土木工程材料
第一章 钢材
第二章 水泥
第三章 陶瓷
第四章 玻璃
第一章 钢 材
金属材料：由一种或一种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的合金的总称。分为黑色金属和有色金属两大类。
黑色金属：铁碳合金，主要是铁和钢。
有色金属：黑色金属以外的所有金属及合金统称为有色金属，如铜、铝及其合金。
第一节 冶 炼 及 分 类
一、 钢的冶炼
1、冶炼原理
熟铁：含碳量低于0.04%的铁称为熟铁，熟铁软而易于加工，但力学强度很低。
生铁：含碳量在2.0%以上的称为生铁，并含有较多的Si、S、P、Mn等杂质。
将生铁中的碳含量降至2.0%以下，使得S、P等杂质含量降至一定范围内即成为钢。
（1） 除碳
（2） 造渣
（3） 脱氧
2、冶炼方法
（1）平炉炼钢；产品质量好，20世纪五、六十年代采用这种工艺。
（2）氧气顶吹转炉炼钢；钢材稳定、杂质少，时间短，20世纪七八十年代采用这种工艺。
（3）电炉钢；钢材质量好，成本大，产量大，应用广。
二、钢材的分类
1、按化学成分
碳素钢：1）低碳钢：含碳量小于0.25%
2）中碳钢：含碳量0.25%～0.6%
3）高碳钢：含碳量大于0.6%
合金钢：1）低合金钢：合金元素总含量小于5.0%
2）中合金钢：合金元素总含量5.0%～10.0%
3）高合金钢：合金元素总含量大于10.0%
2、按杂质含量分类
3、按冶炼方法分类
4、按冶炼时脱氧程度分类
5、按用途分类
第二节 钢材的技术标准及选用
一、钢结构用钢
二、钢筋混凝土结构用钢
1、热轧钢筋
2、热处理钢筋
3、冷拉钢筋
4、冷轧带肋钢筋
5、冷轧扭钢筋
6、冷拔低碳钢丝
7、预应力混凝土用钢丝与钢绞丝
三、热轧钢筋
1、钢筋的分类、级别、牌号
（1）分类：热轧碳素钢和普通低合金钢。
（2）HPB235、HRB335、HRB400、HRB500。
（H：热轧 R：带肋 B：钢筋）
（3）交货重量：可按实际重量和理论重量交货。
（4）热轧钢筋的实际重量和理论重量的允许偏差。
公称直径（mm） | 实际与理论重量的偏差（%） |
6~12 14~20 22~50 | ±7 ±5 ±4 |
2、热轧钢筋
（1）热轧圆盘条钢筋
5.5、6.0、6.5、7.0 ……14.0（mm）；
（2）热轧直条光圆钢筋
8.0、10.0、12.0、16.0、20.0（mm）；
（3）热轧带肋钢筋螺纹
6.0、8.0、10.0、12.0 ……40.0、50.0（mm）；
第三节 钢材的进场验收及复试
1）表面：不得有裂缝、结疤和折痕，如有凸块不得超过螺纹高度，其他缺陷的高度和深度不得大于所在部位的允许偏差。
2）力学性能复验：每批应由同一牌号、同一炉罐号、统一规格、同一交货状态的钢筋组成；
在任意2根钢筋上，分别从每跟上切取1根拉力试件和一根冷弯试件。
3）化学成分分析：分批进行含碳量及碳当量、含硫量、含磷量的检验。
国际焊接学会推荐的碳当量公式： CE(IIW)=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15 (%) |
意义：carbon equivalent 将钢铁中各种合金元素折算成碳的含量。碳素钢中决定强度和可焊性的因素主要是含碳量。
第二章 水 泥 及 混 凝 土
第一节 硅酸盐水泥
胶凝材料：当其与水或水溶液拌合后，会形成的浆体经过一系列的物理、化学作用，能逐渐凝结硬化并形成具有一定强度的石状体。
气硬性胶凝材料：石膏、石灰
水硬性胶凝材料：水泥
通用水泥：硅酸盐水泥；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；复合硅酸盐水泥；
一、硅酸盐水泥的原料及生产（两磨一烧）
生产硅酸盐水泥的原料，主要是石灰质和粘土质两类原料，为了改善煅烧条件，还可加入适量铁粉、萤石等。
二、熟料组成及水化反应
1、矿物组成：
硅酸盐水泥熟料由四种主要矿物成分构成：
硅酸三钙：C3S 37～60%
硅酸二钙：C2S 15～37%
铝酸三钙：C2A 7～15%
铁铝酸四钙：C4AF 10～18%
除四种主要矿物成分外还有少量游离氧化钙、氧化镁等，这些成分均为有害成分，国家标准中有严格限制。
2、水化反应
工程中使用水泥时，首先要用水拌合。水泥颗粒与水接触，其表面的熟料矿物立即与水产
生水化反应并放出一定热量。
硅酸三钙：水化反应速度很快，水化放热量较高，硅酸三钙的迅速水化，使得水泥的强度很快增长，他是决定水泥强度高地（尤其早期强度）最重要的矿物，在28天内通常可水化70%左右。
综上所述，硅酸盐水泥水化后的主要水化产物有：水化硅酸钙、水化硅酸钙胶凝、氢氧化钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙晶体。
所以改变各矿物的相对比例，水泥的性质将产生相应变化，如提高C2S和C4AF的含量可以制的水化热很低的低热矿渣硅酸盐水泥；提高C3S和C3A的含量可以制的快硬硅酸盐水泥。
第二节 混 凝 土 及 外 加 剂
混凝土：水泥+砂子+石子+水+外加剂
一、砂子
天然砂：河砂、湖砂、山砂、海砂；（河砂：圆滑、质地坚韧、洁净，较好）。
人工砂：岩石破碎后筛选而成的，棱角多，片状颗粒多，且粉石多，成本也高，在缺乏天然砂时，可考虑使用人工砂。
二、石头
天然石子：卵石；（自然界风化、冰川运动等形成的外形圆润、光洁、大小不等的石粒）
人工制造：碎石；（将坚硬的天然大块岩石经爆破、机械粉碎、过筛而得的，表面粗糙、多棱角的石粒）
为保证混凝土的质量，必须对集料中有害杂质严格限制。（泥块、土粉、有机物、碎云母片、硫化物、硫酸盐等）
三、混凝土外加剂
混凝土外加剂：在拌制混凝土过程中掺入用以改善混凝土性质的物质。
1、 减水剂：能显著减少拌合用水量的外加剂。
2、 早强剂：能加速混凝土早期强度发展的外加剂。
3、 引气剂：再搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡
外加剂成为引气剂。
4、 防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定时间内达到足够防冻强度的
外加剂。
5、 膨胀剂：能使混凝土产生一定体积膨胀的外加剂。
6、 泵送剂：能改善混凝土拌合物泵送性能的外加剂。
1）碎石不得大于混凝土输送内径的1/3；
2）卵石不得大于混凝土输送内径的2/5；
3）最大粒径不得大于40mm；
4）当泵送高度超过50m时，碎石最大粒径不得大于25mm，卵石不得大于30mm；
第二节 混 凝 土 的 强 度
混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、与钢筋的粘结强度等。其中混凝土抗压强度最大，约为抗拉强度的10~20倍，工程上日常以混凝土抗压强度评定和控制混凝土质量。
1、混凝土抗压强度：指标准试件在压力作用下直至破坏时单位面积所能承受的最大应力。
检验方法：将边长150mm的立方体作为标准试件，在温度20℃，相对湿度90%以上，养护至28d龄期，测得单位面积所能承受的最大应力，用fcu表示。
2、混凝土强度等级：
等级：C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60
用标准方法测得的混凝土立方体抗压强度值是以随机变量，概率统计表明，总体服从正态分布，混凝土强度标准值（fcu，k）是测得抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不得超过5%。
C10~C15：多用于垫层、基础、地坪及受力不大的混凝土结构；
C20~C30：多用于一般混凝土结构的梁、板、柱等构件；
C35以上：多用于大跨度结构、高层建筑的梁、柱；
注：文景嘉园混凝土使用部位
基础垫层 | C15 |
基础梁板 | C35 |
柱、剪力墙梁板 | 基础顶~19.370m C40 19.370m~47.870m C35 47.870以上 C30 |
第三节 混 凝 土 的 耐 久 性
一、抗渗性：用每组6个试件中4个试件未出现渗水时的最大水压力来表示；
划分为P4、P6、P8、P10、P12五个等级；
相应的表示混凝土能抵抗0.4、0.6、0.8、1.0、1.2MPa的水压力而不渗透。
二、抗冻性：指混凝土在水饱和状态下，能经受多次冷融循环而不破坏，同时也不严重降低强度的性能；
划分为F10、F15、F25、F50、……F300等九个等级；
分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数为10、15、25等.
三、抗侵蚀：
四、抗碳化：
五、碱-集料反应：指混凝土中所含的碱与集料的活性成分，在混凝土硬化后潮湿条件下逐渐发生化学反应，反应生成物吸水膨胀，导致混凝土开裂的现象。膨胀缓慢且不停顿进行，往往经过30~50年之后才出现膨胀及开裂；
第四节 其 他 品 种 混 凝 土
1、 多孔混凝土：墙板、切块、绝热材料；
2、 大气孔混凝土：称重和非承重墙体材料，混凝土复合墙板芯材，滤水板；
3、 防水混凝土：加入引气剂、减水剂、膨胀剂；
4、 耐热混凝土：高炉、焦炉等热工设备的基础；
5、 大体积混凝土：最小尺寸大于等于1m；
6、 道路混凝土
7、 纤维混凝土
8、 特细沙混凝土
9、 喷射混凝土
10、 流态混凝土
11、 装饰混凝土
第三章 陶 瓷
第一节 砌 墙 砖
一、烧结普通砖
红砖：红色的？
青砖：青色的？
规格：240*115*53mm
第二节 陶 瓷 材 料
陶瓷：陶器+瓷器
一、陶瓷的基本概念
陶器：陶土为原料，杂质多，烧结温度低，断面粗糙无光泽，吸水率高；
瓷器：高纯度的高岭土Al2O3·2SiO2为原料，烧结温度高，坯体致密不吸水；
炽石：介于陶器与瓷器之间的产品，石胎瓷、半瓷；
釉：附着于陶瓷坯体表面的连续玻璃质层。
二、常用陶瓷墙地砖
地板砖按工艺分为：釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖、陶瓷锦砖。
1）釉面砖：是指砖表面烧有釉层的砖。
1）釉面砖：是指砖表面烧有釉层的砖。
这种砖分为两类:一是用陶土烧制的;另一种是用瓷土烧制的。
2）通体砖：这是一种不上釉的瓷质砖,有很好的防滑性和耐磨性。一般所说的"防滑地砖"大部分是通体砖。由于这种砖价位适中,颇受消费者喜爱。
3）抛光砖：通体砖经抛光后就成为抛光砖,这种砖的硬度很高,非常耐磨。
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