土木工程材料復習

土木工程材料復習第2章土木工程材料的基本性質

1.1材料的密度、表觀密度與堆積密度1、密度：材料在絕對密實狀態(tài)下（不包含孔隙或空隙）單位體積的質量。

ρ=m/V

2、表觀密度：指材料在自然狀態(tài)下（包含孔隙）單位體積的質量。ρ0=m/V0

3、堆積密度：指散粒材料或粉狀材料，在堆積狀態(tài)下單位體積的質量。ρ0＇=m/V0＇1.2密實度與孔隙率

1、密實度：指材料體積內被固體物質所充實的程度。2、孔隙率：指材料中孔隙體積占總體積的百分率。密實度和孔隙率兩者之和為１1.3材料的填充率與空隙率1、填充率：散粒材料在堆積體積下，被其顆粒填充的程度。2、空隙率：指散?；蚍蹱畈牧项w粒之間的空隙占其堆積體積的百分率。填充率和空隙率兩者之和為１1、已知某卵石的質量為10.6g，體積為4.06cm3，用李氏瓶法，排除的水的體積為4ml，現(xiàn)總共有這樣的卵石3360kg，堆成體積為2m3，求石子的孔隙率和空隙率。2、某材料干燥試樣重450g，浸入水中吸水飽和后，排出水的體積190cm3；取出后用濕布抹干再浸入水中，排出水的體積為230cm3；試樣磨細后烘干再浸入水中，排出水的體積為170cm3。試求該材料的密度ρ，表觀密度ρ0，開口孔隙率PK，閉口孔隙率PB。3.一質量為4.1kg，體積為10L的容量筒，內部裝滿最大粒徑為20mm的碎石，稱得總質量為19.81kg。向上述容量筒內注水，待石子吸水飽和后再注滿水，稱得其時總質量為23.91kg。將此吸水飽和的石子用濕布擦干表面，稱得石子的質量為16.02kg。試求該碎石:(1)堆積密度ρ0′(1571kg/m3)

(2)質量吸水率Wm

(2.0%)

(3)表觀密度ρ0

(2530kg/m3)

(4)空隙率P′(37.9%)4.某材料在吸水飽和時的容重(ρ0飽)為1600kg/m3，體積吸水率(Wv)為15%。試計算該材料:(1)干表觀密度ρ0干(1450kg/m3)

(2)質量吸水率Wm(10.3%)

(3)開口孔隙率Pk

(15%)

(4)若材料的密度(ρ)為2.6g/cm3,求孔隙率P(44.2%)

1.5材料在空氣中與水接觸時，根據(jù)其是否能被水潤濕，分為：能被水潤濕—親水性，潤濕邊角θ≤900

不能被水潤濕—憎水性，潤濕邊角θ>900

1.4孔隙率增大（1）材料表觀密度減?。唬?）強度降低；導熱系數(shù)減?。唬?）吸水率增大；（4）透氣、透水性變大。（5）抗凍性是否降低，要視孔隙大小和形態(tài)特征而定1.6、含水率：材料所含水分質量占其干質量的百分率吸水性質量吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸水分質量占干質量的百分率。體積吸水率：材料飽水狀態(tài),所吸收水分體積占干體積的百分率。(等于開口孔隙率)5.燒結普通磚的尺寸為240mm*115mm*53mm，已知其孔隙率為37%，干燥質量為2487g，浸水飽和后質量為2984g。求該磚的密度、干表觀密度、吸水率、開口孔隙率及閉口孔隙率。1.7材料抵抗水的破壞作用的能力稱為耐水性。指標：軟化系數(shù)材料的抗?jié)B性：滲透系數(shù)、抗?jié)B等級

6.一質量為4.1kg，體積為10L的容量筒，內部裝滿最大粒徑為20mm的碎石，稱得總質量為19.81kg。向上述容量筒內注水，待石子吸水飽和后再注滿水，稱得其時總質量為23.91kg。將此吸水飽和的石子用濕布擦干表面，稱得石子的質量為16.02kg。試求該碎石:(1)堆積密度ρ0′(1571kg/m3)(2)質量吸水率Wm(2%)(3)表觀密度ρ0(2530kg/m3)(4)空隙率P′(37.9%)7.某材料在吸水飽和時的容重(ρ0飽)為1600kg/m3，體積吸水率(Wv)為15%。試計算該材料:(1)干容重ρ0干(1450kg/m3)(2)質量吸水率Wm(10.3%)(3)開口孔隙率Pk(15%)(4)若材料的密度(ρ)為2.6g/cm3,求孔隙率P(44.2%)

第三章天然石材、土1.天然巖石按地質成因可分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖（水成巖）和變質巖三大類2.軟化系數(shù)大于等于0.85的材料稱為耐水材料。3.抗凍性：凍融循環(huán)，質量損失不超過5%，強度下降不大于25%4.土是由固體顆粒、水和氣體三部分組成，稱為土的固相、土的液相、土的氣相。第4章氣硬性無機膠凝材料1.膠凝材料：經(jīng)物理、化學作用，能將散粒狀或塊狀材料粘結為整體，并具有一定強度的材料。2.氣硬性膠凝材料（石灰、石膏），水硬性膠凝材料（水泥）3.過火石灰：溫度過高/時間過長/顏色深（褐、黑）過火石灰可以使用，但應陳伏半個月

——常見實例：陳伏時間不夠，引起房屋抹面層凸起開裂4.區(qū)別石灰（生石灰），熟石灰（消石灰），石膏5.水玻璃可以用來配制耐酸(熱)砂漿和混凝土,土壤加固（2）過火石灰膨脹裂紋（1）石灰網(wǎng)狀收縮裂紋原因：（1）石灰在凝結硬化過程中產(chǎn)生較大收縮而引起的?？梢酝ㄟ^增加砂用量、潤濕墻體基層、降低一次抹灰的厚度等措施加以改善（2）石灰中含有過火石灰。在砂漿硬化后，過火石灰吸收空氣中的水蒸氣繼續(xù)熟化，體積膨脹，從而出現(xiàn)上述現(xiàn)象。1.水泥的分類及代號（六大通用水泥）2.硅酸鹽水泥熟料礦物組成與特性：硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸四鈣

硅酸鹽水泥加水后，鋁酸三鈣立即發(fā)生反應，硅酸三鈣和鐵鋁酸四鈣也很快水化，而硅酸二鈣水化速度較慢。

由于C3A的水化速度過快，在無石膏存在時，它能使水泥瞬間產(chǎn)生凝結。在有石膏存在時，C3A水化后易與石膏反應而生成難溶于水的鈣礬石，它沉淀在水泥顆粒表面形成保護膜，阻礙C3A的水化，從而起到緩凝的作用。當石膏過量時，則影響水泥的安定性。3.硅酸鹽水泥技術性質細度：通常采用篩分析法或比表面積法(勃氏法)測定凝結時間：初凝時間不早于45min，終凝時間不遲于6.5h。凡初凝時間不符合規(guī)定者為廢品，終凝時間不符合規(guī)定者為不合格品。體積安定性：危害：水泥體積安定性不良產(chǎn)生膨脹性裂縫，降低建筑物質量，甚至引起嚴重工程事故。因此體積安定性不合格的水泥作廢品處理。

檢測方法：可采用試餅法或雷氏法檢驗。第五章水泥強度：將水泥和標準砂按1：3.0混合，加入規(guī)定數(shù)量的水(水灰比0.50),并按規(guī)定的方法制40mm×40mm×160mm的試件，在標準溫度(20士1℃)的水中養(yǎng)護。

硅酸鹽水泥分為42.5、42.5R、52.5、52.5R、62.5和62.5R六個強度等級4.硅酸鹽水泥水化熱很大，不能用于大體積混凝土中。5.廢品—凡初凝時間、安定性、氧化鎂、三氧化硫中任一項不符合規(guī)定者。不合格品—凡細度、終凝時間、不溶物、燒失量中任一項不符合規(guī)定者，混合材料摻量超最大限量，強度低于商品強度等級的指標，水泥包裝標志中水泥品種、強度等級、生產(chǎn)者名稱和出廠編號不全的。6.硅酸鹽水泥的腐蝕與防止7.活性混合材料：常溫下能與氫氧化鈣和水發(fā)生水化反應，生成水硬性水化物，并能凝結硬化產(chǎn)生強度的混合料。

粒化高爐礦渣、火山灰質混合材料和粉煤灰8.通用硅酸鹽水泥的其他品種（特性，選用）水泥配制混凝土原則：高對高，低對低

工程實例：混凝土干縮縫某車間完工后發(fā)現(xiàn)頂層每個框架橫梁上都出現(xiàn)不同程度的裂縫。裂縫均于梁的上部，長約為梁高一半，裂縫上寬下窄，最大寬為0.5mm。經(jīng)設計復查，設計計算無誤；整個車間坐落于完整的砂巖地基上，沒有不均勻沉降，材料全部合格，混凝土強度滿足要求。經(jīng)了解，在頂層施工中為趕進度，把混凝土的強度等級從C20提高至C30，單位水泥用量增加了90kg，且當時使用的砂亦恰好細度較細?！痉治觥浚簭牧芽p形狀看，可知不屬荷載裂縫，為收縮變形產(chǎn)生的裂縫。原因是施工中任意提高混凝土強度，加大水泥用量，且采用細度模數(shù)小的砂，這兩方面都會使收縮增大，從而導致產(chǎn)生裂縫。第六章混凝土1.細骨料中有害雜質的危害是什么？泥，泥塊，云母，輕物質

粘附在砂的表面，妨礙水泥與砂的粘結，降低砼的強度，增加砼的用水量，加大砼的收縮，降低砼的抗?jié)B性和抗凍性。

有機物、硫化物及硫酸鹽—對水泥有腐蝕作用。氯鹽—對鋼筋有腐蝕作用。2.細度模數(shù)MX粗砂3.7~3.1；中砂3.0~2.3；細砂2.2~1.6；3.顆粒級配：按0.6mm篩孔累計篩余百分率分成三個級配區(qū)(I、II、III區(qū))。4.砂的篩分析試驗：分計篩余，累計篩余，評定其細度模數(shù)及級配5.粗骨料特性分析：碎石與卵石，針狀顆粒，片狀顆粒6.堿集料反應7.外加劑：減水劑技術經(jīng)濟效果，引氣劑的作用8.混凝土和易性定義，內容：指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運輸、澆灌、搗實）并能獲得質量均勻、成型密實的性能

。包括流動性，粘聚性，保水性【觀察】

請觀察圖中A、B、C三種石子的形狀有何差別，分析其對拌制混凝土性能會有哪些影響。

A-碎石1B-碎石2C-卵石9.和易性評定方法：坍落度和維勃稠度10.砂率、合理砂率定義11.混凝土立方體抗壓強度，不同尺寸的試塊強度換算，推算混凝土強度公式

fn/f28=lgn/lg28(n>=3)混凝土強度公式12.混凝土的四性能與三參數(shù):和易性、強度、變形、耐久性。水灰比、砂率、單位用水量13.混凝土配比14.建筑砂漿的技術性質：和易性（流動性、保水性），強度（基層是否吸水）

8.用32.5P·O水泥配制卵石砼，制作100×100×100mm的試件三塊，在標準條件下養(yǎng)護7d，測得破壞荷載分別為140kN、135kN、144kN。①試計算該砼28d的標準立方體抗壓強度，②試計算該砼的水灰比（水泥強度富于系數(shù)kc=1.13）。9.砼設計強度為C20，強度保證率P(t)=95%(1)當σ=3MPa時，求f配

(2)當σ=5.5MPa時，求f配

(3)若采用42.5的P·O水泥，卵石，用水量W=180kg/m3，則σ從5.5MPa降到3MPa時，每m3砼可節(jié)約水泥多少公斤？(kc=1.13)10.某工地砼施工配合比為：C′:S′:G′:W′=308:700:1260:128（kg)，此時砂含水率為(a)為6.2%，碎石含水率為(b)為3.6%。（1）求該砼實驗室配合比。（2）若使用42.5P?O水泥(實測強度45MPa)，問該砼能否達到C20要求（t=1.645,σ=5.0MPa)。11．某框架結構工程現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁，混凝土設計強度等級為Ｃ30，施工要求混凝土坍落度為３０～５０㎜，根據(jù)施工單位歷史資料統(tǒng)計，混凝土強度標準差σ＝5MPa。所用原材料情況如下：水泥：42.5級普通硅酸鹽水泥，水泥密度為ρｃ=3.10ｇ/cm３，水泥強度等級標準值的富余系數(shù)為1.08；砂：中砂，級配合格，砂子表觀密度ρos=2.60ｇ/cm３；石：5～30mm碎石，級配合格，石子表觀密度ρog=2.65ｇ/cm3；試求：１．混凝土計算配合比；2．若經(jīng)試配混凝土的和易性和強度等均符合要求，無需作調整。又知現(xiàn)場砂子含水率為３％，石子含水率為1％，試計算混凝土施工配合比。第九章鋼材與鋁材1.鋼的分類（脫氧程度）F/Z/b/TZ（碳素鋼）根據(jù)含碳量分2.屈服強度（屈服點）s——

結構設計中，鋼材強度取值依據(jù)。3.抗拉強度/屈服