土木工程材料复习提纲
1、 绪论
1、
2、 材料的密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，称为密度。
公式：ρ=
ρ—材料的密度，g/cm3
m—材料在干燥状态下的质量，g
v—材料在绝对密实状态下的体积，cm3
3、表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量，称为表观密度。
公式：ρ0=
ρ0—材料的表观密度，g/cm3
m—材料的质量，g
v0—材料在自然状态下的体积，cm3
4、堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量，称为堆积密度
公式：ρ
=
ρ
—散粒材料的堆积密度，g/cm3
m—散粒材料的质量，g
v
—散粒材料的自然堆积体积，cm3
5、大小关系：实际密度>表观密度>堆积密度
6、孔隙率：材料内部孔隙体积（vp）占材料总体积（v0）的百分率。孔隙可从两个方面对材料产生影响：一是孔隙的多少，二是孔隙的特征。
公式：p=
=(1-
)
7、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。
公式：
8、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（vs）占堆积体积的百分率。散粒材料材料颗粒间的空隙多少常用空隙率表示：
公式：
9、填充率：颗粒的自然状态体积占堆积体积的百分率。
公式：
10、孔隙的特征：（1）、按孔隙尺寸大小，可把孔隙分为微孔、细孔和大孔三种。
（2）、按孔隙之间是否相互贯通，把孔隙分为互相隔开的孤立孔，或互相贯通的连通孔。
（3）、按孔隙与外界之间是否连通，把孔隙分为与外界相通的开口孔，或不相通的封闭孔。
11、图 P3
12、材料的强度是指在外力作用下不破坏时能承受的最大应力。影响材料强度的因素：
A、种类
B、孔隙率，孔隙人、特征
C、含水率
D、温度
E、试件尺寸（环箍效应，缺陷几率大）
F．加荷速度
G、表面情况
13、比强度是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之比。它是衡量材料是否轻质、高强的指标。
14、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来形状的性质，称为弹性。
15、塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，材料仍保持变形后的形状和尺寸，且不产生裂缝的性质，称为塑性。
16、虎克定律：材料在弹性范围内，其应力与应变之间的关系符合虎克定律。
公式：
—应力，MPa
—应变
E—弹性模量，MPa
17、脆性：材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质，称为脆性。脆性材料抗压强度高，但抗拉强度和抗弯强度低，抗冲击能力和抗振能力较差。
18、韧性或冲击韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，产生一定的变形而不破坏的性质，称为韧性或冲击韧性。建筑钢材（软刚）、木材等属于韧性材料，用作路面、桥梁、吊车梁一级有抗震要求的结构都要考虑到材料的韧性。
19、P6 图中在材料、水和空气的三相交叉点处沿水滴表面作切线，此切线与材料和水接触面的夹角
，称为润湿边角。一般认为
≤
时，材料能被水润湿而表现出亲水性，这种材料称为亲水性材料；当
>
时，材料不能被水润湿而表现出憎水性，这种材料称为憎水性材料。当
=0时，表示该材料完全被水润湿。
20、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质，称为吸湿性。
含水率：材料的吸湿性用含水率表示。
公式：
Wh—材料含水率，%
ms—材料吸湿状态下的质量，g
mg—材料干燥状态下的质量，g
材料的含水率随环境的温度和湿度变化发生相应的变化，在环境湿度增大、温度降低时，材料含水率变大；反之变小。材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率。材料的开口微孔越多，吸湿性越强。
21、吸水性：指材料在水中吸水的性质。材料的吸水性用吸水率表示。
材料的开口孔越多，吸水量越大。虽然水分很易进入开口的大孔，但无法存留，只能润湿孔壁，所以吸水率不大；而开口细微连通孔越多，吸水量越大。
22、耐水性：材料的耐水性，是指材料长期在水作用下不破坏、强度也不明显下降的性质。耐水性用软化系数表示：
公式：
KR—材料的软化系数
fb—材料在饱和吸水状态下的抗压强度，MPa
fr—材料在干燥状态下的抗压强度，MPa
一般材料吸水后，强度均会有所降低，强度降低越多，软化系数越小，说明该材料耐水性较差。
材料的KR在0~1之间，工程中将KR＞0.85的材料，称为耐水材料。长期处于水中或潮湿环境中的重要结构，所用材料必须保证KR＞0.85，用于受潮较轻或次要结构的材料，其值也不宜小于0.75。
23、抗渗性：材料的抗渗性，是指其抵抗压力水渗透的性质。材料抗渗性常用渗透系数或抗渗等级表示。
材料的抗渗系数越小或抗渗等级越高，表明材料的抗渗性越好。材料的抗渗性与孔隙率及孔隙特征有关。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。
地下建筑、压力管道等
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
时都必须考虑材料的抗渗性。
24、抗冻性：抗冻等级（记为F）是以
规定
关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定
的吸水饱和试件，在
标准
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试验条件下，经一定次数的冻融循环后，强度降低不超过规定数值，也无明显损坏和剥落，则此冻融循环次数即为抗冻等级。
材料受冻破坏的原因：是材料孔隙内所含水结冰时体积膨胀（约增大9%），对孔壁造成的压力使孔壁破裂所致。一般而言，在相同冻融条件下，材料含水率越大，材料强度越低及材料中含有开口的毛细孔越多，受到冻融循环的损伤就越大。在寒冷地区和环境中的结构设计和材料选用，必须考虑到材料的抗冻性能。
25、材料的热性质主要包括热容性，、导热性和热变形性。
热容性：同种材料的热容性差别，常用热容量比较；不同材料的热容性，可用比热作比较。
导热性：材料的导热性与孔隙特征有关，增加孤立的不连通孔隙能降低材料的导热能力。
热变形性：材料的热变形性是指材料在温度变化时的尺寸变化。
土木工程总体上要求材料的热变形不要太大，在有隔热保温要求的工程设计时，应尽量选用热容量（或比热）大，导热系数小的材料。
26、耐久性：材料的耐久性是指用于构筑物的材料在环境的各种因素影响下，能长久地保持其性能的性质。
27、耐久性的意义：以利节约材料、减少维修费用、延长构筑物的使用寿命。
28：提高耐久性的措施：A、提高密度，改变孔隙特征
B、适当改变成分，进行憎水处理、防腐处理
C、增设保护层保护材料免受损害（如抹灰刷涂料）
D、设法减轻大气或周围介质对材料的破坏作用
二、气硬性胶凝材料
1、建筑上用来将砂子、石子、砖、石块、砌块、等散粒材料或块状材料粘结为整体的材料，统称为胶凝材料。胶凝材料按其化学成分可分为有机胶凝材料和无机胶凝材料两大类。有机胶凝材料是以高分子化合物为主要成分的胶凝材料，如沥青、树脂等。无机胶凝材料则按硬化条件不同，分为气硬性和水硬性两种。气硬性胶凝材料是只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展期强度的胶凝材料，如石膏、石灰、水玻璃等。水硬性胶凝材料是不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料，如各种水泥。
2、气硬性胶凝材料只适用于地上或干燥环境，水硬性胶凝材料即适用于地上，也适用于地下或水中环境。
3、石灰在煅烧过程中，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”。如果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、石灰的特征：A、可塑性和保水性好
B、生石灰水化时水化热大，体积增大
C、硬化缓慢
D、硬化时体积收缩大
E、硬化后强度低
F、耐水性差
5、石灰的应用：A、制作石灰乳涂料
B、配制砂浆
C、拌制石灰土和石灰三合土
D、生产硅酸盐制品
E、加固软土地基（如石灰桩—生石灰块灌入软土（高含水量，高孔隙比土）中，形成石灰桩）
F、配制静态破碎机
6、生产石膏胶凝材料的原料主要是天然二水石膏、天然无水石膏、也可采用化工石膏。天然二水石膏（CaSO4·2H2O）又称软石膏或生石膏，是生产建筑石膏和高强石膏的主要原料。
7、将天然二水石膏或化工石膏经加热煅烧、脱水、磨细即得石膏胶凝材料。由于加热温度和方式的不同，可以得到具有不同性质的石膏产品。先简述如下：
当常压下加热温度达到107~170℃时，二水石膏脱水变为β型（β—CaSO4·
H2O）半水石膏（即建筑石膏，又称为熟石膏），反应式为：
若在压蒸条件下（0.13MPa，125℃）加热可产生α型（α—CaSO4·
H2O）半水石膏（即高强石膏）。
8、凝结时间：初凝时间不早于6min，终凝时间不迟于30min
9、由于建筑石膏粉易吸潮，会影响其以后使用时的凝结硬化性能和强度，长期储存也会降低强度，因此建筑石膏粉贮运时必须防潮、储存时间不得过长，一般不超过三个月。
10、建筑石膏的特性：（注意细节）
A、凝结硬化快
B、硬化时体积微膨胀
C、硬化后孔隙率较大，表观密度和强度较低
D、隔热、吸声性良好
E、防火性能良好
F、具有一定的调温调湿性
G、耐水性和抗冻性差
H、加工性能好
11、建筑石膏的应用：A、制备粉刷石膏 B、建筑石膏制品
12、水玻璃：俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成，化学通式为R2O·nSiO2。其中，n是二氧化硅与碱金属氧化物之间的摩尔比，为水玻璃的模数。
13、水化过程进行得非常缓慢，所以常常加入促硬剂氟硅酸钠（NA2SiF6）,以加速硅酸凝胶析出。
14、水玻璃的特性：A、水玻璃具有良好的粘结性能
B、水玻璃中总固体含量增多，则冰点降低，性能变脆
C、水玻璃具有很强的耐酸性能，能抵抗多数无机酸和有机酸的作用
D、水玻璃耐热温度可达1200℃，在高温下不燃烧，不分解，强度不降低，甚至有所增加
E、水玻璃硬化时析出的硅酸凝胶能堵塞材料的毛细孔隙，起到阻止水分渗透的作用
15、水玻璃的应用：
A、在天然石材、粘土砖、混凝土和硅酸盐制品表面，涂刷一层水玻璃，能提高制品的密实性、抗水性和抗风化能力。但石膏制品表面不能涂刷水玻璃，因两者会反应生成体积膨胀的硫酸钠，使制品膨胀。
B、以水玻璃为胶结料，加入氟硅酸钠促硬剂和一定级配的耐酸粉料和耐酸粗、细骨料配制成的耐酸浆体、耐酸砂浆和耐酸混凝土，用于化学、冶金、金属等防腐蚀工程。
C、用水玻璃加促硬剂，与粘土熟料、烙铁矿等磨细填料或粗、细骨料可配制成耐热砂浆和耐热混凝土，用于高炉基础、热工设备基础及维护结构等耐热工程。
D、将液态水玻璃和氯化钙溶液交替注入土壤中，两者反应析出硅酸胶体，能起胶结和填充孔隙的作用，并可阻止水分的渗透，提高土壤密度和强度。
E、水玻璃中加入2至5种矾，可配制成各种快凝防水剂。以掺入到水泥浆、砂浆或混凝土中，可堵漏、填缝及做局部抢修。
三、水泥
1、水泥是一种水硬性胶凝材料。
2、水泥的品种很多，按化学成分可分为硅酸盐、铝酸盐、硫铝酸盐等多种系列水泥。硅酸盐系列水泥按其性能和用途，可做如下分类：
3、 我国常用水泥的主要品种有硅酸盐水泥（分Ⅰ型、Ⅱ型，代号为P·Ⅰ、P·Ⅱ），普通硅酸盐水泥（简称普通水泥，代号P·O），矿渣硅酸盐水泥（简称矿渣水泥，代号P·S），火山灰质硅酸盐水泥（简称火山灰水泥，代号P·P），粉煤灰硅酸盐水泥（简称粉煤灰水泥，代号P·F）和复合硅酸盐水泥（简称复合水泥，代号P·C）等。
4、 硅酸盐水泥熟料主要由四种矿物组成，其名称如下：
硅酸三钙（3CaO·SiO2，简写为C3S）
硅酸二钙（2CaO·SiO2，简写为C2S）
铝酸三钙（3CaO·Al2O3，简写为C3A）
铁铝酸四钙（4CaO·Al2O3·Fe2O3，简写为C4AF）
5、 用于水泥中的混合材料分为活性混合材料和非活性混合材料。活性混合材料是指那些与石灰、石膏一起，加水拌和后能形成水硬性胶凝材料的混合材料。活性混合材料中的主要活性成分是活性氧化硅和活性氧化铝。
非活性混合材料是指不具活性或活性甚低的人工或天然的矿物质。它们掺入水泥中仅起调节水泥性质，降低水化热，降低强度等级和增加产量的作用。
6、 把水泥熟料、适量石膏吗，分别和不同种类、数量的混合材料，混合在一起磨细，即可制成如下六大种常用水泥：A、硅酸盐水泥 B、普通硅酸盐水泥 C、矿渣硅酸盐水泥 D、火山灰质硅酸盐水泥 E、粉煤灰硅酸盐水泥 F、复合硅酸盐水泥
7、 常用水泥的生产过程可概括为“两磨一烧”，见书P19图3.1
8、 常用水泥的特性：
A、硅酸盐水泥：
a、水化凝结硬化快、强度高、尤其早期强度高。水化产物为水化硅酸钙（3CaO·SiO2·3H2O）氢氧化钙（Ca（OH）2）
水化铝酸三钙+石膏（CaSO4）→钙矾石（难溶于水的沉淀物）
各单矿物在水化凝结硬化过程中表现出来的特征如表3.1所示，它们的强度发展情况如表3.2（书P20）
随着水花反应的发展，膜层长厚并互相连接，浆体逐渐失去流动性，产生“初凝”，继而完全失去可塑性，并开始产生结构强度，即为“终凝”。为了控制C3A的水化和凝结硬化速度，就必须在水泥中掺入适量石膏。这样C3A水化后的产物将与石膏反应，在水泥颗粒表面生产难溶于水的钙矾石（3CaO·SiO2·3CaSO4·31H2O），阻碍C3A水化，从而起到延缓水泥凝结的作用。不过石膏掺量不能过多，否则不仅缓凝作用不大，而且还会引起水泥的体积安定性不良。在上述的水泥水化过程中，若忽略一些次要和少量的成分，硅酸盐水泥与水作用后生成的主要水化产物一般认为是：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体。
因此，硅酸盐水泥适宜配制高强混凝土及适用于要求早期强度高的混凝土。
b、水化热大
水泥的水化反应为放热反应，水化过程放出的热量称为水泥的水化热。故硅酸盐水泥不宜在大体积工程中应用。
c、耐腐蚀性差
软水腐蚀 盐的腐蚀 酸的腐蚀 强酸
腐蚀的根本原因：如果水泥石长期处于流水或压力流水作用下，水泥石中的氢氧化钙就会不断溶出流失，使水泥石碱度不断下降，当氢氧化钙的浓度降到水泥石中水化产物能稳定存在的极限浓度时，水化产物将分解或被溶解，从而胶结能力降低，强度不断下降，最终使水泥石发生破坏。
硅酸盐水泥熟料含量高，所以水化产物中氢氧化钙和水化铝酸钙的含量多，因此抗侵蚀性差，不宜在有腐蚀性介质的环境中使用。
d、抗冻性好，干缩小 （适用于早期强度高的工程和冬季施工，严寒地区）
e、耐热性差
硅酸盐水泥硬化水泥石的主要水化产物在高温下会发生脱水和分解，使结构遭到破坏。不宜用于高温。
B、普通水泥
它的强度等级比硅酸盐水泥多了32.5和32.5R两个等级，同时少了62.5和62.5R两个等级。
P22 表格3.2
C、矿渣水泥
a、矿渣水泥加水后的水化分两步进行。首先是水泥熟料颗粒水化，接着矿渣受熟料水化时析出的CA(OH)2及外掺石膏的激发，其玻璃体中的活性氧化硅和活性氧化铝进入溶液，与CA(OH)2反应生成新的水化硅酸钙和水化铝酸钙，一你问石膏存在，还生成水化硫铝酸钙。 由于矿渣水泥中熟料的含量相对减少，而且水化分两步进行，因此凝结硬化慢，早期（3d，7d）强度低。但两次反应后生成的水化硅酸钙凝胶逐渐增多，所以其后期（28d后）强度发展较快。
b、矿渣水泥中熟料的减少，使水化时发热量高的C3S和C3A含量相对减少，故水化热较低，可在大体积混凝土工程中优先选用。
c、矿渣水泥水化产物中氢氧化钙含量少，碱度低，抗碳化能力较差，但抗溶出性侵蚀及抗硫酸盐侵蚀的能力较强。
d、矿渣颗粒亲水性较小，故矿渣水泥保水性较差，因此，矿渣水泥干缩性较大，抗渗性、抗冻性和抗干湿性交替作用的性能均较差，不宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。
e、矿渣水泥的水化产物中氢氧化钙含量低，而其矿渣本身是水泥的耐火掺料，因此其耐热性较好，可用于耐热混凝土工程中。
f、矿渣水泥水化硬化过程中，对环境温度、湿度条件较为敏感。低温下凝结硬化缓慢，但在湿热条件下强度发展很快，故适于采用蒸汽养护。
D、火山灰水泥
火山灰水泥和矿渣水泥在性能方面有许多共同点，如水化反应分两步进行，早期强度低，后期强度增长率较大，水化热低，耐蚀性强，抗冻性差，易碳化等。
在干热条件下易产生干缩裂缝。因此，使用时须加强养护，使其在较长时间内保持潮湿状态。
火山灰水泥颗粒较细，泌水性小，故具有较高抗渗性，宜用于有抗渗要求的混凝土工程中。
E、.粉煤灰水泥
粉煤灰水泥的主要特点是干缩性较小，甚至比硅酸盐水泥和普通水泥还小，因而抗裂性较好。另外，粉煤灰颗粒较致密，故吸水少，且呈球形，所以粉煤灰水泥的需求量小，配置成的混凝土和易性较好。
9、 影响常用水泥性能的因素
A、 水泥组成成分的影响
B、 水泥细度的影响
C、 养护条件（温度、湿度）的影响
D、 龄期的影响
E、 拌合用水量的影响
F、 贮存条件的影响
10、 常用水泥的技术指标
A、 细度
B、 凝结时间：国家规定：六大常用水泥的初凝时间不得早于45min；硅酸盐水泥的终凝时间不得迟于6.5h；其它五类水泥的终凝时间不得迟于10h。 由于拌合水泥浆时的用水量多少，对凝结时间有影响，因此，测试水泥凝结时间时必须采用标准稠度用水量，即水泥拌制成特定的塑性状态（标准稠度）时所需的水量（碳酸盐水泥的标准稠度用水量一般在24%~30%之间）。 P24 表3.3
C、 体积安定性：水泥的体积安定性是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。
引起水泥体积安定性不良的原因：由于水泥熟料矿物组成中含有过多游离氧化钙（f-CaO）、游离氧化镁（f-MgO），或者水泥粉磨时石膏掺量过多。
国家标准规定：由游离氧化钙引起的水泥体积安定性不良可采用沸煮法检验。所谓沸煮法包括试饼法和雷氏法两种。（整段都看，考填空问答
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
）
D、 强度及强度等级：采用软练胶砂法测定水泥强度。
国家标准规定：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；其它五种水泥分为32.5、32.5R、42.5、42.5R、52.5、52.5R六个强度等级
E、 碱含量：是指水泥中Na2O和K2O的含量。
F、 国家标准规定：凡氧化镁、三氧化硫、安定性（指f-CaO）、初凝时间中任一项不符合标准规定时，均为废品。其它要求任一项不符合标准规定时为不合格品。
11、 高铝水泥的主要特性：A、快凝早强，1d强度可达最高强度的80%以上，后期强度增长不显著。
B、水化热大，且放热量集中，1d内即可放出水化热总量的70%~80%。
C、抗硫酸盐性能很强，但抗碱性极差。
D、耐热性好，高铝水泥混凝土在1300℃还能保持约53%的强度。
E、长期强度略有降低的趋势。
12、高铝水泥主要用于紧急军事工程（如筑路、桥）、抢修工程（如堵漏）等；也可用于配制耐热混凝土，如高温窖炉炉衬等和用于寒冷地区冬季施工的混凝土工程。高铝水泥不宜用于大体积混凝土工程，也不能用于长期承重结构及高温高湿环境中的工程。
四、混凝土
1、混凝土是由胶结材料将天然的（或人工的）骨料粒子或碎片聚集在一起，形成坚硬的整体，并具有强度和其它性能的复合材料。
可以从不同的角度进行分类：
A、按所用胶结材料可分为：水泥混凝土、沥青混凝土、硅酸盐混凝土、聚合物胶结混凝土、聚合物浸渍混凝土、聚合物水泥混凝土、水玻璃混凝土、石膏混凝土、硫磺混凝土等多种。
B、按表观密度大小可分为三类：重混凝土、普通混凝土、轻混凝土。
2、混凝土的组成材料主要是水泥、水、细骨料和粗骨料，有时还长包括适量的掺合料和外加剂。
3、混凝土的各组成材料在混凝土中起着不同的作用。砂、石对混凝土起骨架作用，水泥和水组成水泥浆，包裹在骨料的表面并填充在骨料的空隙中。在混凝土拌合物中，水泥浆起润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；在混凝土硬化后起胶结作用，把砂、石骨料胶结成为整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。
4、水泥品种的选择：配制混凝土时，应根据工程性质、部位、施工条件、环境状况等，按各品种水泥的特性作出合理的选择。六大常用水泥的选用原则见书3.1.4节。
5、水泥强度等级的选择：水泥强度等级的选择，应与混凝土的设计强度等级相适应。若用低强度等级的水泥配制高强度混凝土，不仅会使水泥用量过多，还会对混凝土产生不利影响。因此，根据经验一般以选择的水泥强度等级标准值混凝土强度等级标准值的1.5-2.0倍为宜。
6、泥和泥块含量：含泥量是指骨料中粒径小于0.08mm颗粒的含量。泥块含量在细骨料中是指粒径大于1.25mm，经水洗、手捏后变成小于0.630mm的颗粒的含量；粗骨料中则指粒径大于5mm，经水洗、手捏后变成小于2.5mm的颗粒的含量。
7、有害物质含量：普通混凝土用粗、细骨料中不应混有草根、树叶、树枝、塑料、炉渣、煤块等杂物，并且骨料中所含硫化物、硫酸盐和有机物等的含量要符合表4.2（书P30）的规定。对于砂，除了上面两项外，还有云母、轻物质（指密度小于2000kg/m3的物质）含量也须符合表4.2的规定。如果是海砂，还应考虑氯盐含量。
8、碱活性：骨料中若含有活性氧化硅，会与水泥中的碱发生碱-骨料反应，产生膨胀并导致混凝土开裂。
9、级配和粗细程度：骨料的粗细程度是指不同粒径的颗粒混在一起的平均粗细程度。
砂、石的级配和粗细程度：砂的级配和粗细程度是用筛分析方法测定的。
砂的粗细程度用细度模数表示，细度模数（Mx）计算公式：
细度模数越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的细度模数范围一般为3.7～1.6，其中MX在3.7～3.1为粗砂，MX在3.0～2.3为中砂，MX在2.2～1.6为细砂，配制混凝土时宜优先选用中砂。MX在1.5～0.7的砂为特细沙，配制混凝土时要作特殊考虑。所以配制混凝土时必须同时考虑砂的颗粒级配和细度模数。
10、粗骨料中公称粒级的上限称为该骨料的最大粒径。当骨料粒径增大时，其总表面积减小，因此包裹它表面所需的水泥浆数量相应减少，可节约水泥，所以在条件许可的情况下，粗骨料最大粒径应尽量用得大些。根据《混凝土结构工程施工及验收规范》GB50204－92的规定，混凝土粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的1/4，同时不得大于钢筋间最小净距的3/4；对于混凝土实心板，骨料的最大粒径不宜超过板厚的1/2，且不得超过50mm；对于泵送混凝土，骨料最大粒径与输送管内径之比，碎石不宜大于1：3，卵石不宜大于1：2.5。石子粒径过大，对运输和搅拌都不方便。
11、骨料的形状和表面特征（石子要越接近颗粒状，表面粗糙），针、片状颗粒不仅受力时易折断，而且会增加骨料间的空隙。
12、混凝土用水：混凝土用水的基本要求是：不影响混凝土的凝结和硬化；无损于混凝土强度发展及耐久性；不加快钢筋锈蚀；不引起预应力钢筋脆断；不污染混凝土表面。
凡能饮用的水和清洁的天然水，都可用于混凝土拌制和养护。海水不得拌制钢筋混凝土、预应力混凝土及有饰面要求的混凝土。工业废水须经适当处理后才能实用。（Cl-对钢筋有侵蚀）
13、混凝土外加剂按其主要功能，一般分为四类：
A、改善混凝土拌合物流变性能的外加剂，如减水剂、引起剂、泵送剂等。
B、调节混凝土凝结时间和硬化性能的外加剂，如缓凝剂、早强剂等。
C、改善混凝土耐久性的外加剂，如防水剂、阻锈剂、抗冻剂等。
D、提供特殊性能的外加剂，如加气剂、膨胀剂、着色剂等。
14、减水剂的作用：减水剂是指在混凝土拌合物塌落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。如果在水泥浆中加入减水剂，则减水剂的憎水基团定向吸附于水泥颗粒表面，是水泥颗粒表面带有相同的电荷，在电性斥力作用下，是水泥颗粒分开，从而将絮凝结构内的游离水释放出来。另外，减水剂还能在水泥颗粒表面形成一层溶剂水膜，在水泥颗粒间起到很好的润滑作用。减水剂的吸附－分散和润湿－润滑作用是混凝土拌合物在不增加用水量的情况下，增加了流动性。
混凝土中掺入减水剂后，若不减少拌合用水量，能明显提高拌合物的流动性；当减水而不减少水泥时，则提高混凝土强度；若减水时，同时适当减少水泥，则能节约水泥用量。
15、引气剂的作用：引气剂是一种在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。
引气剂是一种表面活性剂，对混凝土性能有以下几种影响：
A、 改善混凝土拌合物的和易性。
B、 提高抗渗性和抗冻性。
C、 强度降低。
16、早强剂：是指能加速混凝土早期强度发展的外加剂。
早强剂的特性是能促进水泥的水化和硬化，提高早期强度，缩短养护周期，从而增加模板和场地的周转率，加快施工进度。早强剂特别适用于冬季施工（最低气温不低于－5℃）和紧急抢修工程。
17、缓凝剂：是指能延缓混凝土凝结时间，而不显著影响混凝土后期强度的外加剂。
缓凝剂适用于要求延缓时间的施工中，如在气温高、运距长的情况下，可防止混凝土拌合物发生过早坍落度损失；又如分层浇注的混凝土，为了防止出现冷漠，常加缓凝剂；另外，在大体积混凝土中为了延长防热时间，也可加入缓凝剂。
18、掺合料的作用：混凝土掺合料是指在配制混凝土拌合物过程中，直接加入的具有一定活性的矿物细粉材料。这些活性矿物掺合料绝大多数来自工业固体废渣，主要成分为SiO2和Al2O3，在碱性或兼有硫酸盐成分存在的液相条件下，可发生水化反应，生成具有固化特性的胶凝物质。所以掺合料也被称为混凝土的“第二胶凝材料”或辅助胶凝材料。掺合料用于混凝土中不仅可以取代水泥，节约成本，而且可以改善混凝土拌合物和硬化混凝土的各项性能。目前，在调配混凝土性能，配制答题混凝土，高强混凝土和高性能混凝土等方面。掺合料已成为不可缺少的组成材料。另外，掺合料的应用，对改善环境，减少二次污染，推动可持续发展的绿色混凝土，具有十分重要的意义。
19、硅灰：是电弧炉冶炼硅金属或硅铁合金时的副产品，是极细的球形颗粒，主要成分为无定形SiO2。目前在国内外，常利用硅灰配制100MPa以上的特高强混凝土。
20、和易性的概念：混凝土硬化前的拌合物将经过施工工艺中拌合、运输、浇注、振捣等过程。混凝土拌合物的和易性是一项综合技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面含义。流动性是指混凝土拌合物在自重或机械振捣作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。粘聚性是指混凝土拌合物在施工工程中，其组成材料之间有一定的粘聚力，不致发生分层和离析的现象。保水性是指混凝土拌合物在施工过程中，具有一定的保水能力，不致产生严重的泌水现象。
21、和易性的测定方法：通常是测定混凝土拌合物的流动性，辅以其它方法或经验，并结合直观观察来评定混凝土拌合物的和易性。新拌混凝土流动性用坍落度和维勃稠度来表示。
22、影响和易性的主要因素：A、水泥浆的数量和水灰比的影响 B、砂率的影响 C、组成材料性质的影响 D、温度和时间的影响。
23、改善和易性的措施：
A、通过试验，采用合理砂率，并尽可能采用较低的砂率。
B、改善砂、石（特别是石子）的级配。
C、在可能条件下，尽量采取用较粗的砂子。
D、当混凝土拌合物坍落度太小时，保持水灰比不变，增加适量的水泥浆；当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石。
E、有条件时尽量掺用外加剂，如减水剂、引气剂。
24、混凝土立方体抗压强度（常简称为混凝土抗压强度）是指按标准方法制作的边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下（温度20℃±30℃，相对湿度90%以上或置于水中），养护至28d龄期，以标准方法测试、计算得到的抗压强度值，称为混凝土立方体的抗压强度。（注意条件）
25、我国把普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等12等级。用标准实验方法测得的具有95%保证率的立方体抗压强度。强度等级表示中的“C”为混凝土强度符号，“C”后面的数值，即为混凝土立方体抗压强度标准值。
在结构设计中，考虑到受压构件常是棱柱体（或圆柱体）而不是立方体，所以采用棱柱体试件能比立方体试件更好地反映混凝土的实际受压情况。轴心抗压强度（fcp）比同截面面积的立方体抗压强度（fcc）要小，当标准立方体抗压强度在10～50MPa范围内时，两者之间的换算关系近似为：
。
26、影响混凝土抗压强度的主要因素：
A、水泥强度等级和水灰比的影响：
在原材料一定的情况下，混凝土28d龄期抗压强度（fcu）与水泥实际强度（fce）及水灰比（W/C）之间的关系符合下列经验公式：
，式中的水泥实际强度若无法得到时，可采用下式计算：
B、骨料的影响
C、龄期与强度的关系
D、养护湿度及温度的影响
27、用于构筑物的混凝土，不仅要具有能安全承受荷载的强度，还应具有耐久性，即要求混凝土在长期使用环境条件的作用下，能抵抗内、外不利影响，而保持其使用性能。
28、提高耐久性的措施：A、合理选择水泥的品种
B、适当控制混凝土的水灰比和水泥用量
C、选用品种良好，级配合格的骨料
D、掺外加剂
E、保证混凝土的施工质量
29、常见的耐久性问题：
A、混凝土的抗渗性：指其抵抗水、油等压力液体渗透作用的能力。
B、混凝土的抗冻性：是指混凝土含水时抵抗冻融循环作用而不破坏的作用。
C、混凝土的抗侵蚀性： 环境介质对混凝土的化学侵蚀主要是对水泥石的侵蚀，如淡水、硫酸盐、酸、碱等对水泥石的侵蚀作用。海水中氯离子还会对钢筋起锈蚀作用，会使混凝土破坏。
D、混凝土的碳化：指环境中的CO2和水与混凝土内水泥石的Ca（OH）2反应，生成碳酸钙和水，从而使混凝土的碱度降低（也称中性化）的现象。
E、混凝土的碱—骨料反应：是指混凝土中含有活性二氧化硅的骨料与所用水泥中的碱（Na2O和K2O）在有水的条件下发生反应，形成碱—硅酸凝胶，此凝胶吸水肿胀并导致混凝土胀裂的现象。
30、硬化混凝土的变形有化学减缩、热胀冷缩、干缩湿胀等几种常见情况。
31、长期荷载作用下的变形——徐变：混凝土承受持续荷载时，随时间的延长而增加的变形，称为徐变。
32、徐变的影响：混凝土的徐变对混凝土的急钢筋混凝土结构物的应力和应变状态有很大影响。徐变可能超过弹性变形，甚至达到弹性形变的2~4倍。这某些条件下，徐变有力于消弱有温度、干缩等引起的约束变形，从而防止裂缝的产生。但在预应力结构中，徐变将产生应力松弛，引起预应力损失，造成不利影响。
33、混凝土配置强度：
混凝土设计强度等级低于C20时，σ=4.0MPa；
混凝土设计强度等级为C20~C35时，σ=5.0MPa；
混凝土设计强度等级高于C35时，σ=6.0MPa；
34、普通混凝土的配合比设计（重要！） P47
35、高强混凝土的特点：
A、高强混凝土的抗压强度高，可大幅度提高钢筋混凝土拱壳、柱等受压构件的承载能力。
B、在相同的受力条件下能减小构件体积，降低钢筋用量。
C、高强混凝土致密坚硬，其抗渗性、抗冻性、耐蚀性、抗冲击性等诸方面性能均优于普通混凝土。
D、高强混凝土的不足之处是脆性比普通混凝土高。
E、虽然高强混凝土的抗拉、抗剪强度随抗压强度的提高而有所增长，但拉压比和剪压比却随之降低。
36、配置高强混凝土的途径主要是：
A、改善原材料性能。
B、优化配合比。
C、加强生产质量管理，严格控制每个生产环节。
37、复习思考题7/（1）（2）
五、建筑砂浆
1、新拌砂浆的和易性：新拌砂浆的和易性可由流动性和保水性两个方面作综合评定。
A、流动性：砂浆的流动性也叫稠度，是指在自重或外力作用下流动的性能。
B、保水性：为使砂浆具有良好的保水性，可掺加石灰膏浆或粘土膏浆等胶凝材料。
2、砂浆的分层度一般以10~20mm为宜。分层度过大，保水性太差，不宜采用，一般水泥砂浆的分层度不宜超过30mm，水泥混合砂浆不宜超过20mm，若分层度过小，如分层度为零的砂浆，虽然保水性好，但易发生干缩裂缝。
3、不吸水基层（如致密的石材）：这时砂浆强度的影响因素为水泥的强度和水灰比。
4、吸水基层（如砖或其它多孔材料）：当基层吸水后，砂浆中保留水分的多少就取决于其本身的保水性，而与初始水灰比关系不大。
5、砌筑砂浆的组成材料：
A、水泥：水泥砂浆采用的水泥强度等级，不宜大于32.5级，水泥混合砂浆采用的水泥强度等级，不宜大于42.5级。一般水泥强度等级标准值（MPa）宜为砌筑砂浆强度的4~5倍。
B、细骨料：毛石砌体的砂浆宜选用粗砂，其最大粒径不超过灰缝厚度的1/4~1/5，砖砌体砂浆宜选用中砂，其最大粒径不应大于2.5mm。为保证砂浆质量，要限制砂中的粘土杂质含量。砂的含泥量不应超过5%；强度等级为M2.5的水泥混合砂浆，含泥量不应超过10%。
6、抹面砂浆的作用：用来涂抹在建筑物或建筑物件的表面，兼有保护基层和满足使用要求的作用。
7、对抹面砂浆的主要要求是具有良好的和易性，容易抹成均匀平整的薄层，与基地有足够的粘结力，长期使用不知开裂或脱落。
8、普通抹面砂浆的功能是保护结构主体免遭各种侵蚀，提高结构的耐久性，改善结构的外观。为提高抗拉强度，防止抹面砂浆的开裂，常加入麻刀、纸筋、稻草、玻璃纤维等纤维材料。
9、为了保证抹灰层表面平整，避免裂缝和脱落，常采用分层薄涂的方法，一般分两层或三层施工。底层起粘结作用，中层其抹平作用，面层起装饰作用。
六、烧结砖
1、砖坯在焙烧过程中，应严格控制窑内的温度及温度分布的均匀性，避免产生欠火砖和过火砖。欠火砖色浅，敲击声发哑，吸水率大，强度低，耐久性差，过火砖色深，敲击声清脆，吸水率低，强度较高，但有弯曲变形。
2、烧结普通砖的外形为直角六面体，标准尺寸是240mm×115mm×53mm。
3、烧结砖的强度：烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10五个强度等级。在评定强度等级时，若强度变异系数
时，采用平均值——标准值方法；若强度变异系数
时，则采用平均值——最小值方法。
4、泛霜：是指砖内可溶性盐类（如硫酸钠等）在砖的使用过程中，逐渐于砖的表面析出一层白霜。这些结晶的白色粉状物不仅有损于建筑物的外观，而且结晶的体积膨胀也会引起砖表层的酥松，同时破坏砖与砂浆之间的粘结。
5、石灰爆裂：砖内夹有石灰，石灰吸水熟化为熟石灰，有98%的体积膨胀，是砖产生内应力，导致砖表面的剥落、脱皮，严重的可造成建筑结构的破坏。
6、烧结普通砖的应用：烧结普通砖既有一定的强度，又有较好的隔热、隔声性能，冬季室内墙面不会出现结露现象，而且价格低廉。虽然不断出现各种新的墙体材料，但烧结普通砖在今后一段时间内，仍会作为一种主要材料用于砌筑工程中。烧结普通砖可用作建筑维护结构，可砌筑柱、拱、烟囱、窑身、沟道及基础等；可与轻骨料混凝土、加气混凝土、岩棉等隔热材料配套使用，砌成两面为砖、中间填以轻质材料的轻体墙；可在砌体中配置适当的钢筋或钢筋网成为配筋砌筑体，代替钢筋混凝土柱、过梁等。
5、为什么引入烧结多孔砖和烧结空心砖：烧结普通砖有自重大、体积小、生产能耗高、施工效率低等缺点，用烧结多孔砖和烧结空心砖代替烧结普通砖，可使建筑物自重减轻30%左右，节约粘土20%~30%，节省燃料10%~20%，墙体施工工效提高40%，并能改善砖的隔热隔声性能。通常，在相同的热工性能要求下，用空心砖砌筑的墙体厚度比用实心砖可减薄半砖左右，所以，推广使用的多孔砖和空心砖是加快我国墙体材料改革，促进墙体材料工业技术进步的重要措施之一。
6、烧结多孔砖和烧结空心砖的应用区别：烧结多孔砖主要用于六层以下建筑物的承重墙体；烧结空心砖多用作承重墙，如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。
七、建筑钢材
1、建筑钢材：是建筑工程中使用的各种钢材，包括钢结构用的型钢、钢板和钢筋混凝土用的钢筋、钢丝等，以及钢门窗和各种建筑五金等。
2、建筑钢材的优缺点：钢材具有强度高，塑性和韧性好，能承受冲击和振动荷载，且易于加工和装配，广泛应用于工业、民用和市政建筑中。目前在中、大型建筑结构中，只有钢结构和钢筋混凝土结构能相互竞争，所以钢材已成为最重要的建筑结构材料。钢材的缺点是易锈蚀和耐火性差。
3、钢的冶炼：钢的含碳量为0.06%~2.0%。含碳量为2.11%~6.67%，且杂质含量较多的铁碳合金称为生铁。
4、钢的分类：
按冶炼时脱氧程度分类：A、镇静钢。一般用硅脱氧，要求高时再用铝或钛进行补充脱氧，脱氧完全，钢液浇铸后平静地冷却凝固，基本无CO气泡产生。钢质均匀密实，品质好，但成本高。镇静钢可用于承受冲击荷载的重要结构。
B、沸腾钢。用锰铁脱氧，脱氧很不完全，钢液冷却时有大量CO气体外逸，引起钢液沸腾。沸腾钢内部杂质和夹杂物多，化学成分和力学性能不够均匀、强度低、冲击韧性和可焊性差，但生产成本低，可用于一般的建筑结构。
C、半镇静钢。用少量的硅进行脱氧，脱氧不完全，钢液浇铸后有微弱沸腾现象，其性能介于镇静钢和沸腾钢之间。
5、书P69 图7.1
6、屈服强度：当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到s点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点，或屈服强度。
屈服比：屈服点与抗拉强度之比。
7、疲劳强度：受交变荷载反复作用，钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象，称为疲劳强度。
8、伸长率：计算公式：
L0—试件原始标距长度，mm
L1—断裂试件拼合后标距的长度，mm
规定L0=5d0或L0=10d0，对应的伸长率记为δ5和δ10。对同一钢材δ5大于δ10。
9、断面收缩率：计算公式：
A0—试件原始截面积
A1—试件拉断后颈缩处的及面积。
10、韧性：韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力，通常通冲击韧性值来度量。韧性与化学成分含量有关。
11、冷脆性：温度对冲击韧性有重大影响。当温度降到一定程度时，冲击韧性大幅度下降而使钢材呈脆性，这一现象称为冷脆性。
13、冷弯性能：是指钢材在常温下承受一定弯曲程度而不破裂的能力。
14、焊接性能：又称可焊性。是指钢材在通常的焊接方法与工艺条件下获得良好焊接接头的性能。
15、钢的化学成分对钢性能的影响：
A、碳
B、有益元素
C、有害杂质
16、冷加工：指钢材在再结晶温度下（一般为常温）进行的机械加工，如冷拉、冷軋、冷拔、冷扭和冷冲等加工。
17、书P74 图7.11 及下面的文字说明。
18、冷加工强化（名词解释）：钢材冷加工后，产生塑性变形，屈服点明显提高，而塑性、韧性和弹性模量明显降低，这种现象叫冷加工强化。通常冷加工变形越大，则强化越明显，即屈服强度提高越多，而塑性和韧性下降也越大。
冷加工强化是由于钢材在冷加工变形时，发生晶粒变形、破碎和晶格歪扭，从而导致钢材屈服强度提高，塑性降低。另外，冷加工产生的内应力使钢材弹性模量降低。
19、时效强化（名词解释）：钢材经冷加工后，屈服强度和极限强度随时间而提高，伸长率和冲击韧性逐渐降低，弹性模量得以恢复的现象称为时效强化。时效处理时将经冷加工后的钢材于常温下存放15~20d（自然时效）；或加热到100~200℃并保持一定时间（人工时效）。
钢材的时效敏感性可用应变时效敏感系数表示，即时效前后冲击韧性值的变化率。应变时效敏感系数越大，则时效后冲击韧性的降低越显著。对于承受动荷载或处于较低温度下的钢结构，为避免脆性破坏，应采用时效敏感性小的钢材。
20、热处理：A、退火。是将钢材加热到一定温度，保温后缓慢冷却（随炉冷却）的一种热处理工艺，按加热温度可分为重结晶退火和低温退火。其目的是细化晶粒，改善组织，降低硬度，提高塑性，消除组织缺陷和内应力，防止变形、开裂。
B、正火。是退火的一种变态或特例，两者仅冷却速度不同，正火是在空气中冷却。与退火相比，正火后钢的硬度、强度较高，而塑性减小。正火的主要目的是细化晶粒，消除组织缺陷等。
C、淬火。是将钢材加热到相变临界点以上（一般为900℃以上），保温后放入水或油等冷却介质中快速冷却的一种热处理操作。淬火的目的是得到高强度、高硬度的组织，为在随后的回火时获得具有高的综合力学性能的钢材。淬火会使钢材的塑性和韧性显著降低。
D、回火。是将钢材加热到相变温度一下，保温后在空气中冷却的热处理工艺。回火的目的是为了消除淬火产生的很大内应力，降低脆性，改善机械能。
21、碳素结构钢的牌号：质量等级：按冲击韧性划分如下：
A级——不要求冲击韧性；
B级——要求+20℃冲击韧性；
C级——要求0℃的冲击韧性；
D级——要求-20℃的冲击韧性。
22、Q235钢的用途：强度适中，有良好的承载性，又具有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工性也好，是钢结构常用的牌号。Q235钢大量制作成钢筋、型钢和钢板用于建造房屋和桥梁等。
23、优质碳素钢的牌号：优质碳素结构钢大部分为镇静钢，对有害杂质含量控制严格，质量稳定，综合性能好，但成本较高。优质碳素结构钢分为普通含锰量（0.35%～0.80%）和较高含锰量（0.70%～1.20%）两大组。
优质碳素结构钢共有31个牌号，表示方法以平均含碳量（以0.01%为单位）、含锰量标注、脱氧程度代号组成。如：“45Mn”表示平均含碳量为0.45%、较高含锰量的镇静钢；“30”表示平均含碳量为0.30%，普通含锰量的镇静钢。
优质碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量高，则强度高，但塑性和韧性降低。在建筑工程中，30～45号钢主要用于重要结构的钢铸件和高强度螺栓等，45号钢用做预应力混凝土锚具，65～80号钢用于生产预应力混凝土用钢丝和钢绞线。
24、低合金高强度结构钢的牌号：屈服点等级：Q295、Q345、Q390、Q420、Q460。
25、低合金高强度结构钢的技术性能与应用：Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用牌号，Q390也是推荐使用的牌号。
26、钢的选用：结构钢材采用氧气转炉钢或平炉钢，最少应具有屈服点、抗拉强度、伸长率三项机械能和硫、磷含量两项化学成分的合格保证；对焊接结构还应有含碳量的合格保证。对于较大型构件、直接承受动力荷载的结构，钢材应具有冷弯实验的合格保证。对于大、重型结构和直接承受动力荷载的结构，根结冬季工作温度情况钢材应具有常温或低温冲击韧性的合格保证。不同建筑结构对材质的要求是：
A、重要结构构件（如梁、柱、屋架等）高于一般构件（如墙架、平台等）
B、受拉、受弯构件高于受压构件
C、焊接结构高于栓接或铆接结构
D、低温工作环境的结构高于常温工作环节的结构
E、直接承受动力荷载的结构高于间接承受动力荷载或承受静力荷载的结构
F、重级工作制构件（如重型吊车梁）高于中、轻级工作制构件。
对于高层建筑钢结构的钢材，宜采用B、C、D等级的Q235碳素结构钢和B、C、D、E等级的Q345低合金高强度结构钢。抗震结构钢材的强屈比不应小于1.2，应有明显的屈服台阶，伸长率应大于20%，且有良好的可焊性。Q235沸腾钢不宜用于下列承重结构：重级工作制焊接结构，冬季工作温度≤-20℃的轻、
浙公网安备 33021202002483