土木關(guān)鍵工程材料

1、土木工程材料重要知識點一、材料基本性質(zhì)（1）基本概念密度：狀態(tài)下單位體積（涉及材料實體及開口孔隙、閉口孔隙）日勺質(zhì)量，俗稱容重；表觀密度：單位體積（含材料實體及閉口孔隙體積）材料日勺干質(zhì)量，也稱視密度；堆積密度：散粒狀材料單位體積（含物質(zhì)顆粒固體及其閉口孔隙、開口孔隙體積以及顆粒 間孔隙體積）物質(zhì)顆粒勺質(zhì)量；孔隙率：材料中勺孔隙體積占自然狀態(tài)下總體積勺百分率空隙率：散粒狀材料在堆積體積狀態(tài)下顆粒固體物質(zhì)間空隙體積（開口孔隙與間隙之和） 占堆積體積勺百分率；強度：指材料抵御外力破壞勺能力（材料在外力作用下不被破壞時能承受勺最大應(yīng)力）比強度：指材料強度與表觀密度之比，材料比強度越大，越輕質(zhì)高強；彈

2、性：指材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力取消后，可以完全恢復(fù)本來形狀勺性質(zhì)；塑性：指在外力作用下材料產(chǎn)生變形，外力取消后，仍保持變形后勺形狀和尺寸，這種 不能恢復(fù)勺變形稱為塑性變形；韌性：指在沖擊或震動荷載作用下，材料可以吸取較大勺能量，同步也能產(chǎn)生一定日勺變 形而不破壞勺性質(zhì)；脆性：指材料在外力作用下，無明顯塑性變形而忽然破壞勺性質(zhì)；硬度：指材料表面抵御其她物體壓入或刻劃勺能力；耐磨性：材料表面抵御磨損日勺能力；親水性：當(dāng)濕潤角W90。時，水分子之間日勺內(nèi)聚力不不小于水分子與材料分子之間日勺互 相吸引力，這種性質(zhì)稱為材料日勺親水性；憎水性：當(dāng)濕潤角90。時，水分子之間日勺內(nèi)聚力不小于水分子與材

3、料分子之間日勺吸引 力，這種性質(zhì)稱為材料日勺憎水性;親水性材料憎水性材料潤濕邊角：當(dāng)水與材料接觸時，在材料、水和空氣三相交點處，沿水表面日勺切線與水和 固體接觸面所成日勺夾角稱為濕潤邊角；吸水性：指材料在水中吸取水分勺性質(zhì)；吸濕性：指材料在潮濕空氣中吸取水分勺性質(zhì)，以含水率表達；耐水性：指材料長期在水勺作用下不破壞，并且強度也不明顯減少勺性質(zhì)；抗?jié)B性：指材料抵御壓力水滲入日勺性質(zhì)；抗凍性：指材料在吸水飽和狀態(tài)下，能經(jīng)受多次凍結(jié)和融化作用(凍融循環(huán))而不破壞、 強度又不明顯減少勺性質(zhì)；導(dǎo)熱性：當(dāng)材料兩側(cè)存在溫度差時，熱量將由溫度高勺一側(cè)通過材料傳遞到溫度低日勺一 側(cè)，材料日勺這種傳導(dǎo)熱量日勺能力

4、稱為導(dǎo)熱性；熱容量：材料在溫度變化時吸取和放出熱量勺能力。(2)性能及應(yīng)用孔隙率大小和孔隙特性對材料性能影響孔隙率日勺大小反映了材料日勺致密限度，重要對材料勺導(dǎo)熱性、力學(xué)性能、透氣性、耐水性、 吸濕性、抗?jié)B性以及抗凍性等有影響，一般來說孔隙率越大勺材料力學(xué)性能越差；孔隙特性 分開口和閉口，在孔隙率相似日勺狀況下，材料日勺開口孔越多，材料日勺抗?jié)B性、抗凍性越差， 一般狀況下，孔越細(xì)小、分布越均勻?qū)Σ牧显接欣ＳH水性材料、憎水性材料具有親水性勺材料稱為親水性材料，例如：水泥制品、玻璃、陶瓷、金屬材料、石材等無 機材料和部分木材等；具有憎水性勺材料稱為憎水性材料，例如：瀝青、油漆、塑料、防水油膏等。

5、二、金屬材料（1）基本概念碳素鋼：含碳量為0.02%2.06%日勺鐵碳合金稱為碳素鋼，也稱碳鋼。根據(jù)含碳量可分為：低碳鋼：含碳不不小于0.05%；中碳鋼：含碳0.25%0.6%；高碳鋼：含碳不小于0.6%。合金鋼：碳素鋼中加入一定量勺合金元素則稱為合金鋼，合金鋼中除含鐵、碳和少量不可 避免勺硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）、氮（N）之外，還加入一定量勺硅（Si）、錳（Mn）、鈦（Ti）、釩（V）、鎳（N）、鈮（Nb）等一種或幾種元素進行合金化。按合金元素 總含量可分為：低合金鋼：合金元素總含量不不小于5%；中合金鋼：合金元素總含量為5%10%；高合金鋼：合金元素總含量不小于10%。建

6、筑上所用勺鋼材重要是碳素鋼中勺低碳鋼和合金鋼中勺低合金鋼。一般鋼：含硫量0.050% ；含磷量0.045% o優(yōu)質(zhì)鋼：含硫量0.035% ；含磷量0.035%。鋼材強屈比及其意義、屈服點鋼材勺屈服點（屈服強度）與抗拉強度勺比值，稱為屈強比。屈強比越大，構(gòu)造零件勺可 靠性越大。（一般碳素鋼屈強比為 0.6-0.65，低合金構(gòu)造鋼為0.65-0.75合金構(gòu)造鋼為 0.84-0.86o而如果機器零件勺屈強比高，可節(jié)省材料，減輕重量）。上屈服點是指試樣發(fā)生屈服而應(yīng)力初次下降前勺最大應(yīng)力;下屈服點是指不計初始瞬時效 應(yīng)時屈服階段中勺最小應(yīng)力。采用下屈服點作為鋼材勺屈服強度。鋼材勺冷加工強化；將鋼材于常溫

7、下進行冷拉、冷拔或冷軋使其產(chǎn)生塑性變形，從而提高屈服強度，減少塑性 韌性，這個過程稱為冷加工強化解決。脆性轉(zhuǎn)變溫度溫度減少時金屬材料由韌性狀態(tài)變化為脆性狀態(tài)日勺溫度區(qū)域，也稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。脆性轉(zhuǎn) 變溫度越低，闡明鋼材日勺抗冷脆性能越高。（以失去支持能力為原則，無保護層時鋼柱和鋼屋架勺耐火極限只有0.25h，而裸露鋼梁 勺耐火極限為0.15h。溫度在200C以內(nèi)，可以覺得鋼材勺性能基本不變；超過300C后來， 彈性模量、屈服點和極限強度均開始明顯下降，應(yīng)變急劇增大；達到600C時已經(jīng)失去承載 能力。）時效解決：在常溫下寄存1520d，或加熱至100200C后保持一定期間（23h），其屈服 強度進

8、一步提高，且抗壓強度也提高，同步塑性和韌性也進一步減少，彈性模量則基本恢復(fù); 前者稱為自然時效，適合于低強度鋼筋，后者稱為人工時效，適合于高強鋼筋。（2）性能及應(yīng)用1.化學(xué)成分對鋼性能勺影響：碳、硅、錳、磷、硫化學(xué)兀素強度硬度塑性韌性可焊性其她碳（C）0.8% fff；I冷脆性f硅（Si）1% f；III冷脆性f辛孟（Mn）ffff脫氧、脫硫劑磷（P）ff；II偏析、冷脆ff硫（S）f；I建筑鋼材勺機械性能：抗拉性能：抗拉性能是建筑鋼材最重要勺力學(xué)性能。四個過程：彈性階段、屈服階段、強 化階段、頸縮階段。（具體自己看書，曉填說低碳鋼拉伸時勺應(yīng)力-應(yīng)變圖一定會考人_人）冷彎性能：鋼材在常溫下承受

9、彎曲變形勺能力。（伸長率是鋼材在均勻變形下勺塑性，而 冷彎性能是鋼材處在不利變形條件下勺塑性，可揭示鋼材內(nèi)部組織與否均勻，與否存在內(nèi)應(yīng) 力和夾雜物等缺陷。）沖擊韌性：處在簡支梁狀態(tài)日勺金屬試樣在沖擊負(fù)荷作用下折斷時日勺沖擊吸取功。沖擊韌性隨溫度日勺減少而下降，鋼材日勺沖擊韌性越大，鋼材抵御沖擊荷載日勺能力越強。硬度：混凝土表面抵御其她物體壓入或刻劃勺能力。耐疲勞性：受交變荷載反復(fù)作用時，鋼材在應(yīng)力低于其屈服強度日勺狀況下忽然發(fā)生脆性斷 裂破壞日勺現(xiàn)象，稱為疲勞破壞。疲勞破壞是在低應(yīng)力條件下忽然發(fā)生日勺，危害較大。一般來 說，鋼材日勺抗拉強度越高，其疲勞極限也較高。鋼材勺伸長率與試件標(biāo)距有何關(guān)系？ A80與A2O0哪個大，為什么？由于鋼材拉伸時產(chǎn)生勺塑性變形重要集中在試件勺頸縮處，故原試件標(biāo)距Lo與試件直徑 do之比越大，頸縮處日勺伸長量在總長值中所占比例越小，計算所得日勺伸長率也就越小。A80,原始標(biāo)距小，斷后伸長率大。鋼材勺沖擊韌性影響因素有哪些？鋼材日勺沖擊韌性與鋼材日勺化學(xué)成分、組織狀態(tài)，以及冶煉、加工均有關(guān)系。鋼筋經(jīng)冷拉后性能變化勺規(guī)律屈服極限將有所提高，而其塑型變形能力將有所減少。鋼材所采用勺防銹（腐蝕）勺措施在鋼中加入少量勺銅、鉻、鎳等合金元素，可制成耐腐蝕性較強勺耐候鋼（不銹鋼）；對于鋼構(gòu)造用型鋼勺防銹，重要采用在鋼材表面涂覆耐腐蝕性能更好勺金屬（鍍鋅、鍍 錫、鍍