第1章 土木工程材料基本性质.讲述ppt课件.ppt

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1、第1章土木工程材料基本性质参与式试验常见问题及解答历史回顾1.1材料的物理性质1.2材料的力学性质1.3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创新能力培养练习题本章学习指导本章学习指导本章有4个知识点。本章的学习目标是：⑴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。⑵熟练掌握土木工程材料的基本力学性质。⑶掌握土木工程材料的基本物理性质。⑷掌握土木工程材料耐久性的基本概念。本章的难点是材料的组成及其对材料性质的影响。建议通过学习了解材料科学的基本概念，理解材料的组成结构与性

2、能的关系及其在工程实践中的意义。建议本章课内外学时数各为3学时。历史回顾因地制宜用材的万里长城万里长城飞越崇山峻岭，是我国古代劳动人民的杰作，也是建筑史上的丰碑。万里长城选用材料因地制宜，堪称典范。居庸关、八达岭一段，采用砖石结构。墙身用条石砌筑，中间填充碎石黄土，顶部再用三四层砖铺砌，以石灰作砖缝材料，坚固耐用。平原黄土地区缺乏石料，则用泥土磊筑长城，将泥土夯打结实，并以锥刺夯打土检查是否合格。在西北玉门关一带，既无石料又无黄土，以当地芦苇或柳条与砂石间隔铺筑，共铺20层。万里长城因地制宜使用建筑材料，展现了我国劳动人

3、民的勤劳、智慧和创造力。基础知识1.1材料的物理性质1.1.1密度、表观密度、体积密度和堆积密度1.1.2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1－固体；2－闭口孔隙；3－开口孔隙1.1.1密度、表观密度、体积密度和堆积密度密度、表观密度、体积密度和堆积密度既有联系又有差别。密度是指材料在绝对密实状态下单位体积的质量。表观密度是材料在包括闭口孔隙条件下单位体积的质量。体积密度是指材料在自然状态下，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。堆积密度是指散粒或纤维状材料在堆积状态下单位体积

4、的质量。1.1.2材料的孔隙率和空隙率孔隙率是指材料内部孔隙的体积占材料总体积的百分率。空隙率则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(开口孔隙与间隙之和)占堆积体积的百分率。材料的孔隙有闭口和开口，其特征状态对材料的性质有重要影响，见右图。1－固体；3－闭口孔隙；2－开口孔隙1.1.3与水有关的性质1．亲水性与憎水性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。陶瓷、金属材料、石材等无机材料等为亲水性材料；沥青、塑料等为憎水性材料。1.1.3与水有关的性质2．材料的吸水性与吸

5、湿性材料的吸水性是指材料在水中吸收水分的性质。吸水性的大小用吸水率表示，吸水率有质量吸水率和体积吸水率两种表示方法。①质量吸水率：质量吸水率是指材料在吸水饱和时，其内部所吸收水分的质量占材料干燥时质量的百分率。②体积吸水率：体积吸水率是指材料吸水饱和时，所吸收水分的体积占干燥材料体积的百分率。材料吸收水分是通过开口孔隙吸入的，故开口孔隙率愈大，材料吸水量愈多；材料的吸水性还与材料的孔隙特征有关。对于细微连通的孔隙，孔隙率愈大，则吸水率愈大。封闭的孔隙内水分不易进去，而开口大孔虽然水分易进入，但不易在孔内存留，只能润湿孔壁

6、，因此吸水率也较小。1.1.3与水有关的性质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。含水率是指材料所含水重量占材料干重量的百分率。材料与空气湿度达到平衡时的含水率称为平衡含水率。3耐水性材料长期在水作用下不破坏，强度等原有功能基本不变的能力，称为耐水性，通常用软化系数表示。材料吸水后，强度均会有所降低，强度降低越多，软化系数就越小，说明材料的耐水性就越差，受水浸泡或长期处于潮湿环境中的重要结构时，必须选用大于等于0.85的材料（大于0.85称为耐水材料）。选用受潮较轻或次要结构物的材料，K应

7、大于0.75，小于等于0.75时，称为软化岩石。1.1.3与水有关的性质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。渗透系数的意义是：一定厚度的材料，在单位压力水头作用下，在单位时间内透过单位面积的水量。材料的抗渗性也可用抗渗等级表示，即以规定的试件，在标准试验条件下所能承受的最大水压力来确定，渗透系数值愈小，表示抗渗性愈好。抗渗性是材料耐久性的重要因素。5抗冻性材料在吸水饱和状态下抵抗多次冻融循环而重量损失不大，强度也无显著降低的性质称为材料的抗冻性。（水变冰体积膨胀约9%）材料受冻融破

8、坏主要是因其中的水结冰所致，水结冰时体积增大约9%，这对材料孔隙产生很大的冻胀应力而开裂，冻融循环次数越多，对材料的破坏作用越大。1.1.4热工性质1．热容量和比热容材料的热容量是指材料在温度变化时吸收和放出热量的能力。材料比热容的物理意义是指1kg重的材料，在温度每改变1K时所吸收或放出的热量。2．导热性当材料两