土木工程材料 复习资料

第一单元

晶体：指材料内部质点呈现规则排列的，具有一定结晶形状的固体。·

玻璃体：熔融的物质经急冷而形成的无定形体。

胶体：指以粒径为的固体颗粒作为分散相，分散在连续相介质中所形成的分散体系。

表面张力：沿液体表面垂直作用于单位长度上的紧缩力。

当水滴与固体间的润湿角大于90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子间的相互吸引力，这种材料称为亲水性材料。

当水滴与固体间的润湿角小于90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子间的相互吸引力，则材料表面不会被水浸润，这种材料称为憎水性材料。

孔隙率：指材料孔隙体积占自然状态下总体积的百分比。

密实度：指与孔隙率对应的概念，即材料的实体体积占自然状态下总体积的百分比。

体积密度：指材料自然状态下，单位体积（包括材料内部所有孔隙体积）的质量。

空隙率：指散粒状材料在堆积体积状态下，固体颗粒之间空隙体积占堆积体积的百分比。

填充率：反映散粒状材料在某堆积体积中被颗粒填充的致密程度。

吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质。

吸水性：指材料与水接触时吸收水分的性质。

在一定的温度和湿度条件下，当材料向空气中释放水分和吸收水分的速度相同时的含水率称为平衡含水率。

耐水性：指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。

热容量：指材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质。

导热性：指材料传导热量的能力。

材料强度与其体积密度之比称为比强度。

弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质。

塑性：指在外力作用下材料产生变形，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸，并且不产生裂缝的性质。

脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质。

韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质。

硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力。

环境协调性：指对资源和能源消耗少、对环境污染少和循环再生利用率高的性质。

比热：单位质量的材料吸引或释放热量的能力

表观密度：单位体积（包括实体体积和闭口孔体积）的质量。

含水率：是指材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比.

软化系数：饱和吸水状态下的抗压强度与干燥状态下的抗压强度之比。

耐热性：是指材料长期在高温作用下，不失去使用功能的性质。

耐燃性：是指在发生火灾时，材料抵抗和延缓燃烧的性质，又称防火性。

2.晶体、玻璃体和胶体材料性能各有何特点？

晶体材料大多是由大量排列规则的晶粒组成，因此，具有各向异性的性质。

玻璃体是非晶体，质点排列无规律，因此而具有各向同性。玻璃体具有化学不稳定性，即具有潜在化学活性，在一定条件下容易与其他物质发生化学反应。

胶体的分散相很小，比表面积很大。因而胶体表面能大，吸附能力很强，质点间具有很强的粘结力。凝胶结构具有固体性质，但在长期应力作用下会具有粘性液体的流动性质，这是由于胶粒表面有层吸附膜，膜层越厚，流动性越大。

11.影响材料抗渗性和抗冻性的因素有那些？

抗渗性：孔隙率和孔隙特征、材料是亲水性还是憎水性。

抗冻性：强度、孔隙率和孔隙特征、含水率。

12.影响材料导热系数的因素有哪些？

材料组成；微观结构；孔隙率；孔隙特征；含水率。

第二单元

胶凝材料：是指土木工程材料中，经过一系列物理作用、化学作用，能将散粒状或块状材料粘结成整体的材料。

水硬性胶凝材料：是既能在空气中硬化，还能更好地在水中硬化、保持并发展其强度的无机胶凝材料。

过火石灰：是指石灰生产时局部煅烧温度过高，在表面有熔融物的石灰。

欠火石灰：是指由于生产石灰的原料尺寸过大、煅烧温度偏低或煅烧时间不充足，石灰石中的碳酸钙未完全分解的石灰。

安定性：是指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。

混合材料磨成细粉，与石灰或与石灰和石膏拌合，加水后在常温下能生成具有水硬性的产物，这种混合材料就叫活性混合材料非活性混合材料：是指在水泥中主要起填充作用而又不损害水泥性能的矿物质材料。

5.为何建筑石膏具有良好的防火性能？

建筑石膏制品的防火性能源于其含有大量的结晶水，主要表现有：火灾发生时，二水石膏中的结晶水蒸发，吸收大量热；石膏中的结晶水蒸发后产生的水蒸气形成蒸汽幕，阻碍火势蔓延；脱水后的石

膏制品隔热性能好，形成隔热层，并且无有害气体产生。

2—12石灰的技术性质有那些？为何水泥砂浆中掺入石灰膏会提高可塑性？

技术性质:：1）可塑性好、2）硬化较慢、强度低、3）硬化时体积收缩大4）耐水性差5）生石灰吸湿性强

提高可塑性：由于石灰膏和消石灰成分中氢氧化钙颗粒非常小，调水后具有较好的可塑性。

2—16.简述硅酸盐水泥熟料的主要矿物成分单独水化的产物及其特性.p40

19.简述硅酸盐水泥的凝结硬化过程与特点？

过程：水泥加水拌合后，成为塑性的水泥浆，水泥颗粒表面的矿物开始与水发生水化反应。随着化学反应的进行，水泥浆逐渐变稠失去塑性。随着水化的进一步进行，浆体开始产生明显的强度并逐渐发展成为坚硬的水泥石。

特点：水泥的水化和凝结硬化是从水泥颗粒表面开始，逐渐往水泥颗粒的内核深入进行的。开始时水化速度快，水泥的强度增长也较快；但随着水化不断进行，堆积在水泥颗粒周围的水化物不断增多，阻碍水和水泥未水化部分的接触，水化减慢，强度增长也逐渐减慢，

但无论时间多久，有些水泥颗粒的内核很难完全水化。因此，在硬化后的水泥石中，包含了水泥熟料的水化产物、末水化的水泥颗粒、水（自由水和吸附水）和孔隙（毛细孔和凝胶孔），它们在不同时期相对数量的变化，使水泥石的性质随之改变。

2—20．影响硅酸盐水泥凝结硬化的因素有哪些？如何影响？（如何影响p44）

主要因素：1）熟料矿物成分：水泥熟料各矿物成分水化反应的速度不同，会对凝结时间产生影响。

2）细度：细度是指水泥颗粒的大小。在矿物组成相同条件下，水泥颗粒越小，与水反应的表面积就越大，凝结硬化速度越快。

3）水灰比：水灰比越大，水泥浆体越稀，水泥颗粒间水分增加，水泥凝结时间延长。因而测定水泥凝结时间映采用标准稠度的水泥浆。

4）温度和湿度：

5）养护时间：

6）石膏

2—21．引起水泥安定性的因素有哪些？

1）熟料中游离氧化钙过多

2）熟料中游离氧化镁过多

3）石膏掺量过多

2—23．硅酸盐水泥石腐蚀的内在因素是什么？防止腐蚀发生的措施有哪些？

1）水泥石中存在着易腐蚀的组分：氢氧化钙和水化铝酸钙。

2)水泥石本身不密室，有很多毛细孔通道，浸蚀性介质易进入其内部。

措施：

1）根据腐蚀环境特点，合理选用水泥品种。

2）提高水泥石的紧密程度3）加做保护层

2—24．非活性混合材料和活性混合材料在水泥只能够各起什么作用？常用活性混合材料和非活性混合材料各有哪些？

非活性混合材料作用1)提高水泥产量2）降低水泥强度等级3）减少水化热

活性混合材料，具有潜在的水硬性。

常用的活性混合材料：符合要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰和火山灰质混合材料。

常用的非活性混合材料：符合要求的粒化高炉矿渣、粒化高炉矿渣粉、粉煤灰、火山灰质混合材料、石灰石和砂岩。p45

2—25．活性混合材料在水泥中是如何起作用的？二次反应有何特点？

作用：当水泥中掺入活性混合材料，它的水化首先是熟料矿物的水化，熟料矿物水化生成的氢氧化钙再与活性混合材料发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙；当有石膏存在时，还会进一步反应生成水化硫铝酸钙。

特点：掺活性混合材料水泥的二次反应必须在水泥熟料水化生成氢氧化钙后才能进行。二次反应的速度较慢，水化放热量很低，反应消耗了水泥石中部分氢氧化钙。

27.与硅酸盐水泥相比，铝酸盐水泥有哪些特征？适用于哪些工程？

使用时对温度反应要求严格；水化热大，放热快；耐热性好；抗渗性好，耐蚀性好；早期强度高；长期强度下降；闪凝。

适用于工期紧急工程，特殊抢修工程，冬季施工等。

第三单元

3—6．砂、石的粗细程度与颗粒级配如何判定？有何意义？

砂的粗细度程度的指标是细度模数，细度模数越大，表示砂越粗。利用筛分析法判定砂、石的颗粒级配。石的粗细程度用最大粒径表示。配制混凝土时，集料的颗粒级配和粗细程度这两个因素应同时考虑。当集料的级配良好且颗粒较大，则使空隙及总表面积均较小，这样的

集料比较理想，不仅水泥浆用量较少，而且还可提高混凝土的密实性与强度。可见控制集料的颗粒级配和粗细程度有很大的技术经济意义。

3—8．碎石合卵石拌制混凝土有何不同？为何高强度混凝土都用碎石拌制？

碎石有凌角，表面粗糙，与水泥的粘结好，拌制的混凝土流动性较差，但强度较高

卵石近似圆形，表面光滑，与水泥的粘结差，卵石拌制的混凝土则流动性较好，但强度较低

集料表面越粗糙，与水泥、沥青等胶凝材料的粘结越牢靠，所拌制的混凝土强度越高。

3—9．

第五单元

混凝土外加剂：混凝土外加剂是一种在混凝土搅拌之前或拌制过程中加入的、用以改善新搅拌混凝土和（或）硬化混凝土性能的材料；

p118

混凝土拌合物和易性：又称工作性，是指混凝土拌合物在一定的施工工艺及设备条件下，易于进行搅拌、运输、浇灌、捣实成型等施工操作，并能获得质量均匀、密实的混凝土的性能。P133 混凝土碱—骨料反应是指硬化混凝土中所含的碱（氢氧化钠和氢氧化钾）与骨料仲的活性成分发生反应，其反应产物吸水膨胀，从而导致混凝土产生膨胀而开裂的现象。

混凝土徐变：混凝土在持续荷载作用下，随着时间增长的变形

5、砂率对混凝土和易性有何影响？什么是合理砂率（最佳砂率）？

1）砂率过大，骨料的总表面积会增大，需较多的水泥浆包裹骨料，起润滑作用的水泥浆就相对减少，使得混凝土拌合物流动性减少；反之，若砂率过小，形成的砂浆不足以填满石子之间的空隙，一部分的水泥浆充当填充做作用而使骨料间的水泥变少，同样会降低混凝土拌合物的流动性，并会严重影响粘聚性和保水性。

对于粘聚性和保水性而言，砂率过小，会使混凝土拌合物的粘聚性和保水性有所下降，易产生泌水、离析和流浆现象；适当增加砂率，可以改善拌合物的粘聚性和保水性；但砂率过大，当水泥浆不足以包裹骨料表面时，则粘聚性反而下降。

2）工程中为保证混凝土拌合物的和易性，应选择一个能够填满石子空隙并有一定的富余量的合理砂率。当采用合理砂率时，在用水量及水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性且能

保持良好的粘聚性和保水性。合理砂率也意味着当施工需要一定流动性时，在水灰比一定条件下，水泥用量最小，经济效益高。

10、在混凝土中掺入减水剂可获得那些经济技术效果？

答：减少用水量，提高混凝土强度；可节约水泥用量；提高混凝土的耐水性；延缓拌合物的凝结时间，降低水化放热的速度；改善和易性；

16、分析影响混凝土强度的主要因素？提高强度的措施？混凝土的变形有那些？

主要因素：有水泥强度等级和水灰比、外加剂和掺合料、骨料、施工条件、养护龄期和试验方法等。

措施有：采用高强度等级水泥或早强型水泥；掺入合适的矿物掺和料；采用有害杂质少、级配良好的集料；降低混凝土的水灰比；采用机械搅拌合振搅工艺；保持合理的养护温度和一定的湿度，可能的情况下采用蒸汽养护和蒸压养护等湿热养护措施。

非荷载作用下的变形有：塑性收缩、化学收缩、干湿变形、温度变形、碳化收缩。

荷载作用下的变形：弹性应变、塑性应变、徐变。

20.由混凝土强度公式（鲍罗米公式）说明决定混凝土强度的主要因素是什么？该公式有哪些应用？p144

第六单元

1.简述聚合物混凝土的种类。P205

1）树脂混凝土（简称pc），也称塑料混凝土、聚合物基复合材料，它是以聚合物或单体代替水泥作为唯一胶凝材料与骨料结合，浇筑后经养护和聚合而成的一种混凝土。

2）聚合物水泥混凝土（简称pcc），也称聚合物改性混凝土（简称PMC），它是在普通水泥混凝土中，加入聚合物或单体，浇筑后经养护和聚合而成的一种混凝土。

3）聚合物浸渍混凝土（简称PIC）

第七单元

7—4何为沥青三大指标？简述主要实验条件？如何评价三大指标？沥青三大指标：粘滞性（针入度值愈大，表示沥青的粘滞度愈小）；延性（延度值越大，塑性越好）；沥青的感温性

第八单元

8—3砂浆的和易性包括哪些含义？各用什么技术指标来表示？

答：和易性包括流动性和保水性；

技术指标：砂浆的流动性是指砂浆在重力或外力的作用下流动的性能。砂浆的流动性用“稠度”来表示。砂浆稠度的大小用沉入量表示，用砂浆稠度仪测定，单位mm。沉入量大的砂浆流动性好。

砂浆的保水性用分层度来表示，单位mm。保水性好的水泥砂浆，分层度不应大于30mm，水泥混合砂浆一般不超过20mm。

分层度过大，砂浆易产生离析和分层，不便于施工；但是分层度过小，接近于零时，砂浆易发生干缩裂缝，因此，砂浆的分层度一般应该控制在10—30mm

第九章

非烧结砖：没有经过高温烧结的砖。

泛霜是指粘土原料中的可溶性盐类，随着砖内水分蒸发而在砖表面产生的盐析现象，一般在砖表面形成絮团状斑点的白色粉末。

蒸发加气混凝土砖块是以粉煤灰或砂（磨细）等硅质材料与石灰、水泥、石膏等按适当的比例，加入少量的发泡剂及外加剂和水，经拌合、浇筑、静停、切割、高压蒸养等工序制成的一种轻质、多孔的墙体材料，具有保温、隔热、质量轻等特点，能大大降低建筑物的自重。p355

第十章

低碳钢拉伸的四个阶段和指标：

弹性阶段：弹性极限

屈服阶段：屈服点（作为划分抗拉强度的重要依据）

强化阶段：抗拉强度（强屈比大，结构安全性高，强屈比太大，钢材不能有效利用）

颈缩阶段：伸长率（表明钢材的塑性变形能力）

10—9钢材的冲击韧性与哪些因素有关？何谓冷脆临界温度和时效灵敏感性？

钢材的冲击韧性与钢的化学成分，内部组织状态，以及治炼、轧制质量都较敏感。

冲击韧性随温度的降低而下降，其规律是开始时下降平缓，当达到某一温度范围时，突然下降很多而呈脆性，这种现象称为钢材的冷脆性，这时的温度为脆性临界温度。

随时间的延长而表现出强度提高、塑性和冲击韧性降低，这种现象称为时效。因时效而导致性能改变的程度称为时效敏感性。时效敏感性愈大的钢材，经过时效以后其冲击韧性和塑性的降低显著。

10—11钢材的冷加工对力学性能有何影响？

冷加工对力学性能有这样的影响：提高屈服强度，抗压强度也稍有增长，塑性和韧性降低。

经冷加工处理的钢材，不仅力学性能上有所改变，而且可调直和清除锈皮，同时可取得明显的经济效益当提高钢材屈服强度20%~50%时，可节约钢材20%~30%。

第十一章

2.何谓木材的纤维饱和点、平衡含水率和标准含水率？在实际使用中有何意义？

当木材细胞腔和细胞间隙中的自由水完全脱去为零，而吸附水尚处于饱和的状态时，木材的含水率称为木材的纤维饱和点木材长时间处于一定温度和湿度的空气中，当水分的蒸发和吸收达到动态平衡时，其含水率相对稳定，这时，木材的含水率为平稳含水率

11—5影响木材强度的因素有哪些？是如何影响的？

答：1）含水率的影响：含水率大，木材强度低。

2）负荷时间的影响：木材在外力作用下会产生等速蠕滑，经过长时间负荷后，最后达到急剧产生大量连续变形而引起破坏。

3）环境温度的影响：木材的强度随环境温度升高而降低。

4）疪病的影响：疪病使木材的物理力学性质受到影响而导致强度降低。

第十二章

热塑性聚合物是加热时软化甚至溶化，冷却后硬化，但不起化学变化，经过多次重复仍能保持这种性能的聚合物。

热固性聚合物是初次加热可软化，具有可塑性，继续加热会发生化学反应，相邻分子互相连接而固化变硬，最终成为不溶解，不熔化的聚合物。

线型聚合物各分子链连接成一个长链，或带有支链。

体型聚合物是线型大分子间相互交联，形成网状的三维结构聚合物。