土建工程基础(理论)概论

土建工程基础（理论知识）

第一章工程材料

1.1 工程材料的定义和分类（了解即可）

1．工程材料：指土建工程中所使用的各种材料与制品（半成品、成品）的总称。

2．分类：

按材料的化学成分分类：（见上表）

按使用功能分类：

1、功能材料：主要是担负某些建筑功能的非承重材料。

2、结构材料：只要是指构成建筑物受力构件和结构所用的材料。

3、墙体材料：指建筑物内、外及分隔墙体所用的材料。

1.2常用工程材料的基本性质

1．与质量有关的物理性质：

①实际密度（简称密度）：指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。

ρ=m/V (m：材料在干燥状态下的质量g，V：材料在绝对密实状态下的体积cm³)

②表观密度：指材料在包含其内部闭口孔隙条件下，单位体积所具有的质量。

ρ'= m /v '（m：材料在干燥状态下的质量kg，v ' 材料在自然密实状态下不含开口孔隙的体积m³）

③体积密度：指材料在自然状态下（含开口和闭口孔隙），单位体积所具有的质量。

ρ0=m/V0 （m：材料的质量kg，V0：材料在自然密实状态下，包括材料内部孔隙在内的体积m³，也称表观体积。）

④堆积密度：指散粒材料（粉状、粒状或纤维材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含了颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量。

ρ0'=m/V0' (m：材料的质量kg，V0'：材料堆积体积m³。)

⑤密实度：指材料体积内部被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例，以D表示。

D=V/Vo*100%=ρ0/ρ*100%(密实度反映了材料的致密程度，含有

孔隙的固体材料的密实度均小于1)

孔隙率：指材料体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（V0）的百分率，用P表示。

P=（V0-V）/V0*100%=（1-V/V0）*100%=(1-ρ0/ρ)*100%

孔隙率和密实度的关系：P+D=1

⑥填充率：指材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度，以D'表示：

D'=V0/Vo'*100%=ρo'/ρo*100%

空隙率：指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间空隙体积（Vs）占堆积体积（V0'）的百分率，以P'表示：

P'=（V0'-V0）/V0'*100%=(1-V0/V0')*100%=(1-ρ0'/ρ0)*100%

空隙率和填充率的关系：P'+D'=1

2.与水有关的物理性质：

1)亲水性和憎水性：材料与水接触后被水湿润并吸入内部的性质称

亲水性，如石材、砖、混凝土等都属于亲水性材料。材料与水接触后能将水排斥在外的性质称憎水性，如石蜡、沥青、塑料、油漆等都属于憎水性材料。

2)吸水性：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水

率表示：材料吸水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率称为质量吸水率Wm，材料吸收饱和后的水体积占材料干燥时自然体积的百分率称为体积吸水率Wv。

3)吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，其大小

用含水率Wh表示：材料所含水的质量占材料干燥质量的百分率，称为材料的含水率。

4)耐水性：材料在长期饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低

的性质称为耐水性，用软化系数K表示。

5)抗渗性：材料抵抗有压介质渗透的性质称为抗渗性，对一些防水、

防渗材料常用渗透系数Kp表示抗渗性好坏。

6)抗冻性：材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强

度也不严重降低的性质称为抗冻性，混凝土常用抗冻等级F表示。

3.工程材料的力学性质：指材料在外力作用下，抵抗破坏和变形能力的性质。

1)材料的强度和比强度：材料在外力作用在抵抗破坏的能力称为强

度，以单位面积上所受的力来表示，其通式可写为：

f=P/A （f：材料的强度MPa，P：破坏荷载N，A：受荷面积m㎡）材料在建筑物上所受的外力主要有拉力、压力、弯曲及剪力等，因此材料相应的极限抵抗能力称为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。

对不同材料强度进行比较，可采用比强度。比强度是按单位质量计算的材料强度，其值等于材料强度与其体积密度之比。

4.工程材料的耐久性（了解即可）

材料的耐久性是指材料在长期使用过程中，抵抗周围各种介质的侵蚀，能长期保持材料原有性质的能力。耐久性是材料的一种综合性质的评述，如抗冻性、抗风化性、耐化学腐蚀性等均属于耐久性的范围。

此外，材料的强度、抗渗性、耐磨性等也与材料的耐久性有密切关系。

5.水泥的组成与硬化：

以石灰质原料和黏土质原料为主，有时加入少量的铁矿粉等，按一定比例配合，磨细成生料粉或生料浆，经均化后煅烧至部分熔融，形成黑色颗粒状的水泥熟料，再与适量石膏共同磨细，即得水泥。（两磨一烧）（石灰质、黏土质、铁矿粉）

硬化：水泥加水拌合形成塑性的流动浆体后，同时产生水化反应形成水化物并放出一定热量逐步“初凝”、“终凝”而变成具有一定强度的坚硬的水泥石，这一过程称为“硬化”。

6.水泥的只要技术性质：

①细度：指水泥颗粒粗细程度，它是影响水泥需水量、强度和安定性能的重要指标。

②凝结时间：指水泥从加水开始到失去流动性，即从可塑形态发展到开始形成固体状态所需的时间，分为初凝和终凝。初凝时间是水泥加水拌合至水泥浆开始失去可塑性所需要的时间，终凝时间是水泥加水拌合至水泥浆固结产生强度所需的时间。

③体积安定性：指水泥浆体硬化后体积变化的稳定性。

④强度和强度等级：是评定其力学性能的重要指标，其值取决于水泥熟料物质的组成和细度，还有其他如水灰比等因素也是确定水泥强度等级的依据。

7.常用水泥的成分、特征及适用范围：