浙工大成教土木工程材料本科.docx
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浙工大成教土木工程材料本科
《土木工程材料/建筑材料》课程自学辅导材料
Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲...………………..….1
Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》课程自学进程(本科层次)…………….4
Ⅲ《土木工程材料/建筑材料》课程自学进程(专科层次)…………….5
Ⅳ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料……………………………….…6
§1材料基本性质…………….……………………………………….…6
§2气硬性胶凝材料……………………………………………………...7
§3水泥…………………………………………………………………...7
§4混凝土………………………………………………………………...8
§5建筑砂浆…………………………………………………………….15
§6烧结砖……………………………………………………………….16
§7建筑钢材…………………………………………………………….17
§8建筑塑料…………………………………………………………….17
§9沥青材料…………………………………………………………….17
§10木材……………………………………………………...................18
§11其它工程材料…………………………………………...................18
§12土木工程材料试验……………………………………...................18
Ⅴ《土木工程材料/建筑材料》典型复习题……………………………...19
一、典型计算题………………………………………………………..19
二、典型填空题………………………………………………………..21
三、典型是非题………………………………………………………..25
四、典型简答题………………………………………………………..27
五、典型名词解释题…………………………………………………..27
部分解答………………………………………………………………..28
Ⅵ《土木工程材料/建筑材料》样卷……………………………………...29
注:
本自学指导书,对专科和本科均适合。
指导书中的章节顺序可能与教材中的不符,但内容是一致的。
指导书的内容为教材中的主要内容,并非全部内容,未涉及的少部分内容(如石材、沥青混合料等)考试时也可能会考到。
专科试题难度要低于本科试题难度。
本书中如有不当之处,请批评指正。
Ⅰ《土木工程材料》和《建筑材料》课程教学大纲
适用于土木工程类专业(本科和专科层次)
本科使用教材:
土木工程材料,陈志源等主编,武汉理工大学出版社。
专科使用教材:
建筑材料,高琼英主编,武汉理工大学出版社。
一、课程的性质、目的和任务
本课程是土木工程类专业学生的专业基础课,它与公共基础课及专业紧密衔接,起着承上启下的作用。
本课程的教学目的在于使学生掌握主要建筑材料的性质、用途和使用方法以及检测和质量控制方法,并了解建筑材料的性质与材料结构的关系,以及性能改善的途径。
通过本课程的学习,应能针对不同工程合理选用材料,并能与后续课程密切配合,了解材料与设计参数及施工措施选择的相互关系。
二、考试目的与要求
主要检验对建筑材料基本性质及各项特性的掌握程度,以及对材料性质的影响因素,合理选用建筑材料的要求及实验检验方法的掌握程度。
要求:
概念明确;分析讨论切题;基本计算方法准确,数据处理符合标准。
每一章节中要求“(重点)掌握”部分为重点,占考试内容的主要部分。
“一般掌握”部分以基本概念为主。
“了解”部分主要是拓宽建筑材料的知识面。
三、课程的基本要求
§1绪论
了解建材的发展、地位、分类和标准。
§2建筑材料的基本性质
1.重点掌握建筑材料的基本物理性质。
2.重点掌握建筑材料的基本力学性质。
3.重点掌握建筑材料耐久性的基本概念。
通过材料基本性质的学习,要求了解材料科学的一些基本概念,并掌握材料各项基本力学性质、物理性质、化学性质、耐久性质等材料性质的意义,以及它们之间的相互关系和在工程实践中的意义。
§3石材
1.了解岩石的形成与分类,了解常用的天然岩石。
2.了解岩石的技术性质、加工类型和选用原则。
3.了解人造石材的特性及应用。
§4气硬性胶凝材料
1.了解石膏、石灰、水玻璃等气硬性胶凝材料的硬化机理、性质及使用要点。
2.了解石膏、石灰、水玻璃的主要用途。
§5水泥
1.硅酸盐水泥,掺混合材硅酸水泥:
掌握矿物组成,了解水化、凝结、硬化机理,重点掌握水泥性质,重点掌握检测方法及选用原则。
2.了解其他水泥品种及其性质和使用特点。
§6混凝土及砂浆
1.掌握普通混凝土组成材料的品种、技术要求及选用(包括砂、石、水泥、水、掺合料及外加剂),掌握各种组成材料的要求。
2.重点掌握混凝土拌和物的性质及其测定方法。
3.重点掌握硬化混凝土的力学性质,变形性质和耐久性质及其影响因素。
4.重点掌握普通混凝土的配合比设计方法
5.了解混凝土的质量控制和强度评定。
6.了解混凝土技术的新进展及其发展趋势,了解其他混凝土。
7.重点掌握砌筑砂浆的性质、组成、检测方法,了解配比设计方法。
8.了解抹面砂浆的主要品种性能要求,了解其他砂浆。
§7墙体与屋面材料
1.掌握常用砌体材料(烧结普通砖、多孔砖和空心砖)的性质和应用特点。
2.了解其它墙体与屋面材料。
§8建筑钢材
1.了解建筑钢材的冶炼、加工与分类。
2.重点掌握建筑钢材的力学性能和工艺性能,掌握化学成分对钢材性能的影响。
3.了解建筑钢材的强化机理及强化方法。
4.重点掌握土木工程中常用建筑钢材的分类及其选用原则。
§9木材
1.了解木材的宏微观结构;
2.掌握木材的物理、力学性能,了解防腐、防火措施。
3.了解木材的应用。
§10建筑塑料、涂料与胶粘剂
1.熟悉合成高分子材料的性能特点及主要高分子材料的品种。
2.熟悉土木工程中合成高分子材料的主要制品及应用(包括塑料及其型材、涂料、粘结剂等)。
§11防水材料
1.掌握沥青材料的基本组成和工程性质,掌握主要沥青制品及其用途。
2.了解防水材料的主要类型及性能特点。
§12绝热与吸声材料
1.了解保温、隔热材料的主要类型及性能特点。
2.了解吸声、隔声材料的主要类型及性能特点。
§13建筑装饰材料
1.掌握装饰材料的基本功能与选择
2.了解装饰用面砖、板材、玻璃、卷材和涂料。
§14建筑材料试验(下列试验必做)
1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验、水泥胶砂强度。
2.砂的筛分析、表观密度、堆积密度实验。
3.混凝土搅拌、和易性、表观密度、抗压强度实验。
4.砖抗压强度实验。
5.钢筋拉伸实验。
四、课程的基本内容及学时分配
章节
面授学时
主要内容
§1
绪论
建材的分类、发展、课程内容与任务、学习方法和要求。
§2
建材基本性质
1
材料的基本物理性质、力学性能、耐久性。
§3
天然石材
0.5
石材的形成与分类,技术性质,常用装饰石材,选用。
§4
无机气硬性胶材
0.5
建筑石膏,建筑石灰,水玻璃。
§5
水泥
2
硅酸盐水泥与普通水泥,掺大量混合材的硅酸盐水泥。
§6
混凝土及砂浆
9
概述,组成材料,外加剂,和易性,强度,变形性能,耐久性,混凝土配合比设计,其他品种混凝土,装饰混凝土。
1
砌筑砂浆,抹面砂浆。
§7
墙体材料等
0.5
烧结普通砖,多孔砖,空心砖。
§8
建筑钢材
2
冶炼与分类,技术性质,化学成分对性能的影响,冷加工与时效,热处理与焊接,建筑用钢材制。
§9
木材
0.5
木材的构造,物理力学性质,在建筑工程中的应用,等级与综合利用,防腐与防火。
§10
塑料涂料胶粘剂
0.5
高分子化合物概述,建筑塑料,建筑涂料,胶粘剂。
§11
防水材料
1.5
沥青及沥青基防水材料,新型防水材料。
§12
绝热与吸声材料
0.5
绝热材料,吸声材料。
§13
建筑装饰材料
0.5
§14
实验
10
1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验、水泥胶砂强度。
2.砂的筛分析、表观密度、堆积密度实验.3.混凝土搅拌、和易性、表观密度、抗压强度实验。
4.砖抗压强度实验、钢筋拉伸实验
总复习
4
合计
34
五、课内样品教学安排(2学时)
认识实验室内的样品,如水泥、混凝土、石材、陶瓷、砖、玻璃、钢材等。
室外认识校内主要建筑物使用材料的情况,混凝土、石材、玻璃、涂料等结构材料和装饰材料。
六、习题及课外教学要求
在每章复习思考题中选取有代表性的习题布置作业,要求学生按时完成和上交,并登记平时成绩。
其他复习思考题要求学生自己完成。
七、考核方式及成绩评定
本课程为考试课,考试方式为闭卷,评分时根据期末考试成绩、平时成绩、实验考核成绩进行综合评分,其中平时成绩占5%,主要为平时作业成绩;实验成绩占15%,按实验时的操作表现和实验报告完成情况综合评分,评分内容包括实验项目的完整性,数据的可靠性、正确性、动手能力、实验态度、实验报告的完成情况等;无故缺席一次及一次以上实验课的学生,本实验课成绩即为不及格。
期末考试成绩占80%。
注:
本大纲专科和本科均适合。
大纲中的章节顺序可能与教材中的不符,但内容是一致的。
附1:
《土木工程材料/建筑材料》考题形式
考题形式
小题数
大致内容
1.名词解释(10分)
共5题,每题2分
2.是非题(20分)
共10题,每题2分
几乎每章1题
3.填空题(20分)
共10题,每题2分
几乎每章1题
4.简答题(30分)
共6题,每题5分
其中有选材、性能比较、试验操作、耐久性、水泥、混凝土、钢材等题。
5.计算题(20分)
共4题,每题5分
其中有材料基本性质、强度计算、混凝土配合比、试验数据处理等题。
附2:
《土木工程材料/建筑材料》考题分数分布
项次
考试要求
分数分布
主要章节
备注
1
重点掌握
60-70分
绪言/材料基本性质,水泥,混凝土,建筑钢材,建材试验
2
掌握
15-30分
3
了解
0-10分
Ⅱ《土木工程材料/建筑材料》课程自学进程
适用于土木工程类专业(本科层次)
周次
章节
主要内容
习题
1
§1绪论
建材的分类、发展、学习方法和要求。
P10-1、3、5。
材料的基本物理性质、力学性能、耐久性。
2
3
§2无机气硬性胶材
建筑石膏,建筑石灰,水玻璃。
P17-1、3、5
§3水泥
硅酸盐水泥与普通水泥,掺大量混合材的硅酸盐水泥。
常用水泥。
P27-1、2、3、4。
4
5
6
7
8
§4混凝土
概述,组成材料,外加剂,和易性,强度,变形性能,耐久性,混凝土配合比设计,其他品种混凝土。
P54-1、2、3、4、5、6、7
§5砂浆
技术要求,砌筑砂浆,抹面砂浆。
P62-1、3、5。
9
10
§6烧结砖
烧结普通砖,多孔砖,空心砖。
P67-1、2、
§7建筑钢材
冶炼与分类,技术性质,化学成分对性能的影响,冷加工与时效,热处理与焊接,建筑用钢材、型钢、钢筋。
P87-1、3、5。
11
§8塑料
塑料的组成,常用建筑塑料。
P93-1、3、5。
§9沥青基材料
沥青及沥青基防水材料,新型防水材料。
沥青混合料。
P111-1、3、5。
12
§10木材
木材的构造,物理力学性质,在建筑工程中的应用,等级与综合利用,防腐与防火。
P121-1、3、5。
13
§11其它工程材料
绝热材料,吸声材料。
P140-1、3、5、7。
建筑装饰材料,新型防水材料。
14
15
16
§12土木工程材料实验
1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验、水泥胶砂强度。
2.砂的筛分析、表观密度、堆积密度实验.3.混凝土搅拌、和易性、表观密度、抗压强度实验。
4.砖抗压强度实验、钢筋拉伸实验。
17
18
总复习
Ⅲ《土木工程材料/建筑材料》课程函授自学进程
适用于土木工程类专业(专科层次)
周次
章节
主要内容
习题
1
§1绪论
建材的分类、发展、学习方法和要求。
P15-1、3、5、7、9、11。
§2建材基本性质
材料的基本物理性质、力学性能、耐久性。
2
§3天然石材
石材的形成与分类,技术性质,常用装饰石材,选用。
P28-1、3、5
§4无机气硬性胶材
建筑石膏,建筑石灰,水玻璃。
P39-2、4、6、8
3
4
§5水泥
硅酸盐水泥与普通水泥,掺大量混合材的硅酸盐水泥。
P61-1、2、3、4、5、8、9、11。
5
6
7
8
§6混凝土及砂浆
概述,组成材料,外加剂,和易性,强度,变形性能,耐久性,混凝土配合比设计,其他品种混凝土,装饰混凝土。
P124-1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、16、19。
砌筑砂浆,抹面砂浆。
9
§7墙体材料及屋面材料
烧结普通砖,多孔砖,空心砖。
P149-3、4、6、
10
§8建筑钢材
冶炼与分类,技术性质,化学成分对性能的影响,冷加工与时效,热处理与焊接,建筑用钢材制。
P169-3、4、5、6、7、9、10、11、12、14。
11
§9木材
木材的构造,物理力学性质,在建筑工程中的应用,等级与综合利用,防腐与防火。
P1823、4、5。
§10塑料涂料胶粘剂
高分子化合物概述,建筑塑料,建筑涂料,胶粘剂。
P203-1、3、5、7。
12
§11防水材料
沥青及沥青基防水材料,新型防水材料。
P224-1、2、3、4、5。
13
§12绝热与吸声材料
绝热材料,吸声材料。
P231-4、5、8。
§13建筑装饰材料
P260-3、5、10。
14
15
16
§14实验
1.水泥标准稠度用水量测定、安定性检验、水泥胶砂强度。
2.砂的筛分析、表观密度、堆积密度实验.3.混凝土搅拌、和易性、表观密度、抗压强度实验。
4.砖抗压强度实验、钢筋拉伸实验
17
18
总复习
Ⅳ《土木工程材料/建筑材料》辅导材料
§1材料基本性质-----重点难点介绍
1.密度、表观密度(砂的表观密度)、体积密度(砖的表观密度)、松堆密度。
将所有密度概括为密度*,
即ρ*=m*/V*(g/cm3,kg/m3)。
密度ρ*=m*/V*=m/V=ρ;
表观密度(砂的表观密度)ρ*=m*/V*=m/(V+VB)=m/V排=ρ’;
体积密度(砖的表观密度)ρ*=m*/V*=m*/V0=m*/(V+VB+VK)=ρ0;
松堆密度ρ*=m*/V*=m*/V筒=m*/(V+VB+VK+V空)=ρ0’。
2.孔隙率P=1—ρ0/ρ,空隙率P’=1—ρ0’/ρ’。
P*=1—ρ*0/ρ*。
3.体积吸水率约等于开口孔隙率。
WV=(mb-m)/(V0ρW)=Wmρ0/ρ水≈PK。
4.质量含水率的极限等于质量吸水率。
5.力学性能,量纲/单位,f=F/A,f折=1.5FL/(bh2),力(F)----化为牛顿N代入,长度(b、h、L、“A”)单位以mm代入,则强度单位为MPa或N/mm2。
6.耐久性,环境作用,机械作用、物理作用、化学作用和生物作用等。
7.数值按“四舍六入五单双法”处理。
例题1-1:
用同种材料制成的砖,由于其孔隙状况不同,试分析其性能变化规律。
解:
答案填入下表。
孔隙率
孔隙特征
密度
表观密度
抗压强度
吸水率
抗渗性
抗冻性
导热系数
吸声系数
大
相同
(PK=PB)
相同
小
小
大
差
差
小
大
小
大
大
小
好
好
大
小
相同
闭孔
相同
大
小
好
好
小
小
开口
小
大
差
差
大
大
相同
大孔
相同
小
小
差
差
大
小
小孔
大
大
好
好
小
大
例题1-2:
一块尺寸标准的砖,m=2500g,mb=2900g;敲碎磨细过筛(0.2mm)烘干后,取样54.02g,测得其排水体积V排水为20.0cm3。
求该砖的密度、表观密度、开口孔隙率、闭口孔隙率、孔隙率、体积吸水率。
解:
ρ=m/V=54.02/20.0=2.70g/cm3,
ρ0=m/V0=2500/(24.0×11.5×5.3)=1.71g/cm3,
P=1—ρ0/ρ=1-1.71/2.70=36.7%,Wm=(mb-m)/m=(2900-2500)/2500=16.0%
WV=(mb-m)/(V0ρ水)=Wmρ0/ρ水=16.0%×1.71/1.00=27.4%
WV≈PK==27.4%。
PB=P-PK=36.7-27.4=9.3%。
例题1-3:
一加气混凝土试块,其ρ=2.30g/cm3,m=500g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=600g,V排水=1000cm3。
(1)求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率?
(2)若上述材料为加气混凝土碎块,则其表观密度为多少?
解:
(1)PK≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(600-500)/[(1000+(600-500)/1.0)×1.0]=9.1%
ρ0=m/V0=500/(1000+(600-500)/1.0)=455kg/m3,
P=1—ρ0/ρ=1-0.455/2.30=80.2%,PB=P-PK=80.2-9.1=71.1%。
(2)ρ’=m/V排水=500/1000=0.50g/cm3=500kg/m3。
例题1-4:
一块尺寸标准的烧结普通砖(240×115×53),其干燥质量为2500g,其质量吸水率为14.0%,其密度为2.70g/cm3。
试求该砖的闭口孔隙率。
(提示:
孔隙率=闭口孔隙率+开口孔隙率,开口孔隙率约等于体积吸水率)。
解:
ρ0=m/V0=2500/(24.0×11.5×5.3)=1.71g/cm3
P开=W体=(m1-m)/(V0ρ水)=W质ρ0/ρ水=14.0%×1.71/1.00=23.9%
P=1-ρ0/ρ=1-1.71/2.70=36.7%,P闭=P-P开=36.7-23.9=12.8%。
例题1-5:
一块破砖,其ρ=2.70g/cm3,m=2000g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=2300g,V排水=880cm3。
求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率?
解:
PK≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(2300-2000)/[(880+(2300-2000)/1.0)×1.0]=25.4%
ρ0=m/V0=2000/(880+(2300-2000)/1.0)=1.69g/cm3,
P=1—ρ0/ρ=1-1.69/2.70=37.4%,PB=P-PK=37.4-25.4=12.0%。
例题1-6:
一块破砖,其ρ=2.70g/cm3,m=2000g,将它浸没于水中,吸水饱和后测得,mb=2300g,并在水中称得它(吸水饱和)的重量为1120g。
求其闭口孔隙率、表观密度和体积吸水率?
解:
PK≈WV=(mb-m)/(V0ρW)=(2300-2000)/[(2000-1120)/1.00+(2300-2000)/1.00)×1.00]=(2300-2000)/[(2300-1120)/1.00]×1.00]=25.4%
V0=V+VB+VK=V排+VK=(mb-m水中)/1.00,
ρ0=m/V0=2000/((2300-1120)/1.00)=1.69g/cm3,
P=1—ρ0/ρ=1-1.69/2.70=37.4%,PB=P-PK=37.4-25.4=12.0%。
§2气硬性胶材----重点难点介绍
1.胶凝材料,气硬性,水硬性。
2.石灰(CaO),过火石灰,陈伏,安定性,无声爆破剂。
熟化,陈伏,硬化(干燥、结晶、碳化),性能,应用。
3.石膏(CaSO4。
0.5H2O),水化,凝结,硬化,水化产物,硬化浆体结构。
性能,应用。
4.水玻璃(Na2O。
nSiO2+H2O),凝结,硬化,促硬剂,水化产物。
性能,应用。
§3水泥-----重点难点介绍
1.普通水泥的组成
普通水泥的组成
熟料矿物/组成
石膏
混合材料
C3S
C2S
C3A
C4AF
游离氧化钙、游离氧化镁、碱
矿渣
粉煤灰
火山灰
早强
高
低
低
中
后强
高
高
低
中
凝结硬化
快
慢
最快
快
水化热
多
少
最多
中
抗水性
差
好
差
抗SO42-
差
好
最差
一般含量
55
22
8
15
2.水泥及其结构
普通水泥本身的颗粒粒径较粗,通常在7—200μm。
但其约为70%的水化产物——水化硅酸钙凝胶的尺寸在纳米级范围,其比表面积约为180m2/g,平均粒径约为10nm。
即水化硅酸钙凝胶实际上是一种初级的纳米级材料。
然而,这类所谓的纳米级材料其细观结构是粗糙的。
对其进行改进,就能使水泥混凝土从低强到高强,从一般到高性能,从高性能到超高性能。
几种粒子的细度汇总表:
名称
细度
普通
水泥
超细掺合料
纳米矿粉
水泥硬化浆体(水化产物)
矿渣
粉煤灰
硅粉
CaCO3,SiO2
CSH凝胶
Ca(OH)2
钙矾石
比表面积/m2/g
0.3
0.6
0.6
20
200
180
平均粒径/nm
40000
15000
15000
180
20
10
20000
600×8000
3.原料,生料,熟料,石膏,混合材料,水泥,品种,水化,凝结,硬化,标准稠度的水泥硬化浆体,安定性,强度发展,强度等级,耐久性,耐(水、硫酸盐、镁盐、钠盐、酸、强碱,海水)性。
性能,用途。
4.水泥品种,技术性质,性能,应用。
@例题3-1:
已知一种普通水泥的3天抗折抗压强度均达到42.5级的强度指标,现测得28天的抗压和抗折破坏荷载分别为:
70.0、80.0、80.0、80.0、83.0、87.0kN和3200、3300、4000N,试评定该水泥的强度等级(42.5级普通水泥28天抗折强度指标为6.5MPa)。
解:
抗压
抗折
F/kN
70.0
80.0
80.0
80.0
83.0
87.0
F/N
3200
3300
4000
f/MPa
43.8
50.0
50.0
50.0
51.9
54.4
f/MPa
7.5
7.7
9.4
f6平均=50.0,43.8超出
f3平均=8.2,9.4超出
f5平均=51.3
f2平均=7.6
fC=FC/A=FC/(40×40)=80.0×1000/(40×40)=50.0MPa,
ff=1.5FfL/(bh2)=1.5Ff×100/(40×402)=1.
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- 关 键 词:
- 浙工大 成教 土木工程 材料 本科