣劑減水劑：混凝土拌合物在坍落度基本相同的條件下，用來減少拌合用水量和增加強度的外加劑。引氣劑：是一種在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩定而封閉的微小氣泡的外加劑。22、加入減水劑的技術經濟效益答：①當減水而不減少水泥時，提高混凝土強度；②若不減少拌合水泥用量，能明顯提高混凝土的流動性；③若減水時，適當減少水泥，則能節約水泥用量。引氣劑對混凝土性能的影響①改善混凝土拌合物的和易性②提高抗滲性和抗凍性③降低強度七、建筑鋼材1、什么是碳素鋼、什么是合金鋼？答：碳素鋼是指碳含量低于2%，并有少量硅、錳以及磷、硫等雜質的鐵碳合金。合金鋼是指鋼中除含硅和錳作為合金元素或脫氧元素外，還含有其他合金元素（如鉻、鎳、鉬、釩、鈦、銅、鎢、鋁、鈷、鈮、鋯等），有的還含有某些非金屬元素（如硼、氮等）的鋼。2、碳素鋼與合金鋼的區別與性能特點區別：碳素鋼中主要添加劑是碳，合金鋼中含有其他合金元素。性能特點：1、力學性能：拉伸性能、沖擊韌性、耐疲勞