1、土木工程(tm gngchng)材料（一）建筑材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)(gnj)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布單位與適用范圍，可分為_、 _、 _、 _四級。決定材料的性質(zhì)的最基本(jbn)因素是。材料的性能決定于材料的 、 、 。材料的結(jié)構(gòu)可以分為、 。無機(jī)材料的組成分為_ 、 _和_組成。土木工程對材料的基本要求是 、 、 、 、 。 無機(jī)材料 化學(xué)成分 有機(jī)材料 復(fù)合材料 承重材料和非承重材料 在建筑物中 保溫隔熱材料 的功能 吸聲隔聲材料7、土木工程材料的分類 防水材料 裝飾材料 結(jié)構(gòu)材料 墻體材料 使用部位 屋面材料 地面材料 飾面材料 其他用途材料國家標(biāo)準(zhǔn)：如GB 175-1999硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽

2、水泥，其中“GB”為國家標(biāo)準(zhǔn)的代號，“175”為標(biāo)準(zhǔn)編號，“1999”為標(biāo)準(zhǔn)頒布年代號。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：如JC/T 479-92建筑生石灰，其中“JC”為建材行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)代號，“T”表示推薦標(biāo)準(zhǔn)；“479”為此類技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的二類類目順序號；“92”為標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)年代號。 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：代號為“QB/”，其后分別注明企業(yè)代號、標(biāo)準(zhǔn)順序號、制定年代號。 如：QB/T 6019-2004 制漿造紙專業(yè)設(shè)備安裝工程 施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范材料的吸水率：材料吸水飽和后的含水率稱為吸水率。材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下的質(zhì)量之比稱為材料的含水率。材料的吸水率與材料的孔隙率和孔隙特征有關(guān)。對于細(xì)微連通孔隙，孔隙率愈大，則吸水率愈大

3、。閉口孔隙水分不能進(jìn)去，而開口大孔雖然水分易進(jìn)入，但不能存留，只能潤濕孔壁，所以吸水率仍然較小。材料在一定溫度和濕度下吸附水分的能力稱為吸濕性，用平衡含水率表示，即 材料吸濕(x sh)平衡時(shí)的質(zhì)量15、材料抵抗水破壞(phui)作用的性質(zhì)稱為耐水性，用軟化系數(shù)表示，即 fw 材料(cilio)在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度,MPa f 材料在干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度，MPa 。16、用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)不低于（）0.85的材料； 用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于0.700.85。通常軟化系數(shù)大于等于0.85的材料稱為耐水材料抗?jié)B性：材料抵抗壓力水滲透的性質(zhì)，或

4、稱不透水性。材料的抗?jié)B性通常用兩種指標(biāo)表示：滲透系數(shù)和抗?jié)B等級。滲透系數(shù)的物理意義是：在一定時(shí)間t內(nèi)，透過材料試件的水量Q，與試件的滲水面積A及水頭差成正比，與滲透距離(試件的厚度)d成反比，用公式表示為 抗?jié)B等級是指材料在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法下進(jìn)行透水試驗(yàn)，以規(guī)定的試件在透水前所能承受的最大水壓力來確定。材料的抗?jié)B性與其孔隙率和孔隙特征有關(guān)。連通的孔隙水易滲入，故這種孔隙愈多，材料的抗?jié)B性愈差。閉口孔水不能滲入，因此閉口孔隙率大的材料，其抗?jié)B性仍然良好。開口大孔水最易滲入，故其抗?jié)B性最差。材料的抗?jié)B性還與材料的憎水性和親水性有關(guān)，憎水性材料的抗?jié)B性優(yōu)于親水性材料。材料的抗凍性:材料在水飽和狀態(tài)下，能

5、經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，也不嚴(yán)重降低強(qiáng)度的性質(zhì)。材料的抗凍性用抗凍標(biāo)號表示。 用符號“Dn”表示，其中n即為最大凍融循環(huán)次數(shù)。如D25、D50等。常用的兩個(gè)參數(shù)是：質(zhì)量損失率(不超過5%)，強(qiáng)度損失率(不超過25)。材料受凍融破壞主要原因：其孔隙中的水結(jié)冰所致。水結(jié)冰時(shí)體積增大約9，若材料孔隙中充滿水，則結(jié)冰膨脹對孔壁產(chǎn)生很大應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，孔壁將產(chǎn)生局部開裂。隨著凍融次數(shù)的增多，材料破壞加重。所以材料的抗凍性取決于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。如果孔隙不充滿水，即遠(yuǎn)末達(dá)飽和，具有足夠的自由空間，則即使受凍也不致產(chǎn)生很大凍脹應(yīng)力。凍融破壞時(shí)的破壞順序：由表及里。影響強(qiáng)

6、度的主要因素： 1.材料的組成、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造：材料的強(qiáng)度與其組成及結(jié)構(gòu)有關(guān)，即使(jsh)材料的組成相同，其構(gòu)造不同，強(qiáng)度也不一樣。 2.孔隙率與孔隙特征：材料(cilio)的孔隙率愈大，則強(qiáng)度愈小。3.試件的形狀和尺寸：受壓時(shí)，立方體試件的強(qiáng)度值要高于棱柱體試件的強(qiáng)度值，相同(xin tn)材料采用小試件測得的強(qiáng)度較大試件高4.加荷速度：當(dāng)加荷速度快時(shí)，由于變形速度落后于荷載增長的速度，故測得的強(qiáng)度值偏高，反之，因材料有充裕的變形時(shí)間，測得的強(qiáng)度值偏低。5.試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度：溫度高、濕度大時(shí)，試件會有體積膨脹，材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)距離加大，質(zhì)點(diǎn)間的作用力減弱，測得的強(qiáng)度值偏低。6.受力面狀態(tài)：受力

7、面的平整度，潤滑情況等。試件表面不平或表面涂潤滑劑時(shí)，所測強(qiáng)度值偏低。 27、彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后能完全恢復(fù)到原始形狀的性質(zhì)稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱彈性變形。 塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，有一部分變形不能恢復(fù)，這種性質(zhì)稱為材料的塑性，這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。 脆性：材料受外力作用，變形很小，當(dāng)外力達(dá)一定值時(shí)，材料發(fā)生突然破壞，且破壞時(shí)無明顯的塑性變形，這種性質(zhì)稱為脆性。 韌性：材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大的能量，同時(shí)產(chǎn)生較大的變形而不破壞，這種性質(zhì)稱為韌性。 耐久性:材料在長期使用過程中，能保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)，統(tǒng)

8、稱之為，它是一種復(fù)雜的、綜合的性質(zhì),包括材料的抗凍性、耐熱性、大氣穩(wěn)定性和耐腐蝕性等。28：破壞作用可分為：物理作用、化學(xué)作用和生物作用。（二）鋼材生鐵是由鐵礦石、焦炭(燃料)和石灰石(熔劑)等在高爐中經(jīng)高溫熔煉，從鐵礦石中還原出鐵而得。鋼是由生鐵冶煉而成。鋼與生鐵的區(qū)分在于含碳量的大小。含碳量小于2.06的鐵碳合金稱為鋼。含碳量大于2.06的鐵碳合金稱為生鐵。 低碳鋼：含碳量 0.60 化學(xué)成分 低合金鋼：合金元素總含量 10 普通鋼：含硫量0.050；含磷量0.045。 鋼 優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量0.035；含磷量0.035。 品質(zhì)(pnzh) 高級優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量0.025，高級(goj)優(yōu)質(zhì)鋼的

9、鋼號后加“高”字或“A”； 含磷量0.025。 特級(t j)優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量0.015，特級優(yōu)質(zhì)鋼后加“E”；含磷量0.025。 沸騰鋼脫氧不完全，有大量一氧化碳?xì)怏w外逸，引起鋼液劇烈沸騰 脫氧程度 半鎮(zhèn)靜鋼 鎮(zhèn)靜鋼脫氧較完全，鋼質(zhì)均勻密實(shí)，品質(zhì)好3、晶格：原子按等徑球體最緊密堆積規(guī)律排列所形成的空間格子4、鋼材晶體結(jié)構(gòu)中的主要的缺陷有三種：點(diǎn)缺陷、線缺陷和面缺陷。5、金屬強(qiáng)化的微觀機(jī)理：改變微觀晶體缺陷的數(shù)量和分布狀態(tài) 細(xì)晶強(qiáng)化 增加單位體積中晶界面積 固溶強(qiáng)化 加入其他物質(zhì)形成固溶體 彌散強(qiáng)化 散入第二相質(zhì)點(diǎn)變形強(qiáng)化 受力變形使缺陷密度增大強(qiáng)化的本質(zhì)：增加晶界面積碳 含碳量增加，鋼材的強(qiáng)度

10、隨之提高。當(dāng)含碳量超過0.3%時(shí)，鋼的可焊性、塑性顯著降低， 而冷脆性和時(shí)效敏感性增加。按Fe-C結(jié)合方式，鋼的基本組織有鐵素體、滲碳體、珠光體。 鐵素體:鋼材中的鐵素體系碳在-Fe中的固溶體，由于-Fe體心立方晶格的原子間空隙小，溶碳能力較差，故鐵素體含碳量很少（小于0.02），由此決定其塑性、韌性好；但強(qiáng)度、硬度低。滲碳體:滲碳體為鐵和碳的化合物Fe3C，其含碳量高達(dá)6.67，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，塑性差，性硬脆，抗拉強(qiáng)度低。珠光體:珠光體為鐵素體和滲碳體的機(jī)械混合物，含碳量較低(0.8)，層狀結(jié)構(gòu)，塑性較好，強(qiáng)度和硬度較高硅對鋼材(gngci)性能的影響： 提高(t go)鋼材的強(qiáng)度 對塑性和韌

11、性(rn xn)影響不明顯低合金鋼的主加合金元素錳對鋼材性能的影響： 消減硫和氧所引起的熱脆性 改善鋼材的熱加工性質(zhì) 提高鋼材的強(qiáng)度 低合金鋼的主加合金元素 塑性、韌性影響不大硫?qū)︿摬男阅艿挠绊懀?降低各種力學(xué)性能 顯著降低可焊性，產(chǎn)生熱脆性。 原因是由于硫化鐵的熔點(diǎn)低，高溫作用下會大大削弱晶粒間的結(jié)合力，使鋼在熱加工中產(chǎn)生裂紋。磷對鋼材性能的影響： 強(qiáng)度提高 塑性和韌性顯著下降 冷脆性顯著增大 顯著降低可焊性 強(qiáng)屈比：抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度事物比，即b/s硬鋼的屈服點(diǎn)：產(chǎn)生殘余變形達(dá)到(d do)原始標(biāo)距長度0.2%時(shí)所對應(yīng)的應(yīng)力，用0.2 表示(biosh)。 15、疲勞強(qiáng)度受交變荷載反復(fù)作用

12、，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象(xinxing),稱為疲勞破壞。16、疲勞裂紋起源于鍵槽左邊底部的拐角處，無裂紋構(gòu)件疲勞的宏觀斷口可分為三個(gè)區(qū)：疲勞源區(qū)A區(qū)，為白亮圓斑所包圍的眼狀小塊；擴(kuò)展區(qū)B區(qū)，白色、平滑斷口，具有貝殼花樣的許多弧線，呈放射狀；終斷區(qū)C區(qū)，與一般快速斷裂一樣。冷加工強(qiáng)化(qinghu)： 原理：使晶格缺陷增多(zn du)，晶格畸變 效果：產(chǎn)生(chnshng)塑性變形，屈服強(qiáng)度提高，塑性韌性降低18、冷拉與未冷拉鋼材的性能區(qū)別圖示： 冷彎：鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力 揭示鋼材是否存在內(nèi)部組織的不均勻、內(nèi)應(yīng)力、夾雜物、未熔合和微裂紋等缺陷

13、反映了鋼材的冶金質(zhì)量和焊接質(zhì)量時(shí)效：隨時(shí)間的延長而表現(xiàn)出強(qiáng)度提高，塑性和沖擊韌性下降。時(shí)效敏感性：因時(shí)效而導(dǎo)致性能改變的程度。 自然時(shí)效：在常溫下存放1520 d，適合用于低強(qiáng)度鋼筋 20、時(shí)效處理方法 人工時(shí)效：加熱至100200 后保持一定時(shí)間（23 h） 適合于高強(qiáng)鋼筋熱處理是將鋼材按規(guī)定的溫度制度，進(jìn)行加熱、保溫和冷卻處理，以改變其組織，得到 所需要的性能的一種工藝。熱處理包括淬火、回火、退火和正火。 淬火：將鋼材加熱至基本(jbn)組織改變溫度以上，保溫，然后投入水或礦物油 中急冷。 晶粒細(xì)化，碳的固溶量增加，強(qiáng)度和硬度(yngd)增加，塑性和韌性明顯下 降。 回火：將比較硬脆、存在

14、內(nèi)應(yīng)力的鋼，再加熱至基本組織改變溫度(wnd)以下 鋼材熱處理 （150650 ），保溫后按一定制度冷卻至室溫。 內(nèi)應(yīng)力消除，硬度降低，塑性和韌性得到改善。 退火：將鋼材加熱至基本組織轉(zhuǎn)變溫度以下（低溫退火）或以上（完全退 火），適當(dāng)保溫后緩慢冷卻。 消除內(nèi)應(yīng)力，減少缺陷和晶格畸變，使鋼的塑性和韌性得到改善。 正火：將鋼件加熱至基本組織改變溫度以上，然后在空氣中冷卻。 晶格細(xì)化，鋼的強(qiáng)度提高而塑性有所降低。24、焊接：焊接是把兩塊金屬局部加熱，并使其接縫部分迅速呈熔融或半熔融狀態(tài)，而牢固的連接起來。 可焊性：材料在規(guī)定的施焊條件下，焊接成設(shè)計(jì)要求所規(guī)定的構(gòu)件并滿足預(yù)定服役要求的能力。碳元素對可

15、焊性的影響：鋼中含碳量增加，淬硬傾向就增大，塑性則下降，容易產(chǎn)生焊接裂紋。所以含碳量越高，可焊性越差。所以，常把鋼中含碳量的多少作為判別鋼材焊接性的主要標(biāo)志。隨著含碳量增加，大大增加焊接的裂紋傾向，所以，含碳量大于0.25的鋼材不應(yīng)用于制造鍋爐、壓力容器的承壓元件。鋼材在高溫(gown)下強(qiáng)度急劇下降的原因？ 1）、應(yīng)力(yngl)松弛 2）、晶界滑動(hudng)導(dǎo)致的裂紋擴(kuò)展27、 化學(xué)腐蝕：指鋼材直接與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生銹蝕，該銹蝕多是氧 化作用，使鋼筋表面形成疏松的氧化物。鋼材的腐蝕 應(yīng)力腐蝕 電化學(xué)腐蝕：是指鋼材與電介質(zhì)溶液接觸而產(chǎn)生電流，形成微電池而引起的 銹蝕。28、 屈

16、服點(diǎn)數(shù)值 質(zhì)量等級符號屈服點(diǎn)的首字母 Q235-BZ脫氧方法29、碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號、脫氧方法等四部分按順序組成。 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號由代表屈服點(diǎn)的字母、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級符號 三部分按順序組成。如Q420C30、鋼材的伸長率10表示：標(biāo)距為10倍鋼筋直徑時(shí)的伸長率。膠凝材料膠凝材料的定義：凡能在物理、化學(xué)作用下，從漿體變?yōu)閳?jiān)固的石狀體，并能膠結(jié)其他物料而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠凝材料。有機(jī)膠凝材料：瀝青(lqng)、樹脂 2、膠凝材料(cilio)氣硬性：石膏(shgo)、石灰 無機(jī)膠凝材料水硬性：水泥3、石膏的生產(chǎn)：純凈的天然二水石

17、膏礦石呈無色透明或白色，但天然石膏常含有各種雜質(zhì)而呈灰色，褐色，黃色，紅色，黑色等顏色。石膏的形成方式：天然二水石膏或化工石膏在非封閉的條件下、常壓下加熱至107170時(shí)，經(jīng)脫水轉(zhuǎn)變而成型半水石膏，也稱建筑石膏。在壓蒸條件下(0.13MPa)、124加熱，則生成型半水石膏，即高強(qiáng)石膏。高強(qiáng)石膏硬化后的強(qiáng)度通常比建筑石膏要高27倍。建筑石膏與適量水拌和后，發(fā)生的反應(yīng)：建筑石膏的特點(diǎn)： 1）、凝結(jié)硬化快 2）、裝飾性好，可加工性能好 3）、建筑石膏硬化后孔隙率大、強(qiáng)度較低。 4）、建筑石膏硬化體隔熱性和吸音性能良好，但耐水性較差。 5）、防火性能良好, 具有 一定的調(diào)濕調(diào)溫性。 6）、建筑石膏硬化

18、時(shí)體積略有膨脹。 建筑石膏的成分是什么？其凝結(jié)硬化機(jī)理是什么？ 石膏膠凝材料是以半水硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料。建筑石膏與水拌合后，半水石膏與水反應(yīng)生成二水石膏，由于二水石膏在水中的溶解度為半水石膏的1/5左右，半水石膏的飽和溶液對二水石膏就成了過飽和溶液。所以二水石膏以膠體微粒自溶液中析出，從而破壞了半水石膏的溶解平衡，使半水石膏雙繼續(xù)溶解和水化。如此循環(huán)進(jìn)行，直到半水石膏全部耗盡。在此過程中，漿體中的自由水分因水化和蒸發(fā)而逐漸減少，二水石膏膠體微粒數(shù)量不斷增加，漿體的稠度逐漸增大，可塑性逐漸減小，表現(xiàn)為石膏的“凝結(jié)”，其后，漿體繼續(xù)變稠，膠體微粒逐漸凝聚成為晶體，晶體長大、共生和相互交錯，使?jié){體產(chǎn)生強(qiáng)度，并不斷增長，這就是硬化。石灰(shhu)石灰是以碳酸鈣為主要成分的石灰石(粘土(zhn t)雜質(zhì)含量小于8)、白云石、貝殼等為原料。石灰的生產(chǎn)(shngchn)：將原料在低于燒結(jié)溫度下燃燒所得的產(chǎn)物，其主要成分是氧化鈣(CaO)，燃燒反應(yīng)式如下： 鈣質(zhì)石灰：氧化鎂5% 鎂質(zhì)石灰：氧化鎂5%石灰的熟化：生石灰與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca(OH)2的過程，稱為熟化。熟化