材料定义
巡山小妖精
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2021年02月02日 16:03
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白蚕美白嫩肤面膜-白帆文学社
第一章土木工程材料的基本性质
1
、密度
:
指材料在绝对密实状态下（固体物质）单位体积的质量
2
、表观密度
:
单位体积材料的干质量（包括材料实体及闭口孔隙体积）。
3
、体积密度
:
指材料在自然状态下单位体积（包括实体、 开口孔、闭口孔）的质
量。
4
、
堆积密度
:
指散 粒状
（粉状或粒状）
材料，
在堆积状态下单位体积
（包括实体、
闭口 孔、开口孔及颗粒间空隙体积）的质量。
5
、孔隙率
:
指材料体积内孔隙体积占总体积的百分率。
6
、
密实度
:
指材料体积内被固体物质充实的程度，
也就是固体体积 占总体积的比
例。
一般来说，同一种材料，孔隙率 越小致密度越高，则：其强度越高；吸水越
少；抗渗性和抗冻性越好；保温性差，但是导热性越好；
7
、
空隙率
:
散粒材料在堆积体积中，
颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率。
8
、填充率
:
散粒材料在堆积体积中，颗粒体积占堆积体积的百分率。
9
、吸水性
:
材料在水中吸收水分的性质。
质量吸水率：材料吸水饱和后，所吸收水分占干燥材料质量的百分数。
体积吸水率：材料吸水饱和时，所吸收水分的体积占材料体积的百分率。
10
、吸湿性
:
材料在潮湿的空气中吸收水分的性质。
含水率：材料中所含水的质量占其干质量的百分率
11
、抗渗性
:
材料抵抗压力水渗透的性质
A)
渗透系数
Ks
：在一定时间内
,
在一定的水压作用下
,
单位厚度的材料
,
单位截面面积上的透水量
.
K
越小，说明抗渗性越好；土壤等一般采用；
B
）抗渗等级
P
：在规定的实验条件下
,
材料所能承受的最大水压；
P
越高，< br>说明抗渗性越好；
砼和砂浆一般采用；如：
P6
表示材料的最大渗水压力为
0.6MPa
12
、抗冻性
:
材料在吸水饱和状态下，
能经受多次冻融 循环而不破坏
,
强度也不显
著降低的性质。抗冻等级
F
：材料经过 一定的冻融循环次数后，其试件的质量
损失及强度下降符合有关规定值；如
F50
，表 示在标准试验条件下，材料强度
下降不大于
25
％，
质量损失不大于
5
％，
所能经受的冻融循环次数不少于
50
次。
影响抗冻 性的因素：密实度越高则其抗冻性越好。开口孔隙越多则其抗冻性差。
强度越高则其抗冻性越好。
耐水性越好则其抗冻性也越好。吸水量越大则其抗
冻性越差。
13
、热容量：材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。
Q=mc(t1-t2)
比热
c
：单位质量的材料，温度每改变< br>1K
时所吸收或放出的热量。
14
、导热性：在温差时，热量能从材料的一侧通过材料本身传到另一侧的性质。
< br>金属材料的导热系数大于非金属材料的导热系数；细小而封闭的孔隙，导热系
数越小；开口而粗大 、连通的孔隙，导热系数越大；热容量大，导热系数小的
材料才是良好的绝热材料。
15
、耐燃性
:
指建筑物失火时，材料能经受高温与火的作用不破坏，强度不严重下降的性能。
非燃烧材料：遇火或高温时不起火、不碳化，不微燃；如混凝土、钢铁、
铝、玻璃；
难燃材料：遇火或高温时难起火、难碳化，难微燃，火源移走后立即停止燃烧
的材料；经防火处 理的木材等；
可燃材料：遇火或高温时立即起火或微燃，火源移走后仍继续燃烧的材料；如未经处理的木材；
16
、强度：指材料抵抗外力破坏的能力。
a)
脆性材料主要根据其抗压强度来划分强度等级 ，
如混凝土、
水泥、
粘土砖
等；
例：混凝土的强度等级划分为
9
级：
C15
，
C20~C55;
b)
韧性材料主要根据其抗拉强度来划分强度等级，如钢材等
;
例：钢材分为
Q195,215,235,255,275
等；
比强度：指材料的强度与其表观密度的比值；
意义：
（
1
）衡量材料轻质高强性能的一项重要指标；
（
2
）选用比强度高的
材料或者提高材料的比强度，对大跨度、超高度建筑十分有利；普通混凝土、
低碳钢、松木的比强度分别 为
0.012
，
0.053
，
0.069
。
弹性：
材料在外力作用下产生变形，
当取消外力后，
能完全恢复原形状的性质(
能
恢复）
；弹性变形的变形量与对应的应力大小成正比
,
其必 列系数用弹性模量
E
来表示。
E=
σ
/
ε
弹性模量越大，材料越不容易变形。
塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，仍保持变形后的形状
和尺寸的性质
(
不能恢复）
；
脆性：指材料在外力作用下，直到破坏前无明显的塑性变形而发生突然破坏的
性质，
称为脆性；
如玻璃、混凝土、水泥等；
韧性：指材料在冲击或震动荷载的作用下，能吸收较大能量，并产生一定变形
而不发生破坏的性 质，称为韧性；
如钢材、木材、橡胶等；
耐久性
:
材料在使用过程中，
能抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，
也不失去其
原有性能的性质；
物理作用：干湿变化、温度变化和冻融变化；化学作用：酸、碱、盐类的腐蚀；
生物作用：菌类、昆虫等的侵害；
20
、环境协调性：对资源、能源消耗少 ，对环境污染小，循环再生利用率高；
材料制造、使用、废弃、再生利用的整个过程中，都必须具有与环 境的协调共
存性。
21
、化学组成：指构成材料的化学成分
.
矿物组成：许多无机非金属材料都是由各种矿物组成的。
22
、宏观结构：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织；
亚微观结构：用光学显微镜观察到的微米级的组织结构；
微观结构：用电子显微镜、
X
光射线衍射 仪等手段来研究材料分子、原子
级的微观组织；
第二章建筑金属材料
1
、钢：含碳量
0.02%~2.06%，杂质较少的铁碳合金
--
钢。含碳量
>2.06%---
生
铁
(
或铸铁
)
。
2
、按冶炼时脱氧程度分
（
1
）沸腾钢：是脱氧不充分的钢，在浇铸及钢液冷却时，有大量的一氧化碳气
体逸出，钢液呈激烈沸腾状态；碳和
P
、
S
分布不均匀，致密度差，冲击韧 性和
可焊性差，成本低；
F
；
镇静钢：脱氧充分，钢水较纯净，浇 铸钢锭时，钢水平静，镇静钢材质致密均
匀，质量高于沸腾钢；
Z
；
（
3
）半镇静钢：脱氧程度及钢水质量介于上述两者之间；
b;
（
4
）特殊镇静钢：比镇静钢脱氧程度更充分彻底，质量最好，用于特别重要的
工程；< br>TZ
。
3
、钢材的抗拉性能！
！
！
4
、冲击韧性：指钢材在瞬间动荷载作用下
,
抵抗破坏的能力。用α
k< br>表示；α
k
是
以试件冲击破坏时缺口处单位面积上所消耗的功（
J/c m2
）表示；α
k
越大，冲
击韧性越好。
5
、 疲劳破坏：受交变荷载反复作用时，钢材在应力低于其屈服强度的情况下突
然发生脆性断裂破坏的现象。
耐疲劳性：拉应力作用下，微小裂纹逐渐扩大发生瞬时疲劳 断裂。抗拉强度
越高，疲劳极限也越高。
6
、冷弯性能：指钢材在常温下承 受弯曲变形的能力。通过直径（或厚度）为α
的试件，采用标准规定的弯心直径
d,
弯 曲到规定的弯曲角（
180
°或
90
°）时，
试件的弯曲处不发生裂 缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。弯曲角度愈大，
弯心直径愈小，则表示其冷弯性能愈好。
冷弯反映钢材局部发生的不均匀变形
的塑性。
焊接性能：指在一定焊接 工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及
脆硬影响，焊接后接头强度是否与母体相近的性能。
7
、钢是以铁为主的
Fe-C
合金。
Fe-C
合 金于一定条件下能形成具有一定形态的
聚合体。
8
、钢材成分对性能的影响
9
、冷加工强化的方法
（
1
）冷拉：将钢筋拉至强化阶段任一点，慢慢卸去荷载，再度 加压时，屈服
极限将提高，但塑性变形降低；
（
2
）冷拔：将光圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔；
（
3
）冷轧：将圆钢在冷轧机上轧成断面形状规则的钢筋。
11
、
时效处理：
将冷加工处理后的钢筋，
在常温下放置
15~ 20h
，
或加热至
100
～
200
℃保持
2h ~ 3h
，其屈服强度进一步提高，且抗拉强度也提高，同时塑性和
韧性也进一 步降低，弹性模量则基本恢复，这个过程称为时效处理。
钢材随时间的延长，其强度、硬度提 高，而塑性、冲击韧性降低的现象称为
时效。时效分为自然时效和人工时效两种
:
自然 时效是将其冷加工后，在常温下
放置
15
～
20d
，适合低强度钢筋 ；人工时效是将冷加工后的钢材加热至
100
～
200
℃保持
2h ~ 3h
，适合高强度钢筋。
12
、碳素结构钢
-
牌号及其表示方法
牌号：依据屈服强度划分为四牌号，即
Q195
、
Q2 15
、
Q235
、
Q275
质量等级：依据 冲击韧性（即
S
、
P
含量由多到少）划分四级，即
A
、B
、
C
、
D
脱氧程度：
F
、
b
、
Z
、
TZ
（
Z
、
TZ
通常省略）
Q235
－
A
·
F
：表示为屈服点为
2 35MPa
的
A
级沸腾钢。
随着牌号增大，强度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能变差。
．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．
13
、钢材的腐蚀是指钢的表面与周围介质发生化学作用 或电化学作用而遭到破
坏。
化学腐蚀：是钢与干燥气体及非电解质液体的反应而产生 的腐蚀。这种腐蚀
通常为氧化作用，使钢被氧化形成疏松的氧化物
(
如氧化铁等
)
。
电化学腐蚀：
钢材与电解质溶液接触而产生电流，
形成微电 池从而引起腐蚀。
生成铁锈。
它是钢材发生腐蚀的主要形式。
14
、钢材的防护：涂敷保护层、设置阳极或阴极保护、掺入阻锈剂
第
3
章
无机胶凝材料
1
、胶凝材料指 具有一定的机械强度并经过一系列物理作用、化学作用，能将散
粒材料（如砂子、石子）或块状材料（如 砖、石块）粘合成整体的材料。
气硬性胶凝材料：只能在空 气中（干燥条件下）硬化并保持和发展其强度的
胶凝材料，如石灰、石膏、水玻璃和菱苦水；
水硬性胶凝材料：既能在空气中（干燥条件下）硬化，又能在水中继续 硬化
并保持和发展其强度的胶凝材料，如水泥；
2
、石灰原料：天然岩石（以
CaCO3
为主）
常用的有：石灰石，白云石等
3
、生产中由于火候或温度控制不均，导致：
欠火石灰：由于块体小、温度 过低、煅烧时间不足，而使得
CaCO
3
不能完全分
解。
降低了石灰的利用率，但不会带来危害。
过火石灰：由于块体过大、温度过高、煅烧 时间过长，而生成的颜色较深、结
构致密的石灰称过火石灰。
过烧部分常被熔融的粘 土杂质形成的玻璃物包覆。
与水作用的速度极慢，当普通石灰已经硬化后，过火石灰才开始反应，并产生
体积膨涨，引起隆起鼓包和开裂
4
、生石灰（
CaO)
加 水生成熟石灰（
Ca(OH)
2
）的过程，称为石灰的熟化或消解
过程。
5
、
对过火石灰，除了熟化，还要陈伏。
陈伏：为了消除过火石灰的危害，生石灰熟化后应在储灰坑中放置
7d
以上
（加长反应时间）
，且表面应保存有一层水，与空气隔绝，以免碳化。
6< br>、石灰的硬化：包括干燥硬化和碳化硬化：这两个过程是同时存在的。硬化是
一个十分缓慢的过程 。
干燥硬化：
水分蒸发，
且氢氧化钙逐渐 从饱和溶液中结晶，
产生较低的强度；
碳化硬化：氢氧化钙与空气中的二氧化碳化合生成碳酸钙结晶，释出水分并
被蒸发；
7
、石灰的性质：
．
．．．．．．．
优点：可塑性、保水性好、价廉
< br>．．．．．．．．．．．．．．
缺点：硬化慢、强度低、耐水性差、硬化时体积收缩大、吸湿性强
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
8
、石灰 的应用：
石灰乳：石灰加大量的水搅拌稀释而成，主要用于
室内粉刷
；
．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．
．
石灰砂浆：是将石灰膏、砂加 水拌制而成，分为
砌筑砂浆和抹面砂浆
；
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．．．．．．．．
．
灰土和三合土：
消石灰粉与粘土拌合得灰土，
再加砂或石屑、< br>炉渣得三合土，
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．
．
广泛应用于
建筑物的基础和垫层
；
．．．．．
．．．．．．．．．
．
硅酸盐制品
：
石灰与硅质材料混合，
加水搅拌
,
经蒸汽养护或压蒸养护形成。
．．．．．
．
．．．．．．．．．
．
．．．．
．
．．．．．．．．．．．．
．
如
灰砂砖、硅酸盐砖、硅酸 盐混凝土制品
等。
．
．．．．．．．．．．．．．．．．．
．．< br>9
、
目前常用的石膏胶凝材料有建筑石膏
（
性半水石膏
）
[
晶粒较细需水量较大
]
和高强石（
性半水石膏
）
[
晶粒较粗需水量较小故强度较高
] < br>10
、初凝：浆体开始失去可塑性的状态；从加水至初凝的这段时间称为初凝时
间。〉
6min
终凝：浆体完全失去可塑性，并开始产生强度；从加水至终凝的这段时间称为
浆体终凝。
<30min
11
、石膏性质：优点
-凝结硬化快：初凝
>6min
，终凝
<30min
；硬化时体积微膨胀；孔隙率高、质轻，导热系数小，具有一
定的隔热、隔音作用；具有一定的
调 湿作用；具有一定的防火作用；可加工性好；价廉；缺点
-
强度低、耐水性和
抗冻性差 、石膏制品，耐沾污性差。
12
、建筑石膏的应用：室内抹灰和粉刷，石膏板材
13
、注意事项：防水防潮，储存期不超过三个月；
第四章混凝土与砂浆
1
、
水泥原料：石灰石，粘土和铁矿石
水泥：凡细磨成粉末状，加水后，既能在空气中硬 化，又能在水中硬化，并能
胶结砂、石等材料的水硬性胶凝材料。
硅酸盐水泥熟料的原料是：
CaO
、
SiO
2
、
Al2
O
3
、
Fe
2
O
3
2
、
名称
硅酸三钙
硅酸二钙
铝酸三钙
矿物成分
3CaO·SiO
2
2CaO·SiO
2
3CaO·Al
2
O
3
简称
C
3
S
C
2
S
C
3
A
C
4
AF
铁
铝
酸
四
4CaO·Al2
O
3.
·Fe
2
O
3
钙
3
、
加入石膏的作用：对
C3A
起缓凝作用，掺量
3-5%;
活性混合材：炉渣，粉煤灰和火山灰（活性
SiO
2
、
Al
2O
3
)
具有火山灰性和潜在
水硬性非活性混合材以及窑灰
4
、
1)
凝结时间：硅酸盐水泥初凝不小于
45min,
终凝不大于
390min
普通硅酸盐水 泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐
水泥和复合硅酸盐水泥初凝不小于
4 5min
，终凝不大于
600min.
初凝为水泥加水拌和时起至标准稠度净浆开始 失去可塑性所需要的时间；
终
凝为水泥加
水拌和时起至标准稠度净浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。