建筑材料总结

Unit1建筑材料基本性质

1.密度：材料的密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量，按下式计算：ρ=m/v式中：ρ—密度,g/cm3m—材料的质量，gV—材料的绝对密实体积，cm3

2.表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。

按下式计算：

式中—材料的表观密度,g/cm3或kg/m3m—材料的质量，g或kgV0—材料的表观体积(包括空隙体积)，cm3或m3

3.孔隙率：指材料（在自然状态下）单位体积内，孔隙所占的比例。

4.散粒材料体积组成=∑颗粒体积(实体积+孔隙体积(闭口孔隙体积+开口孔隙体积))+空隙体积即=∑V0(V+V孔(V闭孔+V开孔))+V空

空隙：散粒材料堆积体中颗粒间的间隙。

5.视密度：散粒材料的单位颗粒体积（不包括开口孔隙体积）的质量。

定义式为

式中—视密度，g/cm3（kg/cm3）；

—散粒材料中颗粒所占的体积（不包括开口孔隙体积），该体积用排液法测得，cm3（m3）；=∑（V0-V开孔）=∑（V+V闭孔）；m—散粒材料的质量，g（kg）。

5.堆积密度是指散粒材料在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：

式中Υ’—材料的堆积密度,kg/mm—材料的质量，kg

V0’—堆积体积，m3。

6.空隙率是指散粒材料在某堆积体积内，颗粒之间的空隙体积（包括颗粒中的开口空隙体积）所占自然堆积体积的比例。按下式计算：

7.固体材料与水接触时，有些能被水润湿，而有些则不能被水润湿，对这两种现象来说，前者为亲水性，后者为憎水性。

材料是亲水性或憎水性，通常以润湿边角的大小划分，润湿边角为在材料、水和空气的交点处，沿水滴表面的切线与水和固体接触面所成的夹角。其中润湿边角θ愈小，表明材料愈易被水润湿。当材料的润湿边角θ９０时，为憎水性材料。.

亲水性材料能通过毛细管作用，将水分吸入材料内部。憎水性材料一般能阻止水分渗入毛细管中，故能降低材料的吸水作用，用作防水材料，或用在亲水材料的表面处理。

8.吸水性：指材料从所处环境中吸收水分的性质。

材料因吸水而含有水，含水的多少用含水率指标来表示，定义式Ｗh——含水率（%）；

G0——材料含水状态下的质量（ｇ）；G——材料在干燥状态下的质量（ｇ）。

9.材料的耐水性是指材料长期在饱和水的作用下不破坏，强度也不显著降低的性质。衡量材料耐水性的指标是材料的软化系数KR：

式中K软——材料的软化系数

fb—材料吸水饱和状态下的抗压强度（MPa）。

fg—材料在干燥状态下的抗压强度（MPa）

一般情况下，材料吸水后强度降低

10.抗渗性是材料在压力水作用下抵抗水透过的性能。11.材料的强度是材料在应力作用下抵抗破坏的能力

12.材料的耐久性是泛指材料在使用条件下，受各种内在或外来自然因素及有害介质的作用，能长久地保持其使用性能的性质。

13.抗冻性是指材料在吸水饱和状态下，能经受反复冻融循环作用而不破坏，强度也不显著降低的性能。

Unit4水泥

1水泥是以水化活性矿物为主要成分的水硬性胶凝材料。

2硅酸盐水泥矿物组成为:

（C3S含量较多，甲熟料的早期强度较高，后期强度发展慢。

C2S含量较多，早期强度较低，后期强度较高。

C3S、C3A含量较多的，水化热较大。耐腐蚀性方面两者差不多。

C3S在最初四周内强度发展迅速，硅酸盐水泥四周内的强度实际上是由它决定的。C2S大约四周起才发挥其强度作用。C3A强度发展很快，但强度低。C4AF强度发展也较快，但强度较低，对硅酸盐水泥的强度贡献很小。）可作简答题

a.硅酸三钙最主要的矿物成分

b.硅酸二钙遇水后反应较慢，水化热也较低对水泥的后期强度起主要作用

c.铝酸三钙遇水后反应极快，产生的热量最大而且很集中

d.铁铝酸四钙主要对抗折强度贡献较大。

其他成分：游离氧化钙（f-CaO）如果含量较高，则由于其滞后的水化，产生结晶膨胀而导致水泥石开裂，甚至破坏，造成水泥XX性不良。

游离氧化镁（f-MgO）含量多时会使水泥XX性不良

SO3它主要是粉磨熟料时掺入石膏带来的。当石膏掺量合适时既可以调节水泥的凝结时间，又可以提高水泥的性能；但当石膏掺入量超过一定值时，会使水泥的性能变差

碱分（K2O，Na2O）可以增加PH值到13.5，对保护钢筋有利。然而，太高的碱含量会产生碱骨料反应和引起浆体的收缩变形

水化产物：水化硅酸钙(50%)、氢氧化钙(25%)、水化铝酸钙、水化铁酸钙及水化硫铝酸钙（钙矾石）等新生矿物。

3.水泥浆通过水泥熟料矿物的水化反应、浆体的凝结硬化过程变成坚硬固体——石状体2

凝结——水泥与水混合形成可塑浆体，随着时间推移可塑性下降，但还不具备强度，此过程即为“凝结”；

硬化——浆体失去可塑性后，随着时间推移强度逐渐增长，形成坚硬固体，这个过程即为“硬化”。

4.水泥凝结硬化过程：饱和溶液→凝胶膜包裹层→胶凝膜不断增厚而破裂，形成凝聚网状结构，初凝→完全失去可塑性，水泥表现为终凝，并开始进入硬化阶段→具有愈来愈高的强度和胶结能力

详细过程：

（1）.水泥加水拌合，水泥颗粒分散在水中，成为具有可塑性的水泥浆体。当水泥颗粒分散在水中时，在水泥颗粒表面即发生水化反应，，使水泥颗粒周围的溶液很快成为水化产物的饱和溶液。

（2）.在溶液饱和后，水泥继续水化的产物不能再溶解，而是以细分散状的凝胶粒子析出，附在水泥颗粒表面，形成凝胶膜包裹层

（3）.由于水化产物不断增加，胶凝膜不断增厚而破裂，水泥颗粒重新露出新表面与水反应。，水化产物越来越多，直至由各种水化产物组成的凝胶在水泥颗粒之间形成了凝聚网状结构，水泥浆开始失去塑性而出现凝结现象——初凝。

（4）.水泥水化继续进行，固态的的水化产物继续增多，凝聚网状结构不断加强，结构逐渐致密，使水泥健体完全失去可塑性，水泥表现为终凝，并开始进入硬化阶段。

（5）.进入硬化阶段后，水化速度逐渐减慢。随着水化过程的不断进行，水化产物更多，填充毛细孔隙，使毛细孔孔径愈来愈小，毛细孔数目愈来愈少，水泥石愈来愈致密，从而具有愈来愈高的强度和胶结能力。

5..影响水泥凝结硬化的主要因素

决定因素：水泥本身（组成、细度）

外界因素：1、水灰比水灰比过大时，会明显降低水泥石的强度2、环境温度和湿度

3、龄期（时间）

6.水泥浆体凝结硬化时体积变化的均匀性称为水泥的体积XX性。即水泥硬化浆体能保持一定形状，不开裂，不变形，不溃散的性质。(体积XX性不良的水泥应作废品处理)

导致水泥XX性不良的主要原因是由于熟料中的游离氧化钙、游离氧化镁或掺入石膏过多等造成的,(原因（了解）：熟料中所含游离氧化钙或氧化镁使得其在水泥已经硬化后才进行熟化，这使体积膨胀９７％以上，从而导致不均匀体积膨胀，使水泥石开裂当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，残余石膏与水化铝酸钙继续反应生成钙矾石，体积增大约1.5倍，从而导致水泥石开裂)

7.降低水泥石中Ca(OH)2的含量，对水泥的耐腐蚀性有什么作用为什么（ppt中的问题）答：降低水泥石中Ca(OH)2的含量，可以提高水泥的抵抗化学腐蚀和软水腐蚀的能力。因为，化学和软水腐蚀与水泥石中的氢氧化钙密切相关。

8.水泥存放注意事项：

1.不能马上用；2.放三个月其强度约下降20%，需重新检验推广散装水泥

9.粒化高炉矿渣—炼钢铁的废料火山灰质粉末—天然岩石和人工煅烧物

粉煤灰—火电厂的废料

10.与硅酸盐水泥相比，二次反应为混合水泥水化、凝结硬化的最大特征

11.矿渣水泥：耐热性较好。

火山灰水泥：抗渗性和耐水性较好。

粉煤灰水泥：抗裂性较好。

复合水泥：突出性能取决于所掺混合材的种类。另有利于综合各种混合材料的优点，取长3

12水泥混凝土或砂浆经常会受到环境水的物理化学作用，使已硬化的水泥石结构遭到破坏，强度降低，最终造成建筑物的破坏，这种现象称为环境水对水泥石的侵蚀。导致水泥石侵蚀性破坏的原因：

外因：环境中的腐蚀性介质，如：软水；酸、碱、盐的水溶液等。内因：水泥石内存在原始裂缝和孔隙，为腐蚀性介质侵入提供了通道；

水泥石内有在某些腐蚀性介质下不稳定的组分，如：Ca(OH)2，水化铝酸钙等；腐蚀与毛细孔通道的共同作用加剧水泥石结构的破坏。

Unit5混凝土

12.和易性是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、运输、浇灌、捣实）并能获致质量均匀、成型密实的性能。和易性是一项综合的技术性质，包括有流动性、粘聚性和保水性等三方面的含义。

13.和易性测定及评价指标(通常是测定拌合物的流动性，并辅以直观经验评定粘聚性和保水性):坍落筒法,坍落度越大，则混凝土拌合物的流动性越大。

14.影响和易性的因素

（1）水泥浆的含量（2）水泥浆的稠度水泥浆的稀稠，取决于水灰比的大小。水泥浆的数量和稠度取决于用水量和水灰比。(3)砂率（4）其他影响因素水泥品种，骨料种类，粒形和级配以及外加剂等，都对混凝土拌合物的和易性有一定影响。

15.混凝土强度试验

16.影响混凝土强度的主要因素有：

（1）水泥强度与水灰比所用的水泥强度越高，制成的混凝土强度也越高。在保证施工质量的条件下，水灰比愈小，混凝土的强度就愈高。但并不是越小越好。

（2）骨料种类及级配（3）养护的温度和湿度（4）龄期（5）施工质量

17．思考题：提高混凝土强度的措施（1）选用高强度水泥和低水灰比（2）掺用混凝土外加剂（3）采用机械搅拌和机械振动成型（4）采用湿热处理

18．混凝土强度公式：（重要！！）cu，0aceb式中，fcu,0——混凝土28天抗压强度，ＭＰa；fce——水泥的实际强度，ＭＰa；C/W——灰水比Ｃ——每立方米混凝土中水泥用量，kg;W——每立方米混凝土中用水量kgff（C/W）

19混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能的能力称为混凝土的耐久性

20.混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗压力水渗透的能力。

21混凝土的抗冻性是指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，同时也不严重降低强度的性能。

22提高耐久性的主要措施：水灰比，原材料质量，骨料级配，外加剂，施工质量

23..砂的粗细程度与颗粒级配p81（重要！，可看p135作业题第三题）

24.减水剂是指在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌合用水量的外加剂。

25引气剂是指在混凝土搅拌过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂。26具有如下效果：

①（提高流动性）在保持水灰比与水泥用量不变的条件下，可大大提高混凝土混合物的流动性，从而方便施工。

②（提高强度和耐久性）在保证混凝土拌合物和易性和水泥用量不变的条件下，可减少用水量，降低水灰比，从而提高混凝土的强度和耐久性。

③（节约水泥）在保持混凝土强度（水灰比不变）和坍落度不变的条件下，可节约水泥

27普通混凝土配合比设计（计算题，一定出）见p136作业题15,16

配合比设计三个参数水灰比（W/C）单位用水量（W）含砂率（SP=S/（S+G）骨料含水量变化时设实测砂石料的含水率分别为αa%、αb%

28混凝土的质量控制，混凝土配置强度和保证率的计算p115公式5-29,5-27，p113的表5-20Unit7沥青（仅要求掌握石油沥青）

1石油沥青的组分（首先四大组分必须记住，重要！！！）

油分油分赋予沥青以流动性，它能降低沥青的粘稠度和软化点，含量适当还能增加沥青的延度

树脂（沥青脂胶）沥青脂胶赋予沥青以很好的粘接性、塑性和可流动性。中性树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等性能指标越高。

沥青质（地沥青质）决定沥青温度敏感性、粘性，含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈

其它组分沥青碳和似碳物蜡（有害物质）

2石油沥青的胶体结构溶胶型结构凝胶型结构溶——凝胶结构

3高分子溶液（不知道是什么东西，，，）分散相：沥青质分散介质：地沥青脂（油分和树脂）

4石油沥青：（按照应用分类）道路沥青建筑石油沥青普通石油沥青

Unit8钢材

1碳素钢：碳素钢的化学成分主要是铁，其次是碳，故也称铁一碳合金。

2抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。其技术指标为由拉力试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率。

3冷弯性能：常温下钢材能承受较大的弯曲变形而不破坏的能力，衡量钢材的冷塑性变形能CCSS(1%)GG(1%)WWS%G%钢材的冷加工

冷加工是指钢材在常温下进行的加工，建筑钢材常见的冷加工方式有：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、刻痕等。

将钢材在常温下进行冷拉、冷拔或冷轧，使产生塑性变形，从而提高屈服强度，这个过程称为钢材的冷加工强化。

5钢材随时间的延长，强度、硬度提高，而塑性、韧性下降的现象称为时效。

钢材在自然条件下的时效是非常缓慢的，若经过冷加工或使用中经常受到振动、冲击荷载作用时，时效将迅速发展。

6钢材的牌号：牌号的表示：屈服强度字母Q、屈服强度数值、

质量等级（A、B、C、D）、脱氧程度符号（F、b、Z、TZ）。

例如：Q235AF，表示屈服强度下限为235MPa，A级沸腾（F）的碳素结构钢。

钢牌号越大，钢的含碳量增加，强度与硬度增高，塑性和韧性降低，可焊性变差。简答：

1.材料内部孔隙尺寸大小、形态特征对材料性能有什么影响

答：一般来说，材料的孔隙尺寸越大，则材料的强度越低、（1分）保温性越差（或导热系数越大）。（1分）毛细孔可增加材料的吸水性（吸水率）、（1分）降低材料的耐久性（或抗渗性）、抗冻性、耐腐蚀性下降。（1分）开口孔隙相对闭口孔隙对材料的强度、保温性、耐久性更为不利。（1分）

2.冬季施工时的混凝土，对水泥的组成有哪些要求为什么宜使用哪些水泥不宜使用哪些水泥

答：（1）硅酸盐水泥熟料含量要高，（1分）熟料中的硅酸三钙（或C3S）和铝酸三钙（或C3A）的含量要多，（1分）因熟料多则水化硬化速度快、早期强度高，并且水化放出的热量也较多，对防止混凝土早期受冻有一定好处。（1分）

（2）宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥（或快硬硅酸盐水泥），（1分）

不宜用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。（1分）

3.提高混凝土耐久性的措施有哪些

(1)采用适宜的水泥品种或掺加矿物掺合料；(2)尽量降低水灰比（水胶比）、提高密实度；

(3)采用级配良好的砂、石；(4)采用清洁、坚固的砂、石；(5)掺加减水剂；(6)掺加引气剂；

(7)加强施工（搅拌、振捣、养护）；(8)适宜最大粒径、细度模数（或适宜粗细的砂、石）；

(9)适宜的砂率。

3.在建筑工程中选用碳素结构钢应考虑的条件是什么哪些条件下不能选用沸腾钢

答：在建筑工程中选用碳素结构钢应考虑所受荷载类型、结构的重要性、（1分）连接方式及环境温度。（1分）对于沸腾钢，在下列条件下应其使用：动荷载焊接结构；（1分）动荷载非焊接结构、计算温度等于或低于-20℃；（1分）静荷载或

间接动荷载焊接结构、计算温度等于或低于-30℃。