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第一章 土木工程材料的基本性质1土木工程材料包含哪些内容?具体如何分类? 土木工程材料就是土木工程中使用的各种材料。由于土木工程建设中所涉及的材料品种丰富，几乎涵盖了自然界中的所有材料，所以通常按其内容结构、使用范围等不同进行分类。 (1)按材料的化学成分分 按材料的化学成分可分为：无机材料、有机材料和复合材料三大类。 1)有机材料是以有机物质为主所构成的材料。根据其来源又可划分为天然有机材料(如木材、天然纤维、天然橡胶等)；人工合成有机材料(如合成纤维、合成橡胶、合成树脂及胶粘剂等)。有机材料具有有机物质的一系列特性，如加工性好、易燃烧、易老化等特性。 2)无机材料是以无机物质为主构成的材料。无机材料又包括金属材料(如钢铁等各种黑色金属及铝材、铜材等有色金属)和非金属材料(如天然石材，水，泥、石灰、石膏等胶凝材料，陶瓷、玻璃等烧土制品与混凝土、硅酸盐及其制品等)。与有机材料相比，无机材料具有耐久性能好、可燃性差、材料结构相对稳定等优点，但其物理力学性能受构成成分与结构的影响比较大建材博客。 3)复合材料是以两种或两种以上不同类别的材料按照一定组成结构所构成的材料，以克服单一材料的某些弱点而发挥其复合后材料在某些方面的综合优势，从而满足土木工程对材料性能更高的要求。根据其构成不同，复合材料可分为： 有机材料与有机材料复合(如橡胶改性沥青、树脂改性沥青等)。 有机材料与无机材料复合(如沥青混合料、聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料、轻质金属夹芯板等复合材料)。 金属材料与无机非金属材料复合(如钢筋混凝土、钢纤维混凝土、夹丝玻璃等)。 无机非金属材料与无机非金属材料复合(如玻璃纤维增强石膏、玻璃纤维增强水泥、普通混凝土与砂浆等)。第1页 (2)按材料的使用部位分 按材料在土木工程的使用部位可分为：建筑结构材料、桥梁结构材料、水工结构材料、路面结构材料、建筑墙体材料、表面装饰与防护材料、屋面或地下防水材料等。 (3)按材料在建筑物或构筑物中的功能分 按材料在建筑物或构筑物中的功能可分为：承重和非承重材料、围护材料、保温隔热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料等。2什么是新型建筑材料? 新型建筑材料是指新品种的房屋建筑材料，既包括新出现的原料和制品，也包括一些原有材料的新型制品，是除传统的烧土制品、无机胶凝材料、?昆凝土、砂石等材料外，品种和功能上处于增加、更新、完善状态的建筑材料。新型建筑材料是在建筑工程实践中已有成功应用并且代表建筑材料发展方向的建筑材料。 新型建筑材料的品种繁多，但本身一直处于不断更新、发展状态的材料，因此，它的分类和命名还较混乱。为便于理解和掌握，目前按以下几种方式进行分类。 1)按用途分：墙体材料，屋面和楼板构件，混凝土外加剂，建筑防水材料，建筑密封材料，绝热、吸声材料，墙面装饰材料，顶棚装饰材料，地面装饰材料，卫生洁具，门窗、玻璃及配件，给排水管道、工业管道及其配件，灯饰和灯具及其他。 2)按建筑各部位使用建筑材料的状况分：墙体材料，屋面材料，保温隔热材料，防水密封材料，门窗材料，装饰装修材料，其他。 3)按原材料来源分，可分为以下几种材料类型。 以基本建设的主要材料水泥、玻璃、钢材、木材为原料的新产品，如各种新型水泥制品、新型玻璃制品等。 以传统的砖瓦灰砂石为原料推出的新品种，如各种加气混凝土制品、各种砌块等，这些新的产品也是新型建筑材料。 以无机非金属新材料为原料生产的各种制品，如各种玻璃钢制品、玻璃纤维制品等。 采用各种新的原材料制作的各种建筑制品，如铝合金门窗、各种化学建材产品、各种保温隔声材料制品、各种防水材料制品等均属新型建筑材料。 随着我国墙体材料革新、建筑节能力度的逐步加大，及人们对材料功能的要求日益提高，对新型建材的需求不仅仅是数量的增加，更重要的是质量的提高，即产品质量与档次的提高和产品的“生态性”(“绿色”)的提高。因而，新型建材及制品是建立在保护环境和资源综合利用的基础上，产品在生产过程中，能源第2页第二章 无机胶凝材料20什么是胶凝材料?胶凝材料如何分类? 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。胶凝材料包括有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。无机胶凝材料按硬化条件不同又可分为水硬性和气硬性两类。水硬性胶凝材料是指拌合水后既可在空气中硬化亦可于水中硬化，并保持或继续，发展强度。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度。 有机胶凝材料是以天然或合成的有机高分子化合物为基本成分的胶凝材料，常用的有沥青及各种合成树脂等。无机胶凝材料是以无机化合物为基本成分的胶凝材料，根据其凝结硬化条件的不同，又可分为气硬性的和水硬性的两类。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。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。水硬性胶凝材料既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持并继续发展其强度。常用的水硬性胶凝材料包括各种水泥。水硬性胶凝材料既适用于干燥环境，又适用于潮湿环境或水下工程。21石膏在建筑工程中如何应用? 第20页和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的15，故二水石膏胶体微粒将从溶液中析出，并促使一批新的十水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，町塑性也开始下降，称为石膏的初凝。随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即为硬化。建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30min，在室内自然干燥的条件下，1周左右完全硬化，所以在施工时往往根据实际需要，加入适量的缓凝剂。 建筑石膏色白，密度为26002750kgm3，堆密度为8001000kgm3。根据建筑石膏(GB 9776-1988)规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级，见表21。 建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。例如，抗折强度为25MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏25GB9776。 建筑石膏凝结硬化快，其制品具有以下特性：硬化时体积微膨胀；硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低；隔热、吸声性良好；防火性能良好；具有一定的调温调湿性；耐水性和抗冻性差；加工性能好。22为什么石膏制品具有“呼吸作用”?此种“呼吸作用是否会引起 石膏制品的变形或开裂? 石膏制品(包括纸面石膏板、纤维石膏板、石膏刨花板、石膏砌块和石膏空心条板)均具有一种独特的“呼吸”功能，由于石膏硬化体具有微孔结构，在环境空气的相对湿度较大时可吸收水分，而当空气相对湿度降至60以下时所吸收的水分又可自然地释放出来，将石膏制品的此种特性称为“呼吸作用”。石膏制品的吸湿量不大，纸面石膏板在温度为32、相对湿度90的空气中时，达到平衡时的吸湿量仅为02，对制品的强度影响不大，对制品尺寸变化的影响 (2)按材料的使用部位分 按材料在土木工程的使用部位可分为：建筑结构材料、桥梁结构材料、水工结构材料、路面结构材料、建筑墙体材料、表面装饰与防护材料、屋面或地下防水材料等。 (3)按材料在建筑物或构筑物中的功能分 按材料在建筑物或构筑物中的功能可分为：承重和非承重材料、围护材料、保温隔热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料等。2什么是新型建筑材料? 新型建筑材料是指新品种的房屋建筑材料，既包括新出现的原料和制品，也包括一些原有材料的新型制品，是除传统的烧土制品、无机胶凝材料、?昆凝土、砂石等材料外，品种和功能上处于增加、更新、完善状态的建筑材料。新型建筑材料是在建筑工程实践中已有成功应用并且代表建筑材料发展方向的建筑材料。 新型建筑材料的品种繁多，但本身一直处于不断更新、发展状态的材料，因此，它的分类和命名还较混乱。为便于理解和掌握，目前按以下几种方式进行分类。 1)按用途分：墙体材料，屋面和楼板构件，混凝土外加剂，建筑防水材料，建筑密封材料，绝热、吸声材料，墙面装饰材料，顶棚装饰材料，地面装饰材料，卫生洁具，门窗、玻璃及配件，给排水管道、工业管道及其配件，灯饰和灯具及其他。 2)按建筑各部位使用建筑材料的状况分：墙体材料，屋面材料，保温隔热材料，防水密封材料，门窗材料，装饰装修材料，其他。 3)按原材料来源分，可分为以下几种材料类型。 以基本建设的主要材料水泥、玻璃、钢材、木材为原料的新产品，如各种新型水泥制品、新型玻璃制品等。 以传统的砖瓦灰砂石为原料推出的新品种，如各种加气混凝土制品、各种砌块等，这些新的产品也是新型建筑材料。 以无机非金属新材料为原料生产的各种制品，如各种玻璃钢制品、玻璃纤维制品等。 采用各种新的原材料制作的各种建筑制品，如铝合金门窗、各种化学建材产品、各种保温隔声材料制品、各种防水材料制品等均属新型建筑材料。 随着我国墙体材料革新、建筑节能力度的逐步加大，及人们对材料功能的要求日益提高，对新型建材的需求不仅仅是数量的增加，更重要的是质量的提高，即产品质量与档次的提高和产品的“生态性”(“绿色”)的提高。因而，新型建材及制品是建立在保护环境和资源综合利用的基础上，产品在生产过程中，能源第2页第二章 无机胶凝材料20什么是胶凝材料?胶凝材料如何分类? 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。胶凝材料包括有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。无机胶凝材料按硬化条件不同又可分为水硬性和气硬性两类。水硬性胶凝材料是指拌合水后既可在空气中硬化亦可于水中硬化，并保持或继续，发展强度。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度。 有机胶凝材料是以天然或合成的有机高分子化合物为基本成分的胶凝材料，常用的有沥青及各种合成树脂等。无机胶凝材料是以无机化合物为基本成分的胶凝材料，根据其凝结硬化条件的不同，又可分为气硬性的和水硬性的两类。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。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。水硬性胶凝材料既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持并继续发展其强度。常用的水硬性胶凝材料包括各种水泥。水硬性胶凝材料既适用于干燥环境，又适用于潮湿环境或水下工程。21石膏在建筑工程中如何应用? 第20页和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的15，故二水石膏胶体微粒将从溶液中析出，并促使一批新的十水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，町塑性也开始下降，称为石膏的初凝。随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即为硬化。建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30min，在室内自然干燥的条件下，1周左右完全硬化，所以在施工时往往根据实际需要，加入适量的缓凝剂。 建筑石膏色白，密度为26002750kgm3，堆密度为8001000kgm3。根据建筑石膏(GB 9776-1988)规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级，见表21。 建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。例如，抗折强度为25MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏25GB9776。 建筑石膏凝结硬化快，其制品具有以下特性：硬化时体积微膨胀；硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低；隔热、吸声性良好；防火性能良好；具有一定的调温调湿性；耐水性和抗冻性差；加工性能好。22为什么石膏制品具有“呼吸作用”?此种“呼吸作用是否会引起 石膏制品的变形或开裂? 石膏制品(包括纸面石膏板、纤维石膏板、石膏刨花板、石膏砌块和石膏空心条板)均具有一种独特的“呼吸”功能，由于石膏硬化体具有微孔结构，在环境空气的相对湿度较大时可吸收水分，而当空气相对湿度降至60以下时所吸收的水分又可自然地释放出来，将石膏制品的此种特性称为“呼吸作用”。石膏制品的吸湿量不大，纸面石膏板在温度为32、相对湿度90的空气中时，达到平衡时的吸湿量仅为02，对制品的强度影响不大，对制品尺寸变化的影响 (2)按材料的使用部位分 按材料在土木工程的使用部位可分为：建筑结构材料、桥梁结构材料、水工结构材料、路面结构材料、建筑墙体材料、表面装饰与防护材料、屋面或地下防水材料等。 (3)按材料在建筑物或构筑物中的功能分 按材料在建筑物或构筑物中的功能可分为：承重和非承重材料、围护材料、保温隔热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料等。2什么是新型建筑材料? 新型建筑材料是指新品种的房屋建筑材料，既包括新出现的原料和制品，也包括一些原有材料的新型制品，是除传统的烧土制品、无机胶凝材料、?昆凝土、砂石等材料外，品种和功能上处于增加、更新、完善状态的建筑材料。新型建筑材料是在建筑工程实践中已有成功应用并且代表建筑材料发展方向的建筑材料。 新型建筑材料的品种繁多，但本身一直处于不断更新、发展状态的材料，因此，它的分类和命名还较混乱。为便于理解和掌握，目前按以下几种方式进行分类。 1)按用途分：墙体材料，屋面和楼板构件，混凝土外加剂，建筑防水材料，建筑密封材料，绝热、吸声材料，墙面装饰材料，顶棚装饰材料，地面装饰材料，卫生洁具，门窗、玻璃及配件，给排水管道、工业管道及其配件，灯饰和灯具及其他。 2)按建筑各部位使用建筑材料的状况分：墙体材料，屋面材料，保温隔热材料，防水密封材料，门窗材料，装饰装修材料，其他。 3)按原材料来源分，可分为以下几种材料类型。 以基本建设的主要材料水泥、玻璃、钢材、木材为原料的新产品，如各种新型水泥制品、新型玻璃制品等。 以传统的砖瓦灰砂石为原料推出的新品种，如各种加气混凝土制品、各种砌块等，这些新的产品也是新型建筑材料。 以无机非金属新材料为原料生产的各种制品，如各种玻璃钢制品、玻璃纤维制品等。 采用各种新的原材料制作的各种建筑制品，如铝合金门窗、各种化学建材产品、各种保温隔声材料制品、各种防水材料制品等均属新型建筑材料。 随着我国墙体材料革新、建筑节能力度的逐步加大，及人们对材料功能的要求日益提高，对新型建材的需求不仅仅是数量的增加，更重要的是质量的提高，即产品质量与档次的提高和产品的“生态性”(“绿色”)的提高。因而，新型建材及制品是建立在保护环境和资源综合利用的基础上，产品在生产过程中，能源第2页第二章 无机胶凝材料20什么是胶凝材料?胶凝材料如何分类? 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。胶凝材料包括有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。无机胶凝材料按硬化条件不同又可分为水硬性和气硬性两类。水硬性胶凝材料是指拌合水后既可在空气中硬化亦可于水中硬化，并保持或继续，发展强度。气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并保持和继续发展强度。 有机胶凝材料是以天然或合成的有机高分子化合物为基本成分的胶凝材料，常用的有沥青及各种合成树脂等。无机胶凝材料是以无机化合物为基本成分的胶凝材料，根据其凝结硬化条件的不同，又可分为气硬性的和水硬性的两类。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。气硬性胶凝材料一般只适用于干燥环境中，而不宜用于潮湿环境，更不可用于水中。水硬性胶凝材料既能在空气中，还能更好地在水中硬化、保持并继续发展其强度。常用的水硬性胶凝材料包括各种水泥。水硬性胶凝材料既适用于干燥环境，又适用于潮湿环境或水下工程。21石膏在建筑工程中如何应用? 第20页和溶液，溶液中的半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在常温下的溶解度仅为半水石膏溶解度的15，故二水石膏胶体微粒将从溶液中析出，并促使一批新的十水石膏溶解和水化，直至半水石膏全部转化为二水石膏。在这个过程中，浆体中的水分因水化和蒸发而逐渐减少，浆体变稠而失去流动性，町塑性也开始下降，称为石膏的初凝。随着水分蒸发和水化的继续进行，微粒间摩擦力和粘结力逐渐增大，浆体完全失去可塑性，开始产生结构强度，则称为终凝。随着晶体颗粒不断长大、连生、交错，使浆体逐渐变硬产生强度，即为硬化。建筑石膏凝结硬化过程很快，其终凝时间不超过30min，在室内自然干燥的条件下，1周左右完全硬化，所以在施工时往往根据实际需要，加入适量的缓凝剂。 建筑石膏色白，密度为26002750kgm3，堆密度为8001000kgm3。根据建筑石膏(GB 9776-1988)规定，建筑石膏按强度、细度、凝结时间指标分为优等品、一等品和合格品三个等级，见表21。 建筑石膏产品标记顺序为：产品名称，抗折强度值，标准号。例如，抗折强度为25MPa的建筑石膏标记为：建筑石膏25GB9776。 建筑石膏凝结硬化快，其制品具有以下特性：硬化时体积微膨胀；硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低；隔热、吸声性良好；防火性能良好；具有一定的调温调湿性；耐水性和抗冻性差；加工性能好。22为什么石膏制品具有“呼吸作用”?此种“呼吸作用是否会引起 石膏制品的变形或开裂? 石膏制品(包括纸面石膏板、纤维石膏板、石膏刨花板、石膏砌块和石膏空心条板)均具有一种独特的“呼吸”功能，由于石膏硬化体具有微孔结构，在环境空气的相对湿度较大时可吸收水分，而当空气相对湿度降至60以下时所吸收的水分又可自然地释放出来，将石膏制品的此种特性称为“呼吸作用”。石膏制品的吸湿量不大，纸面石膏板在温度为32、相对湿度90的空气中时，达到平衡时的吸湿量仅为02，对制品的强度影响不大，对制品尺寸变化的影响第21页第三章 混凝土与砂浆64什么是混凝土? 从广义上来说，混凝土是指以胶凝材料(胶结料)、集料(或称骨料)、水(或不加水)及其他材料为原料，按照适当比例配制而成的混合物，再经硬化形成的复合材料。根据所用胶凝材料的不同，土木工程中常用的混凝土有水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土和聚合物混凝土等。普通水泥混凝土是以水泥为胶 、凝材料而制成的混凝土，它是当前土木工程中最常用的材料之一。 1)按表现密度不同，混凝土可分为以下三类。 重混凝土。它是指干表观密度大于2600kgm3的混凝土，通常是采用高密度集料(如重晶石、铁矿石、钢屑等)或同时采用重水泥(如钡水泥、锶水泥等)制成的混凝土。它主要用作核能工程的辐射屏蔽结构材料，此时也称为防辐射混凝土。 普通混凝上。它是指十表观密度为20002600kgm3的混凝土，通常是以常用水泥为胶凝材料，且以天然砂、石为集料配制而成的混凝土。它是目前土木工程中最常用的水泥混凝土。 轻混凝土。它是指干表观密度小于1950kgm3的混凝土，通常是采用陶粒等轻质多孔的集料，或者不用集料而掺入加气剂或泡沫剂等形成多孔结构的混凝土。根据其性能与用途的不同又可分为结构用轻混凝土、保温用轻混凝土和结构保温轻混凝土等。 2)按用途混凝土可分为结构混凝土、水工混凝土、海洋混凝土、道路混凝土、防水混凝土、补偿收缩混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、耐酸混凝土、防辐射混凝土等。 3)按混凝土的抗压强度(fcu)强度等级可分为低强混凝土(fcu30MPa)、中强混凝土(fcu=3060MPa)、高强混凝土(fcu60MPa)及超高强混凝土(fcu100MPa)等。 4)按生产和施丁方法可分为预拌(商品)混凝上、泵送混凝土、喷射混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、挤压混凝土、离心混凝土、真空吸水第48页混凝土、碾压混凝土等。 5)按每立方米混凝土中水泥用量(C)可分为贫混凝土(C170kgm3)和富混凝土(C)230kcm3)。 6)按掺加其他辅助材料的品种不同又可分为粉煤灰混凝土、纤维混凝土、硅灰混凝十、磨细高炉矿渣混凝土、硅酸盐混凝土，等等。65普通混凝土的组成材料在混凝土中各起什么作用? 普通混凝土是巾水泥、水、细集料(天然砂等)和粗集料(石等)等为基本材料，或掺加适量外加剂、混合材料等制成的复合材料。在混凝土中，各组成材料起着不同的作用。砂、石等集料在混凝土中起骨架作用，因此也称为骨料，骨料对混凝土起稳定性作用，但这些作用发挥的程度还与其本身的质量状况及数量多少有关。通常，只有集料本身的强度较高，有害杂质很少，且级配良好时，才能组成坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。相反，如果混凝土集料中有害杂质较多，级配不良，甚至集料本身强度较低时，混凝土的强度就必然会较低。由水泥与水所形成的水泥浆通常包裹在集料的表面，并填充集料间的空隙而在混凝土硬化前起润滑作用，它赋予新拌混凝土流动性以便于施工操作；在混凝土硬化后，水泥浆形成的水泥石又起胶结作用，是它把砂、石等集料胶结成为整体而成为坚硬的人造石材，从而具有一定的建材博客力学强度。66混凝土中水泥用量越多越好吗? 正确的水泥用量必须保证以下两点： 1)应保证混凝土的密实性，满足其力学性能，水灰比不应超出规定的最大水灰比。在一定的水灰比下，多使用一些水泥，可以提高混凝土的强度，但强度超出设计要求，无疑是一种浪费。而且一味过多地增加水泥用量，适得其反，也会带来危害。因为水泥加水拌合后，在空气中硬化，其体积随着水分的蒸发而收缩。水泥强度等级越高，颗粒越细，用量越大，体积收缩越严重。这是由于水泥凝胶随水分的减少，凝聚力的增加而引起的。当水泥颗粒越细时，水解和水化充分，凝胶增多。水泥用量越多，生成凝胶的数量越多，所以凝聚力也越大，收缩量也随之增加。水泥体积过大的收缩，会造成混凝土的开裂，引起钢筋锈蚀，以及混凝土渗透性和构件挠度增大等弊病。 2)应保证混凝土的耐久性，不宜低于规定的最小水泥用量。在水灰比不变的情况下，新拌混凝土中的水泥浆数量越多，包裹在集料颗粒表面的浆层越厚，其润滑能力就越强，则集料间摩擦阻力减小而使新拌混凝土的流动性越大。反之则越小。但是，若水泥浆量过多，不仅浪费了水泥，而且会出现流浆和泌水现象，导致新拌混凝土的粘聚性及保水性变差，甚至对混凝土的强度与耐久性也会第49页第四章 建筑金属材料182钢与生铁如何进行区分? 钢与生铁的区分主要在于含碳量的大小。碳的质量分数小于206的铁碳合金称为钢。碳的质量分数大于106的铁碳合金称为生铁。 钢材在常温下主要有三种显微组织： 1)铁素体。钢材中的铁素体系碳在a-Fe中的固溶体，由于a-Fe体立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，所以铁素体含碳量很少(碳的质量分数小于002)，由此也决定了其塑性、韧性好；但强度、硬度低。 2)渗碳体。渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C，其碳的质量分数高达667，晶体结构复杂，塑性差，硬脆，抗拉强度低。 3)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(碳的质量分数o8)，层状结构，塑性较好，强度和硬度较高。 此外，钢材在温度高于723C时，还存在奥氏体。奥氏体为碳在7-Fe中的固溶体，溶碳能力较强，高温时碳的质量分数可达106，低温下降至o8。其强度、硬度不高，但塑性好。碳钢处于红热状态时即存在此种组织，这时的钢易于轧制成形。183如何进行钢材的拉伸试验9抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能。 钢材受拉时，在产生应力的同时，相应产生应变。应力和应变的关系反映出钢材的主要力学特征。如图41所示低碳钢的应力-应变关系，从图中可看出低碳钢从受拉到拉断，经历了四个阶段：弹性阶段(OA)、屈服阶段(AB)、强化阶段(BC)和颈缩阶段(CD)。 (1)弹性阶段在图中OA段，应力较低，应力与应变成正比例关系，卸去外力，试件恢复原状，无残第131页余形变，这一阶段称为弹性阶段。弹性阶段的最高点(点)所对应的应力称为弹性极限，用fD表示，在弹性阶段，应力和应变的比值为常数，称为弹性模量，用A，表示，即E=o/e。弹性模量反映钢材的刚度，是计算结构受力变形的重要指标。土木工程中常用钢材的弹性模量为(2021)x105MPa。 (2)屈服阶段 当应力超过弹性极限后，随着应力的增长，应变也迅速增长，此时，除产生弹性变形外，还会产生塑性变形。当应力达到B上后塑性变形急剧增加，应力-应变曲线出现一个小平台，这种现象称为屈服。这一阶段因而称为屈服阶段。在屈服阶段中，外力不增大，而变形继续增加。这时相应的应力称为屈服极限(fo)或屈服强度。如果应力在屈服阶段出现波动，则我们称试样发生屈服而应力首次下降前的最大应力点为上屈服点，用B+表示。称不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力点为下屈服点，用BT表示。由于下屈服点比较稳定且容易测定，因此，采用下屈服点作为钢材的屈服强度。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。 (3)强化阶段 在钢材屈服到一定程度后，由于内部晶格扭曲、晶粒破碎等原因，阻止了塑性变形的进一步发展，钢材抵抗外力的能力重新提高，在应力-应变图上，曲线从B下点开始上升直至最高点C，这一过程称为强化阶段。对应于最高点C的应力称为抗拉强度(oh)，它是钢材所承受的最大拉应力。常用低碳钢的抗拉强度为375500MPa。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之比(强屈比)oh/os。却是评价钢材使用可靠性的一个参数。强屈比越大，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，强屈比如果太大，钢材强度的利用率就会偏低，浪费材料。钢材的强屈比一般不低于12，用于抗震结构的普通钢筋实测强屈比应不低于125。 (4)颈缩阶段 在钢材达到c点后，试件薄弱处的断面将显著减小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象而断裂。184为什么钢材用屈服强度而不是以抗拉强度作为结构设计时取值的依据? 屈服强度和极限抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标。极限抗拉强度是反映试件能承受最大应力的指标，而屈服强度是反映试件塑性变形的指标。由于在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使允许有一定的塑性变形也是在很小的范围内，所以规定以钢材的屈服强度作为设计应力的依据。抗拉强度第132页第五章 木材215何谓木材的边材、心材？为何心材较边材的抗腐蚀性强且不易变 形? 从木材三个不同切面观察木材的宏观构造可以看出，树干由树皮、木质部、髓心组成。从木材的横切面上看，有许多树种的木材，靠近树皮的部分材色较浅，水分较多，称为边材。在髓心周围部分，材色较深，水分较少，称为心材。边材含水量高，易干燥，也易被湿润，所以容易翘曲变形，抗腐蚀性也不如心材强。 216何谓木材的早材、晚材? 每个生长周期所形成的木材，从横切面上看，围绕着髓心构成的同心圆称为生长轮。温带和寒带树木的生长期，一年仅形成一个生长轮就是年轮。在同一年轮内，生长季节早期所形成的木材，细胞壁较薄，形体较大，颜色较浅，材质较松软，称为早材(春材)。到秋季形成的木材，细胞壁较厚，组织致密，颜色较深，材质较硬，称为晚材(秋材)。217什么是原条、原木?什么是板材、方材? 木材，按供应形式町分为原条、原木、板材和方材。原条是指已经除去皮、根、树梢的木料，但尚未按一定尺寸加工成规定木料。原木是原条按一定尺寸加工而成的规定直径和长度的木料，可直接在建筑中作木桩、搁栅、楼梯和木柱等。板材和方材是原木经锯解加工而成的木材，宽度为厚度的3倍和3倍以上的原木为板材，宽度不足厚度的3倍的原木为方材。218木材的纤维饱和点、平衡含水率在实际工程中有何意义? (1)木材的纤维饱和点在实际工程中的意义 当木材中无自由水，而细胞壁内吸附水达到饱和时，此时木材的含水率称为木材的纤维饱和点。木材的纤维饱和点随树种而异，一般介于2332之间，第158页通常取30。纤维饱和点是木材性质变化的转折点。在纤维饱和点之上，含水量变化是自由水含量的变化，它对木材强度和体积影响甚微；在纤维饱和点之下，含水量变化即吸附水含量的变化将对木材的强度和体积等产生较大的影响。 (2)木材的平衡含水率在实际工程中的意义 木材中所含的水分是随着环境温度和湿度的变化而改变的，当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡，这时木材的含水率称为平衡含水率。 木材的平衡含水率是木材进行干燥时的重要指标之。木材的平衡含水率随其所在地区的不同而异，我国北方为12左右，南方约为18，长江流域一般为15。219为什么在使用木材之前，必须使木材的含水率接近使用环境下的 平衡含水率? 木材的含水率是木材中水分质量占干燥木材质量的百分率。木材中的水分按其与木材结合形式和存在的位置，可分为自由水、吸附水和化学结合水。 木材中所含的水分是随着环境的温度和湿度的变化而改变的，当木材长时间处于一定温度和湿度的环境中时，木材中的含水量最后会达到与周围环境湿度相平衡，这时木材的含水率称为平衡含水率。 为了防止在使用过程中，受环境湿度变化的影响，使木材的含水率随之而变化，从而引起木材的变形或强度的降低，木材在使用前必须使含水率接近使用环境下的平衡含水率。220木材的含水量对其湿胀干缩有何影响? 木材具有显著的湿胀干缩性。这是指木材含水率在纤维饱和点以下时吸湿具有明显的膨胀变形现象，解吸时具有明显的收缩变形现象。 木材具有各向异性，各个方向的干缩率不同。木材弦向干缩率最大。木材在干燥的过程中会产生变形、翘曲和开裂等现象，木材的干缩湿胀变形还随树种不同而异。木材的密度大、晚材含量多，其干缩率就较大。 当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随着含水率的增大，木材体积产生膨张；含水率减小，木材体积收缩；而当木材含水率在纤维饱和点以上时，只是自由水增减变化，木材的体积不发生变化。纤维饱和点是木材发生湿胀干缩变形的转折点。221木材的含水率对其强度有何影响? 1)木材的含水率在纤维饱和点以下变化时，含水量增加使细胞壁中木纤维第159页第六章 石材234岩石有哪些类型?均是如何形成的? 岩石是地壳中各种地质作用的自然产物，不同的岩石，其化学成分、矿物组成、内部结构和构造等不尽相同。根据岩石的成因，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 (1)岩浆岩 岩浆岩又称火成岩，是地下深处的岩浆侵入地壳或喷出地表冷凝而成的岩石。岩浆位于地幔和地壳深处，是以硅酸盐为主和一部分金属硫化物、氧化物、水蒸气及其他挥发性物质(如C02，CO，S02，HCl，H2S等)组成的高温、高压熔融体。由：于岩浆处于地壳深处，压力很大，总是力图冲破岩层的阻挡，向压力小的地壳上层流动。如果岩浆侵入地壳，在地壳内部即达到压力平衡，则侵入的岩浆就会冷凝结晶成为岩石，此种岩石称为侵入岩，其中形成深度大于3kin的称深成岩，形成深度小于3kin的称浅成岩。如果岩浆一直上升，直至冲破上露岩层喷出地表(即火山喷发)，喷发物冷凝而形成的岩石则称为喷出岩(或火山岩)。深成岩有花岗岩、闪长岩等；浅成岩有辉绿岩、花岗斑岩等；喷出岩有玄武岩、流纹岩、浮石等。 (2)沉积岩 沉积岩又称水成岩，是在地表或近地表的常温、常压条件下，露出地表的先成岩石(母岩)遭受风化剥蚀作用的破坏产物或生物作用与火山作用的产物，经原地或外力(风、流水、冰川等)搬运所形成的沉积层，再经成岩作用而成的岩石。形成沉积岩的沉积作用有机械沉积作用、化学沉积作用和生物沉积作用；沉积物的成岩作用有压固作用、胶结作用和重结晶作用。沉积岩在地表分布极广，虽然它只占地壳质量的5，但却占地表大陆面积的75左右。沉积岩按其成因和组成可分为碎屑岩(如砂岩、粉砂岩、凝灰岩等)、粘土岩(又称泥质岩，如粘土、页岩、泥岩等)、化学岩和生物化学岩(如石灰岩、白云岩、硅藻土、铝土岩等)。 (3)变质岩第166页 变质岩是地壳中已经存在的岩石，经变质作用所形成的新岩石。地壳中原已生成的岩石，无论是岩浆岩、沉积岩或早已生成的变质岩，由于地壳运动和岩浆活动等造成的物理化学条件的变化，在高温、高压及化学性质活泼的气体或溶液的作用下，使原来岩石的成分、结构和构造发生了一系列变化，这种使岩石发生改变的作用称为变质作用。岩石在变质作用下所发生的变化主要有两大类：一是岩石重结晶产生新矿物，二是某些矿物在一定压力下产生定向排列，从而形成层状结构。因此变质岩是具有一定结构和构造的重结晶岩石。由岩浆岩所形成的变质岩称正变质岩，其结构一般不如原岩坚实，性能较原岩差，如由花岗岩变质形成的片麻岩等；由沉积岩所形成的变质岩称副变质岩，一般结构较原岩密实，性能较原岩好，如由石灰岩变质而成的大理岩等。235建筑工程中常用的岩浆岩、沉积岩及变质岩有哪些? (1)岩浆岩 岩浆岩是组成地壳的主要岩石，占地壳总质量的89。岩浆岩根据岩浆冷却条件的不同，又分为深成岩、喷出岩和火山岩三种。 1)深成岩。深成岩是岩浆在地壳深处，在较大覆盖压力下缓慢冷却而成的岩石，其特性是：构造致密，容重大，抗压强度高，吸水率小，抗冻性好，耐磨性好，耐久性好。 建筑上常用的深成岩有：花岗岩、闪长岩、辉长岩等。花岗岩结构致密；抗压强度高，一般抗压强度为120250MPa；孔隙率小，吸水率极低；化学稳定性好；不易风化变质，耐酸性很强；耐久性很好，细粒花岗石使用年限可达500、1000年之久，粗粒花岗石可达100-200年。花岗岩可用于基础、挡土强、勒脚等。 闪长岩和辉长岩均由长石、辉石和角闪石等组成，密度均较大，为28003000kgm3。抗压强度为100-280MPa，耐久性好，可用于基础等石砌体及装饰。 2)喷出岩。喷出岩是熔融的岩浆喷出地表后，在压力降低、迅速冷却的条件下形成的岩石，如玄武岩。当喷出的岩浆层较厚时，形成的岩石特性近似深成岩；若喷出的岩浆层较薄时，形成的岩石常呈多孔构造。 建筑卜常用的喷出岩有：玄武岩、辉绿岩、安山岩等。玄武岩由辉石和长石组成，为细粒或斑状结构，有时具有多孔构造(但孔隙率较低)。体积密度为2900-3300kgm3，抗压强度为100-300MPa，脆性大，抗风化性较强。可用于基础、桥梁等石砌体。 3)火山岩。火山岩又称火山碎屑岩。火山岩是火山爆发时，岩浆被喷到空中，经急速冷却后落下而形成的碎屑岩石。火山岩均轻质多孔。第167页第七章 墙体与屋面材料254什么是新型墙体材料? “新型墙体材料”这一概念是相对于传统的墙体材料粘土实心砖而言的，它是伴随着我国墙体材料的革新而提出的专门名称。针对生产与使用小块实心粘土砖存在毁地取土、高能耗与严重污染环境等问题，我国必须大力开发与推广节土、节能、利废、多功能、有利于环保并且符合可持续发展要求的各类墙体材料。在这类墙体材料中有不少在发达国家已有四五十年或更长时间的生产与使用经验，如纸面石膏板、混凝土砌块等，但结合我国墙体材料的现状，相对于传统的小块实心粘土砖而言，这些新材料对我国绝大多数人来说仍是较为陌生的，为此统称此类墙体材料为新型墙体材料。 新型墙体材料主要由块材与板材两部分构成。块材可分为砖类(空心砖和非粘土砖)与砌块类；板材可分为轻质板材类(平板和条板)与复合板类(外墙板、内隔墙板、外墙内保温板和外墙外保温板)。255国家重点鼓励发展的新型墙体材料主要包括哪些产品? (1)非粘土砖 非粘土砖按生产工艺的不同町分为烧结砖、碳化砖等；按原料不同可分为煤矸石砖、粉煤灰砖、灰砂砖、煤渣砖、页岩砖等。按强度等级可分为MU20MUl5、MUl0、MU75四级，非粘土砖主要用于房屋建筑的基础、墙体工程的砌筑。此类砖又可分为实心砖、多孔砖和空心砖三类。该类砖使用的原料主要是非粘土材料，而且大部分属于工业废弃物，使用这些废弃物可以节省我国粘土资源，保护环境。多孔、节能、高强以及装饰是该类砖的发展方向。非粘土类多孔砖和空心砖的产品技术性能应分别满足国家标准烧结多孔砖 (GB 13552003)和烧结空心砖和空心砌块(GB 13545-2000)的技术要求。而非粘土实心砖的各项技术性能应满足国家标准烧结普通砖(GB 5101-2000)的技术要求。 (1)建筑砌块第183页 1)普通混凝土小型空心砌块。达到国家标准普通混凝土小型空心砌块(GB 82391997)的技术要求。 2)轻集料混凝土小型空心砌块。达到国家标准轻集料混凝土小型空心砌块(GBl52291994)的技术要求。 3)蒸压加气混凝土砌块。达到国家标准蒸压加气混凝土砌块 (GBT119681997)的技术要求。 4)石膏砌块。达到行业标准石膏砌块(JC 6981998)的技术要求。 5)废渣砌块包括粉煤灰砌块和粉煤灰小型空心砌块，掺废渣量30以上。其中，粉煤灰砌块达到行业标准粉煤灰砌块 (JC 2381996)的技术要求。粉煤灰小型空心砌块达到行业标准粉煤灰小型砌块(Jc 862-2000)的技术要求。 (3)建筑板材 1)玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(简称GRC)。达到行业标准玻璃纤维增强水泥轻质多孔隔墙条板(JC 6661997)的技术要求。 2)纤维增强低碱度水泥建筑平板。达到行业标准纤维增强低碱度水泥建筑平板(JCT 6261996)的技术要求。 3)蒸压加气混凝土板。达到国家标准蒸压加气混凝土板(GB 157621995)的技术要求。 4)轻集料混凝土条板。参照行业标准住宅内隔墙轻质条板 (JC 3021995)的技术要求。 5)钢丝网架水泥夹芯板。达到行业标准钢丝网架水泥聚苯乙烯夹芯板(JC 6231996)的技术要求。 6)石膏墙板。包括纸面石膏板、石膏空心条板。其中，纸面石膏板达到国家际准纸面石膏板(GBT 97751999)的技术要求。石膏空心条板达到行业标准石膏空心条板(JCT 829-1998)的技术要求。 7)金属面夹芯板。包括金属面聚苯乙烯夹芯板、金属面硬质聚氨酯夹芯板和金属面岩棉、矿渣棉夹芯板。其中，金属面聚苯乙烯夹芯板达到行业标准金属面聚苯乙烯夹芯板(Jc 6891998)的技术要求；金属面硬质聚氨酯夹芯板达到行业标准金属面硬质聚氨酯夹芯板(JC 8682000)的技术要求；金属面岩棉、矿渣棉夹芯板达到行业标准金属面岩棉、矿渣棉夹芯板 (JCT8692000)的技术要求。 8)复合轻质夹芯隔墙板、条板。所用板材为以上所列几种墙板和空心条板，复合板达到建设部建筑轻质条板、隔墙板施工及验收规程的技术要求。 9)废渣板材。包括硅酸钙板、工业灰渣混凝土空心隔墙条板和建筑用麦秸板。其中，硅酸钙板达到行业标准纤维增强硅酸钙板(JCT 564-2000)的第184页第八章 防水材料350什么是沥青?如何分类? 沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑色或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳的非晶态有机材料。分地沥青和焦油沥青两大类，其具体分类如图81所示。 目前常用的沥青有石油沥青和煤沥青，做屋面工程用石油沥青较好，煤沥青则适用于地下防水层或用作防腐材料。通常石油沥青又分成建筑石油沥青、道路石油沥青、普通石油沥青三种，建筑上主要使用建筑石油沥青建材博客和道路石油沥青制成的各种防水材料或在施工现场直接配制使用。煤沥青是炼焦或制造煤气时的副产品，煤焦汕经过蒸馏加工提炼出各种油质后，得到煤沥青，根据蒸馏程度的不同，煤沥青可分为低温沥青、中温沥青、高温沥青三种沥青。351石油沥青的技术性质有哪些? 1)粘滞性。沥青的粘滞性又称粘性或稠度，是表示沥青在外力或自重作用下，抵抗变形或阻滞塑性流动的能力。粘性的大小，反映了胶团之间吸引力的大小，实际上反映了胶体结构的致密程度。 2)塑性。塑性是指沥青受到外力作用时，产生变形而不破坏，当外力撤销，能保持所获得变形的能力。 3)温度敏感性。温度敏感性是指沥青的粘性和塑性随温度变化而改变的程度。沥青没有固定的熔点，当温度升高时，沥青塑性增强，粘性减弱，由固体或第223页半固体逐渐软化，变成粘性液体；当温度降低时，沥青的粘性增强，塑性减弱，由粘流态变为固态。沥青软化点是反映沥青温度敏感性的重要指标，它表示沥青由固态变为粘流态的温度，此温度愈高，说明温度敏感性愈小，既环境温度较高时才会发生这种状态转变。 4)大气稳定性。大气稳定性是指石油沥青在温度、阳光、空气和水的长期综合作用下，保持性能稳定的能力。352石油沥青如何选用? 通常情况下，建筑石油沥青多用于建筑屋面工程和地下防水工程；道路石油沥青多用来拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于路面、地坪、地下防水工程和制作油纸等；防水防潮石油沥青的技术性质与建筑石油沥青相近，质量更好，适用于建筑屋面、防水防潮工程。选择屋面沥青防水层的沥青牌号时，主要考虑其粘度、温度敏感性和大气稳定性。常以软化点高于当地历年来屋面温度20以上为主要条件，并适当考虑屋面坡度。对于夏季温度高、坡度大的屋面，常选用10号或30号石油沥青，或者10号与30或60号掺配调整性能的混合沥青。但在严寒地