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1、土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*本章的学习目标：了解土木工程材料的基本组成、结构和构造及其与材料基本性质的关系。熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。掌握土木工程材料的基本物理性质。了解土木工程材料耐久性的基本概念。1土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*1.1 材料的物理性质材料的物理性质材料的力学性质材料的力学性质1.3 材料的耐久性与环境协调性材料的耐久性与环境协调性1.4 材料的组成、结构、构造及其对性能的影响材料的组成、结构、构造及其对性能的影响1.1.1密度、表观密度、体积密度和堆积密度1.
2、1.2材料的孔隙率和空隙率1.1.3与水有关的性质1.1.4热工性质2土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(1) 密度：是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。按下式计算：式中材料的密度，g/cm3；m材料的质量（干燥至恒重），g；V 材料在绝对密实状态下的体积，cm3。5土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(2) 表观密度：是材料在包括闭口孔隙条件下单位体积的质量。按下式计算：式中0材料的表观密度，g/cm3；m 材料的质量，g；V0 材料在材料在包含闭口孔隙条件下的体积，cm3。6土木工程材料土木工
3、程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(3)体积密度：是指材料在自然状态下的体积，包括材料实体及其开口与闭口孔隙条件下的单位体积的质量。按下式计算：式中材料的体积密度，g/cm3；m 材料的质量，g；V 材料在包含开口孔隙与闭口孔隙条件下的体积，cm3。7土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*（4）堆积密度：是指散粒或纤维状材料在堆积状态下单位体积的质量。按下式计算：式中0材料的堆积密度，kg/m3；m 材料的质量，kg；V0 材料的堆积体积，m3。8土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基
4、本性质*(1) 孔隙率：是指材料内部孔隙(开口与闭口孔隙)的体积占材料总体积的百分率。按下式计算：式中P 材料的孔隙率，%；V 材料在绝对密实状态下的体积，cm3；V材料在包含开口孔隙与闭口孔隙条件下的体积，cm3。9土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(2) 空隙率：是指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质间空隙体积占堆积体积的百分率。按下式计算：式中P材料的空隙率，%；V0材料的堆积体积，m3；V 材料在包含开口孔隙与闭口孔隙条件下的体积，cm3。10土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(1) 亲
5、水与憎水：材料与水接触时由于水在固体表面润湿状态不同，表现为亲水与憎水两种不同的性质。(2) 材料的吸水性与吸湿性吸水性材料在水中能吸收水分的性质称为吸水性。材料的吸水性用吸水率表示。质量吸水率是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数。吸湿性材料在潮湿空气中吸收水分的性质称为吸湿性。材料的吸湿性用含水率表示。含水率系指材料内部所含水重占材料干重的百分率。11土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(3) 耐水性 材料耐水性指材料长期在水的作用下不破坏、强度不明显下降的性质，材料的耐水性用软化系数表示。按下式计算：式中KR材料的软化系数
6、；fb 材料在饱水状态下的抗压强度，MPa；fg 材料在干燥状态的抗压强度，MPa。在设计长期处于水中或潮湿环境中的重要结构时，必须选用KR的建筑材料。12土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(4) 抗渗性 材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗性。材料的抗渗性通常用渗透系数表示。按下式计算：K材料的渗透系数，cm/h；Q渗透水量，cm3；d材料的厚度，cm；A渗水面积，cm2；t渗水时间，h；H静水压力水头，cm。 渗透系数的物理意义是：一定厚度的材料，在一定水压力下，在单位时间内透过单位面积的水量。13土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料
7、的基本性质土木工程材料的基本性质*(5) 抗冻性 材料在水饱和状态下，能经受多次冻融循环作用而不破坏，也不严重降低强度的性质，称为材料的抗冻性。 影响因素：含水率、孔隙率、孔的联通性、孔结构等 抗冻性良好的材料，对于抵抗大气温度变化、干湿交替等风化作用的能力较强，所以抗冻性常作为考查材料耐久性的一项指标。在设计寒冷地区及寒冷环境（如冷库）的建筑物时，必须要考虑材料的抗冻性。14土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(1)热容量 材料受热时吸收热量和冷却时放出热量的性质，可用下式表示： (2)式中Q 材料的热容量，kJ；m材料的重量，kg；t1-t2材
8、料受热或冷却前后的温度差，K；C 材料的比热，kJ/(kgK)。材料比热的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改变1K时所吸收或放出的热量。 15土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(2)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。用导热系数来表示。式中材料的导热系数，w/（mK）；Q传导的热量，J；a材料的厚度，m；A材料传热的面积，m2；Z传热时间，h；(t1-t2)材料两侧温度差，K。材料的导热系数愈小，表示其绝热性能愈好。工程中通常把0.23W/(mK)的材料称为绝热
9、材料。16土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*(3) 耐燃性 材料对火焰和高温度抵抗能力称为材料的耐燃性，是影响建筑物防火、建筑结构耐火等级的一项因素。 非燃烧材料 在空气中受到火烧或高温高热作用不起火、不碳化、不微燃的材料，如钢铁、砖、石等。 难燃材料 在空气中受到火烧或高温高热作用时难起火、难微燃、难碳化，当火源移走后，已有的燃烧或微燃立即停止的材料，如经过防火处理的木材和刨花板。 可燃材料 在空气中受到火烧或高温高热作用时立即起火或微燃，且火源移走后仍继续燃烧的材料，如木材。 17土木工程材料土木工程材料第第1章章 土木工程材料的基本性质土木工程材料的基本性质*练练习习题题1某工地所用卵石材料的密度为3、体积密度为3、堆积密度为1680kg/m3，计算此石子的孔隙率与空隙率？练练习习题题2某石材在气干、绝干、水饱和情况下测得的抗压强度分别为174、178、165MPa，求该石材的软化系数，并判断该石材可否用于水下工程？18
