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1、土木工程材料 2016/12/16第一章 绪论1、 土木工程材料按化学成分分类：无机材料、有机材料、复合材料；按材料在建筑物或构筑物中的功能分类：承重材料和非承重材料、保温隔热材料、吸声隔声材料、防水材料、装饰材料等2、 标准：为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件3、 标准化：对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动 第二章 材料的基本性质1、 表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量2、 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量3、 密实度 D=1-P ,材料密实度值愈大，则材料愈密实，孔隙愈少4、 空隙率P 填充率D=
2、1-P5、 材料与水接触时水的铺展状况可用润湿角来说明6、 材料的含水状态只能针对亲水性材料而言，材料的基本含水状态有4种（page8图） 干燥状态 气干状态 饱和面干状态 润湿状态7、 吸湿性：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质，用含水率表示 平衡含水率：当材料吸收的水分与释放的水分达到平衡时的含水率（可逆），温度降低、湿度增大，平衡含水率增大，反之减小8、 吸水性：材料在水中吸收水分的性质，用吸水率表示，有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法 质量吸水率：材料在吸水达到饱和时，所吸收水分的质量占材料干燥状态质量的百分率 体积吸水率：材料在吸水达到饱和时，所吸收水分的体积占材料干燥状态体积的百分
3、率9、 强度：材料抵抗外力破坏的能力 f=P/A10、 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，变形能完全恢复的性质（可逆），这种可恢复的变形称为弹性变形11、 塑性：材料在外力作用下，产生明显变形，但不断裂破坏，当外力除去后，材料仍保持变形后的形状和尺寸的性质，这种不可恢复的变形称为塑性变形12、 脆性：材料受外力作用，当外力达到一定值时，材料突然破坏，而无明显的塑性变形的性质，具有这种性质的材料称为脆性材料，如天然石材、陶瓷玻璃、普通混凝土砂浆等13、 韧性（冲击韧性）：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，同时产生一定的变形而不破坏的性质，如钢材、木材14、 硬度：材料表面抵
4、抗硬物压入或刻划的能力 方法：刻划法、压入法（常见的压入法为布氏法、洛氏法等） HB：150 承受荷载1500Mpa15、 耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力，用磨损率或耐磨率表示16、 耐久性：材料在使用过程中，抵抗各种内在或外部因素的破坏作用，长期保持其原有性能，不变质、不破坏的性质，主要包括渗透性、抗冻性、抗碳化性、抗腐蚀性、抗侵蚀性、抗骨料反应；环境因素包括物理作用、化学作用、机械作用、生物作用17、 材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成 化学组成：构成材料的化学元素及化合物的种类和数量。习惯上，金属材料的化学组成以主要元素的含量来表示；无机非金属材料则以各种氧化物含量来表示 矿
5、物组成：构成材料的矿物种类和数量 矿物：在无机非金属材料中具有某种特定的晶体结构、物理力学性能的组织结构相组成：材料中具有相同的物理、力学性质的均匀部分称为相，自然界中的物质有气相、液相、固相之分。材料的相组成是指组成材料的相种类、数量及分布状况18、 土木工程材料的结构可分为宏观结构、亚微观结构（或称细观结构）、微观结构 第三章 建筑钢材1、 钢的冶炼（page21）2、 钢的分类 按化学成分：碳素钢、合金钢 按脱氧程度：沸腾钢、镇静钢、半镇静钢、特殊镇静钢3、 钢的化学成分对钢材性能的影响 碳：碳含量增加，强度、硬度提高，塑性、韧性降低 硅：有益元素 锰：有益元素 硫：有害元素 磷：有害元
6、素 氧：有害元素 氮：与磷相似4、钢中碳、铁原子相互结合形成3种形式的碳铁合金，它们在一定条件下能形成具体一定形态的聚合体，称为钢的组织。具体有：固溶体、化合物、机械混合物名称符号含碳量（%）性能铁素体F0.02强度、硬度很低，但塑性好，冲击韧性很好（接近纯铁）奥氏体A0.8强度、硬度不高，但塑性大渗碳体Cm6.67抗拉强度很低，塑性几乎为零，硬度和脆性大珠光体P0.8强度较高，塑性和韧性介于铁素体和渗碳体之间5、 低碳钢受拉的应力、应变图分为4个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段（page25图3-2）6、 强屈比：抗拉强度与屈服强度之比7、 塑性表示钢材在外力作用下发生塑性变形而
7、不破坏的能力，它是钢材的一个重要指标。钢材塑性用伸长率或断面收缩率表示8、 冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力9、 硬度：钢材表面局部体积内抵抗硬物压入的能力，它是衡量钢材软硬程度的指标10、 冷加工：钢材在再结晶温度下（一般为常温）进行的机械加工，如冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冷冲等 冷加工强化：钢材经冷加工后，产生塑性变形，屈服点明显提高，而塑性、韧性降低，弹性模量下降时效强化：钢材经冷加工后，再将钢材于常温下存放15-20d，或者加热到100-200并保持一定时间，这一过程称为时效处理，前者为自然时效，后者为人工时效。经过时效处理后，钢材的屈服强度和极限强度提高，塑性和冲击韧性有所降低，弹性模
8、量得以恢复，这种现象称为时效强化。时效敏感系数越大，时效后冲击韧性的降低越显著，加热到T随炉冷却11、 钢材的热处理 退火：加热保温缓慢冷却（随炉冷却） 目的：改善组织，减少加工中产生的缺陷，降低硬度，提高塑性，防止变形与开裂 正火：加热保温缓慢冷却（空气中冷却） 硬度强度提高，塑性降低 目的：消除组织缺陷淬火：加热（900以上）保温快速冷却（在水或油中冷却） 塑性、韧性显著 降低 目的：得到高强度、高硬度的组织 回火：加热保温缓慢冷却（空气中冷却） 目的：消除淬火产生的很大内应力，降低脆性12、 主要钢材的性质与选用（page31）第四章 气硬性胶凝材料1、 无机胶凝材料分为气硬性胶凝材料、
9、水硬性胶凝材料2、 石膏：以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料 性质：质轻、强度较高、防火性较好 原料：天然二水石膏、天然无水石膏、工业副产石膏（page41）3、 石灰 （page44） 欠火石灰：碳酸钙未完全分解，使用时缺乏黏结力 过火石灰：结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢 第五章 水泥（page49-59）1、 混合材料：在生产水泥时加入的各种矿物质材料2、 常见水泥的主要特征（page64 表5-7）3、 常见水泥的选用（page65 表5-8） 第六章 混凝土（page72-76、83-85）1、 细度模数 Mx=3.73.1 粗砂 Mx=3.02.3 中砂 Mx=2.21.6
10、 细砂 Mx=1.50.7 特细砂2、 混凝土拌合物的和易性包括流动性、黏聚性、保水性 流动性：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 黏聚性：混凝土拌合物在施工过程中，其组成材料之间有一定的黏聚力，不致发生分层 和离析 保水性：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3、 稠度试验的方法：坍落度与坍落扩展度法、维勃稠度法4、 影响混凝土拌合物和易性的主要因素： 组成材料性质 a.水泥 b.集料c.外加剂 水泥浆的数量和水灰比 砂率（砂率是指细集料含量占集料总量的质量百分率） 环境温度和存放时间5、 影响混凝土强度的主要因素： 水泥强度
11、等级和水灰比 集料 浆集比（混凝土中水泥浆的体积与集料体积之比值） 龄期 养护温度和湿度6、 混凝土的变形：非荷载作用变形、荷载作用下的变形7、 徐变：在长期荷载作用下随时间的延长而增加的变形第七章 建筑砂浆1、 建筑砂浆：由胶凝材料、细集料和水等材料按一定比例配制而成的建筑材料第八章 砌体材料及屋面材料1、 烧结普通砖尺寸：240mm*115mm*53mm2、 天然岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质岩 第九章 沥青1、 沥青的分类 地沥青 a.天然沥青 b.石油沥青 焦油沥青 a.煤沥青 b.页岩沥青2、 石油沥青的化学组分，根据试验方法的不同有不同的分组方法，主要有三组分、四组分分析法等，三组分
12、法将沥青分为沥青质（A）、树脂（R）、油分（O）3、 沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，形成的胶体结构就不同，通常可分为溶胶型、溶凝胶型、凝胶型4、 黏滞性针入度；塑性延度；温度敏感性软化点（page151-153） 第十章 沥青混合料（page162-176）1、 级配理论：最大密度曲线理论；粒子干涉理论2、 级配曲线范围（page179）第十一章 合成高分子材料1、 聚合物的分类按来源：天然高分子化合物、合成高分子化合物、半天然高分子材料按分子结构：线形聚合物、体形聚合物按受热变化特点：热塑性聚合物、热固性聚合物按制备时的反应类型：聚合反应、加聚反应、缩聚反应按高分子材料用途：塑料、纤维、橡胶