土木工程材料知识点剖析(DOC 11页).doc

1、土木工程材料（一）1、 建筑材料的技术标准根据技术标准的发布单位与适用范围，可分为_、 _、 _、 _四级。2、 决定材料的性质的最基本因素是。3、 材料的性能决定于材料的 、 、 。4、 材料的结构可以分为、 。5、 无机材料的组成分为_ 、 _和_组成。6、 土木工程对材料的基本要求是 、 、 、 、 。 无机材料 化学成分 有机材料 复合材料 承重材料和非承重材料 在建筑物中 保温隔热材料 的功能 吸声隔声材料7、土木工程材料的分类 防水材料 装饰材料 结构材料 墙体材料 使用部位 屋面材料 地面材料 饰面材料 其他用途材料8、 国家标准：如GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水

2、泥，其中“GB”为国家标准的代号，“175”为标准编号，“1999”为标准颁布年代号。9、 行业标准：如JC/T 479-92建筑生石灰，其中“JC”为建材行业的标准代号，“T”表示推荐标准；“479”为此类技术标准的二类类目顺序号；“92”为标准颁发年代号。 10、 企业标准：代号为“QB/”，其后分别注明企业代号、标准顺序号、制定年代号。 如：QB/T 6019-2004 制浆造纸专业设备安装工程 施工质量验收规范11、 材料的吸水率：材料吸水饱和后的含水率称为吸水率。12、 材料中所含水的质量与干燥状态下的质量之比称为材料的含水率。13、 材料的吸水率与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细

3、微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。14、 材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力称为吸湿性，用平衡含水率表示，即 材料吸湿平衡时的质量15、材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系数表示，即 fw -材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPa f -材料在干燥状态的抗压强度，MPa 。16、用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须选用软化系数不低于（）0.85的材料； 用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小于0.700.85。通常软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材料17、 抗渗性：材料抵抗压

4、力水渗透的性质，或称不透水性。18、 材料的抗渗性通常用两种指标表示：渗透系数和抗渗等级。19、 渗透系数的物理意义是：在一定时间t内，透过材料试件的水量Q，与试件的渗水面积A及水头差成正比，与渗透距离(试件的厚度)d成反比，用公式表示为 20、 抗渗等级是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。21、 材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。连通的孔隙水易渗入，故这种孔隙愈多，材料的抗渗性愈差。闭口孔水不能渗入，因此闭口孔隙率大的材料，其抗渗性仍然良好。开口大孔水最易渗入，故其抗渗性最差。材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优

5、于亲水性材料。22、 材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。23、 材料的抗冻性用抗冻标号表示。 用符号“Dn”表示，其中n即为最大冻融循环次数。如D25、D50等。常用的两个参数是：质量损失率(不超过5%)，强度损失率(不超过25)。24、 材料受冻融破坏主要原因：其孔隙中的水结冰所致。水结冰时体积增大约9，若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。随着冻融次数的增多，材料破坏加重。所以材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。如果孔隙不充满水，即远末达饱和，具有足够的自由空间

6、，则即使受冻也不致产生很大冻胀应力。25、 冻融破坏时的破坏顺序：由表及里。26、 影响强度的主要因素： 1.材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。 2.孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。3.试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高4.加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。5.试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离加大，质点间的

7、作用力减弱，测得的强度值偏低。6.受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。 27、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到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。 塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。 脆性：材料受外力作用，变形很小，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。 韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。 耐久性:材料在长期使用

8、过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之为，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。28：破坏作用可分为：物理作用、化学作用和生物作用。（二）钢材1、 生铁是由铁矿石、焦炭(燃料)和石灰石(熔剂)等在高炉中经高温熔炼，从铁矿石中还原出铁而得。2、 钢是由生铁冶炼而成。3、 钢与生铁的区分在于含碳量的大小。含碳量小于2.06的铁碳合金称为钢。含碳量大于2.06的铁碳合金称为生铁。 低碳钢：含碳量 0.60 化学成分 低合金钢：合金元素总含量 10 普通钢：含硫量0.050；含磷量0.045。 钢 优质钢：含硫量0.035；含磷量0.035。 品

9、质 高级优质钢：含硫量0.025，高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”； 含磷量0.025。 特级优质钢：含硫量0.015，特级优质钢后加“E”；含磷量0.025。 沸腾钢脱氧不完全，有大量一氧化碳气体外逸，引起钢液剧烈沸腾 脱氧程度 半镇静钢 镇静钢脱氧较完全，钢质均匀密实，品质好3、晶格：原子按等径球体最紧密堆积规律排列所形成的空间格子4、钢材晶体结构中的主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。5、金属强化的微观机理：改变微观晶体缺陷的数量和分布状态 细晶强化 增加单位体积中晶界面积 固溶强化 加入其他物质形成固溶体 弥散强化 散入第二相质点变形强化 受力变形使缺陷密度增大6、 强化的本

10、质：增加晶界面积7、 碳 含碳量增加，钢材的强度随之提高。当含碳量超过0.3%时，钢的可焊性、塑性显著降低， 而冷脆性和时效敏感性增加。8、 按Fe-C结合方式，钢的基本组织有铁素体、渗碳体、珠光体。 铁素体:钢材中的铁素体系碳在-Fe中的固溶体，由于-Fe体心立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，故铁素体含碳量很少（小于0.02），由此决定其塑性、韧性好；但强度、硬度低。渗碳体:渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量高达6.67，晶体结构复杂，塑性差，性硬脆，抗拉强度低。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(0.8)，层状结构，塑性较好，强度和硬度较高9、 硅对钢材性能的

11、影响： 提高钢材的强度 对塑性和韧性影响不明显低合金钢的主加合金元素10、 锰对钢材性能的影响： 消减硫和氧所引起的热脆性 改善钢材的热加工性质 提高钢材的强度 低合金钢的主加合金元素 塑性、韧性影响不大11、 硫对钢材性能的影响： 降低各种力学性能 显著降低可焊性，产生热脆性。 原因是由于硫化铁的熔点低，高温作用下会大大削弱晶粒间的结合力，使钢在热加工中产生裂纹。12、 磷对钢材性能的影响： 强度提高 塑性和韧性显著下降 冷脆性显著增大 显著降低可焊性 13、 强屈比：抗拉强度和屈服强度事物比，即b/s14、 硬钢的屈服点：产生残余变形达到原始标距长度0.2%时所对应的应力，用0.2 表示。

12、 15、疲劳强度受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。16、疲劳裂纹起源于键槽左边底部的拐角处，无裂纹构件疲劳的宏观断口可分为三个区：疲劳源区A区，为白亮圆斑所包围的眼状小块；扩展区B区，白色、平滑断口，具有贝壳花样的许多弧线，呈放射状；终断区C区，与一般快速断裂一样。17、 冷加工强化： 原理：使晶格缺陷增多，晶格畸变 效果：产生塑性变形，屈服强度提高，塑性韧性降低18、冷拉与未冷拉钢材的性能区别图示： 冷弯：钢材在常温下承受弯曲变形的能力 揭示钢材是否存在内部组织的不均匀、内应力、夹杂物、未熔合和微裂纹等缺陷 反映了钢材的冶金质量和焊

13、接质量19、 时效：随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降。时效敏感性：因时效而导致性能改变的程度。 自然时效：在常温下存放1520 d，适合用于低强度钢筋 20、时效处理方法 人工时效：加热至100200 后保持一定时间（23 h） 适合于高强钢筋21、 热处理是将钢材按规定的温度制度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织，得到 所需要的性能的一种工艺。22、 热处理包括淬火、回火、退火和正火。23、 淬火：将钢材加热至基本组织改变温度以上，保温，然后投入水或矿物油 中急冷。 晶粒细化，碳的固溶量增加，强度和硬度增加，塑性和韧性明显下 降。 回火：将比较硬脆、存在内应力的钢，再加

14、热至基本组织改变温度以下 钢材热处理 （150650 ），保温后按一定制度冷却至室温。 内应力消除，硬度降低，塑性和韧性得到改善。 退火：将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完全退 火），适当保温后缓慢冷却。 消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。 正火：将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中冷却。 晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。24、焊接：焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。 可焊性：材料在规定的施焊条件下，焊接成设计要求所规定的构件并满足预定服役要求的能力。25、 碳元素对可焊性的影响：钢中含

15、碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。随着含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向，所以，含碳量大于0.25的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。26、 钢材在高温下强度急剧下降的原因？ 1）、应力松弛 2）、晶界滑动导致的裂纹扩展27、 化学腐蚀：指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生锈蚀，该锈蚀多是氧 化作用，使钢筋表面形成疏松的氧化物。钢材的腐蚀 应力腐蚀 电化学腐蚀：是指钢材与电介质溶液接触而产生电流，形成微电池而引起的 锈蚀。28、 屈服点数值 质量等级符号屈服点的首字母 Q235-

16、BZ脱氧方法29、碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法等四部分按顺序组成。 低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号 三部分按顺序组成。如Q420C30、钢材的伸长率10表示：标距为10倍钢筋直径时的伸长率。三、 胶凝材料1、 胶凝材料的定义：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。有机胶凝材料：沥青、树脂 2、胶凝材料气硬性：石膏、石灰 无机胶凝材料水硬性：水泥3、石膏的生产：4、 纯净的天然二水石膏矿石呈无色透明或白色，但天然石膏常含有各种杂质而呈灰色，褐色，黄色

17、，红色，黑色等颜色。5、 石膏的形成方式：天然二水石膏或化工石膏在非封闭的条件下、常压下加热至107170时，经脱水转变而成型半水石膏，也称建筑石膏。在压蒸条件下(0.13MPa)、124加热，则生成型半水石膏，即高强石膏。高强石膏硬化后的强度通常比建筑石膏要高27倍。6、 建筑石膏与适量水拌和后，发生的反应：7、 建筑石膏的特点： 1）、凝结硬化快 2）、装饰性好，可加工性能好 3）、建筑石膏硬化后孔隙率大、强度较低。 4）、建筑石膏硬化体隔热性和吸音性能良好，但耐水性较差。 5）、防火性能良好, 具有 一定的调湿调温性。 6）、建筑石膏硬化时体积略有膨胀。 8、 建筑石膏的成分是什么？其凝

18、结硬化机理是什么？ 石膏胶凝材料是以半水硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。建筑石膏与水拌合后，半水石膏与水反应生成二水石膏，由于二水石膏在水中的溶解度为半水石膏的1/5左右，半水石膏的饱和溶液对二水石膏就成了过饱和溶液。所以二水石膏以胶体微粒自溶液中析出，从而破坏了半水石膏的溶解平衡，使半水石膏双继续溶解和水化。如此循环进行，直到半水石膏全部耗尽。在此过程中，浆体中的自由水分因水化和蒸发而逐渐减少，二水石膏胶体微粒数量不断增加，浆体的稠度逐渐增大，可塑性逐渐减小，表现为石膏的“凝结”，其后，浆体继续变稠，胶体微粒逐渐凝聚成为晶体，晶体长大、共生和相互交错，使浆体产生强度，并不断增长，这就是硬化

19、。四、 石灰1、 石灰是以碳酸钙为主要成分的石灰石(粘土杂质含量小于8)、白云石、贝壳等为原料。2、 石灰的生产：将原料在低于烧结温度下燃烧所得的产物，其主要成分是氧化钙(CaO)，燃烧反应式如下： 3、 钙质石灰：氧化镁5% 镁质石灰：氧化镁5%4、 石灰的熟化：生石灰与水发生水化反应，生成Ca(OH)2的过程，称为熟化。熟化反应：CaOH2O Ca(OH)264.9103J。放出大量热，体积膨胀。5、 欠火石灰与过火石灰的危害： 欠火石灰呈青灰色，不能与水反应，产浆量低。 过烧石灰的内部结构致密，CaO晶粒粗大，与水反应的速率极慢。当石灰浆中 含有这类过烧石灰(呈黄褐色)时，它将在石灰浆硬

20、化以后才发生水化作用，于 是会因产生膨胀而引起崩裂或隆起等现象。6、 如何避免过火石灰的危害？ 为了使得生石灰中的过火石灰充分熟化，消除过火石灰的危害，通常将生石灰在储灰坑中静置两个星期以上，称为“陈伏”。7、 石灰的硬化： 石灰加水后在空气中由浆体变成石灰硬化体的过程称为石灰的硬化。 CaOCaCO3 结晶过程： 水分蒸发，使Ca(OH)2从饱和溶液中逐渐结晶析出。 碳化过程，Ca(OH)2和空气中的CO2和水反应，形成不溶于水的碳酸钙晶体，析出的水分则逐渐被蒸发。 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O 放出大量水分，体积收缩。8、 石灰的硬化速度及顺序： 速度慢，由表及里。9、 石灰的技术性质： 可塑性好、硬化缓慢、硬化强度低、硬化时体积收缩大、耐水性差。 17