土木工程材料_1ppt培训课件

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1、土木工程材料,一切建筑的基础,绪论 第一部分 土木工程材料的性质 第二部分 基本材料 第三部分 建筑功能材料 第四部分 土木工程材料试验结束语,绪论,土木工程材料的发展是随着人类社会生产力的不断发展和人民生活水平不断提高而向前发展的。随着社会生产力的发展，对建筑物的规模、质量等方面的要求愈来愈高，这种要求与工程材料的数量、品种、质量等都有着相互依赖和相互矛盾的关系。工程材料的生产与使用就是在不断的解决这个矛盾的过程中不断向前发展的。同时相关学科的进步也为工程材料的发展提供了有利的条件。,古代人类最初是“穴居巢处”。 火的利用使人类学会了烧制砖、瓦、陶瓷与石灰。 铁器时代以后有了简单的工具，工程

2、材料（木材、砖、石等）才由天然材料进入人工生产阶段，为较大规模的土木工程和人类需要的其他建筑物建立了基本条件。 在漫长的封建社会中，生产力停滞不前，土木工程材料的发展也极为缓慢，长期限于砖、石、木材作为结构材料。 资本主义的兴起，城市的出现于扩大，工业的迅速发展，交通的日益发达，需要建造大规模的建筑物构筑物和建筑设施，例如大跨度的工业厂房，高层的公用建筑以及桥梁、港口等，推动了土木工程材料的前进，在1819世纪相继出现了钢材、水泥、混凝土以及钢筋混凝土成为了主要的结构材料。使建筑业的发展进入了一个新阶段。 工业的发展使一些具有特殊功能的材料，如绝热材料，吸声材料、耐热、耐腐蚀、抗渗透以及防辐射

3、材料应运而生。人民生活水平的提高，对建筑物修饰的要求愈来愈高，于是各种装饰材料层出不穷。,为了适应建筑工业的自动化和建议不提高土木工程质量的要求，工程材料今后的发展将有以下几个趋势： 1.尽可能的提高材料的强度，降低材料的自重； 2.研究并生产多功能、高效能的材料； 3.由单一材料向复合材料及其制品发展； 4.对材料的耐久性将引起更大的重视； 5.建筑制品的生产，讲向预制化、单元化发展，构件尺寸日益增大； 6.大量利用工农业废料、废渣、生产廉价的、低性能的材料及制品； 7.利用现代科学技术及手段，在深入认识材料的内在结构对性能影响的基础上，按指定的要求，设计与制造更新品种的土木工程材料。,土木

4、工程材料种类繁多，根据化学成分建筑材料可分为无机材料，有机材料和复合材料。见表1建筑材料分类按功能可以分为建筑结构材料，墙体材料和建筑功能材料。见表建筑材料分类2建筑材料 是建筑施工专业的一门重要技术基础课，主要研究建筑材料的组成和构造，性质和应用，技术与标准，检验方法与保管等内容。 在学习中，应主要以下几点：1.材料的组成和结构是决定材料性质的内在因素，只有了解材料性质与组成构造的关系才能掌握材料的性质。2.同类材料存在共性；同类材料的不同品种还存在着特性。学习时应掌握各种材料的共性，再运用对比的方法掌握不同品种材料的特性，便于理解。3.使用时材料的性质会受到外界环境条件的影响，学习时要运用

5、已学过的物理，化学等基础知识加深理解，提高分析和解决问题的能力。4.材料实验是本门的一个重要环节，因此必须上好实验课，通过实验培养动手能力，获取感性知识，了解技术标准与检验方法。返回键,布达拉宫宫体主楼13层，高117.2米,东西长360米，全部为石木结构，宫墙厚达25米，墙身全部用花岗岩砌筑,仅五世达赖灵塔就用黄金11万9千两，大小珍珠4000多颗。返回键,悉尼海上歌剧院是悉尼的标志，世界最豪华的文化建筑之一。这座“船帆屋顶剧院”是从66个国家233位设计师的蓝图中，选中丹麦乔恩-厄特宗的作品，从1959年施工到1973年，耗资1.04亿美元才得完成。返回键,第一部分 土木工程材料的基本性质

6、,土木工程的各个部位都处于不同的环境条件并起一定的作用。如梁、板、柱以及承重的墙体主要承受各种荷载作用；房屋屋面要承受风霜雨雪的作用且能保温、防水；基础除承受建筑物全部荷栽外，还要承受冰冻及地下水的侵蚀；墙体要起到抗冻、隔声、保温隔热等作用。 这就要求用于不同工程部位的材料应具有相应的性质。 这些性质归纳起来可分为： 一、物理性质 与各种物理过程（水、热作用）有关的性质； 二、力学性质 材料在荷载作用下的变形及抵抗变形的能力； 三、耐久性 材料在使用环境中，受到各种作用（物理作用、化学作用及生物作用等）而影响使用功能。 工程材料所具有的各种性质，主要取决于材料的组成和结构状态，同时还受到环境条

7、件的影响。为了能够合理地选择和正确地使用材料，必须了解材料的各种性质以及性质与组成、结构状态的关系。,第一章 材料的基本性质,第一节 材料物理性质 第二节 材料的力学性质,第一节 材料物理性质,材料的结构特征参数 （一）材料的密度 密度是指材料的质量与其体积之比。根据材料所处状态不同，可分为密度、体积密度和堆积密度。 密度 材料在绝对密实状态下，单位体积的质量称为密度。按下式计算： =m/v 式中密度,g/cm3或kg/m3； m-材料的质量，g或kg； v材料在绝对密实状态下的体积，（即材料体积内固态物质的实体积），cm3或m3。 材料密度的大小取决于材料的组成及微观结构，因此相同组成及微观

8、结构的材料其密度为一定值。 在建筑材料中，除金属、玻璃等少数材料外，都含有一些孔隙。为了测得含孔材料的密度，应把材料磨成细粉，除去孔隙，经干燥后用李氏瓶测定其实体积。材料磨得越细，所测得的体积越接近绝对体积。,体积密度(表观密度) 材料在自然状态下，单位体积的质量称为体积密度。按下式计算：0=m/vo 式中 0-体积密度，g/cm3或kg/m3；m-自然状态下材料的质量，g或kg；v0材料在自然状态下的体积，cm3或m3。 在自然状态下，材料体积内常含有孔隙。一些孔之间相互连通，且与外界相通称为开口孔。一些孔互相独立，不与外界相通称为闭口孔，如图1-1。一般材料在使用时，其体积为包括内部所有孔

9、在内的体积即自然状态下的体积，如砖、混凝土、石材等。有的材料如砂、石，在拌制混凝土拌合料时，因其内部的开口孔被水所填入,因此体积内只包括材料的实体积及内部的闭口孔.为了区别这两种情况,常将包括所有孔隙在内的密度称为体积密度.把只包括闭口孔在内时的密度称为 视密度.用,表示。表观密度在计算砂、石在混凝土中的实际体积时有实用意义。 在自然状态下，材料内往往含有水分，其质量将随含水程度而改变，故测定体积密度时应注明其含水程度。一般指的是材料在气干状态下的体积密度，干燥材料的体积密度称为干体积密度。 材料的体积密度主要取决于材料的密度、宏观结构以及含水程度。,堆积密度 粉状或颗粒状材料在堆积状态下，单

10、位体积的质量称为堆积密度。按下式计算：=m/ v 式中 -材料的堆积密度，kg/m3； m-材料的质量，kg； v材料的堆积体积，m3。 材料在堆积状态下，其堆积体积不但包括所有颗粒内的孔隙，而且还包括颗粒间的空隙。其值大小不但取决于材料颗粒的体积密度，而且还与堆积的疏密程度有关。 在土木工程中，进行配料计算、确定材料堆放空间及运输量、材料用量及构件自重等经常用到的材料的密度、体积密度和堆积密度的数值，见表1-1 常用材料的密度、表观密度，堆积密度。,二) 材料的密实度与孔隙率 密实度 密实度是指材料体积内，被固体物质充实的程度。以D表示，并按下式计算：D=V/V0 孔隙率 孔隙率是指材料体积

11、内，孔隙体积所占有的比例。以P表示，并按下式计算：P=（V-V0）/V0=1-D=1-/0,孔隙率与密实度从两个不同侧面来反映材料的致密程度，即D+P=1 。 建筑材料的许多工程性质如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声 性等都与材料的致密程度有关。这些性质除取决于孔隙率的大小外，还与孔隙的构造特征密切相关。孔隙特征主要指孔隙的种类（开口孔与闭口孔）、孔径的大小及孔的分布等。实际上绝对的闭口孔是不存在的。在建筑材料中，常以在常温、常压下水能否进入孔中来区分开口与闭口。因此，开口孔隙率（Pk）是指常温常压下能被水所饱和的孔体积（即开口孔体积Vk）与材料体积之比。闭口孔隙率（PB）便是总孔率

12、P与开口孔隙率Pk-之差。 由于孔隙率的大小及孔隙特征对材料的工程性质有不同的影响，因此常采用改变材料的孔隙率及孔隙特征的方法来改善材料的性能，例如对水泥混凝土加强养护提高密实度或加入引气剂，引入一定数量的闭口孔，都可以提高混凝土的抗渗及抗冻性能。,二、材料与水有关的性质 （一） 亲水性与憎水性 材料与水接触时出现两种不同的现象，如图1-6所示，这是由于水与固体表面之间的作用情况不同。若材料遇水后其表面能降低，则水在材料表面易于扩展。这种与水的亲合性称为亲水性。表面与水亲合能力较强的材料称为亲水性材料。亲水性材料遇水后呈图1-2（a）的现象，其润湿边角（固、气、液三态交点处，沿水滴表面的切线与

13、水和固体接触面所成的夹角）90o。与此相反，当材料与水接触时不与水亲合，这种性质称为憎水性。憎水性材料遇水呈图1-2（b）的现象，90o。 工程材料中，各种无机胶凝混凝土、石料、砖瓦等均为亲水性材料，它们为极性分子所组成，与极性分子水之间有良好的亲合性。沥青、油漆、塑料等为憎水性材料，这是因为极性分子的水与这些非极性分子组成的材料互相排斥的缘故。憎水性材料常用作为防潮、防水及防腐材料，也可以对亲水性材料进行表面处理，用以降低吸水性。,（二） 吸湿性与吸水性 吸湿性 材料在环境中，能自发地吸收空气中水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示，即吸入水与干燥材料的质量之比。材料的吸湿性主要取决

14、于材料的组成及结构状态。一般说，开口孔隙率较大的亲水性材料具有较强的吸湿性。材料的含水率还受到环境条件的影响，它随环境的温度和湿度的变化而改变。最后材料的含水率将与环境湿度达到平衡状态，与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。此时的含水状态称为气干状态。 吸水性 材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。吸水性大小用吸水率表示，吸水率常用质量吸水率，即材料吸入水的质量与材料干质量之比表示： W质=（m饱-m干）/m干 式中 W质材料的质量吸水率，%； m饱材料吸水饱和后的质量，g 或kg ； m干材料在干燥状态下的质量，g 或kg；,对于高度多孔的材料的吸水率常用体积吸水率表示，即材料吸入水的

15、体积与材料自然状态下体积之比。 W体=V水/V干=（m饱-m干）/0V干 式中，W体材料的体积吸水率，%； w水的密度，g/cm3； V干材料在自然状态下的体积，cm3； V水材料吸水饱和时，水的体积，cm3。 由于在自然状态下，吸入水的体积与开口孔体积相等，因此材料体积吸水率与开口孔隙率数值相等。 将上式变换可导出体积吸水率与质量吸水率的关系,材料吸水率的大小不仅取决于材料对水的亲憎性还取决于材料的孔隙率及孔隙特征。密实材料及具有闭口孔的材料是不吸水的；具有粗大孔的材料因其水分不易存留，其吸水率也常小于其开口孔隙率；而那些孔隙率较大，且具有细小开口连通孔的亲水性材料往往具有较大的吸水能力。

16、材料在水中吸水饱和后，吸入水的体积与孔隙体积之比称为饱和系数。材料含水后，不但可使材料的质量增加，而且会使强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显的体积膨胀。可见材料中含水对材料的性能往往是不利的。,（三）耐水性 材料在水的作用下，其强度不显著降低的性质称为耐水性。 一般材料含水后，将会以不同方式减弱材料的内部结合力，使强度有不同程度的降低。材料的耐水性用软化系数表示： K=f1/f 式中 K材料的软化系数； f1材料在吸水饱和状态下的抗压强度，MPa； f材料在干燥状态下的抗压强度，Mpa。 材料的软化系数波动在0-1之间，软化系数越小，说明材料吸水饱和后强度降低得越多，耐水性越差。处于水中或潮湿环境中的重要结构物所选用的材料其软化系数不得小于0.850.90。因此软化系数大于0.85的材料，可认为是耐水的。干燥环境下使用的材料可不考虑耐水性。 返回键,返回键,第二节 材料的力学性质,一. 强度及强度等级 根据外力作用方式的不同，材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度等，抗压、抗拉、抗剪强度的计算公式如下: f=F/A 式中 f材料的强度，Mpa； F材料破坏时的最大荷载，N； A材料受力截面积，mm2。,