建设工程技术与计量(土建)-精讲班(5)

建设工程技术与计量(土建) 精讲班第五讲建筑材料概述、钢材、木材内容提要建筑材料概述、钢材、木材的介绍重点难点1、熟悉土木建筑工程主要材料的分类、基本性能及用途2、建筑材料的物理、力学性质3、钢材、木材分类、基本性能及用途内容讲解第二章工程材料大纲要求：1．熟悉土木建筑工程主要材料的分类及特性；2．熟悉混凝土强度等级及配合比计算；3．了解主要装饰材料的基本知识。

本章在2003年考试中约占15题，共19分；2004年占16题，共21分。

2005年的考核重点有：.(1)土木建筑工程材料的分类、物理状态参数。

(2)钢材的力学性能与工艺性能。

(3)木材的特性与分类、木材的物理力学性质。

(4)防水涂料。

(5)影响混凝土强度的因素。

2004年考分分布大致如下：第一节概述一、土木建筑工程材料的分类1、按基本成分分类复合材料能够克服单一材料的弱点，发挥复合后材料的综合优点。

2．按功能分类结构材料、功能材料。

3．按用途分类建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温材料等。

例题、土木建筑工程材料按基本成分分类有（）。

A、有机材料B、复合材料C、无机材料D、金属材料E、非金属材料答案：A、B、C .二、土木建筑工程材料的物理力学性质(一)材料的物理状态参数1．密度。

材料在绝对密实状态下，单位体积的质量用下式表示：密度(g／cm3、kg／m3)= 材料在干燥状态的质量/ 材料的绝对密实体积材料的绝对密实体积是指固体物质所占体积，不包括孔隙在内。

密实材料如钢材、玻璃等的体积可根据其外形尺寸求得。

其它材料多或少含有孔隙，可以将该材料磨成细粉，干燥后用排液法测得的粉末体积，即为绝对密实体积。

2．表观密度。

即体积密度，是材料在自然状态下单位体积的质量，用下式表示：表观密度(kg／m3)= 材料的重量/ 材料在自然状态下的外形体积若外观形状不规则，可用排液法求得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测值，应在材料表面涂蜡。

另外，材料的表观密度与含水状况有关。

材料含水时，重量要增加，体积也会发生不同程度的变化。

因此，一般测定表观密度时，以干燥状态为准，而对含水状态下测定的表观密度，须注明含水情况。

3．堆密度。

堆密度也称堆积密度，系指粉状或粒状材料，在堆积自然状态下，材料的堆积体积包括材料内部孔隙和松散材料颗粒之间的外部空隙在内的体积。

堆密度是材料在自然堆积状态下单位体积的质量，按下式计算：堆密度(kg／m3)= 材料的重量/材料的堆积体积散粒材料堆积状态下的外观体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。

散粒材料的堆积体积，常用其所填充满的容器的标定容积来表示。

散粒材料的堆积方式是松散的，为自然堆积；也可以是捣实的，为紧密堆积。

由紧密堆积测试得到的是紧密堆积密度。

.例题、包括内、外部孔隙的密度是（）A、密度B、表观密度C、堆密度D、密实度答案：C4、密实度。

指材料体积内被固体物质所充实的程度，用下式表示：密实度(％)= [表观密度/密度]*100%5．孔(空)隙率。

指材料体积内孔隙体积所占的比例，用下式表示：孔(空)隙率(％)=1-密实度散状颗粒材料在自然堆积状态时，颗粒间空隙体积占总体积的比率，称为空隙率。

密实度和孔隙率两者之和为1，两者均反映了材料的密实程度，通常用孔隙率来直接反映材料密实程度。

孔隙率的大小对材料的物理性质和力学性质均有影响，而孔隙特征、孔隙构造和大小对材料性能影响较大。

构造分为封闭孔隙(与外界隔绝)和连通孔隙(与外界连通)；按孔隙的尺寸大小分为粗大孔隙、细小孔隙、极细微孔隙。

孔隙率小，并有均匀分布闭合小孔的材料，建筑性能好。

例题、仅仅包括内部孔隙的密度是（）A、密度B、表观密度C、堆密度D、密实度答案：B二)材料与水有关的性质.1．吸水性与吸湿性。

(1)吸湿性。

材料在潮湿空气中吸收水气的能力称为吸湿性。

反之为还湿性。

吸湿性的大小用含水率表示，材料的含水率ωwc =材料所含水分的质量/材料烘干到恒重时的质量=[材料吸收空气中的水气后的质量(g)。

-材料烘干到恒重时的质量(g)]/ 材料烘干到恒重时的质量(g)当气温低、相对湿度大时，材料的含水率也大。

材料的含水率与外界湿度一致时的含水率称为平衡含水率。

它随环境中的温度和湿度的变化而改变，当材料的吸水达到饱和状态时的含水率即为材料的吸水率。

(2)吸水性。

材料与水接触吸收水分的能力称为吸水性。

吸水性的大小用吸水率表示。

吸水率分质量吸水率和体积吸水率。

质量吸水率ωwa=[材料吸水饱和后的质量(g)- 材料烘干到恒重时的质量(g)]/ 材料烘干到恒重时的质量(g)体积吸水率ωwa体 =[材料吸水饱和后的质量(g)- 材料烘干到恒重时的质量(g)]/ 干燥材料在自然状态下的体积材料吸水率的大小与材料的孔隙率和孔隙特征有关。

具有细微而连通孔隙的材料吸水率大，具有封闭孔隙的材料吸水率小。

当材料有粗大的孔隙时，水分不易存留，这时吸水率也小。

轻质材料，如海绵、塑料泡沫等，可吸收水分的质量远大于干燥材料的质量，这种情况下，吸水率一般要用体积吸水率表示。

2004考题．某物体在自然状态下的体积为100cm3，质量500g，其含水率和密实度分别为10％、85％，则其密度为( B )。

A．4．5g／cm3 B．5．35g／cm3C．5．29g／cm3 D．5．0g／cm32．耐水性。

材料长期在饱和水作用下不破坏，其强度也不显著降低的性质称为耐水性。

有孔材料的耐水性用软化系数表示，按下式计算材料的软化系数KR：.KR=材料在水饱和状态下的抗压强度(MPa)fb/ 材料在干燥状态下的抗压强度(MPa)fg材料的软化系数在o～1之间波动。

因为材料吸水，水分渗入后，材料内部颗料间的结合力减弱，软化了材料中的不耐水成分，致使材料强度降低。

所以材料处于同一条件时，一般而言吸水后的强度比干燥状态下的强度低。

软化系数越小，材料吸水饱和后强度降低越多，耐水性越差。

对重要工程及长期浸泡或潮湿环境下的材料，要求软化系数不低于o．85～o．90。

通常把软化系数大大于0.85的材料称为耐水材料。

例题、关于耐水性不正确的[ ]。

A、有孔材料的耐水性用软化系数表示B、材料的软化系数在o～1之间波动C、软化系数大于0.85的材料称为耐水材料。

D、软化系数小于0.85的材料称为耐水材料。

E、软化系数越大，材料吸水饱和后强度降低越多，耐水性越差答案：DE3．抗渗性。

材料抵抗压力水渗透的性质，用渗透系数K表示。

公式的组成要记忆，记清和哪些因素有关。

渗透系数K小，抗渗性能好。

.4、抗冻性。

抗冻性用“抗冻等级”表示。

“抗冻等级”表示材料经过规定的冻融次数，其质量损失、强度降低均不低于规定值。

如混凝土抗冻等级D15号是指所能承受的最大冻融次数是15次(在-15C的温度冻结后，再在200C的水中融化，为一次冻融循环)，这时强度损失率不超过25％，质量损失不超过5％。

2004考题．混凝土抗冻等级D15号中的15是指( A )。

A．承受冻融的最大次数为15次B．冻结后在15~C的水中融化C．最大冻融次数后强度损失率不超过15％D．最大冻融次数后质量损失率不超过15％（三）、材料的力学性质1、强度与比强度（1）．强度。

强度是指在外力(荷载)作用下材料抵抗破坏的能力。

材料抵抗外力破坏的强度分为抗压、抗拉、抗剪、抗弯、抗扭。

又称静力强度.2），比强度。

比强度是按单位质量计算的材料的强度，其值等于材料强度对其表观密度的比值，是衡量材料轻质高强性能的重要指标。

如普通混凝土C30的比强度(0．0125)低于Ⅱ级钢的比强度(o．043)，说明这两种材料相比混凝土显出质量大而强度低的弱点，应向轻质高强方向改进配制技术。

例题、（）是衡量材料轻质高强性能的重要指标比强度。

A、强度B、抗拉强度C、比强度D、弹性答案：C2、弹性与塑性（1）弹性是指外力作用下材料产生变形，外力取消后变形消失，材料能完全恢复原来形状的性质，这种变形属可逆变形，称为弹性变形，变形数值的大小与外力成正比。

在弹性范围内符合虎克定律。

材料的弹性模量E是衡量材料在弹性范围内抵抗变形能力的指标。

（2）．塑性。

塑性是指外力作用下材料产生变形，外力取消后仍保持变形后的形状和尺寸，但不产生裂隙的性质，这种变形称为塑性变形。

实际工程中多数材料受力后变形是介于弹塑性变形之间的。

当受力不大时，主要产生弹性变形，受力超过一定限度，才产生明显的塑性变形。

如混凝土，既具有弹性变形，又具有塑性变形。

3、材料的脆性和韧性，了解。

.第二节钢材，木材，水泥一、钢材将生铁(含碳量高于2．06％)在炼钢炉中冶炼，将含碳量降低到指定范围，并控制其它杂质含量后得到钢。

(一)钢材分类1、按化学成分分类有碳素钢；合金钢：碳素钢；分为低碳钢(C；<0．25％)；中碳钢(C：0．25％～0．60％)；高碳钢(C：>0．60％)。

合金钢：含有某些用来改善钢材性能的合金元素，如Si、Mn、Ti、V等。

合金元素总含量小于5％为低合金钢；5％～10％为中合金钢；大于10％为高合金钢。

2、按用途分类：分为结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)。

3、按脱氧程度分类：脱氧充分者为镇静钢及特殊镇静钢(代号Z及TZ)，脱氧不充分者为沸腾钢(F)，介于二者之间为半镇静钢(b)。

建筑钢材多为普通碳素钢结构钢的低碳钢与低合金钢结构钢。

(二)钢材的力学性能与工艺性能1．抗拉性能。

抗拉性能是建筑钢材最重要的性能。

表征抗拉性能的技术指标有：屈服点、抗拉强度及伸长率。

(1) 屈服点。

设计时，一般以屈服强度或压服点作为强度取值的依据。

(2)抗拉强度。

在设计中，一定范围内，屈强比小则表明钢材在超过屈服点工作时可靠性较高，较为安全。

太小了则反映钢材不能有效的被利用。

(3)伸长率。

表征了钢材的塑性变形能力。

越大越好。

2．冷弯性能。

冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，它表征在恶劣变形条件下钢材的塑性，试件按规定条件弯曲，若弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。

能揭示内应力，杂质等缺陷，可用于焊接质量的检验，能揭示焊件在受弯表面裂纹，杂质等缺陷。

3．冲击韧性。

冲击韧性指钢材抵抗冲击载荷的能力。

对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验。

2004考题．影响钢材冲击韧性的重要因素有( )。

A．钢材化学成分 B．所承受荷载的大小C．钢材内在缺陷 D．环境温度E．钢材组织状态4．硬度。

硬度指表面层局部体积抵抗压入产生塑性变形的能力。

表征值常用布氏硬度值HB 表示。

5．耐疲劳性。

在反复荷载作用下，钢材在远低于抗拉强度时突然发生断裂，称为疲劳破。

疲劳破坏的危险应力用疲劳极限表示，其含义是：试件在交变应力下工作，在规定的周期基数内不发生断裂的最大应力。