材料复习基础知识

1、土木工程材料复习资料一、建筑材料的基本性质1、比强度：单位体积质量的材料强度，是衡量物体是否轻质、高强的指标 (计算：比强度=材料强度/表观密度）2. 材料的绝对密度、表观密度、孔隙率、密实度、填充率、孔隙率。 强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力 绝对密度：指材料在绝对密实状态下单位体积的质量 表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量 孔隙率指：材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率 空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率 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 填充率：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率3. 质量吸水率、体积吸水率的定义与计算方法。 质量吸水率：材

2、料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时质量的百分率 ×100(Wm质量吸水率; mb材料吸水饱和时的质量; mg材料干燥时质量） 体积吸水率：材料吸水饱和时，吸收的水分体积占材料干燥时体积的百分率4. 材料的亲水性与憎水性。 材料的亲水性：材料与水接触时表面会被水浸润，润湿角90°，水分子间内聚力材料与水之间的分子吸引力，此种材料称为亲水性材料。 材料的憎水性：材料与水接触时表面不会被水浸润，润湿角>90°，水分子间内聚力材料与水之间的分子吸引力，此种材料称为憎水性材料。5、材料的孔隙特征对材料性能的影响（密度、吸水性、耐久性、导热性、强度等等） 孔隙率越

3、大材料强度越低、表观密度越小；密实的材料且为闭口孔隙的材料是不吸水的，抗渗性、抗冻性好；粗大的孔隙因水不易留存，吸水率常小于孔隙率；细小且孔隙率大、开口连通的孔隙具有较大的吸水能力，抗渗性、抗冻性差。 （1）密度：材料的孔隙率越大，密度越小。 （2）吸水性: 材料开口孔越多，吸水量越大，吸水率不大；开口细微连通孔越多，吸水量越大。（3）耐久性：材料孔隙率越大，耐久性越差 。 （4）导热性：材料的孔隙率越大，导热系数变小；而增加孤立的不连通孔隙，能有效降低材料的导热能力。 （5）强度：材料孔隙率增加，强度降低。 （6）吸湿性：开口微孔越多，吸湿性越强。 （7）抗渗性：开口的连通大孔越多，抗渗性越

4、差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。6. 材料的抗渗性、耐水性、软化系数。 材料的抗渗性：指材料在水油等压力作用下抵抗渗透的性质；(用抗渗等级（P）或渗透系数表示) 耐水性: 材料在长期水作用下不被破坏、强度也不明显下降的性质 软化系数：耐水性的一个表示参数（K=f/F。）（K材料的软化系数；f材料在水饱和状态下的无侧限抗压强度，MPa；F材料在干燥状态下的无侧限抗压强度，MPa。）7、材料组成、结构和构造对材料性质的影响组成：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得注意的是，材料中某些成分的改变，

5、可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。 结构：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。可分为微观结构和细观结构。材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。 构造：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。8、材料的密度、表观密度、堆积密度有何区别？在不同的含水状态下会发生什么变化？ 密度：材料在绝对密实状态（材料内部无孔隙）下，单位体积的干质量。 表

6、观密度：材料在自然状态（通常是自然干燥状态，孔隙和实体体积的总和）下，单位体积的干质量。 堆积密度：是指散粒材料或粉状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。 随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。三、气硬性胶凝材料1.胶凝材料：在一定的条件下，经过自身的一系列化学和物理作用后，由液态或半固态变为固态的材料。2、气硬性胶凝材料: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。3. 过火石灰与欠火石灰 高温煅烧石灰石生成生石灰：CaCO3=高温（9001000）CaO+CO2欠火石灰：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

7、解，由此形成“欠火石灰”过火石灰：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、石灰的陈伏：为了消除过火石灰的危害，需将石灰膏至于消化池中23周，即为陈伏。5.生石灰在熟化时为什么需要陈伏两周以上？陈伏时需在熟石灰表面保留一层水的原因是什么？生石灰常含有过火石灰，水化极慢，当石灰变硬后才开始熟化，产生体积膨胀，引起已变硬石灰体的隆起鼓包和开裂，直接影响工程质量。为消除过火石灰的危害，需将石灰膏置于消化池中23周，即为陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2和CO发生碳化反应。6、石灰消化的方法 生石灰加水进行水化的过程，称为石灰的熟化或消化，反应

8、式如下： CaO+H2O=Ca(OH)2（消石灰）64.9kJ 生石灰熟化时放出大量的热（称水化热），并且体积增大1.02.5倍。7、石灰的硬化过程与凝结硬化机理 结晶过程：游离水分蒸发，Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐析出晶体 碳化过程：Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3（晶体）+(n+1) H2O（1） 硬化缓慢：碳化作用主要发生在与空气接触的表面，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分的外向蒸发。 （2） 硬化时体积收缩大: 游离水分大量蒸发，内部毛细管失水紧缩，体积收缩变形，出现干缩裂纹（施工时掺入骨料如砂或纤维材料：麻刀、纸巾）（3） 硬化后

9、强度低：水分蒸发，留下大量孔隙，石灰体密实度小，强度低。8、石灰与石膏凝结硬化过程的对比 （区别）石膏：凝结硬化速度快；硬化时体积微膨胀；石膏凝结硬化时加水较少 石灰：硬化为结晶和碳化两个过程，碳化过程很缓慢，硬化时体积收缩大 （共同）：硬化后孔隙率较大，密度和强度较低。9、建筑石膏的主要技术性质（1）凝结硬化快 （2） 硬化时体积微膨胀（3） 硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低（4）防火性能良好 （5）耐水性、抗冻性差 （6）隔热、吸音性良好 （7）具有一定的调温调湿性 （8） 加工性能好10、水玻璃的性质与应用 性质：（1）粘结力和强度较高 （2）耐酸性好 （3）耐热性好 （4）耐碱性和

10、耐水性差 应用: （1）涂刷材料表面 ； （2）加固土壤； （3）配制防水剂； （4）配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土 ； （5）配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土。四、水硬性胶凝材料1. 水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。2、生产硅酸盐水泥的原料与生产过程 （1）原料：硅酸盐水泥熟料、石膏、混合材料熟料原材料：提供CaO的石灰质原料；提供SiO2的、Al2O3和少量Fe2O3的黏土质原料；铁矿粉（增加耐磨度）石膏：调节水泥的凝结时间（缓凝剂），常用天然或合成二水石膏混合材料（调节性能、降低成本）：常用活性混合材料：粒化高炉矿渣、火

11、山灰质材料、粉煤灰等；非活性混合材料：石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣等P45 （2）生产过程：两磨一烧，包括生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程。3、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分，它们在水泥中的含量对水泥的强度有何影响？P46熟料的组成： 4、硅酸盐水泥水化产物中的胶体有哪些？5.水泥的初凝与终凝 初凝：水泥加水起至水泥浆开始失去塑性。 终凝：水泥加水起至水泥浆完全失去塑性。6、国家标准规定的硅酸盐水泥的初凝与终凝时间 硅酸.盐水泥的初凝时间不得早于45min；终凝时间不得迟于390min。7、影响水泥凝结时间的因素有哪些（1）水泥细度：水泥颗粒越细，水化作用越迅速，凝结硬化速度较快，早期强度

12、高；但颗粒过细的水泥硬化时收缩较大，且生产成本较高。（2）石膏掺量：石膏掺量在1.3%2.5%之间时，能显著延缓水泥的凝结。（3）水灰比：水灰比越大，水泥密实度越小、强度越低。（4）温度与湿度：温度越高，水泥的水化反应越迅速，凝结硬化速度也相应加快；当温度低于0时，水泥的水化停止（冬季施工须注意保温）；水泥浆失水会影响水化的正常进行，在干燥环境中，浇筑后的水泥构件要注意保水养护。（5）养护龄期：水泥水化程度随时间增加而增大，强度不断增大加。（6）贮存条件：有效贮存期3个月。8、如何调节硅酸盐水泥的凝结时间（不确定答案）答：加入适量石膏9、硅酸盐水泥的腐蚀类型与腐蚀机理，及其防治方法 腐蚀机理：

13、（1）软水腐蚀：溶出Ca(OH)2降低碱度 （在水泥的各种水化产物中 Ca(OH)2的溶解度最高）。 （2）盐类腐蚀 硫酸盐腐蚀： 镁盐腐蚀： （硫酸镁对水泥石起着镁盐和硫酸盐双重侵蚀作用） （3）酸类腐蚀 一般酸腐蚀：酸碱中和反应，生成可溶于水或体积膨胀的盐类。 碳酸腐蚀：在与作用下变成可溶于水的流失。 （4）强碱腐蚀： （水泥石受到强碱侵蚀，反应生成可溶性盐 ） 防止方法： （1）根据侵蚀介质的类型，合理选择水泥品种； （2）提高水泥的密实度； （3）设置隔离层或保护层：（通常可采用耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等）10、各种通用水泥的特性、代号（P48、P51）11、水泥的体积安定

14、性，引起安定性不良的原因，安定性不良的危害体积安定性：水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性原因：1)MgO过量；2)石膏掺量过多；3)水泥中游离CaO过多。危害：水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严重事故。12、沸煮法测试水泥体积安定性的局限 用沸煮法不能全面检验硅酸盐水泥的体积安定性是否良好，只能检验水泥中是否含有过量的游离CaO。13、硅酸盐水泥检验中，哪些性能不符合要求时，则该水泥属于不合格品？哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品？怎样处理不合格品和废品？不合格品：细度、终凝时间、强度、混合材掺量超过最大限量，标态、品种、强度等级、 生产厂名、出厂编号不全均为不合

15、格品。废品：氧化镁含量、三氧化硫含量、初凝时间、安定性处理：“不合格水泥”可以降级使用或用于其他施工部位； “废品水泥”报废，不得在工程里作用。五、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，形成坚硬整体，并具有强度和其他性能的复合材料。2、混凝土的分类：（1）按所用胶结材料分为：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;（2）按表观密度大小分为：重混凝土（大于2800kg/）,普通混凝土（20002800kg/）,轻混凝土（小于2000kg/）；（3）按施工工艺分为：泵

16、送混凝土，喷射混凝土，真空脱水混凝土，造壳混凝土（裹砂混凝土），碾压混凝土，压力灌浆混凝土（预填骨料混凝土），热拌混凝土，太阳能养护混凝土；（4）按用途分为：防水混凝土，防射线混凝土，耐酸混凝土，装饰混凝土，耐火混凝土，不发火混凝土，补偿收缩混凝土，水下浇筑混凝土等；（5）按掺合料分为：粉煤灰混凝土，硅灰混凝土，磨细高炉矿渣混凝土，纤维混凝土（6）按抗压强度分为：低强混凝土（小于30Mpa），中强混凝土（3060Mpa），高强混凝土（大于等于60Mpa）（7）按每立方米水泥用量分为：贫混凝土（水泥用量170kg）,富混凝土（水泥用量230kg）3、混凝土的组成材料：主要是水泥、水、细骨料和粗骨

17、料，现在还包括掺合料和外加剂。4、什么是碱骨料反应？ 是指混凝土中含有活性SiO2的骨料与混凝土所用组成材料（特别是水泥）中的碱（Na2O和K2O)在有水条件下发生反应，形成碱硅酸凝胶，此凝胶吸水肿胀导致混凝土胀裂的现象。5、混凝土拌合物的和易性，包含哪三方面的性能： 流动性、粘聚性、保水性6、影响混凝土拌合物和易性的主要因素（1）胶凝材料浆体数量和水灰比；（2）砂率；（3）组成材料性质；（4）时间和温度；7、应优先选择哪种措施提高和易性？（1）在水灰比不变的情况下，增加水泥浆用量； （2）尽可能选用最优砂率，当黏聚性不足时可适当增大砂率；（3）改善砂、石级配；（4）加入外加剂；（5）添加掺合

18、料（6）根据环境条件，尽可能缩短新拌混凝土的运输时间8、塑性混凝土与干硬性混凝土和易性测试的方法P67坍落度法（塑性混凝土）；维勃稠度法（干硬性混凝土）9、混凝土徐变 （1）定义：混凝土在长期不变的荷载作用下，沿作用力方向产生的随时间增长的变形。 （2）产生的原因：胶体的黏性流动与滑移。 （3）影响混凝土徐变的因素：水泥用量与水灰比；养护龄期；骨料的类型与级配；应力水平。10、混凝土用砂的含泥量对混凝土性能的影响 （1） 随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度减小，且经时损失明显； （2）随砂含泥量的增加，混凝土强度降低，工作性能变差； （3）砂含泥量大的混凝土，其早期碳化较为严重，对混凝土的耐久

19、性产生很大的影响； （4）将砂中的总含泥量控制在1%以内，其混凝土各项性能均为稳定。11、普通混凝土配合比设计中需确定的三个参数水灰比；单位用水量；砂率12、什么是砂率砂率：砂子占砂石总重量的百分率比。13、 计算砂的颗粒级配与细度模数P62 【粗砂、中砂、细砂的细度模数范围：（1）粗砂：3.73.1;（2） 中砂：3.02.3;（3）细砂：2.21.6】14、混凝土的强度等级如何确定，如何表示？普通混凝土划分为多少个强度等级？ （1）强度等级：混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。例如：C30表示混凝土立方体抗压强度标准值,f cu,k=30MPa。 （2）普通混凝土强度等级划分

20、为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。（强度等级在C60以上的混凝土称为高强混凝土。）15、普通混凝土有哪些基本要求？怎样才能获得质量优良的混凝土？ （1）要求：满足施工所要求的混凝土拌合物和易性；满足混凝土结构设计要求的强度等级，并具有95%以上的强度保证率；满足与使用环境相适应的耐久性；经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土成本。 （2）获得：首先要设计合理的配合比，使混凝土满足上述基本要求以及实际工程中的某些特殊要求；要选用质量合格的原材料，按照相应的规范施工。16、混凝土中的四种基本组成材料在

21、混凝土中所起的作用。水、水泥、砂（细骨料）、石子（粗骨料）（1）砂石：骨架作用，节省水泥用量，减少收缩，抑制裂缝：（2）水泥+水：形成水泥浆，在混凝土中赋予拌合混凝土以流动性；粘接粗、细骨料形成整体；填充骨料的间隙，提高密实度。在凝结硬化前，起填充，润滑，包裹的作用，在凝结硬化后起胶结作用17、决定混凝土中粗骨料最大粒径的因素（1） 构件的截面尺寸和配筋疏密；（2）施工条件的限制；（3）经济型等因素。（从经济上考虑，最大粒径不宜超过150mm。）18、什么是混凝土的细骨料，包含哪些种类？ 细骨料：粒径4.75 mm以下的骨料称为细骨料，俗称砂，在混合料中起填充作用。 分类：天然砂：河砂、海砂、

22、山砂；岩石颗粒：称为机制砂，俗称人工砂19、提高混凝土耐久性的措施（1）严格控制最大水灰比和最小水泥用量（2）选用适当品种的水泥；（3）选用质量较好的砂石，采用级配较好的骨料；（4）在施工中，搅拌均匀，浇筑均匀，振捣密实，注意养护，提高混凝土质量；（5）采用适宜的外加剂；（6）适当掺入活性掺合料。20、混凝土的碳化、影响及影响因素 （1） 碳化：空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水，从而使混凝土碱性降低的现象。 （2） 影响： 害：由于中性化，使混凝土中的钢筋因失去碱性保护而锈蚀； 碳化收缩会引起微细裂缝，使混凝土强度降低； 利：表层混凝土碳化时生成的碳酸钙，可填充混凝土中

23、的孔隙，提高其密实度。 （3）影响混凝土碳化的因素： 水泥品种；水胶比；环境条件21、在水泥用量不变的情况下如何提高混凝土强度答：1.减少用水量，用外加剂提高水泥活性 2.提高水泥强度 3.增强养护环境 4.严格控制砂石含泥量，提高砂石质量，保证工作性、应用性的前提下石子大能有效地提高强度22、减水剂、引气剂减水剂：混凝土拌合物在坍落度基本相同的条件下，用来减少拌合用水量和增加强度的外加 剂。引气剂：是一种在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。22、加入减水剂的技术经济效益答：当减水而不减少水泥时，提高混凝土强度； 若不减少拌合水泥用量，能明显提高混凝土的流动性；

24、 若减水时，适当减少水泥，则能节约水泥用量。23、 引气剂对混凝土性能的影响 改善混凝土拌合物的和易性 提高抗渗性和抗冻性 降低强度七、建筑钢材1、什么是碳素钢、什么是合金钢？答：碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素（如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆等），有的还含有某些非金属元素（如硼、氮等）的钢。2、碳素钢与合金钢的区别与性能特点区别：碳素钢中主要添加剂是碳，合金钢中含有其他合金元素。性能特点：1、力学性能：拉伸性能、冲击韧性、耐疲劳性、硬度 2、工艺性能：冷弯性能、焊接性能3、钢材中有害元素对钢材性能的影响