土木工程材料汇总

1、绪论1土木工程泛指建筑工程、道路桥梁工程、水利工程等建设性工程。土木工程中所使用的各种材料及制品都统称为土木工程材料,是一切建筑工程的物质基础。三.土木工程材料的发展方向 轻质、高强、耐久性好四.常用标准代号 我国的四级标准:国家标准GB 行业标准， 地方标准 企业标准QB国际和国外标准第1章 土木工程材料的基本性质1. 密度 材料在绝对密实状态下，单位体积的质量 =m/V g/cm3 2.近似密度 砂、石等材料在排除开口孔体积的情况下，单位体积的质量 a=m/Va g/cm Va=V+V闭 3.表观密度 材料在自然状态下，单位体积的质量 0=m/V0 g/cm3或kg/m V0=V+V孔=V

2、+V开+V闭= Va +V开4.堆积密度 粉状或粒状材料在堆积状态下，单位体积的质量0=m/V0 kg/m3 V 0= V 0 +V空 = Va +V开+V空 = V +V孔+V空1.2.2 材料的密实度与孔隙率1.密实度 材料的体积内被固体物质充实的程度2.孔隙率 材料的体积内，孔隙体积所占的比例D+P=1 材料的填充率与空隙率1.填充率 某堆积体积中, 被散粒材料的颗粒所填充的程度2.空隙率 某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例D+p=12.材料的吸水性与吸湿性吸水性-材料与水接触吸收水分的性质吸湿性-材料在潮湿空气中吸收水分的性质含水率：式中：W -材料的质量含水率，%；

3、m- 材料在干燥状态下质量，g;m1- 材料在含水状态下的质量，g 吸水率-最大含水率孔隙特征对材料的吸水性和吸湿性的影响平衡含水率3.材料的耐水性-材料抵抗水的破坏作用的能力，用软化系数K表示：材料的软化系数的范围在01之间。用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须选用软化系数不低于（）0.85的材料； 用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小于0.700.85。通常软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材料材料的理论强度 式中：ft 材料的理论抗拉强度； E材料的弹性模量， 单位表面能；d 原子间的距离。材料的强度 根据外力作用方式的不同，分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度。材料的

4、耐久性 材料的耐久性是材料在使用中，抵抗其自身和环境的长期破坏作用，保持其原有性能不破坏、不变质的能力。第2章 建筑钢材钢材与混凝土相比的优点：1.抗拉强度高2.塑性好3.韧性好4.性能稳定5.比强度高钢材与混凝土相比的缺点：1.易生锈2.防火性能差3.自重大钢材的化学组成钢材与铁的区别在于碳含量，钢材的碳含量在2%以下。按化学成分钢材可分为碳素钢和合金钢两类。 碳素钢按碳含量可分为：合金钢按合金元素的总含量可分为：碳素钢在常温下形成的基本组织也有三种：铁素体、渗碳体和珠光体。炼钢时脱氧程度不同，钢的质量差别很大，通常可分为以下四种：沸腾钢，代号为“F”;镇静钢代号为“Z”; 半镇静钢,其代号

5、为“b”。抗拉性能 是钢材最重要的性能之一 。由拉伸实验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率是钢材抗拉性能的主要技术指标。 冷弯性能, 冲击韧性,硬度, 耐疲劳性1.钢材被腐蚀的主要原因 （1）化学腐蚀 （2）电化学腐蚀（3）应力腐蚀1.碳素结构钢 牌号的表示方法：Q 屈服点数值 质量等级代号 脱氧程度代号第3章 无机胶凝材料1.石膏的生产2. 建筑石膏的凝结硬化建筑石膏的几个特点：1.凝结硬化快2.孔隙率大3.体积微膨胀4.防火性能好5.环境调节性 6.耐水性差7.良好的可加工性和装饰性。生石灰的熟化：生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，也称消化或消解。 熟化反应：CaOH2O Ca

6、(OH)264.9103J石灰的硬化 碳化过程 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O石灰的特性：（1）保水性好，可塑性好2）凝结硬化慢，强度低 1：3石灰砂浆的28天抗压强度通常只有0.20.5MPa。（3）耐水性差（4）体积收缩大常用的六大水泥包括：硅酸盐水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰质水泥 、普通硅酸盐水泥、复合水泥。3.2.硅酸盐水泥 凡由硅酸盐水泥熟料、05的石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥(波特兰水泥)。2硅酸盐水泥熟料中四种矿物成分的分子式是（水化放热量最大且最快的是C3A ）、（对后期有影响，水化放热量最慢最小的

7、是 C2S ）中低热水泥、（对前期强度起决定性影响的是C3S 矿物含量最高 ）高强水泥、（C4AF ）道路水泥。3.影响水泥凝结硬化的因素（1）矿物成分（2）细度（3）用水量（4）养护时间（5）环境的温度和湿度6）石膏掺量硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，；终凝时间不得迟于6.5h 水泥石的腐蚀与防止 1.软水的侵蚀（溶出性侵蚀、溶析） 2.盐类腐蚀（硫酸盐和镁盐） 3.酸类腐蚀（碳酸和一般酸） 4.强碱的腐蚀 普通硅酸盐水泥代号P.O。复合硅酸盐水泥代号P.C。火山灰质硅酸盐水泥代号P.P。粉煤灰硅酸盐水泥代号P.F。矿渣硅酸盐水泥代号P.S。其特性相对与硅酸盐水泥的主要特点：（1）二

8、次水化；（2）凝结硬化稍慢、早期强度较低，但后期强度往往能赶上甚至超过同等级的普通水泥；适于蒸汽养护或压蒸养护等湿热处理；水化放热量较少且水化放热速度较慢;（3）抗腐蚀能力强；（4）耐热性好，但抗碳化能力较差；（5）泌水性较大，干缩较大，抗渗性及抵抗干湿循环的性能均较差。第4章 水泥混凝土及砂浆混凝土是由胶凝材料，水和粗、细骨料按适当比例配合、拌制成拌合物，经一定时间硬化而成的人造石材。混凝土常按表观密度的大小分类，一般可分为以下三种： 重混凝土：其表观密度大于2600kg/m3普通混凝土：其表观密度为19502500kg/m3，一般多在2400kg/m3左右。轻混凝土：其表观密度小于1950

9、kg/m3根据所用胶凝材料不同，混凝土可分为水泥混凝土、沥青混凝土、聚合物混凝土、石膏混凝土等等。根据特性或施工方法不同，可分为防水混凝土、耐热混凝土、防射线混凝土、高强混凝土、泵送混凝土等。混凝土的优点：价格低廉、凝结前塑性好、可调整性能、与钢筋粘结力高、抗压强度高、耐久性好。缺点：自重大、脆性大、抗拉强度小、质量波动大、养护时间长。一般对混凝土质量的基本要求是：强度、和易性、耐久性、经济性。2.细骨料 粒径在0.164.75mm之间的骨料称为细骨料。一般有河砂、海砂和山砂。3.粗骨料 粒径大于4.75mm的骨料。根据形成原因可分为碎石和卵石。1）减水剂 是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，

10、能减少拌合用水量的外加剂。2）早强剂 能加速混凝土早期强度发展的外加剂称早强剂。3）引气剂 在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布的、稳定而封闭的微小气泡（直径在10100m）的外加剂，称为引气剂。4）缓凝剂 能延长混凝土的凝结时间而不显著降低混凝土后期强度的外加剂称为缓凝剂。常用的是糖蜜和木质素磺酸钙。 5）速凝剂 能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂称为速凝剂。6）防冻剂 防冻剂是能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂。7）膨胀剂 能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。8）泵送剂 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。1.和易性的概念 混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌

11、、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。5. 改善新拌混凝土和易性的措施 （1）选用合适的水泥品种和骨料；（2）通过试验，采用合理砂率；（3）改善砂、石级配；尽量采用较粗的砂、石； （4）当混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂、石；（5）掺用外加剂；采用机械振捣。2.混凝土立方体抗压强度 以fcu表示4. 混凝土的轴心抗压强度fcp5.混凝土的抗拉强度 劈裂抗拉强度fts 6.混凝土的抗折强度fcf7.影响混凝土强度的因素（1）水灰比和水泥强度等级决定混凝土强度的主要因素式中：fcu混凝土抗压强度； fce水泥28天实测强度，

12、 fce=c fce，k fce，k水泥的28天抗压强度标准值（强度等级）A、B回归系数 采用碎石：A=0.46、B=0.07 采用卵石：A=0.48、B=0.33 1.耐久性的概念 混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。1）抗渗性（2）抗冻性（3）抗侵蚀性（4）混凝土的碳化（中性化）（5）碱骨料反应2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理选择水泥品种（2）适当控制混凝土的水灰比及水泥用量3）选用较好的砂、石骨料（4）掺用外加剂（5）加强混凝土质量的生产控制令混凝土的配制强度等于强度平均值，可得下式： 混凝土配合比设计1.

13、初步配合比的计算（1）配制强度（fcu，0）的确定式中，fcu，0混凝土配制强度；fcu，k混凝土强度等级；强度标准差，3.施工配合比C =C S =S（1+Ws） G =G（1+Wg） W =W-SWs- G Wg 2.砂浆的强度等级第5章 砌筑材料1.烧结普通砖 欠火砖烧成温度过低，孔隙率低，强度低，耐久性差。色浅，声哑。过火砖烧成温度过高，有弯曲等变形，尺寸极不规整。色较深，声清脆。1）外形尺寸 24011553mm2.烧结多孔砖和烧结空心砖可节省大量的土地用土和烧砖燃料，减轻运输重量；减轻制砖和砌筑时的劳动强度，加快施工进度；减轻建筑物自重，加高建筑层数，降低造价 5.2 砌块 砌块是

14、在建筑工程中用于砌筑墙体的尺寸较大的块状材料。按砌块特征分为空心砌块（空心率25）和实心砌块（空心率25）。 普通混凝土小型空心砌块 混凝土小型空心砌块是以水泥、砂、碎石和砾石为原料，加水搅拌、振动加压或冲击成型，再经养护制成的一种墙体材料，其空心率不小于25第6章 沥青及沥青混合料沥青在建筑、公路、桥梁等工程中有着广泛的应用，主要用于生产防水材料和铺筑沥青路面、机场道面 石油沥青 石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼出各种轻质油及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品。它是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固体或粘性液体，颜色为褐色或黑褐色（1）石油沥青的组分1) 油分：2) 树脂3) 地沥青

15、质地2. 石油沥青的技术性质1）防水性2）粘滞性（粘性、稠度）3） 塑性4）温度敏感性5）大气稳定性针入度反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明粘度越大。粘稠石油沥青的针入度是在规定温度(25)条件下，以规定重量(100g)的标准针，在规定时间(5s)内贯入试样中的深度表示，单位以1/10mm计。 沥青混合料的组成材料有沥青、粗骨料、细骨料和填料2.沥青混合料的结构（1）悬浮密实结构（2）骨架空隙结构3）骨架密实结构3.沥青混合料的技术性质（1）高温稳定性2）低温抗裂性3）耐久性4抗滑性) 5）施工和易性第8章 木材木材的优点：轻质高强，对热、声和电的传导性能比较低有很好的弹性和塑性，能承受冲击和振动等作用容易加工、木纹美观；在干燥环境或长期置于水中均有很好的耐久性木材的缺点：构造不均匀，各向异性，易吸湿吸水从而导致形状、尺寸、强度等物理、力学性能变化；长期处于