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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土木工程材料复习资料-分栏板.精品文档.土木工程材料复习资料-分栏板 密度：材料在绝对密实状态下，单位体积的质量，=m/V。表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。堆积密度：粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。 孔隙率：指材料的体积内，孔隙体积所占的比例， 公式：p= v0?v? ?100%=(1-0)?100%及D+P=1或者密 ?v0 实度+孔隙率=1 沸腾钢与镇静钢的区别：沸腾钢为脱氧不完全的钢。浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象，钢锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅
2、量很低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。优点是钢的收率高，生产成本低，表面质量和深冲性能好。缺点是钢的杂质多，成分偏析较大，所以性能不均匀。 镇静钢为完全脱氧的钢。通常铸成上大下小带保温帽的锭型，孔隙率的大小直接反映了材料的致密程度。材料内部孔隙的构造，可分为连通与封闭两种。连通孔隙不仅彼此连通而且与外界连通，而封闭孔不仅彼此封闭且与外界相隔绝。孔隙可按其孔径尺寸的大小分为极细微孔隙、细小孔隙和粗大孔隙。在孔隙率一定的前提下，孔隙结构和孔径尺寸及其分布对材料的性能影响较大。 填充率：是指在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度 空隙率：是指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占
3、的比例；填充率+空隙率=1 湿润角 90 ，材料表现为亲水性；湿润角>90 时，材料表现为憎水性。 吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比:W=(M含-M干)/M干 吸水性及影响因素：材料与水接触吸收水分的性质。当材料吸水饱和时，其含水率称为吸水率:W=(M湿-M干)/M干。材料的吸水性与材料的孔隙率和孔隙特征有关。对于细微连通孔隙，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。各种材料的吸水率很不相同，差异很大。 吸湿性及影响因素：材料在潮湿空气中吸收水
4、分的性质称为吸湿性。潮湿材料在干燥的空气中也会放出水分，此称还湿性。材料中所含水分与空气的湿度相平衡时的含水率，称为平衡含水率。具有微小开口孔 隙的材料，吸湿性特别强。材料的吸水性和吸湿性均会对材料的性能产生不利影响。材料吸水后会导致其自身质 量增大，绝热性降低，强度和耐久性将产生不同程度的下降。材料吸湿和还湿还会引起其 体积变形，影响使用。不过利用材料的吸湿可起降湿作用，常用于保持环境的干燥。 比强度：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。 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
5、和抗弯强度低，抗冲击能力和抗振能力较差。 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。 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。 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。 浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽，这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢。 抗拉强度四阶段：线性，屈服，硬化，颈缩 伸长率：表明钢材的塑性变形能力，是钢材的重要技术指标 断面收缩率
6、Z：试件拉断后，颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，Z=F原-F断/F原?100% 冷弯性能：钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是建筑钢材的重要工艺性能。 冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始时下降平缓，当到达某一温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种现象称为钢材的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。 硅酸盐水泥的凝结硬化的过程及特点：1）过程：水泥加水拌合后，成为塑性的水泥浆，水泥颗粒表面的矿物开始与水发生水化反应。随着化学反应的进行，水泥浆逐渐变稠失去塑性。随着水化的进一步进行，浆体开始产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石。2）特点：水
7、泥的水化和凝结硬化是从水泥颗粒表面开始，逐渐往水泥颗粒的内核深入进行的。开始时水化速度快，水泥的强度增长也较快；但随着水化不断进行，堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增多，阻碍水和水泥未水化部分的接触，水化减慢，强度增长也逐渐减慢，但无论时间多久，有些水泥颗粒的内核很难完全水化。因此，在硬化后的水泥石中，包含了水泥熟料的水化产物、末水化的水泥颗粒、水（自由水和吸附水）和孔隙（毛细孔和凝胶孔），它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。 酸盐水泥凝结硬化加入石膏：可调节水泥的硬化速度。 酸盐水泥凝结的技术性质：1）细度：国家标准规定硅酸盐水泥比表面积应不小于300m 2/KG；2)凝结时
8、间：硅酸盐水泥的初凝时间不少于45min终凝时间不得迟于6.5h；3）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熟料中游离氧化镁或者石膏掺量过多。（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。）4）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；5）水化热：大体积混凝土构筑物由于水化热聚集在内部不易散失，内外温差所引起的应力，可使混凝土产
9、生裂缝，水化热对大体积混凝土是有害因素。 防止钢材腐蚀的措施：配筋的防腐措施有提高混凝土密实度、确保保护层厚度、限制氯盐外加剂及加入防锈剂等方法，钢结构中的型钢的防腐，主要采用表面涂覆的方法。 混凝土的组成材料及作用：由水泥、砂、石、和水组成。为改善混凝土的某些性能还常加入适量的外加剂和矿物掺合料。作用：在混凝土中砂、石除起充填作用外，还起限制水泥石变形。提高强度、增加刚度和抗裂性等骨架作用，称为骨料。水泥与水形成水泥浆，水泥浆包裹住骨料表面并填充起空隙。在硬化前，水泥浆起润滑作用，赋予拌合物一定的和易性，便于施工。水泥浆硬化后则将骨料胶结成一个坚实的整体。加入适宜的外加剂和掺合料，在硬化前能
10、改善拌合物的和易性，硬化后能改善混凝土的物理力学性能高和耐久性等。 混凝土拌合物和易性的概念：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能，也称工作性。和易性是一项综合的技术性质，它与施工工艺密切相关，通常，包括有流动性、保水性和粘聚性三方面的含义。 和易性测定方法及指标：坍落度法，适用于骨料最大粒径不大于40mm，坍落度值不小于10mm的混凝土拌合物。维勃稠度，适用于骨料最大粒径不超过40mm，维勃稠度在530s之间的混凝土拌合物。 混凝土强度等级及判断方法：我国把普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分为C15、C20、C25、C30、C35、C40、C
11、45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14等级。混凝土立方体抗压强度标准值用fcu,k表示。混凝土立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。 混凝土配合比常用的表示方法：一种以1m 3混凝土中各项材料的质量表示，混凝土中的水泥、水、粗集料、细集料的实际用量按顺序表达，如水泥300Kg、水182 Kg、砂680 Kg、石子1310 Kg；另一种表示方法是以水泥、水、砂、石之间的相对质量比及水灰比表达，如前例可表示为1：2.26：4.37，W/C=0.61，我国目前采用的量质量比。
12、 砂浆的和易性：改善砂浆和易性-石灰膏、粉煤灰、沸石粉，砂浆的和易性包括流动性和保水性。可用砂浆稠度仪来测定其稠度值（沉入度），进而来评价控制其流动性；砂浆的保水性可用分层度来经验和评定 砂浆的强度等级分为M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5六个 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。 石油沥青的组成：油分、树脂、地沥青质 石油沥青的技术性质：1粘滞性又称粘性，是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力2）防水性3）塑性石油沥
13、青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后形状的性质4）温度敏感性油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能5）大气稳定性 硅酸盐水泥熟料的四种产物： 受拉应力应变 弹性阶段（0A）弹塑性阶段（AB）塑性阶段（BC）应变强化阶段（CD）。超过D点后试件产生颈缩和断裂 1.金属材料有哪些强化方法?并说明其强化机理1）细晶强化：通过细化晶粒而使金属材料力学性能提高的方法称为细晶强化，工业上将通过细化晶粒以提高材料强度。2）固溶强化：融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶锈
14、蚀是指钢材与电解质溶液接触，形成微电池而产生的锈蚀3)应力腐蚀：钢材在应力状态下腐蚀加快的现象(措施)：钢结构防止锈蚀通常采用表面刷漆的方法。薄壁钢材可采用热浸镀锌或镀锌后加涂塑料涂层等措施。 混凝土配筋的防锈措施，根据结构的性质和所处环境等，考虑混凝土的质量要求，主要是提高混凝土的密实度，保证足够的钢筋保护层厚度，限制氯盐外加剂的掺入量。混凝土中还可掺用阻锈剂。 体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。3）弥散强化：在弥散强化材料中，弥散相是位错线运动的障碍，位错线需要较大的应力才能克服障碍向前移动，所以弥散强化材料的强度高。
15、位错理论有多种模型用以讨论屈服强度、硬化和蠕变4）变形强化：当工件的外形被拉长或压扁时，其内部晶粒的形状也随之被拉长或压扁，导致晶格发生畸变，使金属进一步滑移的阻力增大，因此金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性明显下降，产生所谓“变形强化”现象 2.试述刚得主要化学成分，并说明钢中主要的元素对性能的影响.1）碳：土木建筑工程用钢材含碳量不大于0.8%.在此范围内，随着钢中碳含量的提高，强度和硬度相应提高，而塑性和韧性相应降低；碳还可显著降低钢材的可焊性，增加钢的冷脆性和时效敏感性，降低抗大气腐蚀性。2）硅：当硅在钢中的含量较低（小于1%）时，随着含量的加大可提高钢材的强度，而对塑性和韧性影响不
16、明显。3）锰：锰是我国低合金钢的主加合金元素，锰含量一般在1%2%，它的作用主要是使强度提高；锰还能消减硫和氧引起的热脆性，使钢材的热加工性能改善。4）硫：硫是很有害的元素，呈非金属硫化物夹杂物存于钢中，具有强烈的偏析作用，降低各种机械性能。硫化物造成的低熔点使钢在焊接时易于产生热裂纹，显著降低可焊性。5）磷：磷为有害元素，含量提高，钢材的强度提高，塑性和韧性显著下降，特别是温度愈低，对韧性和塑性的影响愈大。磷在钢中偏析作用强烈，使钢材冷脆性增大，并显著降低钢材的可焊性。但磷可提高钢的耐磨性和耐腐蚀性，在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。6）氮：可提高钢的屈服强度、抗拉强度和硬度，但会
17、使钢材的塑性和冲击韧性显著下降，也会增大冷脆性、热脆性和时效敏感性，并使钢的焊接性能和冷弯性能变差。因此应尽量减少钢中氮的含量。7）氧：使钢材的强度下降，热脆性增加，冷弯性能变差，并使钢的热加工性能和焊接性能下降。氧也是钢中的有害杂质。8）钛：能显著提高强度，改善韧性、可焊性，但稍降低塑性9）钒：弱脱氧剂。钒加入钢中可减弱碳和氮的不利影响，有效地提高强度，但有时也会增加焊接淬硬倾向。钒也是常用的微量合金元素10）铌：细化晶粒 3.何为钢材的强屈比？其大小对使用性能有何影响？抗拉强度与屈服强度的比值称为屈强比。它反映钢材的利用率和使用中的安全可靠程度。强屈比愈大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可
18、靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但强屈比太大，则反映钢材不能被有效地利用。 4.试述钢材锈蚀的原因与防锈蚀的措施？1)化学锈蚀是指钢材直接与周围介质发生化学反应而产生的锈蚀2)电化学5.从硬化过程及硬化产物分析石膏及石灰属于气硬性焦凝材料的原因？这是因为半水石膏硬化是结晶水水分的蒸发，自由水减少，浆体变稠，失去可塑性的过程，该过程不能在水中进行；而且水化产物二水石膏在水中是可以溶解的。石灰的结晶过程也是石灰浆中的水分蒸发，使Ca(OH)2达到饱和而从溶液中结晶析出。干燥环境使水分蒸发快，结晶作用加快。石灰的碳化作用是氢氧化钙与空气中的CO2化合生成碳酸钙晶体，释放出水分并被蒸发过程，如果材料中
19、含水过多，孔隙中几乎充满水，C02气体渗透量少，碳化作用也仅在表层进行。而且水化产物氢氧化钙在水中是可以溶解的。 因而石膏和石灰都是属于气硬性胶凝材料 6.用于墙面抹灰时，建筑石膏与石灰比较有哪些优缺点？何故？ 建筑石膏 ：重量轻 耐火性好 隔音效果好的特点 建筑石膏有很强的吸湿性（抗冻性与耐水性较差） 只有在干燥环境中使用与水结合硬化速度快甚至可以在30min内达到终凝 而且在硬化过程中由于体积膨胀使得石膏制品外观精美 表面光滑 石灰： 吸水性 吸湿性很强 （在水化后就会去粘性）不要与易燃易爆物混放（水化放热易引起爆炸） 石灰一般用于制造水泥 配置砂浆 以及配置三合土等地面材料 石灰在硬化过
20、程中会放出大量水分引起体积收缩 造成干裂 不能单独使用 7.是说明一下各条原因：1)制造硅酸盐水泥时必须掺入适量石膏：生产通用硅酸盐水泥时掺入适量的石膏是为了调节水泥的凝结时间。若不掺入石膏，由于水泥熟料矿物中的C3A急速水化生成水化铝酸四钙晶体，使水泥浆体产生瞬时凝结，以致无法施工。当掺入石膏时，生成的水化铝酸四钙会立即与石膏反应，生成高硫型水化硫铝酸钙（即钙矾石），它是难溶于水的针状晶体，包围在熟料颗粒的周围，形成“保护膜”，延缓了水泥的水化。但若石膏掺量过多，在水泥硬化后，它还会继续与固态的水化铝酸四钙反应生成钙矾石，体积约增大1.5倍，引起水泥石开裂，导致水泥安定性不良。所以生产通用硅
21、酸盐水泥时必须掺入适量的石膏2)水泥必须具有一定细度：水泥颗粒过细时，会增大磨细的能耗和成本，且不宜久存。此外，水泥过细时，其硬化过程中还会产生较大的体积收缩。所以水泥粉磨必须有一定的细度。3)水泥体积安定性不合格:水泥安定性不合格的原因是由于其熟料矿物组成中含有过多的游离氧化钙或游离氧化镁，以及水泥粉磨时所掺石膏超量而导致的。4)测定水泥凝结时间、体积安定性及强度等级，均须采用规定的加水量。水泥凝结时间、体积安定性以及强度等级都与用水量有很大的关系，为了消除差异，测定凝结时间和体积安定性必须采用标准稠度用水量；测定水泥强度则采用相同的用水量。 8.现有甲乙两厂生产的硅酸盐水泥熟料，其矿物组成
22、如下表所示。试估计和比较这两厂所生产的硅酸盐水泥的强度增长 强度增长速度：28d之前甲乙，28d之后甲乙；水化热：甲乙。因为水泥强度的增长，早期取决于C3S的含量，28天以后取决于C2S的含量；水化热取决于C3S和C3A的含量。 9.有下列混凝土构件和工程，试分别选用合适的水泥，并说明理由:1)现浇楼梁，板，柱普通硅酸盐水泥，掺入了少量混合材料，其强度等级可调，便于工程选用;2)采用蒸汽养护预制构件矿渣硅酸盐水泥，对温湿度的变化反应比较敏感，需要较长时间的潮湿养护;3)紧急抢修的工程或紧急军事工程高铝水泥，凝结硬化快，早期强度增进率大，强度高;4)大体积混凝土坝，大型设备基础矿渣硅酸盐水泥，水
23、化放热量少，放热速度慢;5)有硫酸盐腐蚀的地下工程；矿渣硅酸盐水泥，有较强的抗软水、抗硫酸盐腐蚀的能力;6)高炉基础矿渣硅酸盐水泥，具有较好的耐热性能;7)海港码头工程矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，有较强的抗渗、抗软水、抗硫酸盐腐蚀的能力 10.普通砼的和易性包括那些内容？如何测定？ 11.在下列情况下均可导致砼产生裂缝，试解释混凝土产生裂缝的 原因，并提出防止措施。1)水泥水化热大，水化热聚集在内部不易散失，内部温度常 上升到50-60摄氏度以上，内外温差所引起的应力，可使混凝土产 生裂缝。(措施：)采取人工降温，在结构中设置温度钢筋或设置温度缝。2)水泥体积安定性不良：水泥体积安定性
24、不良是指水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性。 当出现水泥体积安定性不良按作废处理，不得再加工使用3)砼碳化：砼碳化造成的砼裂缝砼水化过程中产生的Ca（OH)2,防治措施就是控制粉煤灰的掺量和降低水灰比，降低碳化值。4)气温变化昼夜温差大，水泥水化放热大，且砼导热性较低而外界气温没变化大，促使大体积砼类温差过大，促使砼内部膨胀尾部收缩，互相制约。在外表的砼中产生很大的拉应力，严重时产生裂缝。此时应注意水泥品种的选用，以及在外温较低时采取的保温措施等。5)碱骨料反应是指水泥中的碱性氧化物含量较高时，会与骨料中所 含的二氧化硅发生化学反应 ，并在骨料表面生成碱-硅酸凝胶，吸水后会产生较大的体积膨
25、胀，导致混凝土 胀裂现。 措施：、控制水泥含碱量2、控制混凝土中含碱量3、对骨料选择使用4、掺混合材5、隔绝水和湿空气的来源6)砼早期受冻 砼早期受冻是混凝土中游离的液化水消失，变成水晶体，内部体积膨胀，混凝土破坏形成的开裂，防治措施采用防冻剂。7)砼养护时缺水：水反应时得不到足够的水分而未完成，干缩造成开裂。措施就是及时养护，冬季需要用护膜养护。8)砼遭硫酸盐腐蚀： 混凝土遭硫酸盐腐蚀成因是水泥组份的影响，措施就是控制混凝土渗透及控制胶凝材料的化学成分。 12.某工程的预制钢筋混凝土梁(不受风雪影响)。混凝土设计强度等级为，要求强度保证率95%。施工要求坍落度为机械振捣)，该施工单位无历现已
26、经实测28d抗压堆积密度；碎石近似密度，) Fcu.o=fcu.k-to,查表4-30，的Xo=5.0mpa，强度保证率95%，则t=-1.645 Fcu.o= fcu.k+1.645Xo=20+8.2=28.2mpa (2)确定水灰比Wo/Co： 根据表4-25选取最大水灰比W/C=0.65 (3)确定初步用水量Wo： 由碎石粒径为20mm，坍落度为3050mm，查表4-21得Wo=195kg (4)计算混凝土的单位水泥用量： Wo/Co=W/C=0.65 所以Co=195/0.65=300kg (5)选取合理的砂率：根据表4-22 砂率p=39 (6)计算o，Go采用质量法： Co+o+Go+Wo=Poh Poh=2400kg/m3 解得o =743kg Go=1162kg 故初步配合比： C:W: :G=300:195:743:1162