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统一编号_____________ (共 1 册)常州大学怀德学院教案簿（第一册）课程名称土建工程基础教学单位建筑与环境工程系主讲教师翁鹏职称助教课程性质考查总学时32 总学分 2授课班级给水17级总人数80课程授课学期2018-2019-2起止时间2019.3 至2019.6本教案用于第 4 学期所用教材及编者《土建工程基础》唐兴荣编主要参考书及编者：《建筑材料》主编：付明琴《房屋建筑学》主编：唐海艳教学事务部（教务）制本册教案目录课次课题（章节）页码1绪论2第一章工程材料1.1 工程材料的定义和分类；1.2 常见工程材料的基本性质3 1.2 耐久性；1.3 水泥4 1.4 混凝土5 1.4 混凝土6 1.5 砂浆；1.6 块体材料；1.7建筑钢材等7第二章建筑物与构筑物的构造2.1 概述；2.2 基础8 2.2 基础；2.3 墙体9 2.3 墙体；2.4 楼地面10 2.4 楼地面11 2.6 楼梯12 2.7 窗与门13第四章地基与基础4.1 土的物理性质和分类14 4.2 土的透水性15复习与答疑16随堂考试常州大学怀德学院教案第 1 次课 2 学时授课时间 2018.3.7 教案完成时间 2018.2.1 课题（章节）绪论教学目的与要求：1.了解土木建筑工程概况；2.了解土木工程的发展和特点；3.掌握土木建筑工程项目的建设与管理；4.认识给水排水工程及其与土木工程的关系；5.介绍本课程内容设置与计划。
教学重点、难点：重点：1、工程项目的建设程序2、工程项目的管理3、建设法规难点：无教学方法及师生互动设计：提问，讲授（详见讲稿）课堂练习、作业：预习下次课（第一章工程材料）内容！课后小结：第页常州大学怀德学院教案教学内容（讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）绪论第一节土木建筑工程概况一、土木建筑工程的定义土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。
它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。
工程材料学知识点总结一、材料的基本性质1. 密度：材料的密度是指单位体积内的质量。
密度越大，材料的质量就越大，密度越小，材料的质量就越小。
2. 弹性模量：材料的弹性模量是指材料在受力时产生弹性变形的能力。
弹性模量越大，材料的刚度就越大，抗压抗弯能力就越强。
3. 强度：材料的强度是指材料在受力时承受拉伸、压缩、剪切等力的能力。
强度越大，材料的抗拉强度、抗压强度、抗剪强度就越大。
4. 韧性：材料的韧性是指材料在受外力作用下能够吸收能量的能力。
韧性越大，材料的抗冲击性就越好。
5. 硬度：材料的硬度是指材料的抗划伤、抗刮伤能力。
硬度越大，材料就越难被划伤或刮伤。
6. 热膨胀系数：材料的热膨胀系数是指材料在温度变化时产生体积膨胀或收缩的程度。
热膨胀系数越大，材料在温度变化时的变形就越大。
二、金属材料1. 铁素体和奥氏体：铁素体是铁碳合金中的烤饼组织，具有较低的强度和硬度；奥氏体是铁碳合金中的馒头组织，具有较高的强度和硬度。
2. 钢的分类：钢可以按照成分分为碳钢、合金钢和特种钢；按照用途分为结构钢、工具钢和耐磨钢。
3. 铸铁的分类：铸铁可以按照形态分为白口铸铁和灰口铸铁；按照成分分为白口铸铁、灰口铸铁和球墨铸铁。
4. 不锈钢的特性：不锈钢具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化等特性，适用于化工、食品加工、医疗器械等领域。
5. 铝合金的应用：铝合金具有轻质、耐腐蚀、导热性好的特性，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
三、非金属材料1. 水泥混凝土：水泥混凝土应用广泛，常见于建筑、桥梁、水利工程等领域。
它具有强度高、耐久性好、施工方便等特点。
2. 砖瓦：砖瓦是建筑材料的重要组成部分，主要用于墙体、地面、屋面的施工。
它们具有隔热、隔音、防潮等特性。
3. 玻璃：玻璃具有透明、坚硬、抗腐蚀等特点，广泛应用于建筑、家具、日用品等领域。
4. 塑料：塑料具有轻质、耐腐蚀、可塑性好的特性，广泛应用于包装、日用品、建筑材料等领域。
5. 纤维素材料：纤维素材料主要包括木材、纸张、纺织品等，具有可再生、易加工、环保等特点。
第一章1.1工程材料的定义及分类1.工程材料按化学成分可分哪几类？试举例说明。
无机材料、有机材料、复合材料2.工程材料按使用功能可分哪几类？试举例说明。
结构材料、墙体材料、功能材料1.2常用工程材料的基本性质1.何谓材料的实际密度、体积密度和堆积密度？如何计算？（1）实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量。
计算公式ρ=m/V（2）体积密度是指材料在包含其内部闭口空隙条件下，单位体积所具有的质量。
计算公式ρ'=m/V(b)(3) 堆积密度是指散粒材料（粉状、粒状或纤维状材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含了粒子内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质量。
计算公式ρ0'=m/V0'2.何谓材料的密实度和孔隙率？两者有什么关系？密实度是指材料体积内部被固体物质所充实的程度，也就是固体物质所占总体积的比例。
孔隙率是指材料体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（V0）的百分率。
两者关系：密实度+孔隙率=13.何谓材料的填充率和空隙率？两者有什么关系？填充率是指材料在某容器的堆积体积中，被其颗粒填充的程度。
空隙率是指散粒材料在某容器的堆积体积中，颗粒之间的空隙体积占堆积体积的百分率关系：空隙率+填充率=14.建筑材料的亲水性与憎水性在建筑工程中有什么实际意义？材料与水接触后被水吸入内部的性质称亲水性，如石材、砖、混凝土、土材等都属于亲水性材料，表面均未能被水润湿，切能通过毛细管作用将水吸入材料的毛细管内部。
材料与水接触后能将水排斥在外的性质称憎水性，如石蜡、沥青、塑料、油漆等都属于憎水性材料。
憎水性材料不仅可以用作防水、防潮的材料，而且还可以用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。
6.何谓材料的吸水性、吸湿性、耐水性、抗渗性和抗冻性？各用什么表示？材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示；材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性，其大小用含水率Wh表示；材料在长期饱和作用下不被破坏，其强度也不显著的降低的性质称为耐水性，用软化系数K表示；材料抵抗有压介质（水、油等液体）渗透的性质称为抗渗性，用一些防水防渗材料（油、水、沥青等）常用渗透系数KP表示抗渗性的好坏；才看在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称抗冻性。
第一章建筑材料的基本性质内容提要了解和掌握材料的基本性质，对于合理选用材料至关重要。
本章主要介绍材料的基本物理、力学、化学性质和有关参数及计算公式。
在建筑物中，建筑材料要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料具有相应的不同性质。
如用于建筑结构的材料要受到各种外力的作用，因此，选用的材料应具有所需要的力学性能。
又如，根据建筑物各种不同部位的使用要求，有些材料应具有防水、绝热、吸声等性能；对于某些工业建筑，要求材料具有耐热、耐腐蚀等性能。
此外，对于长期暴露在大气中的材料，要求能经受风吹、日晒、雨淋、冰冻而引起的温度变化、湿度变化及反复冻融等的破坏作用。
为了保证建筑物的耐久性，要求在工程设计与施工中正确的选择和合理的使用材料，因此，必须熟悉和掌握各种材料的基本性质。
1.1 建筑材料的基本物理性质建筑材料在建筑物的各个部位的功能不同，均要承受各种不同的作用，因而要求建筑材料必须具有相应的基本性质。
物理性质包括密度、密实性、空隙率、孔隙率（计算材料用量、构件自重、配料计算、确定堆放空间）一、材料的密度、表观密度与堆积密度密度是指物质单位体积的质量。
单位为g/cm3或kg/m3。
由于材料所处的体积状况不同，故有实际密度（密度）、表观密度和堆积密度之分。
（1）实际密度 (True Density）以前称比重、真实密度)，简称密度(Density)。
实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：式中: ρ－实际密度（g/cm3）；m－材料在干燥状态下的质量（g）；V－材料在绝对密实状态下的体积（cm3）。
绝对密实状态下的体积是指不包括孔隙在内的体积。
除了钢材、玻璃等少数接近于绝对密实的材料外，绝大多数材料都有一些孔隙，如砖、石材等块状材料。
在测定有孔隙的材料密度时，应把材料磨成细粉以排除其内部孔隙，经干燥至恒重后，用密度瓶（李氏瓶）测定其实际体积，该体积即可视为材料绝对密实状态下的体积。
材料磨得愈细，测定的密度值愈精确。
1.2 常用工程材料的基本性质1.何谓材料的实际密度，体积密度和堆积密度？如何计算？答:实际密度是指材料在绝对密实状态下，单位体积所具有的质量，按下式计算：ρ=m/V体积密度是指材料在自然状态下（含开口和闭口孔隙），单位体积所具有的质量，按下式计算：ρo=m/Vo堆积密度是指散粒材料（粉末，粒状或纤维状材料）在自然堆积状态下，单位体积（包含颗粒内部的孔隙及颗粒之间的空隙）所具有的质算，按下式计算：ρo’=m/Vo’2.何谓材料的密实度和孔隙率？两者有什么关系？答：密实度是指材料体积内被固体物质所充实的程度，也就是固体物质的体积占总体积的比例。
用D表示。
孔隙率是指材料题体积内，孔隙体积（Vp）占材料总体积（Vo）的百分率，用P表示。
孔隙率与密实度的关系：P+D=14.建筑材料的亲水性与憎水性在建筑工程中有什么实际意义？答:亲水性材料（如石材，砖，混凝土，木材等）表面均能被水润湿，且能通过毛细管作用将水吸入材料的毛细管内部。
憎水性材料（如石蜡，沥青，塑料，油漆等）不仅可用作防水防潮的材料，而且还可以用于亲水性材料的表面处理，以降低其吸水性。
6.何谓材料的吸水性，吸湿性，耐水性，抗渗性和抗冻性？各用什么指标表示？答：材料在水中吸收水分的性质称为吸水性，其大小用吸水率表示：材料吸水饱和后的水质量占材料干燥质量的百分率称为质量吸水率Wm，材料吸收饱和后的水体积占材料干燥时自然体积的百分率称为体积吸水率Wv。
材料在潮湿空气中吸收水分的性质叫做吸湿性，其大小用含水率Wh表示。
材料在长期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，用软化系数K 表示。
材料抵抗有压介质（水，油等液体）渗透的性质称为抗渗性，常用渗透系数Kp表示抗渗性好坏。
材料在水饱和状态下经多次冻融作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质称为抗冻性，用抗冻等级F表示。
8.材料的孔隙率与孔隙特征对材料的体积密度、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性、强度及保温隔热等性能有何影响？答：孔隙率与密实度有关，而材料的强度，吸水性，耐久性，导热性等均与其密实度有关，所以孔隙率会影响材料的体积密度、吸水性、吸湿性、抗渗性、抗冻性、强度。
材料内部的孔隙有开口孔隙和闭合孔隙两种，开口孔隙之间可相互贯通且与外界相通，在一般浸水条件下能水饱和。
闭合孔隙彼此不相通且与界隔绝，其能提高材料的隔热保温性能。
10.何谓材料强度，比强度？两者有什么关系？材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。
材料在建筑物上所受的外力主要有拉力，压力，剪力，弯曲。
相应的抵抗能力为抗拉强度抗压强度，抗剪强度，抗弯强度。
为了比较不同材料的强度，采用比强度，比强度是单位质量上的材料强度，其值等于材料强度与其体积密度的比值。
1.3水泥3水泥有哪些主要技术性质?如何测试与判别?答: 水泥的主要技术性质：（1）细度（2）凝结时间（3）体积安定性（4）强度与强度等级如何测试和判别：（1）细度上要求：水泥细度应适量，用透气式比表面仪器测定，要求水泥比表面积应大于300㎡/kg (2)凝结时间要求：国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min，终凝时间不得迟于390min 水泥凝结时间的测定有专门凝结时间测定仪进行（3）体积安定性：国家标准规定，水泥熟料中游离氧化镁（MgO）含量不得超过5.0% 三氧化硫（SO3）含量不得超过3.5% 用沸煮法检测必须合格。
（4）强度与强度等级：用胶砂强度检测法按水泥与沙1比3 水灰比0.5 按规定方法制成40mm×40mm×160mm试件，在标准温度（20±1℃）的水中养护测定3天、28天的抗压强度和抗折强度等级，同时按照3天强度分为普通型和早强型（R）两种，且各龄期强度不得低于国家标准《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）中规定值。
4 初凝与终凝时间有什么意义？答:初凝时间是水泥加水拌合至水泥浆开始失去可塑性所需的时间，终凝时间是水泥加水拌合至水泥浆固结产生强度所需的时间。
水泥的初凝不宜过早,以便在施工时有足够的时间完成混凝土或砂浆的搅拌、运输、浇捣和砌筑等操作；水泥终凝不宜过迟，以免拖延施工工期。
6水泥中的Ca(OH)2是如何产生的?他对水泥石的抗软水及海水的侵蚀性有利还是不利?为什么？答:当水泥石长期与工业冷凝水、蒸馏水、天然的雨水、雪水以及含重碳酸盐很少的河水及湖水等软水接触时，水泥石中的氢氧化钙［Ca(OH)2］会被溶出。
不利，当水环境的硬度大时就会含有较多的钙、镁等重碳酸盐，它们与Ca(OH)2Ca（OH）2反应生成不溶于水的碳酸钙、碳酸镁，沉积在水泥石表面的微孔内，形成密实的保护层，可防止溶出性腐蚀继续发生，否则，Ca(OH)2就会继续溶出。
当在流动水和有压力水的水中，溶出的［Ca(OH)2］就会不断地从水泥石中流失，伴随着碱度的下降，水泥石中的水化物也要分解溶出，使水泥石孔隙增大，强度下降，以至全部溃裂。
7水泥石会受到哪几种介质的腐蚀,应如何防止？答:腐蚀: （1）软水腐蚀（2）盐类腐蚀（3）酸类腐蚀（4）强碱腐蚀防腐措施: 1)根据侵蚀环境的特点,合理选择水泥品种2)提高水泥石的密实度3)加作保护层10硅酸盐水泥在使用中有那些优缺点,贮存中应注意什么?水泥过期、受潮后如何处理？答:优点:（1）凝结硬化快,早期强度和后期强度高,主要用于地上地下和水下重要结构以及早强要求较高的工程。
（2）抗冻性好适用于冬期施工和严寒地区遭受反复冻融工程。
（3）抗炭化性好,其水化后Ca(OH)2含量较多,水泥石碱度不易降低,对钢筋的保护作用好,故适用于CO2浓度高的工程。
缺点：（1）硅酸盐水泥水化时放出的热量大,不宜用于大体积混凝土工程。
（2）硅酸盐水泥水化后含有较多的氢氧化钙,其水泥石抵抗软水侵蚀和抗化学侵蚀的能力差,不宜用于受流动的软水和有水压作用的工程,也不宜用于受海水和矿物水作用的工程。
（3）不能用硅酸盐水泥配置耐热混凝土,也不宜用于耐热要求高的工程中。
贮藏时不得受潮和混入杂物,不同品种和强度等级的水泥在贮运中避免混杂。
1.4混凝土2.普通混凝土的组成材料有哪几种?在混凝土凝固硬化前后各起什么作用?答: 普通混凝土的组成材料有：水泥水砂和石子，另外还常掺合物和外加剂。
混凝土通常由凝胶材料（胶结料）、粗、细骨料（或称集料）、水及其他材料，按适当比例拌合配制并经一定时间硬化而成的具有所需的形体凝胶材料、强度和耐久性的人造石材。
凝胶材料+粒状材料+水+其他外加材料（外加剂、混合材料）——硬化的人工石材作用：水泥浆能充填砂的空隙，起润滑作用，赋予混凝土拌合物一定的流动性水泥砂浆能充填石子的空隙，起润滑作用，也能流动。
水泥浆在混凝土硬化后起胶结作用，将砂石胶结成整体，产生强度，成为坚硬的水泥石。
3.普通混凝土的外加剂有几种,各起什么作用?答: 普通混凝土的外加剂有减水剂，旱强剂，缓凝剂，引气剂，防冻剂，速凝剂，膨胀剂。
各起的作用：（1）减水剂：指混凝土坍落度基本相同的条件下，能显著减少混凝土拌合水量的外加剂（2）早强剂：指加速混凝土早期强度发展，并对后期强度无显著影响的外加剂（3）缓凝剂：指能延缓混凝土凝结时间，并对后期强度无显著影响的外加剂（4）引气剂：指在混凝土搅拌过程中，能引入大量均匀分布的微小气泡，以减少混凝土拌合物的泌水、离析，改善和易性，并能显著提高硬化混凝土的抗冻性、耐久性的外加剂（5）防冻剂：能使混凝土在负温下硬化，并在规定养护条件下达到预期性能的外加剂（6）速凝剂：指能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂（7）膨胀剂6.砂率、合理砂率的意义是什么?答:砂率指混凝土拌合物中砂的用量占砂石总用量的百分率，用以表示砂石两者的相对使用用量。
砂率偏大或偏小都降低混凝土减半的流动性。
合理砂率：应根据混凝土拌合物的和易性，通过实验求出合理砂率。
混凝土拌合物在水灰比一定时，都能获得所要求的流动性，且保持良好的黏聚性和保水性相应的水泥用量也最少。
7.怎样确定混凝土强度等级?采取哪些措施可提高混凝土强度?答:混凝土强度等级，系指按标准方法制作养护边长为150mm的立方体试件在28天龄期，用规定的试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（MPa）。
结构用混凝土强度等级C15，C20,C25,C30,C35,C40,C45,C50,C55,C60,C65,C70,C75,C80等十四个级别，分别表示混凝土立方体抗压强度标准值为15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75和80 MPa。
提高混凝土强度的措施：（1）采用高强度等级水泥和早强型水泥（2）采用低水灰比的干硬性混凝土（3）采用湿热处理-----蒸汽养护和蒸压养护混凝土（4）掺加混凝土外加剂（早强剂、减水剂）、掺合料（如硅粉、优质粉煤灰、超细磨矿渣等）（5）采用机械搅拌和振捣8.怎样改善混凝土的抗渗性和抗冻性?答:在混凝土中掺入适宜品种和数量的外加剂，改善混凝土内部结构，隔断或堵塞混凝土中的各种孔隙，裂缝及渗水通道，已达到改善抗渗能力。
通过降低灰水比，选用良好的骨料级配，成型时进行充分振捣和养护以及掺加引入剂等可提高混凝土的密实度，改善混凝土中孔隙结构，减少连通孔隙形成封闭孔隙，从而改善混凝土的抗冻、抗渗的性能，此外抗侵蚀性能尚与所用的水泥品种有关。
10.某混凝土试拌调整后,各材料用量分别为水泥3.1kg、水1.86kg、砂6.24kg、碎石12.84kg,并测得拌和物表现密度为2450kg／m3.试求1m3混凝土的各材料实际用量。
答:水泥:2450*1*[3.1/(3.1+1.86+6.24+12.84)]=315.93 kg水: 2450*1*[1.86/(3.1+1.86+6.24+12.84)]=189.56 kg砂: 2450*1*[6.24/(3.1+1.86+6.24+12.84)]=635.94kg碎石: 2450*1*[12.84/(3.1+1.86+6.24+12.84)]=1308.57kg1.5建筑砂浆1建筑砂浆按用途可分为哪几种?各有什么作用？答: 建筑砂浆按用途分为砌筑砂浆、抹面砂浆(如装饰砂浆、普通抹面砂浆、防水砂浆等)及特种砂浆(如绝热砂浆、耐酸砂浆等)。
作用：砌筑砂浆用于砌筑砖石砌体,它起着绞结砌块、传递载荷的作用。
抹面砂浆用于涂抹建筑物表面,它起着保护基层、平整表面、装饰美观的作用。
2水泥砂浆中水泥强度等级的选用原则是什么？答:水泥砂浆采用的水泥强度等级不宜大于32.5级,水泥用量不应小于200kg／m3;水泥混合砂浆采用的水泥强度等级不宜大于42.5级,砂浆中水泥和掺和料总量宜为300~350kg／m3为了合理利用资源节约材料,在配置砂浆时要尽量选用低强度等级水泥和砌筑水泥。
