土木工程材料知识点

土木工程材料（一）1、建筑材料的技术标准根据技术标准的发布单位与适用范围，可分为__________、 __________、 __________、 __________四级。

2、决定材料的性质的最基本因素是 。

3、材料的性能决定于材料的 、 、 。

4、材料的结构可以分为 、 、 。

5、无机材料的组成分为__________ 、 __________和__________组成。

6、土木工程对材料的基本要求是 、 、 、 、 。

无机材料化学成分 有机材料复合材料承重材料和非承重材料在建筑物中 保温隔热材料的功能 吸声隔声材料7、土木工程材料的分类 防水材料装饰材料结构材料墙体材料使用部位 屋面材料地面材料饰面材料其他用途材料8、国家标准：如GB 175-1999硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，其中“GB ”为国家标准的代号，“175”为标准编号，“1999”为标准颁布年代号。

9、行业标准：如JC/T 479-92建筑生石灰，其中“JC ”为建材行业的标准代号，“T ”表示推荐标准；“479”为此类技术标准的二类类目顺序号；“92”为标准颁发年代号。

10、企业标准：代号为“QB/”，其后分别注明企业代号、标准顺序号、制定年代号。

如：QB/T 6019-2004 制浆造纸专业设备安装工程 施工质量验收规范11、材料的吸水率：材料吸水饱和后的含水率称为吸水率。

12、材料中所含水的质量与干燥状态下的质量之比称为材料的含水率。

13、材料的吸水率与材料的孔隙率和孔隙特征有关。

对于细微连通孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。

闭口孔隙水分不能进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不能存留，只能润湿孔壁，所以吸水率仍然较小。

14、材料在一定温度和湿度下吸附水分的能力称为吸湿性，用平衡含水率表示，即%100*mm m W -=含含材料吸湿平衡时的质量15、材料抵抗水破坏作用的性质称为耐水性，用软化系数表示，即fw ---材料在吸水饱和状态下的抗压强度,MPaf ---材料在干燥状态的抗压强度，MPa 。

16、用于水中、潮湿环境中的重要结构材料，必须选用软化系数不低于（≥）0.85的材料； 用于受潮湿较轻或次要结构的材料，则不宜小于0.70～0.85。

通常软化系数大于等于0.85的材料称为耐水材料17、抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质，或称不透水性。

18、材料的抗渗性通常用两种指标表示：渗透系数和抗渗等级。

19、渗透系数的物理意义是：在一定时间t 内，透过材料试件的水量Q ，与试件的渗水面积A 及水头差成正比，与渗透距离(试件的厚度)d 成反比，用公式表示为20、抗渗等级是指材料在标准试验方法下进行透水试验，以规定的试件在透水前所能承受的最大水压力来确定。

21、材料的抗渗性与其孔隙率和孔隙特征有关。

连通的孔隙水易渗入，故这种孔隙愈多，材料的抗渗性愈差。

闭口孔水不能渗入，因此闭口孔隙率大的材料，其抗渗性仍然良好。

开口大孔水最易渗入，故其抗渗性最差。

材料的抗渗性还与材料的憎水性和亲水性有关，憎水性材料的抗渗性优于亲水性材料。

22、材料的抗冻性:材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质。

23、材料的抗冻性用抗冻标号表示。

用符号“Dn ”表示，其中n 即为最大冻融循环次数。

如D25、D50等。

常用的两个参数是：质量损失率(不超过5%)，强度损失率(不超过25％)。

24、材料受冻融破坏主要原因：其孔隙中的水结冰所致。

水结冰时体积增大约9％，若材料孔隙中充满水，则结冰膨胀对孔壁产生很大应力，当此应力超过材料的抗拉强度时，孔壁将产生局部开裂。

随着冻融次数的增多，材料破坏加重。

所以材料的抗冻性取决于其孔隙率、孔隙特征及充水程度。

如果孔隙不充满水，即远末达饱和，具有足够的自由空间，则即使受冻也不致产生很大冻胀应力。

25、冻融破坏时的破坏顺序：由表及里。

26、影响强度的主要因素：1.材料的组成、结构与构造：材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。

2.孔隙率与孔隙特征：材料的孔隙率愈大，则强度愈小。

3.试件的形状和尺寸：受压时，立方体试件的强度值要高于棱柱体试件的强度值，相同材料采用小试件测得的强度较大试件高4.加荷速度：当加荷速度快时，由于变形速度落后于荷载增长的速度，故测得的强度值偏高，反之，因材料有充裕的变形时间，测得的强度值偏低。

5.试验环境的温度、湿度：温度高、湿度大时，试件会有体积膨胀，材料内部质点距离ff K w p =AtH Qd K =加大，质点间的作用力减弱，测得的强度值偏低。

6.受力面状态：受力面的平整度，润滑情况等。

试件表面不平或表面涂润滑剂时，所测强度值偏低。

27、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后能完全恢复到原始形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。

塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。

脆性：材料受外力作用，变形很小，当外力达一定值时，材料发生突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，这种性质称为脆性。

韧性：材料在冲击或振动荷载作用下，能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏，这种性质称为韧性。

耐久性:材料在长期使用过程中，能保持其原有性能而不变质、不破坏的性质，统称之为，它是一种复杂的、综合的性质,包括材料的抗冻性、耐热性、大气稳定性和耐腐蚀性等。

28：破坏作用可分为：物理作用、化学作用和生物作用。

（二）钢材1、生铁是由铁矿石、焦炭(燃料)和石灰石(熔剂)等在高炉中经高温熔炼，从铁矿石中还原出铁而得。

2、钢是由生铁冶炼而成。

3、钢与生铁的区分在于含碳量的大小。

含碳量小于2.06％的铁碳合金称为钢。

含碳量大于2.06％的铁碳合金称为生铁。

低碳钢：含碳量< 0.25％碳素钢中碳钢：含碳量为0.25％～0.60％高碳钢：含碳量> 0.60化学成分低合金钢：合金元素总含量< 5.0％合金钢中合金钢：合金元素总含量为5.0％～10％高合金钢：合金元素总含量> 10％普通钢：含硫量≤0.050％；含磷量≤0.045％。

钢优质钢：含硫量≤0.035％；含磷量≤0.035％。

品质高级优质钢：含硫量≤0.025％，高级优质钢的钢号后加“高”字或“A”；含磷量≤0.025％。

特级优质钢：含硫量≤0.015％，特级优质钢后加“E”；含磷量≤0.025％。

沸腾钢脱氧不完全，有大量一氧化碳气体外逸，引起钢液剧烈沸腾脱氧程度半镇静钢镇静钢脱氧较完全，钢质均匀密实，品质好3、晶格：原子按等径球体最紧密堆积规律排列所形成的空间格子4、钢材晶体结构中的主要的缺陷有三种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。

5、金属强化的微观机理：改变微观晶体缺陷的数量和分布状态细晶强化增加单位体积中晶界面积固溶强化加入其他物质形成固溶体弥散强化散入第二相质点变形强化受力变形使缺陷密度增大6、强化的本质：增加晶界面积7、碳含碳量增加，钢材的强度随之提高。

当含碳量超过0.3%时，钢的可焊性、塑性显著降低，而冷脆性和时效敏感性增加。

8、按Fe-C结合方式，钢的基本组织有铁素体、渗碳体、珠光体。

①铁素体:钢材中的铁素体系碳在α-Fe中的固溶体，由于α-Fe体心立方晶格的原子间空隙小，溶碳能力较差，故铁素体含碳量很少（小于0.02％），由此决定其塑性、韧性好；但强度、硬度低。

②渗碳体:渗碳体为铁和碳的化合物Fe3C，其含碳量高达6.67％，晶体结构复杂，塑性差，性硬脆，抗拉强度低。

③珠光体:珠光体为铁素体和渗碳体的机械混合物，含碳量较低(0.8％)，层状结构，塑性较好，强度和硬度较高9、硅对钢材性能的影响：提高钢材的强度对塑性和韧性影响不明显低合金钢的主加合金元素10、锰对钢材性能的影响：消减硫和氧所引起的热脆性改善钢材的热加工性质提高钢材的强度低合金钢的主加合金元素塑性、韧性影响不大11、硫对钢材性能的影响：降低各种力学性能显著降低可焊性，产生热脆性。

原因是由于硫化铁的熔点低，高温作用下会大大削弱晶粒间的结合力，使钢在热加工中产生裂纹。

12、磷对钢材性能的影响：强度提高塑性和韧性显著下降冷脆性显著增大显著降低可焊性13、强屈比：抗拉强度和屈服强度事物比，即σb/σs14、硬钢的屈服点：产生残余变形达到原始标距长度0.2%时所对应的应力，用σ0.2 表示。

15、疲劳强度受交变荷载反复作用，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏。

16、疲劳裂纹起源于键槽左边底部的拐角处，无裂纹构件疲劳的宏观断口可分为三个区：①疲劳源区——A区，为白亮圆斑所包围的眼状小块；②扩展区——B区，白色、平滑断口，具有贝壳花样的许多弧线，呈放射状；③终断区——C区，与一般快速断裂一样。

17、冷加工强化：原理：使晶格缺陷增多，晶格畸变效果：产生塑性变形，屈服强度提高，塑性韧性降低18、冷拉与未冷拉钢材的性能区别图示：冷弯：钢材在常温下承受弯曲变形的能力揭示钢材是否存在内部组织的不均匀、内应力、夹杂物、未熔合和微裂纹等缺陷反映了钢材的冶金质量和焊接质量19、时效：随时间的延长而表现出强度提高，塑性和冲击韧性下降。

时效敏感性：因时效而导致性能改变的程度。

自然时效：在常温下存放15～20 d，适合用于低强度钢筋20、时效处理方法人工时效：加热至100～200 ℃后保持一定时间（2～3 h）适合于高强钢筋21、热处理是将钢材按规定的温度制度，进行加热、保温和冷却处理，以改变其组织，得到所需要的性能的一种工艺。

22、热处理包括淬火、回火、退火和正火。

23、淬火：将钢材加热至基本组织改变温度以上，保温，然后投入水或矿物油中急冷。

晶粒细化，碳的固溶量增加，强度和硬度增加，塑性和韧性明显下降。

回火：将比较硬脆、存在内应力的钢，再加热至基本组织改变温度以下钢材热处理（150～650 ℃），保温后按一定制度冷却至室温。

内应力消除，硬度降低，塑性和韧性得到改善。

退火：将钢材加热至基本组织转变温度以下（低温退火）或以上（完全退火），适当保温后缓慢冷却。

消除内应力，减少缺陷和晶格畸变，使钢的塑性和韧性得到改善。

正火：将钢件加热至基本组织改变温度以上，然后在空气中冷却。

晶格细化，钢的强度提高而塑性有所降低。

24、焊接：焊接是把两块金属局部加热，并使其接缝部分迅速呈熔融或半熔融状态，而牢固的连接起来。

可焊性：材料在规定的施焊条件下，焊接成设计要求所规定的构件并满足预定服役要求的能力。

25、碳元素对可焊性的影响：钢中含碳量增加，淬硬倾向就增大，塑性则下降，容易产生焊接裂纹。

所以含碳量越高，可焊性越差。

所以，常把钢中含碳量的多少作为判别钢材焊接性的主要标志。

随着含碳量增加，大大增加焊接的裂纹倾向，所以，含碳量大于0.25％的钢材不应用于制造锅炉、压力容器的承压元件。