土木工程材料复习资料

土木工程材料的分类：

按化学成分：无机材料、有机材料、复合材料 按结构部位和功能：结构材料、墙体材料、功能材料

按用途：建筑结构材料、桥梁结构材料、水工结构材料、路面结构材料、建筑墙体材料、建筑装饰材料、建筑防水材料、建筑保温材料

按材料供给价格：外购类材料、地方类材料、自采材料

土木工程材料的基本性质：

物理性质：指反映材料内部组成结构的物理常数，以及与水和温度有关的性质。

1、物理常数：各种密度、孔隙率、空隙率 2、与水有关：亲水性与憎水性、吸水性与吸湿性、耐水性、抗渗性、抗冻性

3、热工性质：导热性、热容量、比热容

力学性质：材料在外力作用下抵抗破坏能力和变形的性质包括材料的强度、弹性和塑性、脆性与韧性、硬性与耐磨性

耐久性：指材料在长期使用过程中，具有抵抗自身及周围环境因素的破坏作用，能保持其原有性能不变且不被破坏的能力。包括耐化学腐蚀性、抗老化性、抗冻性、抗风化性、抗渗性、耐热性、耐磨性 土木工程材料的技术标准

国家标准 由国家标准代号、编号、制定或修订年份、标准名称四个部分组成

例 GB 175----2007《通用硅酸盐水泥》

行业标准 常用的有交通行业（JT）、建工行业(JG)、建材行业(JC)标准 钢材的基本技术性质

力学性能：抗拉性能可用低碳钢受拉时的应力-应变图来阐明。低碳钢从受拉至拉断，分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段 设计中一般以屈服点作为强度取值依据。 抗拉强度不能直接利用，但屈服点与抗拉强度的比值（屈强比）能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小表明材料的安全性和可靠性越高，结构越安全，但屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。

伸长率δ=（l1-l0）/l0*100%

工艺性能 包括冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能 冷弯性能 是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，以试验时的弯曲角度和弯心直径为指标表示。 屈服强度 是金属材料发生屈服现象时的屈服极

限，亦即抵抗微量塑性变形的应力

钢筋经冷拉失效后，屈服强度进一步提高，与钢筋原材相比，抗拉强度亦有所提高，塑性和韧性则相应降低，而弹性模量基本相同

碳素结构钢的牌号及其表示方法 有四个牌号，其表示方法为：屈服点等级-质量等级·脱氧程度 例：Q235-A·F表示屈服点为235Mpa的A级沸腾钢

脱氧程度：F(沸腾钢)、b(半镇静钢)、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）

胶凝材料 在土木工程材料中，凡是经过一系列物理化学作用，能将散粒或块状材料结成整体的材料，统称胶凝材料。

根据化学组成，分为有机胶凝材料和无机胶凝材料 根据无机胶凝材料硬化条件不同，分为气硬性胶凝材料和水硬性胶凝材料。

气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持及发展其强度，如石灰、石膏、水玻璃。 水硬性胶凝材料不经能在空气中凝结硬化，而且能更好的在水中凝结硬化，保持并继续发展其强度，如各种水泥。

石灰的熟化指生石灰与水生成氢氧化钙的过程，又称消解或消化。1mol放热64.9*103J

硅酸盐水泥的生产 将石灰质原料、粘土质原料、校正原料按比例混合磨细成生料，生料均化后，送入窑中煅烧至部分熔融形成熟料，熟料与适量石膏共同磨细，即可得到Ⅰ型硅酸盐水泥。若将熟料、石膏、适量石灰石或粒化高炉矿渣共同磨细，即可得到Ⅱ型硅酸盐水泥。

生产过程中为何加石膏？在硅酸盐水泥中,石膏的作用除了用来调节水泥的凝结时间外,同时对水泥具有增强作用.而在矿渣及复合水泥中,石膏还是很好的激发剂.石膏有五种形态七种变体,不同形态和变体的石膏对水泥的作用各不相同. 硅酸盐水泥的物理力学性质 细度 水泥颗粒的粗细程度

凝结时间 指水泥从开始加水拌合到失去流动性所需要的时间，初凝时间和终凝时间

体积安定性 反映水泥在硬化过程中或硬化之后水泥的体积是否均匀变化

强度及强度等级 表征水泥的力学性质

水泥混凝土是以水泥作为结合料，粗、细集料作为骨料，与水、适量的掺合料和外加剂按照一定的比例配合、拌制、成型，经一定时间养护、硬化而成

的人造石材

坍落度 桶高与坍落后混凝土拌合物试体最高点之间的高差（若坍落度差，应加水泥浆）

立方体抗压强度 按照标准制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护室中*（温度20左右，相对湿度95%以上），养护至28d龄期，按照标准的测定方法测定其抗压强度值，称为 fcu=F/A

立方体抗压强度标准值 对于一组用标准试验方法测定的混凝土立方体试件的抗压强度，其立方体抗压强度标准值是采用数理统计方法确定的抗压强度分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%。fcu,k=fcu-1.645σ

影响水泥混凝土强度的主要因素

对于普通混凝土强度的影响，主要取决于材料组成、施工质量、养护条件及实验条件。 材料组成：水泥的强度和水灰比、集料特性 养护条件：养护湿度、养护温度、龄期、试验条件的影响

提高混凝土强度的措施

选用高强度水泥和早强度水泥；采用低水灰比和浆集比；掺加混凝土外加剂和掺合料，采用湿热处理方法；采用机械搅拌合振捣等方法。

集料的级配 指集料各组成颗粒的分配情况，可通过筛分实验确定

常用的级配参数：分级筛余百分率、累计筛余百分率、通过百分率

细度模数 评价砂粗细程度的一种指标，是指砂通过筛分试验，各号筛的累计筛余百分率之和除以100的商。分为粗砂、中砂、细砂

混凝土配合比设计的基本要求 满足结构设计的强度要求；满足现场施工条件所要求的工作性；满足工程所处环境和设计规定的耐久性需求；尽量减少高价材料的用量，降低水泥混凝土的生产成本 混凝土配合比设计的三个参数 水灰比 砂率 用水量

三个参数对配方有何影响？水灰比对混凝土和易性、强度和耐久性都具有重要的影响；砂率对混凝土的和易性影响较大，若选择不恰当，还会对混凝土强度和耐久性产生影响；用水量影响混凝土耐久性。 沥青的分类

按在自然界中的获得方式：地沥青、焦油沥青。 地沥青来源于石油系统，或天然存在，或经人工提

炼而得到。

焦油沥青为各种有机物干馏加工得到的焦油经再加工而得到的产品。

石油沥青的生产工艺概述 直接蒸馏法得到的“直接沥青”；吹入空气氧化获得的“氧化沥青”；溶剂法得到的“溶剂沥青”

沥青由于各组分的化学结构不同，可形成不同的胶体，通常按沥青的流变特性，可分为溶胶、溶-凝胶和凝胶三种结构。（沥青质含量不同）

石油沥青的主要技术性质 物理特征常数、粘滞性（针入度）、塑性（延度）、温度稳定性（软化点）、加热稳定性、安全性、溶解度、粘附性

针入度、延度、软化点是评估粘稠石油沥青技术性能最常用的经验指标，通称“三大指标” 石油沥青的技术标准 针入度加平均值作为沥青标号

乳化沥青 是将粘稠沥青加热至流动态，再经告诉离心、搅拌及剪切等机械作用，形成细小微粒，分散在有乳化剂-稳定剂的水中，由于乳化剂-稳定剂的作用而形成均匀稳定的乳状液。

沥青混合料 是由矿料和沥青结合料拌合而成的混合料的总称。

热板沥青混合料发的结构组成 悬浮—密实结构 AC型沥青混凝土

骨架—空隙结构 沥青碎石混合料和排水沥青混合料

骨架—密实结构 沥青玛帝脂碎石混合料

沥青混合料的技术性质 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性 抗滑性 施工和易性