土木工程材料复习提纲

第1章材料基本性质1、 水、孔隙率、孔隙特征对材料各基本性质的影响。（1） 水：材料含水后，自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。（2） 孔隙率：其大小直接反映了材料的致密程度。材料的许多性质如强度、热加工性质、声学性质、吸水性、吸湿性、抗冻性等都与孔隙有关。（3） 孔隙特征：指孔的种类、孔径的大小及孔的分布是否均匀等。材料越密实、闭口孔越多、孔径越小、越难渗水，具有较大孔隙率，且孔连通、孔径较大的材料抗渗性较差。2、 几种密度的区别。（1） 密度：指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。（2） 表观密度：指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称为视密度。（3） 体积密度：指材料在自然状态下单位体积（包括材料实体及其开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重。（4） 堆积密度：指散粒状材料单位堆积体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量，有干堆积密度及湿堆积密度之分。3、 材料吸水性与吸湿性的区别；耐水性含义及表征，如何定义耐水材料？（1） 吸水性：指材料在水中吸收水分的性质。（2） 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示，吸湿作用一般是可逆的。（3） 耐水性：指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。水对材料的破坏是多方面的，如对材料的力学性质、光学性质、装饰性质等都会产生破坏作用。（4） 通常将软化系数大于0.85的材料看做是耐水材料。4、 材料抗渗性及抗冻性表征及影响因素。（1） 抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性常用渗透系数或抗渗等级来表示。物理意义为：在一定时间内，在一定的水压作用下，单位厚度的材料，单位截面面积上的透水量。材料越密实、闭口孔越多、孔径越小、越难渗水，具有较大孔隙率，且孔连通、孔径较大的材料抗渗性越差。（2） 抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质。材料在冻融循环过程中，表面将出现裂纹、剥落等现象，造成质量损失、强度降低。材料的抗冻性及其强度、孔隙率大小及特征、含水率等因素有关。材料强度越高、抗冻性越好，孔对抗冻性的影响与其对抗渗性的影响相似。当材料吸水后孔隙还有一定的空间，含水未达到饱和时，可缓解冰冻的破坏作用。5、 材料导热性用何表征，如何划分绝热材料？（1）材料的导热性用导热系数（热导率）来表示。材料的导热系数越小，表示其绝热性越好。工程中通常把＜0.23w/（m.k）的材料称为绝热材料。6、 材料强度与哪些因素有关？为什么划分强度等级？比强度概念及意义。（1） 材料的强度与其组成和构造有关。不同种类的材料具有不同的抵抗外力作用的能力，即使是相同种类的材料，由于其内部构造不同，其强度也有很大差异。孔隙率越大、材料强度越低。（2） 将建筑材料划分为若干强度等级，对掌握材料性质、合理选用材料、正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。对于混凝土、砌筑砂浆、普通砖、石材等脆性材料，由于主要用于抗压，因此以其抗压强度来划分等级,而建筑钢材主要用于抗拉，如低合金高强度合金钢，以其屈服点作为划分等级的依据。（3） 比强度指材料强度与其表观密度只比。材料比强度越大，越轻质高强。7、 弹性和塑性区别；弹性变形和塑性变形联系与区别；弹性模量含义？脆性和韧性区别？（1） 弹性指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质，这种可完全恢复的变形称为弹性变形。（2） 塑性指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，这种不能恢复的变形称为塑性变形。（3） 弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的指标之一，弹性模量越大，材料在荷载作用下越不易变形。（4） 脆性指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，具有这种性质的材料称为脆性材料。（5） 韧性指在冲击或振动载荷作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。8、 材料耐久性含义？通常要考虑哪些性质？（1） 材料在长期使用过程中，在环境因素作用下，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称为耐久性。破坏作用分为物理、化学、生物作用。（2） 它包括抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗老化性、耐热性、耐磨性等。第2章建筑钢材1、 钢材定义及分类（1） 钢材是以铁为主要元素，含碳量为0.02%——2・06%，并含有其他元素的合金材料。（2） 钢材按化学成分可分为碳素钢和合金钢两类。按品质分类：普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。按冶炼时脱氧程度分类：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢，特殊镇静钢。2、 钢材主要力学性能和工艺性能有哪些？屈服强度和抗拉强度定义及区别，实际应用。屈强比定义及意义。（1）钢材主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括强度、弹性、塑性和耐疲劳性等。工艺性能表示在钢材在各种加工过程中的行为，包括冷弯性能和可焊性等。（2）在屈服阶段中，外力不增加，而变形继续增加，这时相应的应力称为屈服极限或屈服强度。在强化阶段，对应于最高点C的应力称为抗拉强度。（3）钢材受力达到屈服强度后，变形迅速增长，尽管尚未断裂，已不能满足使用要求，故结构设计中以屈服强度作为许用应力取值的依据。抗拉强度在设计中虽然不能利用，但是抗拉强度与屈服强度只比（强屈比），却是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，安全性越高。但是强屈比太大，钢材强度的利用率偏低，浪费材料。钢材的强屈比一般不低于1.2，对于抗震结构的普通钢筋实测的强屈比应不低于1.25。3、 钢材塑性的表征指标及其表示方法。（1）钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面收缩率来表示。它的数值越大,表示钢材塑性越好。4、 钢材冲击韧性意义？受温度影响规律？实际应用注意的问题。（1） 钢材的冲击韧性是处在简支梁状态的金属试样在冲击负荷作用下折断时的冲击吸收功。（2） 冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是：开始下降缓和，当达到一定温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种性质称为钢材的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。脆性临界温度的数值越低，钢材的抗低温冲击性能越好。（3） 在负温下使用的结构，应当选用脆性临界温度比使用温度低的钢材。有些材料在常温时冲击韧性并不低，但破坏时却呈现脆性破坏特征。5、 钢材冷弯试验有哪些条件？伸长率和冷弯性能均反映钢材的塑性，有何区别？（1）6、 钢材焊接性能含义。钢材的焊接性能是指在一定的焊接工艺条件下，在焊缝及其接近过热区不产生裂纹及硬脆倾向，焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材的强度。7、钢材中化学元素碳、硅、锰、硫、磷对钢材性质有何影响?⑴化学元素强度硬度塑性韧性可焊性其他C上升上升上升下降下降下降冷脆性上升SI上升下降下降下降下降冷脆性上升MN上升上升上升上升脱氧、脱硫剂P上升上升下降下降下降偏析、冷脆上升S上升下降下降8、何谓钢材的冷加工强化？何谓时效处理？各对钢材性质有何影响？（作用）（1） 将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧使其产生塑性变形，从而提高屈服强度，降低塑性韧性，这个过程称为冷加工强化处理。（2） 将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15—20D，或加热至100——200°C后保持一定时间（2——3H），其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性或韧性也进一步降低，弹性模量则基本恢复。这个过程叫做时效处理。9、建筑常用钢种有哪些？各钢种牌号及表示方法，含义。各牌号性质及应用。（1） 碳素结构钢（Q195、Q215、Q253、Q275）、优质碳素结构钢（Q3——80）、低合金高强度结构钢（Q295、Q345、Q390、Q420和Q460）（2） Q代表屈服点，屈服点数值共分为195MPa,215MPa、235MPa和275MPa四种，质量等级以S、P等杂质含量由多到少，分别用A、B、C、D符号表示，脱氧方法以F表示沸腾钢，Z、TZ表示镇静钢和特殊镇静钢，Z和TZ在钢的牌号中予以省略。（3） 随着牌号的增大，其含碳量增加，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。同一钢号内质量等级越高，钢材的质量越好。10、钢结构用钢有哪些？（1）热轧型钢、冷弯薄壁型钢、棒材、钢管和板材。11、混凝土结构用钢有哪些？热轧钢筋分类、牌号表示方法、性能及各牌号应用范围。其他钢筋牌号及性能与应用。（1） 热轧钢筋、冷轧扭钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土用钢丝、钢绞线。（2）12、钢材腐蚀类型与防护方法。钢材为什么要防火及方法。（1） 化学腐蚀、电化学腐蚀。（2） 防护方法：采用耐候钢、金属覆盖、非金属覆盖、混凝土用钢筋的防锈。（3） 防火：钢是不燃性材料，但这并不表明钢材能够抵抗火灾。没有防火保护层的钢结构是不耐火的。（4） 钢结构防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，推迟钢结构的升温速率。第3章无机胶凝材料1、 气硬性胶凝材料与水硬性胶凝材料区别。典型代表材料。（1） 气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度。常用的气硬性胶凝材料有石膏、石灰和水玻璃等。（2） 水硬性胶凝材料材料既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持并继续发展其强度。胶凝材料为水泥等。2、 “过火石灰”与“欠火石灰”含义及危害，何谓石灰的“熟化”和“陈伏”，有何目的？（1） 若温度过低或煅烧时间不足，使得CaCO3不能完全分解，将生成“欠火石灰”，碳酸钙没有完全分解，存在硬心，降低了生石灰的产量。如果煅烧时间过长或者温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”，导致已硬化的砂浆产生鼓泡、崩裂等现象。（2） 熟化是指生石灰（氧化钙）与水作用生成氢氧化钙（熟石灰、又称消石灰）的过程。陈伏是指石灰乳（或石灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。3、 石灰的几种产品形式，各自主要成分是什么？（1）石灰乳：将消石灰粉或熟化好的石灰膏加入大量的水搅拌稀释，成为石灰乳。配制砂浆：由于石灰膏和消石灰粉中氢氧化钙颗粒非常小，调水后具有很好的可塑性。因而，常可用石灰膏或消石灰粉配制成石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆。石灰土和三合土：石灰与粘土拌合后称为灰土或石灰土，再加砂或炉渣等即成为三合土。用于建筑物的地基和道路工程的基层、垫层。制作硅酸盐制品：以磨细的石灰与硅质材料为胶凝材料，必要时加入少量石膏，经蒸汽养护或蒸压养护制作硅酸盐制品。4、 石灰土和三合土及应用。石灰土和三合土：石灰与粘土拌合后称为灰土或石灰土，再加砂或炉渣等即成为三合土。用于建筑物的地基和道路工程的基层、垫层。5、 石灰的硬化包括那俩个过程？（1） 干燥结晶硬化过程（2） 碳化过程6、通用硅酸盐水泥有哪些品种，各品种组分，代号。名称代号组分熟料矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥P.I100^-^—^-^—P.IIN95W5^—^-^-^-^—^-W5普通水泥P.ON80且V95>5且W20a^—矿渣水泥P.SN30且V80>20且W50b^—^-^-火山灰水泥P.PN60且V80^->20且W40c^-^-粉煤灰水泥P.FN60且V80^-^—>20且W40d^—N50且V复合水泥P.C >20且W50e807、 通用硅酸盐水泥的组成材料有哪些？硅酸盐水泥熟料矿物组成有哪些？水化反应基本特性？硅酸盐水泥熟料(主要含CaO、SiO2、A12O3、Fe2O3。)、石膏、混合材料、阻磨剂。熟料矿物：3CaO・SiO2、2CaO・SiO2、3CaO・Al2O3、4CaO・Al2O3・Fe2O3。8、 通用硅酸盐水泥组成材料中为什么加入石膏？用量多少对水泥性质有何影响？(1)作用：缓凝剂，水泥熟料磨成细粉与水相遇会很快凝结，无法施工。加入适量的石膏会延缓凝结时间，同时还有利于提高水泥早期强度、降低干缩变形等性能。9、 通用硅酸盐水泥凝结时间有何要求？有何工程意义？(1)10、 水泥安定性含义？引起水泥安定性不良的原因有哪些？如何保证安定性良好？⑴11、 实验室测定水泥凝结时间和安定性时有何前提条件？12、 几种通用水泥的特性及适用范围。硅酸盐水泥和普通水泥早期强度高，水化热较大，抗冻性较好，耐蚀性差，干缩较小。适用于一般土建工程混凝土、高强混凝土、预应力钢筋混凝土，以及受反复冰冻作用的结构。矿渣水泥早期强度较低，后期强度增长较快，水化热较低，耐热性好，耐蚀性较强，抗冻性差，干缩性较大，泌水较多。适用于高温车间和有耐热耐火要求的混凝土结构，大体积混凝土结构，蒸汽养护的构件，有抗硫酸盐侵蚀要求的工程。火山灰水泥和粉煤灰水泥早期强度较低，后期强度增长较快，水化热较低，耐蚀性较强，抗渗性好，抗冻性差。火山灰水泥干缩性大。粉煤灰水泥干缩性较小，抗裂性较高。它们适用于大体积混凝土结构和有抗渗要求的混凝土结构，蒸汽养护的构件和有杭硫酸盐侵蚀要求的工程。火山灰水泥不适用处在干燥环境中的混凝土工程。13、通用硅酸盐水泥的腐蚀原因及预防措施有哪些？①水泥中存在CH、C3AH6,本身不密实②周围存在侵蚀性介质根据以上腐蚀原因的分析，可采用下列措施，减少或防止水泥石的腐蚀：根据侵蚀环境特点，合理选用水泥及熟料矿物组成。提高水泥石的密实度，改善孔结构。硬化水泥石是一多孔体系，腐蚀性介质通常是靠渗透进入水泥石内部，从而使水泥石腐蚀。加做保护层。当腐蚀作用较强时，可用耐腐蚀性好的涂料等材料，在混凝土及砂浆表面做不透水的保护层，防止腐蚀性介质与水泥石接触。14、对道路水泥的性能要求有哪些？由较高铁铝酸钙含量的硅酸盐道路水泥熟料，0%〜10%活性混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为道路硅酸盐水泥(简称道路水泥)。对道路水泥的性能要求是：耐磨性好、收缩小、抗冻性好、抗冲击性好，有高的抗折强度和良好的耐久性。道路水泥的上述特性，主要依靠改变水泥熟料的矿物组成、粉磨细度、石膏加入量及外加剂来达到第4章混凝土及砂浆1、 普通混凝土的组成材料有哪些？各组成材料有哪些要求？2、 集料的颗粒级配和出粗细程度的概念？根据筛分析试验计算细度模数，并评定粗细程度。3、 混凝土减水剂作用？常用掺入方法有哪些？4、 混凝土拌合物和易性概念及含义是什么？和易性的测定方法及评定？5、 影响和易性的主要因素？和易性的调整与改善措施有哪些？合理砂率含义？6、 硬化混凝土的性能主要有哪些？7、 混凝土立方体抗压强度和混凝土立方体抗压强度标准值区别？普通混凝土强度等级划分依据，有何作用？混凝土轴心抗压强度有何作用？混凝土轴心抗拉强度有何作