【北工大土木考研复试】土木工程材料总结
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第一章 土木工程材料的基本性质
1.密度：是指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量
2.表观密度:是指材料在自然状态下，单位体积的质量
3.堆积密度：是指粉状或粒状材料，在堆积状态下，单位体积的质量；开口+闭口+空隙+实体
4.密实度：是指材料的体积内被固体物质充实的程度；
5.孔隙率：是指材料的体积内，孔隙体积所占的比例；密实度+孔隙率=1
孔隙率越大，表观密度减小，强度降低，吸水率增大，保温性能增强（密闭空气导热系数最小），抗冻性能下降。
6.填充率：是指在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度
7.空隙率：是指在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例；填充率+空隙率=1
8.亲水性:湿润角θ≤90°，材料表现为亲水性；
9.憎水性:湿润角θ>90°时，材料表现为憎水性。
10.吸湿性：材料在潮湿空气中吸收水分的性质。
11.含水率：材料中所含水的质量与干燥状态下材料的质量之比。
12.吸水性：材料与水接触吸收水分的性质。当材料吸水饱和时，其含水率称为吸水率。
13.耐水性:材料抵抗水的破坏作用的能力称为材料的耐水性。
14.软化系数:材料的耐水性可用软化系数来表示,软化系数=材料在吸水饱和状态下的抗压强度/材料在干燥状态下的抗压强度（软化系数的范围在0~1之间，长期受水浸泡或处于潮湿环境的重要建筑物，应选择0.85以上的材料来建造）
15.强度：材料抵抗破坏的能力。
16.比强度:材料强度与表观密度的比值。衡量材料轻质高强的一个主要指标。
17.弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去后变形随即消失，完全恢复原来形状的性质称为弹性。
18.塑性：材料在外力作用下，当应力超过一定限值是产生显著变形，且不产生裂缝或发生断裂，外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质称为塑性。
19.脆性：当外力达到一定限度后，材料突然破坏，且破坏时无明显的塑性变形，材料的这种性质称为脆性。
20.韧性：在冲击、振动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，不发生破坏的性质，称为韧性。
第二章 无机气硬性胶凝材料
1.有机胶凝材料：沥青，树脂，橡胶
2.无机胶凝材料：石灰，石膏，水玻璃；水泥
3.气硬性胶凝材料：是指只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的凝胶材料。石灰，石膏，水玻璃
4.水硬性胶凝材料：既能在空气中硬化，又能更好地在水中硬化，保持并发展其强度。水泥
5.生石灰成分：CaO；熟石灰成分：Ca（OH）2
6.石灰特性：
（1）可塑性好
（2）硬化慢，强度低
（4）耐水性差
（3）硬化时体积收缩大
（5）吸湿性强
（6）碱性大
7.石灰的熟化：生石灰与水反应生成氢氧化钙的过程。
8.石灰的硬化：包括干燥结晶和碳化两个同时进行的过程。
9.生石灰中含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰不能熟化，降低石灰的利用率。过火石灰密度较大，表面常被杂质融化形成的玻璃釉状物包裹，熟化很慢。当石灰已经硬化后，其中的过火颗粒才开始熟化，体积膨胀，引起隆起和开裂。为了消除过火石灰的危害，石灰浆应在储灰坑中保存两星期以上的过程，称为“陈伏”，陈伏期间，石灰表面应保有一层水分，与空气隔绝，以免碳化
9.硬石膏：硫酸钙CaSO4
建筑石膏：β-半水石膏
生石膏：也叫天然二水石膏CaSO4.2H2O
10.建筑石膏的技术特性：
（1）质轻
（2）凝结硬化快
（3）尺寸稳定，装饰性好
（4）孔隙率大
（5）防火性好
（6）耐水性和抗冻性差
（7）施工性好
11.水玻璃：又称泡花碱，是水溶性的碱硅酸盐。粘结性好，耐高温，耐酸性好。
第三章 水泥
1.硅酸盐水泥分两种类型，不掺加混合材料的称Ⅰ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅰ。在硅酸盐水泥熟料粉磨时掺加不超过水泥重量5％石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称Ⅱ型硅酸盐水泥，代号P·Ⅱ。
2.硅酸盐水泥的矿物成分：
3.通用硅酸盐水泥的水化产物：
（1）水化硅酸钙凝胶
（2）水化铁酸钙凝胶
（3）氢氧化钙
（4）水化铝酸钙和水化硫铝酸钙晶体
（5）钙矾石晶体
4.影响硅酸盐水泥水化和凝结硬化的因素：
（1）水泥细度
（2）拌合用水量
（3）石膏掺量
（4）养护条件（温度、湿度）
（5）养护龄期
（6）外加剂
5.硅酸盐水泥的技术性质：
（1）化学品质指标：不溶物、烧失量、MgO,SO3或碱、氯离子
（2）细度
（3）凝结时间
（4）安定性
（5）强度
（6）水化热
6.初凝时间：从加入拌合水至水泥浆开始失去可塑性所需要的时间。
终凝时间：从加入拌合水至水泥浆完全失去可塑性，并开始具有一定结构强度所需要的时间。
硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min。
7.引起水泥安定性不良的原因一般是熟料中所含游离CaO过多。
8.我国现标准规定什么情况下硅酸盐水泥视为废品与不合格品：
我国现行国家标准规定：凡氧化镁、三氧化硫、初凝时间、安定性中的任一项不符合标准规定，均为废品。凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中的任一项不符合标准规定，或混合材掺加量超过最大限度，或强度低于商品标号规定的指标时，称为不合格品。
9.硅酸盐水泥的特点：
（1）凝结硬化快，强度高，尤其早期强度高
（2）抗冻性好
（3）水化热大
（4）耐腐蚀性差
（5）耐高温性性差
10.水泥存放期不应超过3个月，超过6个月的水泥必须经过试验才能使用。
11.通用硅酸盐水泥的分类及特点：
12.矿渣硅酸盐水泥的特点：
（1）凝结硬化慢；（2）早起强度低，后期强度增长较快；（3）水化热较低
（4）抗碳化能力较差；（5）保水性差，泌水性较大；（6）耐热性教好
（7）硬化时对湿热敏感性强
13.火山灰质硅酸盐水泥的特点：
（1）凝结硬化慢；（2）早起强度低，后期强度增长较快；（3）水化热较低
（4）耐腐蚀性强；（5）抗冻性差；（6）易碳化；（7）需水量大，干缩显著
（8）水泥颗粒较细，泌水性小
14.粉煤灰硅酸盐水泥的特点：
（1）凝结硬化慢；（2）早起强度低，后期强度增长较快；（3）水化热较低
（4）耐腐蚀性强；（5）抗冻性差；（6）干缩性小；（7）泌水性小
15.各类硅酸盐水泥应用情况：
（1）现浇楼板.梁.柱：快硬硅酸盐水泥.
（2）采用蒸汽养护的预制构件：矿渣硅酸盐水泥，可显著加快硬化速度。
（3）紧急抢护的工程或紧急军事工程：快硬硅酸盐水泥，硬化快。铝酸盐水泥：快凝，早强，早高的特性。
（4）大体积混泥土坝.大型设备基础；矿渣硅酸盐水泥
（5）有硫酸盐腐蚀的地下工程： 矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥（耐硫酸盐腐蚀强）
（6）高炉基础：矿渣硅酸盐水泥
（7）海港码头工程：矿渣硅酸盐水泥
（8）铝酸盐水泥：快凝、早强、高强、低收缩、耐热性好、抗硫酸盐腐蚀性强。适用于紧急工程，抢修工程，冬季施工工程，以及配置耐热混凝土，抗海水和硫酸盐混凝土。但不宜用于大体积混凝土工程，不得用于接触碱性溶液的工程，不宜用于长期承重的结构以及处于高温高湿环境的工程。
（9）铝酸盐水泥制品不能进行蒸汽养护，不得与硅酸盐水泥或石灰混用，以免引起闪凝和强度下降。
16.水泥胶砂强度：
（1）在进行胶砂强度检验时，每锅（可成型三条试体）胶砂用天平秤取水泥（450+-2）g，中国ISO标准砂（1350+-5）g，拌和用水量（225+-1）g，即质量比水泥：砂：水=1:3:0.50
（2）计算抗折强度时，以一组三个试件测定的算数平均值作为抗折强度（精确到0.1兆帕），当三个强度值中有超过平均值+-10%时，应剔除后再取平均值作为结果。
（3）以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的算数平均值作为抗压强度实验结果（精确至0.1兆帕），如六个测定值中有一个超出平均值+-10%，则剔除此值，以剩下的五个的平均数为结果，如五个中再有超过它们平均值的+-10%的，则此结果作废。
第四章 混凝土
1.普通混凝土的优缺点：
优点：（1）组成材料来源丰富、成本低；（2）凝结前具有良好的可塑性；（3）硬化后有较高的力学强度和良好的耐久性；（4）与钢筋有牢固的粘结力，可制成钢筋混凝土；（5）根据不同要求可配制出不同性能的混凝土；（6）可利用工业废料作掺合料，有利于环保。
缺点：（1）硬化慢；（2）施工周期长；（3）自重大； (4) 抗拉强度低；（5）容易开裂。
2.普通混凝土的组成材料：
水泥、粗骨料（石子）、细骨料（砂）和水。有时掺入适量的矿物掺合料和外加剂。
3.混凝土各组成材料的作用：
（1）砂、石子构成混凝土的骨架，抵抗混凝土硬化后的收缩作用；
（2）水泥、矿物掺合料和水形成的胶凝材料料浆在混凝土硬化前起润滑作用，硬化后起胶结作用；
（3）外加剂和掺合料改善拌合物的和易性。
4.砂的粗细程度：
细度模数的公式：
细度模数u=[（A2+A3+A4+A5+A6）-5A1]/（100-A1）；A1、A2这些为累计筛余率、。
细度模数在3.7-3.1为粗砂，在3.0-2.3为中砂，在2.2-1.6为细砂。优先选用中砂。
砂的细度模数越大，表示砂越粗。
除特细砂外，按600um筛孔累计筛余百分率A4分成三个级配区。
配置混凝土时宜优先选用2区砂，当采用1区砂时应提高砂率，并保持足够的水泥用量，以满足混凝土的和易性，当采用3区砂时宜适当降低砂率，以保证混凝土强度。
砂率：是指混凝土中，细骨料(粒径0.16—5mm)占粗细骨料总量的百分数。
5.外加剂：
（1）改善混凝土拌合物流变性能：减水剂、泵送剂；
（2）调节混凝土凝结时间，硬化性能：缓凝剂、早强剂、速凝剂；
（3）改善混凝土耐久性：引气剂、防水剂、阻锈剂、矿物外加剂；
（4）改善混凝土其他性能：膨胀剂、防冻剂、着色剂。
6.减水剂：
作用机理：是将水泥絮凝结构中的游离水释放出来
常用的减水剂：
（1）普通减水剂：木质素系、糖蜜系；
（2）高效减水剂：萘系、树脂系、脂肪族类；
（3）高性能减水剂：聚羧酸系。
7.引气剂：
作用机理：由于它的表面活性，能定向吸附在水-气界面上，而且显著降低水的表面张力，使水溶液易形成众多的新的表面（即水在搅拌下易产生气泡）；同时，引气剂分子定向排列在气泡上，形成单分子吸附膜，使液膜坚固而不易破裂。在溶液中产生气泡后，由于大大扩展了两相的界面，使表面能也随之增加，而对任何一个体系来说都有一个自由能自动趋于最小才稳定的趋势。那么要产生稳定的气泡必须是气液界面的表面能尽可能低。
8.早强剂：
主要有氯盐类、硫酸盐类、有机胺类三类，常用的有氯化钙、硫酸钠（元明粉）、三乙醇胺。
9.缓凝剂：
能延长混凝土凝结时间而不显著降低混凝土后期强度的外加剂。
作用机理：有机类缓凝剂多为表面活性剂，掺入混凝土中，能吸附在水泥颗粒表面，形成同种电荷的亲水膜，使水泥颗粒相互排斥，阻碍水泥水化产物凝聚，起到缓凝作用；无机类缓凝剂，往往是在水泥颗粒表面形成一层难溶的薄膜，对水泥颗粒的正常水化起阻碍作用，从而导致缓凝。
10.矿物掺合料：
（1）粉煤灰
（2）粒化高炉矿渣粉
（3）硅灰
（4）钢渣粉
（5）磷渣粉
11.普通混凝土的技术性质：
（1）新拌混凝土的和易性；
（2）混凝土的强度和变形性能；
（3）混凝土的耐久性。
12.混凝土拌合物和易性的概念：
和易性是指混凝土拌合物易于施工操作并能获得质量均匀、成型密实的性能。
和易性是一项综合的技术性质，它与施工工艺密切相关，包括有流动性、保水性和粘聚性三方面的含义。
流动性是指新拌混凝土在自重或机械振捣的作用下，能产生流动，并均匀密实地填满模板的性能。
粘聚性是指新拌混凝土的组成材料之间有一定的粘聚力，在施工过程中，不致发生分层和离析现象的性能。 保水性是指在新拌混凝土具有一定的保水能力，在施工过程中，不致产生严重泌水现象的性能。
13.和易性的测量方法：
（1）坍落度和坍落扩展度法
（2）维勃稠度法
14.影响和易性的主要因素：
（1）水泥浆的数量和稠度 ；（2）砂率；（3）水泥品种和骨料的性质
（4）外加剂；（5）时间和温度；（6）水胶比
15.混凝土拌合物和易性的改善措施：
（1）当坍落度太小时，保持水胶比不变，适当增加胶凝材料浆料，当坍落度太大时，保持砂率不变，增加适量的砂石；
（2）选用适当的水泥品种以及矿物掺合料；
（3）选用级配良好的骨料；
（4）采用合理砂率；
（5）掺入减水剂或者引气剂。
16.影响混凝土强度的主要因素：
（1）水泥强度等级和水胶比；
（2）骨料的强度和级配；
（3）养护温度及湿度；
（4）龄期
（5）实验条件：试件形状、表面状态、加载速度
17.提高混凝土强度的措施：
（1）采用高强度等级或早强型水泥；
（2）采用低水胶比的干硬性水泥；
（3）采用蒸汽养护或湿热养护；
（4）采用机械搅拌或振捣；
（5）掺入外加剂和矿物掺合料。
18.混凝土的耐久性包括：
抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗碳化反应、抗碱-骨料反应、混凝土中的钢筋耐锈蚀等性能。
混凝土徐变：混凝土在某一不变荷载的长期作用下(即，应力维持不变时), 其应变随时间而增长的现象。
混凝土碳化：是二氧化碳与水泥中的氢氧化钙作用，生成碳酸钙和水。碳化过程是二氧化碳由表及里向混凝土内部扩散的过程。
碱骨料反应：水泥混凝土中水泥的碱与某些碱活性骨料发生化学反应，可引起混凝土膨胀、开裂甚至破坏这种化学反应称为碱骨料反应
19.提高混凝土耐久性的措施：
（1）合理选择水泥品种；
（2）选用质量良好，技术条件合格的砂、石骨料；
（3）控制水胶比；
（4）掺入减水剂，适量矿物掺合料；
20.水灰比的问题：
水灰比增大，强度降低，耐久性降低；在水灰比不变的情况下，单位体积拌合物内，如果水泥浆愈多，则拌合物的流动性愈大
21.混凝土立方体抗压强度标准值用fcu,k表示。混凝土立方体抗压强度标准值系指按照标准方法制作养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。普通混凝土强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14个强度等级。混凝土强度，随水灰比的增大而降低，呈曲线关系，而混凝土强度和灰水比的关系，则呈直线关系。
22.普通混凝土的施工配合比设计：
三个重要参数：水胶比、单位用水量、砂率。
设计步骤：
（1）确定计算配合比；
（2）配合比的试配、调整和确定；
（3）实验室配合比的确定；
（4）施工配合比的计算。
第五章 其他材料
1.建筑砂浆组成材料：胶凝材料、细骨料、拌合水、外加剂
2.改善砂浆和易性的掺加料：石灰膏、黏土膏、电石膏、粉煤灰。
3.砂浆的强度等级分为M20、M15、M10、M7.5、M5、M2.5六个
4.砂浆的和易性：
包括流动性和保水性。可用砂浆稠度仪来测定其稠度值（沉入度），进而来评价控制其流动性；砂浆的保水性可用分层度来经验和评定
5.砖的标准尺寸为240*115*53
砖根据抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15和MU10
石灰爆裂：
当原料土中夹杂有石灰石，则烧砖时将被烧 成生石灰留在砖中，或掺入内燃料时带入了 生石灰。 生石灰在砖体内吸水消化时产生体积膨胀， 导致砖发生胀裂破坏的现象称为石灰爆裂。石灰爆裂对砖体影响较大，轻则影响外观，重则将使砖砌体强度降低直至破坏。砖中石灰质颗粒较大，含量越多，则对砌体强度影响越大。
6.钢材的化学组成：硫S、磷P、氧O、氮N是有害元素；硅Si、锰Mn、钛Ti、钒V、铌Ni是有益元素。
7.钢材的强屈比：抗拉强度与屈服强度之比，称为强屈比。
强屈比愈大，反应钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大，因而结构的安全性愈高。但强屈比太小，反映钢材性能不能被充分利用。
8.钢材被腐蚀的主要原因：化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀；
防止钢材腐蚀的措施：混凝土配筋的防腐措施有提高混凝土密实度、确保保护层厚度、限制氯盐外加剂及加入防锈剂等方法，钢结构中的型钢的防腐，主要采用表面涂覆的方法。
9. 钢按照化学成分分类：
10.石油沥青：
是指石油原油经蒸馏等工艺提炼出各种轻质油及润滑油以后的残留物,或将残留物进一步加工得到的产物。将沥青中化学成分及性质极为接近，并且与物理力学性质有一定关系的成分，划分为若干个组，这些组就称为“组分”。沥青的组分：沥青质、胶质、芳香分、饱和分。
11.石油沥青的主要技术性质：
（1）粘滞性：是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，以绝对粘度表示。包括粘度和针入度。
针入度：是目前我国粘稠石油沥青的分级标准。
（2）塑性：指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后形状的性质。
石油沥青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性愈好，有利于低温变形。
（3）温度敏感性：是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。
沥青软化点是反映沥青的温度敏感性的重要指标：Q1=(T2-T)/(T2-T1) *100；Q2=100-Q1
Q1是较软沥青用量%；Q2是较硬沥青用量%；
T参配后软化点℃；T1较软沥青软化点℃；T2较硬沥青软化点℃。
例如10号与60号沥青，10号较软，软化点高
例题：需配置软化点为85℃的石油沥青，现有10号（95℃），60号（45℃），如何配置。
60号石油沥青用量（%）=（95-85）/（95-45）=20
10号石油沥青用量（%）=100-20=80
（4）加热稳定性
12.沥青混合料是由矿料（粗集料、细集料和填料）与沥青拌和而成的混合料。
13.沥青混合料的技术性质：
（1）高温稳定性；
（2）低温抗裂性；
（3）耐久性；
（4）抗滑性；
（5）施工和易性。
13.闪点：是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触初次闪火时的沥青温度
14.燃点或称着火点：指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触能持续燃烧的5S以上时，此时沥青的温度即为燃点
15.纤维饱和点：当木材中自由水蒸发完毕，而细胞壁内吸附水处于饱和状态时，木材的含水率称为纤维饱和点。
16.平衡含水率：木材的含水率将随周围空气的湿度变化而变化，直到木材含水率与周围空气的湿度达到平衡时为止，此时的含水率称为平衡含水率。
17.木材中的水根据其存在形式分为三类：自由水（存在于细胞腔和细胞间隙中的水）吸附水（存在于细胞壁中的水）化合水（木材化学组成中的结合水）
18.顺纹抗压强度大于横纹抗压强度；顺纹抗拉强度是横纹抗拉强度的10~40倍；顺纹抗剪强度低于横纹抗剪强度
19.木材的腐朽原因：真菌的种类有很多，木材中常见的有霉菌、变色菌、腐朽菌；霉菌和变色菌只使木材变色，影响外观，而不影响木材的强度，腐朽菌对木材危害严重，使木材腐朽败坏。
说明：很多学弟学妹私信我，问剩下的章节有没有总结，其实本文第五章的标题是“其他材料”，学长已经进行了合并，因为剩下章节重点少，考点少，所以总结在一起了！大家学有余力的话自行扩展~
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