土木工程材料讲解

绪论

一、土木工程材料及其分类

广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。

1.按主要组成成分分类

图0.1 土木工程材料的分类

2.按使用功能分类

根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、建筑功能材料三大类。

3.按材料来源分类

根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。

一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。

二、土木工程材料在土建工程中的地位

土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。

首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。

第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。

第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。

第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。

最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。

三、土木工程材料的发展趋势

遵循可持续发展战略，土木工程材料的发展趋势表现为：

（1）高性能化

（2）高耐久性

（3）多功能化

（4）绿色环保

（5）智能化

另外，主产品和配套产品应同步发展，并解决好利益平衡关系。同时，为满足现代土木工程结构性能和施工技术的要求，材料的应用应向着工业化方向发展。

四、土木工程材料的检验方法及标准化

1.土木工程材料的质量检验方法

通常可采用实验室内原材料性能检验、实验室内模拟结构鉴定及现场鉴定等方法。本课程主要着重介绍实验室内材料性能的检验，包括下列内容：

⑴物理性能检验

⑵力学性能检验

⑶材料与水有关的性能检验

2.土木工程材料的标准化

土木工程材料涉及的标准主要包括两类。一是产品标准。其内容主要包括：产品规格、分类、技术要求、检验方法、验收规则、应用技术规程等；二是工程建设标准。其内容有土木工程材料选用有关的标准，有各种结构设计规范、施工及验收规范等。

目前，我国常用的标准按适用领域和有效范围，分为四级。

⑴国家标准分强制性标准（代号为GB）和推荐性标准（代号GB/T）。

⑵行业标准某些行业标准代号见表0.1。

表 0.1 几个行业的标准代号

⑶地方标准（代号DB）

⑷企业标准（代号QB）

有关工程建设方面的技术标准的代号，应在部门代号后加J。地方标准或企业标准所制定的技术要求应高于类似（或相关）产品的国家标准。

标准一般由标准名称、部门代号(以汉语拼音字母表示)、标准编号和颁发年份等来表示。例如，1992年制定的建材行业推荐性479号建筑石灰的标准为：《建筑石灰》（JC/T 479-92）。

五、课程学习的目的和要求

⒈课程学习的目的与主要内容

土木工程材料课程是针对土木工程、工程管理、水利水电等专业开设的专业技术基础课。通过学习，使学生掌握材料的基本理论和基础知识，为后续专业课程的学习及以后从事土木工程正确选用材料打下良好的基础。

本教材重点介绍了当前土木工程常用的材料，如水泥、石灰、混凝土、钢材、沥青材料等，并简要介绍了建筑功能材料。对于各类材料，除重点介绍了技术性质外，对材料的生产、组成、结构与构造、技术标准也做了简要介绍，另外还简要介绍了检测这些技术性能指标的试验方法。

⒉课程的理论课学习任务

学习时，可把相关内容分成三个层次：

第一层次是土木工程材料基础理论知识。所谓基础理论知识是指每类材料的生产工艺，材料的组成、结构、构造，该部分要重点领会其对材料性能的影响；

第二层次是土木工程材料的基本性质。这一层次要求学生重点掌握，在了解基本概念的基础上，要能运用已有的理论知识对基本性质的改善进行分析。并能够结合工程实际，正确选用材料。对于现场制作的材料，要能根据材料性能要求设计计算材料配比；

第三层次为土木工程材料质量检验的内容，需要结合试验理解基本技术性质要求的意义。

⒊课程的实验课学习任务

实验是课程的重要教学环节。通过实验可验证所学的基础理论，增加感性认识，加深对理论知识的理解，熟悉试验鉴定、检验和评定材料质量的方法，掌握一定的试验技能，这对培养学生分析与判断问题的能力、试验工作能力以及严谨的科学态度十分有益，也为今后从事既有材料的改性、新材料的研制以及材料方面的科学研究奠定基础。

第1章土木工程材料的基本性质

1.1 材料的组成、结构与构造及其对材料性质的影响

1.1.1 材料的组成

材料的组成包括材料的化学组成、矿物组成和相组成。它不仅影响材料的化学稳定性，而且也是决定材料物理及力学性质的重要因素。

（1）化学组成

（2）矿物组成

（3）相组成：材料具有相同物理、化学性质的均匀部分称为相

1.1.2 材料的结构

材料的结构对材料的性质有重要影响。材料的结构一般分为宏观、细观和微观三个层次。

（1）宏观结构

土木工程材料的宏观结构是指肉眼可以看到或借助放大镜可观察到的(毫米级)粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。

a)散粒结构-----空隙率主要取决于颗粒级配

b)聚集结构

c)多孔结构

d)致密结构-----特点：强度和硬度高，吸水性小，抗渗性和抗冻性较好，耐磨性较好，

保温隔热性差

e)纤维结构-----纵向较紧密，横向较疏松

f)层状结构

（2）细观结构

细观结构（原称亚微观结构）是指用光学显微镜可以观察到的微米级的组织结构。其尺寸范围在10-3～10-6m。包括：

①晶相种类、形状、颗料大小及其分布情况；

②玻璃相的含量及分布；

③气孔数量、形状及分布。

（3）微观结构

微观结构是指借助电子显微镜或X射线，可以观察到的材料的原子、分子级的结构，微观结构的尺寸范围在10-6～10-10m。

材料微观结构可分为晶体、玻璃体、胶体三种形式。

①晶体

晶体是内部质点(原子、离子、分子)在空间上按特定的规则呈周期性排列时所形成的结构。

②玻璃体

将熔融物质迅速冷却（急冷），使其内部质点来不及按规则排列就凝固，这时形成的物质结构即为玻璃体，又称为无定形体或非晶体。

③胶体

物质以极其微小的颗粒(粒径为10-7～10-9m)分散在连续相介质中形成的结构,称为胶体。

1.1.3 材料的构造

材料的构造是指具有特定性质的材料结构单元间的相互组合搭配情况。构造概念与结构概念相比，更强调了相同材料或不同材料的搭配组合关系。

1.1.4 材料中的孔隙与材料性质的关系

（1）孔隙的分类

按孔隙的大小，可将孔隙分为微小孔隙、细小孔隙（毛细孔）、粗大孔隙等。对于无机非金属材料，孔径小于20nm的微小孔隙，水或有害气体难以侵入，可视为无害孔。

按孔隙形状可将孔隙分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙、墨水瓶状孔隙、带尖角的孔隙等。片状孔隙、管状孔隙、带尖角的孔隙对材料性质的影响较大。

按常压下水能否进入到孔隙中，将常压水可以进入的孔隙称为开口孔隙，而将常压水不能进入的孔隙称为闭口孔隙。另外，开口孔中有些孔不仅与外界相通，而且彼此贯通，称为连通孔。

（2）孔隙对材料性质的影响

一般情况下，材料孔隙率越大，则材料的表观密度、堆积密度、强度均越小，耐磨性、抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性、耐水性及其他耐久性越差，而保温性、吸声性、吸水性与吸湿性等越强。

（3）材料内部孔隙的来源与产生

1.2.1 材料与质量有关的性质

（1）材料的密度、表观密度与堆积密度

①密度—True Density

材料在绝对密实状态下、单位体积干材料的质量称为材料的密度。按照（1.1）式进行计算。

m

ρ=（1.1）

V

式中：ρ—材料的密度， g·c m-3；

m—材料在绝对干燥状态下的质量，g；

V—材料在绝对密实状态下的体积，c m-3。

②表观密度---Apparent Density

材料在自然状态下，单位体积材料的质量称为材料的表观密度（原称容重，道路工程中称为体积密度）。按照（1.2）式进行计算。

00

m

V ρ=

（1.2） 式中：0ρ—材料的表观密度，g ·c m -3或kg ·m -3；

m —材料在自然状态下的重量，g 或㎏； 0V —材料在自然状态下的体积，c m 3或m 3。

③堆积密度---Bulk Density

散粒材料(粉状或粒状材料)在堆积状态下，单位体积材料的质量称为材料的堆积密度。按照（1.3）式进行计算。

'

00

m

V ρ=

（1.3） 式中：'

0ρ—散粒材料的堆积密度，kg ·m -3；

m —散粒材料在堆积状态下的质量，㎏； 0V '—散粒材料在堆积状态下的体积，m 3。

常用土木工程材料的密度、表观密度和堆积密度如表1.1所示.

（2）材料的孔隙率与密实度 ①孔隙率

材料内部孔隙体积占材料自然状态下体积的百分率称为材料的孔隙率。按照（1.4）式进行计算。

0000100%100%1100%V V V P V V ρρ-??=

?=?=-? ??

?孔 （1.4） 材料孔隙率的大小直接反映材料的密实程度，孔隙率小，则密实程度高。

②密实度

材料的固体物质体积占自然状态下体积的百分率称为材料的密实度。密实度反映了材料体积内被固体物质所填充的程度。按照（1.5）式进行计算：

00100%100%V

D V ρρ

=

?=? （1.5） 密实度与孔隙率之间的关系为：1P D +=

（3）材料的空隙率与填充率 ①空隙率

散粒材料颗粒之间的空隙体积占材料堆积体积的百分率称为材料的空隙率。按照（1.6）式进行计算：

00

0000100%100%1100%V V V P V V ρρ''

''??-'=?=?=-? ??

?空 （1.6）

空隙率的大小反映了散粒材料的颗粒相互填充的程度 ②填充率

材料在自然状态下的体积占堆积体积的百分率称为材料的填充率。填充率反映了材料被颗粒填充的程度。按照（1.7）式进行计算：

00

00

100%100%V D V ρρ'

''=?=? （1.7）

密实度与空隙率之间的关系为：1P D ''

+= 1.2.2 材料与水有关的性质

（1）材料的亲水性与憎水性

材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性；而材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性。

材料被水湿润的程度可以用润湿角θ来表示，如图1.3所示。润湿角越小，说明材料越容易被水湿润。实验证明，润湿角θ≤90o的材料为亲水性材料，反之，θ>90o的材料不能被水湿润，为憎水性材料。当θ=0o时，表明材料完全被水润湿。

（2）材料的吸湿性和吸水性 ①吸湿性

材料在潮湿空气中吸附水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性大小，用含水率来表示。含水率是指材料内部所含水的质量占干材料质量的百分率。可按照（1.8）式进行计算。

100%h m m

W m

-=

?h （1.8） 式中：h W —材料的含水率，％；

h m —材料在吸湿状态下的重量，g ；

m —材料在干燥状态下的重量，g 。

在一定的温度和湿度条件下，材料中所含水分与周围空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。

②吸水性

材料在水中(通过毛细孔隙)吸收水分的性质称为吸水性。土木工程材料吸水性的大小一般用质量吸水率表示。质量吸水率是指材料吸水饱和时，其内部吸收水分的质量占干材料质量的百分率。可按照（1.9）式进行计算。

100%b m m m

W m

-=

? （1.9）式中：m W —材料的质量吸水率，％；

b m —材料在吸水饱和状态下的质量，g ；

m —材料在干燥状态下的质量，g 。 （3）材料的耐水性

材料长期在饱和水作用下，不破坏同时强度也不显著降低的性质称为耐水性。材料的耐

水性好坏用软化系数表示，材料在饱和水状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度的比值，就是软化系数。按照（1.10）式计算。

b

R f K f

=

（1.10） 式中：R K —材料的软化系数；

b f —材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa ； f —材料在干燥状态下的抗压强度，MPa 。

材料的软化系数在0～1之间。经常位于水中或受潮严重的重要结构物的材料，软化系数不宜小于0.85；受潮较轻或次要结构物的材料，软化系数不宜小于0.70。软化系数大于0.85的材料，通常认为是耐水的材料，称为耐水性材料。

（4）材料的抗冻性

材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性质，称为抗冻性。

影响材料抗冻性的因素： ①材料的孔隙率和孔隙特征。

②材料的吸水饱和程度。

③材料抵抗冻胀应力的能力，即材料的强度。 就外界条件来说，材料受冻破坏的程度与冻融温度、结冰速度及冻融频繁程度等因素有关，温度越低、降温越快、冻融越频繁，则受冻破坏越严重。

（5）材料的抗渗性

材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性，另外，材料抵抗其他液体渗透的性质，也属于抗渗性。

1.2.3 材料的热工性质

（1）材料的导热性

材料传导热量的性质称为导热性。材料导热能力的大小，用导热系数来表示。 影响材料导热系数的因素主要有以下几个方面： 1）材料的物质组成与结构。 2）材料的孔隙率及孔隙特征。 3）含水率(湿度)。 4）导热时的温度 （2）材料的热容量

热容量是指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。可用（1.11）式表示。

()12Q cm t t =- （1.11）

式中：Q —材料吸收或放出的热量，KJ ； c —材料的比热，J·（g·K ）-1； m —材料的质量，g ；

12t t -—材料受热或冷却前后的温度差，K 。

几种典型材料的热工性能指标如表1.2所示。

（3）耐燃性

建筑物失火时，材料能经受高温与火的作用不破坏，强度不严重降低的性能称为耐燃性。根据耐燃性可将材料分为三大类：

1） 不燃烧类 如普通石材、混凝土、砖、石棉等。 2） 难燃烧类 如沥青混凝土、经防火处理的木材等。 3） 燃烧类 如木材、沥青等。 （4）耐火性

材料在长期高温作用下，保持不熔性并能工作的性能称为耐火性。按耐火性高低可将材料分为3类：

1） 耐火材料 如耐火砖中的硅砖、镁砖、铝砖、铬砖等。 2） 难熔材料 如难熔黏土砖、耐火混凝土等。 3） 易熔材料 如普通黏土砖等。 （5）材料的热变形性

材料在温度变化时的尺寸变化称为热变形性。热变形性的大小用线膨胀系数表示。

1.3 材料的力学性质

材料的力学性质是指材料在外力作用下的表现，通常以材料在外力作用下的变形性或强度来表示。

1.3.1 材料的强度与比强度

材料在外力(即荷载)作用下抵抗破坏的能力，称为强度。 （1）材料的强度类型

1）材料的抗压、抗拉及抗剪强度

材料的抗压、抗拉及抗剪强度按（1.12）式计算。

F

f A

=

（1.12） 式中：f —材料的强度，MPa ；

F —试件破坏时的最大荷载，N ； A —试件受力截面面积，mm 2。

抗压强度是评定脆性材料强度的基本指标，而抗拉强度是评定塑性材料强度的主要指标。 2）材料的抗弯强度

材料的抗弯强度与试件的几何形状及荷载施加的情况有关，对于矩形截面和条形试件，当采用二分点试验（图1.4） (在两支点的中间作用一个集中荷载)时，其抗弯极限强度按（1.13）式计算。

max

2

3F 2tm f bh

=

（1.13）

当采用三分点试验（图1.4）(在跨度的三分点上加两个集中荷载)时，其抗弯极限强度

按（1.14）式计算。

max

2

F tm f bh =

（1.14） 式中：tm f —材料的抗弯极限强度，MPa ； max F —试件破坏时的最大荷载，N ；

L —试件两支点间的距离，mm ；

b 、h —试件截面的宽度和高度，mm 。 （2）影响材料强度的因素 ①材料的组成、结构和构造

图1.5 材料强度与孔隙率的关系

②试验条件

试验方面的因素有：试件大小、试件形状、加荷速度以及试件的平整度等。 ③材料的含水情况 ④温度

（3）材料的强度等级

常用土木工程材料的强度如表1.3所示。

（4）材料的比强度

比强度等于材料的强度与表观密度之比，即单位质量的材料强度。比强度是用来评价材料是否轻质高强的一个指标。几种主要材料的比强度如表1.4所示。 1.3.2 材料的弹性与塑性

材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，变形随即消失并能完全恢复原来形状的性质，称为材料的弹性。应力与应变的比值称为材料的弹性模量。按照（1.15）式计算。

E σ

ε

=

（1.15） 式中：σ—材料的应力，MPa ；

ε—材料的应变；

E —材料的弹性模量，MPa 。

材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，不能恢复变形，仍然保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质，称为材料的塑性。 1.3.3 材料的脆性与韧性

材料受外力作用，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，但破坏时没有明显塑性变形的性质，称为材料的脆性。具有这种性质的材料称为脆性材料。

材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大能量，产生较大变形而不致破坏的性质，称为

材料的韧性或冲击韧性。

1.3.4 材料的硬度与耐磨性

（1）硬度

硬度是指材料表面抵抗硬物压入或刻划的能力

（2）耐磨性

耐磨性是指材料表面抵抗磨损的能力。材料的耐磨性以磨损前后材料单位面积的质量损失，即磨损率表示。

材料的磨损率越低，表明该材料的耐磨性越好。

1.4 材料的耐久性

材料在长期使用过程中，能抵抗各种作用而不破坏，并且能保持原有性能的能力，称为材料的耐久性。

影响耐久性的因素很多，包括物理作用、化学作用及生物作用等。

（1）物理作用

物理作用指材料受干湿、冷热、冻融变化等，使材料体积发生收缩与膨胀，或产生内应力而开裂破坏。

（2）化学作用

化学作用指材料在大气和环境水中的酸碱盐等溶液的侵蚀下，使材料逐渐发生质变而破坏。

（3）生物作用

生物作用指材料在昆虫或菌类等的侵害下，导致材料发生虫蛀、腐朽而破坏。

第2章水泥

2.1 硅酸盐水泥

国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：凡是以适当成分的生料，烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的水泥熟料，并掺入0～5％的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。

2.1.1 硅酸盐水泥的生产

（1）生料的配制

硅酸盐水泥的原料主要由三部分组成：石灰质原料；粘土质原料；校正原料

将石灰质、粘土质和校正原料按适当的比例配合，并将这些原料磨制到规定的细度，并使其均匀混合，这个过程叫做生料配制。生料的配制有干法和湿法两种。

（2）水泥熟料的煅烧

将配制好的生料在窑内进行煅烧。水泥窑型主要有立窑和回转窑。一般立窑适合小型水泥厂，回转窑适合于大型水泥厂。煅烧的主要过程包括：

1）干燥2）预热3）分解4）烧成5）冷却

（3）水泥熟料的粉磨

将生产出来的水泥熟料配以适量的石膏，或根据水泥品种的要求掺入一定量的混合材料，进入磨

机磨至适当的细度，即制成硅酸盐水泥。

图3.1 硅酸盐水泥生产工艺流程示意图

3.1.2 硅酸盐水泥熟料的矿物组成及特性

（1）水泥熟料的矿物组成

硅酸盐水泥的熟料主要由4种矿物组成，其名称、成分、化学式缩写、含量如下： 矿物名称 化学成分 缩写符号 含量 硅酸三钙 3CaO ·SiO 2 C 3S 36％～60％ 硅酸二钙 2CaO ·SiO 2 C 2S 15％～36％ 铝酸三钙 3CaO ·Al 2O 3 C 3A 7％～15％ 铁铝酸四钙 4CaO ·Al 2O 3·Fe 2O 3 C 4AF 10％～18％ （2）水泥熟料矿物的特性

硅酸盐水泥中含有的4种熟料矿物与水作用时所表现的特性是不同的，表3.1列出了4种熟料矿物与水作用的特性。

（3）硅酸盐水泥的水化

水泥加水拌和后，水泥颗粒立即与水发生化学反应，即发生水化反应，生成一系列的化合物并放出一定的热量。常温下水泥熟料单矿物的水化反应式如下：

2(3CaO ·22SiO )6H O 3CaO +??→·22SiO ·223H O 3Ca(OH)+ 2(2CaO ·22SiO )4H O 3CaO +??→·22SiO ·223H O Ca(OH)+

3CaO ·232Al O 6H O 3CaO +??→·23Al O ·26H O

4CaO ·23Al O ·232Fe O H O 3CaO +??→7·23Al O ·2H O CaO +6·23Fe O ·2H O 3CaO ·23Al O ·2H O 643CaSO +（·222H O 19H O 3CaO +→）

·23Al O ·43CaSO ·231H O 3CaO ·23Al O ·2H O 64CaSO +·222H O 4H O 3CaO +??→·23Al O ·4CaSO ·212H O （4）硅酸盐水泥的凝结和硬化

硅酸盐水泥加水拌合后，成为可塑性的浆体，随着时间的推移，其塑性逐渐降低，最后失去塑性，这个过程称为水泥的凝结。随着水化的不断进行，水泥凝胶不断生成，形成密实的空间网状结构，水泥浆转变为石状体，产生了强度，即达到了硬化。

（a ） （b ） （c ） （d ）

图3.2 硅酸盐水泥凝结硬化示意图

（a ）水泥颗粒分散在水中 （b ）在水泥颗粒表面形成水化产物膜层

（c ）膜层长大并相互连接（凝结） （d ）水化物进一步发展，填充毛细孔（硬化）

1—水泥颗粒；2—水；3—水泥凝胶体；4—晶体；5—未水化的水泥颗粒内核；6—孔隙

（5）影响水泥凝结硬化的主要因素 ①熟料矿物组成的影响 ②水泥细度的影响

③龄期（养护时间）的影响

图3.3 水泥水化龄期对强度的影响

④养护温度和湿度 ⑤水灰比（W/C ） 3.1.3 硅酸盐水泥的腐蚀与防止

引起水泥石腐蚀的原因及作用多而复杂，几种典型水泥石腐蚀的类型如下： （1）软水腐蚀（溶出性腐蚀） （2）离子交换腐蚀（溶解性腐蚀） ①碳酸的腐蚀

22232Ca(OH)CO H O CaCO 2H O ??→＋＋＋

32232

CaCO CO H O Ca HCO ??→＋＋（） ②一般酸的腐蚀

2222HCl+Ca(OH)CaCl ()2H O ??→易溶＋

③镁盐的腐蚀

222MgCl +Ca(OH)CaCl ??→(易溶)2Mg(OH)＋(絮凝状、无胶结力)

（3）膨胀性腐蚀

①硫酸盐的腐蚀

4222MgSO +Ca(OH)+2H O Mg(OH)??→(絮凝状、无胶结力)4CaSO ＋·22H O

43CaSO （·22H O 3CaO ）＋·23Al O ·226H O+19H 3CaO O ??→·23Al O ·43CaSO ·231H O

（水化硫铝酸钙）（结晶膨胀）

②硫酸的腐蚀

2424H SO Ca(OH)CaSO ??→＋·222H O+H O

生成的硫酸盐会与水化铝酸三钙继续反应，生成的水化硫铝酸钙，导致水泥石的破坏。 （4）强碱的腐蚀

3CaO ·23Al O 26NaOH 3Na O +??→·23Al O 2+3Ca(OH)

（易溶于水）

22232NaOH+CO +9H O Na CO ??→·210H O

水泥石腐蚀的主要原因是：侵蚀性介质以液相的形式与水泥石接触并具有一定的浓度；水

泥石中存在着易被腐蚀的成分；水泥石结构不致密，存在较多毛细孔隙，侵蚀性介质可通过毛细孔进入水泥石内部。

（5）水泥石腐蚀的防止

根据水泥石腐蚀的原因，可以采用以下措施防止水泥石腐蚀：

①根据环境侵蚀特点，合理选用水泥品种，减少水泥中易被腐蚀物质（即Ca(OH)2、3Ca O ·Al 2O 3·6H 2O ）的含量。

②降低水泥石的孔隙率，提高水泥石的密实度。

③在水泥石的表面涂抹或铺设保护层，隔断水泥石和外界的腐蚀性介质的接触。 3.1.4 硅酸盐水泥的技术指标

（1）密度和堆积密度

一般硅酸盐水泥的密度为3.0～3.2g ·c m -3。 在进行混凝土或砂浆配合比设计时，通常密度取为3.10 g ·c m -3，堆积密度取为1300 kg ·m -3。 （2）细度

国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于300m 2·kg -1，否则为不合格品。

（3）标准稠度需水量

测定凝结时间和体积安定性时必须采用规定稀稠程度的水泥净浆，这个规定的稠度，称为标准稠度。当达到规定稀稠程度时，拌制水泥浆的加水量，就是标准稠度用水量。硅酸盐水泥的标准稠度用水量一般在23%～30%之间。

（4）凝结时间

水泥的凝结时间有初凝与终凝之分。自加水时起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间，称为初凝时间。自加水起至水泥浆完全失去可塑性，随后开始产生强度的时间，称为终凝时间。

国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得小于45min ，终凝时间不得大于390min 。初凝时间不合格的水泥为废品水泥，终凝时间不合格的水泥为不合格品。

（5）体积安定性

水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性为水泥的体积安定性。

引起水泥安定性不良的原因有：

①水泥熟料中含有过多的游离氧化钙和游离氧化镁

国家标准规定：由游离氧化钙引起的水泥安定性不良，可用沸煮法检验。沸煮法又分试饼法和雷氏法，当两者发生争议时以雷氏法为准。

游离氧化镁引起的水泥体积安定性不良，用压蒸法才能检验出来。由于游离氧化镁造成的安定性不良不便于快速检验，因此，国家标准规定，水泥中的游离氧化镁的含量不得超过5.0%，当压蒸试验合格时可放宽到6.0%。

②石膏掺量过多

国家标准规定，在生产水泥时，控制水泥中SO3的含量不得超过3.5%。

体积安定性不合格的水泥为废品，不得用于任何工程。

（6）强度等级

硅酸盐水泥强度主要取决于熟料的矿物组成和细度

（7）水化热

水泥在与水进行水化反应时放出的热量称为水化热（J·g-1）。

（8）碱含量

国家标准规定：水泥中的碱含量按Na2O+0.658K2O计算值表示，若使用活性骨料，用户要求提供低碱水泥时，水泥中的碱含量不得大于0.60%或由买卖双方协商确定。

3.1.5 硅酸盐水泥的特性、应用及储存

（1）硅酸盐水泥的特性、应用

①凝结硬化快，早期强度和后期强度高

②水化热大、抗冻性好

③干缩小、耐磨性较好

④抗碳化性较好

⑤耐腐蚀性差

⑥耐高温性差

（2）水泥的储存和运输

水泥在储存和运输中不得受潮和混入杂物。

水泥存放期不宜过长。

水泥在运输和储存中，不同品种、不同强度等级的水泥不能混装。水泥堆放高度不得超过10包，遵循先来的水泥先用的原则。

3.2 掺混合材料的硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料，一定量的混合材料及石膏共同磨细制成的水硬性胶凝材料，称为掺混合材料的硅酸盐水泥

3.2.1 混合材料

在水泥生产过程中，为改善水泥性能，调节水泥强度等级而加入水泥中的人工或天然的矿物材料，称为水泥混合材料。

（1）活性混合材料

在常温下，与水不反应或反应很慢，当加入碱性激发剂（Ca(OH)2）或硫酸盐激发剂（CaSO4·2H2O)时，不仅能在空气中硬化，而且能在水中继续硬化，并生成水硬性胶凝材料

的产物，称为活性混合材料。常用的活性混合材料有如下几种：

①粒化高炉矿渣

②火山灰混合材料

火山灰质混合材料泛指火山灰一类物质，按其活性成分与矿物结构可分为三类：

a.含水硅酸质的混合材料硅藻土、硅藻石、蛋白石及硅质渣等

b.铝硅玻璃质的混合材料火山灰、凝灰岩、浮石及某些工业废渣

c.烧粘土质的混合材料主要有烧粘土、煤渣、煤矸石灰渣等

③粉煤灰混合材料

（2）非活性混合材料

加入水泥中，不与或几乎不与水泥水化产物发生作用，仅仅是降低强度等级，提高产量，降低成本，调节水泥性能，减小水化热的这一类矿物材料，称为非活性混合材料，常见的非活性混合材料如磨细的石灰石粉、石英砂、窑灰、慢冷矿渣等。

3.2.2 普通硅酸盐水泥

由硅酸盐水泥熟料、适量的混材料及石膏共同磨细，制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥，代号P·O。

（1）普通硅酸盐水泥的技术指标

普通硅酸盐水泥的技术指标要求与硅酸盐水泥有几点不同：

①凝结时间

普通硅酸盐水泥的初凝时间不小于45min，终凝时间不大于600min。

②强度等级

③烧失量

普通硅酸盐水泥的烧失量不大于5.0%。

普通硅酸盐水泥的其他技术要求同硅酸盐水泥完全相同。

（2）普通硅酸盐水泥的性质

普通硅酸盐水泥由于掺加的混合材料较少，因此它的性质同硅酸盐水泥的性质基本上相同。

3.2.3 矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥

（1）定义及组成

根据国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB175—2007）规定：由硅酸盐水泥熟料、掺量大于20%且不大于70%的粒化高炉矿渣及适量的石膏磨细所得的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，简称矿渣水泥，代号P·S。

凡由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料、适量石膏磨细所得的水硬性胶凝材料称为火山灰质硅酸盐水泥，简称火山灰水泥，代号P·P。水泥中火山灰质混合材料掺量为大于20%且不大于40%。

凡由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰、适量石膏磨细所得的水硬性胶凝材料称为粉煤灰硅酸盐水泥，简称粉煤灰水泥，代号P·F。水泥中粉煤灰掺量为大于20%且不大于40%。

（2）技术指标

①细度、凝结时间、体积安定性

②MgO、SO3含量

③强度等级

（3）特性及应用

①三种水泥的共性

a.凝结硬化速度慢，早期强度低，后期强度发展较快

b.对温度及湿热敏感性强

c.耐腐蚀性好

d.水化热小

e.抗碳化能力差

f.抗冻性差、耐磨性差

②三种水泥的特性

a.矿渣水泥特性

矿渣硅酸盐水泥的耐热性较好，抗渗性差，且干燥收缩也较普通水泥大

b.火山灰水泥特性

具有良好的保水性，较高的抗渗性和耐水性，不宜用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。

c.粉煤灰水泥特性

粉煤灰水泥的干缩小、抗裂性好。不宜用于干燥环境。此外，抗渗性较差，不宜用于抗渗要求高的混凝土工程。

3.2.4 复合硅酸盐水泥

凡由硅酸盐水泥熟料、两种或两种以上规定的混合材料，适量的石膏共同磨细所得的水硬性胶凝材料称为复合硅酸盐水泥，简称复合水泥，代号P·C。

（1）技术指标

①MgO、SO3含量

②细度

③凝结时间

④强度等级

复合水泥的强度等级按3d和28d的抗压强度和抗折强度来划分，各龄期水泥的强度不得低于表3.5的值。

（2）技术性质

常用水泥的组成、特性及应用如表3.6所示。

第4章混凝土

4.1 混凝土的概述

4.1.1 混凝土的定义

以胶凝材料、颗粒状集料（必要时加入的化学外加剂、掺合料、纤维等材料）为原材料，按比例配料、拌合、成型，经硬化而形成的具有堆聚结构的人造石材，统称为混凝土，

4.1.2 混凝土的发展历史

4.1.3 混凝土的分类

从结构及表观密度方面进行分类

（1）按混凝土结构分

1）普通结构混凝土

2）细粒混凝土

3）大孔混凝土

4）多孔混凝土

（2）按照表观密度分

1）重混凝土

2）普通混凝土

3）轻混凝土

4）特轻混凝土

4.1.4 混凝土材料的特点

（1）优点

1）成本低

2）可塑性好

3）配制灵活，适应性好

4）抗压强度高

5）复合性能好

6）耐久性好

7）耐火性好

8）生产能耗低。

（2）混凝土的缺点

1）自重大、比强度小混凝土比强度比木材、钢材小。

2）抗拉强度低、变形能力小呈脆性、易开裂，抗拉强度约为抗压强度的1/10～1/20。

4.2 混凝土的组成材料

普通混凝土的组成材料主要有水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、细骨料（砂）。有时，为了改善某方面的性能，需加入外加剂或掺合料。普通混凝土硬化后的宏观组织构造如图4.1所示。

4.2.1 水泥

（1）水泥品种的选择

水泥品种的选择，需在分析工程特点、环境特点、施工条件的基础上，结合水泥的性能特点来选择，

（2）水泥强度等级的选择

水泥强度等级要与混凝土强度等级相适应。

（3）水泥的技术性质

对于所选水泥品种，应检验技术性质，需满足相关要求。

4.2.2 细骨料

公称粒径在0.15～4.75mm之间的骨料称为细骨料，也叫砂。砂按来源分为天然砂、人工砂两类。砂的技术要求主要有：

（1）砂的颗粒级配和粗细程度

砂的颗粒级配是指砂子大小不同的颗粒搭配的比例情况。 砂的粗细程度是指砂子总体的粗细程度

砂子的颗粒级配和粗细程度，可通过筛分析的方法来确定。

砂的粗细程度可通过计算细度模数确定。细度模数根据（4.1）式计算（精确至0.01）。

()234561

1

5100x A A A A A A M A ++++-=

- （4.1）

式中：x M —细度模数。1A 、2A 、3A 、4A 、5A 、6A —分别为4.75mm 、2.36mm 、1.18mm 、600m μ、300m μ、150m μ筛的累计筛余百分率。

砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，其细度模数分别为：

粗砂：3.7～3.1 中砂：3.0～2.3 细砂：2.2～1.6 （2）含泥量（石粉含量和泥块含量）

天然砂的含泥量和泥块含量应符合表4.3规定。 （3）有害物质

砂中云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、氯盐等的含量应符合表4.3的规定。 （4）坚固性

坚固性是砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下，抵抗破裂的能力。根据GB/T1464-2001规定，天然砂采用硫酸钠溶液进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符合表4.4规定。

（5）表观密度、堆积密度、空隙率

砂的表观密度大于2500 kg ·m -3，松散堆积密度大于1350 kg ·m -3，空隙率小于47%。 （6）碱集料反应 指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中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。

（7）砂的含水状态

砂有四种含水状态（如图4.4所示）： 1）绝干状态 2）气干状态 3）饱和面干状态 4）湿润状态 4.2.3 粗骨料

粒径大于4.75mm 的岩石颗粒，分为卵石和碎石两大类 粗骨料的主要技术指标有： （1）粗骨料最大粒径 (２)粗骨料的颗粒级配

普通混凝土用的碎石或卵石级配应符合表4.5的要求，试样筛分所需筛号，也按表 4.5规定的级配选用，累计筛余计算均与砂相同。

（3）含泥量和泥块含量 含量应符合表4.6的规定。 （4）有害物质

其有害物质主要有有机物，硫化物及硫酸盐，对混凝土的危害与砂相似，其含量应符合表

4.6的规定。

（5）针、片状颗粒含量

卵石和碎石颗粒的长度大于该颗粒所属相应粒级平均粒径2.4倍者为针状颗粒；厚度小于平均粒径0.4倍者为片状颗粒（平均粒径指该粒级上、下限粒径的平均值）。其含量应符合表4.6的规定。

（6）坚固性

指卵石、碎石在自然风化和其他外界物理、化学因素作用下抵抗破裂的能力，采用硫酸钠溶液法进行试验，卵石和碎石经5次循环后，其质量损失应符合表4.7的规定。

（7）强度

卵石、碎石的强度，一般用压碎指标来反映，对于碎石也可以测定岩石的抗压强度来反映。

压碎指标愈高，表示石子抵抗碎裂的能力愈软弱，压碎指标值应小于表4.8的规定。

（8）表观密度、堆积密度、空隙率

表观密度大于2500kg·m-3，松散堆积密度大于1350kg·m-3，空隙率小于47%。

（9）碱集料反应

经碱集料反应试验后，由卵石、碎石制备的试件应无裂缝、酥裂、胶体外溢等现象。在规定的试验龄期的膨胀率小于0.1%。

4.2.4 水

用来拌制和养护混凝土的水，不应含有能够影响水泥正常凝结与硬化的有害杂质、油脂和糖类等等。凡可供饮用的自来或清洁的天然水，一般都可用来拌制和养护混凝土。

4.2.5 混凝土化学外加剂

（1）化学外加剂概述

1）混凝土外加剂发展情况

2）混凝土外加剂分类

混凝土外加剂按其主要功能分为四类：改善混凝土拌合物流变性能的外加剂；调节混凝土凝结时间、硬化性能的外加剂；改善混凝土耐久性的外加剂；改善混凝土其他性能的外加剂。

混凝土外加剂按化学成分分为有机外加剂，无机外加剂和有机无机复合外加剂。

混凝土外加剂按使用效果分为减水剂、调凝剂（缓凝剂、早强剂、速凝剂）、引气剂、加气剂、防水剂、阻锈剂、膨胀剂、防冻剂、着色剂、泵松剂以及复合外加剂（如早强减水剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂等）。

（2) 常用混凝土外加剂定义

普通减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

高效减水剂在混凝土坍落度基本相同的条件下，能大幅度减少拌合用水量的外加剂。

缓凝剂可延长混凝土凝结时间的外加剂。

早强剂可加速混凝土早期强度发展的外加剂。

引气剂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。

早强减水剂兼有早强和减水功能的外加剂

缓凝减水剂兼有缓凝和减水功能的外加剂。

缓凝高效减水剂兼有缓凝和大幅度减少拌合用水量的外加剂。

引气减水剂兼有引气和减水功能的外加剂。

（4）化学外加剂的品种及主要功能

1）减水剂

①减水剂品种及作用机理

目前常用的普通减水剂主要有：木质素磺酸盐系减水剂、羟基羧酸系减水剂、糖密类减水剂和腐殖酸类减水剂等。

高效减水剂主要有：萘系（β—萘羧酸盐甲醛缩合物）减水剂、甲基萘系减水剂、蒽系减水剂、古马隆系减水剂、三聚氰胺系减水剂、多羧酸系减水剂、氨基硅酸盐系减水剂等。

减水剂的主要成分是表面活性剂，其对水泥的作用主要是表面活性作用，本身不与水泥发生化学反应。减水剂在水泥混凝土中的作用包括：吸附分散作用、湿润作用、润滑作用等。

A.吸附分散作用

如图4.6所示。

B.润湿作用

C.润滑作用

②减水剂主要成分、推荐掺量见表4.9

③减水剂的主要功能和适用范围见表4.10

2）引气剂

①品种及作用机理

引气剂属于表面活性剂的范畴，根据其水溶液电离性质可分为阴离子、非离子、阳离子和两性离子四类，按组成又可分为以下几种类型：松香及其热聚物类；非离子型表面活性剂（主要成分是烷基酚环氧乙烷缩合物）；烷基苯磺酸盐类引气剂；皂角类引气剂等。

引气剂有界面活化作用及引气作用。引气剂的界面活化作用指引气剂在水中被界面吸附，形成憎水化吸附层，降低界面能，使界面性质显著改变,尤其是能够吸附在混凝土拌和物在搅拌的过程中产生的无数微细气泡的表面，形成稳定的吸附膜，使气泡成为溶胶性气泡，彼此独立、均匀的分布于混凝土拌和物中而不易破灭。

②常用引气剂类别及其性能指标,见表4.11

③引气混凝土含气量推荐值见表4.12

④引气剂对混凝土性能影响

引气剂能显著改善混凝土拌和物黏聚性、保水性，引气剂也能提高寒冷、严寒地区混凝土耐久性。对干缩影响不大，抗中性化程度降低。

3）早强剂

早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。可用于蒸养混凝土及常温、低温和变温（最低气温不低于-5℃）条件下施工的有早强或防冻要求的混凝土工程。

早强剂的主要种类有：无机物类（氯盐类、硫酸盐类、碳酸盐类等）；有机物类（有机胺类、羧酸盐类）；矿物类（天然矿物如明矾石，合成矿物如氟铝酸钙，无水硫铝酸钙等），但越来越多的是使用由它们组成的复合早强剂。

①氯盐类早强剂

常用氯盐类早强剂主要有：氯化钙、氯化钠、氯化钾、氯化铝及三氯化铁等。

②硫酸盐类早强剂

硫酸盐类早强剂主要有硫酸钠（即元明粉，俗称芒硝），硫代硫酸钠（即海波）、硫酸钙（即石膏）、硫酸铝及硫酸钾铝（即明矾）等。

③有机胺类早强剂

常用有机胺类早强剂主要有：三乙醇胺（简称TEA）、三异丙醇胺（简称TP）、二乙醇胺等。。

以上三类常用早强剂在实际混凝土工程中应用时，其掺量应符合表4.13规定。

④复合早强剂

4）缓凝剂

2020年土木工程材料期末模拟试题及答案

2020年土木工程材料期末模拟试题及答案 名词解释（每题2分，共12分） 1.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。 2、水泥活性混合材料是指磨成细粉后，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，并加水后，在常温下，能生成具有胶凝性水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混和材料。 3.砂浆的流动性是指砂浆在自重或外力的作用下产生流动的性质。 4、混凝土立方体抗压强度标准值是指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期，用标准试验方法测得的强度总体分布中具有不低于95％保证率的抗压强度值。 5、钢材的冷弯性是指刚才在常温下承受弯曲变形的能力。 6、石油沥青的针入度是指在规定温度25℃条件下，以规定重量100g的标准针，经历规定时间5s贯入试样中的深度。 例1-2某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174，178，165mpa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程。:P1[2S9O"w3q 答：该石材软化系 例4-2石灰不耐水，但为什么配制的石灰土或三合土却可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位？/D(]$S4A)\6F%s' V*a)p

答：原因1.石灰土或三合土是由消石灰粉和粘土等按比例配制而成，加适量的水充分拌合后，经碾压或夯实，在潮湿环境中石灰与粘土表面的活性氧化硅或氧化铝反应，生成具有水硬性的水化硅酸钙或水化铝酸钙，所以石灰土或三合土的强度和耐水性会随使用时间的延长而逐渐提高，适于在潮湿环境中使用。7e-`' p5Y q:j.e 原因2.由于石灰的可塑性好，与粘土等拌合后经压实或夯实，使其密实度大大提高，降低了孔隙率，水的侵入大为减少。因此，灰土或三合土可以用于基础的垫层、道路的基层等潮湿部位 例5-5某框架结构工程现浇钢筋混凝土梁，混凝土设计强度等级为c30，施工要求混凝土拥落度为30～50mm，根据施工单位历史资料统计，混凝土强度标准差σ=5mpa。可供应以下原材料：水泥：p.o42.5普通硅酸盐水泥，水泥密度为ρc=3.log/cm3，水泥的富余系数为1.08；中砂：级配合格，砂子表观密度 ρ0s=2.60g/cm3；石子：5～30mm碎石，级配合格，石子表观密度ρ0g=2.65g/cm3。 设计要求： (1)混凝土计算配合比； (2)若经试配混凝土的工作性和强度等均符合要求，无需作调整。又知现场砂子含水率为3%，石子含水率为1%，试计算混凝土施工配合比。 .解：(1)求混凝土计算配合比。;^*y)H;B(g

土木工程材料讲解

绪论 、土木工程材料及其分类 广义上的土木工程材料是人类建造建筑物时所用一切材料和制品的总称，种类极为繁多。 1. 按主要组成成分分类 黑色金属一一钢、铁、不锈钢等 有色金属一一铅、铜等及其合金 天然石材一一砂、石及石材制品等 烧土制品及熔融制品一一砖、瓦、玻璃等 胶凝材料一一石灰、石膏、水泥、水玻璃等 混凝土及硅酸盐制品一一混凝土、砂 浆及硅酸盐制品 植物材料一一木材、竹材等 沥青材料 石油沥青、煤沥青、沥青制品等 高分子材料一一塑料、涂料、胶黏剂、合成橡胶、合成树脂等 r 无机非金属材料与有机材料复合一一玻璃纤维增强塑料、 沥青混合料等 金属材料与无机非金属材料复合一一钢筋混凝土、钢纤维混凝土、夹丝玻 璃 等 -金属材料与有机材料复合一一如轻质金属夹芯板 图0.1 土木工程材料的分类 2. 按使用功能分类 根据土木工程材料在建筑物中的部位或使用性能，大体可分为建筑结构材料、墙体材料、 建筑功能材料三大类。 3. 按材料来源分类 根据材料来源，可分为天然材料与人造材料。而人造材料又可按冶金、窑业（水泥、玻璃、 陶瓷等）、石油化工等材料制造部门来分类。 一般把各种分类方法经适当组合后对材料种类进行划分。如装饰砂浆、沥青防水材料等。 、土木工程材料在土建工程中的地位 土木工程材料在土木建筑工程中有着举足轻重的地位。 首先，土木工程材料是一切土木工程的物质基础。 第二，土木工程材料与建筑、结构和施工之间存在着相互依存、相互促进的密切关系。 第三，建筑物和构筑物的功能和使用寿命在很大程度上由土木工程材料的性能决定。 第四，土建工程的质量，主要取决于材料的质量控制。 最后，建筑物和构筑物的可靠度评价，相当程度地依存于材料的可靠度评价。 「金属材料｛ <非金属材料 土木工程材料〈有机材料 复合材料 聚合物水泥混凝土、

土木工程材料课后习题答案

第二章土木工程材料的基本性质 复习思考题 2、哪些因素影响保温隔热材料的导热性？ 答：（1）材料的组成和结构一般来说，金属材料的导热系数比非金属材料的大；无机材料的导热系数较有机材料的大。对于各向异性材料，导热系数随导热方向不同而改变。 （2）材料的孔隙率一般而言，孔隙率越大，导热系数越小。大孔、连通空隙由于空气在其内的对流换热，导热系数较大。封闭的小孔由于空气在其内的对流换热小，故导热系数最小，即对绝热最有利。 （3）材料的含水率由于水的导热系数远远大于空气的导热系数，故含水率越大，导热系数越大。这也是绝热材料在施工、使用中必须保持干燥的原因。 （4）此外，温度也有一定的影响，温度增高，导热系数增大。 第三章无极气硬性胶凝材料 复习思考题 4、为什么石灰特别适用与水泥和砂制成混合砂浆？ 答：生石灰与水作用生成的熟石灰Ca(OH)2粒子的尺寸非常小，对水的吸收能力较强，故在Ca(OH)2颗粒的表面吸附有一层厚的水膜，即石灰浆体具有良好的保水性和可塑性。利用这一性质来改善水泥砂浆的和易性，提高工程质量。 第四章水泥 复习思考题 8、什么是活性混合材料和非活性混合材料？掺入硅酸盐水泥中能起到什么作用？ 答：常温下能与氢氧化钙和水发生水化反应生成水硬性的水化物，并能够逐渐凝结硬化产生强度的混合材料称为活性混合材料。 常温下不能与氢氧化钙和水发生水化反应或反应很弱，也不能产生凝结硬化的混合材料称为非活性混合材料。 活性混合材料在水泥中可以起到调节强度等级、降低水化热、增加水泥产量，同时还可改善水泥的奶腐蚀性和增进水泥的后期强度等作用。而非活性混合材料在水泥中仅起到调节强度等级、降低水化热和增加水泥产量、降低成本等作用。 第五章普通混凝土 复习思考题 2、混凝土中水泥的用量是不是越多越好？ 答：混凝土强度与水泥用量没有直接关系。 一般情况下，当单位用水量不变时，水泥用量增加可以提高混凝土的强度，因为水灰比降低了。 但如果保持水灰比不变，增加水泥用量对强度增加没有贡献，水泥用量过多往往会因水泥浆过多而造成混凝土拌合料的粘聚性和保水性下降，出现分层、离析和泌水，从而使混凝土的强度受损，并显著增加变形使混凝土易产生干裂和预应力值损失。水泥用量过多还会造成水化热升高，这对大体积工程极为不利。

土木工程材料习题集及答案详解

土木工程材料习题集 目录 0 绪论 (2) 1土木工程材料的基本性质 (3) 2气硬性胶凝材料 (10) 3水泥 (15) 4混凝土 (23) 5建筑砂浆 (43) 6墙体材料 (46) 7天然石材 (50) 8金属材料 (52) 9合成高分子材料……………………………………………………………10木材…………………………………………………………………………11沥青与防水材料……………………………………………………………12绝热材料与吸声材料………………………………………………………13建筑装饰材料………………………………………………………………习题解答 0 绪论习题解答………………………………………………………………1土木工程材料的基本性质习题解答……………………………………… 2气硬性胶凝材料习题解答………………………………………………… 3水泥习题解答………………………………………………………………

4混凝土习题解答…………………………………………………………… 5建筑砂浆习题解答………………………………………………………… 6墙体材料习题解答………………………………………………………… 7天然石材习题解答………………………………………………………… 8金属材料习题解答………………………………………………………… 9合成高分子材料习题解答………………………………………………… 10木材习题解答………………………………………………………………11沥青与防水材料习题解答…………………………………………………12绝热材料与吸声材料习题解答………………………………………… 13建筑装饰材料习题解答…………………………………………………… 0 绪论 学习指导 一、内容提要 本章主要介绍土木工程材料的定义、分类、作用、发展趋势与技术标准以及本课程的学习目的与任务。 二、基本要求 了解土木工程材料的定义、分类、与发展趋势，领会土木工程材料标准化的意义及表示方法。 三、重、难点提示 1、重点提示：土木工程材料的分类。 2、难点提示：土木工程材料的产品及应用的技术标准。

土木工程材料教学大纲

《土木工程材料》课程教学大纲 一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务 《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。 《土木工程材料》是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。 2、课程的基本要求： （1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计； （2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向； （4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。 （5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。 3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完《数学》、《物理》、《化学》、《材料力学》、《工程地质》等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。二、本课程学习和考核的内容 绪论（2学时） 教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 重点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。 难点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用 （一）土木工程材料的基本性质（2学时） 教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。 教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重点：材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。 难点：材料的物理性质。 （二）天然石料（2学时） 教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种

土木工程材料试验教学大纲

土木工程材料实验》实验教学大纲 1. 课程名称：土木工程材料实验英文名称：Experiment of Civil Engineering Materials 2. 课程编码：01011205 3. 课程类别：专业基础 4. 课程要求：必修 5. 课程属性：课中实验 6. 课程总学时：50 学时总学分：3 学分 7. 实验学时：12 学时学分：1 学分 8. 应开学期：第4 学期 9. 适用专业：土木工程 10. 先修课程：土木工程材料 11. 编写人：张华夏编写日期：2004 年12 月16 日 一、实验课程简介土木工程材料实验是土木工程材料教学的一个重要组成部分。土木工程材料实验教学的任务，不仅是巩固所学的理论知识和丰富学习内容，更重要的是让学生熟悉试验设备、操作技术及有关的国家标准和技术规范，并获得对主要土木工程材料试验和设计方法的技术技能训练。 二、实验教学目标与基本要求要求对几种常用主要土木工程材料的标准试验方法有所了解，并掌握鉴定材料技术性能的试验原理、步骤和常用试验仪器设备、仪表的操作方法，了解试验结果的精度要求和数据处理的基本方法。要求学生认真作实验，如实观测记录，独立作出实验报告。 三、本实验课程的基本理论与实验技术知识本实验课程基于基本理论有：油泵加压测力、杠杆作用、偏心轮引起振动、振动引起物料流态化、浮力阻力与重力的平衡、负压吸力；基于的实验技术知识有：按国家标准和技术规范，正确运用相应的工具、设备制备出规定数量的试样，在规定龄期对试样进行破型实验、数据处理，根据实验数据结果对样品的质量下结论。 四、实验方法、特点与基本要求实验教学以学生操作为主，教师指导为辅。 1. 基本操作技能正确掌握天平、台秤、磅秤、量筒、拌铲、搅拌机、振动台、试件模具、液压压力机、抗折试验机、水泥负压筛细度仪、水泥标准稠度测定仪等的使用，学会各种材料试样的制备与测定。验证所测材料的质量等级，加深和巩固对所学知识的认识与了解。 2. 综合性实验 运用混凝土回弹仪、电钻、酚酞试剂对一批混凝土试件或构件进行非破坏性推定抗压强度实验。 学生根据实验指导书和教师的指导，按照行业技术规范的实验方法和步骤进行实验，验证所学的科学 知识、客观规律，加深和巩固对所学知识的认识与了解，学会对一批混凝土构件进行非破坏性抗压强度推定。 综合性实验就是把学生学过的多方面知识、多学科内容、多因素影响，统筹考虑、综合应用开展实验，从而培养学

土木工程材料课后题答案

第1章土木工程材料的基本性 1当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？ 答：当材料的孔隙率增大时，各性质变化如下表： 密度表观密度强度吸水率搞冻性导热性 2材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答： 3材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？ 答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。 4亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？ 答：材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。 例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。 例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。 5普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答： 6塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？ 答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。 7材料的耐久性应包括哪些内容？ 答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。 8建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？ 答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。 第2章天然石材 1岩石按成因可分为哪几类？举例说明。 答：可分为三大类： 造价工程师执业资格考试：建设工程技术与计量（安装）工程材料安装工程常用材.. 2 1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。例如花岗岩、辉绿岩、火山首凝灰岩等。2) 沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重新压实胶结而成的岩石。例如，页岩、菱镁矿，石灰岩等。3) 变质岩，是地壳中原有的各类岩石在地层的压力或温度作用下，原岩石在固体状态下发生变质作用而形成的新岩石。例如，大理石、片麻岩等。 2比较花岗岩、石灰岩、大理岩、砂岩的性质和用途，并分析它们具有不同性质的原因。答：这几种石材性质不同的于它们的化学成分和结构的差别：花岗岩的主要化学成分为石英、长石及少量暗色矿物和云母，它呈全晶质结构。花岗岩表观密度大，抗压强度高，抗冻性好，刻水率小，耐磨性好，耐久性高，但耐火性差。它常用于基础、甲坝、桥墩、台阶、路面、墙石和勒脚及纪念性建筑物等。石灰岩的主要化学成分为CaCO 3，主要矿物成分为方解石，但常含有白云石、菱镁矿、石英、蛋白石等， 因此，石灰岩的化学成分、矿物组分、致密程度以及物理性质差别很大。石灰岩来源广，硬

土木工程材料习题及解答2011

土木工程材料习题及解答 P35 1-9 某沥青路面混合料和细集料的筛分试验结果见表1-14.试计算细集料的分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率，绘制该细集料的级配曲线图，并分析其级配是否符合设计级配范围的要求。计算该细集料的细度模数，判断其粗度。 筛孔尺寸(mm) 筛底 筛余质量(g) 0 13 160 100 75 50 39 25 38 设计级配范围(%) 100 95~100 55~75 35~55 20~40 12~28 7~18 5~10 - 答： 筛孔尺寸(mm) 筛底 筛余质量(g) 0 13 160 100 75 50 39 25 38 分计筛余百分率 0 32 20 15 10 5 累计筛余百分率 0 100 通过百分率 100 设计级配范围(%) 100 95~100 55~75 35~55 20~40 12~28 7~18 5~10 - 从上图可知，该细集料符合要求。 21 .36 .21006.25)4.876.796.696.546.34(1005)(75 .475 .415.030.060.018.136.2=-?-++++=--++++= A A A A A A A M f

1-12 采用“试算法”确定某矿质混合料的配合比。 [设计资料]碎石、石屑和矿粉的筛分析试验结果以通过百分率列于表1-15中第2~4列，设计级配范围要求值列于表1-15中第5列。 筛孔尺寸d i(mm) 各档集料筛分析试验结果（通过百分率，%）设计级配范围通 过百分率(%) 碎石石屑矿粉 100 100 100 100 97 100 100 94~100 100 100 75~90 100 100 62~80 100 52~72 100 38~58 - 100 28~46 - 100 20~34 - 97 15~27 - 94 10~20 - - 92 6~14 - - 4~8 并校核该合成级配是否在要求的级配范围中，若有超出应进行调整。答： 筛孔尺寸d i(mm) 各档集料筛分析试验结果（分计筛余百分 率，%） 设计级配范 围通过百分 率(%) 分计筛余中 值a M(i)(%) 碎石石屑矿粉 0 0 0 100 0 3 0095~100 0075~90 15 27 0062~80 052~72 9 038~58 14 028~46 11 - 020~34 10 - 13315~27 6 - 12310~20 6 - 1126~14 5 - - 4~8 4 1)计算碎石在矿质混合料中的用量x 碎石中占优势含量粒径为。故计算碎石用量时，假设混合料中粒径全部由碎石组成，即a B 和a C均等于零。将a B=0、a C=0、a M=15%、a A=%，代入可得：

3 土木工程材料作业

一、问答题。 1．常见合成高分子防水卷材有哪些？ 答： 1) 橡胶类有：三元乙丙卷材、丁基橡胶卷材、再生卷材等； 2) 塑料类有：聚氯乙烯卷材、氯化聚乙烯卷材、聚乙烯卷材等； 3) 橡塑类有：氯化聚乙烯、橡胶共混卷材。 2．钢材牌号与其强度质量等的关系？ 答：钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等四个部分顺序组成。牌号越大，含碳量越大，抗拉强度越高，而伸长率则随着牌号的增大而降低。 3．各元素对钢材质量的影响？ 答：钢材中除了主要化学成分铁以外，还含有少量的碳、硅、锰、磷、硫、氧、氮、钛、钒等元素：1) 碳（C）：a) 所有碳素钢的性能主要取决于含C量，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，0。8%以下的碳钢抗拉强度与含碳量成正比增加，塑性及韧性则相反，含C量>0。8%的碳钢，强度及塑性均低，但硬度很高，但当含碳量在1。0%以上，随着含碳量的增加，钢材的强度反而下降。所以含C量不同的钢经处理后显示的性质就不同。含碳量越高，钢的硬度就越高，但是它的可塑性和韧性就越差。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀。b) 随着含碳量的增加，钢材的焊接性能变差（含碳量大于0。3%的钢材，可焊性显著下降），冷脆性和时效敏感性增大，耐大气锈蚀性下降。一般工程所用碳素钢均为低碳钢，即含碳量小于0。25%；工程所用低合金钢，其含碳量小于0。52%。2) 、硅（Si）：a) 在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，是钢中的有益元素。所以镇静钢含有0。15－0。30%的硅。如果钢中含硅量超过0。50-0。60%，硅就算合金元素。硅含量较低（小于1。0%）时，能提高钢材的强度，而对塑性和韧性无明显影响。它可以提高钢的硬度，但是可塑性和韧性下降，电工用的钢中含有一定量的硅，能改善软磁性能。b) 硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1。0－1。2%的硅，强度可提高15－20%。 c) 硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。d) 含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率。e) 硅量增加，会降低钢的焊接性能。3) 锰（Mn）：a) 锰是炼钢时用来脱氧去硫而存在于钢中的，是钢中的有益元素。锰具有很强的脱氧去硫能力，能消除或减轻氧、硫所引起的热脆性，大大改善钢材的热加工性能，同时能提高钢材的强度和硬度。一般钢中含锰0。30－0。50%。在碳素钢中加入0。70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。b) 锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。锰是我国低合金结构钢中的主要合金元素。能提高钢的强度，能消弱和消除硫的不良影响，并能提高钢的淬透性，含锰量很高的高合金钢（高锰钢）具有良好的耐磨性和其它的物理性能。4) 磷（P）：a) 在一般情况下，磷是钢中有害元素，随着磷含量的增加，钢材的强度、屈强比、硬度均提高，而塑性和韧性显著降低。特别是温度愈低，对塑性和韧性的影响愈大，显著加大钢材的冷脆性。磷也使钢材的可焊性显著降低。因此通常要求钢中含磷量小于0。045%，优质钢要求更低些。b) 但磷可提高钢材的耐磨性和耐蚀性，故在低合金钢中可配合其他元素作为合金元素使用。能使钢的可塑性及韧性明显下降，特别的在低温下更为严重，这种现象叫做冷脆性。c) 在优质钢中，硫和磷要严格控制，但另方面，在低碳钢中较高的硫和磷，能使其切削易断，对改善钢的可切削性有利。5) 硫（S）：a) 硫是钢中很有害的元素。硫的存在会加大钢材的热脆性，降低钢材的各种机械性能，也使钢材的可焊性、冲击韧性、耐疲劳性和抗腐蚀性等均降低。是钢中的有害杂物，含硫较高的钢在高温进行压力加工时，容易脆裂。通常叫作热脆性。b) 硫对焊接性能不利，

《土木工程材料》

《土木工程材料》 教学大纲 一、本课程的地位、任务和作用 本课程是土木工专业的一门专业必修课，属专业技术基础课，其知识是学生在后续专业课的学习及今后工作的基础，因而在土木工程专业的教学计划中具有重要的地位和作用。 本课程的教学目的是使本专业的学生掌握在土木工程中应用的主要建筑材料的技术性能、品种规格、适用范围、检验方法及贮运知识，并了解有关建筑材料的质量控制方法和基本生产工艺，从而使学生能在今后正确、科学、合理地选材用材，并为后续课（如建筑施工、钢筋混凝土结构等）提供基础知识。 二、教学基本内容与基本要求 第章：土木工程材料的基本性质 了解建筑材料在工程建设中的作用和地位、发展概况，建材与建筑结构、建筑施工、建筑工程质量的关系；了解建筑材料的分类和标准化。 掌握建筑材料的基本物理性能、力学性能及耐久性能，深入理解材料组成结构对基本性质的影响，掌握有关性能的测试方法。 第章：建筑钢材 了解钢的组织结构、分类、冶炼过程对质量的影响。深入理解钢材的机械性能及影响因素、各类钢材的牌号含义及选择，了解钢材热处理、冷加工强化、时效处理的基本方法和意义及基本原理，了解钢材腐蚀的原因及防治。 第章：无机胶凝材料 掌握胶凝材料的分类及几种主要气硬性胶凝材料的技术性质、水化、硬化的基本原理、 应用范围及应用中注意的事项。 以硅酸盐系列通用水泥为主，了解其生产过程、矿物组成，水化、硬化，掌握水泥的国家标准、技术性质、验收规则及有关性质的检测方法，同时对高铝水泥、白水泥、膨胀水泥等其它水泥的技术性质和应用作一般了解。 第、章：水泥混凝土及砂浆 了解混凝土的分类及基本特性，掌握普通混凝土的组成材料的质量要求及在混凝土中的作用。熟练掌握普通混凝土拌合物的和易性及影响因素、硬化混凝土的主要性能、强度等级的判定，改善和控制混凝土质量的方法和措施。深入了解混凝土外加剂的作用机理和应用方法，掌握混凝土的配合比设计和配制。 理解建筑砂浆的组成、主要技术性质，掌握砌筑砂浆配合比设计方法。

土木工程材料期末试题及答案

《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？

土木工程材料教案讲义10混凝土的组成材料.doc

第5章混凝土 5.1混凝土的概述 5.1.1混凝土的定义 以胶凝材料、颗粒状集料（必要时加入的化学外加剂、掺合料、纤维等材料）为原材料, 按比例配料、拌合、成型，经硬化而形成的具有堆聚结构的人造石材，统称为混凝土， 5.1.2混凝土的发展历史 5.1.3混凝土的分类 从结构及表观密度方面进行分类 （1）按混凝土结构分 1）普通结构混凝土 2）细粒混凝土 3）大孔混凝土 4）多孔混凝土 （2 ）按照表观密度分 1）重混凝土 2）普通混凝土 3）轻混凝土 4）特轻混凝土 5. 1.4混凝土材料的特点 （1 ）优点 1）成木低 2）可塑性好 3）配制灵活，适应性好 4）抗压强度高 5）复合性能好 6）耐久性好 7）耐火性好 8）生产能耗低。 （2 ）混凝土的缺点 1）自重大、比强度小混凝土比强度比木材、钢材小。 2）抗拉强度低、变形能力小呈脆性、易开裂，抗拉强度约为抗压强度的1/10?1/20。5.2混凝土的组成材料 普通混凝土的组成材料主要有水泥、水、粗骨料（碎石、卵石）、细骨料（砂）。有时,

loo-A 为了改善某方面的性能，需加入外加剂或掺合料。普通混凝土硬化后的宏观组织构造如图 5.1所示。 5.2.1水泥 (1 )水泥品种的选择 水泥品种的选择，需在分析工程特点、环境特点、施工条件的基础上，结合水泥的性能 特点来选择， (2 )水泥强度等级的选择 水泥强度等级要与混凝土强度等级相适应。 (3) 水泥的技术性质 对于所选水泥品种，应检验技术性质，需满足相关要求。 5. 2. 2细骨料 公称粒径在0. 15-4. 75mm 之间的骨料称为细骨料，也叫砂。砂按来源分为天然砂、人 工砂两类。砂的技术要求主要有： (1 )砂的颗粒级配和粗细程度 砂的颗粒级配是指砂了大小不同的颗粒搭配的比例情况。 砂的粗细程度是指砂了总体的粗细程度 砂子的颗粒级配和粗细程度，可通过筛分析的方法来确定。 砂的粗细程度可通过计算细度模数确定。细度模数根据(5.1)式计算(精确至O.ODo A + 旗 + &)-5卜 M _ (& + A + (5.1) 式中：细度模数。A 、盅、人3、人4、&、&一分别为4.751顶、2.36mm. 1.18mm 、 600 /Am 、300 /Jin 、150 /.un 筛的累计筛余百分率。 砂按细度模数分为粗、中、细三种规格，其细度模数分别为： 粗砂：3. 7?3.1 中砂：3.0?2. 3 细砂：2. 2?1.6 (2 )含泥量(石粉含量和泥块含量) 天然砂的含泥量和泥块含量应符合表5. 3规定。 (3) 有害物质 砂中云母、轻物质、有机物、硫化物及硫酸盐、藐盐等的含量应符合表5. 3的规定。 (4) 坚固性 坚固性是砂在自然风化和其他外界物理化学因素作用下，抵抗破裂的能力。根据 GB/T1464-2001规定，天然砂采用硫酸钠溶液进行试验，砂样经5次循环后其质量损失应符 合表5. 4规定。 (5) 表观密度、堆积密度、空隙率 砂的表观密度大于2500 kg ? m ；,松散堆积密度大于1350 kg ?m 3,空隙率小于47%。 (6 )碱集料反应 指水泥、外加剂等混凝土组成物及环境中的碱与集料中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。 (7 )砂的含水状态 砂有四种含水状态(如图5. 4所示)： 1) 绝干状态

土木工程材料期末习题(答案)详解

土木工程材料习题 一、填空题（每空一分，总计35分） 1、集料的实密度、表观密度、毛体积密度、堆积密度才能从大到小关系排列为（实密度>表观密度>毛体积密度>堆积密度）。 2、石料的力学性质主要有（抗压）（冲击韧性）（硬度）和（耐磨性）。工艺性质为：（加 工性）、（磨光性）和（抗钻性）。 3、吸水率为5％的石料试件，其吸水后的质量为500克，其中吸入水的质量为〈23.8g） 克。 4、石料的饱和吸水率越大，说明其（孔隙）越大。 5、生石灰的主要化学成分是（cao），熟石灰的主要化学成分是（ca(oh)2）。 6、水泥中由于（游离氧化钙）、（游离氧化镁）和石膏之一两项多时会引起水泥体积安定性不良。 7、普通混凝土用粗骨料的最大粒径不得超过结构截面最小尺寸的（1/4），且不得超 过钢筋间最小净距的（3/4）。 8、混凝土配砂石的原则是为了到达空隙率（最小），总表面积（最小）。 9、测定塑性混凝土的和易性时，常用（塌落度）表示流动性、同时还要观察其粘聚性 及（保水性）。 10、砂浆拌和物的流动度用指标（稠度）表示，保水性用指标（分层度）表示。 11、石油沥青的牌号是根据（针入度）来定的，同时必须满足软化点和延性。 12、按四组分分析法，石油沥青可分离为（饱和芬），（芳香芬），胶质和（沥青质）。 13、沥青混合料应具备的主要技术性质有：高温稳定性，（低温抗裂性），耐久性，（抗滑性〉及施工和易性。 14、木材含水率高于纤维饱和点时，含水率增加则强度（不变）。 15、普通碳素钢Q235D·B表示（），（）和（）的钢。 16、石灰在熟化时放出大量的（热），体积显著（膨胀）。 17、混凝土的工作性（或称和易性）包括（流动性）、（黏聚性）和（保水性）的含义。 18、当钢筋间的净距为40mm时，骨料的最大粒径不大于（30mm）。 19、混凝土的抗压强度标准值是指具有（95%）保证率的立方体抗压强度。 20、新拌制的砂浆应具有良好（流动性）、（保水性）和（强度）。 21、石油沥青胶体结构分为（溶胶性）、（凝胶性）和（溶凝胶性）三种结构。 22、沥青混合料按其组成结构分为（悬浮密实）、（骨架空袭）和（骨架密实）三种类型。 23、普通碳素钢钢号有小到大，钢材的强度（随牌号增大而增大）、伸长率（随之降低）。 24、低合金钢40Si2MnV，40表示（平均含碳量为0.4%），2表示（si在钢中含量介于1.5%-2.5%之间）。 25、木材中所含水根据其存在形式分为（自由水），（吸附水）和（化合水）三类。 26、憎水性材料的润湿角 （>90 ）。 二、单项选择题（每题1分，总15分） 1、下面的混合材料中，属于非活性混合材料的是（ B ）

土木工程材料教学大纲

土木工程材料教学大纲文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-

《土木工程材料》课程教学大纲 一、课程的性质和学习目的 1、本课程的性质和任务 《土木工程材料》是土木工程专业的一门重要专业技术基础课, 是直接为土木工程实际问题服务的一门重要的学科。 《土木工程材料》是研究土木工程用材料结构、性能、标准及相互关系的一门科学，并且研究如何选用和组配复合材料。通过本课程的学习，使学生掌握各种材料内部组成、结构、技术性能、技术标准及其相互关系。培养学生合理选用和组配新型复合材料的能力。 2、课程的基本要求： （1）掌握砂石材料、水泥、水泥混凝土、沥青混合料的组成结构、技术性质及其关系；掌握矿质混合料、水泥混凝土、沥青混合料配合比设计； （2）熟悉石灰、沥青及钢材的组成结构、技术性质及技术要求； （3）了解各种外加剂的性能；了解部分新建筑材料的技术性能及发展趋向； （4）了解石灰、水泥凝结硬化原理；沥青混凝土强度理论；集料的级配理论；沥青乳化机理。 （5）了解土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用、了解建筑功能材料的主要类型及特点。 3、本课程与其他课程的关系 在学习本课程之前, 应学完《数学》、《物理》、《化学》、《材料力学》、《工程地质》等课程，以便同学在学习本课程的过程中充分运用过去学过的知识。它是后续专业课的基础。 二、本课程学习和考核的内容

绪论（2学时） 教学内容：土木工程材料发展概况，土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 教学目标：了解土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，以及在经济发展中的意义；明确本课程在本专业中的地位，了解本课程研究的对象和内容、要求和学习方法。 重点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用，土木工程材料的发展概况。 难点：土木工程材料在土木工程建筑结构物中的作用 （一）土木工程材料的基本性质（2学时） 教学内容：材料学的基本理论，材料的物理性质、力学性质、材料的耐久性。 教学目标：了解材料学的基本理论，掌握材料的物理性质、力学性质，掌握材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用，掌握材料耐久性的基本概念。 重点：材料的物理—力学性质相互间的关系及在土木工程中的应用。 难点：材料的物理性质。 （二）天然石料（2学时） 教学内容：岩石的组成与分类、岩石的力学性能与测试方法、常用石料品种 教学目标：了解岩石的形成和分类，天然石材的工艺性质，能正确合理地选用建筑石材；掌握天然石材的物理性质和力学性质；掌握土木工程常用石材的品种。 重点：土木工程中常用石材的品种。 难点：石材的物理性质和力学性质。 （三）墙体材料（2学时） 教学内容：墙体材料的中各类；砌墙砖的种类及性能；砌块的类型及特点。 教学目标：了解烧结普通砖的性质及特点；掌握蒸养蒸压砖、砌块的主要性质及应用特点。

土木工程材料课后习题答案

水泥 生产硅酸盐水泥的主要原料有哪些？ 答：生产硅酸盐水泥的主要原料有石灰质原料和黏土质原料两大类，此外再辅助以少量的校正原料。石灰质原料可采用石灰石、泥灰岩、白垩等，主要提供CaO。黏土质原料可采用黏土、黄土、页岩等，主要提供SiO2、Al2O3、以及少量的Fe2O3。 为什么在硅酸盐水泥的时候要掺入适当的石膏？ 答：石膏有缓凝剂的作用，缓解水泥凝结。 简述硅酸盐水泥的主要矿物成分及其对于水泥性能的影响 答：硅酸三钙（凝结硬化速度快，水化放热量多，强度高）、硅酸二钙（凝结硬化速度慢，水化放热量慢，强度早期低、后期高）、铝酸三钙（凝结硬化速度最快，水化放热量最多，强度低）、铁铝酸四钙（凝结硬化速度快，水化放热量中等，强度低） 硅酸盐水泥的主要水化产物有哪几种？水泥石的结构如何？ 答：主要有凝胶和晶体两类，凝胶又水化硅酸钙、水化铁酸钙；晶体有氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙。水泥石结构有水泥水化产物、未水化完的水泥颗粒、孔隙和水。 简述水泥细度对于水泥性质的影响，如何检验？ 答：细度是指水泥颗粒的粗细程度，颗粒越细，与水反应的表面积就越大，因而水化反应较快且较完全，早期强度和后期强度都较高，但在空气中的硬化收缩性较大，磨细成本也较高。水泥颗粒过粗，则不利于水泥活性的发挥。 主要用筛选法和比表面积（勃氏法）检验。 造成硅酸盐水泥体积安定性不良的原因有哪几种？如何检验？ 答：一般由于熟料中所含游离氧化钙过多，也可能是由于熟料中游离氧化镁过多或水泥中石膏过多所致。用煮沸法检验，测试方法可用饼法或雷氏法。 简述硅酸盐水泥的强度发展规律以及影响因素 答：水化时间越久，强度越大，28天时强度约约三天时的两倍。水泥的强度主要取决于水泥的矿物组成和细度。 在下列的混凝土工程中应分别选用哪种水泥，并说明理由 A.紧急抢修的工程或军事工程 B.高炉基础 C.大体积混凝土坝和大型设备基础 D.水下混凝土工程 E.海港工程 F.蒸汽养护的混凝土预制构件 G.现浇混凝土构件 H.高强混凝土 I.混凝土地面和路面 J.冬季施工的混凝土 K.与流水接触的混凝土 L.水位变化区的混凝土

土木工程材料试卷及答案

土木工程材料试卷及答 案 The manuscript was revised on the evening of 2021

2016学年第一学期 课程名称：土木工程材料考试时间 1、国家标准《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（GB175-2007）中，部门代号为 ( ) A．GB B．175 C．2007 D．GB/T 2、孔隙率增大，材料的 ( )降低。 A．密度 B．表观密度 C．憎水性 D．抗冻性 3、材料在水中吸收水分的性质称为 ( )。 A．吸水性B．吸湿性C．耐水性 D．渗透性 4、吸水率是表示材料（）大小的指标。 A、吸湿性 B、耐水性 C、吸水性 D、抗渗性 5、材料在外力作用下，直到破坏前并无明显的塑性变形而发生突然破坏的性质，称为 （）。 A、弹性 B、塑性 C、脆性 D、韧性 6、材料的比强度是体现材料哪方面性能的（）。 A、强度 B、硬度 C、耐磨性 D、轻质高强 7、具有调节室内湿度功能的材料为 ( )。 A．石膏 B．石灰 C．膨胀水泥D．水玻璃 8、硅酸盐水泥的终凝时间不得超过（）分钟。 A、240 B、300 C、360 D、390 9、石灰熟化过程中的陈伏是为了（）。 A、利于结晶 B、蒸发多余水分 C、消除过火石灰的危害 D、降低发热量 10、预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于 ( )。 A、C30 B、C35 C、C40 D、C45 11、反映钢材试件受拉断裂后伸长量与原始标距长度的比值关系的指标是 ( )。 A、抗拉性能 B、伸长率 C、断面收缩率 D、塑性

12、钢材拉伸过程中的第三阶段是（）。 A、颈缩阶段 B、强化阶段 C、屈服阶段 D、弹性阶段 13、下面哪些不是加气混凝土砌块的特点（）。 A、轻质 B、保温隔热 C、加工性能好 D、韧性好 14、木材湿涨干缩沿（）方向最大。 A、顺纹 B、径向 C、弦向 D、横纹 15、为了提高砂浆的保水性，常掺入（）。 、麻刀 C、石膏 D、粘土膏 二、填空题（每空1分，共20分）。 1、土木工程材料按化学成分分类，可分为___________、___________和______ ____。 2、材料的耐燃性按耐火要求规定，分为___________、___________和__________。 3、硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分有C 3 S、、 和。 4、大体积混凝土不宜选用水泥。 5、普通混凝土的基本组成材料有、、、和外加剂。 6、砂最适合用来拌合混凝土。 7、混凝土的流动性大小用___________指标来表示、砂浆的流动性大小用___________指标来表示。 8、钢材的工艺性能有和 ______ ____。 9、普通烧结砖的标准尺寸为。 三、名词解释（每题4分，共20分）。 1、气硬性胶凝材料 2、水泥的体积安定性 3、混凝土的和易性 4、混凝土立方体抗压强度 5、碳素结构钢 四、简答题（共15分）。

《土木工程材料》教案第1-6章.docx

绪论 本章主要了解土木工程材料的分类和土木工程材料技术标准、建筑材料特点。 一、 目的要求：让学生掌握土木工程材料的概念、轮点、组成；熟练掌握建材的国家标准 二、 重点、难点：建材的国家标准 讲授 2016.2.29 2课时 导入新课-新课内容-课后小结-作业 导入新课：小时候玩的—身边的—房屋 一、 土木工程材料的定义和分类 人类赖以生存的总环境中，所有构筑物或建筑物所用材料及制品统称为建筑材料。本课程的建筑材料是指用于建 筑物地基、基础、地面、墙体、梁、板、柱、屋顶和建筑装饰的所有材料。 建筑材料的分类： 1、 按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类： 无机材料又分为金属材料（钢、铁、铝、铜、各类合金等）、非金属材料（天然石材、水泥、混凝土、玻璃、烧土 制品等）、金属一非金属复合材料（钢筋混凝土等）； 有机材料有木材、塑料、合成橡胶、石油沥青等； 复合材料又分为无机非金属一有机复合材料（聚合物混凝土、玻璃纤维增强塑料等）、金属一有机复合材料（轻质 金属夹芯板等）。 2、 按材料的使用功能，可分为结构材料和功能材料两大类： 结构材料一一用作承重构件的材料，如梁、板、柱所用材料； 功能材料一一所用材料在建筑上具有某些特殊功能，如防水、装饰、隔热等功能。 二、 土木工程材料的特点 土木工程材料在工程中的使用必须有以下特点：具有工程要求的使用功能；具有与使用环境条件相适应的耐久性; 具有丰富的资源，满足建筑工程对材料量的需求；材料价廉。 建筑环境中，理想的建筑材料应具有轻质、高强、美观、保温、吸声、防水、防震、防火、无毒和高效节能等特 点。 三、 技术材料的类型 我国常用的标准有如下三大类： 1、 国家标准 国家标准有强制性标准（代号GB ）、推荐性标准（代号GB/T ）O 2、 行业标准 如建筑工程行业标准（代号JGJ ）、建筑材料行业标准（代号JC ）等。 3、 地方标准（代号DBJ ）和企业标准（代号QB ）。 标准的表示方法为：标准名称、部门代号、编号和批准年份。 小结：1、建筑材料的分类：按材料的化学成分分类，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类；按材料的使 用功能，可分为结构材料和功能材料两大类 2、我国常用的标准有如下三大类：国家标准、行业标准、地方标准（代号DBJ ）和企业标准（代号QB ） 作业：土木工程材料的怎么分类？ （P4. 1） 三、教学准备 教案、课件、视频 四、 教学方法 五、 教学时间 六、 教学时数 七、 教学步骤 八、 教学内容