土木工程材料知识点(共11页)

1、土木工程(tm gngchng)材料（一）建筑材料的技术标准根据(gnj)技术标准的发布单位与适用范围，可分为_、 _、 _、 _四级。决定材料的性质的最基本(jbn)因素是。材料的性能决定于材料的 、 、 。材料的结构可以分为、 。无机材料的组成分为_ 、 _和_组成。土木工程对材料的基本要求是 、 、 、 、 。 无机材料 化学成分 有机材料 复合材料 承重材料和非承重材料 在建筑物中 保温隔热材料 的功能 吸声隔声材料7、土木工程材料的分类 防水材料 装饰材料 结构材料 墙体材料 使用部位 屋面材料 地面材料 饰面材料 其他用途材料国家标准：如GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐

2、水泥，其中“GB”为国家标准的代号，“175”为标准编号，“1999”为标准颁布年代号。行业标准：如JC/T 479-92建筑生石灰，其中“JC”为建材行业的标准代号，“T”表示推荐标准；“479”为此类技术标准的二类类目顺序号；“92”为标准颁发年代号。 企业标准：代号为“QB/”，其后分别注明企业代号、标准顺序号、制定年代号。 如：QB/T 6019-2004 制浆造纸专业设备安装工程 施工质量验收规范材料的吸水率：材料吸水饱和后的含水率称为吸水率。材料中所含水的质量与干燥状态下的质量之比称为材料的含水率。材料的吸水率与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大

3、。闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力称为吸湿性，用平衡含水率表示，即 材料吸湿(x sh)平衡时的质量15、材料抵抗水破坏(phui)作用的性质称为耐水性，用软化系数表示，即 fw 材料(cilio)在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa f 材料在干燥状态的抗压强度，MPa 。16、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抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质，或

4、称不透水性。材料的抗渗性通常用两种指标表示：渗透系数和抗渗等级。渗透系数的物理意义是：在一定时间t内，透过材料试件的水量Q，与试件的渗水面积A及水头差成正比，与渗透距离(试件的厚度)d成反比，用公式表示为 抗渗等级是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。连通的孔隙水易渗入，故这种孔隙愈多，材料的抗渗性愈差。闭口孔水不能渗入，因此闭口孔隙率大的材料，其抗渗性仍然良好。开口大孔水最易渗入，故其抗渗性最差。材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能

5、经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。材料的抗冻性用抗冻标号表示。 用符号“Dn”表示，其中n即为最大冻融循环次数。如D25、D50等。常用的两个参数是：质量损失率(不超过5%)，强度损失率(不超过25)。材料受冻融破坏主要原因：其孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积增大约9，若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重。所以材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。如果孔隙不充满水，即远末达饱和，具有足够的自由空间，则即使受冻也不致产生很大冻胀应力。冻融破坏时的破坏顺序：由表及里。影响强

6、度的主要因素： 1.材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结构有关，即使(jsh)材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。 2.孔隙率与孔隙特征：材料(cilio)的孔隙率愈大，则强度愈小。3.试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同(xin tn)材料采用小试件测得的强度较大试件高4.加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。5.试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。6.受力面状态：受力

7、面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。 27、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。 塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。 脆性：材料受外力作用，变形很小，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。 韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。 耐久性:材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统

8、称之为，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。28：破坏作用可分为：物理作用、化学作用和生物作用。（二）钢材生铁是由铁矿石、焦炭(燃料)和石灰石(熔剂)等在高炉中经高温熔炼，从铁矿石中还原出铁而得。钢是由生铁冶炼而成。钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小于2.06的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06的铁碳合金称为生铁。 低碳钢：含碳量 0.60 化学成分 低合金钢：合金元素总含量 10 普通钢：含硫量0.050；含磷量0.045。 钢 优质钢：含硫量0.035；含磷量0.035。 品质(pnzh) 高级优质钢：含硫量0.025，高级(goj)优质钢的

9、钢号后加“高”字或“A”； 含磷量0.025。 特级(t j)优质钢：含硫量0.015，特级优质钢后加“E”；含磷量0.025。 沸腾钢脱氧不完全，有大量一氧化碳气体外逸，引起钢液剧烈沸腾 脱氧程度 半镇静钢 镇静钢脱氧较完全，钢质均匀密实，品质好3、晶格：原子按等径球体最紧密堆积规律排列所形成的空间格子4、钢材晶体结构中的主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。5、金属强化的微观机理：改变微观晶体缺陷的数量和分布状态 细晶强化 增加单位体积中晶界面积 固溶强化 加入其他物质形成固溶体 弥散强化 散入第二相质点变形强化 受力变形使缺陷密度增大强化的本质：增加晶界面积碳 含碳量增加，钢材的强度

10、随之提高。当含碳量超过0.3%时，钢的可焊性、塑性显著降低， 而冷脆性和时效敏感性增加。按Fe-C结合方式，钢的基本组织有铁素体、渗碳体、珠光体。 铁素体:钢材中的铁素体系碳在-Fe中的固溶体，由于-Fe体心立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，故铁素体含碳量很少（小于0.02），由此决定其塑性、韧性好；但强度、硬度低。渗碳体:渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量高达6.67，晶体结构复杂，塑性差，性硬脆，抗拉强度低。珠光体:珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，含碳量较低(0.8)，层状结构，塑性较好，强度和硬度较高硅对钢材(gngci)性能的影响： 提高(t go)钢材的强度 对塑性和韧

11、性(rn xn)影响不明显低合金钢的主加合金元素锰对钢材性能的影响： 消减硫和氧所引起的热脆性 改善钢材的热加工性质 提高钢材的强度 低合金钢的主加合金元素 塑性、韧性影响不大硫对钢材性能的影响： 降低各种力学性能 显著降低可焊性，产生热脆性。 原因是由于硫化铁的熔点低，高温作用下会大大削弱晶粒间的结合力，使钢在热加工中产生裂纹。磷对钢材性能的影响： 强度提高 塑性和韧性显著下降 冷脆性显著增大 显著降低可焊性 强屈比：抗拉强度和屈服强度事物比，即b/s硬钢的屈服点：产生残余变形达到(d do)原始标距长度0.2%时所对应的应力，用0.2 表示(biosh)。 15、疲劳强度受交变荷载反复作用

12、，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象(xinxing),称为疲劳破坏。16、疲劳裂纹起源于键槽左边底部的拐角处，无裂纹构件疲劳的宏观断口可分为三个区：疲劳源区A区，为白亮圆斑所包围的眼状小块；扩展区B区，白色、平滑断口，具有贝壳花样的许多弧线，呈放射状；终断区C区，与一般快速断裂一样。冷加工强化(qinghu)： 原理：使晶格缺陷增多(zn du)，晶格畸变 效果：产生(chnshng)塑性变形，屈服强度提高，塑性韧性降低18、冷拉与未冷拉钢材的性能区别图示： 冷弯：钢材在常温下承受弯曲变形的能力 揭示钢材是否存在内部组织的不均匀、内应力、夹杂物、未熔合和微裂纹等缺陷

13、反映了钢材的冶金质量和焊接质量时效：随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降。时效敏感性：因时效而导致性能改变的程度。 自然时效：在常温下存放1520 d，适合用于低强度钢筋 20、时效处理方法 人工时效：加热至100200 后保持一定时间（23 h） 适合于高强钢筋热处理是将钢材按规定的温度制度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织，得到 所需要的性能的一种工艺。热处理包括淬火、回火、退火和正火。 淬火：将钢材加热至基本(jbn)组织改变温度以上，保温，然后投入水或矿物油 中急冷。 晶粒细化，碳的固溶量增加，强度和硬度(yngd)增加，塑性和韧性明显下 降。 回火：将比较硬脆、存在

14、内应力的钢，再加热至基本组织改变温度(wnd)以下 钢材热处理 （150650 ），保温后按一定制度冷却至室温。 内应力消除，硬度降低，塑性和韧性得到改善。 退火：将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完全退 火），适当保温后缓慢冷却。 消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。 正火：将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中冷却。 晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。24、焊接：焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。 可焊性：材料在规定的施焊条件下，焊接成设计要求所规定的构件并满足预定服役要求的能力。碳元素对可

15、焊性的影响：钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。随着含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向，所以，含碳量大于0.25的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。钢材在高温(gown)下强度急剧下降的原因？ 1）、应力(yngl)松弛 2）、晶界滑动(hudng)导致的裂纹扩展27、 化学腐蚀：指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生锈蚀，该锈蚀多是氧 化作用，使钢筋表面形成疏松的氧化物。钢材的腐蚀 应力腐蚀 电化学腐蚀：是指钢材与电介质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起的 锈蚀。28、 屈

16、服点数值 质量等级符号屈服点的首字母 Q235-BZ脱氧方法29、碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。 低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号 三部分按顺序组成。如Q420C30、钢材的伸长率10表示：标距为10倍钢筋直径时的伸长率。胶凝材料胶凝材料的定义：凡能在物理、化学作用下，从浆体变为坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料。有机胶凝材料：沥青(lqng)、树脂 2、胶凝材料(cilio)气硬性：石膏(shgo)、石灰 无机胶凝材料水硬性：水泥3、石膏的生产：纯净的天然二水石

17、膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色，红色，黑色等颜色。石膏的形成方式：天然二水石膏或化工石膏在非封闭的条件下、常压下加热至107170时，经脱水转变而成型半水石膏，也称建筑石膏。在压蒸条件下(0.13MPa)、124加热，则生成型半水石膏，即高强石膏。高强石膏硬化后的强度通常比建筑石膏要高27倍。建筑石膏与适量水拌和后，发生的反应：建筑石膏的特点： 1）、凝结硬化快 2）、装饰性好，可加工性能好 3）、建筑石膏硬化后孔隙率大、强度较低。 4）、建筑石膏硬化体隔热性和吸音性能良好，但耐水性较差。 5）、防火性能良好, 具有 一定的调湿调温性。 6）、建筑石膏硬化

18、时体积略有膨胀。 建筑石膏的成分是什么？其凝结硬化机理是什么？ 石膏胶凝材料是以半水硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。建筑石膏与水拌合后，半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在水中的溶解度为半水石膏的1/5左右，半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液。所以二水石膏以胶体微粒自溶液中析出，从而破坏了半水石膏的溶解平衡，使半水石膏双继续溶解和水化。如此循环进行，直到半水石膏全部耗尽。在此过程中，浆体中的自由水分因水化和蒸发而逐渐减少，二水石膏胶体微粒数量不断增加，浆体的稠度逐渐增大，可塑性逐渐减小，表现为石膏的“凝结”，其后，浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体长大、共生和相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这就是硬化。石灰(shhu)石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石(粘土(zhn t)杂质含量小于8)、白云石、贝壳等为原料。石灰的生产(shngchn)：将原料在低于烧结温度下燃烧所得的产物，其主要成分是氧化钙(CaO)，燃烧反应式如下： 钙质石灰：氧化镁5% 镁质石灰：氧化镁5%石灰的熟化：生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，称为熟化。熟化