材料复习基础知识

10土木工程材料复习资料一、建筑材料的根本性质1、比强度：单位体积质量的材料强度，是衡量物体是否轻质、高强的指标(计算：比强度=材料强度/表观密度〕材料确实定密度、表观密度、孔隙率、密实度、填充率、孔隙率。强度：材料在外力作用下抵抗破坏的力量确定密度：指材料在确定密实状态下单位体积的质量表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量孔隙率指：材料内部孔隙体积占材料总体积的百分率空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积占积存体积的百分率密实度：材料内部固体物质的实体积占材料总体积的百分率填充率：颗粒的自然状态体积占积存体积的百分率质量吸水率、体积吸水率的定义与计算方法。质量吸水率：材料吸水饱和时，吸取的水分质量占材料枯燥时质量的百分率W mbmg×100％(Wmmb—mg材料枯燥时质量〕m mg体积吸水率：材料吸水饱和时，吸取的水分体积占材料枯燥时体积的百分率Wv Wm0材料的亲水性与憎水性。θ≤90°，水分子间内聚力＜材料与水之间的分子吸引力，此种材料称为亲水性材料。材料的憎水性：材料与水接触时外表不会被水浸润，润湿角θ>90°，水分子间内聚力＞材料与水之间的分子吸引力，此种材料称为憎水性材料。5、材料的孔隙特征对材料性能的影响〔密度、吸水性、耐久性、导热性、强度等等〕抗渗性、抗冻性好；粗大的孔隙因水不易留存，吸水率常小于孔隙率；细小且孔隙率大、开口连通的孔隙具有较大的吸水力量，抗渗性、抗冻性差。密度：材料的孔隙率越大，密度越小。吸水性:材料开口孔越多，吸水量越大，吸水率不大；开口微小连通孔越多，吸水量越大。〔3〕导热性：材料的孔隙率越大，导热系数变小；而增加孤立的不连通孔隙，能有效降低材料的导热力量。强度：材料孔隙率增加，强度降低。吸湿性：开口微孔越多，吸湿性越强。抗渗性：开口的连通大孔越多，抗渗性越差；闭口孔隙率大的材料，抗渗性仍可良好。6.材料的抗渗性、耐水性、软化系数。材料的抗渗性：指材料在水油等压力作用下抵抗渗透的性质；(用抗渗等级〔P〕或渗透系数表示)耐水性:材料在长期水作用下不被破坏、强度也不明显下降的性质软化系数：耐水性的一个表示参数〔K=f/F。〕〔K—材料的软化系数；f—材料在水饱和状态下的无侧限抗压强度，MPa；F—材料在枯燥状态下的无侧限抗压强度，MPa。〕7、材料组成、构造和构造对材料性质的影响力学性质。材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。值得留意的是，材料中观构造上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观构造打算着材料的物理力学性能。热性、水渗透性、抗冻性等。8、材料的密度、表观密度、积存密度有何区分？在不同的含水状态下会发生什么变化？密度：材料在确定密实状态〔材料内部无孔隙〕下，单位体积的干质量。表观密度：材料在自然状态〔通常是自然枯燥状态，孔隙和实体体积的总和〕下，单位体积的干质量。积存密度：是指散粒材料或粉状材料，在自然积存状态下单位体积的质量。随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。三、气硬性胶凝材料1固态的材料。2只能在空气中硬化3.过火石灰与欠火石灰高温煅烧石灰石生成生石灰：CaCO3=高温〔900~1000℃〕CaO+CO2↑欠火石灰：在煅烧过程中，假设温度过低，或煅烧时间缺乏，使得CaCO3不能完全分解，由此形成“欠火石灰”过火石灰：煅烧时间过长或温度过高，将生成颜色较深、块体致密的“过火石灰”4、石灰的陈伏：为了消退过火石灰的危害，需将石灰膏至于消化池中2～35.生石灰在熟化时为什么需要陈伏两周以上？陈伏时需在熟石灰外表保存一层水的缘由是什么？2~3陈伏期间，石灰浆外表应保持一层水，隔绝空气，防止Ca(OH)2CO发生碳化反响。6、石灰消化的方法生石灰加水进展水化的过程，称为石灰的熟化或消化，反响式如下：CaO+H2O==Ca(OH)2〔消石灰〕＋64.9kJ生石灰熟化时放出大量的热〔称水化热〕，并且体积增大1.0~2.5倍。7、石灰的硬化过程与分散硬化机理结晶过程：游离水分蒸发，Ca(OH)2从饱和溶液中渐渐析出晶体碳化过程：Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3〔晶体〕+(n+1)H2O硬化缓慢：碳化作用主要发生在与空气接触的外表，且生成的CaCO3膜层较致密，阻碍了空气中CO2的渗入，也阻碍了内部水分的外向蒸发。硬化时体积收缩大:游离水分大量蒸发，内部毛细管失水紧缩，体积收缩变形，消灭干缩裂纹〔施工时掺入骨料如砂或纤维材料：麻刀、纸巾〕硬化后强度低：水分蒸发，留下大量孔隙，石灰体密实度小，强度低。8、石灰与石膏分散硬化过程的比照〔区分〕石膏：分散硬化速度快；硬化时体积微膨胀；石膏分散硬化时加水较少石灰：硬化为结晶和碳化两个过程，碳化过程很缓慢，硬化时体积收缩大〔共同〕：硬化后孔隙率较大，密度和强度较低。9、建筑石膏的主要技术性质〔1〕〔2〕硬化时体积微膨胀〔3〕硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低〔4〕防火性能良好〔5〕耐水性、抗冻性差〔6〕隔热、吸音性良好具有肯定的调温调湿性〔8〕加工性能好10、水玻璃的性质与应用性质：〔1〕粘结力和强度较高〔2〕耐酸性好〔3〕耐热性好〔4〕耐碱性和耐水性差应用:〔1〕涂刷材料外表；〔2〕加固土壤；〔3〕配制防水剂；配制耐酸胶凝、耐酸砂浆和耐酸混凝土；配制耐热胶凝、耐热砂浆和耐热混凝土。四、水硬性胶凝材料1.水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化，并保持和连续进展其强度的胶凝材料。2、生产硅酸盐水泥的原料与生产过程原料：硅酸盐水泥熟料、石膏、混合材料熟料原材料：供给CaOSiO2Al2O3和少量Fe2O3料；铁矿粉〔增加耐磨度〕石膏：调整水泥的分散时间〔缓凝剂〕，常用自然或合成二水石膏混合材料〔调整性能、降低本钱〕：常用活性混合材料：粒化高炉矿渣、火山灰质材料、粉煤灰等；非活性混合材料：石灰石、石英砂、粘土、慢冷矿渣等P45生产过程：两磨一烧，包括生料制备、熟料煅烧和水泥粉磨三个过程。3、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分，它们在水泥中的含量对水泥的强度有何影响？P46熟料的组成：4、硅酸盐水泥水化产物中的胶体有哪些？2(3CaOSiO2

)6H

O3CaO2SiO2

3H

O〔水化硅酸钙胶体3Ca(OH)2 AlOFeO7H

OCaOFeOHO〔水化铁酸钙胶体〕2 3 2 3

2 3

2 3 25.水泥的初凝与终凝初凝：水泥加水起至水泥浆开头失去塑性。终凝：水泥加水起至水泥浆完全失去塑性。6、国家标准规定的硅酸盐水泥的初凝与终凝时间45min390min。7、影响水泥分散时间的因素有哪些水泥细度：水泥颗粒越细，水化作用越快速，分散硬化速度较快，早期强度高；但颗粒过细的水泥硬化时收缩较大，且生产本钱较高。石膏掺量：石膏掺量在1.3%～2.5%之间时，能显著延缓水泥的分散。水灰比：水灰比越大，水泥密实度越小、强度越低。温度与湿度：温度越高，水泥的水化反响越快速，分散硬化速度也相应加快；当温度低于0〔冬季施工须留意保温在枯燥环境中，浇筑后的水泥构件要留意保水养护。养护龄期：水泥水化程度随时间增加而增大，强度不断增大加。38、如何调整硅酸盐水泥的分散时间〔不确定答案〕答：参加适量石膏9、硅酸盐水泥的腐蚀类型与腐蚀机理，及其防治方法腐蚀机理：〔1〕软水腐蚀：溶出Ca(OH)2〔在水泥的各种水化产物中Ca(OH)〕。2盐类腐蚀硫酸盐腐蚀：SO2Ca(OH)4 2

CaSO4

2HO2镁盐腐蚀：Mg2Ca(OH)2

Mg(OH)2

Ca2〔硫酸镁对水泥石起着镁盐和硫酸盐双重侵蚀作用〕酸类腐蚀一般酸腐蚀：酸碱中和反响，生成可溶于水或体积膨胀的盐类。Ca(OH)2

HO与CO2

作用下变成可溶于水的Ca(HCO)32

流失。Ca(OH)2

CO2

HOCaCO2

2HO2CaCO3

CO2

HOCa(HCO)2 323CaOAlO2 3

6NaOH3Na2

OAlO2 3Ca(OH)2〔水泥石受到强碱侵蚀，反响生成可溶性盐〕防止方法：依据侵蚀介质的类型，合理选择水泥品种；提高水泥的密实度；设置隔离层或保护层：〔通常可承受耐酸石料、耐酸陶瓷、玻璃、塑料或沥青等〕10、各种通用水泥的特性、代号〔P48、P51〕名称名称Ⅰ型硅酸盐水泥Ⅱ型一般水泥矿渣水泥火山灰水泥粉煤灰水泥代号P·Ⅰ主要成分硅酸盐熟料，不加混合材P·Ⅱ硅酸盐熟料，5%矿渣P·O硅酸盐料，掺6%～15%合材料熟加混P·S硅酸盐料，掺熟加密度〔g/cm3〕积存密度〔kg/m3〕3.00～3.151000～16003.00～3.151000～1600P·P硅酸盐熟料，掺20%～50%20%～70%粒 火山灰质混合化矿渣 材料2.80～3.10 2.80～3.101000～1200 900～1000P·F硅酸盐熟料，掺加20%～40%煤灰2.80～3.10900～1000特性42.5、42.5R32.532.5R32.532.5R32.5、32.5R32.532.5R强度等级52.5、52.5R42.542.5R42.542.5R42.5、42.5R42.542.5R62.5、62.5R52.552.5R52.552.5R52.5、52.5R52.552.5R1.快较快慢慢慢2.高较高低低低3.高高低低低4.好较好差差差5.差较差好较差较差6.较小较小较大较大较小7.较好较好差较好较好8.差较差好好好11、水泥的体积安定性，引起安定性不良的缘由，安定性不良的危害体积安定性：水泥在分散硬化过程中体积变化的均匀性缘由：1)MgO2)石膏掺量过多；3)水泥中游离CaO危害：水泥混凝土构筑物产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量，甚至引起严峻事故。12、沸煮法测试水泥体积安定性的局限用沸煮法不能全面检验硅酸盐水泥的体积安定性是否良好，只能检验水泥中是否含有过量的游离CaO。13、硅酸盐水泥检验中，哪些性能不符合要求时，则该水泥属于不合格品？哪些性能不符合要求时则该水泥属于废品？怎样处理不合格品和废品？不合格品：细度、终凝时间、强度、混合材掺量超过最大限量，标态、品种、强度等级、生产厂名、出厂编号不全均为不合格品。废品：氧化镁含量、三氧化硫含量、初凝时间、安定性处理：“不合格水泥”可以降级使用或用于其他施工部位；“废品水泥”报废，不得在工程里作用。五、混凝土1、混凝土：是由胶结材料将自然的〔或人工的〕骨料粒子或碎片聚拢在一起，形成坚硬整体，并具有强度和其他性能的复合材料。2、混凝土的分类：按所用胶结材料分为：水泥混凝土，沥青混凝土，硅酸盐混凝土，聚合物胶结混凝土，〔2800kg/㎥〕〔2023～2800kg/㎥〕,轻混凝土〔2023kg/㎥〕；按施工工艺分为：泵送混凝土，喷射混凝土，真空脱水混凝土，造壳混凝土〔裹砂混凝土〕，碾压混凝土，压力灌浆混凝土〔预填骨料混凝土〕，热拌混凝土，太阳能养护混凝土；按用途分为：防水混凝土，防射线混凝土，耐酸混凝土，装饰混凝土，耐火混凝土，不发火混凝土，补偿收缩混凝土，水下浇筑混凝土等；按掺合料分为：粉煤灰混凝土，硅灰混凝土，磨细高炉矿渣混凝土，纤维混凝土按抗压强度分为：低强混凝土〔小于30Mpa〕，中强混凝土〔30～60Mpa〕，高强混凝土〔60Mpa〕〔170k〔水泥用量230k〕3、混凝土的组成材料：主要是水泥、水、细骨料和粗骨料，现在还包括掺合料和外加剂。4、什么是碱——骨料反响？是指混凝土中含有活性SiO2〔特别是水泥〕中的碱〔Na2OK2O)在有水条件下发生反响，形成碱—硅酸凝胶，此凝胶吸水肿胀导致混凝土胀裂的现象。5、混凝土拌合物的和易性，包含哪三方面的性能：流淌性、粘聚性、保水性6、影响混凝土拌合物和易性的主要因素〔1〕胶凝材料浆体数量和水灰比；〔2〕砂率；〔3〕组成材料性质；〔4〕时间和温度；7、应优先选择哪种措施提高和易性？〔1〕在水灰比不变的状况下，增加水泥浆用量；〔2〕尽可能选用最优砂率，当黏聚性缺乏时可适当增大砂率；〔3〕改善砂、石级配；〔4〕参加外加剂；〔5〕添加掺合料〔6〕依据环境条件，尽可能缩短拌混凝土的运输时间8、塑性混凝土与干硬性混凝土和易性测试的方法P67坍落度法〔塑性混凝土〕；维勃稠度法〔干硬性混凝土〕9、混凝土徐变定义：混凝土在长期不变的荷载作用下，沿作用力方向产生的随时间增长的变形。产生的缘由：胶体的黏性流淌与滑移。影响混凝土徐变的因素：水泥用量与水灰比；养护龄期；骨料的类型与级配；应力水平。10、混凝土用砂的含泥量对混凝土性能的影响随着砂含泥量的增加，混凝土的坍落度减小，且经时损失明显；随砂含泥量的增加，混凝土强度降低，工作性能变差；砂含泥量大的混凝土，其早期碳化较为严峻，对混凝土的耐久性产生很大的影响；将砂中的总含泥量掌握在1%以内，其混凝土各项性能均为稳定。11、一般混凝土协作比设计中需确定的三个参数水灰比；单位用水量；砂率12、什么是砂率砂率：砂子占砂石总重量的百分率比。SP

SSG100%13、计算砂的颗粒级配与细度模数P62〕3.7~3.1〕细砂：2.2~1.6】14、混凝土的强度等级如何确定，如何表示？一般混凝土划分为多少个强度等级？强度等级：混凝土强度等级是依据立方体抗压强度标准值来确定的。例如：C30,fcu,k=30MPa。一般混凝土强度等级划分为：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C8014等级。〔强度等级在C60以上的混凝土称为高强混凝土。〕15、一般混凝土有哪些根本要求？怎样才能获得质量优良的混凝土？要求：①满足施工所要求的混凝土拌合物和易性；②满足混凝土构造设计要求的强度等级，并具有95%以上的强度保证率；③满足与使用环境相适应的耐久性；④经济合理，最大限度节约水泥，降低混凝土本钱。获得：首先要设计合理的协作比，使混凝土满足上述根本要求以及实际工程中的某些特别要求；要选用质量合格的原材料，依据相应的标准施工。16、混凝土中的四种根本组成材料在混凝土中所起的作用。水、水泥、砂〔细骨料〕、石子〔粗骨料〕砂石：骨架作用，节约水泥用量，削减收缩，抑制裂缝：水泥+水：形成水泥浆，在混凝土中赐予拌合混凝土以流淌性；粘接粗、细骨料形成整体；填充骨料的间隙，提高密实度。在分散硬化前，起填充，润滑，包裹的作用，在分散硬化后起胶结作用17、打算混凝土中粗骨料最大粒径的因素〔1〕构件的截面尺寸和配筋疏密；〔2〕施工条件的限制；〔3〕经济型等因素。〔从经济上考虑，最大粒径不宜超过150mm。〕18、什么是混凝土的细骨料，包含哪些种类？4.75mm分类：①自然砂：河砂、海砂、山砂；②岩石颗粒：称为机制砂，俗称人工砂19、提高混凝土耐久性的措施〔1〕严格掌握最大水灰比和最小水泥用量〔2〕选用适当品种的水泥；选用质量较好的砂石，承受级配较好的骨料；在施工中，搅拌均匀，浇筑均匀，振捣密实，留意养护，提高混凝土质量；承受适宜的外加剂；〔6〕适当掺入活性掺合料。20、混凝土的碳化、影响及影响因素碳化：空气中的二氧化碳与水泥石中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水，从而使混凝土碱性降低的现象。影响：害：①由于中性化，使混凝土中的钢筋因失去碱性保护而锈蚀；②碳化收缩会引起微细裂缝，使混凝土强度降低；利：表层混凝土碳化时生成的碳酸钙，可填充混凝土中的孔隙，提高其密实度。影响混凝土碳化的因素：①水泥品种；②水胶比；③环境条件21、在水泥用量不变的状况下如何提高混凝土强度答：1.削减用水量，用外加剂提高水泥活性2.提高水泥强度3.增加养护环境4强度22、减水剂、引气剂剂。22、参加减水剂的技术经济效益答：①当减水而不削减水泥时，提高混凝土强度；②假设不削减拌合水泥用量，能明显提高混凝土的流淌性；③假设减水时，适当削减水泥，则能节约水泥用量。23、引气剂对混凝土性能的影响①改善混凝土拌合物的和易性②提高抗渗性和抗冻性 ③降低强度七、建筑钢材1、什么是碳素钢、什么是合金钢？答：碳素钢是指碳含量低于2%，并有少量硅、锰以及磷、硫等杂质的铁碳合金。合金钢是指钢中除含硅和锰作为合金元素或脱氧元素外，还含有其他合金元素〔如铬、镍、钼、钒、钛、铜、钨、铝、钴、铌、锆等〕，有的还含有某些非金属元素〔如硼、氮等〕的钢。2、碳素钢与合金钢的区分与性能特点区分：碳素钢中主要添加剂是碳，合金钢中含有其他合金元素。性能特点：1、力学性能：拉伸性能、冲击韧性、耐疲乏性、硬度2、工艺性能：冷弯性能、焊接性能3、钢材中有害元素对钢材性能的影响磷〔P〕—来自矿石燃料〔煤〕，生成Fe3P，会显著增大钢材的冷脆性硫〔S〕—