土木工程材料第一章課件

目錄1緒論3氣硬性膠凝材料4水硬性膠凝材料-水泥5混凝土6建筑砂漿6燒結(jié)磚2建筑鋼材8合成樹脂9瀝青材料10木材11其它工程材料

12土木工程材料試驗(yàn)?zāi)夸?緒論3氣硬性膠凝材料4水硬性膠凝材料-水泥511.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言1.2材料的基本狀態(tài)參2

1.1概述土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程簡(jiǎn)介土木工程材料的發(fā)展歷程及前沿土木工程材料的分類土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)目的與意義學(xué)習(xí)內(nèi)容1.1概述土木工程材料是土木工程的物3一、土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)茅草房土坯房

一、土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)茅草房土坯房4秦磚漢瓦

秦磚漢瓦5畫像磚、瓦當(dāng)

畫像磚、瓦當(dāng)6土木工程材料第一章課件7金字塔及獅身人面像

金字塔及獅身人面像8古羅馬斗獸場(chǎng)

古羅馬斗獸場(chǎng)9故宮(“玉砌朱欄”)漢白玉:純白色的大理石

故宮(“玉砌朱欄”)漢白玉:純白色的大理石10三峽工程預(yù)計(jì)混凝土澆筑約2800萬(wàn)m3

三峽工程預(yù)計(jì)混凝土澆筑約2800萬(wàn)m311“鳥巢”總用鋼量11萬(wàn)噸

“鳥巢”總用鋼量11萬(wàn)噸12“水立方”世界最大的膜結(jié)構(gòu)工程四氟乙烯聚合物ETFE

“水立方”世界最大的膜結(jié)構(gòu)工程四氟乙烯聚合物ETFE13玻璃幕墻玻璃改變世界

玻璃幕墻玻璃改變世界14新型干粉砂漿自流平砂漿瓷磚粘結(jié)砂漿無(wú)收縮灌漿

新型干粉砂漿自流平砂漿瓷磚粘結(jié)砂漿無(wú)收縮灌漿15你想擁有嗎？

你想擁有嗎？16再裝修一下呢陶瓷的魅力

再裝修一下呢陶瓷的魅力17石拱橋趙州橋“天下第一橋”

小橋?流水?人家石拱橋趙州橋“天下第一橋”小橋?流水?人家18西湖斷橋楓橋

洛陽(yáng)橋我國(guó)第一座跨海大石橋，被譽(yù)為“海內(nèi)第一橋”西湖斷橋楓橋洛陽(yáng)橋我國(guó)第一座跨海大石橋，被19高速公路水泥混凝土和瀝青混合料

高速公路水泥混凝土和瀝青混合料20懸索式雙塔結(jié)構(gòu)沙特阿拉伯跨海大橋北京四元橋中國(guó)目前最大城市立交橋

懸索式雙塔結(jié)構(gòu)沙特阿拉伯跨海大橋北京四元橋中國(guó)目前最大城市21材料：用于結(jié)構(gòu)、機(jī)器、器件等產(chǎn)品的具有某些性能的物質(zhì)。是冶金、機(jī)械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工業(yè)的支撐，是社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。土木工程材料：應(yīng)用于土木工程中使用的各種材料和制品。材料科學(xué)與工程是屬于工學(xué)門類的一級(jí)學(xué)科。以數(shù)學(xué)、力學(xué)以及物理、化學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)，以工程學(xué)科為服務(wù)和支撐對(duì)象，是一個(gè)理工結(jié)合，多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其研究領(lǐng)域涉及自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)以及工程學(xué)。二、材料科學(xué)與工程簡(jiǎn)介

材料：用于結(jié)構(gòu)、機(jī)器、器件等產(chǎn)品的具有某些性能的物質(zhì)。二、材22按材料的化學(xué)成分分類：按功能分類：結(jié)構(gòu)材料功能材料土木工程材料三、土木工程材料的分類

主要作為承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、裝飾、保溫等的材料。按材料的化學(xué)成分分類：按功能分類：結(jié)構(gòu)材料功能材料土木工程材23石、土、木；秦磚漢瓦；波特蘭水泥的發(fā)明（1824年）及隨后混凝土的問(wèn)世；煉鋼技術(shù)（19世紀(jì)中葉）及鋼材的應(yīng)用；人工合成高分子材料（20世紀(jì)初）及化學(xué)建材；預(yù)應(yīng)力混凝土；特殊功能材料；機(jī)敏材料、智能材料。自感知、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)材料；材料取舊利廢。環(huán)境友好型材料、綠色建材；輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、復(fù)合。計(jì)算材料學(xué)。四、土木工程材料發(fā)展歷程及前沿

石、土、木；四、土木工程材料發(fā)展歷程及前沿24五、土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（T）。如GB/T、JC/T、JG/T。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（BS）法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（NF）建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBJ）國(guó)家級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZB）建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ）建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JG）建材標(biāo)準(zhǔn)（JC）冶金部標(biāo)準(zhǔn)（YB）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（CECS）化工部標(biāo)準(zhǔn)（HG）地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）

五、土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（T）。如G25《土木工程材料》：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課理解土木工程；設(shè)計(jì)；施工、監(jiān)理、檢測(cè)；新材料、新產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)。材料費(fèi)用一般占建筑工程總造價(jià)的50-70。六、學(xué)習(xí)目的與意義

《土木工程材料》：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課理解土木工程；六、學(xué)習(xí)目的與26

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言271.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的密度、表觀密度和堆積密度材料的孔隙和空隙

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的密度、表觀密度和堆積密度材28一、材料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度（ρ）定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。可按下式計(jì)算：–––密度，g/cm3；m–––材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g；V–––材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3（density）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度（ρ）定義：材料291、密度（ρ）所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實(shí)體體積。如何測(cè)？1、密度（ρ）所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不包括30測(cè)量方法有較多孔隙的材料，采用磨細(xì)后用李氏瓶測(cè)定其體積的方法。李氏密度瓶1、密度（ρ）一般要求細(xì)粉的粒徑至少小于0.20mm測(cè)量方法有較多孔隙的材料，采用磨細(xì)后用李氏瓶測(cè)定其體積的31某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用這種方法測(cè)量的體積，由

于無(wú)法排除內(nèi)部封閉的孔隙，所以稱

這樣測(cè)得的密度為近似密度(a)。測(cè)量方法1、密度（ρ）某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用這種322、表觀密度（ρ0）定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。計(jì)算：0–––表現(xiàn)密度，g/cm3或kg/m3；m–––材料的質(zhì)量，g，或kg；V0–––材料在自然狀態(tài)下的體積，或稱表觀體積，cm3或m3（unitweight）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度2、表觀密度（ρ0）定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量33表觀體積:包括孔隙在內(nèi)的體積。即固體體積＋孔隙體積。如何測(cè)？不規(guī)則：排液、蠟封一般測(cè)定表觀密度時(shí)，以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)，而對(duì)含水狀態(tài)下測(cè)得的表觀密度，須注明含水情況。2、表觀密度（ρ0）規(guī)則：量尺寸計(jì)算表觀體積:包括孔隙在內(nèi)的體積。即固體體積＋孔隙體積。如何測(cè)？343、堆積密度（ρ0/）定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。計(jì)算：0–––堆積密度，kg/m3；m–––材料的質(zhì)量，kg；V0–––材料的自然堆積體積，m3。（heapeddensity）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度3、堆積密度（ρ0/）定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)353、堆積密度（ρ0/）堆積體積:固體體積＋孔隙體積＋顆粒間空隙。一般針對(duì)粉狀或粒狀材料。如何測(cè)？自然堆積：堆積方式是松散的；緊密堆積：堆積方式是搗實(shí)的。散粒材料填充容器的體積。3、堆積密度（ρ0/）堆積體積:固體體積＋孔隙體積＋36常用土木工程材料的密度、表觀密度及堆積密度材料密度ρ/g·cm-3表觀密度ρ0/kg·m-3堆積密度ρ/0/kg·m-3石灰?guī)r2.601800~2600—花崗巖2.802500~2900—碎石（石灰?guī)r）2.60—1400~1700砂2.60—1450~1650普通粘土磚2.501600~1800—空心粘土磚2.501000~1400—水泥3.20—1200~1300普通混凝土—2100~2600—輕集料混凝土—800~1900—木材1.55400~800—鋼材7.857850—泡沫塑料—20~50—

常用土木工程材料的密度、表觀密度及堆積密度材料密度ρ/g·c37密度的應(yīng)用干粉砂漿生產(chǎn)線

密度的應(yīng)用干粉砂漿生產(chǎn)線38二、材料的孔隙和空隙1、材料的孔隙(1)孔隙率:

材料內(nèi)部孔隙體積（VP)占材料總體積(V0）的百分率材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征?？紫稊?shù)量用孔隙率表征。二、材料的孔隙和空隙1、材料的孔隙(1)孔隙率:材料39(2)密實(shí)度:

材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)際體積占材料總體積的百分率或即密實(shí)度+孔隙率=1(2)密實(shí)度:材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)際體積占材料總體積的百40例：某種普通粘土磚ρ0=1500kg/m3，ρ=2.5g/cm3。那么其密實(shí)度？孔隙率？D=ρ0÷ρ×100%=1500÷2500×100%=60%p=1-D=40%例：某種普通粘土磚ρ0=1500kg/m3，ρ=2.5g/41孔隙率反映孔隙多少或致密程度孔隙增多強(qiáng)度降低導(dǎo)熱性能降低透氣性，透水性，吸水性變大抗凍性一般提高。體積密度減小

1、材料的孔隙孔隙率反映孔隙多少或致密程度孔隙增多強(qiáng)度降低導(dǎo)熱性能降低42材料的孔隙特征主要有三方面：（1）按孔隙尺寸大小分微孔、細(xì)孔和大孔；（2）按空隙間是否貫通分互相隔開(kāi)的孤立孔和互相貫通的連通孔；（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連通的封閉孔（閉口孔）。1、材料的孔隙材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征。材料的孔隙特征主要有三方面：1、材料的孔隙43（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連通的封閉孔（閉口孔）。把開(kāi)口孔體積記為VK，閉口孔體積記為VB，則孔隙體積:

Vｐ=Vk+VB定義開(kāi)口孔孔隙率為：定義閉口孔孔隙率為：則孔隙率為：（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連44(1)空隙率:散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分率2.（散粒）材料的空隙散粒材料顆粒間的空隙多少用空隙率表示。(1)空隙率:散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分45(2)填充率:顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率2.（散粒）材料的空隙與空隙率相對(duì)應(yīng)的是填充率或填充率+空隙率=1(2)填充率:顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率2.（散粒46例1：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率為37%，干燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和后質(zhì)量為2984g。試求該磚的表觀密度、密度、開(kāi)口孔隙率及閉口孔隙率。例1：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，已47V=Vo-V孔=921.6cm3

解：Vo=24×11.5×5.3=1462.8cm3ρo=m/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3P=V孔/Vo×100%=37%故V孔=P×Vo=541.236cm3ρ=m/V=2487/921.6=2.7g/cm3V=Vo-V孔=921.6cm3解：Vo48PB=P-PK=37%-34%=3%

VK=（m含水-m)/ρ水

=（2984-2487）/1=497cm3

PK

=VK/Vo×100%=497/1462.8×100%=34%PB=P-PK=37%-34%=3%

VK=（m49例2：某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680kg/m3，計(jì)算此石子的孔隙率與空隙率？解 石子的孔隙率P為：石子的空隙率P，為：例2：某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度50例3：有一個(gè)1.0升的容器，平裝滿碎石后，碎石重1.5Kg。為測(cè)其碎石的表觀密度，將所有碎石倒入一個(gè)8.55升的量器中，向量器中加滿水后稱重為9.3Kg，試求碎石的堆積密度、表觀密度及堆積的空隙率。例3：有一個(gè)1.0升的容器，平裝滿碎石后，碎石重1.5Kg。51

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言521.3材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性硬度與耐磨性脆性與韌性

1.3材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性硬度與耐磨性脆53材料的強(qiáng)度：外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力。按外力作用方式：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度。壓力拉力彎曲剪力一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度：外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力。按外力作用方54各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f(wàn)––––強(qiáng)度，Mpa；P––––破壞時(shí)最大荷載，N；A

––––受力截面面積，mm2。一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f(wàn)–––55抗彎強(qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載)ff––––抗彎強(qiáng)度，Mpa；P––––彎曲破壞時(shí)最大荷載，N；L––––兩支點(diǎn)的間距，mm；b––––試件橫截面積寬度，mm；h––––試件橫截面積高度，mm?？箯潖?qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載)56常用土木工程材料的強(qiáng)度（N/mm2或MPa

）材料抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度花崗巖100～2505～810～14普通粘土磚10～30—2.6～5.0混凝土10～1001～83.0～10.0松木（順紋）30～5080～12060～100建筑鋼材240～1500240～1500—材料強(qiáng)度的影響因素：材料組成、孔隙率、含水率、尺寸、加載速度、表面狀況。

常用土木工程材料的強(qiáng)度（N/mm2或MPa）材料抗壓強(qiáng)度57材料的比強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，等于材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比。一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的主要指標(biāo)。材料的比強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，等于材料的強(qiáng)度與其58鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較材料表觀密度/kg·m-3抗拉強(qiáng)度/MPa比強(qiáng)度低碳鋼78004200.053松木50035（順紋）0.070普通混凝土2400300.012

材料的比強(qiáng)度一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較材料表觀密度/kg·m-3抗拉強(qiáng)59二、材料的彈性與塑性材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作用后，材料的幾何形狀能恢復(fù)原狀，材料的這種性能稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形；若撤除外力，材料仍保持變形后的形態(tài)和尺寸，且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性，這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。二、材料的彈性與塑性材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作601.彈性：彈性變形：可完全恢復(fù)的變形材料的彈性變形曲線外力作用→變形外力除去→

變形保持塑性變形：不能恢復(fù)的變形材料的塑性變形曲線二、彈性與塑性外力作用→變形外力除去→變形完全恢復(fù)2.塑性：

1.彈性：彈性變形：可完全恢復(fù)的變形材料的彈性變形曲線外力作61σ—應(yīng)力；ε—應(yīng)變，為材料受外力變形尺寸增量與原尺寸之比；Ε—彈性模量；材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式：σ＝Εε彈性模量是材料剛度的度量，物理意義為單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，反映了材料抵抗變形的能力。是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)之一。σ—應(yīng)力；材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如62真實(shí)材料中，完全的彈性材料或完全的塑性材料不存在。3.彈塑性變形：材料的彈塑性變形曲線外力作用→變形；卸載后→彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。

材料受力時(shí)，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，外力去除后，彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。真實(shí)材料中，完全的彈性材料或完全的塑性材料不存在。3.彈塑性631.脆性：外力達(dá)到一定限度→材料突然破壞（無(wú)明顯塑性變形）脆性材料的變形曲線常見(jiàn)脆性材料：磚、玻璃、生鐵、混凝土、陶瓷、石材、砂漿2.韌性：沖擊、振動(dòng)荷載作用→材料吸收較大的能量而不發(fā)生破壞三、脆性和韌性

1.脆性：外力達(dá)到一定限度→材料突然破壞（無(wú)明顯塑性變形）脆641.硬度：材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力?；貜椃y(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度。2.耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力，耐磨率表示。四、硬度和耐磨性莫氏硬度（刻劃法，測(cè)定天然礦物）布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度（壓入法）

1.硬度：材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力?；貜椃y(cè)65

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言661.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)

材料的親水性與憎水性材料的含水狀態(tài)耐水性材料的吸濕性和吸水性抗凍性抗?jié)B性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料的親水性與67(a)親水性材料(b)憎水性材料90親水材料

90憎水材料潤(rùn)濕邊角:

在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水滴表面作切線，切線與材料和水接觸面的夾角。一、材料的親水性和憎水性θ：濕潤(rùn)邊角(a)親水性材料(b)憎水性材料9068大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。一、材料的親水性和憎水性大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、69二、材料的含水狀態(tài)

四種基本含水狀態(tài)：干燥狀態(tài)——材料孔隙中不含或含水極微；氣干狀態(tài)——材料孔隙中所含水與大氣濕度平衡；飽和面干狀態(tài)——材料表面干燥，孔隙含水飽和；濕潤(rùn)狀態(tài)——材料孔隙含水飽和，表面為水濕潤(rùn)附有一層水膜。材料也可處于兩種基本含水狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)二、材料的含水狀態(tài)四種基本含水狀態(tài)：70二、材料的含水狀態(tài)干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)濕潤(rùn)狀態(tài)

二、材料的含水狀態(tài)干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)71吸濕性––––親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)，用含水率表示。Wh––––含水率；％ms––––材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g；mg––––材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。三、材料的吸濕性和吸水性含水率：材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量之比。吸濕性––––親水材料在潮濕空氣中吸收水分Wh––––72材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率。材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)稱還濕性。三、材料的吸濕性和吸水性材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。三、材料的吸濕性和吸73練習(xí)：含水率為10％的100g濕砂，其中干砂多少？三、材料的吸濕性和吸水性練習(xí)：含水率為10％的100g濕砂，其中干砂多少？三、材料的74

吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。

吸水率為材料浸水后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。三、材料的吸濕性和吸水性吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小75體積吸水率質(zhì)量吸水率三、材料的吸濕性和吸水性體積吸水率質(zhì)量吸水率三、材料的吸濕性和吸水性76材料吸水體積膨脹導(dǎo)熱性能增加表觀密度變大強(qiáng)度降低（少數(shù)除外，如混凝土）吸水性的影響因素：材料成分（親水、憎水）、孔隙率大小、孔隙特征（細(xì)微連通、粗大或封閉）。

三、材料的吸濕性和吸水性材料吸水體積膨脹導(dǎo)熱性能增加表觀密度變大強(qiáng)度降低（少數(shù)除外，77材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。水分分散于材料內(nèi)微粒的表面削弱結(jié)合力降低強(qiáng)度四、耐水性耐水性用軟化系數(shù)KR表示：fb——材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。0＜KR＜1;常位于水中或潮濕環(huán)境的重要結(jié)構(gòu)：

KR≥0.85（耐水材料）；受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)：

KR≥0.75。

材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。水分分散于78

抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。常用滲透系數(shù)或抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示。五、抗?jié)B性滲透系數(shù)：k––––滲透系數(shù)，cm/h；Q––––透水量，cm3；d––––試件厚度，cm；A––––透水面積，cm2；t––––時(shí)間，h；H––––靜水壓力水頭，cm。抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。常用滲79材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)P來(lái)表示。例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法在0.6MPa壓力水的作用下無(wú)滲透現(xiàn)象。五、抗?jié)B性材料的滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號(hào)越高表明材料的抗?jié)B性越好。材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)P來(lái)表示。五、抗?jié)B性80壓力水的滲透影響工程的使用帶入腐蝕性介質(zhì)帶出某些成分五、抗?jié)B性

壓力水的滲透影響工程的使用帶入腐蝕性介質(zhì)帶出某些成分五、抗?jié)B81材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料吸水負(fù)溫作用水凍結(jié)成冰，體積膨脹材料局部破壞凍融循環(huán)破壞逐步加?。▋鋈谄茐模┏Ｓ每箖龅燃?jí)（F）來(lái)評(píng)價(jià)：六、抗凍性

在規(guī)定的吸水飽和試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強(qiáng)度降低不超過(guò)規(guī)定數(shù)值，也無(wú)明顯損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標(biāo)號(hào)。材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著82

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言831.5材料的熱性質(zhì)

熱容性導(dǎo)熱性熱變形性1.5材料的熱性質(zhì)熱容性導(dǎo)熱性熱變形性84一、熱容性熱容量（C）：材料溫度升高或降低1K時(shí)所吸收或放出的熱量。比熱容（c）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量材料溫度升高1K時(shí)所需熱量。熱容性：材料在溫度變化時(shí)吸收或放出熱量的能力。一般同種材料的熱容性，用熱容量比較；不同材料的熱容性，用比熱作比較。一、熱容性熱容量（C）：材料溫度升高或降低1K時(shí)所吸收或放出85導(dǎo)熱系數(shù)（λ）：在數(shù)值上等于厚度為1m的材料，當(dāng)其相對(duì)兩側(cè)表面溫度差為1K時(shí)，經(jīng)單位面積（1m2）單位時(shí)間（1s）所通過(guò)的熱量。二、導(dǎo)熱性λ

——導(dǎo)熱系數(shù)，；Q

——傳導(dǎo)熱量，J；d

——材料厚度，m；A

——材料傳熱面積，m2；Z

——熱傳導(dǎo)時(shí)間，s；t1-t2——材料兩側(cè)溫差，K。導(dǎo)熱性：材料兩側(cè)有溫差時(shí)熱量由高溫側(cè)向低溫側(cè)傳遞的能力。常用導(dǎo)熱系數(shù)表示。材料的導(dǎo)熱性能與孔隙特征有關(guān)，增加孤立的、不連通孔隙可降低材料導(dǎo)熱能力。導(dǎo)熱系數(shù)（λ）：在數(shù)值上等于厚度為1m的材料，當(dāng)其相對(duì)兩側(cè)表86定義：材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化。有保溫隔熱要求的工程盡量選用熱容量大、導(dǎo)熱系數(shù)小的材料。三、熱變形性常用線膨脹系數(shù)表示。線膨脹系數(shù)：定義：材料在溫度變化時(shí)的尺寸變化。有保溫隔熱要求的工87

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言88材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長(zhǎng)期破壞作用，保持其原有性能而不變質(zhì)、不破壞的性質(zhì)。土木工程材料耐久性與破壞因素有關(guān)。破壞因素包括物理作用、化學(xué)作用和生物作用。如抗?jié)B性、抗凍性、沖磨氣蝕、碳化、化學(xué)侵蝕、老化、鋼筋銹蝕、堿集料反應(yīng)、腐朽、蟲柱、耐熱、耐火等。1.6材料的耐久性

材料的耐久性：材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長(zhǎng)期破壞作用，保持其原有性能89

西直門立交橋承臺(tái)的破壞離岸式碼頭鋼筋混凝土柱的腐蝕西直門立交橋承臺(tái)的破壞離岸式碼頭鋼筋混凝土90外墻面磚的腐蝕混凝土中鋼筋的銹蝕

外墻面磚的腐蝕混凝土中鋼筋的銹蝕91

現(xiàn)代工程中，對(duì)耐久性的要求愈來(lái)愈高，提出耐久性指標(biāo)的工程設(shè)計(jì)也愈來(lái)愈多。對(duì)材料的質(zhì)量評(píng)定也應(yīng)逐漸由強(qiáng)度指標(biāo)發(fā)展為耐久性指標(biāo)。未來(lái)工程設(shè)計(jì)中將用耐久性設(shè)計(jì)取代目前按強(qiáng)度進(jìn)行的設(shè)計(jì)。

現(xiàn)代工程中，對(duì)耐久性的要求愈來(lái)愈高，提出耐92

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.7材料的綠色化1.緒言93綠色化：建筑工程中所用材料向著綠色建材方向發(fā)展。綠色建材：建筑材料不僅具有令人滿意的使用性能，而且在其生命周期的各階段（全過(guò)程）還應(yīng)滿足環(huán)保、健康和安全等要求。綠色建材研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)除了考慮材料的使用性能外，還必須同時(shí)考慮材料對(duì)環(huán)境及人體的影響。綠色建材包括五個(gè)方面的特征。1.7材料的綠色化綠色化：建筑工程中所用材料向著綠色建材方向發(fā)展。1.7材949、要學(xué)生做的事，教職員躬親共做；要學(xué)生學(xué)的知識(shí)，教職員躬親共學(xué)；要學(xué)生守的規(guī)則，教職員躬親共守。2022/12/142022/12/14Wednesday,December14,202210、閱讀一切好書如同和過(guò)去最杰出的人談話。2022/12/142022/12/142022/12/1412/14/202212:51:11AM11、一個(gè)好的教師，是一個(gè)懂得心理學(xué)和教育學(xué)的人。2022/12/142022/12/142022/12/14Dec-2214-Dec-2212、要記住，你不僅是教課的教師，也是學(xué)生的教育者，生活的導(dǎo)師和道德的引路人。2022/12/142022/12/142022/12/14Wednesday,December14,202213、Hewhoseizetherightmoment,istherightman.誰(shuí)把握機(jī)遇，誰(shuí)就心想事成。2022/12/142022/12/142022/12/142022/12/1412/14/202214、誰(shuí)要是自己還沒(méi)有發(fā)展培養(yǎng)和教育好，他就不能發(fā)展培養(yǎng)和教育別人。14十二月20222022/12/142022/12/142022/12/1415、一年之計(jì)，莫如樹谷；十年之計(jì)，莫如樹木；終身之計(jì)，莫如樹人。十二月222022/12/142022/12/142022/12/1412/14/202216、提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)更重要。因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問(wèn)題，卻需要有創(chuàng)造性的想像力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步。2022/12/142022/12/1414December202217、兒童是中心，教育的措施便圍繞他們而組織起來(lái)。2022/12/142022/12/142022/12/142022/12/14謝謝觀賞

Youmademyday!我們，還在路上……9、要學(xué)生做的事，教職員躬親共做；要學(xué)生學(xué)的知識(shí)，教職員躬親95目錄1緒論3氣硬性膠凝材料4水硬性膠凝材料-水泥5混凝土6建筑砂漿6燒結(jié)磚2建筑鋼材8合成樹脂9瀝青材料10木材11其它工程材料

12土木工程材料試驗(yàn)?zāi)夸?緒論3氣硬性膠凝材料4水硬性膠凝材料-水泥5961.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言1.2材料的基本狀態(tài)參97

1.1概述土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)材料科學(xué)與工程簡(jiǎn)介土木工程材料的發(fā)展歷程及前沿土木工程材料的分類土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)習(xí)目的與意義學(xué)習(xí)內(nèi)容1.1概述土木工程材料是土木工程的物98一、土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)茅草房土坯房

一、土木工程材料是土木工程的物質(zhì)基礎(chǔ)茅草房土坯房99秦磚漢瓦

秦磚漢瓦100畫像磚、瓦當(dāng)

畫像磚、瓦當(dāng)101土木工程材料第一章課件102金字塔及獅身人面像

金字塔及獅身人面像103古羅馬斗獸場(chǎng)

古羅馬斗獸場(chǎng)104故宮(“玉砌朱欄”)漢白玉:純白色的大理石

故宮(“玉砌朱欄”)漢白玉:純白色的大理石105三峽工程預(yù)計(jì)混凝土澆筑約2800萬(wàn)m3

三峽工程預(yù)計(jì)混凝土澆筑約2800萬(wàn)m3106“鳥巢”總用鋼量11萬(wàn)噸

“鳥巢”總用鋼量11萬(wàn)噸107“水立方”世界最大的膜結(jié)構(gòu)工程四氟乙烯聚合物ETFE

“水立方”世界最大的膜結(jié)構(gòu)工程四氟乙烯聚合物ETFE108玻璃幕墻玻璃改變世界

玻璃幕墻玻璃改變世界109新型干粉砂漿自流平砂漿瓷磚粘結(jié)砂漿無(wú)收縮灌漿

新型干粉砂漿自流平砂漿瓷磚粘結(jié)砂漿無(wú)收縮灌漿110你想擁有嗎？

你想擁有嗎？111再裝修一下呢陶瓷的魅力

再裝修一下呢陶瓷的魅力112石拱橋趙州橋“天下第一橋”

小橋?流水?人家石拱橋趙州橋“天下第一橋”小橋?流水?人家113西湖斷橋楓橋

洛陽(yáng)橋我國(guó)第一座跨海大石橋，被譽(yù)為“海內(nèi)第一橋”西湖斷橋楓橋洛陽(yáng)橋我國(guó)第一座跨海大石橋，被114高速公路水泥混凝土和瀝青混合料

高速公路水泥混凝土和瀝青混合料115懸索式雙塔結(jié)構(gòu)沙特阿拉伯跨海大橋北京四元橋中國(guó)目前最大城市立交橋

懸索式雙塔結(jié)構(gòu)沙特阿拉伯跨海大橋北京四元橋中國(guó)目前最大城市116材料：用于結(jié)構(gòu)、機(jī)器、器件等產(chǎn)品的具有某些性能的物質(zhì)。是冶金、機(jī)械、化工、建筑、信息、能源、航天航空等工業(yè)的支撐，是社會(huì)發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)。土木工程材料：應(yīng)用于土木工程中使用的各種材料和制品。材料科學(xué)與工程是屬于工學(xué)門類的一級(jí)學(xué)科。以數(shù)學(xué)、力學(xué)以及物理、化學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)，以工程學(xué)科為服務(wù)和支撐對(duì)象，是一個(gè)理工結(jié)合，多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其研究領(lǐng)域涉及自然科學(xué)、應(yīng)用科學(xué)以及工程學(xué)。二、材料科學(xué)與工程簡(jiǎn)介

材料：用于結(jié)構(gòu)、機(jī)器、器件等產(chǎn)品的具有某些性能的物質(zhì)。二、材117按材料的化學(xué)成分分類：按功能分類：結(jié)構(gòu)材料功能材料土木工程材料三、土木工程材料的分類

主要作為承重的材料，如梁、板、柱所用材料。主要利用材料的某些特殊功能，如用于防水、裝飾、保溫等的材料。按材料的化學(xué)成分分類：按功能分類：結(jié)構(gòu)材料功能材料土木工程材118石、土、木；秦磚漢瓦；波特蘭水泥的發(fā)明（1824年）及隨后混凝土的問(wèn)世；煉鋼技術(shù)（19世紀(jì)中葉）及鋼材的應(yīng)用；人工合成高分子材料（20世紀(jì)初）及化學(xué)建材；預(yù)應(yīng)力混凝土；特殊功能材料；機(jī)敏材料、智能材料。自感知、自調(diào)節(jié)、自修復(fù)材料；材料取舊利廢。環(huán)境友好型材料、綠色建材；輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久、復(fù)合。計(jì)算材料學(xué)。四、土木工程材料發(fā)展歷程及前沿

石、土、木；四、土木工程材料發(fā)展歷程及前沿119五、土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（T）。如GB/T、JC/T、JG/T。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM）日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（DIN）英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（BS）法國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（NF）建筑工程國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GBJ）國(guó)家級(jí)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ZB）建設(shè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ）建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JG）建材標(biāo)準(zhǔn)（JC）冶金部標(biāo)準(zhǔn)（YB）中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（CECS）化工部標(biāo)準(zhǔn)（HG）地方標(biāo)準(zhǔn)（DB）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QB）

五、土木工程材料的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的代號(hào)推薦性標(biāo)準(zhǔn)（T）。如G120《土木工程材料》：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課理解土木工程；設(shè)計(jì)；施工、監(jiān)理、檢測(cè)；新材料、新產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)。材料費(fèi)用一般占建筑工程總造價(jià)的50-70。六、學(xué)習(xí)目的與意義

《土木工程材料》：專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課理解土木工程；六、學(xué)習(xí)目的與121

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言1221.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的密度、表觀密度和堆積密度材料的孔隙和空隙

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)材料的密度、表觀密度和堆積密度材123一、材料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度（ρ）定義：材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量?？砂聪率接?jì)算：–––密度，g/cm3；m–––材料在干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g；V–––材料在絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，cm3（density）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度1、密度（ρ）定義：材料1241、密度（ρ）所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不包括材料內(nèi)部孔隙的固體物質(zhì)的實(shí)體體積。如何測(cè)？1、密度（ρ）所謂絕對(duì)密實(shí)狀態(tài)下的體積，是指不包括125測(cè)量方法有較多孔隙的材料，采用磨細(xì)后用李氏瓶測(cè)定其體積的方法。李氏密度瓶1、密度（ρ）一般要求細(xì)粉的粒徑至少小于0.20mm測(cè)量方法有較多孔隙的材料，采用磨細(xì)后用李氏瓶測(cè)定其體積的126某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用這種方法測(cè)量的體積，由

于無(wú)法排除內(nèi)部封閉的孔隙，所以稱

這樣測(cè)得的密度為近似密度(a)。測(cè)量方法1、密度（ρ）某些致密材料，如卵石等，可用直接

排液法，用這種1272、表觀密度（ρ0）定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。計(jì)算：0–––表現(xiàn)密度，g/cm3或kg/m3；m–––材料的質(zhì)量，g，或kg；V0–––材料在自然狀態(tài)下的體積，或稱表觀體積，cm3或m3（unitweight）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度2、表觀密度（ρ0）定義：材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量128表觀體積:包括孔隙在內(nèi)的體積。即固體體積＋孔隙體積。如何測(cè)？不規(guī)則：排液、蠟封一般測(cè)定表觀密度時(shí)，以干燥狀態(tài)為準(zhǔn)，而對(duì)含水狀態(tài)下測(cè)得的表觀密度，須注明含水情況。2、表觀密度（ρ0）規(guī)則：量尺寸計(jì)算表觀體積:包括孔隙在內(nèi)的體積。即固體體積＋孔隙體積。如何測(cè)？1293、堆積密度（ρ0/）定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量。計(jì)算：0–––堆積密度，kg/m3；m–––材料的質(zhì)量，kg；V0–––材料的自然堆積體積，m3。（heapeddensity）一、材料的密度、表觀密度和堆積密度3、堆積密度（ρ0/）定義：粉狀或粒狀材料，在堆積狀態(tài)1303、堆積密度（ρ0/）堆積體積:固體體積＋孔隙體積＋顆粒間空隙。一般針對(duì)粉狀或粒狀材料。如何測(cè)？自然堆積：堆積方式是松散的；緊密堆積：堆積方式是搗實(shí)的。散粒材料填充容器的體積。3、堆積密度（ρ0/）堆積體積:固體體積＋孔隙體積＋131常用土木工程材料的密度、表觀密度及堆積密度材料密度ρ/g·cm-3表觀密度ρ0/kg·m-3堆積密度ρ/0/kg·m-3石灰?guī)r2.601800~2600—花崗巖2.802500~2900—碎石（石灰?guī)r）2.60—1400~1700砂2.60—1450~1650普通粘土磚2.501600~1800—空心粘土磚2.501000~1400—水泥3.20—1200~1300普通混凝土—2100~2600—輕集料混凝土—800~1900—木材1.55400~800—鋼材7.857850—泡沫塑料—20~50—

常用土木工程材料的密度、表觀密度及堆積密度材料密度ρ/g·c132密度的應(yīng)用干粉砂漿生產(chǎn)線

密度的應(yīng)用干粉砂漿生產(chǎn)線133二、材料的孔隙和空隙1、材料的孔隙(1)孔隙率:

材料內(nèi)部孔隙體積（VP)占材料總體積(V0）的百分率材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征?？紫稊?shù)量用孔隙率表征。二、材料的孔隙和空隙1、材料的孔隙(1)孔隙率:材料134(2)密實(shí)度:

材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)際體積占材料總體積的百分率或即密實(shí)度+孔隙率=1(2)密實(shí)度:材料內(nèi)部固體物質(zhì)的實(shí)際體積占材料總體積的百135例：某種普通粘土磚ρ0=1500kg/m3，ρ=2.5g/cm3。那么其密實(shí)度？孔隙率？D=ρ0÷ρ×100%=1500÷2500×100%=60%p=1-D=40%例：某種普通粘土磚ρ0=1500kg/m3，ρ=2.5g/136孔隙率反映孔隙多少或致密程度孔隙增多強(qiáng)度降低導(dǎo)熱性能降低透氣性，透水性，吸水性變大抗凍性一般提高。體積密度減小

1、材料的孔隙孔隙率反映孔隙多少或致密程度孔隙增多強(qiáng)度降低導(dǎo)熱性能降低137材料的孔隙特征主要有三方面：（1）按孔隙尺寸大小分微孔、細(xì)孔和大孔；（2）按空隙間是否貫通分互相隔開(kāi)的孤立孔和互相貫通的連通孔；（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連通的封閉孔（閉口孔）。1、材料的孔隙材料的孔隙從兩個(gè)方面對(duì)材料的性能產(chǎn)生影響：一是孔隙的多少（孔隙數(shù)量），二是孔隙特征。材料的孔隙特征主要有三方面：1、材料的孔隙138（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連通的封閉孔（閉口孔）。把開(kāi)口孔體積記為VK，閉口孔體積記為VB，則孔隙體積:

Vｐ=Vk+VB定義開(kāi)口孔孔隙率為：定義閉口孔孔隙率為：則孔隙率為：（3）按孔隙是否與外界連通分為與外界連通的開(kāi)口孔和不與外界連139(1)空隙率:散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分率2.（散粒）材料的空隙散粒材料顆粒間的空隙多少用空隙率表示。(1)空隙率:散粒材料顆粒間的空隙體積占堆積體積的百分140(2)填充率:顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率2.（散粒）材料的空隙與空隙率相對(duì)應(yīng)的是填充率或填充率+空隙率=1(2)填充率:顆粒的自然狀態(tài)體積占堆積體積的百分率2.（散粒141例1：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，已知其孔隙率為37%，干燥質(zhì)量為2487g，浸水飽和后質(zhì)量為2984g。試求該磚的表觀密度、密度、開(kāi)口孔隙率及閉口孔隙率。例1：燒結(jié)普通磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，已142V=Vo-V孔=921.6cm3

解：Vo=24×11.5×5.3=1462.8cm3ρo=m/Vo=2487/1462.8=1.7g/cm3P=V孔/Vo×100%=37%故V孔=P×Vo=541.236cm3ρ=m/V=2487/921.6=2.7g/cm3V=Vo-V孔=921.6cm3解：Vo143PB=P-PK=37%-34%=3%

VK=（m含水-m)/ρ水

=（2984-2487）/1=497cm3

PK

=VK/Vo×100%=497/1462.8×100%=34%PB=P-PK=37%-34%=3%

VK=（m144例2：某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度為2.61g/cm3、堆積密度為1680kg/m3，計(jì)算此石子的孔隙率與空隙率？解 石子的孔隙率P為：石子的空隙率P，為：例2：某工地所用卵石材料的密度為2.65g/cm3、表觀密度145例3：有一個(gè)1.0升的容器，平裝滿碎石后，碎石重1.5Kg。為測(cè)其碎石的表觀密度，將所有碎石倒入一個(gè)8.55升的量器中，向量器中加滿水后稱重為9.3Kg，試求碎石的堆積密度、表觀密度及堆積的空隙率。例3：有一個(gè)1.0升的容器，平裝滿碎石后，碎石重1.5Kg。146

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言1471.3材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性硬度與耐磨性脆性與韌性

1.3材料的力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度與比強(qiáng)度彈性與塑性硬度與耐磨性脆148材料的強(qiáng)度：外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力。按外力作用方式：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度。壓力拉力彎曲剪力一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度材料的強(qiáng)度：外力作用下不破壞時(shí)能承受的最大應(yīng)力。按外力作用方149各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f(wàn)––––強(qiáng)度，Mpa；P––––破壞時(shí)最大荷載，N；A

––––受力截面面積，mm2。一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度各種強(qiáng)度的計(jì)算公式如下：抗壓、抗拉、抗剪的強(qiáng)度f(wàn)–––150抗彎強(qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載)ff––––抗彎強(qiáng)度，Mpa；P––––彎曲破壞時(shí)最大荷載，N；L––––兩支點(diǎn)的間距，mm；b––––試件橫截面積寬度，mm；h––––試件橫截面積高度，mm?？箯潖?qiáng)度1）(中點(diǎn)集中荷載)2）(三分點(diǎn)兩相等集中荷載)151常用土木工程材料的強(qiáng)度（N/mm2或MPa

）材料抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度花崗巖100～2505～810～14普通粘土磚10～30—2.6～5.0混凝土10～1001～83.0～10.0松木（順紋）30～5080～12060～100建筑鋼材240～1500240～1500—材料強(qiáng)度的影響因素：材料組成、孔隙率、含水率、尺寸、加載速度、表面狀況。

常用土木工程材料的強(qiáng)度（N/mm2或MPa）材料抗壓強(qiáng)度152材料的比強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，等于材料的強(qiáng)度與其表觀密度之比。一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度衡量材料輕質(zhì)高強(qiáng)性能的主要指標(biāo)。材料的比強(qiáng)度定義：?jiǎn)挝惑w積重量的材料強(qiáng)度，等于材料的強(qiáng)度與其153鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較材料表觀密度/kg·m-3抗拉強(qiáng)度/MPa比強(qiáng)度低碳鋼78004200.053松木50035（順紋）0.070普通混凝土2400300.012

材料的比強(qiáng)度一、強(qiáng)度與比強(qiáng)度鋼材、木材和混凝土的強(qiáng)度比較材料表觀密度/kg·m-3抗拉強(qiáng)154二、材料的彈性與塑性材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作用后，材料的幾何形狀能恢復(fù)原狀，材料的這種性能稱為彈性，這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形；若撤除外力，材料仍保持變形后的形態(tài)和尺寸，且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)，稱為塑性，這種不可恢復(fù)的變形稱為塑性變形。二、材料的彈性與塑性材料在承受外力時(shí)，如撤除外力的作1551.彈性：彈性變形：可完全恢復(fù)的變形材料的彈性變形曲線外力作用→變形外力除去→

變形保持塑性變形：不能恢復(fù)的變形材料的塑性變形曲線二、彈性與塑性外力作用→變形外力除去→變形完全恢復(fù)2.塑性：

1.彈性：彈性變形：可完全恢復(fù)的變形材料的彈性變形曲線外力作156σ—應(yīng)力；ε—應(yīng)變，為材料受外力變形尺寸增量與原尺寸之比；Ε—彈性模量；材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如下公式：σ＝Εε彈性模量是材料剛度的度量，物理意義為單位應(yīng)變所需要的應(yīng)力，反映了材料抵抗變形的能力。是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的主要參數(shù)之一。σ—應(yīng)力；材料在彈性范圍內(nèi)，其應(yīng)力和應(yīng)變之間關(guān)系符合如157真實(shí)材料中，完全的彈性材料或完全的塑性材料不存在。3.彈塑性變形：材料的彈塑性變形曲線外力作用→變形；卸載后→彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。

材料受力時(shí)，彈性變形和塑性變形同時(shí)發(fā)生，外力去除后，彈性變形恢復(fù)，塑性變形保留。真實(shí)材料中，完全的彈性材料或完全的塑性材料不存在。3.彈塑性1581.脆性：外力達(dá)到一定限度→材料突然破壞（無(wú)明顯塑性變形）脆性材料的變形曲線常見(jiàn)脆性材料：磚、玻璃、生鐵、混凝土、陶瓷、石材、砂漿2.韌性：沖擊、振動(dòng)荷載作用→材料吸收較大的能量而不發(fā)生破壞三、脆性和韌性

1.脆性：外力達(dá)到一定限度→材料突然破壞（無(wú)明顯塑性變形）脆1591.硬度：材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力?；貜椃y(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度。2.耐磨性：材料表面抵抗磨損的能力，耐磨率表示。四、硬度和耐磨性莫氏硬度（刻劃法，測(cè)定天然礦物）布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度（壓入法）

1.硬度：材料表面抵抗其它較硬物體壓入或刻劃的能力?；貜椃y(cè)160

1.緒言

1.2材料的基本狀態(tài)參數(shù)1.5材料的熱性質(zhì)1.3材料的力學(xué)性質(zhì)1.6材料的耐久性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)1.1概述1.緒言1611.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)

材料的親水性與憎水性材料的含水狀態(tài)耐水性材料的吸濕性和吸水性抗凍性抗?jié)B性1.4材料與水有關(guān)的性質(zhì)材料的親水性與162(a)親水性材料(b)憎水性材料90親水材料

90憎水材料潤(rùn)濕邊角:

在材料、水和空氣的三相交叉點(diǎn)處沿水滴表面作切線，切線與材料和水接觸面的夾角。一、材料的親水性和憎水性θ：濕潤(rùn)邊角(a)親水性材料(b)憎水性材料90163大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、木材等都屬于親水性材料，而瀝青、石蠟和某些高分子材料屬于憎水性材料。一、材料的親水性和憎水性大多數(shù)建筑材料，如石材、磚瓦、陶器、混凝土、164二、材料的含水狀態(tài)

四種基本含水狀態(tài)：干燥狀態(tài)——材料孔隙中不含或含水極微；氣干狀態(tài)——材料孔隙中所含水與大氣濕度平衡；飽和面干狀態(tài)——材料表面干燥，孔隙含水飽和；濕潤(rùn)狀態(tài)——材料孔隙含水飽和，表面為水濕潤(rùn)附有一層水膜。材料也可處于兩種基本含水狀態(tài)之間的過(guò)渡狀態(tài)二、材料的含水狀態(tài)四種基本含水狀態(tài)：165二、材料的含水狀態(tài)干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)飽和面干狀態(tài)濕潤(rùn)狀態(tài)

二、材料的含水狀態(tài)干燥狀態(tài)氣干狀態(tài)166吸濕性––––親水材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)，用含水率表示。Wh––––含水率；％ms––––材料含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g；mg––––材料干燥狀態(tài)下的質(zhì)量，g。三、材料的吸濕性和吸水性含水率：材料中所含水的質(zhì)量與干燥狀態(tài)下材料的質(zhì)量之比。吸濕性––––親水材料在潮濕空氣中吸收水分Wh––––167材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。平衡含水率：材料中所含水分與環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的濕度相平衡時(shí)的含水率。材料在干燥空氣中放出所含水分的性質(zhì)稱還濕性。三、材料的吸濕性和吸水性材料的含水率隨環(huán)境溫度和濕度變化而變化。三、材料的吸濕性和吸168練習(xí)：含水率為10％的100g濕砂，其中干砂多少？三、材料的吸濕性和吸水性練習(xí)：含水率為10％的100g濕砂，其中干砂多少？三、材料的169

吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小用吸水率表示。

吸水率為材料浸水后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)吸入水的質(zhì)量（或體積）占材料干燥質(zhì)量（或干燥時(shí)體積）的百分比。三、材料的吸濕性和吸水性吸水性是指材料在水中能吸收水分的性質(zhì)。吸水性的大小170體積吸水率質(zhì)量吸水率三、材料的吸濕性和吸水性體積吸水率質(zhì)量吸水率三、材料的吸濕性和吸水性171材料吸水體積膨脹導(dǎo)熱性能增加表觀密度變大強(qiáng)度降低（少數(shù)除外，如混凝土）吸水性的影響因素：材料成分（親水、憎水）、孔隙率大小、孔隙特征（細(xì)微連通、粗大或封閉）。

三、材料的吸濕性和吸水性材料吸水體積膨脹導(dǎo)熱性能增加表觀密度變大強(qiáng)度降低（少數(shù)除外，172材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。水分分散于材料內(nèi)微粒的表面削弱結(jié)合力降低強(qiáng)度四、耐水性耐水性用軟化系數(shù)KR表示：fb——材料在吸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。fg——材料在干燥狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度，MPa。0＜KR＜1;常位于水中或潮濕環(huán)境的重要結(jié)構(gòu)：

KR≥0.85（耐水材料）；受潮較輕或次要結(jié)構(gòu)：

KR≥0.75。

材料長(zhǎng)期在水作用下不破壞、強(qiáng)度也不明顯下降的性質(zhì)。水分分散于173

抗?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。常用滲透系數(shù)或抗?jié)B標(biāo)號(hào)表示。五、抗?jié)B性滲透系數(shù)：k––––滲透系數(shù)，cm/h；Q––––透水量，cm3；d––––試件厚度，cm；A––––透水面積，cm2；t––––時(shí)間，h；H––––靜水壓力水頭，cm?？?jié)B性是指材料在壓力水作用下抵抗水滲透的性質(zhì)。常用滲174材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)P來(lái)表示。例如：某防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)為P6，表示該混凝土試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d后，按照規(guī)定的試驗(yàn)方法在0.6MPa壓力水的作用下無(wú)滲透現(xiàn)象。五、抗?jié)B性材料的滲透系數(shù)越小或抗?jié)B標(biāo)號(hào)越高表明材料的抗?jié)B性越好。材料的抗?jié)B性也可以用抗?jié)B等級(jí)P來(lái)表示。五、抗?jié)B性175壓力水的滲透影響工程的使用帶入腐蝕性介質(zhì)帶出某些成分五、抗?jié)B性

壓力水的滲透影響工程的使用帶入腐蝕性介質(zhì)帶出某些成分五、抗?jié)B176材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)度也不顯著降低的性質(zhì)。材料吸水負(fù)溫作用水凍結(jié)成冰，體積膨脹材料局部破壞凍融循環(huán)破壞逐步加?。▋鋈谄茐模┏Ｓ每箖龅燃?jí)（F）來(lái)評(píng)價(jià)：六、抗凍性

在規(guī)定的吸水飽和試件在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下，經(jīng)一定次數(shù)的凍融循環(huán)后，強(qiáng)度降低不超過(guò)規(guī)定數(shù)值，也無(wú)明顯損壞和剝落，則此凍融循環(huán)次數(shù)即為抗凍標(biāo)號(hào)。材料在含水狀態(tài)下能經(jīng)受多次凍融循環(huán)作用而不破壞，強(qiáng)