(完整版)土木工程材料复习资料

土木工程材料复习资料

第1章 土木工程材料的基本性质

表观密度：

指材料在自然状态下单位体积的质量。

00=m V ρ

堆积密度：

指粉状或散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量。

0=m

V ρ''

孔隙率：

材料内部孔隙的体积占其总体积的百分率。

01P ρρ=-

开口孔隙率对吸水、透声、吸声有利，对材料的强度、抗渗性、抗冻性和耐久性不利。闭口孔隙可以降低材料的表观密度和导热系数，使材料具有轻质绝热的性能，并可以提高耐久性。 空隙率：

00

1P ρρ''=-

材料的亲水性和憎水性：

材料与水接触时，能被水润湿的性质称为亲水性。不能被水润湿的性质称为憎水性。

用接触角θ区分。当90θ︒≤时为亲水材料，反之为憎水材料。

材料的吸水性与吸湿性：

材料与水接触时吸收水分的性质为吸水性。吸水性的大小用吸水率表示。

质量吸水率：1m m m

W m

-=

吸水率的大小主要取决于其孔隙特征。材料吸水会导致材料的强度降低，表观密度和导热性增大，体积膨胀。

含水率是材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率。

材料的耐水性：

材料在饱和水的长期作用下维持不破坏而且强度也不明显降低的性质称为耐水性。 材料的耐水性用软化系数来表示：1

R 0

f K f = 材料的抗渗性：

材料的抗渗性是指材料抵抗压力水渗透的性质。材料的抗渗性用渗透系数或抗渗等级来表示。 渗透系数越小，抗渗性越好。

材料的抗渗性与材料的孔隙率、孔隙特征以及亲水、憎水性有密切关系。 材料的抗冻性：

材料的抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能抵抗多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性质，用抗冻等级来表示。 材料的导热性：

导热性是指材料将热量从温度高的一侧传递到温度低的一侧的能力，用导热系数来表示。 导热系数小的材料，导热性差、绝热性好。 影响导热系数大小的因素有物质构成、微观结构、孔隙率与孔隙特征、温度、湿度与热流方向等（①孔隙特征；②含水的情况）。材料孔隙率越大，尤其是闭口孔隙率越大，导热系数越小。 材料的强度：

材料在荷载作用下抵抗破坏的能力成为强度。 强度与材料的组成、构造等因素有关。孔隙率越低，强度越高。

材料的强度还与其含水状态及温度有关，含有水分的材料比干燥时强度低，温度高时一般来说强度会降低。

采用小试件测得的强度较大试件高，加载速度越快，强度测得越高，表面涂抹润滑剂，测得强度会变低。 材料的结构：

分为微观结构、细观结构和宏观结构。 微观结构可分为晶体、玻璃体和胶体。

晶体具有特定的几何外形和固定的熔点及化学稳定性。

玻璃体的结构特征为质点在空间上呈非周期性排列，没有固定的熔点。

胶体分为溶胶、溶凝胶和凝胶。

第2章气硬性凝胶材料

凝胶材料的分类：

气硬性凝胶材料只能在空气中硬化，也只能在空气中保持和发展其强度。水硬性凝胶材料不仅能在空气中，而且能在水中硬化且保持和发展其强度。石灰：

作为凝胶材料的石灰即为生石灰，主要成分是氧化钙（CaO）。

氢氧化钙称为熟石灰、消石灰。

石灰石经过煅烧，其主要成分碳酸钙分解成为氧化钙，得到块状生石灰。若煅烧温度过低，煅烧时间不足，则碳酸钙不能完全分解，生成欠火石灰，产浆量较低，质量较差，降低了石灰的利用率；若煅烧温度过高，将生成颜色较深、密度较大的过火石灰，影响工程质量。

生石灰加水生成氢氧化钙的过程，称为石灰的熟化或消解过程。石灰熟化时放出大量的热，其体积膨胀1~2.5倍。

欠火石灰的危害用筛网剔除。为了防止过火石灰体积膨胀引起的隆起和开裂，石灰浆应在储灰坑中存放两星期以上，叫做陈伏。陈伏期间，石灰浆表面应保持一层水分，与空气隔绝，以免碳化。

石灰的性能：

①良好的保水性

②凝结硬化慢、强度低

③耐水性差

④体积收缩大

建筑石膏：

石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性凝胶材料。生产石膏的主要原料是天然二水石膏

（CaSO4 · 2H2O）。在建筑工程中使用的石膏是天然二水石膏经加工而成的半水石膏，亦称熟石膏。

因加热条件不同，所获得的半水石膏有α型和β型，β型半水石膏称为建筑石膏。α型半水石膏称为高强石膏。高强石膏的比表面积小，所以拌合需水量较小，扣除反应用水后剩余的水少，故强度较高。

建筑石膏的性能：

①凝结时间短

②微膨胀性

③孔隙率大，因此质轻，隔热、吸声性好，但是

强度低，吸水率大

④耐水性差

⑤抗火性好

⑥塑性变形大

建筑石膏适合作装饰材料的原因：

①具有微膨胀性，不会产生裂缝，形体饱满，光

滑细腻，颜色洁白

②内部多孔结构，保温隔热性能好，吸声性能好

③防火性能好

④可以调节室内温度

水玻璃：

水玻璃是一种能溶于水的硅酸盐，由不同比例的碱金属和二氧化硅所组成，也是一种气硬性凝胶材料。

水玻璃溶液在空气中吸收二氧化碳，形成无定形硅酸，并逐渐干燥而硬化。硬化过程很慢，故常将其加热或加入氟硅酸钠作用促硬剂。

水玻璃的性能：

①黏度大，黏结力强，强度高。随浓度、模数

（氧化硅和氧化钠的分子比n称为水玻璃的模数）提高而提高。

②耐酸，但是不耐碱、不耐水。

③耐热性好。

镁氧水泥：

是气硬性凝胶材料，主要成分氧化镁（MgO）。强度来源是518相的针状晶体的连接、交错、咬合。