《工程材料(第2版)/21世纪普通高等学校工程管理专业规划教材》出版5年来经过多次重印修改,其内容已日趋成熟稳定。最近应出版社之约,我们对该教材进行再版修订。再版的图书保持了上一版本密切联系实际,力求用定量化的方法描述重要的基本概念,重视对课程学习方法进行阐述等特色。利用再版之机,我们对部分内容进行了修改,以期使教材的内容体系更符合课程的教学要求。
《工程材料》出版5年来经过多次重印修改,其内容已日趋成熟稳定。最近应出版社之约,我们对该教材进行再版修订。再版的图书保持了上一版本密切联系实际,力求用定量化的方法描述重要的基本概念,重视对课程学习方法进行阐述等特色。利用再版之机,我们对部分内容进行了修改,以期使教材的内容体系更符合课程的教学要求。第2版修改主要内容包括:
(1)水泥和混凝土是“土木工程材料”课程的重点介绍和研究的对象之一,在教学过程中,要求学生理解和记忆的内容比较多。为此,除第1版提出的水泥的数字串珠归纳法外,第2版增加并总结出了混凝土的“六六学习法”,通过此法将六个相关的知识点串联起来学习,分别是混凝土的六种组成材料、影响混凝土拌合物和易性的六个因素、影响混凝土强度的六个因素、混凝土体积变形的六个方面、混凝土耐久性的六个性能指标、混凝土初步配合比设计的六个步骤。另外,第2版加强了混凝土体积变形的描述。
(2)对标准进行了更新,特别是2011年12月1日开始实施的《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55—2011)。该规程采用了两个新的术语:胶凝材料和水胶比,胶凝材料是指混凝土中水泥和活性矿物掺合料的总称,水胶比是指混凝土中用水量与胶凝材料用量的质量比。相应地,在该规程中通过混凝土强度计算水灰比的鲍罗米公式也改为计算水胶比,系数发生了变化。第2版对相关例题进行了更新。
另外,为了提高教学质量,建议做到教学手段多样化。教学条件的改善为优化教学手段提供了方便,针对工程课程应用性很强的特点,可以采取多媒体教学,将材料试验的主要步骤、材料的性能试验等内容通过多彩的动画、录像或课件展示给学生,吸引学生的注意力,提高学生学习的兴趣和积极性。同时注重加强课程现场实习环节,以及采用将经验丰富的工程师“请进来”的授课方式,提高学生的实践能力。
《工程材料》(第2版)由华中科技大学土木工程与力学学院魏小胜教授、华侨大学土木工程系严捍东教授和华中科技大学土木工程与力学学院张长清副教授三人主编。各章编写人员如下:绪论,第l、2、3、4、7章及试验l一4由魏小胜编写;第8、9、lo章及试验5由张长清编写;第5、6章由严捍东编写。
0 绪论
0.1 土木工程材料分类
0.2 土木工程材料的作用和发展
0.3 土木工程材料的选择和标准
0.4 学习土木工程材料的目的和探究式学习方法
1 材料的基本性能
1.1 材料的组成、结构及性能的关系
1.2 材料的组成
1.2.1 化学组成
1.2.2 矿物组成
1.2.3 相组成
1.3 材料的结构
1.3.1 宏观结构
1.3.2 亚微观结构
1.3.3 微观结构
1.4 材料的物理性质
1.4.1 密度、表现密度、毛体积密度、堆积密度
1.4.2 材料的密实度与孔隙率
1.4.3 材料的填充率与空隙率
1.4.4 材料与水有关的性质
1.4.5 材料与热有关的性质
1.5 材料的力学性质
1.5.1 材料的强度
1.5.2 材料的弹性、塑性
1.5.3 材料的脆性、韧性
1.5.4 材料的粘弹性
1.6 材料的耐久性
复习思考题
2 建筑钢材
2.1 钢材的生产和分类
2.1.1 钢材的生产
2.1.2 钢材的分类
2.2 钢的晶体组织及化学成分
2.2。l 钢的晶体组织
2.2.2 钢材的成分对性能的影响
2.3 建筑钢材的力学与工艺性能
2.3.1 拉伸性能
2.3.2 硬度
2.3.3 冲击韧性
2.3.4 疲劳性能
2.3.5 冷弯性能
2.3.6 可焊性
2.4 钢材的强化与加工
2.4.1 冷加工强化及时效强化
2.4.2 钢材的热处理
2.4.3 金属强化的微观机理
2.5 建筑钢材的品种与选用
2.5.1 钢结构用钢
2.5.2 钢筋混凝土结构用铜
2.6 钢材的腐蚀与防护
2.6.1 钢材的腐蚀
2.6.2 钢材的防护
复习思考题
气硬性胶凝材料
3.1 石灰
3.1。l 石灰的生产和技术标准
3.1.2 石灰的消化
3.1.3 石灰浆体的干燥硬化和碳化硬化
3.1.4 石灰的技术特性
3.1.5 石灰的应用
3.2 建筑石膏
3.2.1 石膏的生产及品种
3.2.2 建筑石膏水化与硬化
3.2.3 建筑石膏的特性和技术标准
3.2.4 建筑石膏的应用
3.3 水玻璃
3.3.1 水玻璃生产
……
4 水泥
5 混凝土
6 建筑砂浆
7 墙体材料
8 沥青与防水材料
9 沥青混合料
10 建筑塑料与胶粘剂
试验1 材料的密度和砂的筛分试验
试验2 钢筋力学及工艺性能试验
试验3 水泥试验
试验4 普通混凝土试验
试验5 沥青试验
参考答案
参考文献
2 土木工程材料的作用和发展
土木工程材料作为土木工程的物质基础,对土木工程的发展起着关键作用。土木工程新材料的出现往往带来工程技术的变革,甚至出现大的飞跃。
人类最早是穴居巢处,进入石器时代后,才开始利用土、石、木等天然材料从事营造活动,挖土凿石为洞,伐木搭竹为棚。随着社会生产力的发展,人类进而利用天然材料进行简单加工,砖、瓦等人造土木工程材料相继出现,使人类第一次冲破天然材料的束缚,开始大量修建房屋和防御工程等,从而使土木工程出现第一次飞跃。17世纪70年代在土木工程中开始使用生铁,19世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋,出现了钢结构的雏形。从19世纪中叶开始,出现了延性好、抗压和抗拉强度高、质量均匀的建筑钢材,使钢结构得到迅速发展,结构物的跨度从砖石结构和木结构的几十米发展到百米、几百米,直到现代的千米以上,随着设计理论和施工技术的进一步完善,土木工程又产生了一次飞跃。19世纪20年代,波特兰水泥发明不久,出现了混凝土材料,并很快与钢筋复合制成钢筋混凝土结构;20世纪30年代,又出现了预应力混凝土材料,使土木工程又出现了新的、经济的、美观的工程结构形式,其结构设计理论和施工技术也得到了蓬勃发展,这是土木工程的又一次飞跃发展。纵观历史,土木工程三次飞跃都与新的优良的材料出现和应用有关。
土木工程材料的发展与土木工程技术的进步密切相关,它们相互制约、相互依赖和相互推动。新型土木工程材料的诞生推动土木工程设计理论和施工技术的变化,而新的设计理论和施工技术又对土木工程材料提出了更高的要求,常常会促进新材料的诞生和发展。
0。3 土木工程材料的选择和标准
材料信息参数是构成构件和结构性能的基础,在一定程度上“材料一构件一结构”组成了宏观上的“本构关系”。因此,作为一名土木工程技术人员,无论是从事设计、施工还是管理工作都必须掌握土木工程材料的基本性能,并做到合理选材、正确使用和维护保养。
土木工程材料的选择和使用,应该根据工程的特点和使用环境,遵照有关的技术标准进行。在我国,这些技术标准应作为材料生产、设计、施工、管理和研究等部门共同遵循的依据。绝大多数常用的土木工程材料,均由专门的机构制定并发布相应的技术标准,对其质量、规格、检验方法和验收规则作了详尽而明确的规定。目前,我国的技术标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四级。国家标准是由国家有关的主管部门发布的全国性的指导性技术文件,其代号为GB。行业标准也是全国性的指导性技术文件,但它由各主管生产部(局)或行业协会发布,其代号按部门或行业协会名而定,如建材行业标准的代号为JC,住建部行业标准的代号为丁cJ,中国工程建设标准化协会标准代号为CECS。地方标准是地方主管部门发布的地方性的指导性技术文件,其代号为DB。企业标准则仅适用于本企业,其代号为QB。凡没有国家标准、行业标准和地方标准的产品,均应制定企业标准。