土木工程材料复习

土木工程材料复习第2章土木工程材料的基本性质

1.1材料的密度、表观密度与堆积密度1、密度：材料在绝对密实状态下（不包含孔隙或空隙）单位体积的质量。

ρ=m/V

2、表观密度：指材料在自然状态下（包含孔隙）单位体积的质量。ρ0=m/V0

3、堆积密度：指散粒材料或粉状材料，在堆积状态下单位体积的质量。ρ0＇=m/V0＇1.2密实度与孔隙率

1、密实度：指材料体积内被固体物质所充实的程度。2、孔隙率：指材料中孔隙体积占总体积的百分率。密实度和孔隙率两者之和为１1.3材料的填充率与空隙率1、填充率：散粒材料在堆积体积下，被其颗粒填充的程度。2、空隙率：指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙占其堆积体积的百分率。填充率和空隙率两者之和为１1、已知某卵石的质量为10.6g，体积为4.06cm3，用李氏瓶法，排除的水的体积为4ml，现总共有这样的卵石3360kg，堆成体积为2m3，求石子的孔隙率和空隙率。2、某材料干燥试样重450g，浸入水中吸水饱和后，排出水的体积190cm3；取出后用湿布抹干再浸入水中，排出水的体积为230cm3；试样磨细后烘干再浸入水中，排出水的体积为170cm3。试求该材料的密度ρ，表观密度ρ0，开口孔隙率PK，闭口孔隙率PB。3.一质量为4.1kg，体积为10L的容量筒，内部装满最大粒径为20mm的碎石，称得总质量为19.81kg。向上述容量筒内注水，待石子吸水饱和后再注满水，称得其时总质量为23.91kg。将此吸水饱和的石子用湿布擦干表面，称得石子的质量为16.02kg。试求该碎石:(1)堆积密度ρ0′(1571kg/m3)

(2)质量吸水率Wm

(2.0%)

(3)表观密度ρ0

(2530kg/m3)

(4)空隙率P′(37.9%)4.某材料在吸水饱和时的容重(ρ0饱)为1600kg/m3，体积吸水率(Wv)为15%。试计算该材料:(1)干表观密度ρ0干(1450kg/m3)

(2)质量吸水率Wm(10.3%)

(3)开口孔隙率Pk

(15%)

(4)若材料的密度(ρ)为2.6g/cm3,求孔隙率P(44.2%)

1.5材料在空气中与水接触时，根据其是否能被水润湿，分为：能被水润湿—亲水性，润湿边角θ≤900

不能被水润湿—憎水性，润湿边角θ>900

1.4孔隙率增大（1）材料表观密度减小；（2）强度降低；导热系数减小；（3）吸水率增大；（4）透气、透水性变大。（5）抗冻性是否降低，要视孔隙大小和形态特征而定1.6、含水率：材料所含水分质量占其干质量的百分率吸水性质量吸水率：材料饱水状态,所吸水分质量占干质量的百分率。体积吸水率：材料饱水状态,所吸收水分体积占干体积的百分率。(等于开口孔隙率)5.烧结普通砖的尺寸为240mm*115mm*53mm，已知其孔隙率为37%，干燥质量为2487g，浸水饱和后质量为2984g。求该砖的密度、干表观密度、吸水率、开口孔隙率及闭口孔隙率。1.7材料抵抗水的破坏作用的能力称为耐水性。指标：软化系数材料的抗渗性：渗透系数、抗渗等级

6.一质量为4.1kg，体积为10L的容量筒，内部装满最大粒径为20mm的碎石，称得总质量为19.81kg。向上述容量筒内注水，待石子吸水饱和后再注满水，称得其时总质量为23.91kg。将此吸水饱和的石子用湿布擦干表面，称得石子的质量为16.02kg。试求该碎石:(1)堆积密度ρ0′(1571kg/m3)(2)质量吸水率Wm(2%)(3)表观密度ρ0(2530kg/m3)(4)空隙率P′(37.9%)7.某材料在吸水饱和时的容重(ρ0饱)为1600kg/m3，体积吸水率(Wv)为15%。试计算该材料:(1)干容重ρ0干(1450kg/m3)(2)质量吸水率Wm(10.3%)(3)开口孔隙率Pk(15%)(4)若材料的密度(ρ)为2.6g/cm3,求孔隙率P(44.2%)

第三章天然石材、土1.天然岩石按地质成因可分为岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）和变质岩三大类2.软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材料。3.抗冻性：冻融循环，质量损失不超过5%，强度下降不大于25%4.土是由固体颗粒、水和气体三部分组成，称为土的固相、土的液相、土的气相。第4章气硬性无机胶凝材料1.胶凝材料：经物理、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结为整体，并具有一定强度的材料。2.气硬性胶凝材料（石灰、石膏），水硬性胶凝材料（水泥）3.过火石灰：温度过高/时间过长/颜色深（褐、黑）过火石灰可以使用，但应陈伏半个月

——常见实例：陈伏时间不够，引起房屋抹面层凸起开裂4.区别石灰（生石灰），熟石灰（消石灰），石膏5.水玻璃可以用来配制耐酸(热)砂浆和混凝土,土壤加固（2）过火石灰膨胀裂纹（1）石灰网状收缩裂纹原因：（1）石灰在凝结硬化过程中产生较大收缩而引起的。可以通过增加砂用量、润湿墙体基层、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善（2）石灰中含有过火石灰。在砂浆硬化后，过火石灰吸收空气中的水蒸气继续熟化，体积膨胀，从而出现上述现象。1.水泥的分类及代号（六大通用水泥）2.硅酸盐水泥熟料矿物组成与特性：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙

硅酸盐水泥加水后，铝酸三钙立即发生反应，硅酸三钙和铁铝酸四钙也很快水化，而硅酸二钙水化速度较慢。

由于C3A的水化速度过快，在无石膏存在时，它能使水泥瞬间产生凝结。在有石膏存在时，C3A水化后易与石膏反应而生成难溶于水的钙矾石，它沉淀在水泥颗粒表面形成保护膜，阻碍C3A的水化，从而起到缓凝的作用。当石膏过量时，则影响水泥的安定性。3.硅酸盐水泥技术性质细度：通常采用筛分析法或比表面积法(勃氏法)测定凝结时间：初凝时间不早于45min，终凝时间不迟于6.5h。凡初凝时间不符合规定者为废品，终凝时间不符合规定者为不合格品。体积安定性：危害：水泥体积安定性不良产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重工程事故。因此体积安定性不合格的水泥作废品处理。

检测方法：可采用试饼法或雷氏法检验。第五章水泥强度：将水泥和标准砂按1：3.0混合，加入规定数量的水(水灰比0.50),并按规定的方法制40mm×40mm×160mm的试件，在标准温度(20士1℃)的水中养护。

硅酸盐水泥分为42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六个强度等级4.硅酸盐水泥水化热很大，不能用于大体积混凝土中。5.废品—凡初凝时间、安定性、氧化镁、三氧化硫中任一项不符合规定者。不合格品—凡细度、终凝时间、不溶物、烧失量中任一项不符合规定者，混合材料掺量超最大限量，强度低于商品强度等级的指标，水泥包装标志中水泥品种、强度等级、生产者名称和出厂编号不全的。6.硅酸盐水泥的腐蚀与防止7.活性混合材料：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应，生成水硬性水化物，并能凝结硬化产生强度的混合料。

粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料和粉煤灰8.通用硅酸盐水泥的其他品种（特性，选用）水泥配制混凝土原则：高对高，低对低

工程实例：混凝土干缩缝某车间完工后发现顶层每个框架横梁上都出现不同程度的裂缝。裂缝均于梁的上部，长约为梁高一半，裂缝上宽下窄，最大宽为0.5mm。经设计复查，设计计算无误；整个车间坐落于完整的砂岩地基上，没有不均匀沉降，材料全部合格，混凝土强度满足要求。经了解，在顶层施工中为赶进度，把混凝土的强度等级从C20提高至C30，单位水泥用量增加了90kg，且当时使用的砂亦恰好细度较细。【分析】：从裂缝形状看，可知不属荷载裂缝，为收缩变形产生的裂缝。原因是施工中任意提高混凝土强度，加大水泥用量，且采用细度模数小的砂，这两方面都会使收缩增大，从而导致产生裂缝。第六章混凝土1.细骨料中有害杂质的危害是什么？泥，泥块，云母，轻物质

粘附在砂的表面，妨碍水泥与砂的粘结，降低砼的强度，增加砼的用水量，加大砼的收缩，降低砼的抗渗性和抗冻性。

有机物、硫化物及硫酸盐—对水泥有腐蚀作用。氯盐—对钢筋有腐蚀作用。2.细度模数MX粗砂3.7~3.1；中砂3.0~2.3；细砂2.2~1.6；3.颗粒级配：按0.6mm筛孔累计筛余百分率分成三个级配区(I、II、III区)。4.砂的筛分析试验：分计筛余，累计筛余，评定其细度模数及级配5.粗骨料特性分析：碎石与卵石，针状颗粒，片状颗粒6.碱集料反应7.外加剂：减水剂技术经济效果，引气剂的作用8.混凝土和易性定义，内容：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能

。包括流动性，粘聚性，保水性【观察】

请观察图中A、B、C三种石子的形状有何差别，分析其对拌制混凝土性能会有哪些影响。

A-碎石1B-碎石2C-卵石9.和易性评定方法：坍落度和维勃稠度10.砂率、合理砂率定义11.混凝土立方体抗压强度，不同尺寸的试块强度换算，推算混凝土强度公式

fn/f28=lgn/lg28(n>=3)混凝土强度公式12.混凝土的四性能与三参数:和易性、强度、变形、耐久性。水灰比、砂率、单位用水量13.混凝土配比14.建筑砂浆的技术性质：和易性（流动性、保水性），强度（基层是否吸水）

8.用32.5P·O水泥配制卵石砼，制作100×100×100mm的试件三块，在标准条件下养护7d，测得破坏荷载分别为140kN、135kN、144kN。①试计算该砼28d的标准立方体抗压强度，②试计算该砼的水灰比（水泥强度富于系数kc=1.13）。9.砼设计强度为C20，强度保证率P(t)=95%(1)当σ=3MPa时，求f配

(2)当σ=5.5MPa时，求f配

(3)若采用42.5的P·O水泥，卵石，用水量W=180kg/m3，则σ从5.5MPa降到3MPa时，每m3砼可节约水泥多少公斤？(kc=1.13)10.某工地砼施工配合比为：C´:S´:G´:W´=308:700:1260:128（kg)，此时砂含水率为(a)为6.2%，碎石含水率为(b)为3.6%。（1）求该砼实验室配合比。（2）若使用42.5P•O水泥(实测强度45MPa)，问该砼能否达到C20要求（t=1.645,σ=5.0MPa)。11．某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为Ｃ30，施工要求混凝土坍落度为３０～５０㎜，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ＝5MPa。所用原材料情况如下：水泥：42.5级普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥强度等级标准值的富余系数为1.08；砂：中砂，级配合格，砂子表观密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρog=2.65ｇ/cm3；试求：１．混凝土计算配合比；2．若经试配混凝土的和易性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为３％，石子含水率为1％，试计算混凝土施工配合比。第九章钢材与铝材1.钢的分类（脱氧程度）F/Z/b/TZ（碳素钢）根据含碳量分2.屈服强度（屈服点）s——

结构设计中，钢材强度取值依据。3.抗拉强度/屈服