广工土木工程材料复习提纲及资料自编.docx

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广工土木工程材料复习提纲及资料自编

复习提纲

考试题型

一、单项选择题（20×1=20分）

二、判断题（10×1=10分）

三、符号解释（5×2=10分）

四、简单论述题（5题共30分）

五、计算题（3题共30分）【孔隙率砂率还有一题可能是鲍罗米公式或施工配合比换算】

复习要点

一、基本性能

1、孔隙率变化对材料性能的影响

孔隙率增大，密度不变，表观密度减小，强度下降，吸水率不定，抗冻性不定，导热性变差；若孔隙率减小，则相反。

保温隔热和吸声材料要求孔隙率大，高强度材料，要求孔隙率小。

开口孔越多，抗渗性越差，导热性越好，抗冻性越大，吸水率高。

闭口孔越多，抗渗性越好，抗冻性越差。

2、吸水性、吸湿性概念

吸水性：

材料与水接触吸收水分的性质。

吸湿性;材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。

3、材料的塑性和韧性

塑性：

材料在外力作用下，当应力超过一定限值时产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状的性质称为塑性。

这种不能恢复的变形称为塑性变形。

韧性：

在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，不发生破坏的性质，称为韧性（又称为冲击韧性）。

4、材料的密度、表观密度、堆积密度、孔隙率的概念，在熟悉几个密度概念基础上，进行计算。

密度

密度实质材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

ρ——材料的密度（g/cm3）

m——材料的质量（干燥至恒重）（g）

V——材料的绝对密实体积（cm3）

表观密度

表观密度是指材料在自然状态下，单位体积的质量。

ρ0——材料的表观密度（kg/m3）

m——材料的质量（kg）

V0——材料在自然状态下的体积（m3）

堆积密度

堆积密度是指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量。

ρ0’——散粒材料的堆积密度（kg/m3）。

m——材料的质量（kg）。

v0’——散粒材料的堆积体积（m3）。

孔隙率

孔隙率是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例。

二、建筑钢材

1.钢材的分类，钢与生铁的区别。

按化学成分分，钢材可分为碳素钢与合金钢两大类。

碳素钢又分为低碳钢（C含量<0.25%），中碳钢（C含量0.25%-0.6%），高碳钢（C含量>0.6%）。

合金钢又分为低合金钢（合金元素含量<5%），中合金钢（合金元素含量5%-10%），高合金钢（合金元素含量>10%）。

钢的碳含量小于等于2.06%，生铁的碳含量大于0.6%。

2.抗拉强度、屈服强度的概念。

试件进入塑性变形阶段，应力不增大，而试件继续伸长，这个相应的应力称为屈服极限或屈服强度（）。

如果达到屈服点后应力值发生下降，则应区分上屈服点（）和下屈服点（）。

上屈服点是指试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。

下屈服点是指不计初始瞬时效应（P25图）时屈服阶段中的最小应力。

试样拉断过程中的最大力所对应的应力称为抗拉强度（）。

3.什么是强屈比？

其大小对使用性能有何影响？

抗拉强度与屈服强度之比，称为强屈比（）。

强屈比越大，反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大，因而结构的安全性越高。

但强屈比太大，反映钢材性能不能被充分利用。

4.钢材的冷弯试验也是检验钢材何种力学性质的方法？

钢材的冷弯试验是检验钢材冷弯性能从而反映塑性的试验。

冷弯性能是指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。

另外，冷弯试验试件的弯曲处会产生不均匀塑性变形，能在一定程度上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。

因此，冷弯性能也能反映钢材的冶炼质量和焊接质量。

5.何谓钢材的冷脆性和脆性临界温度？

何谓钢材的时效和时效敏感性？

钢材的冷脆性、冷脆临界温度

冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始时下降平缓，当达到某一温度范围时，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。

它的数值越低，钢材的低温冲击性能越好，所以在负温度下使用的结构，应选用脆性临界温度较使用温度为低的材料。

钢材的时效和时效敏感性

钢材随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下的现象称为时效。

因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。

6.钢材的冷加工强化及时效强化的概念及其对力学性能的影响。

冷加工强化

将钢材于常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形，从而提高屈服强度，称为冷加工强化。

使屈服强度提高，塑性和韧性降低，由于冷加工时产生的内应力，弹性模量有所下降。

时效强化

将经过冷加工后的钢材于常温下存放15-20天，或加热到100-200℃并保持一定时间，这一过程称时效处理或时效强化，前者称自然时效，后者称人工时效。

使屈服点进一步提高，抗拉强度稍见增长，塑性和韧性继续有所下降，由于时效过程中内应力的消减，故弹性模量可基本恢复。

7.钢材锈蚀的原因及防止锈蚀的措施。

原因：

1、化学腐蚀。

钢材与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

2、电化学腐蚀。

金属在潮湿气体以及导电液体（电解质）中，由于电子流动而引

的腐蚀。

3、应力腐蚀。

钢材在应力状态下腐蚀加快的现象。

措施：

混凝土配筋的防腐蚀措施

1、提高混凝密实度。

2、确保保护层厚度。

3、限制氯盐外加剂。

4、加入防锈剂等方法。

钢结构中型钢的防锈

主要采用表面涂覆的方法

8.熟悉常用钢材牌号中各符号含义。

碳素结构钢（如Q235-BZ）

低合金高强度钢（如Q390A）

9.建筑上常用有哪些牌号的碳素结构钢和低合金钢高强结构钢？

它们的特性是什么？

碳素结构钢（Q195Q215Q235Q275）

碳素钢的屈服强度和抗拉强度随含碳量的增加而增高，伸长率则随含碳量的增加而下降。

一般而言，碳素钢的塑性较好，适宜于各种加工，在焊接、冲击及适当超载的情况下也不会突然破坏，它的化学性能稳定，对轧制、加热或骤冷的敏感性较小，因而常用于热轧钢筋。

Q195钢

强度不高，塑性、韧性、加工性能与焊接性能较好。

主要用于轧制薄板

和盘条等。

Q215钢

用途与Q195钢基本相同，由于其强度稍高，还大量用做管坯和螺栓等。

Q235钢

既有较高的强度，又有较好的塑性和韧性，可焊性也好，在土木工程中

应用最广泛，大量用于制作钢结构用钢、钢筋和钢板等。

其中

Q235—A级钢，一般仅适用于承受静荷载作用的结构；

Q235—C和Q235—D级钢，可用于重要的焊接结构。

Q235—D级钢含有足够的形成细晶粒结构的元素，同时对硫、磷有害元素控

制严格，故其冲击韧性好，有较强的抵抗振动、冲击荷载能力，尤其适用

于负温条件。

低合金高强结构钢（Q345Q390Q420Q460Q500Q550Q620Q690）

低合金钢不仅具有较高的强度，而且具有较好的塑性、韧性和可焊性。

因此它是综合性能较好的建筑钢材，尤其是大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构物中更为适用。

Q345级钢是钢结构的常用牌号，Q390也是推荐使用的牌号。

与碳素结构钢Q235相比，低合金高强度结构钢Q345的强度更高，等强度代换时可以节省钢材15%～25%，并减轻结构自重。

Q345具有良好的承受动荷载和耐疲劳性。

热轧光圆钢筋（HPB235HPB300）

H热轧P光圆B钢筋

钢筋混凝土用热轧带肋钢筋（HRB335HRB400HRB500HRBF335HRBF400HRBF500）

H热轧R带肋B钢筋F细晶粒

三、无机胶凝材料

1、气硬性、水硬性胶凝材料的概念

气硬性胶凝材料是指只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或持续发展其强度的胶凝材料。

水硬性胶凝材料是指不但能在空气中硬化，还能在水中硬化，保持持续增长其强度的胶凝材料。

2、石灰陈伏的目的和陈伏期

目的：

当石灰硬化后，其中过火粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂，为消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中“陈伏两星期以上”。

陈伏期：

未消除过火石灰的危害，在石灰浆表面保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化的时期。

3、建筑石膏的概念及其性质

概念：

将二水石膏在非密闭的窑炉中加热脱水，得到的是β型半水石膏，称为建筑石膏。

性质：

1、初凝、终凝时间短。

2、建筑石膏硬化后有很强的吸湿性。

3、具有较好的抗火性能。

4、石膏制品孔隙率大，与水泥相比强度较低、表观密度较小，因而导热性小，吸声性强，吸湿性大，可调节室内的温度和湿度。

（5、建筑石膏与适量的水拌合后，最初为可塑的浆体，但很快就会失去塑性和产生强度，并逐渐发展成为坚硬的固体。

此现象称为凝结硬化。

）

4、水泥粉磨时掺入石膏的目的

1、调节水泥的凝结硬化速度。

2、促使胶体凝结。

3、作为硫酸盐激发剂，激发二次水化。

5、硅酸盐水泥的四大矿物组成及其对水泥性质（强度、凝结硬化、水化放热）的影响

四大矿物：

硅酸三钙（）、硅酸二钙（）、

铝酸三钙（）、铁铝酸四钙（）。

影响：

1、提高硅酸三钙的含量，可制得高强度水泥。

2、降低铝酸三钙和硅酸三钙含量，提高硅酸二钙含量，可制得水热化低的水泥，如大坝水泥。

3、硅酸三钙和铝酸三钙含量较高时，水泥凝结硬化快、早期强度高，水化放热量大。

4、铝酸三钙的水化和凝结硬化速率最快，是影响水泥凝结时间的主要因素。

6、水泥体积安定性不良的原因及危害

原因：

1、一般是由于熟料中所含的游离氧化钙过多。

2、熟料中所含的游离氧化镁过多。

3、参入石膏过多。

危害：

使构件产生膨胀性裂缝，降低建筑物质量，甚至引起严重事故。

7、熟悉六大通用水泥的代号，等级代号含义

硅酸盐水泥一型（P.Ⅰ）、硅酸盐水泥二型（P.Ⅱ）、普通硅酸盐水泥（简称普通水泥）（P.O）、

矿渣硅酸盐水泥（P.S）又分为A型（P.S.A）和B（P.S.B）、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（简称复合水泥）（P.C）

等级代号中如42.5R，42.5是指水泥和标准砂按1:

3混合，用0.5的水灰比，按规定的方法制成规定标准的试件（40X40X160），在标准温度（20±1℃）的水中养护，测定的28d的抗压强度；R表示早强型水泥。

8、影响水泥凝结硬化的因素

矿物成分、细度、用水量、养护时间、环境的温度和湿度、石膏掺量等。

9、水泥石腐蚀的原因与防止

原因：

1、软水的侵蚀（容出性侵蚀）。

2、盐类腐蚀：

硫酸盐的腐蚀、镁盐的腐蚀。

3、酸类腐蚀：

碳酸腐蚀、一般酸的腐蚀。

4、强碱的腐蚀：

主要是化学腐蚀和结晶腐蚀。

5、其他腐蚀：

糖、氨盐、酒精、动物脂肪、含环烷酸的石油产品及碱－骨料反应等。

防止：

1、根据侵蚀环境特点，合理选用水泥。

2、提高水泥的密实度。

3、加做保护层。

10、试比较普通水泥与掺混合材水泥的强度增长速度、水化热、耐腐蚀性能等性质的差异。

普通硅酸盐水泥的个性：

早期硬化速度稍慢，抗冻性与耐磨性能也略差。

矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的共性：

1、凝结硬化慢、早期强度低和后期强度增长快。

2、温度敏感性高，适宜高温湿热养护。

3、水化热低，适合大体积混凝土工程。

4、耐腐蚀性能强。

5、抗冻性差，耐磨性差。

6、抗碳化能力差。

矿渣硅酸盐水泥的个性：

具有较强的耐热性，保水性差，易泌水。

火山灰质硅酸盐水泥的个性：

具有较好的抗渗性和耐水性，干燥收缩比矿渣水泥更加显著，耐磨性较差。

粉煤灰硅酸盐水泥的个性：

干缩性较小，甚至优于硅酸盐水泥和普通水泥，具有较好的抗裂性；配制的混凝土、砂浆和易性好；吸水性差，用水量较多时水泥易泌水，形成较多连通孔隙，干燥时易产生细微裂缝，抗渗性较差。

复合硅酸盐水泥的特点：

复合水泥掺加了两种或两种以的混合材料，有利于发挥各种材料的优点，充分利用混合材料生产水泥。

11、常用水泥的选用（主要从水化热、耐腐蚀性能等方面考虑）

水热化低的水泥：

低热水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

耐腐蚀性较好的水泥：

矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合水泥。

四、水泥混凝土

1、砂石颗粒级配及细度模数概念，细度模数变化对骨料比表面积的影响，集料的颗粒形貌对其性能的影响，混凝土用细骨料的要求

级配：

指骨料中大小颗粒的搭配情况。

细度模数：

不同粒径的砂粒混合在一起后的总体的粗细程度。

细度模数越小，骨料的比表面积越大；反之则骨料的比表面积越小。

集料的颗粒形貌对其性能的影响：

1、细骨料的颗粒形状及表面特征会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。

（人工砂和山砂的颗粒多具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，用它拌制的混凝土强度较高，但拌合物的流动性较差；河砂、海砂，其颗粒多呈圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，用来拌制混凝土，混凝土的强度则较低，但拌合物的流动性较好）

2、粗骨料的颗粒性状及表面特征同样会影响其与水泥的粘结及混凝土拌合物的流动性。

（碎石具有棱角，表面粗糙，与水泥粘结较好，而卵石多为圆形，表面光滑，与水泥的粘结较差，在水泥用量和水用量相同的情况下，碎石拌制的混凝土流动性较差，但强度较高，而卵石拌制的混凝土则流动性较好，但强度较低。

如要求流动性相同，用卵石时可减少用水量，降低水灰比，弥补卵石混凝土强度偏低之不足）

3、粗骨料的颗粒形状还有属于针状和片状的，这种针、片状颗粒过多，会使混凝土强度降低。

混凝土用细骨料的要求：

1、清洁不含杂质，以保证混凝土的质量。

2、颗粒级配和粗细程度同时考虑，砂中含有较多的粗粒径颗粒，并以适当的中粒径及少量细粒径填充其空隙，则可达到空隙率及总表面积均较小，这样的砂不仅水泥浆用量较少，而且还可以提高混凝土的密实性与强度。

3、优先采用Ⅱ区砂。

（采用Ⅰ区砂时，应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性要求；采用Ⅲ区砂时，宜适当降低砂率，以保证混凝土的强度）

4、有抗疲劳、耐磨、抗冲击要求的混凝土用砂或有腐蚀介质作用或经常处于水位变化区的地下结构混凝土用砂，其坚固性质量损失率应小于8%。

2、混凝土和易性的概念，坍落度测定、维勃稠度的测定以及和易性的调整方法，施工时应根据哪些因素选择混凝土拌合物流动性的大小？

和易性指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能，也称工作性，有流动性、黏聚性和保水性三个方面的含义。

应根据表中因素选择混凝土拌合物流动性：

坍落度测定、维勃稠度的测定P101

和易性的调整方法：

1、尽可能降低砂率。

通过实验，采用合理砂率。

有利于提高混凝土的质量和节约水泥。

2、改善砂、石（特别是石子）的级配，好处同上，但要增加备料工作。

3、尽量采用较粗的砂、石。

4、当混凝土拌合物坍落度太小时，维持水灰比不变，适当增加水泥和水的用量，或者加入外加剂等；当拌合物坍落度太大，但黏聚性良好时，可保持砂率不变，适当增加砂、石；如黏聚性和保水性不好使，可适当增加砂率，或者掺入矿物掺合料。

施工时应根据哪些因素选择混凝土拌合物流动性的大小？

3、混凝土几个强度的概念，熟悉混凝土等级代号含义

混凝土几个强度的概念：

理论抗拉强度：

普通混凝土及其祖坟水泥石和骨料的理论抗拉强度。

混凝土立方体抗压强度（fcu）：

按国家标准制作边长为150mm的立方体试件，在标准条件下（温度20±2℃，相对湿度95%以上），养护到28d龄期，测得的强度值为混凝土立方体抗压强度。

混凝土立方体抗压标准强度（fcu,k）：

按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，28d龄期时，用标准试验方法测得的强度总体分布不低于95%保证率的抗压强度值。

混凝土轴心抗压强度：

混凝土试件轴心处所能抵抗受压破坏的最大应力值。

抗拉强度：

所能抵抗受拉破坏的最大应力值。

抗折强度：

所能抵抗受折破坏的最大应力值。

代号及其含义：

符号C（C代表混凝土，concrete）+立方体抗压强度标准值（以MPa计）

4、混凝土配合比设计的基本要求和三个主要技术参数及其确定依据。

掌握实验室配合比计算（不用背表格），施工配合比换算。

配合比设计的基本要求：

1、满足混凝土结构设计的强度要求。

2、满则施工所要求的凝土拌合物的和易性。

3、满足混凝土设计结构中耐久性要求指标（如抗冻等级、抗渗等级和抗侵蚀性等）。

4、节约水泥和降低混凝土成本。

三个主要技术参量：

水灰比、砂率、单位用水量（1m³混凝土的用水量）

确定依据：

为保证混凝土必要的耐久性，水灰比还不得大于表4-24中规定的最大水灰比，如计算所得的水灰比大于规定的最大值时，应取规定的最大水灰比值。

实验室配合比计算P134

施工配合比换算P139

5、鲍罗米公式应用计算（不用记回归系数的具体数值）

fcu，28——混凝土28d抗压强度（MPa）

fce——水泥的实测强度（MPa）（无实测强度时：

fce=γ×fce,k

式中γ为水泥强度值的富余系数，由水泥生产质量来决定，一般可取=1.06～1.25；

fce,k为水泥强度标准值，如32.5级水泥，fce,k=32.5MPa）

C/W——灰水比（此公式适用：

W/C为0.4~0.8）

αa、αb——与骨料种类有关的回归系数：

碎石：

αa=0.46，αb=0.07

卵石：

αa=0.48，αb=0.33

C——混凝土中的水泥用量（kg）。

W——混凝土中的用水量（kg）。

鲍罗米公式的应用:

1、已知W/C、fce，估算fcu。

（混凝土28d强度的推测）

2、已知W/C、fcu，估算fce。

（工程质量问题原因检测、鉴定等）

3、已知fcu、fce，估算W/C。

（施工W/C计算，配合比设计）

6、掺外加剂（引气剂）、矿物掺合料对混凝土性质的影响

1、改善混凝土拌合物的和易性。

2、提高混凝土的耐久性，如：

抗冻性、抗渗性等。

3、使混凝土强度和耐磨性有所降低，改善混凝土的抗冻性，使混凝土弹性模量有所降低，提高混凝土的抗裂性。

7、提高混凝土耐久性的措施有哪些？

1、合理选择水泥品种或凝胶材料组成。

2、选用较好的砂、石骨料，改善粗细骨料的颗粒级配。

3、掺用外加剂和矿物掺合料。

4、适当控制混凝土的水灰比和水泥用量。

5、加强混凝土质量的生产。

五、砂浆

1.砂浆的强度等级是如何划分的，熟悉砂浆等级代号含义

砂浆的强度等级是以70.7mmX70.7mmX70.7mm的立方体试块，按标准养护条件养护至28d的抗压强度平均值而确定的。

砂浆的强度等级分为M2.5、M5、M7.0、M10、M15、M20等六个等级。

M代表砂浆mortal，数字代表抗压强度，单位：

MPa。

六、砌筑材料

1.烧结普通砖的强度等级是如何划分的？

烧结普通砖的强度等级是通过取10块砖试样进行抗压强度试验，根据抗压强度平均值和强度标准值来划分的，分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。

2.加气混凝土砌块的特点有哪些？

表观密度小、保温性能好及可加工等优点，一般在建筑物中主要用作非承重墙体的隔墙。

另外，由于假期混凝土内含有许多独立的封闭气孔不仅切断了部分毛细孔的通道，而且在谁的结冰过程中起着压力缓冲作用，所以具有较高的抗冻性。

3.烧结多孔砖与烧结空心砖有何区别？

烧结多孔砖为大面有孔洞的砖，孔多而小，使用时孔洞垂直于承压面，表观密度为

1400kg/m³左右。

烧结空心砖为顶面有孔洞的砖，孔大而少，表观密度在800-1100kg/m³之间，使用时孔洞平行于受力面。

七、沥青材料

1、石油沥青的三组分及含量的变化对沥青性能的影响

油分赋予沥青流动性。

树脂（沥青脂胶）使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。

地沥青质（沥青质）决定石油沥青温度敏感性、黏性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，即愈硬脆。

2、石油沥青的主要技术指标（针入度、延度、软化点）分别表示的是石油沥青的哪种技术性质？

其值的大小与对应性质之间的关系。

针入度是用来表示黏稠石油沥青的相对黏度的，而工程上又用相对黏度来表示石油沥青的黏滞性（黏性）。

针入度越小，黏度越大，黏滞性越大。

延度（伸长度）是用来表示石油沥青的塑性的。

延度越大，塑性越好。

软化点是反映沥青的温度敏感性的指标。

软化点越低，温度敏感性越大，温度稳定性越小。

3、石油沥青牌号概念及划分方法

石油沥青的牌号按针入度指标划分牌号，25℃，100g，5s，1/10mm。

重要交通道路石油沥青分为AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130五个标号。

中、轻交通道路石油沥青分为A-60、A-100、A-140、A-180、A-200五个标号，其中A-60、A-80又分为甲、乙两个副标号。

4、为何要对不同牌号的石油沥青进行掺配？

进行掺配时沥青应如何选用？

因为某一种牌号的石油沥青往往不能满足工程技术要求，因此需要不同牌号沥青进行掺配。

掺配时，为不使掺配后的沥青胶体结构破坏，应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。

同产源的沥青容易保证掺配后的沥青胶体结构的均匀性。

所谓同产源是指同属石油沥青，或同属煤沥青（或煤焦油）。