土木工程概论第二章--土木工程材料.ppt

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1、第二章土木工程材料简述纵观我国历史，劳动人民在土木工程材料的生产和使用方面，曾经取得重大的成就。在金属冶炼、木材防腐和陶瓷工艺等方面，都曾居世界领先地位。我国历代许多有名的建筑物如万里长城、都江堰水利工程、明故宫和一些宏伟壮观的寺庙、楼阁、塔等都说明当时我国土木工程材料特别是天然石料、砖瓦、木材、油漆和粘结材料的生产和应用技术都达到了很高的水平。每当出现新的建筑材料时，土木工程就有飞跃式的发展。土木工程的三次飞跃发展是砖瓦的出现、钢材的大量运用、混凝土的兴起。任何土木工程建（构）筑物（包括道路、桥梁、港口、码头、矿井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的

2、,土木工程中所使用的各种材料统称为土木工程材料。材料的品种很多，一般分为金属材料和非金属材料两大类。金属材料包括黑色金属（钢、铁）与有色金属；而非金属材料，按其化学成分，则有无机（矿物质）与有机之别。材料也可按功能分类，一般分为结构材料（承受荷载作用的材料，如基础、柱、梁所用的材料）和功能材料（具有其它功能的材料，如起围护作用的材料；起防水作用的材料；起装饰作用的材料；起保温隔热作用的材料等）。材料还可按用途分类，如建筑结构材料；桥梁结构材料；水工结构材料；路面结构材料；建筑墙体材料；建筑装饰材料；建筑防水材料；建筑保温材料等。工程上通常还按材料的化学成分

3、将材料分为三大类，如表。简述材料的分类无机材料金属材料黑色金属（铁、钢、不锈钢等）有色金属（铝、铜及合金等）非金属材料天然石材（砂、石及各种岩石加工成的石材）烧土制品及熔融制品（砖、瓦、玻璃）胶凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥）混凝土及硅酸盐制品（混凝土、砂浆等）有机材料植物材料沥青材料高分子材料木材、竹材等石油沥青、煤沥青及其制品塑料、涂料、胶粘剂复合材料无机非金属材料与有机材料复合（玻璃纤维增强塑料、沥青混合物等）金属材料与无机非金属材料复合（钢材混凝土、夹丝玻璃等）金属材料与有机材料复合（轻质金属夹芯板）2.1土木工程材料的基本性质材料是构成土木工程

4、建筑物的物质基础。直接关系建筑物的安全性、功能性以及使用寿命和经济成本。一般来说，材料的性质可分为四个方面：(1)物理性质包括表示材料物理状态特征及与各种物理过程有关的性质。(2)力学性质指材料在应力作用下,有关抵抗破坏和变形的能力的性质。(3)耐久性指材料在使用过程中能长久保持其原有性质的能力。2.1土木工程材料的基本性质(1)材料的物理性质一.材料密度与孔隙率1.实际密度密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的干质量。计算公式：ρ=m/v其中：材料在绝对密实的状态下的体积用V表示2.1土木工程材料的基本性质2.表观密度（视密度）指材料包括闭口孔隙条件下单

5、位体积的干质量，下式计算：ρo=m/V'其中：材料自然状态下的体积用V'表示:V'=V+闭口孔隙体积3.体积密度（容重）是指材料在自然状态下单位体积所具有的干质量，下式计算ρo=m/VoVo=V+闭口孔隙体积+开口空隙体积2.1土木工程材料的基本性质4.堆积密度指砂、石等散粒材料在自然堆积状态下，单位体积的质量。计算公式：ρo'=m/Vo'其中：材料在自然堆积状态下的体积Vo'=V+V孔（开口孔隙体积+闭口孔隙体积）+V空（颗粒间的孔隙体积）。2.1土木工程材料的基本性质4.材料的密实度和孔隙率密实度是指材料体积内固体物质填充的程度。密实度的计算式如下：密

6、实度D反映材料的密实程度，D值越大材料越密实。孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。孔隙率计算式如下：材料的孔隙率与密实度有关，两者之和D+P=1。完全密实的材料，孔隙率P=0，密实度D=1.材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率及孔隙特征有关。2.1土木工程材料的基本性质二.材料与水有关的性质1.亲水性和憎水性亲水性：如果材料表面可以被水湿润或侵润，这种性质称为亲水性。具备这种性质的材料称为亲水性材料（如，砖、木材等等）。憎水性：如果材料表面不能被水湿润或侵润，这种性质称为憎水性。具备这种性质的材料称为憎水性

7、材料（如，沥青，石蜡等等）。2.吸湿性和含水率吸湿性：材料在潮湿的空气中吸收水分的性质称为吸湿性，吸湿性用含水率表示：式中Wh——材料含水率（%）ms——材料吸湿状态下的质量；mg——材料干燥状态下的质量。2.1土木工程材料的基本性质3.吸水性和吸水率：吸水性：材料与水接触吸收水分的性质，称为吸水性。吸水性用吸水率表示，此时又分质量吸水率和体积吸水率两种。质量吸水率——材料吸水饱和时，吸收的水分质量占材料干燥时重量的百分率。计算式如下：体积吸水率——材料吸水饱和时，所吸水分体积占材料干燥状态时体积的百分率，计算式如下：式中Wm——材料的质量吸水率（%）mb

8、——材料吸水饱和时的质量（g）mg——材料在干燥状态下的质量（g）