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土木工程材料复习绪 论 土木工程材料的分类： 无机材料、有机材料、复合材料 土木工程材料的发展 轻质高强、节约能源、智能化、多功能、绿色化。 土木工程材料的标准化 国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。第一章 材料的基本性质一、材料的基本物理性质 密度表观密度体积密度堆积密度 密实度孔隙率填充率空隙率间隙率 亲水性、憎水性、吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性。 热容量（比热容）、导热性（导热系数） 耐燃性、耐火性 温度变形性二、材料的力学性能 材料的强度：强度、比强度 弹性与塑性 脆性与韧性 硬度和耐磨性三、材料的化学性质和装饰性四、材料的耐久性 抗渗性、抗冻性、抗老化、抗碳化等、耐候性。第二章 气硬性胶凝材料胶凝材料：有机胶凝材料，无机胶凝材料（气硬性胶凝材料，水硬性胶凝材料）第二节 气硬性胶凝材料一、石灰（CaCO3、CaO、Ca（OH）2） 石灰的生产与分类 石灰的熟化与硬化（结晶、碳化） 石灰的技术性质和技术指标 石灰的性质、应用与储存二、石膏 石膏的种类（CaSO42H2O）和生产 建筑石膏（CaSO40.5H2O）的水化与凝结硬化 建筑石膏及其制品的技术性质 等级及质量标准、建筑石膏特性（凝结硬化快、硬化时体积微膨胀，孔隙率大、绝热吸声性能好、防火性好、耐水性、抗冻性差、加工性、装饰性好）。 建筑石膏的应用 三、水玻璃第三节 通用硅酸盐水泥一、通用硅酸盐水泥的定义 以硅酸盐水泥熟料和适量石膏及规定的混合材料制成的水硬性胶凝材料。二、通用硅酸盐水泥的分类： 硅酸盐水泥： P、 P 普通硅酸盐水泥： PO 矿渣硅酸盐水泥: PSA、 PSB 火山灰硅酸盐水泥: PP 粉煤灰硅酸盐水泥: PF 复合硅酸盐水泥: PC三、通用硅酸盐水泥的生产概况石灰石 石 膏粘 土 按比例混合磨细 生料 1450煅烧 熟 料 磨 细 通用水泥铁矿粉 混合材料1.硅酸盐水泥熟料： 3CaO 2SiO2 、 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 、 4CaO Al2O3 Fe2O3 2.石膏：调节水泥的凝结时间3.混合材料：在水泥生产过程中，为改善水泥性能、调节水泥强度等级、增加水泥品种、提高水泥产量等，而加到水泥中的矿物材料，称为混合材料。 混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。四、通用硅酸盐水泥的水化、凝结硬化1.硅酸盐水泥与水作用后，生成五种水化产物：水化硅酸钙（3CaO 2SiO2 3H2O）和水化铁酸钙（CaO Fe2O3 H2O）、氢氧化钙（Ca(OH)2）、水化铝酸钙（3CaO Al2O3 6H2O）和水化硫铝酸钙（3CaOAl2O3 3CaSO431H2O）。2.水泥的凝结与硬化 水泥硬化后形成的水泥石是由凝胶体（凝胶和晶体）、未水化的水泥颗粒内核、毛细孔等组成。（水化物、未水化的颗粒、孔隙）3.影响水泥凝结硬化的因素（1）矿物组成（2）水泥细度（3）石膏掺量（4）养护条件温、湿度（5）养护时间（龄期）（6）用水量五、通用硅酸盐水泥的技术要求1.化学指标：满足标准要求2.碱含量：水泥中碱含量按Na2O+0.658K2O计算值来表示。使用活性骨料时，碱含量应小于0.6。3.物理指标（1） 凝结时间：初凝时间和终凝时间。 国家标准规定 硅酸盐水泥初凝不小于45min，终凝不大于390min。 普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥初凝不小于45min，终凝不大于600min。2.安定性安定性不良的原因：熟料中所含的游离氧化钙、氧化鎂或掺入的石膏量过多造成的。3.强度及强度等级：水泥按规定的3d、28d抗折强度和抗压强度来划分强度等级。 （GB1752007）硅酸盐水泥分为：42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5、62.5R六个强度等级。普通水泥分为： 42.5、42.5R、52.5、52.5R四个强度等级。矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥分为：32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级。4.细度：指水泥颗粒的粗细程度。 硅酸盐水泥的细度用比表面积来衡量，要求比表面积大于300m2/kg。 普通水泥、矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥和复合水泥的细度用筛析法检验：要求0.080mm方孔筛筛余量不得超过10。5水化热6密度与堆积密度六、水泥石的腐蚀与防止1.腐蚀：软水侵蚀、酸性腐蚀、盐类腐蚀、强碱腐蚀。2. 防腐：（1）选择适宜的水泥品种 （2）提高水泥石的密实度 （3）在水泥结构物表面设置保护层七、硅酸盐水泥特性与应用八、其他通用水泥的特性与应用九、水泥的选用和存放 水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强度等级的水泥应分别贮运，不得混杂。要先存先用。 一般水泥的储存期为三个月，超过三个月的水泥使用时应重新检验，以实测强度为准。 通用水泥的选用第三章 水泥混凝土和砂浆 3.1混凝土的分类与特点 混凝土的分类P71 混凝土的特点P713.2普通混凝土的组成材料一、水泥二、骨料 细骨料：粒径0.154.75 的岩石颗粒。天然砂和人工砂。 粗骨料：粒径4.75 90的岩石颗粒.有卵石和碎石。（1）骨料的一般要求（含泥量、泥块含量和石粉含量，有害杂质） 3.砂的粗细程度及颗粒级配 砂的粗细程度及颗粒级配用筛分析法进行测定。 用细度模数表示砂的粗细程度，用级配区表示砂的颗粒级配。砂按细度模数不同分为：粗砂、中砂、细砂、特细砂。拌制混凝土时，砂的粗细程度及颗粒级配应同时考虑，使其总表面积和空隙率均较小，既能达到水泥用量最少，又满足混凝土的密实性与强度，宜使用颗粒级配良好的粗砂或中砂。3.石子的颗粒级配与最大粒径 石子的颗粒级配：连续级配、间断级配、单粒级 最大粒径 (Dmax)4.坚固性5.骨料的物理力学性能 颗粒形状、表面特征、 骨料表观密度、松散堆积密度、空隙率 粗骨料的强度四、混凝土外加剂 减水剂 、引气剂、泵送剂、早强剂、速凝剂、缓凝剂、膨胀剂、防冻剂。五、掺合料 粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣粉。3.3混凝土拌合物的和易性1.和易性概念2.和易性的测定：通常采用测定砼的流动性，观察它的粘聚性和保水性来评定其和易性。3.影响和易性的主要因素 水泥浆的数量和水灰比 砂率 组成材料性质的影响（水泥、骨料、外加剂和掺合料、温度和时间）4.改善混凝土和易性的措施 合理砂率、骨料级配、掺外加剂、坍落度不满足要求时进行调整、改进施工工艺3.4混凝土的强度1.混凝土强度立方体抗压强度fcu 按照国家标准制作150150150的标准立方体试件，在标准条件（202、相对湿度95%以上）下，养护到28d，所测得的抗压强度值为砼立方体抗压强度，以fcu表示。 2.强度等级C15C803.轴心抗压强度fc4.抗拉强度ft5.影响混凝土强度的因素：水泥强度和水灰比、骨料、养护温、湿度、龄期、外加剂和掺合料、试验因素（试件尺寸、形状、表面状态，加荷速度）6.提高混凝土强度的措施 采用高强水泥和快硬早强水泥 采用低水灰比的干硬性砼 采用有害杂质少、级配良好、颗粒适当的骨料和合理砂率 采用外加剂和外掺料 采用蒸汽养护和蒸压养护3.5混凝土的变形性能1.在非荷载作用下的变形（化学收缩、干湿变形、硬化收缩、温度变形）2.在荷载作用下的变形 短期荷载作用下的变形 长期荷载作用下的变形徐变3.6混凝土的耐久性 抗渗性 抗冻性 抗侵蚀性 碳化与钢筋锈蚀 碱-骨料反应 提高耐久性的措施：合理选择水泥品种、适当控制混凝土水胶比及水泥用量、采用质量良好、级配合理的骨料和合理砂率、掺外加剂、加强质量控制3.7普通混凝土配合比设计1.基本要求（和易性、强度、耐久性和经济性）2.设计方法 质量法 体积法3.设计步骤 初步配合比设计 试拌配合比和易性调整 实验室配合比强度调整 施工配合比3.10 砂浆一、砂浆的分类二、砂浆的组成材料（胶凝材料、细骨料、掺加料、水、外加剂）三、砂浆的技术性质 新拌砂浆的和易性（流动性、保水性） 砂浆的强度 砂浆的粘结力 砂浆的变形性 砂浆的凝结时间 砂浆的耐久性四、砌筑砂浆 砌筑砂浆的技术条件 砌筑砂浆的配合比五、抹面砂浆 普通抹面砂浆 防水砂浆 装饰砂浆 其他砂浆第四章 石料和砌筑材料一、岩石的组成与分类 岩石的组成 岩石的分类：岩浆岩、沉积岩、变质岩二、石材的技术性质与要求 物理性质、力学性质、工艺性质、化学性质三、土木工程中的常用石材 花岗岩、大理岩四、常用石料类型及选用 石料类型：毛石、料石、板材、碎石 选用原则：适用性、经济性、环保性4.2 砌筑材料一、烧结砖类墙体材料1.烧结普通砖（MU30，MU25，MU20，MU15，MU10）。2.烧结多孔砖和烧结空心砖二、非烧结砖（灰砂砖、粉煤灰砖、混凝土多孔砖）三、砌块：小型砌块（高度为115380mm）、中型砌块（高度为380980mm）和大型砌块（高度大于980mm）。 1.普通混凝土小型空心砌块2.轻集料混凝土小型空心砌块3.蒸压加气混凝土砌块4.粉煤灰混凝土小型空心砌块第五章 沥青材料5.1沥青的分类 1. 地沥青 天然沥青 石油沥青 2焦油沥青一、石油沥青（一）石油沥青的组分和结构1.组分 油分：赋予沥青流动性。 树脂：赋予沥青良好的塑性和粘性。 沥青质：赋予沥青的粘性，决定石油沥青的温度敏感性。2.结构 溶胶结型构 凝胶型结构 溶凝胶结型构（二）石油沥青的技术性质1物理常数：密度、热胀系数2粘滞性（粘性） 反映石油沥青抵抗变形和阻止塑性流动的能力。（1）固体或半固体的沥青 针入度仪测定 针入度值越大，沥青流动性大，但粘性差。（2）液体沥青 粘滞度（粘度）3塑性：用延度表示。 延度值越大，表示沥青塑性越好，柔性和抗断裂性越好。4温度敏感性 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。 用“软化点”和“针入度指数”表示。软化点越高，表明沥青的温度敏感性较小。脆点脆性 针入度、延度和软化点通常称为石油沥青的三大技术指标。 牌号： 石油沥青按其针入度、延度和软化点划分牌号； 牌号越高，针入度越大、延度越大、软化点越低。5大气稳定性 石油沥青的大气稳定性用蒸发损失百分率、蒸发后针入度比来评定。6. 粘附性7施工安全性 闪点、燃点。 一般燃点比闪点约高10 。 闪点是沥青质量的安全性指标。 沥青的加热温度不允许超过闪点，更不能达到燃点。 石油沥青在熬制时，一般温度为150200，要求闪点不低于230。 （三）石油沥青的技术标准及选用1.石油沥青的技术标准2. 石油沥青的选用 在满足使用要求的前提下，尽量选用标号较大的品种，以保证在正常的使用条件下具有较长的使用年限。二、煤沥青1.煤沥青的组成2.煤沥青的技术性质三、乳化沥青 1.乳化沥青的组成：沥青、水、乳化剂、稳定性 2.乳化沥青的技术标准 3.乳化沥青的应用四、改性沥青 橡胶类改性沥青 树脂类改性沥青 热塑性橡胶类改性沥青 矿物填充料改性沥青5.2 沥青基防水材料一、冷底子油二、沥青胶三、沥青嵌缝油膏四、沥青及改性沥青防水卷材1.沥青防水卷材 石油沥青纸胎油毡、石油沥青玻璃布胎油毡、石油沥青玻璃纤维胎防水卷材、铝箔面石油沥青防水卷材2.改性沥青防水卷材 弹性体改性沥青防水卷材（SBS）、塑性体改性沥青防水卷材（APP）、自粘聚合物改性沥青防水卷材、改性沥青聚乙烯胎防水卷材第七章 建筑钢材7.1钢的冶炼与分类7.2钢材的主要技术性能 力学性能：抗拉性能（四个阶段、三个指标）、冲击韧性、疲劳强度、硬度。 工艺性能冷弯性能（弯心直径、弯心角度）、焊接性能（冷脆性、热脆性）、冷加工性能（强度提高、塑性、韧性降低）、热处理。7.3钢材的化学成分及其对性能的影响7.4 钢材的冷加工及热处理7.5 钢材的品种与选用一、土木工程常用钢种 普通碳素结构钢（ Q195、 Q215 、Q235 、Q275 ）： Q235AF 低合金高强度结构钢（ Q345、Q390、Q420、Q460、 Q500、 Q550、 Q620、 Q690 ） 优质碳素结构钢二、土木工程常用钢材1.钢筋混凝土结构用钢（1）热轧钢筋： 热轧光圆钢筋（ HPB235、 HPB300 ） 热轧带肋钢筋：普通热轧带肋钢筋（HRB335、 HRB400、 HRB500）、细晶粒热轧带肋钢筋（ HRBF335、HRBF400、HRBF500）。（2）冷轧带肋钢筋（ CRB550、CRB650、CRB800、CRB970 ）。（3）冷拔低碳钢丝（4）预应力混凝土用钢丝和钢绞线2.钢结构用钢钢板、型钢、冷弯薄壁型钢、钢管和棒材7.6 钢材的锈蚀与防护一、钢材的锈蚀 化学锈蚀 电化学锈蚀二、钢材的防护 钢材的防腐（表面刷漆、表面镀金属、采用耐候钢） 钢材的防火（防火涂料包裹法、不燃性板材包裹法、实心包裹法）第八章 合成高分子材料高分子建筑材料特性：优点：1密度低，比强度高 2加工性能好，装饰性能优异 3导热系数小、隔热性能好 4耐化学腐蚀性好，耐水性强 5