河海大学 工程材料复习

V

m =

ρ0

0V m =

ρ的体积是材料包含闭口孔隙时,,

,V V m =

ρ水

、

ρ3

21m m m -+=

V 工程材料复习指南

第一章

1.了解材料的组成。 答：分为三种组成：

（1）化学组成：指组成材料的化学元素的种类和数量，通常用化学元素含量百分比表示。直接影响材料的化学性质。

（2）矿物组成：指组成材料的矿物种类和数量，是构成岩石的以及各类无机非金属材料的基本单元。 （3）相组成

2.密度，表观密度，视密度，堆积密度的概念、计算。特别是视密度和堆积密度。 答：A.密度：绝对密实状态下单位体积质量。

B.表观密度：自然状态下（包含材料实体及其内部开口空隙、闭口空隙）单位体制材料的质量。（气干状态下）

C.视密度：材料在自然状态下不包括开口孔隙是的单位体积质量。 常用的测量方法是排液置换法和水中称重法。

M1=干砂的质量 M2=瓶和蛮瓶水的质量 M3=瓶、水、砂子的总质量。

D.堆积密度:散粒或粉状材料在堆积状态下，单位体积材料的质量

压强度

材料在干燥状态下的抗抗压强度材料在水饱和状态下的软=

K A

F f /=3.孔隙率和空隙率（手填）

4.材料与水有关的性质

A.亲水性与憎水性（与接触角有关）

B.含水率（易错）

公式：

C.耐水性：常用软化系数来衡量 （重要）

5.影响抗压强度的因素（手填）

f —材料强度，MPa ； F —破坏时荷载，N ；

A —试件受力断面面积，mm2。 （１）材料本身的组成、结构和构造

（２）试件的形状和尺寸：多数情况下，材料的强度随试件尺寸的增加而降低，当尺寸大到一定程度后，强度不再下降，这一现象称为尺寸效应。 （３）试件的表面状态 （4）测试时的温度和湿度

（5）试件加载速度和实验装置情况

第三章胶凝材料

1.定义和分类

经过自身的物理化学作用后，在由可塑浆体变成坚硬石状体的过程中，能把散粒或块状物料胶结成一个整体的材料，统称为胶凝材料.

有机胶凝材料

气硬性胶凝材料: 如石灰、石膏、水玻璃等

无机胶凝材料

水硬性胶凝材料: 如各种水泥

2.石灰的生产、消解、硬化、应用

A.生产

以碳酸钙为原料进行煅烧，原料经煅烧后得到块状产品

B.熟化

石灰在使用前，要加水熟化成熟石灰。（氧化钙与水反应生成氢氧化钙并放热）

●欠火石灰：中心部分仍是碳酸钙硬块，不能熟化，形成渣子。

●过火石灰：结构紧密，熟化很慢，当用于建筑上后，可能继续熟化产生体积膨胀，引气开裂

或局部脱落。

●“陈伏”：为消除过火石灰的危害，石灰浆需在消解坑里存放两星期以上，使未熟化的石灰

充分熟化。陈伏期间石灰浆表面应覆盖一水，以免石灰浆碳化

C.硬化

石灰浆在空气中逐渐硬化，其的硬化包括两个同时进行的过程：

结晶过程：水分蒸发引起氢氧化钙从过饱和溶液中析出

碳化过程：氢氧化钙吸收空气中CO2，生成碳酸钙和水

D.应用

制作石灰乳涂料

配制砂浆（石灰砂浆和石灰水泥混合砂浆）

拌制灰土和三合土

O H CaSO O H O H CaSO 2422422

1

121⋅→+⋅

3.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β-CaSO4·1/2 H2O 为主要成分

凝结硬化

高强石膏

高强石膏晶粒较粗，比表面积比较小，调成石膏浆体的可塑需水量很小，约为35-45%，因而硬化后孔隙率小，具有较高的强度和密实度。

4.水玻璃

A.定义：一种能溶于水的硅酸盐，由不同比的碱金属氧化物和二氧化硅所组成。化学式为R2O ·nSiO2。

B.模数的概念及应用：二氧化硅和碱金属氧化物的摩尔比 n 称为水玻璃的模数，一般在2.6～3.0之间，密度为1.3～1.5g/cm3

5.水泥部分

(1)基础部分

A.定义：凡由硅酸盐水泥熟料、0～5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料, 都称为硅酸盐水泥

B.生产

生产硅酸盐水泥的原料：

● 石灰质原料(石灰石、白垩等)：主要提供CaO

● 粘土质原料(粘土、页岩等)：主要提供SiO2和Al2O3及少量Fe2O3 ● 辅助原料（如铁矿石、砂岩等）：用以校正SiO2和Fe2O3的不足 硅酸盐水泥的生产可概括为“两磨一烧” 即： ● 生料的配合与磨细（磨） ● 生料煅烧成熟料（烧）

● 熟料与适量石膏共同磨细而成水泥（磨）

（2）水泥的主要矿物成分及特性

A.硅酸三钙。水化速率较快，水化热较大且主要在水化反应早期释放，强度最大，是决定水泥强度等级高低的最主要矿物。

B.硅酸二钙。水化速率最慢，水化热最小且主要在后期释放，在其强度不高，但后期增长率高，是后期强度增长的主要矿物。

C.铝酸三钙。水化反应速率极快，水化热最大且主要在早期释放，硬化时体积缩减最大，早期强度增长率很大，但强度不高。是影响水泥凝结时间的主要矿物之一。

D.铁铝酸四钙。石化反应速率仅次于铝酸三钙，水化热中等，强度较低，脆性较其他矿物小。是影响水泥抗拉强度的主要矿物。

（3）少量成分及造成的影响

还有少量对水泥性能影响较大的物质有:

（1）游离氧化钙(f-CaO)

（2）方镁石(MgO)

（3）SO3

三种材料都将引起水泥体积安定性不良。

（4）水化与凝结硬化

●水化：水泥熟料矿物与水反应生成水化物的过程。

●主要水化产物：水化硅酸钙和水化铁酸钙凝胶；Ca(OH)2 、AFt, AFm 晶体。

（必须知道）

●凝结和硬化：水泥加水形成的浆体, 起初具有可塑性和流动性。随着水化反应的不断进行, 浆

体逐渐失去流动能力转变为具有一定强度的固体。

●影响硅酸盐水泥水化与硬化的因素：

水泥熟料矿物组成水泥细度石膏掺量

水泥浆的水灰比养护条件（温度与湿度）龄期

（5）水化的物理化学过程

（6）细度、标准稠度用水量

●细度：水泥颗粒的粗细程度。