化学与土木工程的关系

《土木工程材料》重要知识点一、材料基本性质（1）基本概念1.密度：状态下单位体积（包括材料实体及开口孔隙、闭口孔隙）的质量，俗称容重；3.表观密度：单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度；4.堆积密度：散粒状材料单位体积（含物质颗粒固体及其闭口孔隙、开口孔隙体积以及颗粒间孔隙体积）物质颗粒的质量；5.孔隙率：材料中的孔隙体积占自然状态下总体积的百分率6.空隙率：散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积（开口孔隙与间隙之和）占堆积体积的百分率；7.强度：指材料抵抗外力破坏的能力（材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力）8.比强度：指材料强度与表观密度之比，材料比强度越大，越轻质高强；9.弹性：指材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，能够完全恢复原来形状的性质；10.塑性：指在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，这种不能恢复的变形称为塑性变形；11.韧性：指在冲击或震动荷载作用下，材料能够吸收较大的能量，同时也能产生一定的变形而不破坏的性质；12.脆性：指材料在外力作用下，无明显塑性变形而突然破坏的性质；13.硬度：指材料表面抵抗其他物体压入或刻划的能力；14.耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力；15.亲水性：当湿润角≤90°时，水分子之间的内聚力小于水分子与材料分子之间的相互吸引力，这种性质称为材料的亲水性；16.憎水性：当湿润角＞90°时，水分子之间的内聚力大于水分子与材料分子之间的吸引力，这种性质称为材料的憎水性；亲水性材料憎水性材料17.润湿边角：当水与材料接触时，在材料、水和空气三相交点处，沿水表面的切线与水和固体接触面所成的夹角称为湿润边角；18.吸水性：指材料在水中吸收水分的性质；19.吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，以含水率表示；20.耐水性：指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质；21.抗渗性：指材料抵抗压力水渗透的性质；22.抗冻性：指材料在吸水饱和状态下，能经受多次冻结和融化作用（冻融循环）而不破坏、强度又不显著降低的性质；23.导热性：当材料两侧存在温度差时，热量将由温度高的一侧通过材料传递到温度低的一侧，材料的这种传导热量的能力称为导热性；24.热容量：材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。

精心整理答：在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生改变的物质叫催化剂。

工业合成氨、催化加氢2、化学工业在国民经济中起什么作用？答：化学工业是以自然矿物质或以化学物质为原料生产化工产品的产业，是典型的技术密集型、资金密集型、人才密集型产业。

应该说，一个国家的化工技术水平，完全可以代表该国的经济发展水平。

化学工业在国民经济中具有举足轻重作用。

3答：4答：1.投资大工艺，5答：6答：冷凝7、绿色化工与传统化工的主要区别在哪里？绿色化工品应具有的两个主要特点是什么？如何理解绿色化工与循环经济之间的关系？答：区别是从源头上阻止环境污染，即设计和开发在各个环节上采用洁净和无污染的反应途径。

特点1.产品本身必须不会引起环境污染或健康问题，包括对野生动物，有益昆虫或植物造成损坏，2，当产品被使用后，应该能再循环或易于在环境中降解无害物质。

8、简述2种我们在日常生活中接触到的化学工业产品，说明他们的原料是什么，大致经过哪些工艺过程制造的？答：１、肥皂，高级脂肪酸钠，皂化、盐析、成品生产、切块打印装箱２、白酒，水、五谷杂粮，蒸馏、摊晾、接种、前发酵、转缸、蒸馏、成品9、论述化学工业在国民经济中的地位与作用？答：工业革命的助手发展农业的支持战胜疾病的武器改善生活的手段1。

化工与农业：依靠化学工业为农业提供肥料农药植物生长调节剂等是提高产量维持生命的重要措施化工农业产品农药化肥还有农膜2。

化工与医药:医药工业的发展与化工紧密相关制药工程是化工学科的一个分支。

人类寿命的延3420世510答：11答：12、解释“三传一反”的含义？试举列5种化工工业常用的单元操作。

答：动能热量质量传递化学反应工程13、合成洗涤剂中常添加聚磷酸盐，但会造成环境的富营养化，用你所学的背景知识，用哪些物质可代替聚磷酸盐，减少环境的污染，并解释之?答：氮三乙酸、丁二酸、硅酸盐等；14、以自己熟悉的任一化工产品为例，描述该产品产业链的延伸状况。

1根据物质的种类及化学成分将土木工程材料分为无机材料、有机材料和复合材料三大类无机材料分为金属材料（黑色金属、有色金属）、非金属材料（天然石材、烧土制品、胶凝材料、混凝土及硅酸盐制品）；有机材料分为植物材料、沥青材料、高分子材料；复合材料分为无机非金属材料与有机材料复合、金属材料和无机非金属材料复合、金属材料与有机材料复合技术标准分为四级：国家标准、部标准准、地方标准、企业标准2材料的组成包括化学组成、矿物组成、相组成。

化学组成化学组成是指构成材料的化学元素及化合物的种类和数量矿物组成材料科学中常将具有特定的晶体结构、具有特定的物理力学性能的组织结构称为矿物相组成材料中结构相近、性质相同的均匀部分称为相3材料的结构可分为宏观结构、细观结构、微观结构宏观结构是指用肉眼或放大镜能够分辨的粗大组织。

按孔隙分致密结构多孔结构微孔结构；按组织构造分堆聚结构纤维结构层状结构散粒结构细观结构也称亚微观结构是指可用光学显微镜观察到的结构微观结构是指原子分子层次的结构可用电子显微镜或X射线来进行分析研究按微观结构分可分为晶体玻璃体胶体晶体：质点（离子、原子、分子）在空间上按特定的规则，呈周期性排列时所形成的结构称为晶体结构玻璃体：玻璃体亦称为无定形体或非晶体。

其结合健为共价键及离子键；玻璃体的结构特征为质点在空间上呈非周期性排列。

胶体：以胶粒（粒径为10－７到10－１０ｍ的固体颗粒作为分散相，分散在连续相介质（如水，气，溶剂）中，形成的分散体系为胶体。

4密度指材料在绝对密实状态下，单位体积的质量。

P=m/v表观密度在自然状态下，单位体积的质量.P。

=m/v。

堆积密度粉粒或粒状材料在堆积状态下，单位体积质量（材料堆积体积包含了颗粒之间的空隙）P’。

=m/v’。

密实度指材料的体积内被固体物质充实的程度孔隙率指材料的体积内，孔隙体积所占比例填充率在某堆积体积中，被散粒材料的颗粒所填充的程度空隙率在某堆积体积中，散粒材料颗粒之间的空隙体积所占的比例材料的亲水性和憎水性θ≤90°时水分子之间的内聚力小于水分子与材料表面分子之间的相互吸引力，此种材料称为亲水性材料θ＞90°时水分子之间的内聚力大于水分子与材料表面分子之间的吸引力，材料表面不会被水浸润，此种材料称为憎水性材料5材料的理论强度是指材料在理想状态下应具有的强度。

土木工程简答题1、联系实际论述土木工程发展的前景土木工程目前面临的形势是：①信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展。

②航空、航天事业等高科技事业的发展。

③地球上居住人口激增，而地球上的土地资源是有限的，并且会因过度消耗而日益枯竭。

④生态环境受到严重破坏，随着工业的发展、技术的进步而人类生存环境却日益恶化。

(1)重大工程项目将陆续兴建①为了解决城市土地供求矛盾，城市建设将向高、深方向发展。

②目前高速公路、高速铁道的建设仍呈发展趋势。

③在航空港及海港和内河航运码头的建设也会在不久的将来取得巨大的进步。

(2)土木工程将向太空、海洋、荒漠地开拓。

(3)工程材料向轻质、高强、多功能化发展(21世纪在工程材料方面希望有较大突破：①传统材料的改性；②化学合成材料的应用)(4)设计方法精确化、设计工作自动化(5)信息和智能化技术全面引入土木工程将信息、计算机、智能化技术等高新技术用于土木工程将是今后相当长时间内的重要发展方向。

①信息化施工信息化施工还可通过网络与其他国家和地区的工程数据库联系，在遇到新的疑难问题时可及时查询解决。

信息化施工可大幅度提高施工效率和保证工程质量，减少工程事故，有效控制成本，实现施工管理现代化。

②智能化建筑智能化建筑满足的要求：一是房屋设备用先进的计算机系统监测与控制，并可通过自动优化或人工干预来保证设备运行的安全、可靠、高效。

二是安装了对居住者的自动服务系统。

③智能化交通智能化交通一般包括以下几个系统：A、先进的交通管理系统；B、交通信息服务系统；C、车辆控制系统；D、车辆调度系统；F、公共交通系统等。

它应具有信息收集，快速处理，优化决策，大型可视化系统等功能。

④土木工程分析的仿真系统用此技术指导设计可大大提高工程结构的可靠性。

(6)土木工程的可持续发展在建设与使用土木工程过程中与能源消耗，资源利用，环境保护，生态平衡有密切关系，对贯彻"可持续发展"原则影响很大。

1、材料的孔隙和体积形式有哪几种？材料各密度与孔隙之间有什么关系？材料的孔隙形式：①按孔隙尺寸大小，分为微孔、细孔和大孔三种；②按孔隙之间是否相互连通，分为孤立孔和连通孔；③按孔隙与外界是否连通，分为与外界连通的开口孔和与外界不连通的闭口孔。

材料的体积形式：①材料绝对密实体积，②材料绝对密实体积＋闭口孔隙体积，③自然状态下的体积，④散粒状材料的总体积。

2、如何区分亲水性材料与憎水性材料材料与水接触时能够被水润湿的称为亲水材料，材料与水接触时不能够被水润湿的称为憎水材料。

亲水性材料：θ≤90；憎水性材料：θ>90。

例如：塑料可制成具有许多小而连通的孔隙，使之具有亲水性；在钢筋混凝土表面涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使之具有憎水性3、质量吸水率和体积吸水率有什么不同？分别在什么时候用质量吸水率和体积吸水率都是反映材料吸水性能的指标，但含义不同。

质量吸水率是指材料在吸水饱和状态下所吸入水的质量占材料干燥质量的百分率；而体积吸水率是指材料在吸水饱和状态下所吸入水的体积占干燥材料在自然状态下体积的百分率。

前者适宜于表示具有封闭孔隙或极大开口孔隙的材料的吸水性；后者适宜于表示具有很多微小开口孔隙的轻质材料（如加气混凝土、软木等）的吸水性。

4、材料的孔隙率和孔隙特征与抗渗性抗冻性等性质有什么关系？孔隙率相同的情况下，材料的开口孔越多，材料的抗渗性、抗冻性越差。

在材料的内部引入适量的闭口孔可增强其抗冻性。

一般情况下，孔越细小、分布越均匀对材料越有利。

开口、连通、集中、粗大孔对抗、冻抗渗极为不利，而含开口、连通、毛细孔的材料吸水率较大。

5、强度和强度等级的关系：强度是材料抵抗外力破坏的能力。

和材料的内部结构,形态,试验条件等有关。

强度等级是为了方便分类和使用,人为地将某种材料的强度分为几类。

6、耐久性主要包括哪些方面的内容？影响因素？改善措施？材料的耐久性是材料的一种综合性质，诸如：抗渗性、抗冻性、抗风化性、抗老化性、抗化学侵蚀性、耐热性、耐火性及耐磨性等均属于耐久性的范围。

1．建筑石灰与水泥石膏的性能比较可塑性好，保水性好，吸湿性好，凝结硬化慢，强度低，体积收缩大。

2．土木工程材料的基本性质物理性质、化学性质、力学性质、耐腐性质。

3．密度，表观密度，毛体积密度各堆积密度的区别与联系①概念不同：密度是材料庆绝对密实下单位体积质量。

表观密度是材料包含闭口孔隙条件下的单位体积质量。

毛体积密度是材料在自然条件下单位体积质量。

堆积密度是指散粒状或纤维状材料在堆积状态下的单位体积质量。

②单位不同密度为g/cm3，其它为kg/m3③同一材料，最大为密度、最小为堆积密度有ρ>ρ’>ρ0>ρ0’4．什么是热容量，它表示什么？比热容与材料质量的乘积称为材料的热容量。

它表示材料温度升高或降低1K所吸收或放出的热量。

5．什么是胶凝材料，及化分。

在土木工程中，凡是经过一系列的物理、化学变化，能将其它固体物料胶结成整体并具有一定的机械强度的物质，统称为胶凝材料。

建筑石膏的技术性能凝结硬化快。

尺寸稳定，装饰性好。

孔隙率高因而表观密度小，并使石膏具有导热系数小，吸声性强，吸湿性大可调节室内温度和湿度的特点。

防火性好。

耐水性和抗冻性差。

6．陈伏：石灰中一般都有过火石灰，过火石灰熟化慢，若在石灰浆体硬化后再发生熟化，会因为熟化产生的膨胀而引起隆起和开裂。

为了消除这种危害，石灰熟化后还应在熟化坑中放两周左右，这种做法叫陈伏。

7．硅酸盐水泥及常用的种类①凡是由硅酸盐水泥熟料、0%--5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。

②主要有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥。

8．水泥的体积安定性，引起水泥安定性不良原因，检验方法。

①水泥在凝结硬化过程中，体积变化的均匀性，称为体积安定性。

②引起水泥安定性不良的原因有熟料中游离的氧化钙或游离的氧化镁过多或掺入的石膏过多。

③可用煮沸法检验，测验方法有试饼法和雷氏法。

目录0 绪论…………………………………………………………………………1土木工程材料的基本性质…………………………………………………2气硬性胶凝材料……………………………………………………………3水泥…………………………………………………………………………4混凝土………………………………………………………………………5建筑砂浆……………………………………………………………………6墙体材料……………………………………………………………………7天然石材……………………………………………………………………8金属材料……………………………………………………………………9合成高分子材料……………………………………………………………10木材…………………………………………………………………………11沥青与防水材料……………………………………………………………12绝热材料、吸声与隔声材料………………………………………………13建筑装饰材料………………………………………………………………习题解答0 绪论习题解答………………………………………………………………1土木工程材料的基本性质习题解答………………………………………2气硬性胶凝材料习题解答…………………………………………………3水泥习题解答………………………………………………………………4混凝土习题解答……………………………………………………………5建筑砂浆习题解答…………………………………………………………6墙体材料习题解答…………………………………………………………7天然石材习题解答…………………………………………………………8金属材料习题解答…………………………………………………………9合成高分子材料习题解答…………………………………………………10木材习题解答………………………………………………………………11沥青与防水材料习题解答…………………………………………………12绝热材料、吸声与隔声材料习题解答……………………………………13建筑装饰材料习题解答……………………………………………………0 绪论0.1学习指导一、内容提要本章主要介绍土木工程材料的定义、分类、作用、发展趋势与技术标准以及本课程的学习目的与任务。

1 土木工程材料的基本性质教学内容土木工程材料的基本性质：物理性质，力学性质，与水有关性质，热工性质，耐久性以及材料组成、结构及其对材料性质的影响。

土木工程材料的技术标准。

教学目的：1.了解材料的组成、结构和构造对性质的影响；2.掌握土木工程材料各种性质的基本概念、各种性能指标的数量关系。

3.理解各种因素对材料性质变化的影响及作用。

教学重点：1.材料各种性质的概念2.材料状态参数的计算分析3. 种因素对材料性质变化的影响及作用。

教学难点：1.材料三种密度的概念极其区别；2.材料的微观结构及其对性质的影响。

教学方法：该章内容涉及到中学物理学过的比重、弹性、吸湿等内容，需要结合材料在工程中的实际应用，重新认识和理解比重、弹性、吸湿等相关知识。

其它各种性质，应有针对性的学习和掌握，举例说明各种性质不同，材料选择的原则与方法不同。

对材料组成、结构是影响性质的本质只需掌握一种分析、研究的思维方法。

参考资料：1.《土木工程材料》湖南天津等大学联合编写中国建筑工业出版社出版2.《建筑材料》湖南同济等大学联合编写中国建筑工业出版社出版作业布置：1.P10 1、2、3、4、52.补充：1、2、3、4教学过程设计：1.1材料的组成、结构1.组成材料的组成：包括化学组成和矿物组成。

它是决定材料各种性质的重要因素。

2.结构材料的结构可分为宏观结构、细观结构和微观结构。

它是决定材料各种性质的最重要因素。

1）宏观结构（构造）：用肉眼或放大镜能够分辨的毫米级以上的粗大组织称为宏观结构，可分为：（1）致密结构—如钢材、有色金属、玻璃、塑料、致密的天然石材等，其特点是强度和硬度较高，吸水性小，抗渗和抗冻性较好。

（2）多孔结构—如加气混凝土、泡沫塑料等，其特点是强度较低，吸水性大，抗渗和抗冻性较差，绝缘性较好。

（3）微孔结构—如普通烧结砖、建筑石膏制品等，其特点与多孔结构材料特点相同。

（4）纤维结构—如木材、竹材、玻璃纤维增强塑料、石棉制品等，其特点是平行纤维方向与垂直纤维方向的各种性质具有明显差异。

浅谈土木工程与材料本次讲座围绕土木工程材料展开，通过学习，让我们对土木工程材料的基本概念，应用，性能，前景等知识进行初步的感性认识，为以后的学习打下了基础。

所谓土木工程材料，是指在土木工程中使用的各种材料及制品，是一切基础设施建设的物质基础。

土木工程材料在国民经济中占有重要地位，起着重要作用。

土木工程的发展从来就离不开土木工程材料，它们之间有着相互依存不可分割的关系。

土木工程材料是一切土木工程结构中不可缺少的物质基础，在各类土木工程建设中，材料费用在工程总造价中占有很高的比例，材料的品质和性能在很大程度上决定了结构物的性能。

土木工程与材料二者相互依存，相互制约，相互促进。

土木工程材料是随着生产力的发展而发展起来的，在原始时代，主要以木材，岩石，竹，粘土等天然材料为主，到18世纪中叶，钢材，水泥开始逐步使用，19世纪末钢筋混凝土开始出现，20世纪又相继出现了预应力混凝土和高分子材料。

目前，水泥混凝土、钢材、钢筋混凝土已是不可替代的结构材料；新型合金、陶瓷、玻璃、有机材料及其他人工合成材料各种符合材料等在土木工程中占有愈来愈重要的未知，轻质，高强，节能和高性能的绿色建材开始受到世人的广泛关注。

土木工程材料依照其作用，需有以下基本要求，必须有足够的强度，能够安全地承受荷载；材料自身的重量以轻为宜（即表观密度较小），以减少下部结构和低级的负载；具有与使用环境相适应的耐久性，以减少维修费用；用以装饰的材料，应能美化建筑，产生一定的艺术效果；用于特殊部位的材料，应具备相应的特殊功能，例如屋面材料能隔热、防水，楼板和内墙材料能隔声。

土木工程材料按材料来源，可分为天然材料（如粘土、石材、砂等）和人工材料（如水泥、人造板等）。

按使用部位分为承重材料、屋面材料，墙体材料，地面材料。

按建筑功能分为结构材料，装饰材料，保温材料，防水材料等。

按化学成分分为有机材料，无机材料，复合材料等。

土木工程常用材料主要有砖，石，木材，材料，水泥，混凝土，沥青等。