土木工程材料：土木工程材料复习

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1、中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院第一章材料基本性质材料基本性质中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院土木工程材料的物理性质1.基本性质基本性质 u密度 u孔隙率u湿含量2.热学性质热学性质3.声学性质声学性质4.光学性质光学性质中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院材料的耐久性能及其测试1.耐水性耐水性2.抗渗性抗渗性3.抗冻性抗冻性4.耐腐蚀性耐腐蚀性5.耐候性耐候性6.抗老化抗老化中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院

2、影响材料耐久性的因素 材料在使用中会被破坏的原因有两方面：材料在使用中会被破坏的原因有两方面：1.内因，材料自身的内部因素因：内因，材料自身的内部因素因：材料内部存在不稳定的化学组分，如Ca(OH)2、挥发份、杂质等；材料内部存在一些缺陷，如孔隙、裂缝等。2.外因，材料服役环境因素：外因，材料服役环境因素：物理作用：光、热、雨水、风等化学作用：酸、碱、盐、水等生物作用：细菌、昆虫等中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院工程材料的力学性质1.力学概念力学概念荷载(轴向荷载、剪切荷载)应力与应变2.应力应变曲线应力应变曲线3.材料的力学性能及其测量材料的力

3、学性能及其测量强度与比强度脆性、韧性硬度与耐磨性4.材料力学性能与组成、结构的关系材料力学性能与组成、结构的关系中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院思考用实例叙述材料的孔隙率、开口孔隙与闭口孔隙的测试和计算方法。分析论述材料的孔隙率和孔隙特征对材料强度、抗渗性和吸湿性、传热性的影响。如：新建的房屋保暖性差，到冬季更甚，这是为什么？ 新房屋墙体的含水率较高。同样的材料，含水率增加，导热系数也增加，因为水的导热系数远大于空气的。当水结冰时，导热系数进一步提高，因为冰的导热系数又大于水。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土

4、木建筑学院材料组成与性能的关系 土木工程材料的组成不同，其性能可完全不同。例如：1.生石膏CaSO42H2O与熟石膏CaSO40.5H2O的差别在所含H2O的数量不同，因而，后者有水化活性，而前者没有；2.纯铁强度不高且较柔软，而钢较强韧，生铁较硬脆， 其主要原因是它们的含C量百分之几的微小差别；3.聚氯乙烯树脂-CH2-CHCl-n 与聚乙烯醇-CH2-CHOH-n ，在组成上,前者的大分子链上含Cl 离子，而后者含OH 离子，因而，后者是水溶性的，而前者不是。 等等。 1.材料材料 物相物相 化合物或元素化合物或元素物相组成：固相、液相、气相化学组成：化合物、元素2.矿物组成与化学组成的关

5、系矿物组成与化学组成的关系化学组成相同，其矿物组成不一定相同不同的矿物相，其化学组成可能相同矿物组成相同，其化学组成一定相同3.材料组成与性能的关系材料组成与性能的关系材料组成微小差别就可引起材料性能根本的改变材料中物相含量的变化就可导致材料质的突变中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.材料的结构材料的结构材料所含各物相材料所含各物相(固、液、气固、液、气)的形态、尺寸、堆积方式和分布情况；构成的形态、尺寸、堆积方式和分布情况；构成各物相的质点的堆积方式和分布情况；各物相的质点的堆积方式和分布情况；2.根据分辨率的大小，材料结构分为宏观、细根据分辨

6、率的大小，材料结构分为宏观、细观和微观三个层次；观和微观三个层次；3.材料的结构取决其组成和制造工艺及其条件材料的结构取决其组成和制造工艺及其条件(温度、压力等温度、压力等)；4.相同组成的材料可以有不同的结构；相同组成的材料可以有不同的结构；5.相同结构的材料可以有不同的组成。相同结构的材料可以有不同的组成。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院复习提纲1.无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合无机非金属材料、金属材料、高分子材料、复合材料的组成、结构和性能特点，以及它们间的相材料的组成、结构和性能特点，以及它们间的相互关系。互关系。2.材料力学

7、性能的基本概念、试验方法、评价指标材料力学性能的基本概念、试验方法、评价指标和相关标准。和相关标准。3.材料耐久性的基本概念、试验方法、评价指标和材料耐久性的基本概念、试验方法、评价指标和相关标准。相关标准。4.孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响及其原理。孔隙率和孔隙特征对材料性能的影响及其原理。5.根据工程应用要求，正确选择材料的方法。根据工程应用要求，正确选择材料的方法。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院第二章胶凝材料胶凝材料中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.1.基本知识：基本知识：硅酸盐水泥的组

8、成、技术性质、应用及储运知识；硅酸盐水泥的组成、技术性质、应用及储运知识；水泥浆体在侵蚀性介质下的腐蚀及其防止的措施；水泥浆体在侵蚀性介质下的腐蚀及其防止的措施；水泥石的结构；活性混合材的组成、性质及作用；水泥石的结构；活性混合材的组成、性质及作用；普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸普通硅酸盐水泥、火山灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和高铝水泥等其它水泥的组成、性能的特盐水泥和高铝水泥等其它水泥的组成、性能的特点及应用。点及应用。2.2.基本技能：基本技能：气硬性胶凝材料的正确应用气硬性胶凝材料的正确应用水泥主要技术性质的测试，各种水泥的正确选用。水泥主要技术性质的测试，各种水泥的正确选用

9、。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院基本概念：什么是胶凝材料？1.1.定义：定义： 经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬经过一系列物理、化学作用，能由浆体变成坚硬的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物的固体，并能将散粒或片、块状材料胶结成整体的物质。质。1.1.特征：特征：严格意义上胶凝材料应指浆体；能在常温下凝结硬化为固体；有较强的胶结能力；具有一定的使用性能。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院气硬性与水硬性胶凝材料的特点1.气硬性胶凝材料只能在空气中硬化，并且在气硬性胶凝材料只能在空

10、气中硬化，并且在空气中保持和发展其强度；空气中保持和发展其强度； 关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！关键：干燥状态下，其硬化体才有较好的性能！1.水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更水硬性胶凝材料不仅能在空气中，而且能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。好地在水中硬化，保持并发展其强度。 关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好关键：干燥或潮湿状态下，其硬化体均有很好的性能！的性能！中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院石膏1.性质性质石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成石膏是气硬性胶凝材料，建筑石膏的主要成分是分是 -半水石膏半水石膏Ca

11、SO4 0.5H2O; 2.生产方法生产方法建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏建筑石膏可用天然二水石膏或化学石膏在在120180 C干燥下脱水制备；干燥下脱水制备；3.凝结硬化机理凝结硬化机理“溶解溶解沉淀沉淀”理论，即通过半水理论，即通过半水石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断石膏在水中不断溶解，二水石膏不断结晶，晶体不断生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化；生长、相互交错与连生构成晶体网络结构而硬化；4.性能性能浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微浆体需水量较大，凝结硬化快、凝结时有微膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐水与膨胀、表观密度较小、孔隙率较大、强度低、耐

12、水与抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸抗冻性差、容易吸水和吸潮、导热系数低、隔热与吸声性好、耐火、对人体和环境无害。声性好、耐火、对人体和环境无害。5.应用应用各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。各种板材、粉刷砂浆、雕饰等。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院例题1.用石膏作内墙抹灰时有什么优点？用石膏作内墙抹灰时有什么优点？ 答：洁白细腻：硬化微膨胀，可单独使答：洁白细腻：硬化微膨胀，可单独使用，不易开裂；孔隙率高，可调节室内用，不易开裂；孔隙率高，可调节室内潮度；防火性强。潮度；防火性强。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木

13、建筑学院中南大学土木建筑学院石灰1.建筑石灰的特性： 表观密度较小 浆体的可塑性好 硬化后的强度较低 耐水性差 浆体硬化中容易开裂1.过火石灰的危害 与水反应很慢，石灰硬化后再与水反应发生体积膨胀而引起开裂 。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院矿物名称矿物名称 英文名称英文名称 缩写缩写分子式分子式矿矿 物物 式式硅酸三钙硅酸三钙AliteC3SCa3SiO53CaOSiO2硅酸二钙硅酸二钙BeliteC2SCa2SiO42CaOSiO2铝酸三钙铝酸三钙AluminateC3ACa3Al2O63CaOAl2O3铁铝酸四钙铁铝酸四钙FerriteC

14、4AFCa2(Al,Fe)2O54CaOAl2O3Fe2O3含含 量量(mass%)3760153771510181.化学组成：主要成分：主要成分：CaO(=C)，SiO2(=S)， Al2O3(=A)， Fe2O3(=F)少量杂质：少量杂质：MgO、K2O、Na2O、SO3、P2O5等。等。2.矿物组成： 硅酸盐水泥熟料主要含有四种矿物：硅酸盐水泥熟料的组成中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院需学习与掌握的内容：需学习与掌握的内容：1.化学过程化学过程水泥熟料矿物的水化反应水泥熟料矿物的水化反应2.石膏的作用石膏的作用3.物理过程物理过程水泥浆的凝

15、结硬化水泥浆的凝结硬化4.硬化水泥浆的组成与结构硬化水泥浆的组成与结构 5.水泥浆凝结硬化的影响因素水泥浆凝结硬化的影响因素中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院石膏的作用1.避免水泥浆的闪凝和假凝现象。避免水泥浆的闪凝和假凝现象。2.调节水泥的凝结时间。调节水泥的凝结时间。3.导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。导致钙钒石和单硫型硫铝酸钙水化物的形成。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院（1）水泥矿物组成（2）水泥细度（3）养护条件（温度、湿度）与时间 （4）拌合用水量（5）水泥中的混合材（6）水泥外加

16、剂水泥凝结硬化的主要影响因素中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.C3S、C3A含量多，凝结硬化快，反之亦然。2.掺加混合材，熟料减少，凝结硬化速度减慢。3.有些化合物可以使水泥浆体促凝或缓凝。 4.细度越小，水化反应越快，凝结硬化越快。 5.水灰比越大，浆体需填充的孔隙越多，凝结硬化速度越慢。6.提高温度，加快水泥的凝结硬化；保持足够的水分有利于水泥的凝结硬化 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院硅酸盐水泥应满足哪些技术性质1.密度与堆积密度2.细度3.标准稠度用水量4.凝结时间5.体积安定性6.强度7

17、.水化热8.不溶物和烧失量9.碱含量1.耐腐蚀性软水侵蚀软水侵蚀盐类侵蚀盐类侵蚀酸类腐蚀酸类腐蚀强碱腐蚀强碱腐蚀防腐措施防腐措施中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院影响水泥石的强度水灰比 水灰比越大，孔隙率越大，强度越低水泥组成：熟料矿物、混合材养护条件：温度、湿度、龄期水泥细度：水泥颗粒越细，强度发展越快中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院活性混合材水泥的共性1.密度较小 2.703.10。2.早期强度较低，后期强度增长率高。3.对养护温湿度敏感，适合蒸汽养护。4.水化热较小。5.耐腐蚀性较好。6.抗冻性

18、、耐磨性不及硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院活性混合材水泥的特性1.矿渣水泥： 保水性差，泌水性大，干缩较大，耐热性较好。1.火山灰水泥： 易吸水，易反应，结构较致密，抗渗性和耐水性较好，体积收缩较大，抗硫酸盐能力较差。1.粉煤灰水泥： 吸水能力弱，需水量较低，干缩性较小，结构致密，抗裂性较好。1.复合水泥： 取决于所掺的混合材种类。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院其他水泥道路水泥，C4AF含量高，抗折强度与耐磨性好；白色水泥，铁相含量很低，外观为白色；快硬水泥 ，C3A

19、和C3S含量高，凝结硬化快，早强；中、低热水泥， C3A和C3S含量较低，水化热较小 ；抗硫酸盐水泥， C3A和C3S含量较低，抗蚀系数较大；膨胀、自应力水泥，生产体积可膨胀的水化物；高铝水泥，熟料矿物主要为铝酸钙，快硬，耐高温等。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院高铝水泥的特点与应用 1. 耐高温性能好，配制耐高温混凝土或砌筑砂浆；耐高温性能好，配制耐高温混凝土或砌筑砂浆；2. 耐耐硫硫酸酸盐盐腐腐蚀蚀性性能能较较好好，适适用用于于有有抗抗硫硫酸酸盐盐侵侵蚀蚀要要求求的工程；的工程；3.耐碱性较差，不能用于接触碱溶液的工程；耐碱性较差，不能用于接

20、触碱溶液的工程；4. 水水化化热热较较大大，适适用用于于冬冬季季施施工工，不不适适用用于于大大体体积积混混凝凝土；土；5. 快硬早强，宜用于紧急抢修工程。快硬早强，宜用于紧急抢修工程。6. 高铝水泥有强度倒缩现象，如需用于工程中，应按最高铝水泥有强度倒缩现象，如需用于工程中，应按最低稳定强度设计。低稳定强度设计。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院第三章混凝土混凝土中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.牢记基本概念牢记基本概念混凝土是由胶凝材料混凝土是由胶凝材料(水泥水泥)胶结各种粗、细颗粒状骨料，形成

21、的一种颗胶结各种粗、细颗粒状骨料，形成的一种颗粒堆聚材料。粒堆聚材料。2.理解混凝土中各组分材料的要求与作用；理解混凝土中各组分材料的要求与作用；3.熟悉混凝土的各种性质及其影响因素；熟悉混凝土的各种性质及其影响因素；4.掌握混凝土的配合比设计方法和质量控制措掌握混凝土的配合比设计方法和质量控制措施；施；5.了解各种混凝土的应用技术。了解各种混凝土的应用技术。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善普通混凝土由水泥、砂、石和水组成，为了改善性能，可添加化学外加剂与矿物掺合料；性能，可添加化学外加剂与矿物掺合

22、料；砂石构成混凝土的骨架，传递应力，限制变形；水泥与水形成水泥浆，赋予新拌混凝土流动性，硬化后将骨料颗粒胶结成整体；2.混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡混凝土微结构是由骨料相、水泥石相和界面过渡区相构成的复杂结构；区相构成的复杂结构；3.结构特点有结构特点有多物相、多孔性的堆积体复杂而不均匀非固定而多变4.混凝土的理想结构混凝土的理想结构均匀、密实的堆积体均匀、密实的堆积体中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院混凝土中骨料的基本要求 1.1.具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗具有良好的颗粒级配，使堆积空隙率小，颗粒总比表面积较小，以减少水

23、泥浆用量；粒总比表面积较小，以减少水泥浆用量；2.2.骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好骨料颗粒表面干净，以保证与水泥浆有良好的粘结力；的粘结力； 3.3.含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化含有害杂质少，不得含有影响水泥凝结硬化和后期混凝土耐久性的成分；和后期混凝土耐久性的成分； 4.4.具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架具有足够的强度和坚固性，以保证起到骨架和传力作用。和传力作用。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院表面特征与形状对混凝土性能的有何影响？1.表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，影表面粗糙和针片状颗粒需要更多的水泥浆，

24、影响混凝土的成本。响混凝土的成本。2.影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗影响新拌混凝土的和易性，表面光滑且等径颗粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。粒易于流动，而粗糙且针片状颗粒不易流动。3.影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料影响混凝土中界面区的结合力，粗糙表面骨料与水泥浆的界面结合力较大。与水泥浆的界面结合力较大。4.影响混凝土的强度影响混凝土的强度骨料表面越粗糙，与水泥浆接触面越大，混凝土强度越高；针片状骨料使混凝土强度低于圆形骨料；大粒径骨料使混凝土强度低于小粒径骨料中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院新拌混凝土的性能1.和易性

25、和易性流动性粘聚性离析与泌水坍落度损失2.塑性收缩塑性收缩3.凝结时间凝结时间4.水化热与温度水化热与温度中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，和易性是一项综合评价混凝土拌合物施工性能的指标，包括流动性、粘聚性、保水性。包括流动性、粘聚性、保水性。2.和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保和易性用坍落度或维勃稠度定量指标，辅以粘聚性和保水性的定性观察，综合评价。水性的定性观察，综合评价。3.和易性影响到浇灌后混凝土的均匀密实性，从而影响硬和易性影响到浇灌后混凝土的均匀密实性，从而影响硬化后混

26、凝土性能。化后混凝土性能。4.和易性受下列因素影响：和易性受下列因素影响：水泥品种、细度与水泥用量；用水量与水灰比骨料(颗粒特征、粒径与级配、砂率等)外加剂搅拌方式与时间中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院合理砂率的选用原则1) 粗骨料的粗骨料的Dmax较大，级配较好时，可选用较小砂率；较大，级配较好时，可选用较小砂率；2) 砂的细度模数较小时，砂的总表面积较大，可选用较砂的细度模数较小时，砂的总表面积较大，可选用较小砂率；小砂率； 3) 水灰比较小、水泥浆较稠时，可选用较小砂率；水灰比较小、水泥浆较稠时，可选用较小砂率； 4) 流动性要求较大时，需

27、采用较大砂率；流动性要求较大时，需采用较大砂率； 5) 掺用引气剂或减水剂时，可适当减小砂率；掺用引气剂或减水剂时，可适当减小砂率； 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院化学外加剂种类：种类：1.按照组成有：有机质和无机质外加剂按照组成有：有机质和无机质外加剂有机质表面活性物质无机质电解质盐类化合物2.按照功能有：按照功能有：改善和易性：减水剂、泵送剂、引气剂等；调节凝结时间：速凝剂、缓凝剂、早强剂等；减少塑性收缩：减缩剂、膨胀剂等；提高耐久性：引气剂、阻锈剂、防水剂等；其它：防冻剂、泡沫剂、消泡剂等。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学

28、土木建筑学院中南大学土木建筑学院减水剂的技术经济效果1.在保持用水量不变的情况下，使拌和物的坍落在保持用水量不变的情况下，使拌和物的坍落度增大度增大100200mm； 2.在保持坍落度不变的情况下，使用水量减少在保持坍落度不变的情况下，使用水量减少10%15%，抗压强度增加，抗压强度增加15%40%； 3.在保持坍落度和强度不变的情况下，可节约水在保持坍落度和强度不变的情况下，可节约水泥泥10%15%； 4.混凝土的渗水性可降低混凝土的渗水性可降低40%80%； 5.可减慢水泥水化初期的放热速度，减少开裂现可减慢水泥水化初期的放热速度，减少开裂现象。象。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学

29、院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院矿物外加剂(掺合料)问题？问题？ 混凝土中为什么要使用矿物外加剂或掺合料？混凝土中为什么要使用矿物外加剂或掺合料？1.代替水泥，所以也称水泥代用材料代替水泥，所以也称水泥代用材料2.改善混凝土微结构，尤其是界面过渡区结构改善混凝土微结构，尤其是界面过渡区结构3.改善混凝土性能，尤其是耐久性改善混凝土性能，尤其是耐久性4.保护生态环境，节约资源和能源保护生态环境，节约资源和能源中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院荷载作用下的变形1.单轴受压时的应力应变行为单轴受压时的应力应变行为2.混凝土的弹性模量混凝土的弹性

30、模量3.混凝土弹性模量与组成关系混凝土弹性模量与组成关系4.混凝土弹性模量的主要影响因素；混凝土弹性模量的主要影响因素；5.弹性模量与抗压强度的关系；弹性模量与抗压强度的关系；中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院2、混凝土在非荷载作用下的变形1.干燥收缩干燥收缩2.自收缩自收缩3.温度变形温度变形中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.骨料和水泥石是弹性体，而混凝土是弹塑性体或粘弹性体，在骨料和水泥石是弹性体，而混凝土是弹塑性体或粘弹性体，在受压应力作用，既产生弹性变形，又产生塑性变形；受压应力作用，既产生

31、弹性变形，又产生塑性变形；2.混凝土的弹性模量不是一个常数，工程应用中，一般用割线弹混凝土的弹性模量不是一个常数，工程应用中，一般用割线弹性模量作为设计依据，其大小取决于水泥石和骨料的弹性模量性模量作为设计依据，其大小取决于水泥石和骨料的弹性模量及其相对含量，以及界面状况；及其相对含量，以及界面状况；3.在干燥状态下，混凝土内部水的损失，而引起干缩变形，它与在干燥状态下，混凝土内部水的损失，而引起干缩变形，它与混凝土的组成、构件几何尺寸与形状、环境条件等有关；混凝土的组成、构件几何尺寸与形状、环境条件等有关；4.在与外界隔绝的条件下，由于水泥水化会引起混凝土内部自干在与外界隔绝的条件下，由于水

32、泥水化会引起混凝土内部自干燥，而产生整体的自干缩变形；燥，而产生整体的自干缩变形；5.在荷载长期作用下，混凝土会发生随时间增加的变形在荷载长期作用下，混凝土会发生随时间增加的变形徐变，徐变，干燥会使徐变增大；干燥会使徐变增大；6.在约束条件下，混凝土发生的各种变形，可引起开裂。在约束条件下，混凝土发生的各种变形，可引起开裂。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院1.强度是混凝土的重要性能指标，它与混凝土其它性能有强度是混凝土的重要性能指标，它与混凝土其它性能有着密切的关系；着密切的关系；2.混凝土强度主要是抗压与抗拉强度，二者之间没有直接混凝土强度主要

33、是抗压与抗拉强度，二者之间没有直接关系；关系；3.抗压强度采用单轴抗压试验直接测量，而抗拉强度一般抗压强度采用单轴抗压试验直接测量，而抗拉强度一般采用劈裂和四点弯曲试验间接测量与评价；采用劈裂和四点弯曲试验间接测量与评价；4.混凝土强度的主要影响因素比较复杂，主要有三个方面：混凝土强度的主要影响因素比较复杂，主要有三个方面：组成材料的性能与掺量；成型工艺与养护条件试件与试验参数(影响测试值)5.获得指定强度的技术途径：获得指定强度的技术途径：原材料的选择配合比设计成形工艺与养护制度中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院3、混凝土强度的影响因素 混凝土的

34、强度混凝土的强度fc随着龄期和养护不断增随着龄期和养护不断增长，主要有三方面的影响因素：长，主要有三方面的影响因素：组成材料的特性与配合比（内在因素）浇灌与养护条件（温湿度、时间）生产工艺与条件此外，强度试验参数影响到测试值。分析和掌握的思路： 材料的强度与其组成、结构密切有关 组成影响因素：水泥、骨料和水及其特性与掺量； 结构影响因素：组成材料及其分布、生产工艺与条件、浇灌与养护制度等。水泥品种龄期养护条件外加剂水化度水灰比凝胶结构与组成孔隙率含水量水泥石强度骨料质量表面特征化学组成骨料用量粒径弹 模水泥石骨料粘结力混凝土混凝土强度强度生产因素混凝土强度的影响因素图解中南大学土木建筑学院中南

35、大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院第六章钢材钢材中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院 1、钢钢材材的的基基本本知知识识：铁铁和和钢钢的的概概念念。钢钢的的分分类类。钢钢的的冶冶炼和脱氧及其对钢质量的影响。炼和脱氧及其对钢质量的影响。 2、钢材的主要技术性质：、钢材的主要技术性质：力学性质工艺性能。 3、钢材的晶体组织与化学成分及其对钢性能的影响：、钢材的晶体组织与化学成分及其对钢性能的影响： 4、钢材的冷加工和热处理：、钢材的冷加工和热处理：钢材的加工强化和时效处理钢材的热处理。 5、建筑钢材的技术标准及选用：、建筑钢材的技术标

36、准及选用：碳素结构钢低合金结构钢钢筋混凝土结构用钢筋和钢丝。 6、建筑钢材的防锈：钢的锈蚀、钢材防锈的要点、建筑钢材的防锈：钢的锈蚀、钢材防锈的要点 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院钢中的晶体组织与性能1.铁素体铁素体 碳溶于碳溶于 Fe中的固溶体。中的固溶体。 Fe为为体心结构，孔隙较小，体心结构，孔隙较小，溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与溶碳量较低，因而具有良好的塑性和韧性，强度与硬度较低。硬度较低。2.渗碳体渗碳体 铁和碳的化合物铁和碳的化合物Fe3C，含碳量高达含碳量高达6.69，故性质硬脆，故性质硬脆，塑性和韧性几乎为零，硬

37、度高。塑性和韧性几乎为零，硬度高。3.珠光体珠光体 铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体中，铁素体与渗碳体的混合物，两者相间存在于同一晶体中，含碳量含碳量0.77，其性质介于二者之间。，其性质介于二者之间。4.奥氏体奥氏体 碳溶于碳溶于 Fe中的固溶体，在中的固溶体，在7270C以上存在，含碳量以上存在，含碳量0.772.11，其强度与硬度不高，塑性好，故钢材在高温下热加工。其强度与硬度不高，塑性好，故钢材在高温下热加工。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院钢的含碳量与性能关系1.1.亚共析钢：亚共析钢：碳含量位于0.020.77之间晶体组

38、织为铁素体和珠光体2.2.共析钢：共析钢：碳含量在0.77晶体组织全部为珠光体3.3.过工过工析钢析钢：碳含量在0.772.11之间晶体组织为珠光体和渗碳体4.4.含碳量的含碳量的增加增加珠光体逐渐减少，渗碳体逐渐增多强度与硬度逐渐提高，塑性与韧性逐渐降低中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院晶体组织含量（）性能变化0.02分类项目工业纯铁亚共析钢铁素体珠光体渗碳体过共析钢含碳量0.772.110塑性、韧性硬度强度铁碳合金的含碳量、晶体组织与性能的关系中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院塑 性 钢材在荷载作用

39、下断裂前产生永久变形的能力钢材在荷载作用下断裂前产生永久变形的能力称为钢材的塑性称为钢材的塑性, , 用伸长率和断面收缩率来表用伸长率和断面收缩率来表示。示。 1.1.伸长率（伸长率（） 在拉伸试验中在拉伸试验中, , 试样拉断后试样拉断后, , 标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。 = （L1L0）/ L0 100% 2.2.断面收缩率（断面收缩率（） 试样拉断后试样拉断后, , 缩颈处截缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。断面收缩率。 = = （F F0 0FF1 1）/ F/ F0

40、 0 100% 100% 1.1.伸长率和断面收缩率的值越大，钢材的塑性越伸长率和断面收缩率的值越大，钢材的塑性越大大中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院强 度 钢材抵抗塑性变形或断裂的能力称为其强钢材抵抗塑性变形或断裂的能力称为其强度，钢材的强度用拉伸试验测定。强度指度，钢材的强度用拉伸试验测定。强度指标根据其变形特点分下列几个：标根据其变形特点分下列几个： 1.1.弹性极限（弹性极限（e e） 表示钢材保持弹性变形表示钢材保持弹性变形, , 不不产生塑性变形的最大应力产生塑性变形的最大应力, , 是弹性零件的设计是弹性零件的设计依据。依据。2.2

41、.屈服强度（屈服强度（ s s） 表示钢材开始发生明显塑性表示钢材开始发生明显塑性变形的抗力，是钢结构设计的依据。变形的抗力，是钢结构设计的依据。3.3.条件屈服强度条件屈服强度 0.2 0.2 对于屈服现象不明显的硬钢，对于屈服现象不明显的硬钢，则规定以产生残余变形为则规定以产生残余变形为0.2%0.2%时的应力。时的应力。 4.4.强度极限强度极限( (抗拉强度抗拉强度b b ) ) 表示金属受拉时所能表示金属受拉时所能承受的最大应力。承受的最大应力。 中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院问题： 什么是屈强比，对选用钢材有何意义？ 答：屈服强度与

42、极限强度是衡量钢材强度的两个重要指标，二者之比称为屈强比s /b。 在应用中，s /b愈小，则反映钢材的可靠性愈大，结构的安全性愈高。但这个比值过小，则钢材的利用率低，不够经济；若屈强比较大，虽然钢材的利用率较大，但强度的储备过小，脆断倾向较大，不够安全。因此，屈强比最好在0.600.75，既安全又经济。中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院思考题：思考题：1 1、碳素结构钢的牌号如何组成？、碳素结构钢的牌号如何组成？2 2、钢牌号如何反映钢材的性能和质量、钢牌号如何反映钢材的性能和质量？3 3、如何根据使用要求选用钢材牌号？、如何根据使用要求选用钢材

43、牌号？中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院木材1.名词解释名词解释 纤维饱和点；平衡含水率。纤维饱和点；平衡含水率。1.木材含水率对木材胀缩性能的影响？木材含水率对木材胀缩性能的影响？2.影响木材强度的因素有哪些？影响木材强度的因素有哪些？3.木材腐朽的原因及防腐措施？木材腐朽的原因及防腐措施？4.木材强度的特性？木材强度的特性？中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院中南大学土木建筑学院高分子材料1 1、解释下列名词：、解释下列名词： 加聚反应与缩聚反应；线型分子结构与加聚反应与缩聚反应；线型分子结构与体型分子结构；玻璃化温度与粘流温度。体型分子结构；玻璃化温度与粘流温度。2 2、塑料的主要组成及其作用？、塑料的主要组成及其作用？3 3、热塑性与热固性塑料的特点是什么？、热塑性与热固性塑料的特点是什么？4 4、橡胶有何特性？、橡胶有何特性？5 5、胶粘剂的基本要求有哪些？、胶粘剂的基本要求有哪些？