河海大學(xué) 工程材料復(fù)習(xí)

1、工程材料復(fù)習(xí)指南第一章了解材料的組成。答：分為三種組成：（1）化學(xué)組成：指組成材料的化學(xué)元素的種類和數(shù)量，通常用化學(xué)元素含量百分比表示。直接 影響材料的化學(xué)性質(zhì)。（2）礦物組成：指組成材料的礦物種類和數(shù)量，是構(gòu)成巖石的以及各類無機非金屬材料的基本 單元。（3）相組成密度，表觀密度，視密度，堆積密度的概念、計算。特別是視密度和堆積密度。答：A.密度：絕對密實狀態(tài)下單位體積質(zhì)量。mp =VB表觀密度：自然狀態(tài)下（包含材料實體及其內(nèi)部開口空隙、閉口空隙）單位體制材料的質(zhì)量。（氣干狀態(tài)下）o _mp =0 V0C.視密度：材料在自然狀態(tài)下不包括開口孔隙是的單位體積質(zhì)量。p, = m V，是材料包含閉口

2、孔隙時的體積 常用的測量方法是排液置換法和水中稱重法。V,M1=干砂的質(zhì)量M2=瓶和蠻瓶水的質(zhì)量M3=瓶、水、砂子的總質(zhì)量。D.堆積密度:散粒或粉狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積材料的質(zhì)量3.孔隙率和空隙率（手填）材料與水有關(guān)的性質(zhì)親水性與憎水性（與接觸角有關(guān)）含水率（易錯）公式：f = F / A耐水性：常用軟化系數(shù)來衡量（重要）Y 材料在水飽和狀態(tài)下的抗壓強度v 一 . 一 一.、軟材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強度影響抗壓強度的因素（手填）f材料強度，MPa；F破壞時荷載，N；A件受力斷面面積，mm2。（1）材料本身的組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造（2）試件的形狀和尺寸：多數(shù)情況下，材料的強度隨試件尺寸的增加而降

3、低，當尺寸大到一定 程度后，強度不再下降，這一現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。（3）試件的表面狀態(tài)（4）測試時的溫度和濕度（5）試件加載速度和實驗裝置情況第三章膠凝材料定義和分類經(jīng)過自身的物理化學(xué)作用后，在由可塑漿體變成堅硬石狀體的過程中，能把散?；驂K狀物料 膠結(jié)成一個整體的材料，統(tǒng)稱為膠凝材料.L機膠凝材料氣硬性膠凝材料：如石灰、石膏、水玻璃等J機膠凝材料L水硬性膠凝材料：如各種水泥石灰的生產(chǎn)、消解、硬化、應(yīng)用生產(chǎn)以碳酸鈣為原料進行煅燒，原料經(jīng)煅燒后得到塊狀產(chǎn)品熟化石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰。（氧化鈣與水反應(yīng)生成氫氧化鈣并放熱）欠火石灰：中心部分仍是碳酸鈣硬塊，不能熟化，形成渣子。過火石灰：結(jié)構(gòu)緊密

4、，熟化很慢，當用于建筑上后，可能繼續(xù)熟化產(chǎn)生體積膨脹，引氣開裂 或局部脫落。“陳伏”：為消除過火石灰的危害，石灰漿需在消解坑里存放兩星期以上，使未熟化的石灰 充分熟化。陳伏期間石灰漿表面應(yīng)覆蓋一水，以免石灰漿碳化C硬化石灰漿在空氣中逐漸硬化，其的硬化包括兩個同時進行的過程：結(jié)晶過程：水分蒸發(fā)引起氫氧化鈣從過飽和溶液中析出碳化過程：氫氧化鈣吸收空氣中CO2,生成碳酸鈣和水D應(yīng)用制作石灰乳涂料配制砂漿（石灰砂漿和石灰水泥混合砂漿）拌制灰土和三合土石膏部分（主要成分CaSO4）二水石膏 CaSO4 - 2 H2O半水石膏CaSO4 - 1/2 H2O建筑石膏：以B -CaSO4 - 1/2 H2O為

5、主要成分凝結(jié)硬化 CaSO - - H O + 11 H O CaSO - 2 H O 4 222242高強石膏高強石膏晶粒較粗，比表面積比較小，調(diào)成石膏漿體的可塑需水量很小，約為35-45%，因而硬 化后孔隙率小，具有較高的強度和密實度。水玻璃定義：一種能溶于水的硅酸鹽，由不同比的堿金屬氧化物和二氧化硅所組成。化學(xué)式為R2O nSiO2。模數(shù)的概念及應(yīng)用：二氧化硅和堿金屬氧化物的摩爾比n稱為水玻璃的模數(shù)，一般在2.63.0之間，密度為1.31.5g/cm3水泥部分（1）基礎(chǔ)部分定義：凡由硅酸鹽水泥熟料、05%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，都稱為硅酸鹽水泥生產(chǎn)生產(chǎn)硅酸

6、鹽水泥的原料：石灰質(zhì)原料（石灰石、白堊等）：主要提供CaO粘土質(zhì)原料（粘土、頁巖等）：主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3輔助原料（如鐵礦石、砂巖等）：用以校正SiO2和Fe2O3的不足硅酸鹽水泥的生產(chǎn)可概括為“兩磨一燒”艮即生料的配合與磨細（磨）生料煅燒成熟料（燒）熟料與適量石膏共同磨細而成水泥（磨）（2）水泥的主要礦物成分及特性硅酸三鈣。水化速率較快，水化熱較大且主要在水化反應(yīng)早期釋放，強度最大，是決定水泥 強度等級高低的最主要礦物。硅酸二鈣。水化速率最慢，水化熱最小且主要在后期釋放，在其強度不高，但后期增長率高， 是后期強度增長的主要礦物。鋁酸三鈣。水化反應(yīng)速率極快，水化熱最大且

7、主要在早期釋放，硬化時體積縮減最大，早期 強度增長率很大，但強度不高。是影響水泥凝結(jié)時間的主要礦物之一。鐵鋁酸四鈣。石化反應(yīng)速率僅次于鋁酸三鈣，水化熱中等，強度較低，脆性較其他礦物小。 是影響水泥抗拉強度的主要礦物。（3）少量成分及造成的影響還有少量對水泥性能影響較大的物質(zhì)有：（1）游離氧化鈣（f-CaO）（2）方鎂石（MgO）（3）SO3三種材料都將引起水泥體積安定性不良。（4）水化與凝結(jié)硬化水化：水泥熟料礦物與水反應(yīng)生成水化物的過程。主要水化產(chǎn)物：水化硅酸鈣和水化鐵酸鈣凝膠；Ca（OH）2、AFt, AFm晶體。（必須知道）凝結(jié)和硬化：水泥加水形成的漿體，起初具有可塑性和流動性。隨著水化反

8、應(yīng)的不斷進行，漿 體逐漸失去流動能力轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢◤姸鹊墓腆w。影響硅酸鹽水泥水化與硬化的因素：水泥熟料礦物組成水泥細度石膏摻量水泥漿的水灰比養(yǎng)護條件（溫度與濕度）齡期（5）水化的物理化學(xué)過程（6）細度、標準稠度用水量 細度：水泥顆粒的粗細程度。標準稠度用水量：水泥凈漿標準稠度需水量（規(guī)定的原因：為測定凝結(jié)時間、體積安定性等 性能，使其具有正確的可比性，水泥凈漿以標準方法測試所達到統(tǒng)一規(guī)定的漿體可塑性程度。）（7）凝結(jié)時間對施工的影響水泥凝結(jié)不宜過早，以便在初凝之前有足夠的時間來完成混凝土或砂漿的攪拌、運輸、澆搗 和砌筑等操作水泥終凝不宜過遲，以便使混凝土能盡快地硬化，達到一定的強度，以利于下道

9、工序的進行。（8）安定性及影響因素水泥的體積安定性：指水泥漿體在凝結(jié)硬化過程中體積變化的均勻性。影響因素：游離氧化鈣（f-CaO）含量過高，導(dǎo)致安定性不良。方鎂石（MgO）含量多，會引起水泥的安定性不良三氧化硫（SO3）含量過高。硅酸鹽水泥中SO3的含量不得超過3.5%。（9）如何測定水泥強度、等級如何劃分檢驗方法：GB/T17671-1999水泥膠砂強度檢驗方法（ISO法）1）標準砂：1.02.0mm, 0.501.0mm, 0.080.50mm 三級，每級各占 1/3。2）配合比（質(zhì)量比）：水泥：標準砂：水3）1:3: 0. 54）4502g: 1350 5g :2251 mL5）成型方法

10、：標準振實臺或振動臺6）試件尺寸：40mmX40mmX 160mm7）養(yǎng)護溫度：201C8）齡期：3d, 28d9）強度試驗：抗折、抗壓強度等級按規(guī)定齡期的抗壓強度和抗折強度劃分。抗折強度：f = 0.00234 F （MPa） m 2 bh 2抗壓強度：f = =.625 F（MPa）（10）水泥水化熱過大的危害水化熱積聚在內(nèi)部不易散發(fā)出去，內(nèi)部溫度常升高到5060C以上，建筑內(nèi)部和外部的溫度差所 引起的應(yīng)力，可使混凝土產(chǎn)生裂縫，因此水化熱對大體積混凝土是有害因素。（11）環(huán)境水對水泥的侵蝕水泥混凝土或砂漿有時會受到環(huán)境水的物理化學(xué)作用，使己硬化的水泥石結(jié)構(gòu)遭到破壞，強 度降低，最終甚至造成

11、建筑物的破壞，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境水對水泥石的侵蝕。（12）產(chǎn)生侵蝕的根本原因及提高措施原因：氫氧化鈣及其它成分，能一定程度地溶解于水氫氧化鈣等水化產(chǎn)物是堿性物質(zhì)，若環(huán)境水中有酸類或某些鹽類水泥石本身不密實，有很多毛細孔通道，侵蝕性介質(zhì)易于進入其內(nèi)部提高措施：根據(jù)環(huán)境介質(zhì)侵蝕的特性，選擇合適品種的水泥。盡量提高混凝土的密實性，減少水的滲透作用，則可減輕環(huán)境介質(zhì)的侵蝕破壞作用必要時可在混凝土表面設(shè)置防護層，如瀝青防水層和塑料防水層及合成樹脂涂料等。（13）混合材料的定義和分類定義：在生產(chǎn)水泥時，為節(jié)約水泥熟料，提高水泥產(chǎn)量和擴大水泥品種，同時也為改善水泥性能， 調(diào)節(jié)水泥強度等級而加到水泥中的礦物質(zhì)材

12、料。六大其他水泥性能與適用場合與硅酸鹽水泥的不同之處硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰 水泥粉煤灰 水泥強度f早高較高低低低f后高高高高高水化熱高較高低低低水化速度快較快較慢較慢較慢抗侵蝕性差差較好SiO2多，較好A12O3多，差較好抗凍性、耐磨性好較好較差差較差抗?jié)B性比、二、四差較好水泥品種硅酸鹽水泥普通水泥礦渣水泥火山灰 水泥粉煤灰 水泥適用范圍有f早、f高、抗凍、抗沖磨要求的工程大體積砼 抗侵蝕 耐熱蒸汽養(yǎng)護大體積砼 抗侵蝕 抗?jié)B蒸汽養(yǎng)護大體積砼 抗侵蝕 抗裂蒸汽養(yǎng)護不適用范圍大體積砼有化學(xué)侵蝕和

13、環(huán)境水侵蝕的砼有早期強度和抗凍要求的工程（14）加入過多混合材料與普通硅酸鹽水泥的不同:水化過程不同；早強低，后期強度高；水化熱低。（15）水泥選用計算題訓(xùn)練儲運和保管的要點：防止受潮或混入雜物，不同品種和強度等級的水泥，應(yīng)分別貯運，不得混雜，避免錯用。水泥不宜存放過久。水泥在貯運過程中，由于能吸收空氣中的水分而逐漸受潮變質(zhì)，使強度降 低。對于貯存過久的水泥，必須重新進行強度檢驗才能使用。第四章混凝土分類優(yōu)缺點優(yōu)點：原料豐富、可就地取材、工藝簡單、用途廣泛、耐久性較強、價格低廉、整體性強適應(yīng)性強（可制成不同等級的混凝土、可塑性）缺點：1、脆性材料的抗拉強度低，抗裂性差，不能單獨用于承受拉力的結(jié)

14、構(gòu)。2、自重大、比強（強度與表現(xiàn)密度之比）低。3、施工期長：需經(jīng)過一定齡期的養(yǎng)護才能達到所需要的強度。4、質(zhì)量波動大：混凝土質(zhì)量受到原材料品質(zhì)、配合比波動等多方面的影響，因此施工過程中，必 須要有嚴格的質(zhì)量控制。組成材料及作用混凝土的組成材料：水泥，水，砂，石子。常摻入一些外加劑及摻合料。1）水泥水泥是膠凝材料，因此在混凝土中主要起膠結(jié)作用。2）水泥漿（水泥+水）填充作用：填充空隙增大密實性潤滑作用：降低骨料之間的摩擦力提高拌合物的流動性膠結(jié)作用：把散粒的砂、石膠結(jié)成整體3）砂漿a、填充作用：砂漿在混凝土中填充石子之間空隙。b、粘聚作用：使粗骨料在施工過程中不離析并起保水作用。c、骨架作用：砂

15、是細骨料，因此在混凝土中主要是起骨架和抑制體積收縮作用。4）石子（粗骨料）石子在混凝土中主要起骨架和抑制體積收縮作用的同時，還起降低混凝土成本的經(jīng)濟作用。5、外加劑和摻合料技術(shù)性質(zhì)A.和易性和易性是指混凝土拌和物的施工操作難易程度和抵抗離析作用程度的性質(zhì)；它是一項綜合性技術(shù) 指標，包括三個方面的含義：流動性（流動性的大小，反映拌和物的稀稠，它關(guān)系著施工振搗的難易和澆筑的質(zhì)量）粘聚性（粘聚性不好的拌和物，砂漿與石子容易分離，振搗后會出現(xiàn)蜂窩、空洞等現(xiàn)象，嚴重 影響工程質(zhì)量）保水性（保水性指混凝土拌和物具有一定的保持水分不讓泌出的能力）A1,影響和易性的因素廠水泥漿含量（水泥漿過多，拌合物流動性大

16、，粘聚性好保水性變差；水泥漿太少，粘聚性差）水泥漿稠度（由水灰比決定。水灰比過小，流動性低，難以成型；水灰比過大，拌合物粘聚 性和保水性變差）含砂率：砂率是指混凝土中砂的重量占砂和石總重量的百分率。當骨料總量和水泥漿量一定時：砂率過?。荷安荒芡耆畛涫涌障叮伤酀{去填，必然會降低混凝土拌合物的流動性，嚴重影響其粘聚性和保水性，容易造成離析和流漿等現(xiàn)象。砂率過大：骨料的總表面積增大，包裹骨料表面的水泥，漿量增多，從而使混凝土拌 合物的流動性減小。水泥品種和骨料性質(zhì)外加劑L一時間與溫度B強度一.立方體抗壓強度標準立方體抗壓強度(標準試件：邊長為150mm的立方體試件；標準養(yǎng)護條件：203C、相

17、對濕度90%以上，養(yǎng)護28d齡期；用標準方法測得的極限抗壓強度)立方體抗壓強度標準值(在混凝土立方體抗壓強度總體分布中，具有95%保證率的抗壓強， 稱為立方體抗壓強度標準值)C影響混凝土抗壓強度的因素和公式水泥強度與水灰比(最主要因素)(手填)A、B 經(jīng)驗常數(shù)卵石混凝土普通水泥A=0.48B=0.33碎石混凝土普通水泥A=0.46B=0.07當已知所用水泥的強度等級時，可根據(jù)所要配制的混凝土的強度，來估計應(yīng)采用的水灰比值A(chǔ)f W / C = c九 + E ce骨料種類與級配養(yǎng)護條件和養(yǎng)護齡期施工條件耐受性、抗?jié)B性、抗凍性、碳化和堿骨料反應(yīng)f = Af (C B)耐受性:指混凝土在所處環(huán)境條件下

18、，能保持其原有的性能，抵抗 受破 cu ce W壞作用的能力。它包括抗凍、抗?jié)B、抗沖磨、抗氣蝕、抗侵蝕及抗碳化、堿骨料反應(yīng)、抗風(fēng)化及混凝土中鋼筋腐蝕等性能?？?jié)B性:是指混凝土抵抗壓力水滲透作用的能力?？?jié)B等級：W2(0.2MPa) W4(0.4MPa) W6(0.6MPa)W8(0.8MPa) W10(1.0MPa) W12(1.2MPa)水灰比0.500.550.550.600.600.650.650.75估計28d可能達到的抗?jié)B等級W8W6W4W2抗凍性:是指混凝土在水飽和狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，同時也不嚴重降低 強度的性能?；炷恋奶蓟?空氣中的CO2通過混凝土的毛細孔隙，

19、由表及里地向內(nèi)部擴散，在有水分存 在的條件下，與水泥石Ca（OH）2反應(yīng)生成CaCO3，使混凝土中Ca（OH）2濃度下降。堿骨料反應(yīng)：混凝土中的堿性物質(zhì)與骨料中的活性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，引起混凝土內(nèi)部自膨脹盈 利而裂開的現(xiàn)象。提高耐久性的措施（1）嚴格控制水灰比和水泥用量。（2）合理選擇水泥品種及強度等級（3）合理選擇粗細骨料。嚴格控制骨料中的有害雜質(zhì)含量。（4）選擇級配合理的砂石骨料?？稍诒ＷC混凝土和易性的條件下，減少水泥用量，并有較好的 密實性，不僅可提高混凝土的耐久性而且也較經(jīng)濟。（5）摻加減水劑及引氣劑。如果在混凝土中加入減水劑和引氣劑 可減少混凝土的用水量及水 泥用量，可提高混凝土抗凍性及

20、抗?jié)B性。（6）改善混凝土的施工方法。骨料：（1）粗細骨料的分界線混凝土的細骨料分天然砂（河砂、海砂等）和人工砂。粒徑范圍0.165.0mm，大于5.0mm 的列入石子，小于0.16mm的為石粉或泥。（2）有害雜質(zhì)主要為云母、粘土、淤泥、硫酸鹽、有機質(zhì)等。（3）粗細程度及級配砂的粗細程度用細度模數(shù)（Uf ）表示，它是指不同粒徑的砂?；煸谝黄鸷蟮钠骄旨毘潭?。公式：（手填）過粗：混凝土粘聚性差，容易產(chǎn)生分離、泌水；過細：流動性差，水泥用量大，強度低；用中砂（30-23）為宜。級配的表示砂的級配用各篩上累計篩余百分率表示，按0.63mm篩孔的篩上累計篩余百分率分為三個 區(qū)間。級配較好的砂，各篩上累計篩余百分率應(yīng)在同一區(qū)間內(nèi)。（4）砂的四種含水狀態(tài)、堅固性定義表面水干燥狀態(tài) 氣干狀態(tài) 飽和面干狀態(tài) 濕潤狀態(tài)干燥狀態(tài) 氣干狀態(tài) 飽和面干狀態(tài)濕潤狀態(tài)卵石和碎石的不同點針片狀石塊使用量必須加以限制表面粗糙并富有棱角的骨料如碎石，與水泥石的粘結(jié)力較強，而卵石表面光滑，則粘結(jié)力較弱。所以，在同樣條件下，用碎石拌制的混凝土強度比卵石混凝土高最大粒徑（大有什么好處，何時用最大粒徑）有害雜質(zhì)（粘土，淤泥，硫酸鹽等）最大粒徑（DM）：粗骨料公稱