土木工程材料知识点总结版Word下载.docx

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由于空气中二氧化碳含量少，碳化作用主要发生在石灰浆体与空气接触的表面上。

表面上生成的CaCO3膜层将阻碍CO2的进一步渗入，同时也阻碍了内部水蒸气的蒸发，使氢氧化钙结晶作用也进行的缓慢。

碳化硬化是一个由表及里，速度相当缓慢的过程。

10.水化热：

水化过程中放出的热量。

（水化热的利与弊：

高水化热的水泥在大体积混凝土工程中是非常不利的。

这是由于水泥水化释放的热量在混凝土中释放的非常缓慢，混凝土表面与内部因温差过大而导致温差应力，混凝土受拉而开裂破坏，因此在大体积混凝土工程中，应选着低热水泥。

在混凝土冬期施工时，水化热却有利于水泥的凝结，硬化和防止混凝土受冻）

11.硅酸盐水泥水化后的主要水化产物及其相对含量：

水化硅酸钙（C-S-H），水化铁酸钙（CFH）,水化铝酸钙（C3AH6）,水化硫铝酸钙（Aft与AFm）和氢氧化钙（CH）。

C-S-H占70%CH占20%Aft与AFm占7%

12.六大水泥的代号、性能特点及应用

名称

硅酸盐水泥

P•Ⅰ和P•Ⅱ

普通硅酸盐水泥P•O

矿渣硅酸盐水泥

P•S

火山灰质硅酸盐水泥P•P

粉煤灰硅酸盐水泥P•F

复合硅酸盐水泥P•C

主要特征

1.早期强度高

2.水化热高

3.抗冻性好

4.耐热性差

5.耐腐蚀性差

6.干缩小

7.抗碳化性好

1.早期强度较高

2.水化热较高

3.抗冻性较好

4.耐热性较差

5.耐腐蚀性较差

6.干缩较小

7.抗碳化性较好

1.早期强度低，后期强度高

2.水化热较低

3.抗冻性较差

4.耐腐蚀性好

5.抗碳化性较差

1.早期强度稍低

2.其他性能同矿渣水泥

耐热性较好

耐热性较差

1.干缩性较大

2.抗渗性差

1.干缩性大

2.抗渗性好

1.干缩性较小

2.抗裂性好

适用范围

1.高强混凝土及预应力混凝土工程

2.早期强度要求高的工程

3.严寒地区遭受反复冻融作用的混凝土工程

与硅酸盐水泥基本相同

1.大体积混凝土工程

2.高温车间和有耐热要求的混凝土工程

1.地下、水中大体积混凝土结构

2.有抗渗要求的工程

1.地上、地下、水中大体积混凝土结构

2.有抗裂要求的工程

参考其他类别水泥

1.蒸汽养护的构件

2.耐腐蚀要求高的混凝土工程

不适用范围

2.受化学及海水侵蚀的工程

3.耐热混凝土工程

1.早期强度要求较高的混凝土工程

2.有抗冻要求的混凝土工程

1.干燥环境中的混凝土工程

2.耐磨性要求高的混凝土工程

13.影响水泥凝结，硬化的因素：

（1）熟料矿物组成与细度：

水泥越细凝结速度越快；

当C3S和C3A含量高时水化速度快，早期强度高

（2）混合材料品种与掺量：

掺加混合材料的通用硅酸盐水泥，其凝结硬化速度随着混合材料掺加量的增加而降低。

主要原因是水泥熟料中主要矿物的水化速度明显大于其水化产物与活性混合材料的化学反应速度（3）石膏掺量：

延缓了水泥凝结硬化的速度：

石膏与C3A反应生成难容的高硫形水化硫铝酸钙覆盖在水泥颗粒表面，延缓了水化的进一步进行（4）用水量：

由于水泥颗粒间被水隔开的距离较远，颗粒间相互连接形成网状结构的时间较长，所以水泥浆凝结较慢（5）温湿度：

水泥水化反应随着温度的升高而加快。

湿度低水泥浆体表面会失去水分，表面水泥矿物不能正常水化，硬化速度减慢，而且由于产生收缩裂纹，也不利于强度发展（6）养护龄期：

水泥矿物的水化率随时间而增大，养护时间越长，水泥石强度越高

14.水泥胶砂强度检验方法：

根据国家规定：

将水泥、标准砂和水按1:

3.0:

0.50的比例，并按规定的方法制成40mm*40mm*160mm的标准试件，在标准养护条件下养护规定的龄期（3d和28d），并测定其抗压强度和抗折强度。

根据抗压强度和抗折强度划分等级

15.硅酸盐水泥加适量石膏的原因？

延缓了水泥的凝结时间（抑制铝酸三钙的水化反应速度）

16.胶凝材料：

在建筑材料中，经过一系列物理作用，化学作用，能将散粒状或块状材料结成整体的物质。

（有机，无机（气硬，水硬））气硬性胶凝材料：

只能在空气中硬化，并只能在空气中保持或发展其强度；

水硬性胶凝材料：

不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度

矿物名称分子式简写式

水化反应速度

水化放热量

强度

硅酸三钙3CaO•SiO2C3S

快

大

高

硅酸二钙2CaO•SiO2C2S

慢

小

早起低后期高

铝酸三钙3CaO•Al2O3C3A

最快

最大

低

铁铝酸四钙

4CaO•Al2O3•Fe2O3C4AF

中

较低

17.硅酸盐水泥熟料中，C3A的水化和凝结硬化速度最快，但水化铝酸钙的强度不高；

C3S和C4AF的水化速度较快，凝结硬化速率也较快，C3S的水化产物强度高，C4AF的水化产物强度不高；

C2S水化反应速度最慢，凝结硬化速率也慢，强度早期低，后期高。

硅酸盐水泥熟料中对强度贡献最大的是C3S。

水泥熟料中水化速度最快，28d水化热最大的是C3A。

在硅酸盐水泥熟料矿物C3S、C2S、C3A、C4AF中，干缩性最大的是C3A。

18.掺混合材料的硅酸盐水泥与硅酸盐水泥性能的差别，原因:

（1）早期强度低,后期强度高:

熟料含量少,且水化反应分两步进行.首先是水泥熟料的水化,之后是熟料的水化产物氢氧化钙与活性材料中的活性SiO2和Al2O3发生水化反应。

由此过程可知，掺活性混合材料的硅酸盐水泥的水化速度较慢，故早期强度低。

后期由于二次水化反应的不断进行和水泥熟料的不断水化水化产物不断增多，强度可赶上或超过同强度等级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥

（2）对温度敏感,适合高温养护:

采用高温养护可大大加速活性混合材料的水化,并可加速熟料的水化,故可以大大提高早期强度,且不影响常温下后期强度的发展（3）耐腐蚀性好:

熟料数量相对较少,硬化后水泥石中的氢氧化钙和水化铝酸钙的数量少,且活性材料的二次水化反应使水泥石中氢氧化钙的数量进一步降低（4）水化热小:

熟料含量少（5）抗冻性较差:

由于水化热小，早期强度低；

水泥中掺入较多的混合材料，使水泥需水量增大或有泌水通道形成，水分蒸发后，水泥石孔隙率较大或有较多连通孔隙，导致抗冻性差（6）抗碳化性较差:

硬化后水泥石中的氢氧化钙数量少,做一抵抗碳化的能力差。

19.水泥体积安定性不良是指水泥在凝结硬化的过程中不均匀的体积变化。

安定性不合格的水泥应作废品处理，不能用于工程中。

体积安定性不良的原因：

一般是由于熟料中所含游离氧化钙或游离氧化镁或掺入石膏量过多所致，导致体积膨胀，也会引起水泥石开裂。

测定安定性不良的方法：

国家标准规定，由游离的氧化钙过多引起的水泥体积安定性不良可用雷氏法或试饼法检验如有争议以雷氏法为准。

沸煮法只能检验游离氧化钙所造成的安定性不良，游离氧化镁和石膏不便于快速检验，所以用化学法进行控制

20.当含碳量小于0.8%时含碳量的增加，钢的强度和硬度增大，塑性和韧性降低；

当含碳量超过1.0%时，钢材的强度反而降低

21.碳素结构钢依牌号增大，含碳量的增加，钢的强度增大，但塑性和韧性降低

22.强屈比：

抗力强度与屈服强度之比σb/σs。

强屈比大，钢材至破坏时的储备潜力大，且刚才塑性好，应力重分布能力强，用于结构的安全性高；

但强屈比过大，则钢材强度利用率低，不经济。

23.碳素结构钢分类：

低碳钢，中碳钢，高碳钢

24.碳素结构钢按屈服点的数值（MPa）不同可分为195、215、235、275四个强度等级，按杂质含量不同每个牌号分为A、B、C、D四个质量等级。

按脱氧程度不同分为F沸腾钢，b半镇定钢，Z镇定刚，TZ特殊镇定钢。

碳素结构钢的牌号由代表屈服点的“屈”字汉语拼音首字母“Q”、屈服点数值、质量等级和脱氧程度四部分组成。

25.建筑工程中主要应用Q235钢，可用于轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。

Q235钢具有较高的强度，良好的塑性、韧性、可焊性及可加工性等综合性能好，且冶炼方便，成本较低，因此广泛用于一般钢结构，其中C、D级可用在重要的焊接结构

26.冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。

用试件在常温下所能承受的弯曲程度表示，弯曲程度是通过试件被弯曲的角度和弯心直径对试件厚度或直径的比值区分的

27.钢材塑性的评价指标：

伸长率（和冷弯性）

28.低碳钢的拉伸的应力-应变曲线，从受力至拉断经历的阶段及每个阶段的特点

1）弹性阶段（OA段）：

此阶段只产生弹性变形。

AB段应力与应变成正比。

σp是弹性极限。

2）屈服阶段（AB段）：

当应力超过弹性极限后继续加载，应变会很快地增加，而应力先是下降，然后做微小的波动，在曲线上出现接近水平线的小锯齿形线段。

这种应力基本保持不变，而应变显著增加的现象，成为屈服。

σs屈服极限或屈服强度

3）强化阶段（BC段）：

过了屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力，这种现象称为材料的强化。

σb是强化阶段的最高点C所对的应力，是材料所能承受的最大应力，成为强度极限或抗拉强度

4）颈缩阶段（CD）：

当应力达到抗拉强度时，钢材内部结构遭到严重破坏，试件从薄弱处产生颈缩及迅速伸长变形至断裂，此种现象成为颈缩。

在颈缩阶段，由于试件界面迅速减小，刚才承载能力急剧下降。

29.将冷加工处理后的钢筋，在常温下存放15-20d，或加热至100-200摄氏度后2h左右，其屈服强度、抗拉强度、硬度进一步提高，同时塑性（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处理，前者称为自然时效，后者称为人工时效

30.和易性是指混凝土拌合物易于施工操作，并能获得质量均匀、成型密实的混凝土的性能。

混凝土的拌合物的和易性是一项综合的技术性质，包括流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。

流动性；

是指拌合物在本身自重或施工机械振捣的作用下，能产生流动并且均匀密实的填满模板的性能。

粘聚性；

是指混凝土拌合物在施工过程中其组成材料之间有一定的粘聚力，不致产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，不致产生严重泌水现象。

测定混凝土拌合物和易性的方法：

坍落度法或维勃稠度法。

31.混凝土配合比设计的基本要求:

设计混凝土配合比的任务，就是要根据原材料的技术性能及施工条件,合理选择原材料,并确定出能满足工程所要求的技术经济指标的各项组成材料的用量.

（1）满足混凝土结构设计的强度等级

（2）满足施工所要求的混凝土拌合物的和易性（3）满足混凝土结构设计中耐久性要求指标（如抗冻等级和抗侵蚀性等）（4）节约水泥，降低混凝土成本。

32.混凝土材料的组成主要是水泥、水、砂和石所组成。

有时还常加入适量的掺合料和外加剂。

作用：

水泥和水形成水泥浆，水泥浆包裹在集料表面并填充其空隙。

在硬化前，水泥浆起着润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的和易性，便于施工；

水泥浆硬化后起胶结作用，将集料胶结成为一个坚实的整体；

粗细集料一般不与水泥发生化学反应，其作用是构成混凝土骨架,并对水泥石的收缩变形起一定的抑制作用.为了改善混凝土的某些性能能还常加入适量的外加剂和掺合料,他们在混凝土硬化前能建筑改善拌合物的和易性

33.根据国家标准的规定,将混凝土拌合物制作成边长为150mm的立方体试件，在标准条件（温度20℃±

2℃，相对湿度95％以上）下养护或在温度为20℃±

2℃的不流动的Ca（OH）2饱和溶液中养护到28d测得的抗压强度值为混凝土立方体试件抗压强度

34.水灰比对流动性的影响:

在水泥用量不变的情况下,水灰比愈小,水泥浆愈稠,拌合物的流动性便愈小,粘聚性较好（在调节流动性时,为了不降低混凝土的强度和耐久性,应该保持水灰比不变的条件下用调整水泥浆量的办法调节流动性）；

水灰比对强度的影响:

在一定范围内,水泥标号及其他条件相同的情况下,水灰比越大,混凝土强度越低（但若水灰比过小，水泥浆过于干稠，在一定振捣条件下，混凝土无法振实而出现较多的孔洞，强度反而降低）fcu=αafce（C/W-αb）

35.影响混凝土抗压强度的主要因素有：

（1）水泥强度等级和水灰比。

水泥强度等级越高，混凝土强度越高；

在能保证密实成型的前提下，水灰比越小强度越高。

（2）骨料品种、粒径、级配、杂质等。

采用粒径较大、级配较好且干净的碎石（表面粗糙）和砂时，可降低水灰比，提高界面粘结强度，因而混凝土的强度高。

（3）养护温度、湿度。

温度、湿度对混凝土强度的影响是通过影响水泥的水化凝结硬化来实现的。

温度适宜、湿度较高时，强度发展快，反之，不利于混凝土强度的增长。

（4）龄期。

养护时间越长，水化越彻底，孔隙率越小，混凝土强度越高。

（5）施工方法。

主要指搅拌、振捣成型工艺。

机械搅拌和振捣密实作用强烈时混凝土强度较高。

36.非荷载作用下的变形：

化学收缩、干湿变形、温度变形

37.混凝土配合比设计的三个参数:

单位用水量,砂率,水灰比

38.混凝土外加剂的选择及使用

外加剂类别

使用目的或要求

适宜的混凝土工程

备注

减水剂

木质素磺酸盐

改善混凝土拌合物流变性能

一般混凝土，大模板、大体积、滑模施工、泵送混凝土，夏季施工，节约水泥

不宜单独用于冬季施工、蒸汽养护、预应力混凝土

综合适合：

大体积、高强、要求水灰比小的

萘系

早强、高强、流态、蒸养、防水、泵送混凝土

水溶性树脂系

早强、高强、流态、蒸养混凝土

糖系

大体积、夏季施工等有缓凝要求的混凝土

不宜单独用于有早强要求或蒸养的混凝土

早强剂

氯盐类

要求显著提高混凝土早期强度；

冬季施工时防止混凝土早期受冻破坏

冬季施工、紧急抢修工程、有早强或防冻要求的混凝土

氯盐类不宜在钢筋混凝土中使用；

有机胺类应严格控制掺量；

硫酸盐类适用于不允许掺氯盐的混凝土；

掺量过多会造成严重缓凝且强度下降

硫酸盐类

有机胺类

引气剂

松香热聚物

改善混凝土拌合物的和易性；

提高混凝土抗冻、抗渗等耐久性

抗冻、抗渗、抗硫酸盐的混凝土，水工大体积混凝土，泵送混凝土

不宜用于蒸养混凝土、预应力混凝土

大体积、强度要求不太高、水灰比较大的混凝土

缓凝剂

要求缓凝的混凝土，将低水化热、分层浇筑的混凝土硬化过程中为防止出现冷缝等

夏季施工、大体积混凝土，泵送及滑模施工、远距离运输的混凝土

不宜与用蒸养混凝土、预应力混凝土，5℃以下施工的混凝土工程

糖类

速凝剂

红星I型

施工中要求快凝、快硬的混凝土，迅速提高早期强度

矿山井巷、铁路隧道、引水涵洞、地下工程及喷锚支护时的喷射混凝土或喷射砂浆；

抢修、堵漏工程

常与减水剂复合使用，以防混凝土后期强度降低

711型

782型

防冻剂

要求混凝土在负温下能继续水化、硬化、增长强度，防止冰冻破坏

负温下施工的无筋混凝土

—

氯盐阻锈类

负温下施工的钢筋混凝土

无氯盐类

负温下施工的钢筋混凝土和预应力混凝土

如含硝酸盐、亚硝酸盐、碳酸盐，不得用于预应力混凝土；

含有六价铬盐、亚硝酸盐的防冻剂，严禁用于饮水工程及食品接触部位

膨胀剂

硫铝酸盐类

减少混凝土干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性，提高机械设备的构件的安装质量

补偿收缩的混凝土、填充用膨胀混凝土、自应力混凝土（仅用于常温使用的自应力钢筋混凝土压力管）减少干缩裂缝，提高抗裂性和抗渗性的混凝土工程

不得用于长期处于80℃以上的工程

掺膨胀剂的混凝土只适用于有约束条件的钢筋混凝土工程和填充型混凝土工程，不得用于硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥和高铝水泥

氯化钙类

不得用于海水和有侵蚀性水的工程；

不得掺入氯化盐类外加剂

硫铝酸钙-氧化钙类

泵送剂

非引气剂型

混凝土泵送施工中为保证混凝土拌合物的可泵性，防止堵塞管道

泵送施工的混凝土

掺引气型外加剂的泵送混凝土的含气量不宜大于4%

引气剂型

39.减水剂是指在混凝土和易性及水泥用量不变条件下，能减少拌合用水量、提高混凝土强度；

或在和易性及强度不变条件下，节约水泥用量的外加剂。

作用机理：

减水剂是一种表面活性剂，其分子由亲水基团和憎水基团两个部分组成，它加入水溶液中后，其分子中的亲水基团指向溶液，憎水基团指向空气、固体或非极性液体并作定向排列，形成定向吸附膜，降低水的表面张力和二相间的界面张力。

水泥加水后，由于水泥颗粒间分子凝聚力等因素，形成絮凝结构。

当水泥浆体中加入减水剂后，其憎水基团定向吸附于水泥质点表面，亲水基团指向水溶液，在水泥颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，并使之带有相同的电荷，在静电斥力作用下，使絮凝结构解体，被束缚在絮凝结构中的游离水释放出来，由于减水剂分子吸附产生的分散作用，使混凝土的流动性显著增加。

减水剂还使水泥颗粒表面的溶剂化层增厚，在水泥颗粒间起到润滑作用。

40.砂浆强度的影响因素：

不吸水基层材料：

水泥的强度和水灰比；

吸水基体材料：

水泥的强度等级和水泥的用量

41.建筑砂浆中使用石灰的目的：

改善砂浆的和易性和节约水泥用量

42.新拌砂浆的和易性，是指砂浆易于施工并能保证其质量的综合性能，包括流动性和和保水性两方面做综合评定。

流动性：

砂浆的流动性也叫稠度，是指在自重或外力的作用下流动的性能，用沉入度表示，沉入度越大，流动性越好。

流动性过大，砂浆容易分层、析水；

流动性过小，不方便于施工操作，灰缝不宜填充密实，将会降低砌体的强度

（2）保水性：

砂浆能够保持水分的能力，称为保水性。

保水性不良的砂浆在存放、运输和施工过程中容易产生离析泌水现象。

用分层度表示，分层度大，保水性不好

43.砂浆保水性的定义（见42）

44.水泥砂浆作为基础，地下室、水池等（潮湿、要求强度高）砖柱拱过梁（M5~M10）砖基础（不小于M5）；

水泥石灰砂浆，干燥环境，多层房屋的墙（M5）；

石灰砂浆底层房屋或平房，简易房屋用石灰粘土砂浆

45.石灰爆裂：

当生产烧结普通砖的原料中夹杂有石灰石杂质时，焙烧砖体会使其中的石灰石被烧成生石灰。

这种生石灰常为过火石灰，在使用过程中，砖受潮或受雨淋时该石灰吸水消化成消石灰，体积膨胀约98%，导致砖体开裂，严重时会使砖砌体强度降低，直接破坏

46.烧结空心砖：

孔数量少而尺寸大，孔洞平行于受力面，强度低，表观密度800~1000kg/m3主要用于非承重部位；

烧结多孔砖：

尺寸小而数量多，强度较高，表观密度1400kg/m3,使用时孔垂直于承压面，多孔砖常用于六层以下的承重部位

47.砌块是砌筑用的人造块材，是建筑上常用的墙体材料，为其形多为直角六面体，也有各种异型的，尺寸比砖大，常用规格为：

390mm*190mm*190mm轻集料混凝土小型空心砌块是用轻集料混凝土材料制成，空心率小于或等于25%的小型砌块，适用于人工砌筑的混凝土建筑砌块系列制品。

具有强度高、自重轻、抗震性好、保温隔热性能好，原材料来源广泛，施工效率高，工艺简单等优点，应用范围十分广泛。

特别是在保温隔热要求较高的维护结构上的应用（隔墙）

48.石油沥青的技术指标：

（1）粘滞性：

是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移时抵抗变形的性能，是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。

对固体和半固体石油沥青用针入度表示，其数值越小，表明其粘滞性越大。

石油沥青的针入度指在温度为25℃时，负重100g 

的标准针，经历时间5s沉入沥青试样中的深度每深1/10mm，定为1度

（2）塑性：

塑性是指石油沥青在外力作用是产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形不变的性质。

用延度表示，延度越大，塑性越好（3）温度敏感性：

温度敏感性是指石油沥青的粘滞和塑性随温度升降而变化的性能。

温度敏感性用软化点来表示。

软化点为沥青受热由固态转变为具有一定流动态势的温度。

软化点越高，表明沥青的耐热性越好。

任何一种沥青材料，当温度达到软化点时，其粘度皆相同。

软化点反应沥青材料温度稳定性的一个指标，也是沥青粘度的一种量度

49.石油沥青粘滞性及其评价指标（见48）

50.石油沥青的牌号按针入度指标划分，同一品种石油沥青材料中，牌号越小，沥青越硬，牌号越大，沥青越软。

同时随着沥青的牌号越大，则针入度越大（粘性越小），延伸率越大（塑性越好），软化点越低（温度敏感性越大）注意：

沥青的牌号高低、并不说明其质量好坏

51.石油沥青老化：

在大气因素的长期综合作用下，逐渐失去粘滞性、塑性而变硬变脆的现象。

（在热氧光的作用下密度小的组分逐渐变成密度大的组分，使塑性逐渐变小）

52.沥青混合料：

是用适量的沥青与一定级配的矿质集料经过充分拌合而成的混合物，将这种混合物加以摊铺、碾压成型，即成为各种类型的沥青路面。

按矿质骨架的结构状况，有悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。

1.密度：

是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。

（不随环境而变）

2.表观密度:

是指材料在自然状态下单位体积的质量。

3.

堆积密度:

是指粉状或粒状材料，在自然堆积状态下单位体积的质量。

4.材料的空隙率：

指散粒或粉状材料颗粒之间的空隙体积占其自然堆积体积的百分率

5.

孔隙率:

是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率

6.孔隙率的影响:

（1）表观密度的影响：

材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。

而且材料的孔隙在自然状态下可能含水，随着含水量的不同，材料的质量和体积均会发生变化，则表观密度会发生变化。

（2）对强度的影响：

孔隙减小了材料承受荷载的有效面积，降低了材料的强度，且应力在孔隙处的