土木工程材料总结

（一）密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

表观密度是指材料在包含内部闭口孔的条件下单位体积的质量。

体积密度是指材料在自然状态下单位体积的质量。

堆积密度是指散粒状材料在堆积状态下单位体积的质量。

孔隙率是指材料体积内，孔隙体积占总体积的百分率。

空隙率是指松散颗粒材料在堆积状态下，颗粒间的空隙体积占堆积体积的百分率。

亲水性当θ≤90°时，材料易于被水润湿，为亲水性材料，此时材料分子与水分子之间的亲和力大于水分子之间的内聚力

憎水性当θ≥90°时，材料不易被水润湿，为憎水性材料，此时材料分子与水分子之间的亲和力小于水分子之间的内聚力

吸水性是指材料在浸水状态下，吸收水分的性能。材料吸水饱和时的含水率称为吸水率。吸湿性是指材料在潮湿的空气中吸收水分的性能。吸湿性用含水率来表示。

强度是指材料在外力（荷载）作用下，抵抗破坏的能力。

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复原来的形状和尺寸的性质，称为弹性。

材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，仍保持变形后形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质，称为塑性。

脆性是指材料受力达到一定限度后，不发生明显的塑性变形而突然破坏的性质。

材料在冲击和振动荷载作用下，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。具有此性质的材料称为韧性材料。

耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗环境中各种不利因素的破坏作用，保持原有性能不变质、不破坏的能力。环境对材料的破坏作用，可分为物理作用、化学作用、机械作用和生物作用。

材料的组成：1. 化学组成2. 矿物组成

材料的结构：1. 宏观结构（构造）2. 亚微观结构3. 微观结构

（二）钢材按冶炼时脱氧程度分：沸腾钢、半镇静钢、镇静钢、特殊镇静钢。

拉伸过程分四个阶段：OA：弹性阶段AB：屈服阶段BC：强化阶段CD：颈缩阶段

冲击韧性——指钢材抵抗冲击荷载的能力。

疲劳破坏：交变荷载反复作用，钢材在应力低于屈服强度时,突然发出脆性断裂的现象。

工艺性能冷弯性能：常温下钢材承受弯曲变形的能力，以实验时弯曲角度喝弯心直径为指标表示。焊接性能：焊接时把两块金属局部加热，并使其接缝部分呈现熔融货半

熔融状态，而牢固的连接起来。

冷加工——指钢材在常温下进行的加工。常见的冷加工方式：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。特点：钢材经冷加工产生塑性变形，从而提高其屈服强度。

冷拉是将钢筋拉至应力-应变曲线的强化阶段内任一点K处，然后缓慢卸去荷载，当再度加载时，其屈服点将有所提高，塑性变形能力将有所降低。钢筋经冷拉后，一般屈服点可提高20%～25%。

冷拔是将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔。经过一次或多次的冷拔后得到的冷拔低碳钢丝，屈服点可提高40%～60%，但失去软钢的塑性和韧性，而具有硬钢的特点。

冷轧将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。提高强度、与混凝土的粘结力。钢筋在冷轧时，纵向与横向同时产生变形，因而能较好地保持其塑性和内部结构均匀性。

冷加工的目的：经过冷加工的钢材，可适当减小钢筋混凝土结构设计截面，或减小混凝土中配筋数量，从而达到节约钢材的目的。具有明显的经济效益。

时效处理：将经过冷拉的钢筋于常温下存放15～20d，或加热到100～200℃，并保持一段时

间，其屈服点进一步提高，抗拉强度也有提高，塑性、韧性有所降低。这个过程称为时效处理。

热处理：淬火、回火、退火、正火。

钢材的锈蚀——钢材表面与其周围介质发生化学反应而遭到的破坏，称为钢材的锈蚀。

化学锈蚀钢材直接与周围介质发生化学反应产生锈蚀,多数是由氧化作用在钢材表面形成

疏松氧化物。干燥环境缓慢，温湿度高，发展迅速。

电化学锈蚀—钢材本身组成和杂质的存在,在表面介质的作用下,各成分电极电位不同,形成微电池，铁元素失去了电子成为Fe2+进入介质溶液，与溶液中的OH-离子结合生成Fe(OH)2。锈蚀的结果：在钢材表面形成疏松的氧化物，使钢结构断面减小，降低钢材的性能，因而承载力降低。

钢材的防护：三个方面：从改变钢材本身的易腐蚀性、隔离环境中的侵蚀性介质或改变钢材表面的电化学过程。（1）采用耐候钢（耐大气腐蚀钢）（2）金属覆盖——电镀或喷镀的方法覆盖在钢材表面。（3）非金属覆盖——在钢材表面用非金属材料做为保护膜,如喷涂涂料、搪瓷和塑料等。（4）混凝土用钢筋的防锈。

（三）胶凝材料：具有一定机械强度并经过一系列物理、化学变化，能将其他固体物料胶结成整体。

有机胶凝材料：以天然或人工合成的高分子化合物为基本组成。如沥青、各种天然或人造树脂胶凝材料。

无机胶凝材料：以无机化合物为基本成分。常用有石膏、石灰、各种水泥等。

石灰的性质：1可塑性好2硬化慢，强度低3硬化后，体积收缩大4耐水性差5吸湿性强

石灰技术要求：石灰中产生胶结性的成分是有效氧化钙和氧化镁，它们的含量是评价石灰质量的主要指标。除此，生石灰中有未消化残渣含量的要求；生石灰粉有细度要求；消石灰粉有体积安定性、细度和游离水含量的要求。熟化的生石灰块磨细得到磨细熟石灰粉，其有效成分越多

石灰的应用：1石灰乳2配制石灰砂浆3配制石灰土和三合土4制作硅酸盐制品

石膏的性质：1、凝结硬化快2硬化后孔隙率高3防火性好4耐水性和抗冻性差5密度与堆积密度6凝结硬化时体积略膨胀

建筑石膏的质量要求：按强度、细度、凝结时间等技术要求可分为优等品、一等品、合格品三个等级

建筑石膏的应用1制备石膏砂浆和粉刷石膏2石膏板及装饰件

通用硅酸盐水泥技术性质：1细度，指水泥颗粒的粗细程度2凝结时间,分为初凝时间和终凝时间3体积安定性，指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性4强度及强度等级5水化热，指水泥在水化过程中放出的热量6碱含量，指水泥中碱金属氧化物的含量。

（四）普通混凝土一般是水泥、砂、石和水组成，加入适当外加剂和掺合料。

碱集料反应是指水泥外加剂等混凝土构成物及环境中的碱与集料中碱活性矿物在潮湿环境下缓慢发生并导致混凝土开裂破坏的膨胀反应。

外加剂是在混凝土拌合前或拌合时掺入，掺量不大于水泥质量的5％（特殊情况除外），并能按要求改善混凝土性能的物质。

混凝土外加剂按其主要功能分为四类：（1）拌合物流变性能的外加剂。包括各种减水剂、引气剂和泵送剂等。（2）调节砼时间、硬化性能的外加剂。包括缓凝剂、早强剂和速凝剂等。（3）改善混凝土耐久性的外加剂。包括引气剂、防水剂和阻锈剂等。（4）改善混凝土其他性能的外加剂。包括膨胀剂、防冻剂、防潮剂、减缩剂等。

减水剂在混凝土拌合物坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

缓凝剂是能延长混凝土凝结时间，而不影响混凝土后期强度的外加剂。

引气剂是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。

掺和料为改善混凝土性能、节约水泥、调节混凝土强度等级，在混凝土拌合时加入的天然的或者人工的矿物材料

混凝土掺合料分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料。

和易性的概念：混凝土拌合物便于施工操作，能够达到结构均匀、成型密实的性能。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性

影响和易性的主要因素：1水泥品种2集料的性质3水泥浆数量—浆骨比4水泥浆的稠度—水灰比5砂率6外加剂7时间和温度

改善和易性的措施1当混凝土流动性小于设计要求时，为保证混凝土的强度和耐久性，不能单独加水，必须保持水灰比不变，增加水泥砂浆用量。2当坍落度大于设计要求时，可保持砂率不变的前提下，增加砂石用量，实际上减少了水泥浆数量。选择合理的浆骨比。3改善集料的级配，可增大混凝土的流动性，也能改善粘聚性和保水性4添加减水剂货引气剂5尽可能选用最优砂率。当粘聚性不足的时候可适当增加砂率。

立方体抗压强度尺寸150x150x150mm

影响砼抗压强度的主要因素：原材料因素1水泥的强度2水灰比3集料的种类、质量和数量4外加剂和掺合料生产因素1施工条件—搅拌于振捣2养护条件3龄期

试验因素1试件形状尺寸2表面状态3含水程度4加荷速度

混凝土的变形性能：1化学收缩2干湿变形—温胀干缩3温度变形4在短期荷载的作用下得变形。

徐变是混凝土在长期荷载作用下，沿着作用力方向随时间的延长而增加的变形。

耐久性的概念：混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性的能力。

提高耐久性的措施：1合理选择水泥品种，使其与工作环境相结合2选择质量良好、级配合理集料和合理的砂率3采用较小水灰比和保证水泥用量，并加强混凝土质量的生产控制4掺用合适的外加剂5混凝土表面覆涂相关的保护材料。

（五）空心砖240mm×115mm×53mm

泛霜是由于砖内部的可溶性盐析出而沉积在砖的表面。

石灰爆裂是原材料中的石灰石在焙烧工程中被烧制成生石灰，生石灰吸水熟化，体积膨胀，从而产生爆裂现象。

（六）沥青的分类：地沥青（天然沥青、石油沥青）焦油沥青（煤沥青、页岩沥青）

石油沥青划分为油分、树脂（沥青脂胶）和地沥青质（沥青质）三个主要组分。

石油沥青胶体的结构：1溶胶结构2凝胶结构3溶胶－凝胶结构

粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。它反映了沥青软硬、稀稠的程度。温度敏感性（温度稳定性）是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。

脆性是在低温下，受到瞬间荷载时，常表现为脆性破坏。

沥青混合料是指矿物集料与沥青拌合而成的混合料的总称，包括沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料。

沥青混合料的技术性质1、高温稳定性：在高温条件下，沥青混合料承受多次重复何在作用而不发生过大累积塑性变形的能力—作为沥青路面面层，能抵抗高温作用，保持稳定而不产生车辙和波浪等破坏。2低温抗裂性：保证路面在冬季低温时不产生裂缝。当温度较低时，沥青混合料表现为弹性性质，变形能力大大降低。3耐久性：大气因素，组分转化4抗滑性：采取适当增大集料粒径、减少沥青用量及控制沥青的含蜡量等措施，均可提高路面抗滑性。

5施工和易性：使混合了易于拌合、摊铺、碾压施工。6沥青路面水稳定性。