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土木工程材料
材料的基本性质
组成
化学组成
无机材料
有机材料
复合材料
矿物组成
相组成
相：材料中结构相近、性质相同的均匀部分
结构
微观结构
晶体
原子晶体
离子晶体
分子晶体
金属晶体
非晶体
玻璃体
无定形体
胶体
溶液
布朗运动
凝胶
溶液部分脱水/微粒凝结
干凝胶
有固体性质，可产生强度
如石油沥青
细观结构/亚微观结构
光学显微镜下可观察到的结构
宏观结构
构造特征
堆积结构
纤维结构
层状结构
散粒结构
孔隙特征【密实度】
致密结构
多孔结构
微孔结构
性质
物理参数
密度
绝对密实
MAX
表观密度
自然状态下
与孔隙率、密度相关
在烘干条件下为干表观密度
堆积密度
自然堆积状态下
与表观密度和空隙率有关
空隙率：堆积体积中，颗粒间空隙占总体积的百分比
填充率=1-空隙率
MIN
物理性质
亲水性
憎水性
与材料本身组成和分子结构相关
吸水性
用吸水率表示
w=m水/m干质量
吸湿性
用含水率表示
w=m水/m干质量
耐水性
软化系数
K=fb/fg
抗渗性/不透水性
渗透系数
k=Qd/AtH
k越小，抗渗性越好，抗渗等级越大
决定耐久性
与孔隙情况有关
抗冻性
抗冻等级Fn
抗冻标号Dn
越大越好
导热性
材料的导热系数越小，其导热性越差，绝热性能越好。
导热系数
人=Qa/（t1-t2）At
影响因素
材料的组成及结构
孔隙率
孔多，导热性差
孔隙率一样，大孔多，导热性好--对流传热效果
孔隙特征
含水情况
力学性质
强度
抗拉强度
抗弯强度
抗剪强度
抗压强度
弹性
弹性模量E
应力/应变
塑性
脆性
韧性
硬度
化学性质
耐久性
气硬性无机凝胶材料
石灰
原料
CaO;MgO
生产
煅烧
控制温度
欠火石灰
有效CaO;MgO含量低
降低石灰利用率
黏结能力差
过火石灰
影响工程质量
消除危害
防止抹灰层报灰起鼓
陈伏
将石灰浆放置坑中存储两周以上
消化
生石灰+水--膏状或粉状的消石灰
Ca(OH)2
使用
硬化
结晶作用
干燥环境
强度增加不大，遇水可丧失
碳化作用
潮湿环境
应用
配置石灰砂浆和石灰乳
配置石灰土、三合土
生产灰砂砖、碳化石灰板
建筑石膏
原料
天然二水石灰
水化、凝结、硬化
特性
凝结硬化快
硬化后体积微膨胀
硬化体的孔隙率大
防火性好，耐热性差
耐水性和抗冻性差
水硬性胶凝材料
水泥
组成
通用水泥
硅酸盐水泥
P1/P2
掺混合料的硅酸盐水泥
普通硅酸盐水泥
PO
矿渣硅酸盐水泥
PS
火山灰质硅酸盐水泥
PP
粉煤灰硅酸盐水泥
PF
复合硅酸盐水泥
PC
适合蒸汽养护
其他品种水泥
白色硅酸盐水泥
专用水泥
彩色硅酸盐水泥
表面装饰
道路硅酸盐水泥
砌筑水泥
特种水泥
自应力水泥
膨胀水泥
概要
硬化过程中体积膨胀
水化与凝结硬化机理
缓凝作用
石膏
水化
产物
凝胶
对强度起决定性作用
晶体
凝结硬化
影响因素
细度
水灰比
硬化时间
湿度
温度
性能与应用
混凝土
特点
优
抗压强度高
耐久性好
与钢筋粘结度高
缺点
抗拉强度低
受拉时变形能力差
自重大
易开裂
技术性质
混凝土拌合物的和易性
概念
易于施工操作（拌合、运输、浇筑、捣实），并能获得质量均匀、成型密实的混凝土性能。
指标
稠度
坍落度
扩展度
概要
越大，流动性越好
维勃稠度
越小，流动性越好
影响因素
浆体的数量和稠度
砂率
骨料品种和品质
掺合物和外加剂
早强剂
速凝剂
减水剂
增加流动性
缓凝剂
时间和温度
强度
立方体抗压强度
影响因素
胶凝材料水胶比和强度
温湿度
养护条件
龄期
轴心抗压强度
抗拉强度
影响混凝土强度
水泥强度
水灰比
养护温湿度
变形性能
化学收缩
水泥水化
水泥水化一般不导致混凝土开裂
干湿变形
湿胀干缩
自身收缩
毛细孔应力导致
温度变形
热胀冷缩
在荷载作用下的变形
短期荷载作用下变形
徐变
混凝土开裂的原因
干裂变形
水化热导致内外温差开裂
因水泥安定性不良开裂
因抵抗温度应力的钢筋配置不足开裂
耐久性
抗渗性
抗冻性
抗侵蚀性
抗碳化性
碳化
抗中性化的能力
反映了抗钢筋锈蚀的能力
抗碱-骨料反应
碱性氧化物与骨料中的活性成分之间的化学反应
措施
降低混凝土含碱量
控制活性骨料的使用
采用活性掺合料（粉煤灰、矿渣粉等）
加入碱骨料反应抑制剂
提高耐久性的措施
子主题
普通混凝土配合比设计
参数
水胶比
砂率
尽量选择大粒径混凝土的原因
减少混凝土干缩
节省水泥
用水量
计算变量
混凝土配置强度
fcu,o=fcu,k+ta
t-概率【由强度保证率决定】
a-强度波动幅度【由施工控制水平决定】
水灰比
单位用水量
水泥用量
砂率
粗骨料和细骨料用量
质量法
体积法
应用
用高强度等级水泥配置低强度混凝土
只需要少量水泥，需要加混合材料增加浆体数量，避免影响和易性
建筑钢材
力学性能
抗拉
弹性阶段
屈服阶段
屈服强度
强化阶段
抗拉强度
颈缩阶段
伸长率
判断塑性高低的技术指标
冲击韧性
耐疲劳性
硬度
冷弯性能
影响因素
晶体结构
铁素体
塑性韧性好，强度、硬度低
C<0.006%
渗碳体
塑性差，硬脆，抗拉强度低
C=6.67%
珠光体
前两种混合
C=0.8%
化学成分
C
合金
Si
Mn
有害元素
S
热脆性
P
冷脆性
冶炼过程
脱氧情况
沸腾钢
半镇静钢
镇静钢
冷加工
冷拉
冷轧
冷拔
提高屈服点，抗拉强度不变，塑性韧性和弹性模量降低
时效处理
冷加工后 ，持续提高屈服点，抗拉强度增大，塑性韧性持续降低，但弹性模量恢复
选用
主要钢种
碳素结构钢
低合金高强度结构钢
优质碳素结构钢
常用
钢筋
热轧钢筋
冷拉热轧钢筋
冷拔低碳钢筋
冷轧带肋钢筋
热处理钢筋
预应力混凝土用钢丝及钢绞线
冷轧扭钢筋
型钢和钢板
热轧型钢
冷弯薄壁型钢
钢板
压型钢板
钢材的分类
按含碳量
低碳钢
中碳钢
高碳钢
按脱氧程度
沸腾钢
F
质量不好
半镇静钢
b
镇静钢
Z
质量好，成本高
特殊镇静钢
TZ
按有害杂质
普通钢
优质钢
高级优质钢
按用途
结构钢
工具钢
特殊性能钢
防锈
钢筋
钢结构
防火
金属晶体各向异性，金属材料各向同性
金属中粒子随机取向，各向异性被抵消
有机胶凝材料
沥青
地沥青
天然沥青
石油沥青
组成
油分
流动性
树脂
黏性
塑性
地沥青质
热稳定性
黏性
技术性质
黏性
塑性
温度敏感性
大气温度性
评价指标
延度
针入度
软化点
焦油沥青
煤沥青
防腐材料
多用低温煤沥青
页岩沥青
应用
防水卷材
油毡
多层防水
其他胎体材料油毡
沥青再生胶油毡
高聚物改性沥青防水卷材
SBS
APP
特点
高温不流淌
低温不脆裂
拉伸强度高
延伸率大
防水涂料
沥青基防水涂料
冷底子油
对施工基面的要求
洁净、干燥
乳化沥青
高聚物改性沥青防水涂料
水乳型再生橡胶改性沥青防水涂料
SBS
密封材料
沥青嵌缝油膏
沥青胶
改性沥青
矿物填充料
粉【滑石粉】
纤维状【石绒绵】
合成橡胶
合成树脂
应用
合成高分子防水材料
防水卷材
合成高分子防水涂料
密封材料
木材
分类
针叶树
建材、承重
阔叶树
室内装修、家具
材料
夏材
质量好、强度高
春材
力学性质
吸湿性
水
吸附水
自由水
纤维饱和点
平衡含水率
湿胀干缩
变形
干燥到饱和期间，变形最大的方向为径向
强度
影响因素
含水率
负荷时间
温度
缺陷
保养
干燥
防腐
防火
应用
原条
大芯板/细工木板
天然木条拼接
原木
锯材
人造板材
胶合板
用奇数张由原木沿年轮方向切割的薄片，使其纤维方向相互垂直叠放经热压而成
纤维板
以木纤维（树脂、刨花、树皮）为主要原料，经破碎浸泡。研磨成木浆，加入一定量的胶合剂热压成型、干燥处理而成
刨花板
天然木材粉碎成颗粒后，再粘合压制而成
热固性树脂层压板
薄木贴面板
石材
岩石分类
岩浆岩
沉积岩
变质岩
饰面石材
花岗岩
部分有放射性
室内外墙地面装饰
大理岩
易风化、腐蚀
不用于室外
黏土
物理性质
直接指标
密度
重度
间接指标
孔隙比e
孔隙率n
级配好，才小
要是粒径差不多【都大或都小】都会导致n变大
饱和度Sr
干密度
干重度
无粘性土的相对密实度Dr
黏性土的稠度
液限wL
塑限wp
塑性指数
wL-wp
越大，颗粒越细粘聚力越大，内摩擦角越小
缩限ws
土的压实性
影响因素
含水率
击数
土类和级配
粗粒含量
泰森
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