土木工程材料2016/12/16第一章緒論土木工程材料按化學(xué)成分分類：無機(jī)材料、有機(jī)材料、復(fù)合材料；按材料在建筑物或構(gòu)筑物中的功能分類：承重材料和非承重材料、保溫隔熱材料、吸聲隔聲材料、防水材料、裝飾材料等標(biāo)準(zhǔn)：為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對活動或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則、導(dǎo)則或特性的文件標(biāo)準(zhǔn)化：對實際的或潛在的問題制定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則的活動第二章材料的基本性質(zhì)表觀密度：材料在自然狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量堆積密度：散粒材料在自然堆積狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量密實度D=1-P,材料密實度值愈大，則材料愈密實，孔隙愈少空隙率P’填充率D’=1-P’材料與水接觸時水的鋪展?fàn)顩r可用潤濕角θ來說明材料的含水狀態(tài)只能針對親水性材料而言，材料的基本含水狀態(tài)有4種（page8圖）干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)潤濕狀態(tài)吸濕性：材料在潮濕的空氣中吸收水分的性質(zhì)，用含水率表示平衡含水率：當(dāng)材料吸收的水分與釋放的水分達(dá)到平衡時的含水率（可逆），溫度降低、濕度增大，平衡含水率增大，反之減小吸水性：材料在水中吸收水分的性質(zhì)，用吸水率表示，有質(zhì)量吸水率和體積吸水率兩種表示方法質(zhì)量吸水率：材料在吸水達(dá)到飽和時，所吸收水分的質(zhì)量占材料干燥狀態(tài)質(zhì)量的百分率體積吸水率：材料在吸水達(dá)到飽和時，所吸收水分的體積占材料干燥狀態(tài)體積的百分率強度：材料抵抗外力破壞的能力f=P/A彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力去除后，變形能完全恢復(fù)的性質(zhì)（可逆），這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形塑性：材料在外力作用下，產(chǎn)生明顯變形，但不斷裂破壞，當(dāng)外力除去后，材料仍保持變形后的形狀和尺寸的性質(zhì)，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，當(dāng)外力達(dá)到一定值時，材料突然破壞，而無明顯的塑性變形的性質(zhì)，具有這種性質(zhì)的材料稱為脆性材料，如天然石材、陶瓷玻璃、普通混凝土砂漿等韌性（沖擊韌性）：材料在沖擊或振動荷載作用下，能吸收較大能量，同時產(chǎn)生一定的變形而不破壞的性質(zhì)，如鋼材、木材硬度：材料表面抵抗硬物壓入或刻劃的能力方法：刻劃法、壓入法（常見的壓入法為布氏法、洛氏法等）HB：150承受荷載1500Mpa耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力，用磨損率或耐磨率表示耐久性：材料在使用過程中，抵抗各種內(nèi)在或外部因素的破壞作用，長期保持其原有性能，不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)，主要包括滲透性、抗凍性、抗碳化性、抗腐蝕性、抗侵蝕性、抗骨料反應(yīng)；環(huán)境因素包括物理作用、化學(xué)作用、機(jī)械作用、生物作用材料的組成包括材料的化學(xué)組成、礦物組成和相組成化學(xué)組成：構(gòu)成材料的化學(xué)元素及化合物的種類和數(shù)量。習(xí)慣上，金屬材料的化學(xué)組成以主要元素的含量來表示；無機(jī)非金屬材料則以各種氧化物含量來表示礦物組成：構(gòu)成材料的礦物種類和數(shù)量礦物：在無機(jī)非金屬材料中具有某種特定的晶體結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性能的組織結(jié)構(gòu)相組成：材料中具有相同的物理、力學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相，自然界中的物質(zhì)有氣相、液相、固相之分。材料的相組成是指組成材料的相種類、數(shù)量及分布狀況土木工程材料的結(jié)構(gòu)可分為宏觀結(jié)構(gòu)、亞微觀結(jié)構(gòu)（或稱細(xì)觀結(jié)構(gòu)）、微觀結(jié)構(gòu)第三章建筑鋼材鋼的冶煉（page21）鋼的分類①按化學(xué)成分：碳素鋼、合金鋼②按脫氧程度：沸騰鋼、鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼、特殊鎮(zhèn)靜鋼鋼的化學(xué)成分對鋼材性能的影響①碳：碳含量增加，強度、硬度提高，塑性、韌性降低②硅：有益元素③錳：有益元素④硫：有害元素⑤磷：有害元素⑥氧：有害元素⑦氮：與磷相似4、鋼中碳、鐵原子相互結(jié)合形成3種形式的碳鐵合金，它們在一定條件下能形成具體一定形態(tài)的聚合體，稱為鋼的組織。具體有：固溶體、化合物、機(jī)械混合物名稱符號含碳量（%）性能鐵素體F≤0.02強度、硬度很低，但塑性好，沖擊韌性很好（接近純鐵）奧氏體A0.8強度、硬度不高，但塑性大滲碳體Cm6.67抗拉強度很低，塑性幾乎為零，硬度和脆性大珠光體P0.8強度較高，塑性和韌性介于鐵素體和滲碳體之間低碳鋼受拉的應(yīng)力、應(yīng)變圖分為4個階段：彈性階段、屈服階段、強化階段、頸縮階段（page25圖3-2）強屈比：抗拉強度與屈服強度之比塑性表示鋼材在外力作用下發(fā)生塑性變形而不破壞的能力，它是鋼材的一個重要指標(biāo)。鋼材塑性用伸長率或斷面收縮率表示沖擊韌性：鋼材抵抗沖擊荷載的能力硬度：鋼材表面局部體積內(nèi)抵抗硬物壓入的能力，它是衡量鋼材軟硬程度的指標(biāo)冷加工：鋼材在再結(jié)晶溫度下（一般為常溫）進(jìn)行的機(jī)械加工，如冷拉、冷拔、冷軋、冷扭、冷沖等冷加工強化：鋼材經(jīng)冷加工后，產(chǎn)生塑性變形，屈服點明顯提高，而塑性、韌性降低，彈性模量下降時效強化：鋼材經(jīng)冷加工后，再將鋼材于常溫下存放15-20d，或者加熱到100-200℃并保持一定時間，這一過程稱為時效處理，前者為自然時效，后者為人工時效。經(jīng)過時效處理后，鋼材的屈服強度和極限強度提高，塑性和沖擊韌性有所降低，彈性模量得以恢復(fù)，這種現(xiàn)象稱為時效強化。時效敏感系數(shù)越大，時效后沖擊韌性的降低越顯著，加熱到T隨爐冷卻鋼材的熱處理①退火：加熱→保溫→緩慢冷卻（隨爐冷卻）目的：改善組織，減少加工中產(chǎn)生的缺陷，降低硬度，提高塑性，防止變形與開裂②正火：加熱→保溫→緩慢冷卻（空氣中冷卻）硬度強度提高，塑性降低目的：消除組織缺陷③淬火：加熱（900℃以上）→保溫→快速冷卻（在水或油中冷卻）塑性、韌性顯著降低目的：得到高強度、高硬度的組織④回火：加熱→保溫→緩慢冷卻（空氣中冷卻）目的：消除淬火產(chǎn)生的很大內(nèi)應(yīng)力，降低脆性主要鋼材的性質(zhì)與選用（page31）第四章氣硬性膠凝材料無機(jī)膠凝材料分為氣硬性膠凝材料、水硬性膠凝材料石膏：以硫酸鈣為主要成分的氣硬性膠凝材料性質(zhì)：質(zhì)輕、強度較高、防火性較好原料：天然二水石膏、天然無水石膏、工業(yè)副產(chǎn)石膏（page41）石灰（page44）欠火石灰：碳酸鈣未完全分解，使用時缺乏黏結(jié)力過火石灰：結(jié)構(gòu)密實，表面常包覆一層熔融物，熟化很慢第五章水泥（59）混合材料：在生產(chǎn)水泥時加入的各種礦物質(zhì)材料常見水泥的主要特征（page64表5-7）常見水泥的選用（page65表5-8）第六章混凝土（76、83-85）細(xì)度模數(shù)Mx=3.7~3.1粗砂Mx=3.0~2.3中砂Mx=2.2~1.6細(xì)砂Mx=1.5~0.7特細(xì)砂混凝土拌合物的和易性包括流動性、黏聚性、保水性流動性：混凝土拌合物在自重或機(jī)械振搗作用下，能產(chǎn)生流動，并均勻密實地填滿模板黏聚性：混凝土拌合物在施工過程中，其組成材料之間有一定的黏聚力，不致發(fā)生分層和離析保水性：混凝土拌合物在施工過程中，具有一定的保水能力，不致產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象稠度試驗的方法：坍落度與坍落擴(kuò)展度法、維勃稠度法影響混凝土拌合物和易性的主要因素：組成材料性質(zhì)a.水泥b.集料c.外加劑水泥漿的數(shù)量和水灰比砂率（砂率是指細(xì)集料含量占集料總量的質(zhì)量百分率）環(huán)境溫度和存放時間影響混凝土強度的主要因素：水泥強度等級和水灰比集料漿集比（混凝土中水泥漿的體積與集料體積之比值）齡期養(yǎng)護(hù)溫度和濕度混凝土的變形：非荷載作用變形、荷載作用下的變形徐變：在長期荷載作用下隨時間的延長而增加的變形建筑砂漿建筑砂漿：由膠凝材料、細(xì)集料和水等材料按一定比例配制而成的建筑材料砌體材料及屋面材料燒結(jié)普通磚尺寸：240mm*115mm*53mm天然巖石分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖第九章瀝青瀝青的分類地瀝青a.天然瀝青b.石油瀝青焦油瀝青a.煤瀝青b.頁巖瀝青石油瀝青的化學(xué)組分，根據(jù)試驗方法的不同有不同的分組方法，主要有三組分、四組分分析法等，三組分法將瀝青分為瀝青質(zhì)（A）、樹脂（R）、油分（O）瀝青中各組分的化學(xué)組成和相對含量的不同，形成的膠體結(jié)構(gòu)就不同，通常可分為溶膠型、溶—凝膠型、凝膠型黏滯性——針入度；塑性——延度；溫度敏感性——軟化點（153）第