《土木工程材料》重要知识点详细总结

1、土木工程材料重要知识点详细总结（二3=）土木125班限定版1.密度材料在绝对密实状态下单位体积的质量。2.表观密度材料在自然状态下单位体积的质量。（自然状态下的体积：包括材料实体积和内部孔隙的外观几何形状的体积）。3.堆积密度散粒材料或粉状材料在自然堆积状态下单位体积的质量。（自然堆积的体积：既包含了颗粒自然状态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积）。4.强度材料在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。5.比强度材料的抗拉强度与材料表观密度之比叫做比强度。（即是：比强度是材料的强度（断开时单位面积所受的力）除以其表观密度）。6.冲击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

2、变形而不发生突然破坏的性质称为材料的冲击韧性（简称“韧性”）。7.脆性材料在外力作用下（如拉伸、冲击等）仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。（书上定义为：材料受外力作用，当外力达一定限度后，材料无明显塑性变形而突然破坏的性质）。8.硬度材料表面（或局部）抵抗较硬物质压入或刻划的能力。9.“亲水性”和“憎水性”这两个需要一起解释：对两种现象来说，材料与水接触时，有些材料能被水湿润，而有些材料则不能被水湿润前者为亲水性，后者为憎水性。在水、材料与空气的液、固、气三相交点处，作液滴表面的切线，切线经过水与材料表面的夹角叫材料的湿润角。若湿润角W90度，说明材料与水之间的作用力要大于水分之间的作用力，故

3、材料可被水湿润，称这种材料是亲水性的。反之，若湿润角90度，说明材料与水的作用力要小于水分之间的作用力，故材料可不被水湿润，称这种材料是憎水性的。吸水性材料在水中吸收水分的性质。吸湿性材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。耐水性材料长期在水作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。抗渗性材料抵抗压力水渗透的性质。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和发展其强度的称气硬性胶凝材料。（如石灰、石膏、菱苫土和水玻璃等）。水硬性胶凝材料是指不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并继续发展其强度的材料。（如各种水泥）。简述石灰硬化的过程石灰浆体由塑性状态逐步转换为具有一定强度的固体的过程

4、，称之为石灰的硬化。石灰在空气中凝结硬化过程，是由下面两个同时进行的过程来完成的：（1）结晶作用：石灰浆体因水分蒸发或被吸收而干燥，在浆体内的孔隙网中，产生毛细管压力，同时由于游离水分蒸发，氢氧化钙逐渐从饱和溶液中结晶，使石灰颗粒更加紧密而获得强度。（2）碳化作用：由于干燥失水。引起浆体中氢氧化钙溶液过饱和，结晶出氢氧化钙晶体。在大气环境中，氢氧化钙在潮湿状态下会与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钙，并释放出水分，即发生碳化。碳化所生成的碳酸钙晶体相互交叉连生或与氢氧化钙共生，形成紧密交织的结晶网，使硬化石灰浆体的强度进一步提高。（碳化特点：由于空气中的二氧化碳含量很低，表面形成的碳酸钙层结构较致

5、密，会阻碍二氧化碳的进一步渗入，因此，碳化过程是十分缓慢的）。简述建筑石膏及其制品性能特点（1）凝结硬化快。（2）凝结硬化时体积微膨胀。（这一性质使得石膏制品的表面光滑、细腻、尺寸精确、形体饱满、装饰性好。）孔隙率大。(这一性质使得石膏制品导热系数小，吸声性较好，属于轻质保温材料。)具有一定的调湿性。(这一性质使得石膏制品对室内的空气湿度有一定的调节作用。)防火性好。耐水性、抗冻性差。硅酸盐水泥熟料的主要矿物硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分是：硅酸三钙(3CaOSiO2),简称为C3S，占50%60%；硅酸二钙(2CaOSiO2),简称为C2S,占15%37%；铝酸三钙(3CaOA12O3),简称

6、为C3A，占7%15%；铁铝酸四钙(4CaOAl2O3Fe2O3),简称为C4AF,占10%18%。简述硅酸盐水泥凝结硬化过程水泥的水化凝结硬化是个非常复杂的过程。我自己按书上精简为：初始反应期。在刚开始的510min中，水泥与水接触开始初始溶解和水化，期间约有1%的水泥发生水化。潜伏期。在初始反应期之后12h中，凝胶体膜层围绕水泥颗粒成长，期间水化热少，水化产物增加不多，水泥浆仍保持塑性。凝结期。在潜伏期过后的6h左右中，由于水缓慢穿透水泥颗粒表面的包裹膜，产生水化反应，致使膜层破裂，水泥颗粒产生进一步水化，生成大量的水化产物填充在水泥颗粒之间的空间，使水泥浆体逐渐变稠，失去可塑性而凝结。硬

7、化期。在凝结期过后的若干年中，水泥以极为缓慢的速度进行固相水化反应，胶凝体慢慢填充毛细孔，水泥浆体渐渐硬化形成坚硬的水泥石。(水泥)初/终凝时间(水泥)凝结时间分初凝和终凝。初凝为水泥加水拌和始至标准稠度净浆开始失去可塑性所经历的时间；终凝则为浆体完全失去可塑性并开始产生强度所经历的时间。(国家规定：硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min；终凝时间不得迟于6.5h)。(水泥)体积安定性水泥体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。而水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良。(安定性不良会使水泥制品或混凝土构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故)。22.（水泥）水

8、化热水泥水化反应中放出的热即称为水化热。（水化热高的水泥不得用在大体积混凝土工程中，否则会使混凝土的内部温度大大超过外部，从而引起较大的温度应力，使混凝土表面产生裂缝，严重影响混凝土的强度及其他性能；但是相反，水化热对冬季施工的混凝土工程较为有利，能提高其早期强度）。硅酸盐水泥的腐蚀的原因由于水泥石中含有易受腐蚀的成分，即氢氧化钙和水化铝酸钙等；水泥石不密实，内部含有大量的毛细孔隙。所以当水泥长期处于侵蚀性介质中时，如流动的淡水、酸和酸性水、硫酸盐和镁盐溶液、强碱等，会逐渐受到侵蚀，变得疏松，强度下降甚至破坏。硅酸盐水泥的腐蚀的类型（1）软水侵蚀（溶出性侵蚀）；（2）酸类侵蚀（溶解性侵蚀）；（

9、3）盐类的侵蚀；硫酸盐侵蚀（膨胀性侵蚀）；镁盐的侵蚀（双重侵蚀）；（4）强碱的侵蚀。硅酸盐水泥的腐蚀的防止（1）根据工程所处于的环境特点，合理的选择水泥品种；（2）提高水泥石密实度；（3）表面加做保护层。26.活性混合材活性混合材指具有火山灰性或潜在水硬性的混合材料。或解释为：水泥混合材料磨成细粉后，与石灰（或石灰和石膏）加水拌在一起，在常温下，能生成具有胶凝性的水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的，称为活性混合材料。（如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰，均属于活性混合材）。27.非活性混合材非活性混合材料又被称为惰性混合材料或填充性混合材料，是指不与水泥成分起化学作用或起很小作用的混合材料，

10、主要起到惰性填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。（作用：掺入惰性混合材料的目的主要是为了提高水泥的产量，调整水泥的标号，减少水化热。常见品种有：磨细石英砂、石灰石、粘土、慢冷矿渣及其他与水泥无化学反应的工业废渣）。28.建筑工程中所用的混凝土有哪些基本要求？（1）建筑工程施工基本要求是混凝土应具有适合工程项目需要的工作度（即坍落度，或和易性）；（2）混凝土应具备工程项目需要的强度；（3）混凝土应具有适合工程项目需要的可塑性；（4）混凝土应具备足够的耐久性。29.混凝土的优缺点各处的关于这个问题的解释千奇百怪，我们以书上的为准吧：优点：（1）原材料来源丰富，造价低廉。砂、石等地方性材力占80

11、%左右，可以就地取材；（2）可塑性好，混凝土材力利用模板可以浇筑成任意形状、尺寸的构件或整体结构；（3）抗压强度较高，并可以根据需要配制不同强度的混凝土。（4）与钢材的粘接能力强；（5）具有良好的耐久性；（6）耐火性能好，混凝土在高温下几小时任然保持强度。缺点：（1）混凝土自重大，其强重比只有钢材的一半；（2）虽然抗压强度较高，但是抗拉强度低，拉压比只有1/101/10；（3）受力破坏呈明显脆性；（4）抗冲击能力差；（5）保温隔热性能差；（6）视觉和触觉性能均欠佳；（7）硬化速度较慢；（8）生产周期长。30.碱骨料反应是指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与骨料重大碱活性矿物在潮湿环境下缓

12、慢发生反应并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。（过程为：碱-骨料反应条件是在混凝土配制时形成的，即配制的混凝土中只有足够的碱和反应性骨料，在混凝土浇筑后就会逐渐反应，在反应产物的数量吸水膨胀和内应力足以使混凝土开裂的时候，工程便开始出现裂缝。危害为：这种裂缝和对工程的损害随着碱骨料反应的发展而发展，严重时会使工程崩溃。31.骨料的颗粒级配骨料的颗粒级配是指不同粒径的骨料搭配比例。（良好的级配指粗颗粒的空隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的空隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最密致的堆积状态，空隙率达到最小值，堆积密度达最大值。这样可达到节约水泥，提高混凝土综合性能的目标）。32.和易性和易性是指新拌

13、水泥混凝土易于各工序施工操作（搅拌、运输、浇灌、捣实等）并能获得质量均匀、成型密实的性能，也称混凝土的工作性。和易性的影响因素（1）水泥浆的数量与稠度；（单位体积用水量决定水泥浆的数量和稠度,它是影响混凝土和易性的最主要因素）；（2）砂率；（指混凝土中砂的质量占砂,石总质量的百分率）；（3）水泥品种和骨料性质；（包括水泥的需水量和泌水性及骨料的性质）；（4）外加剂改善混凝土或砂浆拌合物施工时的和易性；（5）环境条件；（包括时间、温度、湿度和风速）。（混凝土）强度等级混凝土的强度等级是指混凝土的抗压强度。混凝土的强度等级应以混凝土立方体抗压强度标准值划分。（具有以下特点：（1）混凝土的抗压强度是

14、通过试验得出的，我国最新标准C60强度以下的采用边长为100mm的立方体试件作为混凝土抗压强度的标准尺寸试件。按照普通混凝土力学性能试验方法标注GB/T50081-2002，制作边长为150mm的立方体在标准养护（温度202C、相对湿度在95%以上）条件下，养护至28d龄期，用标准试验方法测得的极限抗压强度，称为混凝土标准立方体抗压强度，以fcu表示。（2）按照GB50010-2010混凝土结构设计规范规定，在立方体极限抗压强度总体分布中，具有95%强度保证率的立方体试件抗压强度，称为混凝土立方体抗压强度标准值（以MPa计），fcuk表示。（3）所以依照标准实验方法测得的具有95%保证率的抗压

15、强度作为混凝土强度等级。（4）按照GB50010-2010混凝土结构设计规范规定，普通混凝土划分为十四个等级，即：C15,C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75，C80。例如，强度等级为C30的混凝土是指30MPaWfcukv35MPa）（混凝土）强度影响因素（1）胶凝材料的影响,胶凝材料直接影响混凝土强度的大小；（2）骨料的影响,骨料对混凝土强度的影响主要与它的材质、颗粒形状、表面形状和粒径大小有关；（3）水胶比的影响,在影响混凝土强度的诸多因素中,影响最大的是水胶比；（4）养护条件的影响；（5）龄期的影响,混凝土在正常养护的条件下,其

16、强度随龄期的延长而提高。混凝土有哪几种变形（1）化学收缩。由于水泥水化产物的体积小于水化反应前物质（水和水泥）的总体积,因此将由水泥水化反应而产生的固有收缩称为化学收缩；（2）温度变形。混凝土与其他材料一样,也具有热胀冷缩变形现象；（3）干缩湿涨。混凝土在干燥环境下，因内部水分蒸发而引起的体积收缩称作为干缩混凝土吸湿或吸水后引起的体积膨胀称之为湿涨；（4）在荷载作用下的变形。短期荷载作用下的变形，即弹性变形和塑性变形；长期荷载作用下的变形，即徐变。37.混凝土配合比设计的完整过程例：-某工程的预制钢筋混凝土梁（不受风雪影响）。-混凝土设计强度等级为C35，要求强度保证率95%。-施工要求坍落度

17、为7590mm（混凝土由机械搅拌，机械振捣。）-该施工单位无历史统计资料。-采用的材料普通水泥：42.5（无实测强度）,密度pc=3.1g/m3;II级粉煤灰：密度220g/cm3，掺量20%;中砂：河砂，表观密度=2.63g/cm3;堆积密度1460kg/m3;碎石，表观密度=2.66g/cm3，堆积密度=1510kg/m3；最大粒径为20mm；减水剂：萘系，减水率20%，掺量1%（胶凝材料重）;自来水。求：设计该混凝土的配合比（按干燥材料计算）。*施工现场砂含水率3%，石含水率1%，求施工配合比。解：计算配制强度（f计算水胶比（W/B）fcu.Q_f确走单位用水量（Wo）已知胶凝材料强度匕

18、令9工所用粗骨料为碎石,查表o（b=20奋按下式计算水灰比W/B:B心+毎购.fB0.53x39.443.2+0.53x0.20 x39.-该混凝土所用碎石最大粒径为4C落度要求为7590。查表,取W产195kg。考虑到减水剂的作用,实际用;为：叫二（1-0）无水泥实测强度，查表得425水泥富余系:#则水泥强度为计算胶凝材料用量（计算减水剂量mf）加护oW7B04其中粉煤灰用量（粉煤灰掺?IZBI该混凝土所用碎石最大粒径：比为044。%+旳注+加翻+叫+旳沁=%xlOO%朋如十叫查表,取（is=32%v側宦鈕占舌來混漑亠帘昌m=9Anni计算粗细骨料用计算粗细骨料用量_体积法-解得砂.石用量分

19、别为叫二605kgfr险+叫血+加+如+0011PfPcPgPwPw0$=加一X100%朋go+叫0代入砂聲石詹水泥.水的表观密度（取-按重量法算得该混凝土mc:mc:ms:m9:1562.63xl()31x10QO*71cnc1Qt混凝土配合比设计实例（18）施工配合比的确定-将设计配合比换算为现场施工配合比.用水量应扣除砂.石所含水量，而砂石则应增加砂.石的含水量。施工配合比计算如下：mrc=mc=283(/cg)用;=mf=71(kg)战:=叫(1+雁)二605x(I+3%)=623(砂)m：=叫(1+FK)=1286x(1+1%)=J299(kg)_oo呢二他加化”叫=156605x3

20、%1286x1%二125(畑)38.引气剂掺入混凝土中对混凝土性能有何影响（这部分的精确解答书上没有找到，我直接应用了贺候平博士的论文内容=_=|）（1）改善了混凝土的和易性；（2）降低了混凝土的泌水和离析；（3）影响抹面性能；（4）改善混凝土的抗渗性能；（5）影响了混凝土的力学性能，引气对于混凝土的抗压强度是是单纯的降低，但是在含气量是适当时，对于混凝土的抗弯强度相反有所改善；（6）提高了混凝土的耐久性；（7）改善了混凝土的抗冻性；（8）提高了混凝土的抗碳化性及抗化学腐蚀能力。39.混凝土减水剂减水剂是指在混凝土和易性（塌落度）及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；或在和易

21、性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。（常见的有：木质素磺酸盐、萘磺酸盐减水剂、密胺系减水剂、粉末聚羧酸酯、干酪素、聚羧酸系高性能减水剂）。40.混凝土减水剂的经济技术效益（1）同样的强度要求下，水灰比可以降低，达到节约水泥的目的，从而降低成本；（2）能减少拌合用水量、提高混凝土强度；（3）同时增加新拌混凝土的和易性，不容易离析，以利于施工。41.砂浆的保水性砂浆的保水性是指砂浆和物保持水分的能力。保水性好的砂浆在存放、运输和使用过程中能很好的保持水分不致很快的流失，各组分不易分离，在砌筑过程中容易铺成均匀密实的砂浆层，能使胶结材料正常水化，保证工程质量；保水性不好的砂浆，容易产生分层离析

22、，不便于施工，影响工程质量。42.含碳量对钢材技术性能影响一般来说钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，硬度增加，但塑性、韧性下降，延展性下降和冲击性降低。（当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时，随含碳量增加，钢的强度反而下降）。43.钢材屈强比钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越大。（一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。而如果机器零件的屈强比高，可节约材料，减轻重量）。钢材的冷加工硬化钢材在常温下进行冷加工（冷

23、拉、冷拔或冷轧）使其产生塑性变形，使抗拉强度和屈服强度提高，这个过程称之为冷加工硬化。钢材的冷加工对性能影响冷加工后的钢材，屈服点提高，而塑性、韧性和弹性模量下降。46.钢材的时效处理在施工过程中，常将冷拉或冷拔的钢筋，在常温下存放1520d,或加热到到100200C并保持23h后，钢筋强度将进一步提高，这个过程称之为时效处理，前者称为自然时效，后者称为人工时效。（通常对强度较低的钢筋采用自然时效，对于强度较高的钢筋采用人工时效）。钢材的伸长率与试件标距有何关系？由于钢材拉伸时产生的塑性变形主要集中在试件的颈缩处，故原试件标距L与试件直0径d之比越大，颈缩处的伸长量在总长值中所占比例越小，由计

24、算公式0。L-L5=一o100%知，计算所得的伸长率也就越小。gtL0什么是钢材的时效硬化？随时间的进展使钢材的屈服强度和抗拉强度提高，伸长率和冲击韧性降低的现象，称为时效硬化。不同种类钢材的时效硬化过程和时间长短不同，可以几小时到数十年。钢材所采用的防锈（腐蚀）的方法有哪些？（1）在钢中加入少量的铜、铬、镍等合金元素，可制成耐腐蚀性较强的耐候钢（不锈钢）；（2）对于钢结构用型钢的防锈，主要采用在钢材表面涂覆耐腐蚀性能更好的金属（镀锌、镀锡、镀铜和镀铬等）和刷漆的方法，来提高钢材的耐腐蚀能力。（3）对于混凝土用钢筋的防锈，主要是提高混凝土的密实度，保证钢筋外侧的混凝土保护层的厚度，限制氯盐外加

25、剂的掺加量。（4）此外，采用环氧树脂层涂钢筋或镀锌钢筋也是有效的防锈措施。简述钢材的含碳量对其性能的影响。一般来说钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，硬度增加，但塑性、韧性下降，延展性下降和冲击性降低。（当钢中含碳量在0.8%以下时，随着含碳量的增加，钢的强度和硬度提高，塑性和韧性下降;但当含碳量大于1.0%时，随含碳量增加，钢的强度反而下降）。（木材）平衡含水率（木材）含水率：指木材中所含水分的重量与绝干后木材重量的百分比。（木材）平衡含水率：指木材在一定的空气状态下，最后达到的吸湿稳定含水率或解吸稳定含水率（木材水分稳定状态）。（木材）纤维饱和点指自由水刚蒸发完毕，结合水尚呈饱和状态，木

26、材许多性质即将发生改变时的含水率。影响木材强度的因素有哪些？（1）含水率的影响；木材的含水率在纤维饱和点以内变化时，含水量的增加时细胞壁中的木纤维之间的联结力减弱、细胞壁软化，故强度降低；水分减少使细胞壁变得比较紧密，故强度增高；含水率的变化对各强度的影响是不一样的，对于顺纹抗压强度和抗弯强度的影响较大，而对于顺纹抗拉强度和抗剪强度的影响较小；（2）环境温度的影响，木材随环境温度的升高而强度会降低；（3）负荷时间的影响，木材的长期负荷能力远低于暂时负荷能力；（4）木材的疵病的影响；木材在生长、采伐及保存过程中，会产生内部和外部的缺陷，这些缺陷统称为疵病。如何防止木材腐朽？木材防腐的基本方法有两种：一种是创造木材不适于真菌的寄生和繁殖条件；另一种是把木材变成有毒物质，使其不能作